ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 201S, том S1, № 1, с. 99-104
УДК 543.544:547.913
АНТИРАДИКАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЭФИРНЫХ МАСЕЛ И ЭКСТРАКТОВ
ГВОЗДИКИ И ДУШИСТОГО ПЕРЦА
© 2015 г. Т. А. Мишарина, Е. С. Алинкина, И. Б. Медведева
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва, 119334 e-mail: tmish@rambler.com Поступила в редакцию 25.06.2014 г.
В модельных реакциях со стабильным свободным 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил-радикалом изучены антирадикальные свойства эфирных масел и экстрактов, полученных из бутонов цветов гвоздичного дерева Eugenia caryophyllata Thumb. и плодов дерева семейства миртовых Pimenta dioica (L.) Meriff., и сопоставлены со свойствами синтетического антиоксиданта ионола. Эфирные масла гвоздики и душистого перца имели близкий качественный состав основных компонентов, но различались по количественному содержанию. Основным соединением с высокой антирадикальной активностью в изученных препаратах был эвгенол. Скорости реакций эфирных масел и экстрактов с радикалом были практически одинаковы и вдвое больше, чем скорость реакции ионола. Величины антирадикальной эффективности были близки между собой для эфирных масел и вдвое выше, чем для экстрактов и ионола. Показано синергетическое влияние компонентов эфирного масла и экстракта душистого перца на величину антирадикальной эффективности.
DOI: 10.7868/S0555109915010092
В последние годы в пищевой промышленности все чаще заменяют натуральные пряности на продукты их переработки — эфирные масла и экстракты. Эфирные масла (ЭМ) — смесь летучих компонентов, воспроизводящих аромат пряностей. Экстракты также имеют и аромат, и вкус пряностей, так как после удаления экстрагента они, как правило, сохраняют значительную часть летучих компонентов и содержат все вкусовые вещества. Эти продукты имеют ряд преимуществ по сравнению с натуральными пряностями: их состав легко стандартизируется, они намного стабильнее при хранении и не заражены микрофлорой, при этом они обладают органолептическими свойствами и биологической активностью натуральных пряностей [1, 2].
Пряности и продукты их переработки являются единственными натуральными ароматизаторами, многие из них имеют противомикробную и анти-оксидантную активность. Их применение увеличивает сроки хранения пищевых продуктов за счет снижения микробиологических загрязнений и интенсивности окисления липидов. Обычно в пищевой промышленности используют синтетические антиоксиданты (АО) — бутилгидрокситолуол или бутилгидроксианизол. Однако исследования показали, что эти соединения опасны для здоровья [3, 4] и поиск безвредных и эффективных натуральных АО является актуальной задачей.
В ряде работ в модельных системах различной степени сложности было показано, что некоторые пряности, пряные травы, ЭМ и экстракты яв-
ляются эффективными АО, при этом они проявляют свои свойства и в модельных системах, и в организме лабораторных животных in vivo, то есть являются биоантиоксидантами [5, 6]. Так, ЭМ орегано, чабера, гвоздики, лимона и экстракт имбиря повышали антиоксидантный и иммунный статус лабораторных мышей, проявляли геропро-текторное, противоопухолевое и радиозащитное действие [6—11]. Во многих случаях биологическая активность ЭМ и экстрактов обусловлена их АО и антирадикальными свойствами, которые связывают с присутствием летучих фенолов, фла-воноидов, фенольных кислот и др.
Цель работы — изучение антирадикальных свойств эфирных масел и экстрактов, полученных из бутонов цветов гвоздичного дерева Eugenia caryophyllata Thumb. и плодов дерева семейства миртовых Pimenta dioica (L.) Meriff., и их сравнение с синтетическим антиоксидантом — ионолом.
МЕТОДИКА
2,2-Дифенил-1-пикрилгидразил радикал (ДФПГР) и ионол (2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол) были продуктами компании "Sigma-Ald-rich" (США). Эфирные масла и экстракты, полученные из цветочных бутонов (почки) гвоздичного дерева Eugenia caryophyllata Thumb. и плодов дерева семейства миртовых Pimenta dioica (L.) Meriff., были промышленными продуктами компании "Plant Lipids Ltd." (Индия). Высушенные недозрелые плоды пименты используют в качестве пряности и на-
99
7*
Таблица 1. Состав эфирных масел гвоздики и душистого перца
№ пика(рисунок, а) Содержание, % № пика (рисунок, б) Содержание, %
Соединение
гвоздика душистый перец
а-Туйен - - 1 0.17
а-Пинен 1 0.16 2 0.80
Сабинен - - 3 1.50
Р-Пинен - - 4 0.81
в- Мирцен 2 0.26 5 8.55
p-Цимен - - 6 0.47
1,8-Цинеол 3 3.06 7 5.62
Лимонен - - 8 2.12
у-Терпинен 4 0.10 9 0.32
Сабинен гидрат - - 10 0.13
а-Терпинолен - - 11 0.41
Линалоол 5 0.45 12 0.5
Терпинен-4-ол 6 0.14 13 0.77
а-Терпинеол 7 0.15 14 0.12
Циннамаль - - 14 0.59
Хавикол 8 0.45 - -
Эвгенол 10 73.08 15 35.42
Метилэвгенол 11 0.54 16 28.02
в-Элемен - - 18 1.00
в-Кариофиллен 12 10.39 19 8.66
а-Гумулен 13 3.07 20 1.34
Метилизоэвгенол - - 21 0.48
Эвгенилацетат 14 5.30 22 0.89
Бициклогермакрен 15 0.10 23 0.25
S-Кадинен 16 0.10 - -
зывают "все специи" или "ямайский душистый перец", в России они больше известны как "душистый перец".
Хромато-масс-спектрометрический анализ (ГХ-МС). Анализ компонентов ЭМ проводили на приборе НР 5890/5980 (("Hewlett Packard", США) с кварцевой капиллярной колонкой НР-1 (25м х х 0.30 мм, слой фазы 0.25 мкм) при программировании температуры от 50 до 250°C со скоростью 4°/мин. Температура инжектора и масс-детектора составляла 250°C. Масс-спектры получали в режиме электронного удара при ионизирующем напряжении 70 эВ. Идентификацию компонентов осуществляли путем сравнения величин индексов удерживания и масс-спектров, полученных при анализах образцов, с индексами и спектрами стандартов, определенными нами на этой же колонке, а также взятыми из библиотек масс-спектров NBS, NIST и Wiley 275 и из атласов [12-15].
Количественное содержание компонентов определяли из площадей пиков, полученных в ходе ГХ
анализа в условиях, аналогичных условиям ГХ-МС анализа, с пламенно-ионизационным детектором методом простой нормировки. Состав компонентов ЭМ приведен в табл. 1, полученные хроматограм-мы ЭМ приведены на рисунке (а, б).
Антирадикальная активность ионола, эфирных масел и экстрактов гвоздики и душистого перца.
Антирадикальную активность определяли по следующей методике. К 1.0 мл 200 мкМ раствора ДФПГР в метаноле добавляли растворы ионола, ЭМ или экстрактов гвоздики и душистого перца до достижения выбранных концентраций и доводили объем до 2 мл метанолом. Исходная концентрация ДФПГР во всех реакционных смесях составляла 10-4 М (39.4 мг/л), такие растворы имели оптическую плотность около 1.0. Для ионола и каждого ЭМ или экстракта исследовали серию модельных реакций, в которых концентрации субстратов варьировали в пределах 2—1000 мг/л. Для получения кинетических кривых восстановления ДФПГР антиоксидантами реакционные
■ :.67..
11
V
о
2I3T
(a)
16 17
CN t№
В
ИД
с
to
00 ЧО
У
12
1314
iL
11
61
vj
(б)
20
21
23 2223
_jL
мин
Хроматограмма компонентов эфирного масла гвоздики (а) и с душистого перца (б).
1
7
8
3
2
8
1
мин
смеси помещали в кварцевые кюветы (10 мм) с плотно закрывающимися крышками и регистрировали оптическую плотность на спектрофотометре СФ-2000 (ЗАО "ОКБ Спектр", Россия) при длине волны 111 нм при комнатной температуре в темноте через каждые 1 мин в течение 120 мин.
Для растворов ДФПГР в метаноле был построен график линейной зависимости оптической плотности от концентрации ДФПГР. По этому графику определяли величину молярного коэффициента поглощения s, который был равен 10010 л/моль • см (толщина кюветы 1 см). По величине оптической плотности рассчитывали остаточную концентрацию радикала в модельных реакциях.
Каждую серию кинетических измерений проводили трижды, математическую обработку осуществляли с помощью программ Microsoft Excel 2007 и SigmaPlot 10. Стандартное отклонение средних величин из 3-4-х измерений не превышало 3% (относительных).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В табл. 1 приведен состав компонентов изученных нами ЭМ почек гвоздики и душистого перца. Высушенные цветочные почки (бутоны) гвоздики содержат 16—19% эфирного масла, в состав которого входят около 80 веществ [16]. Как видно из табл. 1, основным компонентом ЭМ гвоздики являлся эвгенол (73%), содержание кариофиллена составляло 10.4%, эвгенилацетата 1.3%, 1,8-цинео-ла и гумулена — около 3%. Содержание остальных моно- и сесквитерпенов не превышало 0.1%. Экстракт гвоздики содержал около 30% ЭМ такого же состава, как и отдельное ЭМ. Известно, что почки гвоздики содержат около 3 г/100 г пряности галловой кислоты, ее производных, катехина и около 0.1 г флавоноидов. Все соединения имеют высокую антиоксидантную активность и содержатся в экстракте гвоздики [16]. С древних вре-
мен и до наших дней почки гвоздики активно используются в качестве пряности, лекарства и бактерицидного средства.
В Европе плоды душистого перца называют "все специи (all spice)", так как он соединяет в себе аромат корицы, мускатного ореха и гвоздики. В плодах душистого перца содержится 2—5% ЭМ и, как видно из табл. 1, его основными компонентами являлись эвгенол (35.4%), метилэвгенол (28%), кариофиллен, мирцен, 1,8-цинеол, лимонен, различные монотерпены в концентрации менее 1%. В экстракте душистого перца содержалось 25% ЭМ, также найдены флавоноиды, фе-нольные кислоты, катехины и некоторые фенил-пропаноиды [17]. Экстракт и ЭМ душистого перца проявляли высокую АО и противомикробную активность, которую связывают с высоким содержанием эвгенола [18—20]. Сравнение данных табл. 1 показало, что оба масла имели близкий качественный состав компонентов, но ЭМ гвоздики содержало вдвое больше эвгенола, меньше ме-тилэвгенола и монотерпеновых углеводородов.
Обработка кинетических кривых реакции ДФПГ радикала с компонентами ЭМ и экстрактов при их различных концентрациях в модельных системах позволила нам получить следующие характеристики, которые отражают антирадикальную активность ЭМ:
— величина ЕС50, которая эквивалентна количеству антиоксиданта, необходимому для восстановления половины концентрации радикала;
— ^бс50 — время восстановления половины кон
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.