Химическая изменчивость эфирного масла чабреца Республики Беларусь

Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно действующей

интернет-конференции “Химические основы рационального использования возобновляемых природных ресурсов”. http:///natural_resources/

Статья публикуется по материалам конференции “Новые химико-фармацевтические технологии-2012”

Поступила в редакцию 14 октября 2012 г. УДК 615.074+543.544.3.

Химическая изменчивость эфирного

масла чабреца Республики Беларусь

© Бузук1*+ Анастасия Георгиевна, Юрченко1* Руслан Александрович,

Бузук2* Георгий Николаевич и Кузовлев3 Владислав Юрьевич

1 Кафедра аналитической химии. Химический факультет. Белорусский государственный университет. Ул. Ленинградская, 14. г. Минск, 220030. Республика Беларусь.

Тел.: [phone]. E-mail: *****@***by, *****@***by.

2 Кафедра фармакогнозии. Фармацевтический факультет. Витебский государственный медицинский университет. Пр-т. Фрунзе, 27. г. Витебск, 210023. Республика Беларусь.

Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail].

3 Базовая экспертно-криминалистическая служба Управления Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков (БЭКС Управления ФСКН России) по городу Москве. Ул. Азовская, 19. г. Москва. Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail]

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: виды тимьяна, Thymus pulegioides L., эфирное масло, тимол, карвакрол.

Аннотация

В результате хромато-масс-спектрометрического анализа травы тимьяна блошиного и тимьяна ползучего установлен химический состав данных видов чабреца. Выявлено, что тимьян блошиный отличается большим, по сравнению с чабрецом ползучим, содержанием тимола и карвакрола – 0.21-40.50%; 15.44-77.71% и 0-3.59%; 0-3.69% соответственно. С помощью кластерного анализа выделено 5 хемотипов T. pulegioides L., среди которых преобладают хемотипы с высоким содержанием карвак-рола.

Введение

Лекарственные средства, изготовленные из растений, несмотря на относительно слабо выраженную на первый взгляд фармакологическую активность, в некоторых случаях могут оказаться значительно более эффективными, чем их синтетические аналоги. Поэтому большое значение в наше время имеет заготовка растительного сырья (например, травы чабреца, кото-рая обладает антибактериальным и спазмолитическим действием и используется для лечения широкого спектра заболеваний дыхательных путей).

В Республике Беларусь (РБ) род тимьян представлен тремя видами: Thymus pulegioides L. (T. ucrainicus (Klok. et Shost.)Klok.) – Т. блошиный, T. serpyllum L. – Т. обыкновенный или пол-зучий и T. Marschallianus Willd. – Т. Маршалла. К наиболее распространенным видам отно-сятся тимьян блошиный и тимьян ползучий [1].

При заготовке сырья травы чабреца заготовители, как правило, не различают виды чабреца: сырье может состоять как из одной травы чабреца ползучего или блошиного, так и их сочетания в различных соотношениях.

Выполненные в Республиканской контрольно-аналитической лаборатории анализы ле-карственного сырья травы чабреца промышленных партий 2010 г. выявили в ряде случаев отсутствие в нем основных компонентов, отвечающих за терапевтическое действие, – тимола и карвакрола. Сырье было забраковано. В связи с этим возникла необходимость изучения диагностических признаков и состава эфирного масла травы чабреца, произрастающего на территории Республики Беларусь. Исторически сложилось так, что источником сырья Serpylli herba считается Thymus serpyllum L., именно этот вид чабреца рекомендует ГФ РБ [2-3].

В то же время, имеющиеся литературные данные свидетельствуют о высокой вариа-бельности состава эфирного масла травы чабреца. Выделены многочисленные хемотипы [2-6].

Поэтому целью настоящей работы является исследование состава эфирного масла образцов лекарственного растительного сырья, позиционируемых как трава чабреца – Serpylli herba и оценка химического состава эфирного масла тимьяна блошиного T. pulegioides L.(T. ucrainicus (Klok. et Shost.)Klok.), произрастающего на территории Республики Беларусь, в качестве возможного заменителя T. serpyllum L.

Экспериментальная часть

Образцы травы чабреца для исследования были собраны в течение лета 2010-2011 г на терри-тории Республики Беларусь (рис. 1 и табл. 1) в фазу цветения и подвергнуты естественной сушке в тени.

Рис. 1. Локализация мест взятия образцов Thymus pulegioides L. на территории Республики Беларусь

Табл. 1. Районы и географические координаты мест взятия образцов сырья Thymus pulegioides L.

№	Район	Широта	Долгота	№	Район	Широта	Долгота
1	Витебская обл., окр. д. Белыновичи	55.259	30.415	14	Гродненская обл., окр. п. Сморгонь	54.486	26.440
2	Витебская обл., окр. д. Комунарка	55.244	30.383	15	Витебская обл., окр. п. Миоры	55.642	27.626
3	Витебская обл., окр. д. Мишутки	55.316	30.577	16	Минская обл., окр. п. Молодечно	54.293	26.852
4	Витебская обл., долина р. Витьба	55.256	30.412	17	Могилевская обл., окр. д. Горы	54.272	31.211
5	Витебская обл., окр. д. Лебартово	55.241	30.468	18	Витебская обл., окр. д. Вишни	54.888	30.527
6	Минская обл., окр. д. Ржавка	53.232	27.026	19	Брестская обл., окр. д. Приозерная	53.106	25.906
7	Витебская обл., долина р. Сильница	55.250	30.393	20	Витебская обл., окр. д. Камоски	55.044	29.395
8	Витебская обл., долина р. Витьба	55.248	30.393	21	Минская обл., окр. г. Солигорск	52.780	27.528
9	Витебская обл., окр. д. Руба	55.290	30.289	22	Витебская обл., окр. г. Чашники	54.853	29.118
10	Витебская обл., долина р. Сильница	55.254	30.415	23	Гродненская обл., окр. д. Горница	53.595	23.929
11	Витебская обл., окр. д. Руба	55.289	30.291	24	Витебская обл., окр. д. Обруб	55.211	28.169
12	Могилевская обл., окр. д. Горы	53.223	31.558	25	Витебская обл., окр. д. Боровка	54.961	28.804
13	Могилевская обл., окр. д. Рыжковичи	53.885	30.438	26

До анализа образцы хранились в бумажных пакетах. Фармакогностический анализ проводили согласно ГФ РБ.

Для изучения химического состава извлекали фракцию липофильных веществ, содержащую эфирное масло, путём экстрагирования диэтиловым эфиром, затем её изучали с помощью хромато-масс-спектрометрического комплекса (НР5890SII5972MS).

Процентный состав эфирных масел вычислялся по площадям газо-хроматографических пиков без использования корректирующих коэффициентов. Качественный анализ основан на сравнении времен удерживания и полных масс-спектров с соответствующими данными компонентов эталонных масел и чистых соединений, если они имелись, и с данными библиотеки масс-спектрометрических данных WileyF (275000 масс-спектров) и каталогов [7-8].

Результаты и их обсуждение

Вначале был проведен сравнительный анализ травы чабреца блошиного и чабреца пол-зучего.

Из сравнения фармакопейного описания сырья чабреца трава с диагностическими при-

знаками сырья видов тимьяна, произрастающих на территории Республики Беларусь, следует, что по признаку поперечное сечение стебля, особенностям его опушения, а также по форме и размеру листьев соответствует T. pulegioides – Т. блошиный, а не T. serpyllum – Т. ползучий, как следовало бы ожидать из названия сырья – Serpylli herba.

Исследуемые виды чабреца различаются по характеру роста и ветвления, форме и опушенности листьев и, что наиболее существенно, по характеру опушения стеблей.

У чабреца блошиного стебель под соцветием ясно 4-гранный, опушенный по 2 противоположным граням, в отличие от тимьяна ползучего, у которого стебель под соцветием округло-цилиндрической формы, опушенный по всей периферии. Кроме морфологии оба вида отличаются местом распространения: тимьян блошиный предпочитает более влажные местообитания, в отличие от тимьяна ползучего, который произрастает на сухих песчаных почвах.

При изучении химического состава эфирного масла Thymus serpyllum L., произрастаю-щего на территории РБ, нами установлено, что основными компонентами относительно суммы идентифицированных веществ эфирного масла являются камфен (1.75-12.62%), β-мирцен – 2.26-14.61%), 1,8-цинеол (0 – 23.12%), камфора (4.24-27.59), β-кариофиллен (1.12-22.64%), (-) – борнеол (2.02-33.39%), кариофиллен оксид (3.79-28.7%), а доля тимола и карвак-рола в составе эфирного масла составляет всего 0-3.59% и 0-3.69%, соответственно, что ста-вит под вопрос пригодность Thymus serpyllum L. в качестве источника сырья для травы чаб-реца Serpylli herba [3].

В исследованных эфирных экстрактах тимьяна блошиного Thymus pulegioides L. обнаруживается до 100 компонентов.

Методом хромато-масс-спектрометрии идентифицировано 36 веществ, относящихся к составным частям эфирного масла. Основными компонентами относительно суммы иденти-фицированных веществ эфирного масла, как в траве, так и листьях и цветках, являются α-тер-пинен (0-14.93%), γ-терпинен (0-19.99%), р-цимен (0-25.91%), метиловый эфир тимола (0-8.64%), β-кариофиллен (0-19.69%), метиловый эфир карвакрола (0-22.17%), β-бисаболен (0-13.74%), тимол (0.21-40.60%) и карвакрол (15.44-77.71%).

При сравнении цветков и листьев, последние содержат большие количества β-карио-филлена, λ-терпинена, β-бисаболена и р-цимена. Однако по содержанию основного компо-нента – карвакрола они практически не различаются [2].

Обращает на себя факт присутствия в составе эфирного масла тимьяна блошиного прак-тически всех промежуточных соединений конечных этапов биосинтеза фенольных монотер-пеноидов.

В общем виде путь биосинтеза фенольных соединений эфирного масла тимьяна блоши-ного можно представить следующим образом (рис. 2) [9].

Нами предпринята попытка группировки полученных данных по химическому составу эфирного масла сырья тимьяна блошиного. С этой целью был применен кластерный анализ. В качестве меры раcстояния между образцами было принято Эвклидово расстояние. Получен-ные данные представлены графически на рис. 3.

Рис. 2. Биосинтез фенольных соединений эфирного масла тимьяна блошиного

Рис. 3. Дендрограмма кластерного анализа матрицы

данных химического состава эфирного масла Thymus pulegioides L.

Из представленных на рис. 2 результатов кластерного анализа следует распределение всей совокупности исследованных образцов T. pulegioides L.на пять групп или кластеров. Это позволяет по принципу преобладания в составе эфирного масла основных компонентов выде-лить следующие хемотипы исследованного вида тимьяна:

1 – тимол + карвакрол + p-цимен + β-кариофиллен (4, 5, 22, 14);

2 – карвакрол + p-цимен + α-терпинен (8, 24, 25);

3 – карвакрол + γ-терпинен + β-кариофиллен (6, 9, 10);

4 – карвакрол + метиловый эфир карвакрола (11, 12, 15, 16, 1, 3, 17, 20);

5 – карвакрол (13, 18, 19, 21, 2, 7, 23).

Общей особенностью всех выделенных хемотипов является присутствие в их составе, наряду с перечисленными выше соединениями, значительных количеств β-бисаболена.

Особое внимание следует уделить 2 компонентам: тимолу и карвакролу, Именно благодаря им сырье чабреца обладает спазмолитическим, антибактериальным, противогриб-ковым и дезинфицирующим действием. Масло тимьяна обладает сильным антибактериаль-ным действием по отношению как к грамотрицательным, так и к грамположительным штам-мам. Однако, только лишь около 25% из всех исследованных образцов содержат оба эти вещества в значительных количествах.

Во всех остальных случаях в составе эфирного масла количественно преобладает кар-вакрол. Данный факт представляет значительный интерес, поскольку с точки зрения фарма-кологического действия карвакрол имеет определенные преимущества по сравнению с тимо-лом, как в отношении спектра биологической активности, так и меньшей токсичности [10-13]. Кроме того, тимьян блошиный отличается большим, по сравнению с чабрецом ползучим, накоплением эфирного масла – 0.11-1.4% и 0.12-0.27%, соответственно [14].

Заключение

Тимьян блошиный T. pulegioides L.представляет собой среди форм, входящих в комп-лекс Т. serpyllum L. s. 1., наиболее перспективный для лекарственного использования вид. Привязка Serpylli herba в качестве источника сырья конкретно к Thymus pulegioides L., вместо Thymus serpyllum L., является вполне оправданной и желаемой. Наиболее рациональным является включение в ГФ РБ нового вида лекарственного сырья Thymi pulegioidis herba вместо Serpylli herba с внесением уточняющих изменений в соответствующие разделы фармако-пейной статьи, что позволит избежать путаницы и недоразумений, возникающих при заго-товке и анализе травы чабреца [15].

Выводы

1.  Основными компонентами эфирного масла Thymus pulegioides L., произрастающего на территории РБ, являются α-терпинен (0-14.93%), γ-терпинен (0-19.99%), р-цимен (0-25.91%), метиловый эфир тимола (0-8.64%), β-кариофиллен (0-19.69%), метиловый эфир карвакрола (0-22.17%), β-бисаболен (0-13.74%), тимол (0.21-40.60%) и карвакрол (15.44-77.71%).

2.  Основными компонентами эфирного мысла Thymus serpyllum L., произрастающего на тер-ритории РБ, являются камфен (1.75-12.62%), β-мирцен – 2.26-14.61%), 1,8-цинеол (0 – 23.12%), камфора (4.24-27.59), β-кариофиллен (1.12-22.64%), (-)-борнеол (2.02-33.39%), кариофиллен оксид (3.79-28.7%). Содержание тимола (0-3.59%) и карвакрола (0-3.69%) низкое.

3.  С помощью кластерного анализа выделено пять хемотипов T. pulegioides L., среди которых преобладают хемотипы с высоким содержанием наиболее ценного компонента – карвак-рола.

4.  Высокая вариабельность химического состава тимьяна блошиного представляет значитель-ный интерес в плане отбора и селекции определенных хемотипов этого вида с их после-дующим введением в промышленную культуру.

Литература

[1]  Парфенов высших растений Беларуси. Мн., Дизайн ПРО. 1999. 472с.

[2]  , , Бузук анализ травы чабреца – Serpylli herba. Вестник фармации. 2010. № 4. С.33-37.

[3]  , , Бузук фармакогностический анализ травы чабреца. Вестник фармации. 2011. №3. С.19-25.

[4]  A. Raal., U. Paaver, E. Arak, A. Orav. Content and composition of the essential oil of Thymus serpyllum L. growing wild in Estonia. Medicina (Kaunas). 2004. Vol.40. Nо.8. P.795-800.

[5]  D. Mockute, G. Bernotiene. The main citral-geraniol and carvacrol chemotypes of the essential oil of Thymus pulegioides L. growing wild in Vilnius district (Lithuania). J Agric. Food Chem. 1999. Vol.47. Nо.9. P.3787-3790.

[6]  K. Loziene, J. Vaiciuniene, P. R. Venskutonis. Chemical composition of the essential oil of different varieties of thyme (Thymus pulegioides) growing wild in Lithuania. Biochemical Systematics and Ecology. 2003. Vol.31. P.249-259.

[7]  F. W. McLafferty, D. B. Stauffer. The Wiley NBS Registry of Mass Spectral Data. Wiley-Interscience. 1989. Vol.1-7. Р.7872.

[8]  Eight Peak Index of Mass Spectra; Royal Society of Chemistry: University of Notinham, England, Third Edition. 1983. Vol.1-2.

[9]  A. J. Poulose, R. Croteau. Biosynthesis of aromatic monoterpenes: conversion of g-terpinene to p-cymene and thymol in Thymus vulgaris L. Archives of Biochemistry and Biophysics. 1978. Vol.187. P.307-314.

[10]  J. Mastelic, I. Jerkovic, I. Blazevic, M. Poljak-Blazi, S. Borovic, I. Ivancic-Bace, V. Smrecki, N. Zrkovic, K. Brcic-Kostic, D. Vikic-Topic, N. parative Study on the Antioxidant and Biological Activities of Carvacrol, Thymol, and Eugenol Derivatives. J. Agric. Food Chem. 2008. Vol.56. P.3989-3996.

[11]  T. Marković, P. Chatzopoulou, J. Šiljegović, M. Nikolić, J. Glamočlija, A. Ćirić, M. Soković. Chemical Analysis and Antimicrobial Activities of the Essential Oils of Satureja thymbra L. and Thymbra spicata L. and their main components. Arch. Biol. Sci., Belgrade. 2011. Vol. 63. Nо.2. P.457-464.

[12]  A. Rao, Y. Zhang, S. Muend, R. Rao. Mechanism of Antifungal Activity of Terpenoid Phenols Resembles Calcium Stress and Inhibition of the TOR Pathway. Antimicrobial Agents And Chemotherapy. 2010. Nо.12. P.5062-5069.

[13]  C. C. Liolios, O. Gortzi, S. Lalas, J. Tsaknis, I. Chinou. Liposomal incorporation of carvacrol and thymol isolated from the essential oil of Origanum dictamnus L. and in vitro antimicrobial activity. Food Chemistry. 2009. Vol.112. P.77-83.

[14]  Гогина чабрец (тимьян) – Thymus L. Биологическая флора Московской области. М.: МГУ. 1975. Вып.2. С.137-170.

[15]  Шеряков фармакопея Республики Беларусь (ГФ РБ). В 3 т. Т. 2. Контроль качества вспомогательных веществ и лекарственного растительного сырья. УП «Центр экспертиз и испытаний в здравоохранении». Молодечно: Типография «Победа». 2008. 472с.