615.074+543.544.3.
Химическая изменчивость эфирного масла чабреца Республики Беларусь
© ,1*+ 1*, 2* и 3
1 Кафедра аналитической химии. Химический факультет. Белорусский государственный университет. Ул. Ленинградская, 14. г. Минск, 220030, , Республика Беларусь. Тел.: (80212) 209-52-53.E-mail: *****@***by, *****@***by.
2 Кафедра фармакогнозии. Фармацевтический факульетет, ВГМУ. Пр-т. Фрунзе, 27. г. Витебск, 210023. Республика Беларусь. Тел.: (80212) 24-04-33 E-mail: *****@***by.
3Базовая экспертно-криминалистическая служба Управления Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков (БЭКС Управления ФСКН России) по городу Москве, полковник полиции, 9. Тел.: (916) 233-14-18. E-mail.: *****@***ru
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 карвакрола.
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, которая 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 ползучий и T. Marschallianus Willd.- Т. Маршалла. К наиболее распространенным видам относятся 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 лекарственного 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 вариабельности 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 территории Республики Беларусь (рис.1 и табл.1) в фазу цветения и подвергнуты естественной сушке в тени.
Рисунок 1 - Локализация мест взятия образцов Thymus pulegioides L. на территории Республики Беларусь
Таблица 1 - Районы и географические координаты мест взятия образцов сырья Thymus pulegioides L.
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 ползучего.
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., произрастающего на территории РБ, нами установлено, что основными компонентами относительно суммы идентифицированных веществ эфирного масла являются камфен (1.75-12.62%), в-мирцен – 2.26-14.61%), 1,8-цинеол (0 – 23.12%), камфора (4.24-27.59), в-кариофиллен (1.12-22.64%), (-)-борнеол (2.02-33.39%), кариофиллен оксид (3.79-28.7%), а доля тимола и карвакрола в составе эфирного масла составляет всего 0-3.59% и 0-3.69%, соответственно, что ставит под вопрос пригодность Thymus serpyllum L. в качестве источника сырья для травы чабреца 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 идентифицированных веществ эфирного масла, как в траве, так и листьях и цветках, являются б-терпинен (0 – 14,93%), г-терпинен (0-19,99%), р-цимен (0 – 25,91%), метиловый эфир тимола (0 – 8,64%), в-кариофиллен (0 – 19,69%), метиловый эфир карвакрола (0 –22,17%), в-бисаболен (0 – 13,74%), тимол (0,21-40,60%) и карвакрол (15,44 – 77,71%).
При сравнении цветков и листьев, последние содержат большие количества в-кариофиллена, л-терпинена, в-бисаболена и р-цимена. Однако по содержанию основного компонента – карвакрола они практически не различаются [2].
Обращает на себя факт присутствия в составе эфирного масла тимьяна блошиного практически всех промежуточных соединений конечных этапов биосинтеза фенольных монотерпеноидов.
В общем виде путь биосинтеза фенольных соединений эфирного масла тимьяна блошиного можно представить следующим образом (рис. 2) [9]:
Рисунок 2 - Биосинтез фенольных соединений эфирного масла тимьяна блошиного
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. Полученные данные представлены графически на рис. 3.
Рисунок 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 выделить следующие хемотипы исследованного вида тимьяна:
1 – тимол + карвакрол + p-цимен + в-кариофиллен (4,5,22,14);
2 – карвакрол + p-цимен + б-терпинен (8,24,25);
3 – карвакрол + г-терпинен + в-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 в-бисаболена.
Особое внимание следует уделить 2 компонентам: тимолу и карвакролу, Именно благодаря им сырье чабреца обладает спазмолитическим, антибактериальным, противогрибковым и дезинфицирующим действием. Масло тимьяна обладает сильным антибактериальным действием по отношению как к грамотрицательным, так и к грамположительным штаммам. 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 карвакрол. Данный факт представляет значительный интерес, поскольку с точки зрения фармакологического действия карвакрол имеет определенные преимущества по сравнению с тимолом, 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 комплекс 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 фармакопейной статьи, что позволит избежать путаницы и недоразумений, возникающих при заготовке и анализе травы чабреца [15].
Выводы
Основными компонентами эфирного масла Thymus pulegioides L., произрастающего на территории РБ, являются б-терпинен (0 – 14,93%), г-терпинен (0-19,99%), р-цимен (0 – 25,91%), метиловый эфир тимола (0 – 8,64%), в-кариофиллен (0 – 19,69%), метиловый эфир карвакрола (0–22,17%), в-бисаболен (0 – 13,74%), тимол (0,21-40,60%) и карвакрол (15,44 – 77,71%). Основными компонентами эфирного мысла Thymus serpyllum L., произрастающего на территории РБ, являются камфен (1.75-12.62%), в-мирцен – 2.26-14.61%), 1,8-цинеол (0 – 23.12%), камфора (4.24-27.59), в-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. С помощью кластерного анализа выделено пять хемотипов T. pulegioides L., среди которых преобладают хемотипы с высоким содержанием наиболее ценного компонента - карвакрола; Высокая вариабельность химического состава тимьяна блошиного представляет значительный интерес в плане отбора и селекции определенных хемотипов этого вида с их последующим введением в промышленную культуру.Литература
[1] Определитель высших растений Беларуси / Под ред. . – Мн., Дизайн ПРО, 1999. – 472 с.
[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] Raal, A. Content and composition of the essential oil of Thymus serpyllum L. growing wild in Estonia /A. Raal, U. Paaver, E. Arak, A. Orav // - Medicina (Kaunas). – 2004. – Vol. 40. – N 8. - P.795-800.
[5] Mockute, D. The main citral-geraniol and carvacrol chemotypes of the essential oil of Thymus pulegioides L. growing wild in Vilnius district (Lithuania) / D. Mockute, G. Bernotiene // J Agric. Food Chem. – 1999. – Vol. 47. – N 9. – P. 3787-3790.
[6] Loziene, K. Chemical composition of the essential oil of different varieties of thyme (Thymus pulegioides) growing wild in Lithuania / K. Loziene, J. Vaiciuniene, P. R. Venskutonis // Biochemical Systematics and Ecology. – 2003. - Vol. 31. – P. 249–259.
[7] McLafferty, F. W. The Wiley NBS Registry of Mass Spectral Data / F. W. McLafferty, D. B. Stauffer // Wiley-Interscience, 1989. Vol. 1–7.
[8] Eight Peak Index of Mass Spectra; Royal Society of Chemistry: University of Notinham, England, Third Edition, 1983. - Vol. 1–2.
[9] Poulose, A. J. Biosynthesis of aromatic monoterpenes: conversion of g-terpinene to p-cymene and thymol in Thymus vulgaris L. / A. J.Poulose, R. Croteau // Archives of Biochemistry and Biophysics. - 1978. – Vol. 187. – P. 307-314.
[10] Mastelic,parative Study on the Antioxidant and Biological Activities of Carvacrol, Thymol, and Eugenol Derivatives / J. Mastelic, I. Jerkovic, I. BlazevicM. Poljak-Blazi, S. Borovic,I. Ivancic-Bace, V. Smrecki, N. Zrkovic, K. Brcic-Kostic,D. Vikic-Topic, N. Muller // J. Agric. Food Chem. – 2008. – Vol. 56. – P.3989–3996.
[11] Markoviж, T. Chemical Analysis and Antimicrobial Activities of the Essential Oils of Satureja thymbra L. and Thymbra spicata L. and their main components / T. Markoviж, P. Chatzopoulou, J. Љiljegoviж, M. Nikoliж, J. Glamoиlija, A. Жiriж, M. Sokoviж // Arch. Biol. Sci., Belgrade. – 2011. – Vol. 63. - N 2. – P. 457-464.
[12] Rao, A. Mechanism of Antifungal Activity of Terpenoid Phenols Resembles Calcium Stress and Inhibition of the TOR Pathway/ A. Rao, Y. Zhang, S. Muend, R. Rao // Antimicrobial Agents And Chemotherapy. – 2010. – N 12. – P.5062–5069.
[13] Liolios, C. C. Liposomal incorporation of carvacrol and thymol isolated from the essential oil of Origanum dictamnus L. and in vitro antimicrobial activity / C. C. Liolios, O. Gortzi, S. Lalas, J. Tsaknis, I. Chinou // Food Chemistry. – 2009. - Vol. 112. – P.77–83.
[14] Гогина, Е. Е. Род чабрец (тимьян) – Thymus L. / Е. Е. Гогина// Биологическая флора Московской области. – Вып. 2. М.: МГУ, 1975. – С. 137-170.
[15] Государственная 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»; под ред. . – Молодечно: Типография «Победа», 2008. – 472 с.
