Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время на основе извлечений из корня солодки голой (Glycyrrhizae radices) фармацевтические предприятия выпускают лекарственные препараты, терапевтическая эффективность которых обусловлена содержанием в них глицирризиновой кислоты и флавоноидных соединений, обладающих широким спектром биологической активности. Несмотря на широкий спектр исследований сырья корня солодки, остается не изученным шрот – отход переработки корня солодки, который в условиях производства не находит реализации. Поэтому исследование химического состава шрота корня солодки, разработка способов его экстракции, количественного содержания и качественного состава соединений, извлекаемых из него различными растворителями, является актуальным для создания на основе экстрактов из шрота новых эффективных лекарственных средств, которые будут обладать высокой активностью и специфичностью действия.
Степень разработанности темы исследования.
Основной вклад в исследование биологически активных веществ корня солодки внесли работы Толстикова Г.А., Толстиковой Т.Г., Аммосова А.С., Литвиненко В.И., Ипатовой О.М., Денисовой С.Б. и др. Авторами изучен химический состав различных видов солодки, определены биологические и фармакологические свойства компонентов этого сырья, разработаны технологии различных лекарственных форм на его основе К настоящему времени не имеется литературных данных по комплексной переработке этого ценного лекарственного сырья, а также по системному исследованию химического состава биологически активных веществ шрота корня солодки – отхода фармацевтического производства. Известны публикации, в которых из шрота корня солодки предлагалось получать экстракт, богатый слизистыми веществами, жиры и жироподобные вещества, питательную среду для культивирования дрожжей, удобрения, кормовую муку для животноводства, теплозвукоизоляционные плиты для строительства.
Цель работы. Исследование количественного содержания и качественного состава экстрактивных веществ шрота корня – отхода производства сиропа корня солодки, для определения перспектив его дальнейшей переработки в лекарственные средства.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
-
Определить химический состав шрота корня солодки.
-
Разработать комплексный подход для определения количественного содержания и качественного состава тритерпеноидных, флавоноидных и сопутствующих им соединений в шроте корня солодки – отхода производства сиропа корня солодки, который заключается в:
подборе экстрагентов для увеличения выхода терпеноидных и флаво-ноидных веществ из шрота корня солодки с наименьшим содержанием сопутствующих соединений в полученных экстрактах;
подборе оптимальных условий экстракции шрота корня солодки, выбранным экстрагентом, для получения максимального выхода терпеноид-ных, стероидных и флавоноидных соединений;
- установлении состава биологически активных веществ этанольного
экстракта шрота корня солодки, путем применения физических и химиче
ских методов по их разделению.
3.Определить антиоксидантную, антимикробную и антимутагенную активность фракций, полученных на основе этанольного экстракта из шрота корня солодки для дальнейшего создания на их основе БАД и лекарственных средств.
Научная новизна работы. Впервые исследован химический состав шрота корня солодки, в нем установлено высокое содержание глицирри-зиновой кислоты, фенольных и липофильных веществ, полисахаридов, в том числе галактоглюканов, крахмала, клетчатки и белка.
Впервые применен комплексный подход к исследованию биологически активных веществ шрота корня солодки, заключавшийся в оптимизации экстракции шрота с получением этанольного экстракта, разработаны физические и химические методы по разделению биологически активных веществ этого экстракта, что позволило определить качественный состав и количественное содержание глицирризиновой кислоты, флавоноидных и сопутствующих им соединений в шроте корня солодки.
Впервые показано, что из шрота корня солодки могут быть выделены фракции, которые обладают высокой антиоксидантной, антимикробной и антимутагенной активностью.
Проведенное фракционирование этанольного экстракта из шрота позволило увеличить антиоксидантные, антимикробные свойства полученных фракций в 18,5, в 1,3 раз, по сравнению с исходным экстрактом.
Теоретическая и практическая значимость работы. Представлено теоретическое обоснование усовершенствования методов по выделению, фракционированию и идентификации биологически активных веществ, извлекаемых из лекарственного растительного сырья на примере корня солодки.
Впервые показано, что шрот корня солодки можно использовать для получения тритерпеноидных, стероидных, флавоноидных соединений, галактоглюканов, пектинов, крахмала и клетчатки.
Впервые обоснована возможность применения этанольного экстракта, полученного из шрота и выделенных из него фракций, для получения субстанций и дальнейшей разработки на их основе лекарственных
средств с антиоксидантными, антимикробными и антимутагенными свойствами.
Методология и методы исследования. В работе использованы современные методы физико-химического анализа: инструментальная тонкослойная хроматография на лабораторном комплексе «CAMAG», высокоэффективная жидкостная хроматография, хромато-масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия и метод динамического светорассеивания. Статистическую обработку экспериментальных результатов проводили с использованием программы «Statistica 6.0».
Внедрение в практику. Результаты исследований внедрены на кафедре Пищевой биотехнологии ФГБОУ ВО «КНИТУ» в лабораторных практикумах бакалавров по направлению 19.03.02 Продукты питания из растительного сырья в дисциплине «Технология отрасли 2 (Технология продуктов функционального питания)» и по направлению 19.03.01 Биотехнология в дисциплинах «Физико-химические методы анализа биологически активных веществ» и «Химия биологически активных веществ», магистров по направлению 19.04.01 Биотехнология, в дисциплине «Биотехнология функциональных продуктов питания».
На защиту выносятся:
результаты анализа химического состава шрота корня солодки;
комплексный подход по определению количественного содержания и качественного состава тритерпеноидных, флавоноидных и сопутствующих им соединений в шроте корня солодки;
антиоксидантная, антимикробная и антимутагенная активность фракции, полученных на основе этанольного экстракта из шрота корня солодки и практические рекомендации по использованию биологически активных веществ, обнаруженных в шроте корня солодки.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов работы обеспечена при применении современных методов анализа использованием стандартов. Полученные экспериментальные данные достоверны, обработаны с помощью программного обеспечения к аналитическим приборам (PERKINELMER «TurboMass», CAMAG «WinCats», Shimadzu «Labsolutions»), а также с использованием программы «Statistica 6.0».
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на XIII, XIV и XV Международных конференциях молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2014г., 2015г., 2016 г.), XXV Всероссийской научно-технической конференции «Окружающая среда и здоровье населения» (Казань, 2014г.),V Всероссийской молодежной научной конференции «Химия и технология новых веществ и материалов» (Сыктывкар, 2012 г.).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Проведенное исследование соответствует формуле специальности 14.04.02 – Фармацевтическая химия, фармакогнозия и пункту 6 научной специальности.
Личный вклад автора состоит в проведении экспериментальных исследований, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов, а также в формулировке выводов, оформлении статей и диссертационной работы.
Часть результатов работы получена в совместных исследованиях: в ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» определены антимикробная и антимутагенная активности образцов совместно с к.б.н., доц. каф. микробиологии Карамовой Н.С.; в ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» определен размер частиц образцов совместно с к.х.н., проф. каф. ТКС Богдановой С.А.; в ФГБУН Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского НЦ РАН получены ИК-спектры образцов совместно с к.х.н. Ризвановым И.Х., проведен ВЭЖХ-анализ в сотрудничестве с м.н.с. Архиповой Д.М.; в Центре нанотехнологий РТ ЗАО «ИПТ «Идея» проведена хромато-масс-спектрометрия; в ЦАИ ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» определено содержание в исследуемых образцах сырого протеина, клетчатки, жира и зольных веществ.
Автор выражает благодарность генеральному директору АО «Татхим-фармпрепараты» за предоставление шрота корня солодки, соавторам за консультации и помощь в проведении экспериментов, а также куратору доценту кафедры ПищБТ КНИТУ, к.х.н. Хабибрахмановой В.Р. за помощь в проведении исследовательской работы.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 3 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК для размещения материалов диссертаций, 6 публикациях по материалам конференций.
Работа выполнена в рамках научного направления по номенклатуре специальностей научных работников «Технология биологически активных веществ» (код 051818), по научному направлению кафедры пищевой биотехнологии ФГБОУ ВО «КНИТУ» «Биологически активные вещества различной этиологии для производства функциональных БАД к пище, лекарственных средств и кормовых добавок».
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, библиографического списка, приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 29 таблицы и 159 литературных источников.