Глубокие эвтектические растворители на основе холина хлорида как перспективные экстрагенты флавоноидов из седативной растительной композиции

Введение. Глубокие эвтектические растворители [ГЭР, deep eutectic solvents (DESs)] сегодня являются объектом пристального внимания научного сообщества различных областей, таких как химия, биология, фармация, биотехнология. Сферы применения ГЭР широко варьируют, и одной из них является извлечение биологически активных веществ из растительного сырья.

Цель. Целью настоящей работы было изучить возможность экстракции флавоноидов из растительного сырья посредством глубоких эвтектических растворителей на основе холина хлорида, а также сопоставить эффективность их экстракции с традиционными растворителями.

Материалы и методы. Экстракцию флавоноидов проводили из сбора растительной композиции, состоящей из травы пустырника сердечного (пустырника обыкновенного) (Leonurus cardiaca L.), травы зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum L.), травы мелиссы лекарственной (Melissa officinalis L.) и травы тимьяна ползучего (чабреца) (Thymus serpyllum L.) в соотношении 4 : 2,5 : 2,5 : 1, измельченных до размера частиц 2–3 мм. В качестве экстрагентов использовались ГЭР на основе холина хлорида в качестве акцептора водородной связи.

Результаты и обсуждение. В данной работе были исследованы ГЭР на основе холина хлорида на предмет способности к извлечению флавоноидов из лекарственного сбора растительной композиции на основе травы пустырника, травы зверобоя, травы мелиссы и травы чабреца, обладающей седативным действием. Также было изучено влияние содержания воды в составе ГЭР на свойства экстрагента. Количественное определение флавоноидов в пересчете на рутин проводилось методом дифференциальной спектрофотометрии при длине волны 410 ± 2 нм. Максимальный выход флавоноидов был достигнут при использовании 50%-го водного раствора ГЭР на основе холина хлорида, глюкозы и воды в мольном соотношении 2 : 1 : 1 при температуре экстракции 60 °С.

Заключение. Извлекающая способность полученного ГЭР по эффективности экстракции флавоноидов превышает экстрагирующие характеристики классического экстрагента для исследуемой композиции – 70%-го этилового спирта. Дальнейшее изучение свойств полученного экстрагента, его физических, химических, токсикологических характеристик – задача будущих экспериментов.

1. Abubakar A. R., Haque M. Preparation of Medicinal Plants: Basic Extraction and Fractionation Procedures for Experimental Purposes. J. Pharm. Bioallied Sci. 2020;12:1–10. DOI: 10.4103/jpbs.JPBS_175_19.

2. Choi Y. H., van Spronsen J., Dai Y., Verberne M., Hollmann F., Arends I. W. C. E., Witkamp G.-J., Verpoorte R. Are natural deep eutectic solvents the missing link in understanding cellular metabolism and physiology? Plant Physiology. 2011;156(4):1701–1705. DOI: 10.1104/pp.111.178426.

3. Dai Y., van Spronsen J., Witkamp G.-J., Verpoorte R., Choi Y. H. Natural deep eutectic solvents as new potential media for green technology. Analytica Chimica Acta. 2013;766:61–68. DOI: 10.1016/j.aca.2012.12.019.

4. Castro V. I. B., Mano F., Reis R. L., Paiva A., Rita A., Duarte C. Synthesis and Physical and Thermodynamic Properties of Lactic Acid and Malic Acid-Based Natural Deep Eutectic Solvents. Journal of Chemical and Engineering Data. 2018; 63(7):2548–2556. DOI: 10.1021/acs.jced.7b01037.

5. Mulia K., Adam D., Zahrina I., Krisanti E. A. Green extraction of palmitic acid from palm oil using betaine-based Natural Deep Eutectic Solvents. International Journal of Technology. 2018;9(2):335–344. DOI: 10.14716/ijtech.v9i2.1008.

6. Dai Y., Witkamp G.-J., Verpoorte R., Choi Y. H. Tailoring properties of natural deep eutectic solvents with water to facilitate their applications. Food Chem. 2015;187:14–19. DOI: 10.1016/j.foodchem.2015.03.123.

7. Craveiro R., Aroso I., Flammia V., Carvalho T., Viciosa M. T., Dionísio M., Barreiros S., Reis R. L., Duarte A. R. C., Paiva A. Properties and thermal behavior of natural deep eutectic solvents. J. Mol. Liq. 2016;215:534–540. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.01.038.

8. Savi L. K., Carpiné D., Waszczynskyj N., Ribani R. H., Haminiuk C. W. I. Influence of temperature, water content and type of organic acid on the formation, stability and properties of functional natural deep eutectic solvents. Fluid Phase Equilibria. 2019;488:40–47. DOI: 10.1016/j.fluid.2019.01.025

9. Shikov A. N., Kosman V. M., Flissyuk E. V., Smekhova I. E., Elameen A., Pozharitskaya O. N. Natural Deep Eutectic Solvents for the Extraction of Phenyletanes and Phenylpropanoids of Rhodiola rosea L. Molecules. 2020;25:1826. DOI: 10.3390/molecules25081826.

10. Obluchinskaya E. D., Daurtseva A. V., Pozharitskaya O. N., Flisyuk E. V., Shikov A. N. Natural Deep Eutectic Solvents as Alternatives for Extracting Phlorotannins from Brown Algae. Pharm Chem J. 2019;53:243–247. DOI: 10.1007/s11094-019-01987-0.

11. Obluchinskaya E. D., Pozharitskaya O. N., Zakharova L. V., Daurtseva A. V., Flisyuk E. V., Shikov A. N. Efficacy of Natural Deep Eutectic Solvents for Extraction of Hydrophilic and Lipophilic Compounds from Fucus vesiculosus. Molecules. 2021;26:4198. DOI: 10.3390/molecules26144198.

12. Hayyan M., Looi C. Y., Hayyan A., Wong W. F., Hashim M. A. In vitro and in vivo toxicity profiling of ammonium-based deep eutectic solvents. PLoS ONE. 2015;10(2):e0117934. DOI: 10.1371/journal.pone.0117934.

13. Mbous Y. P., Hayyan M., Wong W. F., Looi C. Y., Hashim M. A. Unraveling the cytotoxicity and metabolic pathways of binary natural deep eutectic solvent systems. Sci.Rep. 2017;7:41257. DOI: 10.1038/srep41257.

14. Джавахян М. А., Прожогина Ю. Э., Павельева О. К., Каленикова Е. И. Природные глубокие эвтектические растворители как альтернативные экстрагенты флавоноидов из растительного сбора седативного действия. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(3):75–83. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-3-75-83.

15. Prozhogina Y. E., Dzhavakhyan M. A. Natural deep eutectic solvents as alternative flavonoid extractants from the sedative plant composition. From Plant Biochemistry to Human Biochemistry: International scientific conference. Moscow.June 16–17, 2022. Moscow: "All-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants"; 2022. 289–295. DOI: 10.52101/9785870191041_289.

16. Токарева М. Г., Прожогина Ю. Е., Каленикова Е. И., Джавахян М. А. Фармакогностические и фармакологические аспекты создания новых седативных препаратов на основе лекарственного растительного сырья. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2018;21(3):3−11. DOI: 10.29296/25877313-2018–03–01.

17. Liu Y., Friesen J. B., McAlpine J. B., Lankin D. C., Chen S. N., Pauli G. F. Natural Deep Eutectic Solvents: Properties, Applications, and Perspectives. J Nat Prod. 2018;81(3):679–690. DOI: 10.1021/acs.jnatprod.7b00945.

18. Jung D., Jung J., Kang S., Li K., Hwang I., Jeong J. H., Kim H. S., Lee J. Toxico-metabolomics study of a deep eutectic solvent comprising choline chloride and urea suggests in vivo toxicity involving oxidative stress and ammonia stress. Green Chem. 2021;23:1300–1311. DOI: 10.1039/D0GC03927F.