Способ получения тимохинона из жирного масла семян тмина черного (Nigella sativa L.)

Введение. Тимохинон (2-изопропил-5-метил-1,4-бензохинон) – кристаллическое вещество растительного происхождения, которое образуется в результате процесса окисления тимогидрохинона. Тимохинон – компонент эфирного масла семян тмина черного (Nigella sativa L.), для которого установлен значительный спектр фармакологической активности. Учитывая липофильность данного соединения и его способность накапливаться в маслах, целесообразно предложить способ выделения тимохинона из жирного масла семян тмина для оценки его избирательного накопления и возможности применения масла в качестве источника получения.

Цель. Разработать способ выделения индивидуального соединения – тимохинона – из масла семян тмина черного (Nigella sativa L.), доказать его структуру и определить степень чистоты полученного вещества.

Материалы и методы. Для подтверждения подлинности сырья проводили изучение морфолого-анатомических диагностических признаков. Количественную оценку содержания тимохинона в семенах тмина и изучение оптимальности процесса выделения проводили методом ВЭЖХ. Пробоподготовку проводили метанолом путем: 1) трехкратной экстракции на кипящей водяной бане; 2) сонификации; 3) настаивания. Структуру выделенного соединения подтверждали по спектральным характеристикам методом ИК-спектроскопии путем сравнения полученного ИК-спектра с данными базы NIST и одномерной ЯМР-спектроскопии.

Результаты и обсуждение. В результате проведенного морфолого-анатомического анализа была подтверждена подлинность семян N. sativa. Методом ВЭЖХ проанализированы полученные различными способами пробоподготовки извлечения из семян тмина черного. Отмечено, что способ получения извлечения не оказывает значительного влияния на выход тимохинона, содержание которого в семенах тмина черного составляет 0,25 ± 0,02 %, что достаточно для целей выделения. Результаты оценки различных способов выделения тимохинона из семян тмина черного – экстракция спиртом и н-гексаном из измельченных семян, жидкость-жидкостная экстракция из жирного масла, перегонка масла с водяным паром – показали, что оптимальным способом получения тимохинона является перегонка масла семян тмина черного с водяным паром [соотношение масло : вода (1 : 1)] на песчаной бане в течение 3 часов. Выход тимохинона из масла N. sativa при этом составляет 398 мг из 150 мл масла (0,26 %). Идентичность тимохинона доказана по спектральным характеристикам в сравнении с базой данных NIST.

Заключение. Показана возможность выделения тимохинона из жирного масла семян Nigella sativa L. с хроматографической чистотой (метод ВЭЖХ) более 97 % и сопоставимостью спектральных характеристик, которые подтверждают идентичность полученного соединения. Предложенный экспрессный и экономичный способ выделения тимохинона методом перегонки с водяным паром обеспечивает выход целевого компонента 0,26 %. Данный способ может быть применен на производственных площадках предприятий по заготовке и переработке семян тмина черного для получения природного тимохинона.

1. Понкратова А. О., Уэйли А. К., Орлова А. А., Смирнов С. Н., Серебряков Е. Б., Лужанин В. Г. Выделение и установление структуры трех димерных проантоцианидинов типа А из надземной части Empetrum nigrum L. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(2):80–86. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-2-80-86.

2. Лужанин В. Г., Уэйли А. К., Понкратова А. О., Гришукова Е. А., Сулоев И. С., Смирнов С. Н., Серебряков Е. Б. Выделение индивидуальных соединений из надземной части стальника полевого (Ononis arvensis L.) и золотарника канадского (Solidago canadensis L.). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(1):83–89. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-1-83-89.

3. Taborsky J., Kunt M., Kloucek P., Lachman J., Zeleny V., Kokoska L. Identification of potential sources of thymoquinone and related compounds in Asteraceae, Cupressaceae, Lamiaceae, and Ranunculaceae families. Open Chemistry. 2012;10(6):1899–1906. DOI: 10.2478/s11532-012-0114-2.

4. Paarakh P. M. Nigella sativa Linn.– A comprehensive review. Indian Journal of Natural Products and Resources. 2010;1:409–429.

5. Taka E., Mendonca P., Mazzio E. A., Reed S. D., Reams R., Soliman K. F. Molecular targets underlying the anti-inflammatory effects of thymoquinone in LPS activated BV-2 Cells. FASEB J. 2018;32(1S):40–42. DOI: 10.1096/fasebj.2018.32.1.

6. Armutcu F., Akyol S., Akyol O. The interaction of glutathione and thymoquinone and their antioxidant properties. Electronic Journal of General Medicine. 2018;15(4):em59. DOI: 10.29333/ejgm/89493.

7. Kanter M., Coskun O., Uysal H. The antioxidative and antihistaminic effect of Nigella sativa and its major constituent, thymoquinone on ethanol-induced gastric mucosal damage. Archives of Toxicology. 2006;80(4):217–224. DOI: 10.1007/s00204-005-0037-1.

8. Majdalawieh A. F., Fayyad M. W., Nasrallah G. K. Anti-cancer properties and mechanisms of action of thymoquinone, the major active ingredient of Nigella sativa. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017;57(18):3911–3928. DOI: 10.1080/10408398.2016.1277971.

9. Amin B., Hosseinzadeh H. Black cumin (Nigella sativa) and its active constituent, thymoquinone: an overview on the analgesic and anti-inflammatory effects. Planta Medica. 2015;82(01/02):8–16. DOI: 10.1055/s-0035-1557838.

10. Noorbakhsh M.-F., Hayati F., Samarghandian S., Shaterzadeh-Yazdi H., Farkhondeh T. An overview of hepatoprotective effects of thymoquinone. Recent Patents on Food, Nutrition & Agriculture. 2018;9(1):14–22. DOI: 10.2174/2212798410666180221105503.

11. Rasheed Z., Altorbag A. A., Al-Bossier A. S., Alnasser N. A., Alkharraz O. S., Altuwayjiri K. M., Alobaid A. S., Alsaif A. K., Alanazi Y. H., Alghidani B. A. Alduayji M. A., Bu Mozah A. A., Alsuhaibani S. A. Protective potential of thymoquinone against peroxynitrite induced modifications in histone H2A: in vitro studies. International Journal of Biological Macromolecules. 2018;112:169–174. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.157.

12. Habib N., Choudhry S. HPLC Quantification of Thymoquinone Extracted from Nigella sativa L. (Ranunculaceae) Seeds and Antibacterial Activity of Its Extracts against Bacillus Species. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2021:6645680. DOI: 10.1155/2021/6645680.

13. Scott M. L., Adams M. F., Karchesy J. J., McAllister J. C. Insecticidal Activity of Thymoquinone and Related Compounds Against Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) Journal of Medical Entomology. 2017;54(3):785–787. DOI: 10.1093/jme/tjw181.

14. Bouhlel A., Mosbah I. B., Abdallah N. H., Ribault C., Viel R., Mannaï S., Corlu A., Abdennebi H. B. Thymoquinone prevents endoplasmic reticulum stress and mitochondria-induced apoptosis in a rat model of partial hepatic warm ischemia reperfusion. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2017;94:964–973. DOI: 10.1016/j.biopha.2017.08.018.

15. Mahmoudvand H., Tavakoli R., Sharififar F., Minaie K., Ezatpour B., Jahanbakhsh S., Sharifi I. Leishmanicidal and cytotoxic activities of Nigella sativa and its active principle, thymoquinone. Pharmaceutical Biology. 2015;53(7):1052–1057. DOI: 10.3109/13880209.2014.957784.

16. Akyuz M., Taysi S., Baysal E., Demir E., Alkis H., Akan M., Binici H., Karatas Z. A. Radioprotective effect of thymoquinone on salivary gland of rats exposed to total cranial irradiation. Head & Neck. 2017;39(10):2027–2035. DOI: 10.1002/hed.24861.

17. Cascella M., Bimonte S., Barbieri A., Del Vecchio V., Muzio M. R., Vitale A., Benincasa G., Ferriello A. B., Azzariti A., Arra C., Cuomo A. Dissecting the potential roles of Nigella sativa and its constituent thymoquinone on the prevention and on the progression of Alzheimer’s disease. Frontiers in Aging Neuroscience. 2018;10. DOI: 10.3389/fnagi.2018.00016.

18. Butt A. S., Nisar N., Ghani N., Altaf I., Aziz Mughal T. Isolation of Thymoquinone from Nigella sativa L. and Thymus vulgaris L., and Its Anti-Proliferative Effect on HeLa Cancer Cell Lines. Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 2019;18(1):37. DOI: 10.4314/tjpr.v18i1.6.

19. Singh S. K., Mishra M. K., Lillard J. W., Singh R. Thymoquinone enhanced the tumoricidal activity of NK Cells against Lung Cancer. The Journal of Immunology. 2018;200(1):124.5. DOI: 10.4049/jimmunol.200.Supp.124.5.

20. Barkat M. A., Harshita, Ahmad J., Khan M. A., Beg S., Ahmad F. J. Insights into the targeting potential of thymoquinone for therapeutic intervention against triple-negative breast cancer. Current Drug Targets. 2018;19(1):70–80. DOI: 10.2174/1389450118666170612095959.

21. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV издание. В 4 томах. Москва: Министерство здравоохранения Российской Федерации; 2018.

22. Ahmad A., Mishra R. K., Vyawahare A., Kumar A., Rehman M. U., Qamar W., Khan A. Q., Khan R. Thymoquinone (2-Isopropyl-5-methyl-1, 4-benzoquinone) as a chemopreventive/anticancer agent: Chemistry and biological effects. Saudi Pharmaceutical Journal. 2019;27(8):1113–1126. DOI: 10.1016/j.jsps.2019.09.008.