Определение пространства дизайна и нормального рабочего диапазона параметров процесса получения очищенного экстракта конского каштана (Aesculus hippocastanum L.) семян

Введение. Семена каштана конского являются перспективным источником тритерпеновых сапонинов – эсцинов (β-эсцина), обладающих венотонизирующим, ангиопротекторным и противовоспалительным действием. Производство субстанции β-эсцина в России отсутствует, что определяет актуальность разработки воспроизводимой технологии получения очищенного экстракта конского каштана семян с высоким содержанием эсцинов.

Цель. Определение оптимальных параметров экстракции тритерпеновых сапонинов из конского каштана семян методом многофакторной оптимизации, разработка технологии очистки извлечения и установление нормального диапазона параметров процесса.

Материалы и методы. Оптимизацию процесса экстракции проводили по плану Бокса – Бенкена. Исследовали влияние концентрации спирта этилового, температуры, гидромодуля и длительности экстракции на выход суммы тритерпеновых сапонинов в пересчете на β-эсцин. Компонентный состав эсцинов устанавливали методом ВЭЖХ-МС с детекцией в режиме ESI+/ESI−. Количественное содержание сапонинов в извлечении определяли методом спектрофотометрии, β-эсцина в полученном продукте – методом ВЭЖХ.

Результаты и обсуждение. Построена квадратичная регрессионная модель процесса экстракции. Установлено, что определяющее влияние на выход сапонинов оказывают гидромодуль и концентрация экстрагента, а фактор температуры в принятых пределах статистически незначим. Оптимальные условия экстракции: концентрация спирта этилового – 49 %, температура – 45 °C, гидромодуль – 1 : 12, длительность процесса – 90 мин; прогнозируемый выход – 75,6 %. В соответствии с принципами ICH Q8(R2) определено пространство дизайна процесса (DS) (Y ≥ 65 %) и нормальный рабочий диапазон (NOR). Методом ВЭЖХ-МС в очищенном экстракте идентифицированы 7 структурных групп эсцинов.

Заключение. Для процесса экстракции тритерпеновых сапонинов из конского каштана семян установлено пространство дизайна (Design Space) и нормальный рабочий диапазон в рамках концепции ICH Q8(R2) / QbD, что обеспечивает получение очищенного экстракта с воспроизводимыми показателями качества.

1. Gözcü S. Aesculus hippocastanum L. In: Gürağaç Dereli F. T., Ilhan M., Belwal T., editors. Novel Drug Targets With Traditional Herbal Medicines. Cham: Springer; 2022. P. 23–36. https://doi.org/10.1007/978-3-031-07753-1_2

2. Gallelli L. Escin: a review of its anti-edematous, anti-inflammatory, and venotonic properties. Drug Design, Development and Therapy. 2019;13:3425–3437. https://doi.org/10.2147/DDDT.S207720

3. Fazliev S., Tursunov K., Sharipov A., Xaydarov V., Normakhamatov N., Rizaev K., Wang T., Aisa H. A. Escin’s phytochemistry and pharmacy: biosynthesis, chemistry, synergism and novel activities. Phytochemistry Reviews. 2025;24:1345–1363. https://doi.org/10.1007/s11101-024-09956-6

4. Вишнякова К. Р., Ханина М. А., Марданлы С. Г., Лапко Е. Ю., Родин А. П., Потемкина Н. М., Короткова Л. О. Исследование метаболома перикарпия Aesculus hippocastanum L. методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Известия ГГТУ. Медицина. Фармация. 2025;1(21):32–39. https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-1-21-32-39

5. Турманидзе Г. Н., Сорокин В. В., Степанов К. С., Игнатенко М. А. Совершенствование технологий выделения и очистки биологически активных веществ из растительного сырья. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(4):71–79. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1585

6. Уэйли А. К., Бурцева Е. В., Кулдыркаева Е. В., Новосад А. С., Бабак Н. Л., Жохова Е. В., Уэйли А. О., Гончаров М. Ю., Тернинко И. И., Яковлев Г. П. Способ получения тимохинона из жирного масла семян тмина черного (Nigella sativa L.). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(3):29–40. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-3-29-40

7. Перес Б. А., Процюк А. П., Зеленцова А. Б., Каухова И. Е., Ароян М. В., Новикова Е. К. Разработка технологии получения фитосубстанции расторопши пятнистой плодов (Silybum marianum L.) в качестве компонента комплексной терапии заболеваний печени. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(4):101–110. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1582

8. Вишнякова К. Р., Смирнова Л. В., Короткова Л. О., Родин А. П., Потемкина Н. М., Ханина М. А. Методика количественного определения тритерпеновых сапонинов в перикарпии, семенах Aesculus hippocastanum L. и продуктах их первичной переработки. Известия ГГТУ. Медицина. Фармация. 2025;4(24):9–18. https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-4-24-9-18

9. Kędzierski B., Kukula-Koch W., Widelski J., Głowniak K. Impact of harvest time of Aesculus hippocastanum seeds on the composition, antioxidant capacity and total phenolic content. Industrial Crops and Products. 2016;86:68–72. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.03.034

10. Chen J., Li W., Yang B., Guo X., Lee F. S.-C., Wang X. Determination of four major saponins in the seeds of Aesculus chinensis Bunge using accelerated solvent extraction followed by high-performance liquid chromatography and electrospray-time of flight mass spectrometry. Analytica Chimica Acta. 2007;596(2):273–280. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.06.011

11. Kapusta I., Janda B., Szajwaj B., Stochmal A., Piacente S., Pizza C., Franceschi F., Franz C., Oleszek W. Flavonoids in Horse Chestnut (Aesculus hippocastanum) Seeds and Powdered Waste Water Byproducts. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(21):8485–8490. https://doi.org/10.1021/jf071709t

12. Wang W.-W., Liu Z.-W., Sun Y.-Z., Liu L.-F. Comparison of Semen Aesculi species from different geographical origins and horse chestnut based on metabolomics and chemometrics analysis. Phytochemical Analysis. 2023;34(7):830–841. https://doi.org/10.1002/pca.3212