Определение танинов в экстрактах из травы кипрея узколистного

Трава Кипрея узколистного (Chamaenerion angustifolium L.) отличается богатством биологически активных веществ (БАВ), которые обладают широким спектром физиологического действия. Среди БАВ повышено содержание танинов, которые определяют ряд полезных физиологических эффектов данного растительного сырья на организм человека [12]. В связи с этим экстракты из данной травы применяют в виде водных и водно-этанольных извлечений в народной медицине для изготовления успокоительного напитка, а в промышленном производстве – фармацевтических препаратов [3-4].

Концентрация БАВ в экстракте, значит, и эффективность средств, изготовленных на основе растительного сырья, зависит от способов сбора и хранения сырья, проведения процесса ферментации, степени измельчения объекта, времени экстрагирования, значения гидромодуля, температуры проведения процесса и других особенностей изготовления извлечений [2, 5-6]. Поэтому актуальным является уточнение условий, обеспечивающих максимальное выделение танинов из травы Кипрея узколистного, которые потребитель указанной продукции может учитывать в бытовых условиях.

Цель исследования: определение танинов в экстрактах, изготовленных из травы Кипрея узколистного на основе доступных раствори- телей и при различных значениях температуры.

Условия выделения танинов из растительного сырья

На эффективность выделения танинов из лекарственного растительного сырья влияют различные условия [2, 5-6]. Например, исследователи изучают влияние на процесс извлечения данной группы БАВ способов подготовки листьев без ферментации и после неё, выполненной по разным методикам [2, 5]. Среди способов экстрагирования биологически активных веществ, включая танины, из травы Кипрея узколистного в научной литературе представлены водное и неводное экстрагирование, статическое и динамическое. В качестве самостоятельного вида экстрагирования выделяют технологию извлечения, связанную с применением сжиженных газов [7].

Одним из направлений совершенствования процесса выделения танинов также является использование различных органических растворителей с возрастающей полярностью: диэтиловый эфир, изопропанол, этилацетат и вода [6-7]. Учёные также предлагают различное аппаратурное оформление процесса экстракции: применение прибора Сокслета или сборка установки, состоящей из конической колбы с обратным воздушным холодильником [6]. Каждый из предложенных подходов модификации методик выделения танинов имеет свои особенности, преимущества и недостатки [7].

Особый интерес представляет работа по обеспечению качества напитков, изготавливаемых на основе травы Кипрея узколистного, что частично примыкает к проблеме, представленной в нашем исследовании. Отдельные исследователи предлагают увеличить эффективность экстрагирования танинов из растительного сырья при помощи ферментного препарата цитолитического действия «Ультрафло». При этом учёными осуществлена попытка определения оптимальных параметров экстрагирования растительного сырья: температура, продолжительность процесса и концентрация ферментного препарата. В частности, установлено, что продолжительность экстрагирования незначительно влияет на выход танинов. Значительное повышение температуры приводит к снижению качества экстракта [8].

Таким образом, в научной литературе приведены различные факторы, влияющие на эффективность извлечения биологически активных веществ из травы Кипрея узколистного. Однако потребитель напитка в домашних условиях чаще всего варьирует температуру и природу экстрагента (вода и водно-этанольные растворы), не тратя на это дополнительного времени. Поэтому они выбраны нами как наиболее существенные для нашего исследования.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования было взято лекарственное растительное сырьё (ЛРС), доступное для использования (рис. 1) [9]:

• 1)    объект №1 - сбор осуществлён в окрестностях г. Калуги в 1 км от дачного кооператива «Колос»;

• 2)    объект №2 - сбор осуществлён в окрестностях поселка Центральный Тульской области;

• 3)    объект №3 - Иван-чай от изготовителя «Цейлон»;

• 4)    объект №3 - Иван-чай от изготовителя ООО «Емельяновская Биофабрика».

Объекты №1 и 2 собраны в июле 2024 г. Они были высушены в сухом проветриваемом помещении в отсутствии прямых солнечных лучей. Перед исследование объекты были измельчены до 2 мм (просеивание через сита необходимого диаметра).

Рис. 1. Трава Кипрея узколистного:

1) объект №1 – сбор осуществлён в окрестностях г. Калуги в 1 км от дачного кооператива «Колос»;

2) объект №2 – сбор осуществлён в окрестностях поселка Центральный Тульской области;

3) объект №3 – Иван-чай от изготовителя «Цейлон»;

4) объект №3 – Иван-чай от изготовителя ООО «Емельяновская Биофабрика».

Обнаружение танинов было проведено на извлечениях из всех образцов ЛРС. Для этого были приготовлены экстракты травы Кипрея узколистного по следующей методике [9].

Сырьё массой 2,00 г помещали в коническую колбу, добавляли к навеске 100 мл воды или 70%-ного раствора этанола (в зависимости от реализуемой нами методики исследования). Коническую колбу закрывали обратным воздушным холодильником и проводили экстракцию на водяной бане в течении 30 мин. при температуре, выбранной для исследования. Для обнаружения танинов извлечение проводили при температуре 75 оС (чаще всего рекомендуется в научных исследованиях). Значения температуры варьировали в интервале от 40 до 100 °C (с шагом в 20 °C). Экстракт фильтровали в мерную колбу объёмом 100 мл через бумажный фильтр «синяя лента».

В научной литературе приводятся различные качественные реакции, которые применяют для обнаружения танинов в извлечениях из растительного сырья. Нами танины выявлялись в приготовленных экстрактах следующими качественными реакциями [10-11].

• 1.    Осаждение 5%-ным раствором дихромата калия: образовался осадок коричневого цвета.

• 2.    Взаимодействие танинов с 1%-ным раствором железоамонийных квасцов: в зависимости от образцов сырья экстракты окрасились в темно-зеленый или темно-синий цвет различной интенсивности.

• 3.    Действие на экстракт смесью 40%-ного раствора формальдегида и концентрированного раствора соляной кислоты: появилось розовое окрашивание.

• 4.    Осаждение 10%-ным раствором ацетатом свинца(II) в присутствии 10%-ного раствора уксусной кислоты: выпадает осадок белого цвета.

Более подробно приведённая методика извлечения танинов представлена в источнике [12].

Количественное определение танинов в образцах ЛРС осуществляли с применением спектрофотометрического метода. За основу исследования была взята методика, предложенная Струсовской О.Г. для измерения содержания танинов в растительном сырье [13].

2,00 г измельчённого сырья поместили в коническую колбу на 100 мл, добавили к нему 70 мл кипящей дистиллированной воды и нагревали содержимое колбы 30 мин., закрыв отверстие колбы обратным воздушным холодильником. Экстракт охладили и фильтровали через слой хлопчатобумажной ваты в мерную колбу на 100 мл. 4 мл экстракта перенесли в мерную колбу на 50 мл и добавили к нему 2 мл 2%-го раствора железоаммонийных квасцов, доведя объём колбы до метки водой. Измерили оптическую плотность исследуемых растворов при λ = 550 нм и в кювете с l = 10 мм. В качестве образца сравнения применяли 2%-й раствор железоаммонийных квасцов.

Аналогичным образом приготовили водно-этанольный раствор, заменив горячую воду нагретым 70%-ным раствором этанола. После фильтрования через вату 4 мл экстракта нагревали при 40 оС на водяной бане в фарфоровой чашке для удаления спирта. Полученный остаток количественно перенесли в мерную колбу на 50 мл при помощи дистиллированной воды. К полученному раствору добавили 2 мл 2%-ного раствор железоаммонийных квасцов, и объём колбы довели до метки дистиллированной водой [9].

На основе навески танина готовили стандартные растворы, которые применяли для расчётов концентрации танинов в экстрактах. 0,05 г (точная навеска) танина растворили дистиллированной водой в мерной колбе на 100 мл. Объем в колбе довели до метки дистиллированной водой. Затем готовили серию растворов методом его разбавления. Для этого отбирали аликвоты стандартного раствора танина по 0,1; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 мл в мерные колбы объёмом 25 мл и добавляли к ним по 1 мл 2%-го раствора железоаммонийных квасцов. Полученные растворы доводили до метки дистиллированной водой. Измеряли их оптическую плотность при длине волны 550 нм (l = 10 мм) [13].

Рис. 2. Зависимость оптической плотности от концентрации танина в стандартных растворах

Содержание суммы танинов (%) рассчитывали по формуле:

v _ с x 50 x 100 x 100%= 1000 хУал xmx (100 - to)

где: с – концентрация испытуемого раствора;

m – масса сырья, г;

ω – потеря в массе при высушивании, %;

V ал – объём аликвоты.

При расчётах учитывали содержание в воды в образцах растительного сырья. Определение массовой доли воды в образцах травы Кипрея узколистного было выполнено нами при помощи автоматического анализатора влагосодержания HR83 Halogen. В соответ- ствии с требованиями фармакопейной статьи измерение проводили при температуре 105 ℃. Для этого помещали 1 г исследуемого сырья в алюминиевую чашку прибора. Измерение осуществлялось в течение 30 мин. Содержание воды в образцах травы колебалось в пределах 6,02-9,13%, что соответствует требованиям ГОСТ 34964-2023 «Напиток чайный и кипрея узколистного. Технические условия массовая доля воды в траве Кипрея узколистного» (не более 10%) [14].

Таблица 1. Массовая доля воды в траве Кипрея узколистного

Объект исследования	Массовая доля воды, % (ср. значение)
Объект №1	9,10
Объект №2	8,80
Объект №3	6,90
Объект №4	6,00

В результате при оценке полученных результатов можно сделать вывод о том, что все исследованные виды травы Кипрея узколистного не превышают установленной нормы. При этом трава Кипрея Узколистного производителя «ООО Емельяновская Биофабрика» имеет наименьшую массовую долю воды среды исследованных образцов – 6,00%. Трава

Кипрея узколистного, собранного в Тульской области, напротив, имеет самую высокую массовую долю воды – 9,10%.

Результаты и их интерпретация

Качественный анализ подтверждает присутствие танинов во всех исследованных образцах травы Кипрея узколистного танинов в образцах ЛРС (табл. 2 и рис. 3) [9].

Рис. 3. Фармакопейная реакция на танины с раствором железоаммонийных квасцов

Таблица 2. Результаты качественного анализа экстракта на танины

Объект исследования Химические реакции на танины	1	2	3	4
Осаждение р-ром дихромата калия	+	+	+	+
Реакция с р-ром железоаммонийных квасцов	+	+	+	+
Осаждение смесью из 40%-ного раствора формальдегида и конц. соляной кислоты	+	+	+	+
Реакция с ацетатом свинца(II) в уксуснокислой среде	+	+	+	+

Пояснение к таблице 2: «+» - танины обнаружены с помощью реакции

В целом, в зависимости от условий проведения экстракции содержание танинов составляет: в водном экстракте – 2,84-12,84%, в водно-этанольном растворе – 1,65-2,95%. Содержание танинов в траве Кипрея узколистного по литературным данным варьирует в

Рис. 4. Зависимость суммы извлекаемых танинов от температуры экстракции: водный экстракт

пределах 5,65-20%, что соотносится с полученными результатами исследования [15].

Из рисунков 4 и 5 видно, что результаты измерения концентрации танинов в водных и водно-этанольных растворах, полученных при различных значениях температуры, существенно различаются [9].

Рис. 5. Зависимость суммы извлекаемых танинов от температуры экстракции: водо-этанольный экстракт

Наибольшее содержание суммы танинов обнаруживается в экстрактах из травы Кипрея узколистного, собранных в Тульской и Калужской областях. Выявленные различия связаны с особенностями климатических условий произрастания травы.

Повышение температуры экстракции приводит к процессу окислению танинов в водных экстрактах, а в водно-этанольных растворах изменения находятся на уровне погрешности измерения. Растворимость танинов в водном растворе выше, поэтому даже при 40 оС их извлечение происходит в большей мере. В водно-этанольном экстракте растворимость танинов ниже и в большей мере зависит от температуры проведения экстракции.

Выводы

• 1.    Качественный анализ экстрактов из травы Кипрея узколистного подтвердил содержание в ней танинов.

• 2.    Методом спектрофотометрии было установлено, что содержание танинов (2,85-

• 12,85%) в водных и водно-спиртовых экстрактах из травы Кипрея узколистного соответствует литературным данным.

• 3.    В качестве условий определения эффективности экстрагирования танинов были выбраны температура и природа экстрагента. Подтверждено, что танинов содержится больше в водном извлечении по сравнению с водно-этанольным экстрактом. Поэтому оптимальным является приготовление потребителем водного извлечения.

• 4.    Определено, что для танинов увеличение температуры экстракции в водно-этанольном и водном растворах приводит к снижению их концентрации по причине их окисления на каждые 10 ^оС – 0,3 % и на 2,2 %, соответственно.

• 5.    Оптимальной температурой извлечения танинов является получение водных экстрактов из Кипрея узколистного при 60-80 ^оС.