Разработка технологии извлечения комплекса биологически активных веществ из корневых культур in vitro лекарственных растений

В работе представлены результаты научных исследований по разработке технологии извлечения сухих экстрактов из биомассы корневых культур in vitro клеток лекарственных растений Сибирского Федерального округа кодонопсиса мелковолосистого Codonopsis pilosula, любки двулистной Platanthera bifolia и лимонника китайского Schisandra chinensis. В качестве метода извлечения БАВ из растительных образцов был применен метод экстракции по Сокслету. Оптимизация выделения экстрактов осуществлялась по трем параметрам: температуре, продолжительности процесса и соотношению объема органического растворителя к массе растительного образца (гидромодуль), т.е. данные параметры выступали в качестве изменяемых. В ходе эксперимента удалось подобрать оптимальные параметры для выделения сухих экстрактов из каждого лекарственного растения. Для кодонопсиса мелковолосистого оптимальными параметрами являются: температура экстракции 40 °С, продолжительность процесса 60 мин и соотношение объема растворителя к количеству высушенной биомассы корневых культур клеток растений 1:10. Наиболее эффективным экстрагентом в отношении Codonopsis pilosula является этилацетат. Для корневых культур любки двулистной применяли значения следующих параметров: температура 40 °С, продолжительность экстрагирования 60 мин, гидромодуль 1:10. Экстракцию проводили ацетоном. Процесс экстрагирования БАВ из лимонника китайского осуществляли ацетоном при температуре процесса 40 °С в течение 60 мин в соотношении экстрагента к образцу 1:10. Использование в эксперименте значений данных параметров позволит добиться максимального выхода экстрактов БАВ из лекарственных растений при минимально возможных затратах на ресурсы (затраты на время, реактивы и др.).

1. Babich O., Sukhikh S., Pungin A., Ivanova S., Asyakina L., Prosekov A. Modern Trends in the In Vitro Production and Use of Callus, Suspension Cells and Root Cultures of Medicinal Plants // Molecules. 2020. Vol. 25. P. 1–18.

2. Marchev A.S., Georgiev M.I. Plant In Vitro Systems as a Sustainable Source of Active Ingredients for Cosmeceutical Application // Molecules. 2020. Vol. 25. P. 1–19.

3. Asyakina L.K., Babich O.O., Pungin A.V., Prosekov A.Yu., Popov A.D., Voblikova T.V. Optimization of extraction parameters of biologically active substances from dried biomass of callus, suspension cells and root cultures in vitro // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 613. P. 1–5.

4. Chupakhin E., Babich O., Prosekov A., Asyakina L., Gureev M., Krasavin M. Plants of the Russian Federation pharmacopeia: An unexhausted natural products research opportunity // Natural Product Research. 2020. P. 1–3.

5. Лимонник китайский [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D0%BA%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9.

6. Кодонопсис мелковолосистый [Электорнный ресурс]. – Режим доступа: https://www.asienda.ru/plants/kodonopsis-melkovolosistyj/.

7. Любка двулистная [Электорнный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%8E%D0%B1%D0%BA%D0%B0_%D0%B4%D0%B2%D1%83%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F.

8. Georgiev V., Slavov A., Vasileva I., Pavlov A. Plant cell culture as emerging technology for production of active cosmetic ingredients // Eng Life Sci. – 2018. Vol. 18. P. 779–798.

9. Efferth T. Biotechnology Applications of Plant Callus Cultures // Engineering. 2019. Vol. 5. P. 50–59.

10. Bibi A., Khan M.A., Adil M., Mashwani Z.-R. Production of callus biomass and antioxidant secondary metabolites in black cumin // Journal of Animal and Plant Sciences. 2018. Vol. 28. P. 1321–1328.

11. Асякина Л.К., Дышлюк Л.С., Степанова А.А. Определение эффективности экстракции биологически активных веществ из биомассы каллусных культур лекарственных растений различными растворителями // Сборник тезисов Всероссийской с международным участием онлайн-конференции «Современная биотехнология: актуальные вопросы, инновации и достижения». Кемерово, 2020. С. 19–21.

12. Способ экстракции комплекса биологически активных веществ из биомассы корневой культуры in vitro лапчатки белой (Potentilla Alba L.): пат. 2724487 Рос. Федерация. № 2019132883 / Просеков А.Ю., Бабич О.О., Дышлюк Л.С., Асякина Л.К., Милентьева И.С., Заушинцева А.В.; заявл. 16.10.2019; опубл. 23.06.2020.

13. Способ получения корневой культуры in vitro Potentilla Alba L. – продуцента флавоноидов: пат. 2714403 Рос. Федерация. № 2019108252 / Бабич О.О., Заушинцена А.В., Милентьева И.С., Просеков А.Ю., Лукин А.А.; заявл. 22.03.2019; опубл. 14.02.2020.

14. Способ получения биологически активных веществ-адаптогенов в клеточной культуре Родиолы розовой (Rhodiola Rosea L.): пат. 2726067 Рос. Федерация. № 2019132882 / Просеков А.Ю., Бабич О.О., Дышлюк Л.С., Асякина Л.К., Заушинцена А.В., Милентьева И.С.; заявл. 16.10.2019; опубл. 08.07.2020.

15. Qing-Wen Zhang, Li-Gen Lin, Wen-Cai Ye. Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review // Chinese Medicine. 2018. Vol. 13, P. 1–20.

16. Bagheri F., Tahvilian R., Karimi N., Chalabi M., Shikonin Azami M. Production by Callus Culture of Onosma bulbotrichom as Active Pharmaceutical Ingredient // IJPR. 2018. Vol. 17. P. 495–504.

17. Ligor M., Ratiu I-A., Kiełbasa A., Al-Suod H., Buszewski B. Extraction approaches used for thedetermination of biologically activecompounds (cyclitols, polyphenols andsaponins) isolated from plant material // Electrophoresis. 2018. Vol. 0. P. 1–15.

18. Mulabagal V. Plant Cell Cultures: Production of Biologically active Secondary Metabolites from Medicinal Plants of Taiwan // International Journal of Applied Science and Engineering. 2004. Vol. 2. No. 1. P. 29–48.

19. Alamgir N.M. Biotechnology, In Vitro Production of Natural Bioactive Compounds, Herbal Preparation, and Disease Management (Treatment and Prevention) // Therapeutic Use of Medicinal Plants and their Extracts. 2018. Vol. 2. No. 74. P. 585–664.

20. Sasidharan, S. Extraction, isolation and characterization of bioactive compounds from plants extracts / S. Sasidharan, Y. Chen, D. Saravanan, K.M. Sundram, L. Yoga Latha // Afr J Tradit Complement Altern Med. 2011. Vol. 8. No. 1. P. 1–10.

21. Постраш И.Ю., Соболева Ю.Г., Андрущенко В.С. Экстракция биологически активных веществ из цветков ромашки аптечной // Вестник АПК Верхневолжья. 2020. № 1. С. 22–26.

22. Вайнштейн В.А., Каухова И.Е. Экстрагирование лекарственного растительного сырья двухфазной системой экстрагентов // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2014. № 3. C. 82–88.

23. Белокуров С.С., Флисюк Е.В., Смехова И.Е. Выбор метода экстрагирования для получения извлечений из семян пажитника сенного с высоким содержанием биологически активных веществ // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2019. № 3. С. 35–39.

24. Белобородов В.В., Брик В.Н., Прокофьев А.В. Извлечение биологически активных веществ из пряно ароматического сырья в системе процесcов экстрагирование-отжим // Масложировая промышленность. 1995. № 3. С. 24–27.

25. Sarvin B., Fedorova E., Shpigun O., Titova M., Nikitin M., Kochkin D., Rodin I., Stavrianidi A. LC-MS determination of steroidal glycosides from Dioscorea Deltoidea Wall cell suspension culture: Optimization of pre-LC-MS procedure parameters by Latin Square design // Journal of chromatography. B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 2018. Vol. 1080. P. 64–70.