*Marcin Szymański1, Paulina Turczynowicz1, Arkadiusz Szymański2
Badania wyciągów z liści, kwiatów, owoców i gałązek Padus avium Mill.
Research on extracts from leaves, flowers, fruits and twigs of Padus avium Mill.
1Centrum Zaawansowanych Technologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Dyrektor Centrum: prof. dr hab. n. chem. Bronisław Marciniak
2Wydział Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Dziekan Wydziału Chemii: prof. dr hab. n. chem. Maciej Kubicki
Streszczenie
Wstęp. Czeremcha zwyczajna (Padus avium Mill.) należy do rodziny Rosaceae i występuje pospolicie w Polsce. W różnych częściach rośliny obecne są m.in.: flawonoidy, antocyjany, związki fenolowe, glukozydy cyjanogenne, garbniki, olejek eteryczny, kwasy organiczne i cukry. Warunkują one właściwości ściągające, przeciwzapalne, estrogenne, znieczulające, przeciwcukrzycowe oraz przeciwbakteryjne.
Cel pracy. Oznaczenie aktywności antyoksydacyjnej oraz sumy polifenoli w liściach, kwiatach, owocach i młodych gałązkach czeremchy zwyczajnej, a także potwierdzenie obecności wybranych flawonoidów i kwasów fenolowych.
Materiał i metody. Materiałem do badań były liście, kwiaty, owoce oraz młode gałązki Padus avium, zebrane z naturalnego stanowiska w Puszczy Noteckiej (okolice Sierakowa). W sporządzonych wyciągach oznaczono metodą spektrofotometryczną zawartość sumy polifenoli z wykorzystaniem odczynnika Folin-Ciocalteu (FC) oraz aktywność antyoksydacyjną metodą z rodnikiem DPPH i metodą FRAP, a przy pomocy chromatografii cienkowarstwowej i bibułowej potwierdzono obecność wybranych flawonoidów i kwasów fenolowych.
Wyniki. W wyciągach wodnych i metanolowych najwyższą zawartość polifenoli (%) w przeliczeniu na kwas kawowy stwierdzono w liściach (6,91 ± 0,30%; 9,02 ± 0,34%), a najniższą w owocach (2,05 ± 0,11%; 3,11 ± 0,11%). Wyciągi wodne i metanolowe z liści wykazywały najwyższą aktywność antyoksydacyjną, a najsłabszą wyciągi wodne z owoców (metoda DPPH i FRAP). Analiza metodą 1D-TLC, 2D-TLC oraz bibułową (PC) pozwoliła wykazać obecność rutozydu w kwiatach i gałązkach, hiperozydu w liściach, kwiatach, owocach i gałązkach oraz najprawdopodobniej kwasu ferulowego i wanilinowego w owocach i gałązkach, kwasu chlorogenowego i kawowego we wszystkich surowcach z czeremchy zwyczajnej.
Wnioski. Największą zawartość związków polifenolowych oznaczono w liściach czeremchy, zarówno w wyciągach wodnych, jak i metanolowych. Najsilniejszą aktywność antyoksydacyjną wykazywały wyciągi wodne i metanolowe z liści. W badanych surowcach potwierdzono obecność rutozydu, hiperozydu i niektórych kwasów fenolowych.
Summary
Introduction. The bird cherry (Padus avium Mill.) belongs to the Rosaceae family and is common in Poland. In various parts of the plant, among others, flavonoids, anthocyanins, phenolic compounds, cyanogenic glucosides, tannins, essential oil, organic acids and sugars are present. They determine astringent, anti-inflammatory, estrogenic, anesthetic, antidiabetic, cytotoxic and antibacterial properties.
Aim. Determination of antioxidant activity and sum of polyphenols in leaves, flowers, fruits and young branches of bird cherry, as well as confirmation of the presence of selected flavonoids and phenolic acids.
Material and methods. The research material was leaves, flowers, fruit and young twigs of Padus avium, collected from a natural site in the Noteć Forest (near Sieraków). The contents of the sum of polyphenols in the prepared extracts were determined by spectrophotometric method using the Folin-Ciocalteu (FC) reagent and the antioxidant activity by the DPPH radical method and the FRAP method, and the presence of selected flavonoids and phenolic acids was confirmed by thin-layer and paper chromatography.
Results. In water and methanol extracts, the highest content of polyphenols (%) in terms of coffee acid was found in leaves (6.91 ± 0.30%; 9.02 ± 0.34%), and the lowest in fruits (2.05 ± 0, 11%; 3.11 ± 0.11%). Water and methanol extracts from leaves showed the highest antioxidant activity and the weakest water extracts from fruit (DPPH and FRAP methods). 1D-TLC, 2D-TLC and tissue paper (PC) analysis revealed the presence of rutoside in flowers and twigs, hyperoside in leaves, flowers, fruits and twigs, and most likely ferulic and vanillic acids in fruits and twigs, chlorogenic and coffee acids in all raw materials from the bird cherry.
Conclusions. The highest content of polyphenolic compounds was determined in black cherry leaves, both in water and methanol extracts. The water and methanol extracts from the leaves showed the strongest antioxidant activity. The presence of rutoside, hyperoside and some phenolic acids was confirmed in the tested raw materials.
Wstęp
Czeremcha zwyczajna (Padus avium Mill.) jest rośliną należącą do rodzaju Prunus z rodziny Rosaceae (1). Rodzaj ten obejmuje 10 podrodzajów, tj.: Amygdalus, Armeniaca, Cerasus, Emplectocladus, Laurocerasus, Maddenia, Padus, Persica, Prunus i Pygeum oraz ponad 200 gatunków, w tym popularne rośliny ozdobne oraz owocowe (2). Do najbardziej znanych drzew owocowych z tej grupy należą m.in. brzoskwinia zwyczajna (Prunus persica), śliwa domowa (Prunus domestica), śliwa wiśniowa (Prunus cerasifera), morela pospolita (Prunus armeniaca), migdałowiec pospolity (Prunus communis), wiśnia ptasia – czereśnia (Prunus avium) i wiśnia piłkowana (Prunus serrulata) (3, 4).
Czeremcha zwyczajna znana była już w starożytności. Po raz pierwszy opisał ją i nadał jej łacińską nazwę Linneusz w 1743 roku (5).
Czeremcha zwyczajna występuje w całej Europie, od północnej Skandynawii i północnej Rosji, aż po góry w Hiszpanii i Portugalii. Rozpowszechniona jest także w Szkocji, północnej Anglii i Walii, w północno-zachodnich Włoszech, w Chorwacji i Bułgarii. Obecna jest również w Azji Mniejszej oraz na obszarach rozciągających się od Syberii po Kaukaz i Himalaje. Nie występuje w zachodniej części Francji, nad Morzem Śródziemnym i w południowo-wschodniej Rosji (1).
Czeremcha zwyczajna występuje jako duży krzew lub drzewo (6), a wysokość dojrzałych osobników waha się pomiędzy 3 a 15 m. Najniższa czeremcha zwyczajna została opisana w Rosji i miała 0,6 m wysokości. Podgatunki borealis i petraea są krzewami i rzadko mają więcej niż 3 m. Korona młodych osobników jest zazwyczaj otwarta i rozgałęziona, o stożkowym kształcie, a górne gałęzie rosną ku górze. Starzenie się rośliny powoduje, że gałęzie zaczynają opadać, korona staje się okrągła lub wydłużona. W cieniu młode gałązki mają barwę czerwono-purpurową, natomiast w słońcu czerwoną lub czerwono-brązową. Kora jest zazwyczaj błyszcząca o silnym zapachu garbników. Długość pączków wynosi 2-10 mm, a szerokość – ok. 2 mm. Liście są omszone, mają zwykle 5-10 cm długości i 3-6 cm szerokości. Mogą mieć kształt eliptyczny, jajowaty lub odwrotnie jajowaty, są szpiczaste, zaokrąglone lub sercowate u podstawy. Brzegi blaszek są zazwyczaj ząbkowane. Liście sztywne, skórzaste, najczęściej matowe. Zazwyczaj gładkie i ciemnozielone po górnej stronie, jasne lub z białymi włoskami od spodu. W kwiatostanie występuje 10-35, czasem nawet 40 kwiatów, korona najczęściej jest 5-płatkowa. Płatki mają kształt owalny lub jajowaty, najczęściej są białe, czasem bladoróżowe. Pręciki (20-33) są o połowę dłuższe niż płatki, ale krótsze niż działki kielicha. Owoce są prawie kuliste lub kulisto-owalne o długości 6-8 mm i szerokości ok. 5 mm, zazwyczaj czarne lub ciemnofioletowe (1, 5).
Do głównych grup związków chemicznych występujących w tej roślinie możemy zaliczyć: flawonoidy, antocyjany, związki fenolowe, glikozydy cyjanogenne, garbniki, olejek eteryczny, kwasy organiczne i cukry. Flawonoidy zostały wyodrębnione z różnych części czeremchy zwyczajnej (liście, kwiaty, owoce i kora) (5). Zestawienie flawonoidów z podziałem na budowę chemiczną przedstawiono w tabeli 1.
Tab. 1. Flawonoidy w Padus avium
| Typ flawonoidu | Nazwa flawonoidu | Surowiec | Literatura |
Flawonole
(w tym ich glikozydy) | Kwercetyna, rutozyd, hiperozyd, 3-O-β-ksylopiranozylo-(1→2)-β-galaktopiranozyd kwercetyny i 3-O-β-ksylopiranozylo-(1→2)-β-glukopiranozyd kwercetyny, kemferol i pochodne: astragalina (3-O-β-D-glukozyd kemferolu), pochodne izoramnetyny: 3-O-β-ksylopiranozylo-(1→2)-β-galaktopiranozyd izoramnetyny, dihydrowogonina, pinostrobina, padmatyna
Kwercetyna i pochodne: hiperozyd (3-galaktozyd), astragalina, trioza kwercetyny z galaktozą, ksylozą i glukozą
Rutyna, hiperozyd, 3-rutynozyd izoramnetyny | Liście
Kwiaty
Owoce | (5, 7)
(8)
(9, 10) |
| Flawony | Chryzyna, genkwanina, luteolina, tektochryzyna, skutelaryna, apigenina
Ramnozyd apigeniny | Liście
Owoce | (5, 7)
(9, 10) |
| Flawanony | Eriodyktiol, hesperetyna, izosakuranetyna, sakuranetyna, naryngenina, pinocembryna | Liście | (5, 7) |
| Flawanonol | Aromadendryna, taksyfolina | Liście | (5,7) |
| Katechiny | Epikatechina | Owoce | (9, 10) |
| Antocyjanidyny | Ramnozylo-heksozyd cyjanidyny, 3-glukozyd cyjanidyny, 3-rutynozyd cyjanidyny, 3-galaktozyd cyjanidyny | Owoce | (9, 11, 12) |
| Dihydrochalkon | Florydzyna | Owoce | (9, 10) |
Kwasy fenolowe wyodrębnione z liści czeremchy zwyczajnej są pochodnymi kwasu cynamonowego (kwas: p-kumarowy, kawowy, synapinowy i ferulowy) oraz kwasu benzoesowego (kwas: p-hydroksybenzoesowy i wanilinowy) (5). Zidentyfikowany został także kwas chlorogenowy (5-kawoilochinowy) (7). W owocach czeremchy znajdują się pochodne kwasu cynamonowego: kwas p-kumaroilochinowy, heksozyd kwasu kawowego, heksozyd kwasu p-kumarowego, kwas 5-kawoilochinowy, kwas dikawoilochinowy (9). W niedojrzałych liściach czeremchy zwyczajnej zidentyfikowano glukozyd cyjanogenny – prunazynę. W kwiatach znajduje się olejek eteryczny, w skład którego wchodzą: lupeol, benzaldehyd, alkohol 2-fenyloetylowy, fenyloacetaldehyd, fenyloacetonitryl, linalol, związki zawierające azot: indol, antranilan metylu, aldehyd antranilowy, 2-aminoacetofenon i aldehyd nikotynowy, estry metylowe N-formyloleucyny i N-formyloizoleucyny, N-(2-acetylofenylo)-formamid i 1,4-dihydro-2-metylo-2H-3,1-benzoksazyna (13). W owocach czeremchy znajdują się garbniki oraz związki magnezu, wapnia, fosforu oraz żelaza (5), ponadto cukry (glukoza, fruktoza, sorbitol), karotenoidy (α-karoten, β-karoten, luteina), tokoferole (α, γ, ?), kwasy: jabłkowy, cytrynowy, chinowy, szikimowy i fumarowy (9, 14). W nasionach występuje glikozyd cyjanogenny – amygdalina (5). Z kory zostały wyodrębnione glukozydy cyjanogenne (prunazyna, prulaurazyna), które mogą też występować w niedojrzałych owocach (5). Z gałązek (kory) wyizolowano dwa ksylozydy lignanów – ssioryzyd i prupazyd (16).
Metanolowy wyciąg z liści oraz gałązek tej rośliny hamował α-glukozydazę, wskazując na działanie przeciwcukrzycowe (17). Wykazano silne właściwości przeciwzapalne nie tylko w badaniach in vitro, ale także in vivo (zmniejszenie obrzęku zapalnego), oraz działanie przeciwbólowe przez mechanizm centralny i obwodowy (częściowo jako agonista receptora opioidowego), co może być wykorzystane w chorobach przewlekłych związanych ze stanami zapalnymi i bólem (15). Metanolowy wyciąg z gałązek czeremchy wykazywał silne działanie przeciwbakteryjne względem bakterii Gram-dodatnich (17).
Czeremcha zwyczajna jest od dawna wykorzystywana w medycynie tradycyjnej. Owoce wykazują właściwości ściągające, przeciwzapalne oraz fitoestrogenowe i są stosowane w zapaleniach jelit, niestrawności, kolkach oraz biegunce, jako środek znieczulający i dezynfekcyjny (15), także w kaszlu, bólu głowy, jako środek uspokajający oraz korzystnie działający na cerę i wzrok. W jednostkach chorobowych, takich jak udar mózgu, nerwobóle czy zapalenie wątroby, odnotowano pozytywne skutki stosowania tej rośliny (17-22).
Cel pracy
Celem pracy było oznaczenie aktywności antyoksydacyjnej oraz sumy polifenoli w liściach, kwiatach, owocach i młodych gałązkach czeremchy zwyczajnej, a także potwierdzenie obecności wybranych flawonoidów i kwasów fenolowych.
Materiał i metody badań
Materiał do badań
Materiałem do badań były liście, kwiaty, owoce oraz młode gałązki Padus avium zebrane z naturalnego stanowiska w Puszczy Noteckiej (okolice Sierakowa) i wysuszone w temperaturze pokojowej w zacienionym i przewiewnym miejscu.
Przygotowanie wyciągów podstawowych do oznaczeń sumy polifenoli oraz aktywności antyoksydacyjnej metodą z DPPH i FRAP
Odważono 2,5000 g sproszkowanego surowca (waga analityczna Sartorius LE225D-OCE). Następnie przeniesiono do kolby okrągłodennej o pojemności 50 ml i dodano wodę (wyciąg wodny) lub metanol (wyciąg metanolowy). Ekstrahowano na łaźni wodnej, utrzymując wyciąg w stanie wrzenia przez 15 minut. Całość przesączono do probówek miarowych. Sączki zawrócono do kolby i ekstrakcję powtórzono, zachowując takie same warunki, a następnie połączono, otrzymując wyciąg podstawowy wodny (WO) i metanolowy (ME).
Przygotowanie wyciągów do badań TLC i obliczenie procentowej zawartości suchego wyciągu
5,0000 g surowca odważono i umieszczono w kolbce okrągłodennej o pojemności 100 ml. Dodano 50 ml 50% metanolu i utrzymywano w stanie wrzenia przez 20 minut, a następnie wyciąg ochłodzono do temperatury pokojowej i przesączono przez watę. Ekstrakcję powtórzono, zawracając watę do kolby. Oba wyciągi połączono i odparowano na wyparce do sucha. Tabela 2 przedstawia obliczoną zawartość suchego wyciągu w poszczególnych surowcach.
Tab. 2. Zawartość suchego wyciągu w surowcach Padus avium
| Surowiec – część Padus avium | Naważka surowca [g] | Masa suchego wyciągu [g] | Zawartość suchego wyciągu [%] |
| Liście | 5,0152 | 1,5406 | 30,7 |
| Kwiaty | 5,0335 | 1,3653 | 27,1 |
| Owoce | 5,0500 | 2,9481 | 58,4 |
| Gałązki | 5,2111 | 0,7588 | 14,6 |
W celu oczyszczenia wyciągu, suchą pozostałość zalano wrzącą wodą demineralizowaną i odstawiono na 16 godz. Przefiltrowano przez watę do rozdzielacza. Wytrząsano rozpuszczalnikami o wzrastającej sile elucji:
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Leather SR. Prunus Padus L. J Ecol 1996; 84:125-32.
2. Pairon MC, Jacquemart AL. Disomic segregation of microsatellites in the tetraploid Prunus serotina Ehrh. (Rosaceae). J Am Soc Hortic Sci 2005; 130(5):729-34.
3. Depypere L, Chaerle P, Vander Mijnsbrugge K i wsp. Stony endocarp dimension and shape variation in Prunus Section Prunus. Ann Bot 2007; 100:1585-97.
4. Shi S, Li J, Sun J. Phylogeny and classification of Prunus sensu lato (Rosaceae). J Integr Plant Biol 2013; 55(11):1069-79.
5. Uusitalo M. European bird cherry (Prunus padus L.) – a biodiverse wild plant for horticulture. Agrifood Research Reports 61, MTT Agrifood Research Finland, 2004: 82. www.mtt.fi/met/pdf/met61.pdf.
6. Leather SR. Does the bird cherry have its ‘fair share’ of insect pests? An appraisal of the species – area relationships of the phytophagous insects associated with British Prunus species. Ecol Entomol 1985; 10:43-56.
7. Olszewska MA, Kwapisz A. Metabolite profiling and antioxidant activity of Prunus padus L. flowers and leaves. Nat Prod Res 2011; 25(12):1115-31.
8. Ostrowska B, Kowalewski Z. Flavonoidglykoside aus den blüten von Padus avium. Planta Med 1971; 20(3):263-71.
9. Mikulic-Petkovsek M, Stampar F, Veberic R i wsp. Wild Prunus fruit species as a rich source of bioactive compounds. J Food Sci 2016; 81(8):1928-37.
10. Beketov EV, Pakhamov VP, Nesterova OV. Improved method of flavonoid extraction from bird cherry fruits. Pharm Chem J 2005; 39(6):33-5.
11. Feng C, Su S, Wang L. Antioxidant capacities and anthocyanin characteristics of the black-red wild berries obtained in Northeast China. Food Chem 2016; 204:150-8.
12. Deineka V, Grigor’ev AM, Borzenko ON i wsp. HPLC analysis of anthocyanins: cyanidine glycosides from fruits of plants of the Prunus genus. Pharm Chem J 2004; 38(8):437-40.
13. Surburg H, Güntert M, Schwarze B. Volatile constituents of european Bird Cherry flowers (Padus avium Mill.). J Essent Oil Res 1990; 2(6):307-16.
14. Kucharska AZ, Oszmiański J. Anthocyanins in fruits of Prunus padus (bird cherry). J Sci Food Agric 2002; 82(13):1483-6.
15. Choi JH, Cha DS, Jeon H. Anti-inflammatory and anti-nociceptive properties of Prunus padus. J Ethnopharmacol 2012; 144:379-86.
16. Yoshinari K, Sashida Y, Shimomura H. Two new lignan xylosides from the barks of Prunus ssiori and Prunus padus. Chem Pharm Bull 1989; 37(12):3301-3.
17. Hyun TK, Kim HC, Kim JS. In vitro screaning for antioxidant, antimicrobial, and antidiabetic properties of some Korean native plants on Mt. Halla, Jeju Island. Indian J Pharm Sci 2015; 77(6):668-74.
18. Hwang D, Kim H, Shin H i wsp. Cosmetic effects of Prunus padus bark extract. Korean J Chem Eng 2014; 31(12):2280-5.
19. Kumarasamy Y, Coxa PJ, Jasparsb M i wsp. Comparative studies on biological activities of Prunus padus and P. spinosa. Fitoterapia 2004; 75:77-80.
20. Lenchyk LV, Kotov AG, Kyslychenko VS i wsp. Development of method of qualitative analysis of Bird cherry fruit for inclusion in the monograph of state Pharmacopoeia of Ukraine. 2016.
21. Pasko P, Makowska-Was J, Chlopicka J i wsp. South Siberian fruits: Their selected chemical constituents, biological activity, and traditional use in folk medicine and daily nutrition. J Med Plants Res 2012; 6(31):4698-706.
22. Sak K, Jürisoo K, Raal A. Estonian folk traditional experiences on natural anticancer remedies: From past to the future. Pharm Biol 2014; 52(7):855-66.
