БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 3, с. 473-481

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

УДК 577.3

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИИ Ocimum gratissimum

МЕТОДАМИ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ-МАСС-СПЕКТРОСКОПИИ

И ИК-ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИИ

*Отдел физики ФИиТ Университета Аннамалай, Чидамбарам, Тамил Наду, Индия

E-mail: drselvarajufeatau@gmail.com

**Кафедра физики Женского колледжа Раджа Бахадур Венкат Рама Редди, Нараянагуда,

Хайдарабад, Штат Теннеси, Индия

E-mail: sakuntalap71@yahoo.com

***Кафедра физики Низам-колледжа Османского Университета, Хайдарабад, Штат Теннеси, Индия

E-mail: kaleemjaleeli@gmail.com

Поступила в редакцию 27.04.2020 г.

После доработки 23.06.2020 г.

Принята к публикации 27.01.2021 г.

Проведено определение химических соединений, присутствующих в листьях, стеблях и семенах

растения Ocimum gratissimum. С помощью газовой хроматографии-масс-спектроскопии показано

присутствие эвгенола, флавона, кариофиллена, олеиновой кислоты, фитола, октадекановой кисло-

ты, клогексен-1-метанол-4-[1-метилэтенил]ацетата, артемизинина, 3,5-бис[1,1-диметилэтил]-фе-

нол и метил-aльфа-ионона в качестве основных соединений. Уже было доказано, что эти соедине-

ния обладают антиоксидантным, антимикотическим, противовирусным, противопаразитарным,

отпугивающим насекомых, противовоспалительным, анестезирующим, антиканцерогенным, ан-

тимикробным, противоопухолевым, обезболивающим, антибактериальным, фунгицидным, цито-

токсическим и противогрибковым действием. С использованием метода ИК-Фурье-спектроско-

пии идентифицированы такие функциональные группы, как C=O, O-H, C-N и C=C.

Ключевые слова: биологическая активность, Ocimum gratissium, газовая хроматография-масс-спектро-

скопия, ИК-Фурье-спектроскопия, функциональные группы.

DOI: 10.31857/S0006302921030078

его потенциальных лечебных свойств [5]. Туласи

Индийская традиция оказывает большое вли-

означает несравненный или бесподобный [6]. Это

яние на выбор лекарственных растений в каче-

растение известно как тулси (Tulsi) на хинди, гуд-

стве лекарственных средств. Биохимические со-

жарати и бенгали и Туласа (Tulasa) на маратхи. На

единения, присутствующие в растениях, эффек-

тамильском - это туласи (Thulasi, Tulasi) на телу-

тивны, не дают побочных эффектов и имеют

гу и Триттаву (Trittavu) на малаялам. По-англий-

низкую стоимость [1]. Лекарственные растения

ски он называется базилик священный. Растения

используются в повседневной жизни для приго-

вида Ocimum принадлежат к семейству Lamiaceae.

товления ценных лекарств в развивающихся

Этот вид имеет множество разновидностей и вы-

странах, таких как Индия, Бразилия, Китай и т. д.

ращивается во многих частях света. В аюрведиче-

Эти растения являются источниками фитохими-

ской медицине используются его различные

ческих веществ, ценных элементов, витаминов и

фрагменты - листья, стебли и семена [7]. Каждая

минералов, которые могут быть использованы

разновидность имеет свои лечебные особенности

для приготовления лекарств в фармацевтической

[8]. Базилик также относится к категориям до-

промышленности [2-4].

машних и диких растений [9]. Растение использу-

Растение туласи (базилик эвгенольный (лат.

ется при лечении многих заболеваний, таких как

Ocimum gratissimum)) считается объектом покло-

опухоли, рак, диабет, инсульт и т. д. [10-12].

нения божеству и известно как «царица расте-

Газовая хроматография, объединенная с масс-

ний» и «материнское лекарство природы» из-за

спектрометрией (ГХ-МС), представляет собой

Сокращениe: ГХ-МС - газовая хроматография в сочетании

чрезвычайно удачный синергетический союз, по-

с масс-спектрометрией.

скольку соединения, которые можно анализиро-

473

474

СЕЛВАРАДЖУ и др.

вать с помощью газовой хроматографии (низко-

Подготовка проб для анализа методом газовой

молекулярные, средней или низкой полярности,

хроматографии-масс-спектрометрии. 10 г порошка

в концентрации частица на миллион/миллиард

растительного материала замачивали в 100 мл

частей), также совместимы с требованиями масс-

этанола и оставляли на 72 ч. Экстракт фильтрова-

спектрометрии. Газовая хроматография может

ли с использованием фильтровальной бумаги

разделять летучие и полулетучие соединения с

Whatman № 1, остаток удаляли. Фильтрат упари-

большим разрешением, но не может их иденти-

вали досуха при 80°C и хранили при 4°C до даль-

фицировать. Масс-спектрометрия может иденти-

нейшего анализа [15].

фицировать и определять точное количество со-

единений, присутствующих в образцах, по их

Проведение анализа. Все образцы экстрактов

структурной информации.

растения Ocimum gratissimum были подвергнуты

детальному ГХ-МС-анализу для определения хи-

Инфракрасный спектрофотометр с преобра-

мических компонентов с использованием ГХ-

зованием Фурье (ИК-Фурье-спектрометр) - наи-

более мощный инструмент для определения ти-

масс-спектрометра GCMATE II (JEOL Ltd., Япо-

пов химических связей (функциональных групп),

ния) Состав соединений оценивали по их соот-

присутствующих в соединениях. Длина волны

ветствующим относительным площадям пиков.

поглощенного света является характеристикой

Идентификация соединений. Интерпретацию

химической связи, как видно из аннотированно-

масс-спектра ГХ-МС проводили с использовани-

го спектра. Интерпретируя инфракрасный спектр

ем базы данных Национального института стан-

поглощения, можно определить химические свя-

дартов и технологий (National Institute of

зи в молекуле [13]. В последние годы ИК-Фурье-

Standards and Technology, США). Спектр неиз-

спектроскопия становится общепринятым мето-

вестного компонента сравнивали со спектром

дом из-за простоты подготовки проб, быстроты

известных компонентов, хранящимся в библио-

определения, требует небольшого размера образ-

цов и не требует использования растворителей,

теке Национального института стандартов и тех-

что является более экономичным. Многочислен-

нологий.

ные исследования показали, что ИК-Фурье-

ИК-Фурье-спектроскопический анализ. Ин-

спектроскопия может использоваться для анали-

фракрасный спектрофотометр с преобразовани-

за биологически активных соединений. К ним от-

ем Фурье является наиболее важным и мощным

носятся исследования в области пищевых техно-

инструментом для определения функциональных

логий, фармацевтики и медицины [14]. Наша ра-

групп, присутствующих в образце. Длина волны

бота была направлена на идентификацию

поглощенного света является характеристикой

возможных фитохимических соединений вместе

химической связи. Химические связи в молекуле

с их функциональными группами, присутствую-

можно определить, интерпретируя инфракрас-

щими в спиртовом экстракте листьев, стеблей и

семян растения Ocimum gratissimum, с использова-

ный спектр поглощения.

нием методов ГХ-МС и ИК-Фурье-спектро-

Процедура. Инфракрасные спектры всех высу-

скопии.

шенных порошкообразных образцов растений

регистрировали с помощью альфа-Фурье-спек-

трометра Bruker с приставкой для снятия спек-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

тров методом нарушенного полного внутреннего

Сбор и подготовка растительного материала Ли-

отражения eco ZnSe, атмосферной компенсаци-

стья, стебли и семена Ocimum gratissimum (всего три

ей, размером интерферограммы 15192 точки и

образца) были собраны в Центральном институте

размером Фурье-трансформа 16 К, работающего

лекарственных и ароматических растений (Хайда-

в среднем инфракрасном диапазоне

(4000-

рабад, штат Телангана, Индия). Все собранные об-

400 см^-1). Разрешение рабочего окна было задано

разцы растений были без какой-либо инфекции

в 512 × 256 пикселей [16, 17].

(листья, стебли и семена) и проверялись в соответ-

ствии со стандартной процедурой. Собранный

растительный материал сначала промывали про-

РЕЗУЛЬТАТЫ

стой водой, затем дистиллированной водой, после

Анализ методом газовой хроматографии-масс-

чего сушили на воздухе при комнатной температу-

спектрометрии. Хроматограммы ГХ-МС этаноль-

ре в течение одной недели. Растительный материал

ных экстрактов листьев, стеблей и семян расте-

разрезали на небольшие кусочки, измельчали до

ния Ocimum gratissimum показаны на рис. 2, а их

мелкого порошка с использованием ступки с пе-

интерпретация приведена в табл. 1-3.

стиком и хранили в контейнере. На рис. 1 пред-

ИК-Фурье-спектроскопический анализ. Спек-

ставлено растение Ocimum gratissimum полностью, а

тры, полученные с помощью ИК-Фурье-спек-

также соответственно его листья, стебли и семена.

троскопического анализа для сухих порошков из

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

475

Рис. 1. Внешний вид целого растения Ocimum gratissimum (а), его листьев (б), стеблей (в) и семян (г).

листьев, стеблей и семян растения Ocimum gratis-

бис[1,1-диметилэтил]-фенол (23.62%). 1-Метил-

simum, представлены на рис. 3, а их групповая

этиловый эфир нонановой кислоты (7.47%), фла-

идентификация дана в табл. 4.

вон (8.74%), этил[2E,4E]-3,7,11-триметил-2,4-до-

декадиеноат (6.14%), олеиновая кислота (5.05%),

октадекановая кислота (5.66%) и 3-метил-6-[1-ме-

ОБСУЖДЕНИЕ

тилэтилиден]-циклогексен (3.89%), 1-метил-4-[1-

метилэтилиден]-циклогексанол

(4.8%) присут-

Анализ данных, полученных методом газовой хро-

матографии-масс-спектрометрии. Результаты ис-

ствовали в умеренных количествах в стеблях расте-

следования листьев, стеблей и семян Ocimum gratis-

ния. В семенах обнаружено больше эвгенола

simum методом ГХ-МС приведены соответственно

(11.9%), метил-aльфа-ионона (24.86%) и флавона

в табл. 1-3. Процентное содержание каждого хи-

(10.38%). Соединения 1-метилэтиловый эфир но-

мического соединения оценивали по относитель-

нановой кислоты,

(7.45%),

6-метоксифлавон

ной площади его пика на хроматограмме. Химиче-

(6.97%) и нонадекан (5.37%) присутствовали в уме-

ские соединения, идентифицированные в листьях

ренных количествах, а трицикло[4,4,0,0(3,9)]декан

растения в большом количестве: эвгенол (30.57%),

(4.36%), бицикло[2.2.1]гептан-2-он, 1,7,7-триме-

клогексен-1-метанол-4-[1-метилэтенил] ацетат

тил-[n] (5.11%) - в следовых количествах [18-20].

(14.67%), кариофиллен

(14.93%), артемизин

Соединения эвгенол, кариофиллен и флавон при-

(11.84%). Флавон (9.46%) и 3-гидрокси-2-[3,4-ме-

сутствовали во всех исследованных частях расте-

тилендиоксифенил]-4H-хромен-4-он

(9.60%)

ния Ocimum gratissimum, однако артемизин присут-

при-сутствовали в умеренном количестве, а соеди-

ствовал только в его листьях.

нения 3-метил-6-[1-метилэтилиден]-циклогексен

Анализ данных, полученных с помощью ИК-Фу-

(4.29%) и 1-гидрокси-3-метоксибензиловый спирт

рье-спектроскопии. Зарегистрированные высоко-

(4.64%) были идентифицированы в следовых ко-

интенсивные пики при частотах 3866, 3861, 3860,

личествах. Стебли содержали большое количество

эвгенола (11.58%), кариофиллена (23.05%) и 3,5-

3735, 3736, 3618 и 3615 см^-1 относятся к валентно-

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

477

Таблица 1. Химические соединения, присутствующие в экстракте листьев

Площадь пиков,

Молекулярная

Полученная

Химические соединения

RT, мин

Формула

масса

3-Метил-6-[1-

14.28

4.29

C₁₀H₁₆

136

136.05

метилэтилиден]-циклогексен

1-Гидрокси-3-

4.64

C₈H₁₀O₃

154

метоксибензиловый спирт

Эвгенол

17.27

30.57

C₁₀H₁₂O₂

164

164.06

Клогексен-1-метанол-4-[1-

17.98

14.67

C₁₂H₁₈O₂

194

193.69

метилэтенил]ацетат

Кариофиллен

18.23

14.93

C₁₅H₂₄

204

Флавон

18.9

9.46

C₁₅H₁₀ O₂

222

Артемизинин

19.98

11.84

C₁₅H₂₂O₅

262

262.52

3-Гидрокси-2-[3,4-

метилендиоксифенил]4H-

20.78

9.60

C₁₆H1₀O₅

282

282.53

хромен-4-он

Примечание. RT - время удерживания.

Таблица 2. Химические соединения, присутствующие в экстракте листьев

Площадь

Молекулярная

Полученная

Химические соединения

RT, мин

Формула

пиков, %

масса

3-Метил-6-[1-

14.87

3.89

C₁₀H₁₆

136

метилэтилиден]-циклогексен

1-Метил-4-[1-

метилэтилиден]-

16.03

4.80

C₁₀H₁₈O

154

циклогексанол

Эвгенол

16.63

11.58

C₁₀H₁₂O₂

164

164.02

1-Метилэтиловый эфир

17.57

7.47

C₁₂H₂₄O₂

200

нонановой кислоты

Кариофиллен

18.22

23.05

C₁₅H₂₄

204

3,5-бис[1,1-диметилэтил]-

18.38

23.62

C₁₄H₂₂O

206

фенол

Флавон

8.74

C₁₅H₁₀O₂

222

Этил[2E, 4E]-3,7,11-

20.2

6.14

C₁₇H₃₀O₂

266

266.24

триметил-2,4-додекадиеноат

Олеиновая кислота

21.58

5.05

C₁₈H₃₄O₂

282

Октадекановая кислота

22.55

5.66

C₁₈H₃₆O₂

284

Примечание. RT - время удерживания.

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

478

СЕЛВАРАДЖУ и др.

Таблица 3. Химические соединения, присутствующие в экстракте семян

Химические соединения

RT, мин

Площадь

Формула

Молекулярный

Полученная

пиков, %

вес

масса

Трицикло[4,4.0.0(3,9)]декан

14.08

4.36

C₁₀H₁₆

136

Бицикло[2.2.1]гептан-2-он,

16.02

5.11

C₁₀H₁₈O

152

1,7,7-триметил-[n]-

Эвгенол

17.55

11.90

C₁₀H₁₂O₂

164

164.20

1-Метилэтиловый эфир

18.53

7.45

C₁₂H₂₄O₂

200

нонановой кислоты

Кариофиллен

19.18

23.60

C₁₅H₂₄

204

Метил-альфа-ионон

19.35

24.86

C₁₄H₂₂O

206

Флавон

19.98

10.38

C₁₅H₁₀ O₂

222

6-метоксифлавон

21.18

6.97

C₁₆H₁₂O₃

252

252.22

Нонадекан

22.57

5.37

C₁₉H₄₀

268

Примечание. RT - время удерживания.

Таблица 4. Частоты поглощения FTIR (см^-1) и соответствующие ориентировочные интерпретации образца Oci-

mum gratissimum

Листья

Стебель

Семена

Предварительное присваивание

3866

3861

3860

O-H-растяжение, гидроксильная группа

3735

3736

O-H-растяжение, гидроксильная группа

3618

3615

3618

O-H-растяжение, гидроксильная группа

3388

3394

3393

O-H-растяжение, спиртовая группа

3232

3223

O-H-растяжение, карбоксильная группа

–

3106

O-H-растяжение, карбоксильная группа

3013

3012

C-H-растяжение, алкены

–

2922

2919

C-H-растяжение алканов

2416

2399

2406

O-H-растяжение, кислые карбоновые кислоты

1668

1692

1668

C=O-растяжение, алкены (амиды)

1524

C=C-растяжение, ароматические кольца

–

1171

C-H-веерное колебание, (CH2X)-алкилгалогениды

1033

1017

C≡N-растяжение, алифатические амины

–

966

C-H-изгиб, каротиноиды

Примечание. RT - время удерживания.

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

479

Рис. 3. ИК-Фурье-спектры листьев растения Ocimum gratissimum (а), его стеблей (б) и семян (в).

к O-H-валентным колебаниям карбоновых кис-

ВЫВОДЫ

лот. Валентные колебания C=O алкенов (амидов)

Химические компоненты, обнаруженные в рас-

связаны с наличием пиков при 1692 и 1668 см^-1.

тении Ocimum gratissimum, отвечают за различные

Сильный пик при 1524 см^-1 возникает из-за

лечебные действия. Эвгенол обладает антиокси-

C=C-связей ароматического кольца. Слабый пик

дантным, антимикотическим, противовирусным,

при 1171 см^-1 приписывается C-O-валентному

дезинсекционным, противопаразитарным, проти-

колебанию (CH₂X) алкилгалогенидов. Пики при

вораковым действием и антимикробными свой-

ствами, помогает в лечении сердечных и ряда био-

1033 и 1017 см^-1 обусловлены валентным колеба-

химических заболеваний. Кариофиллин обладает

нием C-N алифатических аминов. Пик при

биологической активностью, имеет противови-

966 см^-1 указывает на наличие изгибного колеба-

русное, противовоспалительное, анестезирующее,

ния C-H каротиноидов [21-25].

антиканцерогенное, антимикробное, противоопу-

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021

480

СЕЛВАРАДЖУ и др.

холевое, обезболивающее, антибактериальное,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

цитотоксическое и противогрибковое действие.

M. S. Villiathan, Curr. Sci. 75 (11), 1122 (1998).

Сообщается, что камфора обладает противоканди-

H. I. Davidson, Model Assist. Statistics Applic. J. 16

дозным, противовоспалительным и антидиабети-

(1), 13 (2000).

ческим действием. Недавние исследования пока-

J. B. Harborne, Text Book of Phytochemical Methods

зали, что артемизин может быть эффективен при

(Chapman and Hall, Lond., 1973).

лечении рака и проявляет противомалярийную ак-

K. S. Santhosh and C. Uma, Int. J. Ayurvedic Med. 4

тивность. Флавоны снижают риск рака, болезней

(4), 328 (2013).

сердца, астмы и инсульта. Октадекановая кислота

V. Singh, S. Amdekar, and O. Verma, Webmed Central

(стеариновая кислота) и октадеценовая кислота

Pharmacol. 1 (10), MC001046 (2010).

или олеиновая кислота обладают гипохолестери-

немической активностью из-за присутствия инги-

S. Jain, Int. J. Maxi Res. 1 (1), 3 (2015).

битора 5-α-редуктазы [26-28]. ГХ-МС-анализ по-

G. Pandey, Int J. Pharm. Sci. Rev. Res. 5 (1), 61 (2010).

казывает, что лекарственные растительные мате-

S. G. Buddhadev, Int. Peer Rev. Ayur. J. 2 (2), 1 (2014).

риалы (листья, стебли и семена) Ocimum

P. K. Kumar, Int. J. Adv. Pharm. Bio. Chem. 1 (3), 406

gratissimum содержат полезные химические соеди-

(2012).

нения, такие как эвгенол, фитол, камфора, хлоро-

10.

B. Joseph, Brit. J. Pharm. Res. 3 (2), 273 (2013).

филл, октадекановая кислота, олеиновая кислота,

изопропилпальмитат, артемизин, кариофиллин и

11.

S. K. Gupta, J. Prakash, and S. Srivastava, Ind. J. Exp.

т.д. По ИК-Фурье-спектроскопическим данным

Biol. 40 (7), 765 (2002).

было обнаружено, что части растений содержат в

12.

D. N. Lethika, K. S. Santosh, and A. Arun, Int. J. Appl.

качестве функциональных групп алканы, карбо-

Sci. Res. Rev. 3 (4), 130 (2016).

новые кислоты, алкены и алифатические амины.

13.

T. Kottke, et al., Biochemistry 45 (8), 2472 (2006).

Доказано, что части растений являются резервуа-

14.

A. Khoddami, et al., Molecules 18 (2), 2328 (2013).

ром биоактивных компонентов, имеющих фито-

15.

L. K. Kanthal, A. Dey, K. Satyavathi, and P. Bhojaraju,

фармацевтическое значение. Исследование созда-

Pharm. Res. 6 (1), 58 (2014).

ет платформу для скрининга многих биологически

активных соединений для лечения различных за-

16.

G. M. Barrow, Introduction to Molecular Spectroscopy

болеваний у людей.

(McGraw-Hill, Kogakusha Ltd,

1962), Chapt. I,

pp. 1-44.

17.

L. J. Bellamy, The infrared Spectra of Complex Molecules

БЛАГОДАРНОСТИ

(Chapman and Hall, Lond., 1975), Vol. 1 (3^rd ed.).

18.

R. K. Joshi, Acta Chromatographica 29 (1), 111 (2017).

Я,П. Сакунтала, хотел бы поблагодарить про-

19.

L. G. Matasyoh, C. M. Josphat, N. W. Francis, et al.,

фессора Р. Сельвараджу и доктора Калима Ахме-

Afr. J. Biotechnol. 6 (6), 760 (2007).

да Джалили за их постоянное руководство и под-

держку в завершении исследовательской работы.

20.

P. R. Rastogi and B. N. Mehrotra, Compendium of In-

Также выражаю сердечную благодарность Цен-

dian Medicinal Plants (New Delhi) 3, 434, 455 (2001).

тральной исследовательской лаборатории, Жен-

21.

J. Gowri, S. P Arockia, V. Dharmalingama, et al., Int.

скому колледжу Р. Б. В. Р. Р., Хайдарабад, и Цен-

J. Nano Corrosion Sci. Engineer. 2 (5), 322 (2015).

тру САП, ИИТ, Ченнаи, за предоставление необ-

22.

E. Malliga, M. S. Dhanarajan, and I. Elangovan, World

ходимых условий для успешного завершения

J. Pharmaceut. Res. 4 (3), 1284 (2015).

этой работы.

23.

H. Subrahmanian, P. Suriyamoorthy, and D. Kanaka-

sabapathi, J. Pharmaceut. Sci. Res. 9 (11), 2062 (2017).

24.

M. Kh. Baseri and S. Baker, Roman. J. Biophys. 21 (4),

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

277 (2011).

25.

R. Selvaraju, P. Sakuntala, and A. J. Kaleem, Int. J.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

Emerging Technol. Engineer. Res. 5 (4), 131 (2017).

тересов.

26.

S. Balasubramanian, D. Ganesh, R. P. Shridhar, and

V. V. S. Surya Narayana, Asian J. Pharmaceut. Analysis

Med. Chem. 2 (2), 71 (2014).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

27.

K. K. Igwe, P. O. Nwankwo, I. E. Otuokere, et al., J.

Настоящая работа не содержит описания ис-

Res. Pharmaceut. Sci. 2 (11), 01-06 (2015).

следований с использованием людей и животных

28.

J. M. Hannan, L. Marenah, L. Ali, et al., J. Endocrinol.

в качестве объектов.

189 (1), 127 (2006).

БИОФИЗИКА том 66

№ 3

2021