Comparative chromato-mass spectrometric study of tinctures based on Echinacea purpurea (L.) Moench

Abstract

An urgent problem today is the spread of secondary immunodeficiencies associated with increased stress, urbanization, and negative changes in the environment that lead to impaired immune function. Herbal remedies are milder, less likely to become addictive and have side effects, and are long-lasting. A promising plant with immunomodulatory action is Echinacea purpurea (L.) Moench, a member of the family Asteraceae. The main active ingredients of echinacea are phenolic compounds, carbohydrates, and alkylamides. The chemical composition of echinacea is also represented by flavonoids, tannins, saponins, higher fatty acids, amino acids, betaine, essential oil, macro- and microelements (Se, Co, Ag, Mo, Zn, Mg, K, Na, Fe, etc.). Drugs have immunostimulatory, antioxidant, membrane-stabilizing effect, promote healing of wounds, burns, ulcers, are used in infectious and viral diseases, especially HF. They are traditionally used for furunculosis, septicemia (infection of the blood), pyorrhea, tonsillitis, especially for the treatment of boils, carbuncles, and abscesses. It is also important that in modern pharmaceutical science the leading place is occupied by research related to the introduction into medical practice of herbal medicines, the study of their chemical composition, standardization, development of optimal technologies for the manufacture of phytopreparations. That is why the objects of our research were tinctures based on Echinacea purpurea. The aim of the work is to study and compare the component composition of tinctures based on Echinacea purpurea (L.) Moench using gas chromatography (GC). Materials and methods. Tinctures of rhizomes with roots of Echinacea purpurea were used for the study: experimental – made according to industrial technological recipe (1:5, extractant – ethanol 70 %) from raw materials harvested in July 2019 at the research site of Zaporizhzhia State Medical University and control – finished products LLC “Zhytomyr Pharmaceutical Factory”, series 20319. Tinctures were investigated on a gas chromatograph Agilent 7890B with mass spectrometric detector 5977B. The NIST14 mass spectrum library was used to identify the components. Results. 31 (experimental) and 23 (control) components were identified by GC in rhizomes with rhizomes of Echinacea purpurea. The results of the study indicate that the qualitative and quantitative chemical composition of rhizomes with roots of Echinacea purpurea was characterized by complexity and variability. This fact complicates the process of standardization of phytopreparations and can affect their effectiveness and safety. Therefore, members of the genus Echinacea should be the subject of further in-depth chemical study. Conclusions. A comparative analysis of the component composition of tinctures based on Echinacea purpurea (L.) Moench was studied and performed with the help of GC. The GC method is suitable for the determination of natural BAS in the composition of phytopreparations from echinacea and can be used in the development of methods for their standardization. The results of the study were of value for further development and improvement of analytical regulations for raw materials and phytopreparations from Echinacea purpurea. They can also be the basis for the creation of new substances with immunomodulatory activity based on the underground organs of echinacea. Актуальною проблемою є поширення вторинних імунодефіцитів, пов’язаних із підвищеними стресовими навантаженнями, урбанізацією та негативними змінами в екології, що призводять до порушень функціонування імунної системи. Препарати, які виробляють на основі лікарських рослин, характеризуються більш м’якою дією, меншою імовірністю розвитку звикання та побічних ефектів, а також можливістю доволі тривалого застосування. Ехінацея пурпурова (Echinacea purpurea (L.) Moench), представник родини Asteraceae, – перспективна рослина з імуномодулювальною дією. Основними діючими речовинами ехінацеї є фенольні сполуки, вуглеводи й алкіламіди. Хімічний склад ехінацеї включає також флавоноїди, дубильні речовини, сапоніни, вищі жирні кислоти, амінокислоти, бетаїн, ефірну олію, макро- та мікроелементи (Se, Co, Ag, Mo, Zn, Mg, K, Na, Fe тощо). Лікарські препарати чинять імуностимулювальну, антиоксидантну, мембраностабілізувальну дії, сприяють загоєнню ран, опіків, виразок; їх застосовують при інфекційних і вірусних захворюваннях, особливо верхніх дихальних шляхів. Традиційно їх використовують при фурункульозі, септицемії (зараженні крові), піореї, тонзилітах, а також для лікування фурункулів, карбункулів та абсцесів. У сучасній фармацевтичній науці провідне місце посідають дослідження, пов’язані з впровадженням у медичну практику лікарських засобів рослинного походження, вивченням їхнього хімічного складу, стандартизацією, розробленням оптимальних технологій виготовлення фітопрепаратів. Тому об’єкти наших досліджень – настойки на основі ехінацеї пурпурової. Мета роботи – вивчення та порівняльний аналіз компонентного складу настойок на основі ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurea (L.) Moench) за допомогою газової хроматографії (ГХ). Матеріали та методи. Для дослідження використали настойки кореневищ із коренями ехінацеї пурпурової: експериментальна, виготовлена за промисловою технологічною рецептурою (1:5, екстрагент – етанол 70 %) із сировини, що заготовлена в липні 2019 року на дослідній ділянці Запорізького державного медичного університету; контрольна – готова продукція ТОВ «Житомирська фармацевтична фабрика», серія 20319. Настойки досліджували на газовому хроматографі Agilent 7890B із мас-спектрометричним детектором 5977B. Для ідентифікації компонентів використана бібліотека мас-спектрів NIST14. Результати. За допомогою ГХ у настойках кореневищ із коренями ехінацеї пурпурової ідентифікували 31 (експериментальна) та 23 (контрольна) компоненти. Результати дослідження свідчать, що якісний і кількісний хімічний склад настойок кореневищ із коренями ехінацеї пурпурової характеризується складністю та мінливістю. Це ускладнює процес стандартизації фітопрепаратів і може впливати на їхню ефективність і безпечність. Тому представники роду ехінацея мають стати об’єктами поглибленого хімічного вивчення. Висновки. За допомогою ГХ вивчили та здійснили порівняльний аналіз компонентного складу настойок на основі ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurea (L.) Moench). Метод ГХ придатний для визначення природних біологічно активних речовин у складі фітопрепаратів з ехінацеї, його можна використовувати під час розроблення методик стандартизації. Результати дослідження мають цінність для розроблення та вдосконалення аналітичної нормативної документації на сировину та фітопрепарати з ехінацеї пурпурової, а також можуть стати підґрунтям для створення нових субстанцій з імуномодулювальною активністю на основі підземних органів ехінацеї. Актуальной проблемой современности является распространение вторичных иммунодефицитов, связанных с повышенными стрессовыми нагрузками, урбанизацией и негативными изменениями в экологии, приводящими к нарушениям функционирования иммунной системы. Препараты, производимые на основе лекарственных растений, характеризуются более мягким действием, меньшей вероятностью развития привыкания и побочных эффектов, а также возможностью достаточно длительного применения. Эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea (L.) Moench), представитель семейства Asteraceae, – перспективное растение с иммуномодулирующим действием. Основными действующими веществами эхинацеи являются фенольные соединения, углеводы и алкиламиды. Химический состав эхинацеи представлен также флавоноидами, дубильными веществами, сапонинами, высшими жирными кислотами, аминокислотами, бетаином, эфирным маслом, макро- и микроэлементами (Se, Co, Ag, Mo, Zn, Mg, K, Na, Fe и др.). Лекарственные препараты проявляют иммуностимулирующее, антиоксидантное, мембраностабилизирующее действие, способствуют заживлению ран, ожогов, язв; их применяют при инфекционных и вирусных заболеваниях, особенно верхних дыхательных путей. Традиционно их используют при фурункулезе, септицемии (заражении крови), пиорее, тонзиллитах, а также для лечения фурункулов, карбункулов и абсцессов. В современной фармацевтической науке ведущее место занимают исследования, связанные с внедрением в медицинскую практику лекарственных средств растительного происхождения, изучением их химического состава, стандартизацией, разработкой оптимальных технологий изготовления фитопрепаратов. Именно поэтому объектами наших исследований стали настойки на основе эхинацеи пурпурной. Цель работы – изучение и сравнительный анализ компонентного состава настоек на основе эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea (L.) Moench) с помощью газовой хроматографии (ГХ). Материалы и методы. Для исследования использованы настойки корневищ с корнями эхинацеи пурпурной: экспериментальная, изготовленная по промышленной технологической рецептуре (1:5, экстрагент – этанол 70 %) из сырья, заготовленного в июле 2019 года на опытном участке Запорожского государственного медицинского университета; контрольная – готовая продукция ООО «Житомирская фармацевтическая фабрика», серия 20319. Настойки исследовали на газовом хроматографе Agilent 7890B с масс-спектрометрическим детектором 5977B. Для идентификации компонентов использована библиотека масс-спектров NIST14. Результаты. С помощью ГХ в настойках корневищ с корнями эхинацеи пурпурной идентифицированы 31 (экспериментальная) и 23 (контрольная) компонента. Результаты исследования свидетельствуют, что качественный и количественный химический состав настоек корневищ с корнями эхинацеи пурпурной характеризуется сложностью и изменчивостью. Этот факт усложняет процесс стандартизации фитопрепаратов и может влиять на их эффективность и безопасность. Поэтому представители рода эхинацея должны стать объектами углубленного химического изучения. Выводы. С помощью ГХ изучен и проведен сравнительный анализ компонентного состава настоек на основе эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea (L.) Moench). Метод ГХ пригоден для определения природных биологически активных веществ в составе фитопрепаратов из эхинацеи и может быть использован при разработке методик их стандартизации. Результаты исследования имеют ценность для дальнейшей разработки и совершенствования аналитической нормативной документации на сырьё и фитопрепараты из эхинацеи пурпурной, а также могут стать основой для создания новых субстанций с иммуномодулирующей активностью на основе подземных органов эхинацеи.