Применение ультразвуковой кавитации билогически активных веществ из растительного сырья, перспективного для использования в фармации и медицине

Статья посвящена оценке эффективности использования метода ультразвуковой кавитации для извлечения биологически активных веществ из растительного сырья лекарственных культур. Обоснована актуальность использования высокоэнергетических методов экстракции, позволяющих интенсифицировать процесс, повысить выход целевых компонентов и сохранить их нативную активность для дальнейшего использования в фармации и медицине. Целью исследования являлось сравнительное изучение выхода экстрактивных веществ при традиционной (пассивной) водной экстракции и при ультразвуковой экстракции (УЗЭ) из сырья 13 видов растений коллекции ароматических и лекарственных растений Никитского ботанического сада - Национального научного центра РАН – источников ценных биологически активных веществ (эфирное масло, флавоноиды, фенольные кислоты, полисахариды и др.). Экстракцию проводили водой при гидромодуле 1:10 и температуре 50°C в течение 15, 30 и 45 минут. В ходе эксперимента установлено, что применение ультразвука достоверно (р<0,05) увеличивает выход экстрактивных веществ для всех исследуемых образцов. Коэффициент увеличения выхода составил от 1,3 до 2,3 раз. Наибольший прирост (в 2,3 раза) зафиксирован для растений с жесткими клеточными стенками (бессмертник итальянский, лемонграсс, розмарин лекарственный), что подтверждает способность кавитации разрушать труднодоступные ткани. Полученные данные подтверждают высокую эффективность ультразвуковой кавитации как метода интенсификации экстракции биологически активных веществ. Результаты исследования имеют практическую значимость для разработки технологий получения растительных экстрактов с высоким содержанием действующих веществ, которые могут быть использованы при создании фармакологических препаратов, биоактивных пленок и продуктов пищевой промышленности.

1. Бакова Е.Ю., Бакова Н.Н., Поздняков Д.И., Коновалов Д.А., Оробинская В.Н. Антиоксидантные свойства и токсичность водного извлечения и сиропа мирта обыкновенного // Современная наука и инновации, 2022. – № 4 (40). – С. 108-115.

2. Бакова Н.Н., Шевчук О.М., Логвиненко Л.А., Тимашева Л.А. К вопросу о стандартизации сырья эстрагона // Овощи России. – 2019. – № 2 (46). – С. 58-62.

3. Белопухов С.Л., Хлыпенко Л.А., Шевчук О.М., Феськов С.А., Дмитриев Л.Б., Дмитриева В.Л. Динамика накопления и компонентного состава эфирного масла розмарина (Rosmarinus officinalis L.), произрастающего на Южном берегу Крыма // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017. № 6. С. 129-140.

4. Голубкина Н.А., Багрикова Н.А., Лапченко В.А., Лапченко Е.В., Науменко Т.С., Левко Г.Д. Биохимический состав натурализовавшихся на территории Крымского полуострова Opuntia humifusa, O. phaeacantha, O. engelmannii var. lidheimeri и перспективы их использования // Овощи России, 2024. – № 5. – С. 64-72. DOI: 10.18619/2072-9146-2024-5-64-72.

5. Гюльбякова Х.Н. Флавоноиды листьев вербены лимонной // Международный научно-исследовательский журнал. – 2022. – N. 8 (122). – С. 1-6. DOI: 10.23670/IRJ.2022.122.109

6. Джелдубаева Э.Р., Ярмолюк Н.С., Чуян Е.Н., Шевчук О.М., Бакова Н.Н. Анальгетический и противовоспалительный эффекты фармацевтически активных компонентов Myrtus communis L. // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия, 2023. –Т. 9, № 4. – С. 36-48.

7. Елапов А.А., Кузнецов Н.Н., Марахова А.И. Применение ультразвука в экстракции биологически активных соединений из растительного сырья, применяемого или перспективного для применения в медицине (обзор) // Разработка и регистрация лекарственных средств. – 2021. Т. 10. – № 4. – С. 96-116. DOI:10.33380/2305-2066-2021-10-4-96-116

8. Загорулько Е.Ю., Теслев А.А., Ожигова М.Г. Разработка и оптимизация технологии ультразвукового экстрагирования ромашки аптечной цветков (Chamomillae Recutitaflores) // Фармация и фармакология, 2018;6(2): – С. 151–166. DOI: 10.19163/2307-9266-2018-6-2-151-166

9. Зибарева Л.Н., Филоненко Е.С. Влияние ультразвукового воздействия на экстракцию биологически активных соединений растений семейства Caryophyllaceae // Химия растительного сырья. – 2018. – № 2. – С. 145-151. – DOI 10.14258/jcprm.2018023703

10. Искакова Г.К., Абдреева А.С., Аскарбеков Е.Б., Батырбаева Н.Б., Самадун А.И. Обоснование параметров ультразвуковой экстракции для получения экстракта из шиповника (Rosa canina L.). Вестник Университета Шакарима. Технические науки. 2024;1(2(14)):92-98. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-2(14)-12

11. Конобеев В.Д., Палий А.Е., Шевчук О.М., Осокин А.Р., Феськов С.А. Содержание фенольных соединений у видов рода Monarda L. при культивировании в условиях Степного Крыма // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада, 2025. – № 156. – С. 125-132.

12. Клименко А.А. Перспективные возможности культивируемого вида алоизии трёхлистной в составе лекарственных растительных средств // Сборник трудов Пятигорского медико-фармацевтического института – Экологические и фармакогностические вопросы выращивания лекарственных растений. – 2022. – Вып. 77. – С. 10-12.

13. Куркин В.А., Хусаинова А.И., Куркина А.В., Бакова Н.Н., Бакова Е.Ю. Разработка методики количественного определения суммы флавоноидов в листьях мирта обыкновенного // Химия растительного сырья, 2021. – № 1. – С. 159-166.

14. Логвиненко Л.А., Шевчук О.М., Голубкина Н.А., Коростылев А.А. Биохимические особенности морфоформ Myrtus communis L. в условиях культуры на Южном берегу Крыма // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада, 2023. – № 147. – С. 63-71.

15. Лукашов Р.И., Гурина Н.С. Влияние ультразвуковой обработки эхинацеи пурпурной травы на выход гидроксикоричных кислот при экстракции // Вестник фармации. – 2024. – № 3(105). – С. 13-20. – DOI 10.52540/2074-9457.2024.3.13

16. Макарова Н.В., Еремеева Н.Б. Сравнительное изучение влияния ультразвуковых воздействий на экстракцию антиоксидантных соединений ягод черники (Vaccinium myrtillus L.). Химия растительного сырья. 2020;1: – С. 167–177. DOI: 10.14258/jcprm.2020014425

17. Марко Н.В., Логвиненко Л.А., Шевчук О.М., Феськов С.А. Аннотированный каталог ароматических и лекарственных растений коллекции Никитского ботанического сада. – Симферополь: ИТ "Ариал", 2018. – 176 с.

18. Осипова, Г.С. Самбурова Ю.М. Морфологические особенности гибридов пеларгонии зональной // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2022. – № 1(66). – С. 29-36. – DOI 10.24412/2078-1318-2022-1-29-36

19. Палий А.Е., Работягов В.Д., Ежов В.Н. Терпеновые и фенольные соединения пряно-ароматических растений коллекции Никитского ботанического сада - Национального научного центра. - Ялта, 2014. – 128 с.

20. Плугатарь Ю.В., Корсакова С.П., Ильницкий О.А. Экологический мониторинг Южного берега Крыма. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2015. – 164 с.

21. Плугатарь Ю.В., Шевчук О.М. Итоги и направления селекции ароматических и лекарственных растений в Никитском ботаническом саду // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада, 2019. – № 130. – С. 9-17.

22. Сахно Т.М. Фитохимический состав эфирного масла пеларгонии душистой (Pelargonium graveolens L'Hér.) в условиях культуры на Южном берегу Крыма // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2024. Т. 10. № 3. С. 191-206.

23. Смирнов В.А., Глумова Н.В., Шевчук О.М., Калюжный С.С. Биохимическая характеристика плодов и семян Opuntia engelmannii Salm-dyck ex Engelm. subsp. lindheimeri (Engelm.) U.Guzmán & Mandujano // Биология растений и садоводство: теория, инновации. 2024. № 4 (173). С. 26-34.

24. Федотов С.В. Эфирные масла монард видов Monarda fistulosa L., Monarda didyma L., Monarda citriodora Cervantes ex Lag., их хемотипы и биологическая активность // Сборник научных трудов Государственного Никитского ботанического сада. – 2015. – Т. 141. – С. 131-147.

25. Хуссайне Р., Сучкова Е.П. Исследование антиоксидантной активности экстрактов ароматических растений, полученных с применением ферментативной ультразвуковой экстракции // Международный научно-исследовательский журнал. – 2022. – № 8(122). – DOI 10.23670/IRJ.2022.122.65

26. Шевчук О.М., Веляев Ю.О., Палий И.Н., Паштецкая А.В., Солдатов Д.К., Конобеев В.Д. Поиск новых растительных источников розмариновой кислоты // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада, 2024. – № 150. – С. 136- 145.

27. Шевчук О.М., Исиков В.П., Логвиненко Л.А. Методологические и методические аспекты интродукции и селекции ароматических и лекарственных растений. - Симферополь: ИТ "Ариал", 2022. – 140 с.

28. Шевчук О.М., Лукашук С.П., Феськов С.А., Аджиахметова С.Л., Червонная Н.М., Федотова И.А. Биологически активные вещества надземной массы Helichrysum italicum (Roth) G. Don. // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2019;(133):70-79. https://doi.org/10.36305/0513-1634-2019-133-70-79

29. Шевчук О.М., Сахно Т.М., Логвиненко Л.А., Феськов С.А., Кравченко Е.Н. Новые источники эфирного масла цитрального направления / В сборнике: Ботанические сады в современном мире: Санкт-Петербург, 2023. – С. 110-112.

30. Шевчук О.М., Феськов С.А., Кравченко Е.Н., Федотова И.А., Лейба В.Д., Коростылев А.А. Изоэгомакетоновый хемотип Perilla frutescens (L.) Britt. var. nankinensis (Lour.) Britton // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2020. № 135. С. 78-86.

31. Bakova N.N., Bakova E.Yu., Paliy A.E., Konovalov D.A. Сhemical compositions of Myrtus communis L. // Acta Horticulturae, 2021. Т. 1324. С. 361-365.

32. Bakova N.N., Logvinenko L.A., Shevchuk O.M. Tarragon cultivars (Artemisia dracunculus L.) of the Nikita botanical gardens breeding / В сборнике: AGROSYM 2017. Book of Proceedings. 2017. С. 445-451.

33. Du X., Zhang M., Wang S., Li J., Zhang J., Liu D. Ethnopharmacology, chemical composition and functions of Cymbopogon citratus. Chin Herb Med. 2023 Nov 22;16(3):358- 374. doi: 10.1016/j.chmed.2023.07.002

34. Llorent-Martínez E.J., Zengin G., Fernández-de Córdova M.L., Bender O., Atalay A., Ceylan R., et al. Bioactive Compounds, Health Benefits and Food Applications of Artichoke (Cynara scolymus L.) and Artichoke By-Products: A Review. Appl. Sci. 2024;14(11):4940. doi:10.3390/app14114940

35. Marko N.V., Shevchuk O.M., Feskov S.A., Khlypenko L.A., Dmitriev L.B. Chemotypic diversity of Rosmarinus officinalis L. in the collection of the Nikita botanical gardens // Acta Horticulturae. 2020. Т. 1287. С. 111-116.

36. Obolskiy D., Pischel I., Feistel B., Glotov N., Heinrich M. Artemisia dracunculus L. (tarragon): a critical review of its traditional use, chemical composition, pharmacology, and safety. J Agric Food Chem. 2011 Nov 9;59(21):11367-84. doi: 10.1021/jf202277w. Epub 2011 Oct 13. PMID: 21942448.

37. Olennikov D.N., Shevchuk O.M. New apigenin glycosides from Monarda citriodora // Chemistry of Natural Compounds. 2025. Т. 61. № 4. С. 659-662.

38. Parodi T.V. Gressler L.T., de Silva L.L., Becker A.G. Chemical composition of the essential oil of Aloysia triphylla under seasonal influence and its anaesthetic activity in fish // Aquac. Res. – 2020. – 51. – P. 2515-2524.

39. Shakeri A., Sahebkar A., Javadi B. Melissa officinalis L. - A review of its traditional uses, phytochemistry and pharmacology. J Ethnopharmacol. 2016 Jul 21;188:204-28. doi: 10.1016/j.jep.2016.05.010.

40. Shevchuk O., Sataeva T., Postnikova O., Bakova N., Suslova A. Antimicrobial activity of essential oil of Monarda citriodora Cerv. ex Lag. // BIO Web of Conferences. 2024. Т. 121. С. 03015.

41. Zhang L.Q., Li W.J., Xiao M.F. Comparison of active components in different parts of Perilla frutescens and its pharmacological effects. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi, 2023 Dec;48(24):6551-6571. Chinese. doi: 10.19540/j.cnki.cjcmm.20230813.201. PMID: 38212016.