Cetraria islandica
Таксон: семейство Пармелиевые (Parmeliaceae )
Другие названия: исландский мох
English: Iceland moss

Ботаническое описание

Не один растительный индивидуум, а симбиоз двух организмов, из которых один принадлежит к царству грибов (преимущественно сумчатых), а другой - к зеленым или сине-зеленым водорослям. Оба эти организмы настолько тесно связаны друг с другом, что якобы принадлежат .
Цетрария исландская или является многолетним листовидным лишайником, кусты прямостоячие, реже распростертые стоят из почти компактных вертикальных лопастей. Лопасти неправильно-лентовидные, кожисто-хрящевые, узкие, плоские, высотой до 10 см и шириной 0,3-5,0 см, с короткими темными ресничками зеленовато-коричневые или с различными оттенками коричневого цвета, в зависимости от освещения, у основания с красноватыми пятнами, матовые или блестящие с нижней стороны, порой светлее или одинакового цвета с обеих сторон. Нижняя сторона обильно покрыта белыми пятнами (псевдоцифеламы) различной формы. Края лопастей несколько завернуты к верху. Реснички у основания большие (иногда они полностью отсутствуют), высыхая, приобретают темно-коричневый цвет.
В цетрарии иногда развиваются на концах сильно расширенных лопастей апотеции, или плодовые тела. Они тарелкообразные, коричневатые, почти одинакового цвета со слоевищем, с плоским или несколько выпуклым диском до 1,5 см с несколько зубчатым краем. В апотециях развиваются сумки, наполненные спорами, которые можно увидеть под микроскопом. Споры одноклеточные, бесцветные по 8 шт. в каждой сумке, эллиптической формы.
Цетрария исландская, как и большинство видов рода Cetraria , имеет чрезвычайно медленный рост по сравнению с другими представителями лишайников. Для развития данного вида нужны благоприятные условия с одной стороны, для гриба, с другой - для водоросли. Однако порой эти условия бывают неблагоприятными. Для большинства лишайников рода Цетрария характерен интеркалярний рост, т.е. любая часть лишайника может дать рост новым особям, который в условиях Арктики происходит грубо-механическим и вегетативным путем. С помощью ветра, оленей и человеческой деятельности кусочки исландского мха разносятся по тундре на большие площади, пока не прицепившись к субстрату, обломки мха не начнут отрастать в виде новых особей (Рассадин К. А., 1950).

Распространение цетрарии исландской

Космополитический элемент флоры земного шара. Данный мох широко распространен в Европе, Азии, Африке, Америке и Австралии. Это - типичный представитель сосновых боров, открытых бесплодных пространств. Цетрария распространена во всем северном полушарии до арктического пояса. Исландский мох растет в тундре, сухих сосновых борах северной части лесной зоны, во всех высоких горах (высокогорные мохово-лишайниковые тундры), поднимаясь до высоты 1500 м над уровнем моря и выше. Распространен исландский мох на каменистых и травянистых участках, на торфяниках, высокогорных полянах, в горных лесах, иногда - на коре старых пней. Встречается в Северной и Средней Европе, в тундре и лесной зоне Сибири, на Украине - в Карпатах. В Европе кроме Карпат растет в Альпах, Балканах и Пиринеях. Растет собственно на почве, реже - на прогнившей коре и на старых пнях. В северной части России цетрария шире распространена в европейской, чем в азиатской части. Растет также в горах Кавказа, Алтая, Саян и Дальнего Востока.
растет преимущественно на песчаных незатененной местах, подекулы образуя чистые заросли. Также часто встречается в сосновых борах и в зарослях вереска, где растет небольшими группами и одиночными экземплярами среди других лишайников, мхов и высших растений. Цетрария является типичным растением болот, лесотундры и тундры, где растет вместе с другими лишайниками.
Цетрария исландская является полиморфным видом, у которого в зависимости от освещения, увлажнения и других факторов меняется как окраска, так и размеры лопастей. Цетрария исландская развивается только в условиях частого воздуха в экологически чистых регионах. Благодаря указанному фактору цетрария является индикатором чистоты в промышленных индустриальных районах. Данный фактор может найти непосредственное практическое применение в наше время при решении глобальных экологических проблем.

Сбор и заготовка лекарственного сырья цетрарии

В медицине используют высушенное слоевище исландского мха (Lichen islandicus ), которое имеет слабый своеобразный запах и горько-слизистый вкус. Слоевище цетрарии заготавливают течение лета и сухой осени. При заготовке слоевище цетрарии отрывают от субстрата (грунта или коры деревьев), свежесобранное слоевище очищают от примесей, сушат на солнце или в тени, раскладывая тонким слоем (3-5 см) на бумаге или ткани.
Слоевище цетрарии можно заготавливать в течение всего периода вегетации, но преимущественно заготовку данного вида сырья проводят летом.
Хранят высушенное сырье в ящиках с бумажной прокладкой или в плотно закрытых банках в сухом прохладном помещении (сырье очень гигроскопично).
Намоченное в воде сухое слоевище цетрарии должно стать склизким, а отвар после охлаждения должен превратиться в студень.
Как указывают некоторые пособия по заготовке лекарственного сырья, природные ресурсы цетрарии в Украине, России и некоторых других странах, значительно превышают потребность в данном виде сырья.

Биологически активные вещества

Исследование химического состава цетрарии исландской началось несколько сотен лет назад, и на сегодняшний день она достаточно хорошо изучена.
В цетрарии исландской, как и в большинстве других лишайников, синтезируется значительное количество биологически активных веществ. Слоевище состоит преимущественно из углеводов, среди которых встречаются хитин, лихенин, изолихенин, сахароза, маннитол галактоманнан, умбилицин, гемицеллюлоза, эритрит и другие углеводы.
Слоевище цетрарии исландской может накапливать до 50-80% полисахаридов, которые растворяются при экстракции горячей водой, образуя густую массу. Лихенин - линейный полисахарид, при гидролизе даёт глюкозу, растворяется в горячей воде, от йода не синеет.
Изолихенин имеет схожую химическую структуру, растворяется в холодной воде, синеет от йода.
В цетрарии исландской и в других лишайниках содержатся различные по составу органические кислоты, которые назвали лишайниковыми. Именно кислоты придают лишайнику горький вкус и обусловливают его тонизирующее и антибиотическое свойства.
Кроме лишайниковых кислот, слоевище исландского мха содержит нафтохинон (юглон), пентациклический тритерпен фриделин, белки, витамины С и B12, жиры, воск, камедь, пигменты, минеральные вещества.
Интересен факт наличия противоцинготного витамина С, который содержится в Cetraria cucullata в легко усваиваемой состоянии. Такое открытие было сделано русским врачом Гранатиком, который работал на протяжении нескольких лет на севере Дальнего Востока. На основе экспериментов, проведенных на морских свинках, и наблюдений на больных цингой он установил, что витамин С сохраняется в неизменном количестве в высушенном сырье лишайника течение 3-х лет. Поскольку к Cetraria cucullata близки Cetraria nivalis и Cetraria islandica , то можно считать указанные виды потенциальным источником аскорбиновой кислоты (Рассадин К. А., 1950) .

Применение цетрарии в медицине

Первые сведения о применении цетрарии исландской качестве лекарственного сырья относятся к далекому прошлому. Первые указания об использовании лишайников в медицине были известны в Египте еще за 2000 г. до нашей эры.
Исландский мох еще со средневековья широко используется в народной медицине стран Северной Европы - Исландии, Норвегии, Швеции - как обволакивающее средство при , бронхитах. Средства цетрарии в виде настоев или отваров народы скандинавских стран применяли также как горечь для возбуждения аппетита. Ими лечили дизентерию, диспепсию, хронические и другие расстройства желудочно-кишечного тракта. Исландский мох был также известен как смягчающее, питательное и общеукрепляющее средство. Слоевище цетрарии также широко применяли при лечении туберкулеза легких, коклюша, бронхита, ларингита, бронхиальной астмы и других бронхолегочных заболеваний. Кроме того, препараты цетрарии употребляли при злокачественных опухолях, кровотечениях и как средство, способное снижать у женщин-нимфоманок чрезмерную половую возбудимость.
Как наружное средство цетрарию использовали в виде примочек из отвара при ранах, ожогах, язвах, инфицированных ранах, гидраденит, абсцессах, фурункулах, угрях, микробной экземе.

Первое письменное упоминание о применении исландского мха в качестве лекарственного сырья появилась в XVII в. Вторая половина XVIII и первая половина XIX в. были периодом наиболее широкого применения исландского мха как лечебного средства. Среди всех известных лишайников некоторые тогдашние авторы особенно высоко ценили цетрария исландскую. В частности, в 1809 г. Луйкен писал, что этот мох находится на первом месте среди самых лекарств. Указывая на возможности лечебного применения цетрарии, в том числе и при туберкулезе, Луйкен отмечал, что за антисептический эффект лекарства с цетрарией выделяются среди всех известных на то время лекарств. В XVIII и XIX вв. цетрария была хорошо известным традиционным средством при лечении туберкулеза легких, а ее слоевище входило в большинство тогдашних европейских фармакопей.

В конце XIX и начале XX в. в связи с интенсивным развитием научно-практической медицины врачи реже стали применять лекарственные средства с цетрарией, однако о целебных свойствах данного мха указывалось только в некоторых травниках.

В 1919 г. А. А. Еленкин и В. Е. Тищенко написали первую научную монографию «Исландский мох и другие полезные лишайники русской флоры». Книга была сдана в печать в издательство Петроградского отделения Российского пищевого научно-технического института. Однако данная книга в связи с ликвидацией указанного института не вышла в свет. В том же году В. Н. Любименко на основе вышеуказанного рукописи опубликовал статью «Исландский мох как пищевой средство», а позднее А. А. Еленкин в монографии «Лишайники как объект педагогики и научного исследования» коснулся проблем практического применения цетрарии исландской в пищевой промышленности. В период интервенции и гражданской войны в СССР в 20-х годах, которые обусловили голод в отдельных регионах страны, народы российского севера использовали слоевище исландского мха как дополнительный пищевой продукт. Удаляя с помощью соды или щелочи горькие вещества с цетрарии и высушивая очищенную слоевище, подмешивали ее в муки и выпекали хлеб. Среди многих северян цетрария времени была известна под названием хлебный мох.

Фармакологические свойства цетрарии

Биологически активные вещества цетрарии обладают противовоспалительным, смягчающим и отхаркивающим действием.
Полисахариды исландского мха обладают способностью защищать слизистую оболочку дыхательных путей от воздействия различных химических факторов.
В 40-х годах прошлого века было установлено, что цетрария исландская и другие лишайники обладают антибиотической активностью. Этот период можно считать началом интенсивного изучения и применения цетрарии в научной фармации и медицине.

Впервые на антибактериальную активность экстрактов из различных лишайников обратили внимание Бердхольдер и Эванс с сотрудниками в 1944-1945 гг. Они испытали водные, водно-буферные, эфирные, спиртовые и хлороформные экстракты и суспензии почти 100 видов лишайников флоры США. Значительная их часть оказалась активной против Staphylococcus aureus и Bacillus subtillis . Против грамотрицательных бактерий большинство испытанных средств из лишайников показали отрицательный эффект. Исследователи сделали предположение, что антибиотическая активность лишайников обусловлено наличием в них лишайниковых кислот. Однако данный факт не был экспериментально подтвержден. В 1947 г. Штоль, Ренц и Нехватка исследовали антимикробную активность глюкозно-щелочных экстрактов - суспензий, полученных из 58 видов лишайников флоры Швейцарии, - и установили заметную активность против Staphylococcus aureus в 38 видов. В 1952 г. K. O. Vartia обнаружил антимикробную активность в 75 из 149 исследуемых видов лишайников флоры Финляндии.
Исследование антимикробного действия отдельных индивидуальных лишайниковых веществ начались в 1945 г., когда P. R. Burkholder et al. сообщили об активности усниновой кислоты против Staphylococcus aureus . В 1946 г. V. C. Barry установил, что рокцелова кислота, выделенная из Lecanora sordida , имеет незначительную активность к Mycobacterium Phlei и Mycobacterium tuberculosis bovis . Однако ее моноэфиры и моноамиды обладают способностью полностью задерживать рост туберкулезных бактерий в разведении 1:500 000.

В 1949 г. Штоль и соавторы сообщили об антибактериальной активности некоторых лишайниковых кислот. Следует отметить, что большинство исследователей-микробиологов обратили внимание только на отдельные выделенные в то время лишайниковые кислоты.
Позже было установлено, что отдельные лишайниковые кислоты проявляют выраженную противомикробную активность. Особенно ценна усниновая кислота , которая обладает сильной антибиотической активностью. Ее натриевая соль в разведении 1:2 000 000 подавляет рост микобактерий туберкулеза и других грамположительных микроорганизмов (стафилококков, стрептококков). По антибактериальной активности усниновая кислота примерно в 3 раза уступает стрептомицину. Установлено, что лишайниковые экстракты действуют преимущественно на грамположительные кислотостойкие бактерии. И только некоторые, в виде исключения, - на отдельные грамотрицательные виды. В частности, Vartia считает, что активность экстрактов из лишайников против грамотрицательных бактерий в некоторых случаях обусловлена продуктами разложения отдельных лишайниковых веществ. S. Shibata et al. указывают, что антибактериальное действие водных экстрактов лишайников отличается от аналогичного действия отдельных веществ. Поэтому, по их мнению, вполне возможно, что носителями антибактериальных свойств могут быть вещества, нерастворимые в воде.
В процессе изучения технологии лекарственных средств, которые изготавливаются из цетрарии, было установлено, что при изготовлении отвара в воду переходит только цетраровая кислота, а усниновая кислота - нет.

Усниновая кислота в небольших дозах обладает способностью убивать возбудителей туберкулеза и некоторые другие грамположительные бактерии.
Большое значение имеет и фумаро-протоцетрариева кислота, которую считают одним из наиболее активных противомикробных факторов цетрарии. Кроме вышеуказанного, немецкие ученые считают протоцетрариеву кислоту, выделенную из водной вытяжки цетрарии, сильным иммуномодулятором, способствующим активизации иммунной системы (Huovinen, 1989).
В свободном состоянии и в виде солей D-протолихестериновая кислота активна на Helicobacter pylori (в концентрации 16 - 64 мкг / мл). Очевидно, с этим эффектом хотя бы частично связана терапевтическая эффективность исландского мха при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Протолихестериновая кислота подавляет пролиферативный ответ лимфоцитов на стимуляцию митогенами, в связи с этим она может быть потенциальным средством для лечения аутоиммунных заболеваний.

Высокую антибактериальную и противогрибковую активность проявляют также нафтохиноны, содержащиеся в незначительном количестве в цетрарии исландской.
Слизи и кислоты, содержащиеся во мху, проявляют .

Пентациклический тритерпен фриделин и протолихестериновая кислота проявляют противовоспалительные свойства. Последняя является ингибитором 5-липоксигеназы арахидоновой кислоты (ED50 = = 8,4 мкг / мл), благодаря чему подавляет синтез лейкотриенов - важных медиаторов воспаления.

Клиническое применение

Первый фармацевтический препарат под названием Евозин на основе лишайниковых кислот создан в Германии в 50-х годах. Он имел выраженную противомикробную активность благодаря наличию в составе еверниевой и усниновой кислот. Указанный препарат применялся в клинических условиях для лечения и других болезней, обусловленных патогенными микроорганизмами.
Для лечения туберкулеза легких немецкими учеными был предложен препарат эозин-2, в состав которого помимо еверниевой и усниновой кислот входили такие лишайниковые кислоты, как атронариновая, физодовая, каператовая кислоты.
Смесь усниновой кислоты со стрептомицином применялась для лечения туберкулеза и кожных заболеваний.
В Японии получен антибиотический препарат из лишайников, применяемый при лечении актиномикоза.
Благодаря смягчающим и отхаркивающим свойствам, обусловленным значительным содержанием слизистых веществ в терапевтической практике исландский мох является хорошим лечебным средством при бронхитах с изнурительным кашлем, туберкулезе легких, бронхиальной астме.
В Финляндии запатентован способ получения средства от астмы, кашля и насморка на основе исландского мха с помощью экстрактов из травы тысячелистника, корня одуванчика, плодов можжевельника, корневищ лапчатки, травы хвоща полевого, травы мать-и-мачехи, листьев толокнянки и коры ивы.

В 1956 г. в СССР на основе усниновой кислоты получен препарат натрия уснинат , который в виде спиртовых и масляных растворов применяется как эффективное противомикробное средство при лечении нагноений ран, ожогов, трещин. Несмотря на положительное влияние усниновой кислоты на процесс заживления инфицированных ран, бактериальная флора на поверхности раны уменьшается и исчезает медленно, продолжает существовать до конца полной эпителизации. Препарат Бинан активный на разных штаммов золотистого стафилококка (титр от 1:45 до 1:35 000), гемолитического стафилококка (титр от 1:100 000 до 1:350 000). Препарат проявлял высокую бактериальную активность, устойчив при хранении, однако является достаточно токсичным. Рекомендовался только как наружное средство при лечении инфицированных ран, если поверхность раны очень велика. Данный способ был также эффективен при лечении острых воспалениях мягких тканей.

Натрия уснинат, растворенный в пихтовом бальзаме (Бальзам Бинан ), является прекрасным средством, может эффективно применяться в хирургической практике при трансплантации тканей. В частности, установлено, что указанная форма натрия уснината обладает способностью фиксировать и предотвращать инфекции свободным кожных трансплантатов, не влияя на его регенеративные свойства, также ликвидирует неприятный запах при нагноении раны и способствует быстрому заживлению значительных донорских участков при трансплантации кожи.

Бальзам Бинан предлагали применять при лечении эрозии шейки матки и указывали, что он обладает способностью стимулировать процесс эпителизации на шейке матки после диатермо-хирургического вмешательства. Клинические наблюдения при лечении трещин сосков рожениц свидетельствует о полном исчезновении гнойных маститов. Положительные результаты получены также в клинических исследованиях при использовании Бинана для профилактики различия хирургических швов. Бинан также рекомендовали для терапии эпидермофитии и других кожных заболеваний. Однако, несмотря на вышеуказанную эффективность, препарат Бинан так и не был введен в клиническую практику и не применяется в медицине.

Измельченное слоевище цетрарии в виде таблеток считается перспективным для местного применения при стоматитах. Аппликации таблеток изо мха осуществляли пациентам на 1-5-й дни после операции на носовой полости (у них вследствие дыхания только через рот возникали подсыхания и воспалительные процессы слизистой оболочки ротовой полости). При применении 10 таблеток в день (0,48 г в день) у пациентов уменьшались подсыхания слизистой, количество налета на ней, признаки воспаления слизистой полости рта, языка и лимфоузлов, болевые ощущения и охриплость голоса. Побочного действия при таком лечении не наблюдалось.

Отвар лишайника действует также как обволакивающее, успокаивающее и ранозаживляющее средство. Он проявляет выраженное лечебное действие при желудочно-кишечных заболеваниях, в том числе при , при поносах, расстройствах пищеварения. В ходе клинических исследований установлено, что у пациентов с язвенной болезнью желудка прием до пищи спиртового экстракта цетрарии устраняет болевые ощущения, связанные с приемом пищи. Очевидно, это связано с обволакивающим действием препарата. Перед приготовлением отвара слоевище вымачивают в холодной воде для удаления горечи, затем 2 чайные ложки измельченного слоевища заливают 2 стаканами холодной воды, доводят до кипения и кипятят 5 минут, процеживают и выпивают в течение дня.

Горечи, содержащиеся в отваре исландского мха, возбуждают аппетит, . Поэтому отвар цетрарии применяется как общеукрепляющее средство в период реабилитации после тяжелых заболеваний. Но широкого применения в гастроэнтерологии горечи исландского мха, в отличие от подобных соединений других растений, не нашел прежде всего в связи с проблемами сырьевой базы (медленный рост мха, его уничтожение, трудности выращивания).

Раньше очень распространенным было мнение, что отвар цетрарии является хорошим питательным средством, так как его углеводы (лихенан, изолихенан) легко усваиваются организмом. Однако в дальнейших исследованиях указанное свойство полисахаридов, выделенных из цетрарии, не подтвердилось. Поэтому использование цетрарии как ценного питательного продукта нецелесообразно, и в настоящее время нет перспектив по применению её в пищевой промышленности.

Лекарственные средства

Бронхикал плюс для детей . Сироп с исландским мохом, ромашкой и витамином С (Dr. Muller Pharma, Германия).
Сироп во флаконах по 100 мл.
5 мл (6,5 г) сиропа содержит жидкий экстракт цетрарии исландской (1:10) 0,390 г, жидкого экстракта цветков ромашки (1:10) 0,260 г, аскорбиновой кислоты 0,019 г.
Принимают по 1 столовой ложке 3 раза в день до еды при воспалении верхних дыхательных путей, сопровождающихся кашлем, при острых и хронических бронхитах, при и гриппе.
Bronchialtee 400 (TAD, Германия).
Чайный гранулят, 100 г которого содержит 5,4 г густых водных экстрактов (7,8:1) с 10 г плодов фенхеля, 5 г исландского мха, 10 г травы чабреца, 5 г алтея, 7 г листьев шалфея и 5 г цветков липы. Применяется при простудных заболеваниях, острых и хронических бронхитах. Принимают по 1 чашке чая 2-3 раза в день.
Isla-Mint Pastillen (Engelhard, Германия).
Пастилы, содержащие по 100 мг или 160мг водного экстракта (2-4:5) исландского мха.
Применяются при раздражающем кашле, хрипоте, сухости слизистых оболочек, катаре бронхов, для поддерживающей терапии бронхиальной астмы. Принимают по 1-2 пастилки несколько раз в день, медленно рассасывая.
Salus Bronchial-Tee № 8 (Salushaus, Германия).
Чай, 100 г которого содержит: плодов фенхеля - 15 г, мха исландского - 11 г, цветков коровяка - 4 г, цветков липы - 12 г, цветков первоцвета - 6 г, цветков глухой крапивы - 4 г, травы чабреца - 13 г, травы спорыша - 12 г, цветков ноготков - 4 г, листьев малины - 19 г.
Применяется для разжижения слизи и облегчения кашля при катарах и воспалениях органов дыхания. Принимают по 1 стакану горячего чая 4-5 раза в день.

Токсикология

Усниновая кислота, а также ее соли достаточно токсично влияют на организм животных. Для мышей весом 25 г подкожное введение 2,0 мг усниновой кислоты на кунжутном масле является смертельным. При снижении дозы до 1,5 г у указанных животных симптомов отравления не наблюдалось.
На человека ежедневное введение 0,1-1,0 уснината натрия вредного влияния не имело, однако при ежедневной дозе в 3 г возникала боль в области печени, которая прекращалось при уменьшении дозы.

Применение в хозяйстве

В прошлом слоевище с Cetraria islandica , а также другие лишайники при добавлении солей металлов использовались также как красящее сырье. Простое производство синтетических анилиновых красителей быстро вытеснило кустарное производство красителей из стелящихся лишайников.
В 1944 г. Перец Лано сообщил об изготовлении из стелящейся цетрарии высококачественное клеевое вещество, подобное желатину, которое могло бы в промышленной фармации заменить дорогостоящий гуммиарабик (Рассадин К. А., 1950).

По материалам работ Б. М. Зузук, Р. В. Куцик (Ивано-Франковский государственный медицинский Университет), М. Р. Штокало (ООО, г. Львов).

Фотографии и иллюстрации

Владельцы патента RU 2317076:

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности. Проводят экстракцию смеси лишайников родов Usnea и Cladonia органическим растворителем (хлороформ, четыреххлористый углерод, ацетон, гексан, петролейный эфир, нефрас и смеси перечисленных растворителей) с последующим выделением целевого продукта путем упаривания органического растворителя и осаждения из экстракта в системе хлороформ - спирт (1:10) или из гексана. Изобретение позволяет повысить выход до 0.99-2.44%.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается получения усниновой кислоты - (2,6-диацетил-3,7,9-тригидрокси-8,9b-диметил-9bН-дибензофуран-1-она) следующей структурной формулы I:

Усниновая кислота - желтое кристаллическое вещество с остовом дибензофурана обладает высокой активностью по отношению ко многим патогенным организмам вирусной, бактериальной и грибковой природы, благодаря своим свойствам используется в косметике, стоматологии и других областях медицины. Хорошим источником усниновой кислоты являются различные виды лишайников, например лишайники родов Usnea и Cladonia, в которых это соединение является основным метаболитом.

Известны способы получения усниновой кислоты путем экстрагирования лишайника бензолом, которые отличаются стадией выделения чистого вещества из сухого экстракта.

По способу, описанному в [Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. Изд. АН СССР, 1961, с.43-47.], лишайник экстрагируется бензолом, бензол удаляется, сухой экстракт лишайника обрабатывается хлороформом, хлороформный экстракт упаривается, остаток обрабатывается холодным спиртом, выпавшие кристаллы усниновой кислоты далее еще раз растворяют в горячем хлороформе и высаживают холодным спиртом и эфиром. Таким образом, процедура извлечения усниновой кислоты из экстракта многостадийная, а достигаемый выход составляет всего 0.66%.

По изобретению [А.с. СССР 833255, МКИ3 А61К 35/82. Способ получения усниновой кислоты, БИ №20, 1981] выход целевого продукта также невысок - 0.76%. Способ заключается в экстрагировании лишайника бензолом, удалении бензола, обработки сухого остатка хлороформом, после чего извлеченная из экстракта усниновая кислота очищается с использованием силикагеля. Сначала загрязненная усниновая кислота в растворе наносится на силикагель, растворитель удаляется, а целевой продукт элюируется с силикагеля на колонке смесью бензол - хлороформ. Такой многоступенчатый способ очистки с использованием силикагеля не является технологичным и будет затруднять выделение больших количеств усниновой кислоты.

В качестве прототипа выбран способ [Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. Изд. АН СССР, 1961, с.43-47.], которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения.

Задачей изобретения является создание технологичного способа получения усниновой кислоты из доступного сырья с высоким выходом.

Поставленная задача решается способом экстракции воздушно-сухого сырья доступными растворителями при кипячении с последующим выделением чистой усниновой кислоты в виде желтых кристаллов при выдерживании раствора после частичного удаления экстрагента либо при растворении сухого экстракта при нагревании в смеси хлороформ - этиловый спирт (1:10) с последующим охлаждением раствора, причем в качестве сырья - источников усниновой кислоты - используются смеси лишайников рода Usnea, которые до сих пор являются неиспользуемым отходом при лесозаготовках, а также лишайников рода Cladonia, входящиих в состав оленьего мха, широко распространенного в тундре и горном Алтае.

Лишайники рода Usnea являются источником для выделения (+)-усниновой кислоты, лишайники рода Cladonia - для выделения (-)-усниновой кислоты. А из смеси лишайников родов Usnea и Cladonia извлекается (±)-усниновая кислота.

В качестве растворителей для извлечения усниновой кислоты используются хлороформ, четыреххлористый углерод, бензол, ацетон, гексан, петролейный эфир, нефрас и смеси перечисленных растворителей в различных соотношениях. Такой подбор растворителей для экстракции и выделения основан на том, что усниновая кислота растворима в хлороформе и бензоле, в гексане, петролейном эфире и ацетоне - растворима при нагревании, трудно растворима - в этаноле. Именно поэтому усниновая кислота хорошо кристаллизуется из частично упаренного гексанового раствора или раствора в петролейном эфире и нефрасе при охлаждении; из сконцентрированного хлороформного экстракта - высаживается спиртом, или сухой экстракт при нагревании растворяется в подобранной системе хлороформ - этанол (1:10), из которой кристаллическая усниновая кислота выпадает при охлаждении.

Исходное сырье - сумма лишайников рода Usnea - заготавливалось на Алтае, собиралось на ветках пихты и ели, на участках леса, имеющих потенциальную ценность для лесозаготовок. Образцы лишайников рода Cladonia собраны на Семинском перевале (Алтай). Собранные на ветках пихты и ели лишайники рода Usnea имеют следующий состав: Usnea hirta Web., Usnea longissima Arh. (основные виды в смеси), в меньшем количестве Usnea subfloridana Stirt., Usnea glabrescens Hav. Ap.Lynge, Usnea wasmuthii Ras., Usnea glabrata (Arh.) Vain., Usnea scabrata NyL; собранные на Алтае лишайники рода Cladonia: основные виды - Cladonia uncialis (L.) Wigg., Cladonia rangiferina (L.) Web. ex Wigg., Cladonia stellaris (Opiz) Pouzard et Vezda, в меньшем количестве - Cladonia mitis (Sandst). Hustich, Cladonia pyxidata (L.) Hoffm., Cladonia crispata (Ach.) Flot, Cladonia cariosa (Ach.) Spreng.f.cariosa, Cladonia Squamosa (Scop.) Hoffm.ssp. squamosa, Cladonia gracilis (L.) Willd. Усниновая кислота может быть извлечена как из отдельных видов лишайников родов Usnea и Cladonia, так и из смесей видов и родов лишайников, перечисленных выше.

Таким образом, предлагаемый способ получения усниновой кислоты прост в технологическом исполнении и позволяет получить чистую усниновую кислоту с высоким выходом после однократного осаждения, без дополнительной очистки, он имеет ряд преимуществ по сравнению с известными способами:

Экстракция проводится из суммы лишайников, которые могут быть достаточно легко заготовлены в отличие от сбора индивидуальных видов;

Для извлечения усниновой кислоты используются различные растворители и смеси растворителей; отогнанный из экстракта растворитель не требует дополнительной очистки или регенерации для использования в повторных экстракциях, что весьма технологично. Растворители подобраны таким образом, что осаждаемая из растворов усниновая кислота не требует дополнительной очистки и выделяется с выходом большим, чем в способах-аналогах, указанных выше. Выход целевого продукта по предлагаемому способу составляет 0.99-2.44% против 0.66% по известному способу-прототипу.

Полученное вещество представляет собой усниновую кислоту без примесей, чистота которой доказана на основании данных спектров ЯМР 1 H и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Полученные кристаллы имеют т.пл. 198°С. Чистота по ВЭЖХ - 97-98%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 200 г воздушно-сухой измельченной смеси лишайников рода Usnea экстрагируют последовательно два раза 1.5 л хлороформа при кипячении в течение 4 часов. Растворитель отгоняют, сухой остаток составляет 6.35 г. Экстракт растворяют при кипячении в 100 мл смеси хлороформ-этанол (1:10), после охлаждения раствора из него выпадают светло-желтые кристаллы (+)-усниновой кислоты, масса отфильтрованных высушенных кристаллов составляет 2.82 г (Выход - 1.41%). [α] D   25 +395° (с 1.5, CHCl 3) ЯМР 1 Н (CDCl 3 , δ, м.д.) 1.73 С 9b -СН 3 , 2.03 С 8 -СН 3 , 2.64 и 2.65 С 10 -СН 3 и С 11 -СН 3 , 5.93 Н 4 , 10.89 С 8 -ОН, 13.21 С 6 -ОН, 18.86 С 3 -ОН.

Пример 2. 250 г воздушно-сухой измельченной смеси лишайников рода Usnea в 2 л колбе кипятят с хлороформом дважды по 4 часа (по 1.7 л хлороформа). Растворитель удаляют до объема экстракта ˜30-50 мл, добавляют в колбу 80-100 мл этилового спирта, после чего выпадают кристаллы усниновой кислоты. Осадок отделяют на воронке Бюхнера, промывают на фильтре спиртом и сушат на воздухе. Выделяют 4.3 г (+)-усниновой кислоты. [α] D   25 +390° (с 1.4, CHCl 3). Выход целевого продукта 1.72%.

Пример 3. 292.60 г воздушно-сухого лишайника Cladonia stellaris измельчают и трехкратно экстрагируют петролейным эфиром (по 1.5 л, 3 раза по 4 часа). Полученный экстракт после удаления растворителя до 0.25 л оставляют на 4-6 часов. Выпавший осадок в виде светло-желтых игл представляет собой (-)-усниновую кислоту, массой 3.00 г (Выход - 1.03%). [α] D   25 -450° (с 1.5, CHCl 3).

Пример 4. 225 г смеси лишайников родов Cladonia и Usnea (соотношение ˜1:1) экстрагируют последовательно трижды нефрасом (по 1.5 л, по 4 часа), горячий экстракт сливают, растворитель удаляют до объема 0.2-0.3 л и оставляют стоять 4-6 часов. Выпавший осадок в виде желтых игл представляет собой рацемическую (±)-усниновую кислоту массой 2.81 г (Выход - 1.25%).

Пример 5. 81.80 г лишайника Usnea filependula экстрагируют гексаном (по 1.0 л, 3 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают до объема 0.25 л. Масса (+)-усниновой кислоты, выпавшей из охлажденного экстракта, составила 2.00 г (Выход - 2.44%). [α] D   25 +441° (с 1.60, CHCl 3).

Пример 6. Смесь лишайников рода Usnea массой 210 г экстрагируют при кипячении смесью ацетона и петролейного эфира ˜1:1 (по 1.5 л, 2 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают досуха, затем растворяют при нагревании в ˜80 мл смеси хлороформ - этанол (1:10). После охлаждения раствора выпадают желтые кристаллы массой 2.05 г (Выход - 0.98%), которые по спектру ЯМР 1 H представляют собой усниновую кислоту. [α] D   25 +416° (с 1.64, CHCl 3).

Пример 7. Смесь лишайников рода Usnea массой 190 г экстрагируют при кипячении смесью ацетона и хлороформа ˜1:1 (по 1.5 л, 2 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают досуха, затем растворяют при нагревании в ˜80 мл смеси хлороформ - этанол (1:10). После охлаждения раствора выпадают желтые кристаллы массой 2.65 г (Выход - 1.39%), которые по спектру ЯМР 1 Н представляют собой усниновую кислоту. [α] 0   25 +414° (с 1.60, CHCl 3).

Способ получения усниновой кислоты из лишайников путем экстракции органическим растворителем с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве лишайников используют смесь лишайников родов Usnea и Cladonia, в качестве органических растворителей - хлороформ, четыреххлористый углерод, ацетон, гексан, петролейный эфир, нефрас и их смеси, а выделение проводят путем упаривания органического растворителя и осаждения из экстракта в системе хлороформ-спирт (1:10) или из гексана.

Похожие патенты:

Изобретение относится к лекарственным средствам и касается депигментирующей композиции для кожи, которая содержит адапален и по меньшей мере одно депигментирующее вещество, выбранное из производных фенола, таких как гидрохинон или 4-гидроксианизол в физиологически приемлемом носителе.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при определении целевой доставки в желудочно-кишечном тракте твердой лекарственной формы с защитным покрытием.

1

1 Институт экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук

2 Северный Арктический федеральный университет им. М.В. Ломоносова

3 Институт экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук, Северный Арктический федеральный университет им. М.В. Ломоносова

Значительно возросший интерес к биологически активным веществам растительного происхождения объясняется широким спектром фармакологической активности биоактивных веществ. Среди них особое место занимает усниновая кислота, которая обладает высоким противомикробным, антиоксидантным, противоопухолевым, а также иммуностимулирующим свойствами. В?данной статье проведен сравнительный анализ методов извлечения усниновой кислоты из лишайника рода Cladonia stellaris. Рассмотрены традиционные методы экстракции (мацерация, перколяция), их модификации (использование техники сверхвысокочастотного излучения) и современные (применение суб- и сверхкритических растворителей), отмечены их достоинства и недостатки. Показано, что высокоэффективным является метод сверхкритической флюидной экстракции диоксидом углерода, позволяющий с высоким выходом получить усниновую кислоту (до 2,39?% от массы а.с. лишайникового сырья), при этом экстракт содержит 90–100?% усниновой кислоты.

лишайники

методы экстракции

усниновая кислота

1. Кершенгольц Б.М., Ремигайло П.А., Шеин А.А., Кершенгольц Е.Б. // Дальневосточный медицинский журнал. – 2004. – № 1. – С. 25–29.

2. Коптелова Е.Н., Кутакова Н.А., Третьяков С.И. Извлечение экстрактивных веществ и бетулина из бересты при воздействии СВЧ-поля // Химия растительного сырья. – 2013. – № 4. – С. 159–164.

3. Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. – М.: Изд. АН СССР, 1961. – 82 с.

4. Пичугин А.А., Тарасов В.В. Суперкритическая экстракция и перспективы создания новых бессточных процессов // Успехи химии. – 1991. – Т. 60. – С. 2412–2421.

5. Подтероб А.П. Химический состав лишайников и их медицинское применение // Химико-фармацевтический журнал. – 2008. – Т. 42. – № 10. – С. 32–38.

6. Соколов Д.Н., Лузина О.А., Салахутдинов Н.Ф. Усниновая кислота: получение, строение, свойства и химические превращения // Успехи химии. – 2012. – Т 81. – № 8. – С. 747–768.

7. Manojlovic N.T., Vasiljevic P.J., Maskovic P.Z., Juskovic M., Bogdanovic-Dusanovic G. // Evid Based Complement Altrnat Med. – 2012. – № 1. – С. 1–8.

Для каждого вида лишайника характерно наличие определенных лишайниковых кислот (например, усниновая, протолихестериновая, лихестериновая кислоты характерны для лишайников рода Сladonia), что служит их систематическим признаком. Усниновая кислота (УК) – желтое кристаллическое вещество, по структуре относящееся к дибензофуранам, обладает высокой активностью по отношению ко многим патогенным организмам вирусной, бактериальной и грибковой природы и имеет антиоксидантные, противоопухолевые, иммуностимулирующие и гепатопротекторные свойства (используется в составе БАД для снижения веса), что позволяет успешно использовать ее при лечении заболеваний различной этиологии . Благодаря таким свойствам применяется в фармакологии, косметике, стоматологии и других областях медицины . Однако, несмотря на положительный опыт использования УК во многих разделах клинической медицины, производство лекарственных средств на ее основе не налажено. Вероятно, известные методы выделения биоактивных веществ из лишайникового сырья не дают желаемых результатов. Известно около 70 видов лишайников, содержащих усниновую кислоту. Однако промышленное значение могут иметь только те из них, в которых количество этой кислоты составляет не менее 0,5 %. Перспективным источником усниновой кислоты является род лишайника Cladonia, в котором это соединение является основным метаболитом.

Классическими методами выделения биологически активных соединений из растительного сырья являются экстракционные с применением органических растворителей. К ним относятся мацерация (настаивание), перколяция (непрерывная фильтрация экстрагента сквозь слой сырья), реперколяция. Для выделения лишайниковых кислот используют различные органические растворители: бензол, ацетон, гексан, этанол, петролейный эфир, хлороформ или их смеси для увеличения выхода целевого продукта . Достоинством этих способов является простота исполнения и оборудования. К недостаткам относятся длительность процесса экстракции, повышенное содержание примесей в экстрактах, трудоемкость, использование значительных объемов растворителей, часто высокая токсичность и летучесть применяемых органических растворителей. Однако, несмотря на указанные недостатки, эти методы находят свое применение в настоящее время, но чаще в модифицированном виде. К таким способам можно отнести экстракцию с использованием техники сверхвысокочастотного излучения (СВЧ).

Наряду с вышеперечисленными традиционными методами экстракции в настоящее время используют современные способы экстрагирования, такие как сверхкритическая флюидная экстракция (СКФЭ), экстракция субкритическими растворителями, ускоренная экстракция жидкими растворителями (ASE), которые позволяют выделять продукты экстракции из растительного сырья, не приводя к их деструкции и максимально сохраняя биологическую ценность всех компонентов. В связи с этим многочисленные исследования, проводимые в России и за рубежом, посвященные разработке новых способов извлечения биологически активных веществ из природных матриц и исследованию их свойств интенсивно расширяются.

Целью данной работы являлось сравнительное изучение возможности выделения усниновой кислоты из лишайникового сырья традиционными методами и методами с использованием современных технологий.

Объектами настоящего исследования являлись слоевища лишайников рода Cladonia stellaris, произрастающие на субарктической территории РФ. Образцы лишайников были собраны на острове Русский Кузов, Белое море.

Воздушно-сухое лишайниковое сырье, предварительно очищенное от механических примесей, измельчали на лабораторной мельнице ЛН-201. Элементный анализ сырья проводили на элементном анализаторе EvroEA 3000 (конфигурация ). Образец лишайника содержит 42,9 ± 1,7; 6,68 ± 0,27; 1,19 ± 0,05 % С, Н, и N соответственно, влажность – 6,68 %, зольность – 0,73 %. Для оценки биобезопасности сырья определяли содержание ряда токсичных (в том числе тяжелых металлов), а также биогенных элементов. Анализ выполнен на последовательном волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре XRF-1800. Элементный состав золы лишайника характеризуется преимущественным содержанием биогенных элементов: калия (27,17 %), магния (5,59 %) и фосфора (7,85 %). Другие элементы (включая некоторые тяжелые металлы) такие как S, Cl, Ti, Mn, Cr, Sr, Br, Cu, Rb, Ni, Pb, присутствуют в количестве менее 1 %, что не оказывает существенного влияния на жизнедеятельность лишайника и выделение из него БАВ.

Выделение лишайниковых кислот проводили различными методами:

– экстракцией органическими растворителями методом настаивания;

– экстракцией органическими растворителями на аппарате Сокслета;

– экстракцией с использованием техники СВЧ;

– ускоренной экстракцией жидкими растворителями;

– сверхкритической флюидной экстракцией диоксидом углерода;

– экстракцией субкритическим диоксидом углерода.

Усниновую кислоту идентифицировали методом ВЭЖХ. Хроматографическое разделение производили на приборе LC-30 Neexera (Shimadzu, Япония). Детектирование проводили с использованием спектрофотометрического детектора, диодная матрица при длине волны 280 нм. Образцы растворяли в ацетоне, фильтровали и вводили в хроматографическую систему. С использованием стандартного образца УК фирмы Aldrich были построены калибровочная зависимость площади пика от концентрации в диапазоне от 1 мкг/л до 0,1 мг/л. Зависимость линейна с коэффициентом корреляции более 0,99.

Экстракция органическими растворителями методом настаивания

Мацерация представляет собой обыкновенное вымачивание в растворителе, при котором происходит разрыхление клеточных стенок растительного сырья и растворение экстрагированных веществ. Навеску лишайника около 5 г помещали в колбу с этиловым спиртом. Настаивание проводили в сушильном шкафу при температуре 70 °С в течение 30 минут. Содержание УК в экстракте составило 24 %, а выход УК от массы а.с. лишайникового сырья – 0,27 %. Для повышения выхода УК данным методом длительность процесса экстракции необходимо значительно увеличить.

Экстракция органическими растворителями на аппарате Сокслета

При перколяции растворитель проходит (просачивается) через слой измельченного сырья и «вымывает» целевые компоненты. Патрон с навеской около 5 г лишайника помещали в аппарат Сокслета. В качестве экстрагента использовали ацетон, этанол или хлороформ (марка хч), продолжительность перколяции – 30–60 мин (таблица).

Выход УК при экстракции различными растворителями на аппарате Сокслета

Несмотря на простоту, традиционная экстракция не позволяет получить УК с высоким выходом простым экстрагированием, т.к. растительная клетка лишайника при данном методе экстракции остается целой и непроницаемой, кроме того использование токсичных и пожароопасных органических растворителей делают эту технологию небезопасной.

Экстракция с использованием техники СВЧ

Для интенсификации процесса извлечения БАВ используют воздействие на сырье различных силовых полей. Одним из эффективных способов экстракции растительных материалов является микроволновая обработка в сверхвысокочастотном поле. Технологические параметры процесса извлечения БАВ в СВЧ-поле: удельная мощность 350 Вт/ч; жидкостной модуль 1/15; экстрагент – этиловый спирт . Продолжительность экстракции варьировали от 5 до 20 мин. Характер воздействия СВЧ-поля сходен с интенсивной влаготепловой обработкой, проводимой путем сочетания обработки острым паром и кондуктивного нагрева, но разрушение структуры при воздействии СВЧ-поля происходит в большей степени, что позволяет интенсифицировать пропитку пор растительного сырья жидким экстрагентом и, соответственно, существенно ускорить процесс экстракции. При экстракции этанолом в течение 10 минут, выход УК достигает максимального значения 1,36 % от массы а.с. лишайникового сырья (рис. 1), при этом повышается чистота целевого продукта (содержание УК в экстракте, составило 30 %).

Рис. 1. Влияние СВЧ-обработки на выход УК (% от массы а.с. сырья) при варьировании продолжительности экстракции

Использование техники СВЧ для извлечения УК позволило сократить продолжительность экстракции до 10 мин, в сравнении с традиционными методами извлечения БАВ, при этом выход и чистота целевого продукта значительно увеличиваются.

Метод ускоренной экстракции жидкими растворителями

Метод ускоренной экстракции растворителями – это относительно новая технология, в которой используются повышенные температура и давление с целью увеличения скорости и степени извлечения целевых компонентов из образцов с различной матрицей. Экстракция выполнена на приборе ASE 350, Dionex США. В ячейку объемом 10 мл помешали навеску измельченного лишайника массой 1 г, смешанную с 1 г диатомитовой земли. Экстракцию проводили при температурах 80, 100, 150 °С и давлении 100 атм. Параметры экстракции: растворители различной природы и полярности (вода, ацетон, этанол), 5 мин нагрев ячейки, 5 мин выдерживание образца при заданной температуре, объем экстрагента 10 мл.

Показано, что вода является плохим растворителем усниновой кислоты, выход усниновой кислоты не превышает 0,08 % (рис. 2).

Использование в качестве экстрагента этанола и ацетона (субкритические условия) показывает сопоставимые результаты, и выход УК достигает 2,77–2,82 %, при этом содержание УК в экстракте составило 20–30 %. С увеличением температуры экстракции выход УК увеличивается. При экстракции методом ASE сокращается продолжительность процесса до нескольких минут, значительно ускоряется пробоподготовка и для его выполнения требуются небольшие количества растворителя. Таким образом, ASE является перспективным методом выделения лишайниковых кислот, в частности УК, а варьирование параметров процесса позволяет значительно увеличить выход целевого компонента

Рис. 2. Выход УК (% от массы а.с. сырья) в экстракте, полученном методом ASE

Метод сверхкритической флюидной экстракции

Сверхкритическая флюидная экстракция выполнена с использованием установки MV-10ASFE (Waters, США). В качестве экстрагента использовали сверхкритический диоксид углерода. Процесс СКФЭ был выполнен в динамическом режиме, широком интервале температур (40–80 °С) и давлений (10–35 МПа). Продолжительность экстракции 20 мин. Экстракт после декомпрессии растворяли в потоке домывающего растворителя (ацетон, скорость подачи 2 мл/мин). Использование домывающего растворителя предотвращает унос твердых компонентов экстракта с потоком газообразного диоксида углерода. Сверхкритический диоксид углерода – стабильное и инертное вещество, проявляющее химическую индифферентность по отношению к перерабатываемому сырью и извлекаемым веществам. Также его преимуществами являются невысокая стоимость и возможность многократного использования. Применение диоксида углерода вместо органических растворителей повышает экологическую безопасность производства, а также степень чистоты получаемых продуктов .

Увеличение температуры с 40 до 80 °С приводит к повышению эффективности экстракции, при этом содержание сухих веществ в выделенном экстракте возрастает с 1 до 2 % от массы а.с. сырья, взятого на анализ. Увеличение давления от 10 до 35 МПа приводит к возрастанию выхода целевого продукта в 2 раза (рис. 3).

Экстракт, получаемый с использованием СО2 в сверхкритическом состоянии, содержит 90–100 % усниновой кислоты и характеризуется ее высоким выходом относительно сырья – 0,52–2,39 %. Кроме того, получение экстрактов с помощью сверхкритического СО2 выгодно экономически, так как этот способ дает возможность производить достаточно концентрированные (или в твёрдом виде) экстракты усниновой кислоты высокой чистоты.

Экстракция с применением субкритического СО2

Экстракт лишайниковых кислот может быть получен также и при использовании в качестве экстрагента субкритического СО2 (давление 7 МПа, температура 20 °С, скорость подачи СО2 0,1 кг/ч, расход СО2 100 кг/кг сырья). Выход экстракта 0,52 % от а.с. сырья, экстракт содержит 85 % усниновой кислоты и характеризуется высоким выходом УК относительно сырья – 1,02 %. Кроме того, более мягкие условия (в сравнении с СКФЭ) исключают изомеризационные процессы в ходе экстракции, что способствует сохранению биологической активности выделяемых БАВ. Также преимуществом использования субкритического СО2 в качестве экстрагента является снижение энергетических затрат на повышение давления и нагрев СО2.

Рис. 3. Влияние давления и температуры СКФЭ на выход УК (% от а.с. сырья)

Таким образом, результаты количественного извлечения усниновой кислоты различными методами показали, что традиционные методы (мацерация, перколяция) малоэффективны и трудоемки, а полученные экстракты содержат большое количество побочных продуктов. Новые технологии (экстракция сверхкритическими и субкритическими растворителями, метод ASE) позволяют значительно увеличить выход и улучшить качество целевого продукта. Наши исследования показали целесообразность использования методики сверхкритической флюидной экстракции, позволяющей извлечь усниновую кислоту в виде твердого экстракта в одну технологическую стадию, при этом содержание усниновой кислоты в экстракте составляет 90–100 %.

Исследование выполнено при финансовой поддержке ФАНО России в рамках темы (проекта) № 0410-2014-0029 «Физико-химические основы изучения основных закономерностей фундаментального цикла «строение – функциональная природа – свойства» природных полимерных матриц», а также в рамках научного проекта комплексной программы Уральского отделения РАН № 0410-2015-0021 «Новые подходы к комплексной оценке состояния и эволюции лесных и болотных экосистем западного сегмента Арктики» с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика» (САФУ) при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (Уникальный идентификатор работ RFMEFI59414X0004) и оборудования ЦКП КТ РФ-Арктика (ИЭПС, ИФПА УрО РАН).

Рецензенты:

Поскотинова Л.В., д.б.н., доцент, зав. лабораторией биоритмологии, ФГБУ «Институт природных адаптаций» УрО РАН, г. Архангельск;

Хабаров Ю.Г., д.х.н., профессор кафедры технологии ЦБП, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова», г. Архангельск.

Усниновая кислота
Общие
Систематическое наименование	2,6-диацетил-7,9-дигидрокси-8,9b-диметил-1,3(2H,9bH)-дибензофурандион
Хим. формула	С 18 H 16 O 7
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	344,315 г/моль
Плотность	1,54 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	204 °C
Классификация
Рег. номер CAS	125-46-2
PubChem
Рег. номер EINECS	204-740-7
SMILES
InChI
ChEBI
ChemSpider
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

Лишайники хорошо известны разнообразием вторичных метаболитов , так называемыми лишайниковыми веществами. Пожалуй, наиболее известным вторичным метаболитом лишайников является усниновая кислота, которая продуцируется в родах Cladonia , Usnea , Lecanora , Ramalina , Evernia , Parmelia , Alectoria и в других родах лишайников. Усниновая кислота обладает противовирусной, антибиотической, анальгетической, противотуберкулезной и инсектицидной активностями.

Усниновая кислота продуцируется микобионтом лишайника, - это было впервые показано в работе и в дальнейшем усниновую кислоту извлекли из изолированных микобионтов лишайников рода Ramalina . Усниновая кислота впервые была выделена в 1843 г. из лишайников родов Ramalina и Usnea , годом позже характеризована как индивидуальное вещество и получила своё название. Через девять десятилетий было установлено её химическое строение.

Усниновая кислота продуцируется в лишайниках в больших количествах, составляя до 8 % от сухого веса талломов . Наблюдаются большие сезонные колебания содержания усниновой кислоты в талломах лишайников: пиковый уровень в конце весны и начале лета, и в целом низкий уровень в течение осени и зимы. Содержание усниновой кислоты коррелирует со временем наступления летнего солнцестояния, уровнями солнечной радиации и температурными условиями, зависит от места произрастания лишайника.

Усниновая кислота - кристаллическое вещество жёлтого цвета, по своему строению относится к производным дибензофурана и существует в виде двух энантиомерных форм , различающихся конфигурацией метильной группы у атома С 9b . Правовращающий энантиомер имеет R -конфигурацию ангулярной метильной группы и его удельное вращение составляет +478 (с 0.2 CHCl 3 , (град мл) (г дм) -1). Типичным продуцентом (+)-усниновой кислоты является Usnea longissima , источником левовращающего энантиомера усниновой кислоты можно назвать Cladonia stellaris (-458, c 0.2 CHCl 3 , (град мл) (г дм) -1).

Гидроксильные группы усниновой кислоты участвуют в образовании сильных межмолекулярных водородных связей . Константы диссоциации гидроксильных групп усниновой кислоты, определенные спектрофотометрическим титрованием , составляют: pKa 1 4.4 (C 3 -OH), pKa 2 8.8 (C 7 -OH), pKa 3 10.7 (C 9 -OH). Кислотность среды и соотношение нейтральной и анионной форм усниновой кислоты, по предположению исследователей, играют важную роль в жизнедеятельности лишайника.

Гидроксильные группы этой молекулы образуют сильные внутримолекулярные водородные связи, а также способны формировать межмолекулярные водородные связи, что может способствовать быстрой передаче избыточной энергии, полученной лишайниками от Солнца, окружающей среды в виде тепла.

Наличие резорцинового цикла и системы сопряжённых карбонильных групп способствуют тому, что молекула усниновой кислоты широко поглощает в ближнем УФ (320-400 нм), среднем УФ (280-320 нм) и дальнем УФ (ниже 280 нм) диапазонах. Следует отметить, что этот метаболит выступает в качестве эффективного солнцезащитного средства для лишайников. Это позволяет лишайникам, например, при условии долгого пребывания на солнце в жарких пустынях снизить вредное воздействие солнечного излучения.

Основным способом получения усниновой кислоты, начиная с первых исследований в XIX в и до наших дней, является экстрагирование лишайников органическими растворителями и последующие осаждение из экстракта или его перекристаллизация. Усниновая кислота хорошо растворяется в бензоле , хлороформе , амиловом спирте , ледяной уксусной кислоте, малорастворима в этаноле , петролейном эфире , диэтиловом эфире и нерастворима в воде .

Cтраница 3

Биосинтез дидимовой кислоты, как и некоторых других полициклических лишайниковых веществ (в частности, рассматриваемых в этой главе усниновой кислоты и стрепсилина), вероятно, осуществляется путем конденсации ацетильных остатков с образованием соответствующих фенольных соединений521, которые затем подвергаются окислительной димеризации и различным дальнейшим превращениям.  

Следует, впрочем, заметить, что препарат, полученный из лишайника Evernia i - irunastri и содержащий наряду с усниновой кислотой (о ней см. стр.  

Перейдем к рассмотрению тех экспериментальных данных, которые привели к заключению, что формула (333) правильно отражает строение молекулы усниновой кислоты.  

В то же время, исходя из формул (333) чИ (349), можно вполне удовлетворительно объяснить все до сих пор известные свойства и превращения усниновой кислоты, что и заставляет признать эти формулы правильными.  

Однако наиболее интенсивно эти исследования стали развиваться лишь в период 1930 - 1940 гг., когда появилось очень значительное число сообщений 1409 ms-i - иь посвященных как самой усниновой кислоте, так и ряду продуктов ее расщепления.  

Интересно, однако, что антибиотические свойства усниновой кислоты не зависят от пространственного строения ее молекулы: () -, (-) - и () - усниновые кислоты обладают практически одинаковой активностью. Ее извлекают при помощи Et2O и после отде - ления от других лишайниковых веществ очищают кристаллизацией из петролейного эфира.  

Усниновая кислота (333) и ее диацетильное производное (350) титруются как одноосновные кислоты, хотя они и не содержат карбоксильной группы. Усниновая кислота обладает тремя активными атомами водорода, несмотря на наличие только двух фенольных гид-роксилов. Отсюда следует, что ее ациклическая группировка содержит энольный гидроксил, обладающий сильно кислыми свойствами.  

Несмотря на то, что усниновая кислота впервые была выделена в 1843 г. из Ramilina fraxinea и L / snea borbata , химическое строение ее в течение почти целого столетия оставалось неизвестным. Строению усниновой кислоты были посвящены многочисленные работы ; однако ясность в отношении главных структурных особенностей этого соединения и продуктов его превращения была внесена в результате более поздних исследований, которые про-вели Робертсон, Асахина и Шепф и их сотрудники.  

С помощью этой формулы можно объяснить поведение усниновой кислоты как 1 3-дикетона по отношению к реагентам, дающим характерные реакции с карбонильной группой. Формула XIX позволяет объяснить поведение усниновой кислоты при титровании и при определении активного водорода по методу Чугаева - Церевитинова. На основании этой структуры легко объяснить образование продуктов гидролитического расщепления усниновой кислоты.  

Слоевище у нее имеет вид прямостоячих или распростертых кустиков, конечные веточки всегда синевато-черные. Она содержит в большом количестве усниновую кислоту (до 8 %), ее особенно охотно поедают северные олени.  

Строение большинства О-гетероциклических антибиотиков в настоящее время установлено полностью, а многие из них получены синтетически. Химическое изучение таких антибиотиков, как патулин, усниновая кислота, гризеофульвин, геодин, цитринин и сезамин, потребовало значительных усилий и предлагавшиеся для них формулы неоднократно приходилось пересматривать. В качестве характерного примера можно привести усниновую кислоту, установление строения которой потребовало более чем шестидесятилетних исследований, а ее синтез был осуществлен еще на 15 лет позднее. С другой стороны, в последнее время было уделено незаслуженно много внимания изучению довольно обычных превращений, например, такого сравнительно простого соединения.  

Благодаря высокому антибиотическому действию ряда лишайников (их экстрактов) вещества, содержащиеся в лишайниках, заслуживают особого внимания. Биологическая активность объясняется прежде всего наличием d - усниновой кислоты, встречающейся в видах уснеа, эверниа, летариа и пар-мелиа. Из лишайников выделено также около 70 других соединений, которые можно отнести к депсидам, депсидонам, дибензофуранам и лактоновым кислотам. Для идентификации имеет смысл наряду с кислотами, выделенными из лишайников, хроматографически анализировать и продукты их гидролиза.