Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю
З використанням двох різних процедур екстракції одержано вісім етанольних екстрактів із листя рослин Magnolia × soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus та двох зразків Camellia japonica L. За допомогою високоефективної рідинної хроматографії, методу Фоліна—Чокальтеу і DPPH тесту вивчено склад та ант...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2021
|
| Schriftenreihe: | Доповіді НАН України |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180409 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю / І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 2. — С. 91-99. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-180409 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1804092025-02-09T20:17:30Z Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю Antioxidant properties of plant extracts for biodiesel stabilization Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Кузема, П.О. Іванніков, Р.В. Аніщенко, В.М. Ліннік, О.П. Хімія З використанням двох різних процедур екстракції одержано вісім етанольних екстрактів із листя рослин Magnolia × soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus та двох зразків Camellia japonica L. За допомогою високоефективної рідинної хроматографії, методу Фоліна—Чокальтеу і DPPH тесту вивчено склад та антиоксидантні властивості одержаних екстрактів. Показано, що основними складовими екстрактів магнолій є глікозиди кверцетину та похідні оксикоричних кислот, тоді як у екстрактах камелій переважають катехіни і похідні оксибензойних кислот. Склад екстрактів залежить не тільки від виду рослини, а й від способу екстрагування; загалом, екстракти, одержані при температурі 60 °С та під дією ультразвуку, мають більший вміст поліфенолів, ніж екстракти, отримані кип’ятінням рослинного матеріалу у 70 %-му етанолі при ~85 °C; загальна кількість фенольних сполук у екстрактах змінювалась у діапазоні 50—150 мг/л. Виявлено, що, попри значну різницю у вмісті фенолів, всі екстракти мають дуже високу антиоксидантну активність як у тесті Фоліна—Чокальтеу, так і в реакції з DPPH радикалами. Показано, що екстракти мають загальний фенольний індекс 1,5—7,5, а протягом 30 хв реакції сім з восьми екстрактів інгібують понад 50 % радикалів DPPH навіть після розведення у 10 разів. Екстракт камелії з найвищими антиоксидантними властивостями було протестовано як добавку до біодизелю, що має запобігти його окисненню під час зберігання. Стабільність біодизелю, одержаного з Camelina sativa (L.) Crantz, досліджували за прискореною процедурою при 43 °C протягом чотирьох тижнів, критерієм окиснення біопалива слугувало його кислотне число. Попередні результати показали, що екстракт камелії може бути ефективним антиоксидантним агентом — запобіжником окиснення біодизелю. Using two different extraction procedures, eight ethanol plants extracts are obtained from the leaves of Magnolia × soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus, and two samples of Camellia japonica L. The composition and antioxidant properties of the extracts are studied by means of high performance liquid chromatography, the Folin— Ciocalteu method, and DPPH test. Hydroxycinnamic acids and quercetin glicosides are found to be the main constituents of Magnolia extracts, while hydroxybenzoic acids and catechin derivatives prevailed in Camelia extracts. The composition of the extracts was also affected by extraction procedures; in general, the extracts obtained at 60 °C under ultrasonic treatment contained phenolic compounds of a higher quantity than the extracts prepared by boiling the leaves in 70 % ethanol at ~85 °C; the overall amount of phenolic compounds in the extracts was in a range of 50-150 mg/l. In spite of significant distinctions in the content of phenols, all the extracts were found to possess a very high antioxidant activity in both Folin—Ciocalteu and DPPH assays. The extracts were found to have the total phenolic index of 1.5-7.5. During 30 min of the reaction, seven of eight extracts inhibited more than 50 % of DPPH radicals under standard test conditions, even being diluted by 10 times. The extract of Camellia japonica L. with the highest antioxidant ability was also tested as an additive to stabilize the biodiesel against oxidation. The stability of biodiesel prepared from Camelina sativa (L.) Crantz was studied according to accelerated procedure at 43 °C for four weeks, with the changes in the acid value of the samples being the criteria of fuel oxidation. The preliminary results showed that Camellia extract may be a promising stabilizing additive to reduce the biodiesel oxidation. Автори висловлюють подяку д-ру хім. наук Л.К. Патриляк та канд. хім. наук С.О. Зубенку, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, за надані зразки біодизелю. Роботу виконано за фінансової підтримки Національного фонду досліджень України (проєкт № 2020.01/0136 “Ефективне використання відновлюваних рослинних ресурсів та фотокаталітична конверсія біомаси як еколого-інноваційні підходи для збереження довкілля та біобезпеки людини”). 2021 Article Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю / І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 2. — С. 91-99. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2021.02.091 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180409 544.02:581.6:662.7:665.3 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Кузема, П.О. Іванніков, Р.В. Аніщенко, В.М. Ліннік, О.П. Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю Доповіді НАН України |
| description |
З використанням двох різних процедур екстракції одержано вісім етанольних екстрактів із листя рослин
Magnolia × soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus та двох зразків Camellia japonica L. За допомогою високоефективної рідинної хроматографії, методу Фоліна—Чокальтеу і DPPH тесту вивчено склад та антиоксидантні властивості одержаних екстрактів. Показано, що основними складовими екстрактів магнолій є
глікозиди кверцетину та похідні оксикоричних кислот, тоді як у екстрактах камелій переважають катехіни і похідні оксибензойних кислот. Склад екстрактів залежить не тільки від виду рослини, а й від способу
екстрагування; загалом, екстракти, одержані при температурі 60 °С та під дією ультразвуку, мають більший вміст поліфенолів, ніж екстракти, отримані кип’ятінням рослинного матеріалу у 70 %-му етанолі при
~85 °C; загальна кількість фенольних сполук у екстрактах змінювалась у діапазоні 50—150 мг/л. Виявлено,
що, попри значну різницю у вмісті фенолів, всі екстракти мають дуже високу антиоксидантну активність як у тесті Фоліна—Чокальтеу, так і в реакції з DPPH радикалами. Показано, що екстракти мають
загальний фенольний індекс 1,5—7,5, а протягом 30 хв реакції сім з восьми екстрактів інгібують понад 50 %
радикалів DPPH навіть після розведення у 10 разів. Екстракт камелії з найвищими антиоксидантними
властивостями було протестовано як добавку до біодизелю, що має запобігти його окисненню під час зберігання. Стабільність біодизелю, одержаного з Camelina sativa (L.) Crantz, досліджували за прискореною
процедурою при 43 °C протягом чотирьох тижнів, критерієм окиснення біопалива слугувало його кислотне
число. Попередні результати показали, що екстракт камелії може бути ефективним антиоксидантним
агентом — запобіжником окиснення біодизелю. |
| format |
Article |
| author |
Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Кузема, П.О. Іванніков, Р.В. Аніщенко, В.М. Ліннік, О.П. |
| author_facet |
Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Кузема, П.О. Іванніков, Р.В. Аніщенко, В.М. Ліннік, О.П. |
| author_sort |
Лагута, І.В. |
| title |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| title_short |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| title_full |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| title_fullStr |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| title_full_unstemmed |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| title_sort |
антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2021 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180409 |
| citation_txt |
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю / І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік // Доповіді Національної академії наук України. — 2021. — № 2. — С. 91-99. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT lagutaív antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT stavinsʹkaom antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT kuzemapo antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT ívanníkovrv antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT aníŝenkovm antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT línníkop antioksidantnívlastivostíroslinnihekstraktívstabílízatorívbíodizelû AT lagutaív antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization AT stavinsʹkaom antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization AT kuzemapo antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization AT ívanníkovrv antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization AT aníŝenkovm antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization AT línníkop antioxidantpropertiesofplantextractsforbiodieselstabilization |
| first_indexed |
2025-11-30T10:44:19Z |
| last_indexed |
2025-11-30T10:44:19Z |
| _version_ |
1850211785552953344 |
| fulltext |
91
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ХІМІЯ
CHEMISTRY
ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 2: 91—99
Ц и т у в а н н я: Лагута І.В., Ставинська О.М., Кузема П.О., Іванніков Р.В., Аніщенко В.М., Ліннік О.П.
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю. Допов. Нац. акад. наук
Укр. 2021. № 2. С. 91—99. https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.02.091
Одним із перспективних напрямів досліджень у межах нової ініціативи Європейського
Союзу “Європейський зелений курс” є пошук відновлюваної рослинної сировини, яку мож-
на використовувати для одержання біоактивних речовин і для виробництва біологічного
https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.02.091
УДК 544.02:581.6:662.7:665.3
І.В. Лагута 1, О.М. Ставинська 1, П.О. Кузема 1,
Р.В. Іванніков 2, В.М. Аніщенко 3, О.П. Ліннік 1
1 Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ
2 Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України, Київ
3 Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, Київ
E-mail: icvmtt34@gmail.com
Антиоксидантні властивості рослинних
екстрактів — стабілізаторів біодизелю
Представлено членом-кореспондентом НАН України В.В. Туровим
З використанням двох різних процедур екстракції одержано вісім етанольних екстрактів із листя рослин
Magnolia soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus та двох зразків Camellia japonica L. За допомогою високо-
ефективної рідинної хроматографії, методу Фоліна—Чокальтеу і DPPH тесту вивчено склад та анти-
оксидантні властивості одержаних екстрактів. Показано, що основними складовими екстрактів магнолій є
глікозиди кверцетину та похідні оксикоричних кислот, тоді як у екстрактах камелій переважають катехі-
ни і похідні оксибензойних кислот. Склад екстрактів залежить не тільки від виду рослини, а й від способу
екстрагування; загалом, екстракти, одержані при температурі 60 С та під дією ультразвуку, мають біль-
ший вміст поліфенолів, ніж екстракти, отримані кип’ятінням рослинного матеріалу у 70 %-му етанолі при
~85 C; загальна кількість фенольних сполук у екстрактах змінювалась у діапазоні 50—150 мг/л. Виявлено,
що, попри значну різницю у вмісті фенолів, всі екстракти мають дуже високу антиоксидантну актив-
ність як у тесті Фоліна—Чокальтеу, так і в реакції з DPPH радикалами. Показано, що екстракти мають
загальний фенольний індекс 1,5—7,5, а протягом 30 хв реакції сім з восьми екстрактів інгібують понад 50 %
радикалів DPPH навіть після розведення у 10 разів. Екстракт камелії з найвищими антиоксидантними
властивостями було протестовано як добавку до біодизелю, що має запобігти його окисненню під час збе-
рігання. Стабільність біодизелю, одержаного з Camelina sativa (L.) Crantz, досліджували за прискореною
процедурою при 43 C протягом чотирьох тижнів, критерієм окиснення біопалива слугувало його кислотне
число. Попередні результати показали, що екстракт камелії може бути ефективним антиоксидантним
агентом — запобіжником окиснення біодизелю.
Ключові слова: рослинні екстракти, фенольні сполуки, антиоксидантні властивості, стабільність біо ди зелю.
92 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 2
І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік
пального. Особливу цінність мають рослини та біовідходи, які містять поліфенольні спо-
луки, що виявляють антиоксидантні/відновлювальні властивості і можуть бути застосова-
ні в медицині, харчовій промисловості, “зеленому” синтезі наночастинок металів та як ста-
білізатори біодизелю для запобігання його деградації під час зберігання [1—3].
Підвищити стійкість біодизелю до окиснювальної деградації можна шляхом додаван ня
антиоксидантів [3]. У виробництві біодизелю не існує єдиного інгібітора, який підходить
для всіх видів біопалива, тому розширення асортименту антиоксидантів і пошук ефектив-
них природних відновників є актуальним. Джерелом природних антиоксидантів можуть
бути вегетативні органи рослин, насамперед листя.
Раніше ми досліджували антиоксидантні властивості широкого кола рослин різних ви-
дів, що можуть бути джерелом ефективних антиоксидантів [4]. Серед рослин, які можна
вирощувати в кліматичних умовах України, високим вмістом поліфенолів відзначаються,
зокрема, магнолії [4]. У південних областях України та в умовах оранжерей також можли-
во вирощувати камелії, які, як відомо, містять велику кількість антиоксидантів; беручи до
уваги зміни клімату, можна очікувати, що ці рослини згодом можуть бути розповсюджені
в інших регіонах України. Відомо, що магнолії є цінним джерелом таких антиоксидантів,
як флавоноли, а камелії — катехінів [5, 6]. І флавоноли, і катехіни є поліфенольни ми
сполуками, що мають значну антиоксидантну активність та є перспективними для вико-
ристання як у медичних цілях, так і для стабілізації біопалива.
Мета даного дослідження — визначення складу і антиоксидантних властивостей екс-
трактів магнолій та камелій і впливу способу екстракції на кількість екстрагованих біоак-
тивних речовин. Також нами оцінено можливість використання одержаних екстрактів як
стабілізаторів біодизелю для запобігання його деградації під час зберігання.
Для отримання біоактивних екстрактів використовували листя рослин Magnolia sou-
lan geana Soul.-Bod. (магнолія суланжа), Magnolia kobus (магнолія кобус) та два зразки
лис тя Camellia japonica L. (камелія японська) (зразки 1 і 2 було відібрано з різних рос-
лин). Рос лин ний матеріал для дослідження відбирали в Національному ботанічному саду
ім. М.М. Гришка НАН України; дерева магнолій росли у природних умовах, тоді як камелії
вирощували в оранжереї в умовах ex vitro. Екстракти Magnolia soulangeana Soul.-Bod., Mag-
nolia kobus та Camellia japonica L. отримували таким чином. Брали дві наважки подрібненого
свіжого листя по 1 г. Першу наважку заливали 100 мл 70 %-го етанолу і кип’ятили зі зворот-
ним холодильником (температура кипіння 70 %-го етанолу ∼85 °С) протягом 2 год. Другу
наважку заливали 20 мл 70 %-го етанолу і екстрагували під дією ультразвуку при 60 °С; че-
рез 30 хв екстракт зливали, а процедуру екстракції повторювали ще чотири рази. (Відповідні
зразки екстрактів після назви рослини мають позначки “85°С” та “60°С+УЗ” відповідно.)
Аналіз та визначення класів біологічно активних речовин проводили за допомогою
автоматичного чотириканального рідинного хроматографа Agilent 1100 з діодно-матрич-
ним детектором і хімічною станцією на колонці Poroshell 120 EC-C18 2,1 150 мм 2,7 мкм.
Хроматограми реєстрували при довжині хвиль 206, 254, 300, 350 та 450 нм. Кількість за-
реєстрованих у хроматограмах сполук різних класів оцінювали шляхом зіставлення площі
відповідних сигналів із площею сигналів у хроматограмах реперних сполук — представни-
ків цих класів. Реперною сполукою для похідних галової кислоти, а також для фенолів і
оксибензойних кислот слугувала галова кислота, для похідних елагової кислоти — елагова
93ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 2
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю
кислота, для оксикоричних кислот та їх похідних — хлорогенова кислота, для глікозидів
кверцетину та кемферолу — рутин, для катехінів та галату епігалокатехіну — епікатехін та
галат епігалокатехіну.
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів досліджували за допомогою мето-
дів Фоліна—Чокальтеу та DPPH тесту. Для визначення загального фенольного індексу [7]
до 1 мл екстракту послідовно додавали 11,5 мл води, 5 мл 20 %-го розчину карбонату натрію,
1,25 мл реактиву Фоліна—Чокальтеу і 6,25 мл води, так що сумарний об’єм розчину ста-
новив 25 мл. Розчин перемішували 30 хв, вимірювали поглинання при 750 нм і розрахо-
вували загальний фенольний індекс згідно з [7].
Антирадикальну активність екстрактів оцінювали за реакцією зі стабільним вільним
радикалом 2,2-дифеніл-1-пікрилгідразилом (DPPH) [8]. За стандартною процедурою
DPPH тесту, 1 мл розчину, що досліджується, додають до 2 мл 70 %-го етанолу та 2 мл
0,15 мМ розчину DPPH у 70 %-му розчині етанолу. Концентрацію стабільних радикалів
у різний час після початку реакції визначають спектрофотометрично за зміною оптичної
густини при максимумі поглинання розчину DPPH 520 нм. Як контроль використовують
розчин з такою ж концентрацією DPPH, але без екстракту. Оскількі всі досліджені екстра-
кти виявили дуже високу активність у реакції (спостерігали міттєве зникнення забарвлен-
ня за умов додавання нерозведених екстрактів до розчину DPPH), перед тестуванням усі
екстракти були розведені в 10 разів.
Вплив антиоксидантів на стабільність біодизелю під час зберігання оцінювали за при-
скореною процедурою [9] за зміною кислотного числа. Бюкси з наважкою 10 г вихідного
біодизелю чи з 10 г біодизелю та 0,1 г екстракту поміщали в піч з доступом повітря та ви-
тримували при температурі 43 °С впродовж 4 тижнів; кожен тиждень витримування при
температурі 43 °С відповідає 1 місяцю зберігання палива в звичайних умовах. Раз на тиж-
день зразки доставали з печі та вимірювали кислотне число біодизелю за процедурою,
описаною в [9]. Зразки біодизелю було одержано з олії рижію посівного в Інституті біо-
органічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України [10]. Як антиоксидант вико-
ристано екстракт, який мав найбільшу антирадикальну активність у реакції з DРРН. Кис-
лотне число визначали титрометричним методом із візуальною індикацією з використан-
ням спиртово-хлороформової суміші за ДСТУ 4350 [11].
На рис. 1 наведено приклади хроматограм рослинних екстрактів. Порівняння хромато-
грам екстрактів рослин магнолії та камелії показує, що ці види значно відрізняються за
вмістом біоактивних сполук різних класів. В екстрактах камелії переважають оксибензойні
кислоти і катехіни, тоді як основними компонентами екстрактів магнолій є оксикоричні
кислоти і глікозиди кверцетину та кемферолу. Одержані результати щодо вмісту різних фе-
нолів у екстрактах (таблиця) відповідають літературним даним щодо основних біоактивних
речовин, присутніх у рослинах [5, 6].
У таблиці також наведено загальний фенольний індекс екстрактів рослин, а на рис. 2 —
дані щодо інгібування екстрактами радикалів DPPH. Згідно з даними рис. 2 і таблиці, усі
екстракти виявляють дуже високу антиоксидантну активність, хоча і відрізняються за свої-
ми властивостями. Найвищу активність мають екстракти камелії та екстракт Magnolia kobus,
одержаний екстракцією з використанням ультразвуку. Варто відзначити також загальну ви-
соку концентрацію антиоксидантів у екстрактах: фенольний індекс 1,5—7,5 (див. таблицю),
94 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 2
І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік
Рис. 1. Фрагменти хроматограм (1 —206 нм, 2 — 300 нм, 3 — 350 нм) екстрактів Magnolia kobus (а) та
Camellia japonica L. (б). Умовні позначення піків: OB — похідні простих фенолів та оксибензойних кислот;
ОС — похідні оксикоричних кислот; GA — похідні галової кислоти; ЕА — похідні елагової кислоти;
Coum — похідні кумарину; FСoum — фуранокумарини; QG — глікозиди кверцетину; KG — глікозиди
кемпферолу; AG — глікозиди апігеніну; Сat —катехіни; GEGC — галати епігалокатехіну
95ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 2
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю
що становить еквівалент 0,7—3,7 мМ розчину такого потужного антиоксиданту, як аскорбі-
нова кислота [12].
Другий висновок, який можна зробити з наведених даних: екстракти, одержані при
60 °С з використанням ультразвуку, мають кращі антиоксидантні властивості, ніж екстра-
кти, отримані шляхом кип’ятіння. Це спостереження узгоджується з даними аналізу скла-
ду екстрактів методом хроматографії (див. таблицю), які показують, що у першому випадку
Вміст фенольних сполук (мг/л) і загальний
фенольний індекс для екстрактів магнолій та камелій
Фенольна
сполука
Magnolia soulangeana
Soul.-Bod.,
85°С/60°С+УЗ
Magnolia kobus,
85°С/60°С+УЗ
Camellia japonica 1,
85°С/60°С+УЗ
Camellia japonica 2,
85°С/60°С+УЗ
Похідні простих фе нолів та
оксибензойних кислот 10/4 12/21 9/10 3/2
Похідні ок сико рич них кислот 10/26 42/95 — —
Похідні галової кислоти — — 7/4 26/32
Похідні елагової кислоти — — 11/18 7/4
Похідні кумарину 4/14 12/4 — —
Фуранокумарини — — 7/7 4/7
Глікозиди кверцетину 17/27 21/32 — —
Глікозиди кемпферолу 8/12 5/4 — —
Глікозиди апігеніну — — — 1/1
Катехіни — — 16/11 25/37
Галати епігалокатехіну — — 1/1 1/2
Загальна маса фенолів 49/83 92/156 51/51 67/85
Фенольний індекс 1,5/2,4 2,3/7,5 4,1/3,8 4,0/6,6
Рис. 2. Інгібування радикалів DPPH екстрактами Magno lia sou lan-
geana Soul.-Bod. (а), Magnolia kobus (б), Camellia japonica L., зразок 1
(в), Camellia japonica L., зразок 2 (г), які одержані шляхом кип’ятіння
(криві 1) та нагрівання з використанням ультразвуку (криві 2)
96 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 2
І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік
в екстрактах присутня більша кількість активних ре-
човин. Загалом, екстракти, одержані при 60 °С з ви-
користанням ультразвуку, мають і вищі значення фе-
нольного індексу. Біль шою мірою це спостереження
стосується екстрактів магнолій, для яких співвід-
ношення фенольного індексу в розчинах, отриманих
двома різними способами, перевищує 3 (зразок Ma g-
nolia kobus).
Більша чутливість властивостей екстрактів магно-
лій до процедури кип’ятіння може бути пов’язана з
відмінностями в складі біоактивних речовин, що міс-
тяться у рослинах. Як свідчать дані хроматографії
(див. таблицю), основними біоактивними сполука ми
в екстрактах магнолій є глікозиди кверцетину і по-
хідні оксикоричних кислот, тоді як камелії містять пе-
реважно катехіни та похідні галової й елагової кислот. Відомо, що кверцетин у розчинах
достатньо легко окиснюється з утворенням нових сполук [13]. Катехіни та похід ні галової
кислоти є більш стійкими під час нагрівання. Згідно з [14], під час нагрівання розчинів
катехіну та галової кислоти протягом години при 100 °С деградують тільки 15 % біоак-
тивних сполук.
Ще одна відмінність екстрактів камелії від екстрактів магнолій полягає у тому, що при
меншій або близькій загальній масі фенольних сполук екстракти камелії характеризують-
ся більшими значенями фенольного індексу і виявляють більшу активність у реакції з ра-
дикалами (див. таблицю, рис. 2); це, вочевидь, також пов’язано з різним складом екстрактів
і з різними властивостями біоактивних сполук.
Визначення стабільності біодизелю, навіть за прискореною процедурою, потребує зна-
чного часу. Проте навіть попередні дані щодо зміни кислотного числа в зразках біодизелю
протягом 4 тижнів (рис. 3) можуть слугувати для оцінки здатності добавок екстракту впли-
вати на окиснення біопалива під час зберігання.
Як можна бачити з даних рис. 3, через 4 тижні спостережень (еквівалент 4 місяців
збе рігання за стандартних умов) за наявності екстракту кислотне число біодизелю змен-
шується приблизно на 30 %. Слід відзначити, що загальна кількість фенолів у доданому екс-
тракті (0,1 г) становить ~0,008 мг, тобто кількість антиоксидантів відносно маси біодизелю
до рівнює ~1 ррм. Водночас наприклад, у роботі [15] зазначається, що кількість добавок
ан ти оксиданту сягає 1000—2000 ррм. Вочевидь, для підвищення антиоксидантного ефекту
потрібно попередньо збільшити концентрацію активних речовин в екстракті, наприклад,
шляхом випаровування розчинника. У цьому випадку можна очікувати значного підвищен-
ня впливу рослинних екстрактів на стабільність біодизелю.
Таким чином, результати дослідження свідчать про те, що екстракти камелій та магно-
лій містять велику кількість поліфенолів і мають значні антиоксидантні властивості. В екс-
трактах магнолій переважають глікозиди кверцетину та похідні оксикоричних кислот, тоді
як в екстрактах камелій — катехіни та похідні оксибензойних кислот. Склад екстрактів за-
лежить не тільки від виду рослини, а й від способу екстрагування; загалом, за умов екстра-
Рис. 3. Зміна кислотного числа в зраз-
ках біодизелю без добавок (крива 1) та
з додаванням екстракту Camellia japo-
nica L. (крива 2) за умов витримування
при 43 °С протягом 4 тижнів
97ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 2
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю
кції з меншою температурою (60 °С) і використанням ультразвуку вдається одержати екс-
тракти з більшим вмістом поліфенолів, ніж у випадку кип’ятіння рослинного матеріалу.
Згідно з даними попереднього експерименту, екстракт Camellia japonica L. виявив помітну
активність у стабілізації біодизелю; за умов відповідного концентрування, екстракт може
бути використаний для істотного підвищення стабільності біодизелю під час зберігання.
Автори висловлюють подяку д-ру хім. наук Л.К. Патриляк та канд. хім. наук С.О. Зу-
бенку, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, за надані
зразки біодизелю.
Роботу виконано за фінансової підтримки Національного фонду досліджень України (про-
єкт № 2020.01/0136 “Ефективне використання відновлюваних рослинних ресурсів та фото-
каталітична конверсія біомаси як еколого-інноваційні підходи для збереження довкілля та
біобезпеки людини”).
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Pandey K.B., Rizvi S.I. Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and disease. Oxid. Med.
Cell. Longev. 2009. 2, № 5. Р. 270—278. https://doi.org/10.4161/oxim.2.5.9498
2. Stavinskaya O., Laguta I., Fesenko T., Krumova M. Effect of temperature on green synthesis of silver
nanoparticles using Vitex agnus-castus extract. Chem. J. Mold. 2019. 14, № 2. P. 1857—1727. https://doi.
org/10.19261/cjm.2019.636
3. Varatharajan K., Pushparani D.S. Screening of antioxidant additives for biodiesel fuels. Renew. Sustain.
Energy Rev. 2018. 82, № 3. P. 2017—2028. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.020
4. Лагута И.В., Ставинская О.Н., Дзюба О.И., Иванников Р.В. Анализ антиоксидантных свойств
экстрактов растений. Допов. Нац. aкад. наук Укр. 2015. № 5. С. 130—137. https://doi.org/10.15407/
dopovidi2015.05.130
5. Park C.H., Park S.-Y., Lee S.Y., Kim J.K., Park S.U. Analysis of metabolites in white flowers of Magnolia
denudata Desr. and violet flowers of Magnolia liliiflora Desr. Molecules. 2018. 23, № 7. Р. 1558—1574. https://
doi.org/10.3390/molecules23071558
6. Yoon I.-S., Park D.-H., Kim J.-E., Yoo J.-C., Bae M.-S., Oh D.-S., Shim J.-H., Choi C.-Y., An K.-W., Kim E.-I.,
Kim G.-Y., Cho S.-S. Identification of the biologically active constituents of Camellia japonica leaf and
anti-hyperuricemic effect in vitro and in vivo. Int. J. Mol. Med. 2017. 39, № 6. P. 1613—1620. https://doi.
org/10.3892/ijmm.2017.2973
7. Alonso A.M., Domínguez C., Guillén D., Barroso C.G. Determination of antioxidant power of red and white
wines by a new electrochemical method and its correlation with polyphenolic content. J. Agric. Food Chem.
2002. 50, № 11. P. 3112—3115. https://doi.org/10.1021/jf0116101
8. Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity.
LWT. 1995. 28, № 1. P. 25—30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
9. Westbrook S.R. An evaluation and comparison of test methods to measure the oxidation stability of neat
biodiesel. San Antonio, Texas: Southwest Research Institute, 2005. 43 p.
10. Яковлєва А.В., Бойченко С.В., Гудзь А.В., Зубенко С.О. Фізико-хімічні властивості біодизельних па-
лив на основі етилових естерів рижієвої олії. Каталіз та нафтохімія. 2020. № 29. C. 24—31. https://doi.
org/10.15407/kataliz2020.29.027
11. ДСТУ 4350:2004 Олії. Методи визначання кислотного числа (ISO 660:1996, NEQ). Київ, 2005. 8 с.
12. Лагута И.В., Ставинская О.Н., Оранская Е.И., Чернявская Т.В. Взаимодействие аскорбиновой кислоты
с высокодисперсным кремнеземом. Допов. Нац. aкад. наук Укр. 2009. № 12. С. 152—157.
13. Zenkevich I.G., Eshchenko A.Yu., Makarova S.V., Vitenberg A.G., Dobryakov Y.G., Utsal V.A. Identification
of the products of oxidation of quercetin by air oxygen at ambient temperature. Molecules. 2007. 12, № 3.
P. 654—672. https://doi.org/10.3390/12030654
98 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2021. № 2
І.В. Лагута, О.М. Ставинська, П.О. Кузема, Р.В. Іванніков, В.М. Аніщенко, О.П. Ліннік
14. Volf I., Ignat I., Neamtu M., Popa V.I. Thermal stability, antioxidant activity, and photo-oxidation of natural
polyphenols. Chem. Pap. 2014. 68, № 1. Р. 121—129. https://doi.org/10.2478/s11696-013-0417-6
15. McCormick R.L., Westbrook S.R. Storage stability of biodiesel and biodiesel blends. Energy Fuels. 2010. 24,
№ 1. Р. 690—698. https://doi.org/10.1021/ef900878u
Надійшло до редакції 11.02.2021
REFERENCES
1. Pandey, K. B. & Rizvi, S. I. (2009). Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and disease.
Oxid. Med. Cell. Longev., 2, No. 5, pp. 270-278. https://doi.org/10.4161/oxim.2.5.9498
2. Stavinskaya, O., Laguta, I., Fesenko, T. & Krumova, M. (2019). Effect of temperature on green synthesis of
silver nanoparticles using Vitex agnus-castus extract. Chem. J. Mold., 14, No. 2, pp. 1857-1727. https://doi.
org/10.19261/cjm.2019.636
3. Varatharajan, K. & Pushparani, D. S. (2018). Screening of antioxidant additives for biodiesel fuels. Renew.
Sustain. Energу Rev., 82, No. 3, pp. 2017-2028. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.07.020
4. Laguta, I. V., Stavinskaya, О. N., Dzyuba, О. I. & Ivannikov, R. V. (2015). Analysis of antioxidant properties
of plants extracts. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 5, pp. 130-137 (in Russian). https://doi.org/10.15407/
dopovidi2015.05.130
5. Park, C. H., Park, S.-Y., Lee, S. Y., Kim, J. K. & Park, S. U. (2018). Analysis of metabolites in white flowers of
Magnolia denudata Desr. and violet flowers of Magnolia liliiflora Desr. Molecules, 23, No. 7, pp. 1558-1574.
https://doi.org/10.3390/molecules23071558
6. Yoon, I.-S., Park, D.-H., Kim, J.-E., Yoo, J.-C., Bae, M.-S., Oh, D.-S., Shim, J.-H., Choi, C.-Y., An, K.-W., Kim,
E.-I., Kim, G.-Y. & Cho, S.-S. (2017). Identification of the biologically active constituents of Camellia japonica
leaf and anti-hyperuricemic effect in vitro and in vivo. Int. J. Mol. Med., 39, No. 6, pp. 1613-1620. https://doi.
org/10.3892/ijmm.2017.2973
7. Alonso, A. M., Domínguez, C., Guillén, D. & Barroso, C.G. (2002). Determination of antioxidant power of
red and white wines by a new electrochemical method and its correlation with polyphenolic content. J. Agric.
Food Chem., 50, No. 11, pp. 3112-3115. https://doi.org/10.1021/jf0116101
8. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant
activity. LWT, 28, No. 1, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
9. Westbrook, S. R. (2005). An evaluation and comparison of test methods to measure the oxidation stability of
neat biodiesel. San Antonio, Texas: Southwest Research Institute.
10. Yakovlieva, A. V., Boichenko, S. V., Hudz, A. V. & Zubenko, S. O. (2020). Physical-chemical properties of
biodiesel fuels based on camelina oil ethyl esters. Catalysis and petrochemistry, No. 29, pp. 24-31 (in
Ukrainian). https://doi.org/10.15407/kataliz2020.29.027
11. DSTU 4350:2004 Oils. Methods for determining the acid number (ISO 660:1996, NEQ). Kyiv, 2005.
12. Laguta, I.V., Stavinskaya, О.N., Oranskaya, E.I. & Chernyavskaya, T.V. (2009). Interaction of ascorbic acid
with highly dispersed silica. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 12, pp. 152-157 (in Russian).
13. Zenkevich, I.G., Eshchenko, A.Yu., Makarova, S.V., Vitenberg, A.G., Dobryakov, Y.G. & Utsal, V.A. (2007).
Identification of the products of oxidation of quercetin by air oxygen at ambient temperature. Molecules, 12,
No. 3, pp. 654-672. https://doi.org/10.3390/12030654
14. Volf, I., Ignat, I., Neamtu, M. & Popa, V.I. (2014). Thermal stability, antioxidant activity, and photo-oxidation
of natural polyphenols. Chem. Pap., 68, No. 1, pp. 121—129. https://doi.org/10.2478/s11696-013-0417-6
15. McCormick, R.L. & Westbrook, S.R. (2010). Storage stability of biodiesel and biodiesel blends. Energy Fuels,
24, No. 1, pp. 690—698. https://doi.org/10.1021/ef900878u
Received 11.02.2021
99ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2021. № 2
Антиоксидантні властивості рослинних екстрактів — стабілізаторів біодизелю
I.V. Laguta 1, O.N. Stavinskaya 1, P.O. Kuzema 1,
R.V. Ivannikov 2, V.N. Anishchenko 3, О.P. Linnik 1
1 Chuiko Institute of Surface Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
2 M.M. Gryshko National Botanic Garden of the NAS of Ukraine, Kyiv
3 L.M. Litvinenko Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
Е-mail: icvmtt34@gmail.com
ANTIOXIDANT PROPERTIES OF PLANT EXTRACTS
FOR BIODIESEL STABILIZATION
Using two different extraction procedures, eight ethanol plants extracts are obtained from the leaves of Mag no-
lia soulangeana Soul.-Bod., Magnolia kobus, and two samples of Camellia japonica L. The composition and anti-
oxidant properties of the extracts are studied by means of high performance liquid chromatography, the Folin—
Ciocalteu method, and DPPH test. Hydroxycinnamic acids and quercetin glicosides are found to be the main
constituents of Magnolia extracts, while hydroxybenzoic acids and catechin derivatives prevailed in Camelia
extracts. The composition of the extracts was also affected by extraction procedures; in general, the extracts ob-
tained at 60 °C under ultrasonic treatment contained phenolic compounds of a higher quantity than the extracts
prepared by boiling the leaves in 70 % ethanol at ~85 °C; the overall amount of phenolic compounds in the ex-
tracts was in a range of 50-150 mg/l. In spite of significant distinctions in the content of phenols, all the extracts
were found to possess a very high antioxidant activity in both Folin—Ciocalteu and DPPH assays. The extracts
were found to have the total phenolic index of 1.5-7.5. During 30 min of the reaction, seven of eight extracts in-
hibited more than 50 % of DPPH radicals under standard test conditions, even being diluted by 10 times. The
extract of Camellia japonica L. with the highest antioxidant ability was also tested as an additive to stabilize
the biodiesel against oxidation. The stability of biodiesel prepared from Camelina sativa (L.) Crantz was stu-
died according to accelerated procedure at 43 °C for four weeks, with the changes in the acid value of the samples
being the criteria of fuel oxidation. The preliminary results showed that Camellia extract may be a promising
stabilizing additive to reduce the biodiesel oxidation.
Keywords: plant extracts, phenolic compounds, antioxidant properties, biodiesel stability.
|