Биологически активные вещества растительного происхождения: методы выделения и анализа

Биологически активные вещества (БАВ) растительного происхождения играют ключевую роль в разработке функциональных продуктов питания, биодобавок и лекарственных средств, однако их применение ограничено сложностями выделения и низкой стабильностью. Данная статья посвящена исследованию структуры, характеристик и биологического воздействия основных классов БАВ — фенольных соединений, среди которых выделяются флавоноиды, стильбены и лигнаны. Подчеркивается их роль как мощных антиоксидантов и противовоспалительных агентов, а также их влияние на здоровье сердечно-сосудистой системы. Обзор охватывает как традиционные, так и современные способы выделения биоактивных компонентов из растений, такие как мацерация, дистилляция, экстракция методом Сокслета, ультразвуковые, микроволновые и сверхкритические технологии экстрагирования. Подробно освещены спектрофотометрические методики DPPH, ABTS, а также флуоресцентная методика ORAC и ее улучшенная версия ORAC-SIA, предназначенные для оценки общей антиоксидантной способности индивидуальных соединений и их комбинаций при физиологически релевантных значениях кислотности среды. Результаты исследования демонстрируют зависимость выхода БАВ от типа растворителя, гидромодуля и степени измельчения сырья. Параметры экстракции, такие как температура, давление и pH, существенно влияют на сохранность термолабильных соединений. Установлено, что модификация структуры циклотидов увеличивает биодоступность пептидных препаратов в 1,5–2 раза. Аналитические методы, такие как ORAC и его модификация ORAC-SIA, позволяют оценивать антиоксидантную активность БАВ в сложных смесях, включая пищевые продукты. На основании проведенного анализа сформулированы выводы о необходимости оптимизации «зеленых» методов экстракции, разработки стандартизированных протоколов анализа и углубленного изучения взаимосвязи «структура–активность» для направленного дизайна БАВ.

1. Carpena, M., da Pereira, R., Garcia-Perez, P., Otero, P., Soria-Lopez, A., Chamorro, F. et al. (2022). An Overview of Food Bioactive Compounds and Their Properties Chapter in a book: Membrane Separation of Food Bioactive Ingredients Springer, Cham, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-84643-5_2

2. Ferdes, M. (2018). Antimicrobial compounds from plants. Chapter in a book Fighting Antimicrobial Resistance. IAPC Publishing, Zagreb, Croatia, 2018. https://doi.org/10.5599/obp.15.15

3. Rawat, P., Singh, Y., Bisht, M., Pal, M. (2023). Modern Analytical Techniques for Extraction, Purification, and Structural Characterization of Microbial Bioactive Compounds. Chapter in a book: Microbial Bioactive Compounds. Springer, Cham, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-40082-7_5

4. Daliri, E. B. -M., Lee, B. H., Oh, D. H. (2017). Current trends and perspectives of bioactive peptides. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(13), 2273– 2284. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1319795

5. Mollica, A., Costante, R., Stefanucci, A., Novellino, E. (2015). Cyclotides: A natural combinatorial peptide library or a bioactive sequence player? Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry, 30(4), 575–580. https://doi.org/10.3109/14756366.2014.954108

6. Rahman, M. M., Rahaman, M. S., Islam, M. R., Rahman, F., Mithi, F. M., Alqahtani, T. et al. (2022). Role of phenolic compounds in human disease: Current knowledge and future prospects. Molecules, 27(1), Article 233. https://doi.org/10.3390/molecules27010233

7. Zhang, Y., Cai, P., Cheng, G., Zhang, Y. (2022). A brief review of phenolic compounds identified from plants: Their extraction, analysis, and biological activity. Natural Product Communications, 17(1), 1–14. https://doi.org/10.1177/1934578X211069721

8. Капустин, М. А., Чубарова, А. С., Головач, Т. Н., Цыганков, В. Г., Бондарук, А. М., Курченко, В.П. (2016). Методы получения нанокомплексов биологически активных веществ с циклическими олигосахаридами, анализ их физико-химических свойств и использование в пищевом производстве. Труды Белорусского государственного университета. Серия: физиологические, биохимические и молекулярные основы функционирования биосистем, 11(1), 73–100.

9. Tanase, C., Coșarcă, S., Muntean, D.-L. (2019). A critical review of phenolic compounds extracted from the bark of woody vascular plants and their potential biological activity. Molecules, 24(6), Article 1182. https://doi.org/10.3390/molecules24061182

10. Mendonça, E. L. S. S., Xavier, J. A., Fragoso, M. B. T., Silva, M. O., Escodro, P. B., Oliveira, A. C. M. et al. (2024). E-Stilbenes: General chemical and biological aspects, potential pharmacological activity based on the Nrf2 pathway. Pharmaceuticals, 17(2), Article 232. https://doi.org/10.3390/ph17020232

11. Bonnefont-Rousselot, D. (2016). Resveratrol and cardiovascular diseases. Nutrients, 8(5), Article 250. https://doi.org/10.3390/nu8050250

12. Braun, C., Dohlen, S., Ilg, Y., Brodkorb, F., Fischer, B., Heindirk, P. et al. (2017). Antimicrobial activity of intrinsic antimicrobial polymers based on poly((tertbutyl-amino)-methyl-styrene) against selected pathogenic and spoilage microorganisms relevant in meat processing facilities. Journal of Antimicrobial Agents, 3(1), Article 136. https://doi.org/10.4172/2472-1212.1000136

13. Al-Khayri, J. M., Sahana, G. R., Nagella, P., Joseph, B. V., Alessa, F. M., Al-Mssallem, M. Q. (2022). Flavonoids as potential anti-inflammatory molecules: A review. Molecules, 27(9), Article 2901. https://doi.org/10.3390/molecules27092901

14. Tian, C., Liu, X., Chang, Y., Wang, R., Lv, T., Cui, C. et al. (2021). Investigation of the anti-inflammatory and antioxidant activities of luteolin, kaempferol, apigenin, and quercetin. South African Journal of Botany, 137, 257–264. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2020.10.022

15. Ku, Y.-S., Ng, M.-S., Cheng, S.-S., Lo, A. W.-Y., Xiao, Z., Shin, T.-S. et al. (2020). Understanding the composition, biosynthesis, accumulation, and transport of flavonoids in crops for the promotion of crops as healthy sources of flavonoids for human consumption. Nutrients, 12(6), Article 1717. https://doi.org/10.3390/nu12061717

16. Виноградова, М. Г. (2021). УФ спектральный анализ растительного сырья ландыша майского. Вестник Тверского государственного технического университета. Серия «Строительство. Электротехника и химические технологии», 2(10), 95–102. https://doi.org/10.46573/2658–7459–2021–95–102

17. Ražná, K., Nôžková, J., Vargaová, A., Harenčár, L., Bjelková, M. (2021). Biological functions of lignans in plants. Agriculture, 67(3), 155–165. https://doi.org/10.2478/agri-2021-0014

18. Капустин, М. А., Чубарова, А. С., Лодыгин, А. Д., Ржепаковский, И. В., Дудчик, Н. В., Цыгынков, В. Г. и др. (2025). Технология получения нанокомплексов куркуминоидов с циклодекстринами, исследование их свойств и биологической активности. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 24–39.

19. Gori, A., Boucherle, B., Rey, A., Rome, M., Fuzzati, N., Peuchmaur, M. (2021). Development of an innovative maceration technique to optimize extraction and phase partition of natural products. Fitoterapia, 148, Article 104798. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2020.104798

20. Hidayat, R., Wulandari, P. (2021). Methods of extraction: Maceration, percolation, and decoction. Eureka Herba Indonesia, 2(1), 68–74. https://doi.org/10.37275/ehi.v2i1.15

21. Opitz-Kreher, K., Huber, J. (2023). Twelve Essential Oils of the Bible: Ancient Healing Oils and Their Contemporary Uses. Simon and Schuster, 2023.

22. Stratakos, A. C., Koidis, A. (2016). Methods for Extracting Essential Oils. Chapter in a book: Essential Oils in Food Preservation, Flavor and Safety. Academic Press, 2016. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-416641-7.00004-3

23. Azmir, J., Zaidul, I. S. M., Rahman, M. M., Sharif, K. M., Mohamed, A., Sahena, F. et al. (2013). Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review. Journal of Food Engineering, 117(4), 426–436. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014

24. Tăbărașu, A.-M., Nenciu, F., Anghelache, D.-N., Vlăduț, V.-N., Găgeanu, I. (2024). Hybrid percolation–ultrasound method for extracting bioactive compounds from Urtica dioica and Salvia officinalis. Agriculture, 14(9), Article 1561. https://doi.org/10.3390/agriculture14091561

25. Дубашинская, Н. В., Хишова, О. М., Шимко, О. М. (2007). Характеристика способов получения экстрактов и их стандартизация (часть ІІ). Вестник фармации, 36(2), 70–79.

26. Soxhlet, F. (1879). Die gewichtsanalytische Bestimmung des Milchfettes. Dingler’s Polytechnisches Journal, 232, 461–465. (In German)

27. de Castro, M. D. L., Priego-Capote, F. (2010). Soxhlet extraction: Past and present panacea. Journal of Chromatography A, 1217(16), 2383–2389. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.11.027

28. Naviglio, D., Scarano, P., Ciaravolo, M., Gallo, M. (2019). Rapid solid-liquid dynamic extraction (RSLDE): A powerful and greener alternative to the latest solid-liquid extraction techniques. Foods, 8(7), Article 245. https://doi.org/10.3390/foods8070245

29. Khan, S., Aslam, R., Makroo, H. (2018). High pressure extraction and its application in the extraction of bioactive compounds: A review. Journal of Food Process Engineering, 42(1), Article e12896. https://doi.org/10.1111/jfpe.12896

30. Herrero, M., Mendiola, J. A., Cifuentes, A., Ibáñez, E. (2010). Supercritical fluid extraction: Recent advances and applications. Journal of Chromatography A, 1217(16), 2495–2511. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.12.019

31. Dumitrash, P. G., Bologa, M. K., Shemyakova, T. D. (2016). Ultrasound-assisted extraction of biologically active substances from tomato seeds. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 52(3), 270–275. https://doi.org/10.3103/S1068375516030054

32. Wang, C., Zhang, W., Liao, Y., Ye, J., Xu, F., Wang, Q. (2025). Ginkgo biloba flavonoids: Analysis of functions, regulatory mechanisms, and extraction. Plant Biology, 27(6), 962–974. https://doi.org/10.1111/plb.70054

33. Routray, W., Orsat, V. (2012). Microwave-assisted extraction of flavonoids: A review. Food and Bioprocess Technology, 5(3), 409–424. https://doi.org/10.1007/s11947-011-0573-z

34. Naliyadhara, N., Kumar, A., Girisa, S., Daimary, U. D., Hegde, M., Kunnumakkara, A. B. (2022). Pulsed electric field (PEF): Avant-garde extraction escalation technology in food industry. Trends in Food Science and Technology, 122, 238– 255. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.02.019

35. Sharma, H. P., Patel, H., Sugandha (2017). Enzymatic added extraction and clarification of fruit juices — A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 57(6), 1215–1227. https://doi.org/10.1080/10408398.2014.977434

36. Verep, D., Ates, S., Karaoğul, E. (2023). A review of extraction methods for obtaining bioactive compounds in plant-based raw materials. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 25(3), 492–513.

37. Singh, S., Verma, D. K., Thakur, M., Tripathy, S., Patel, A. R., Shah, N. et al. (2021). Supercritical fluid extraction (SCFE) as green extraction technology for highvalue metabolites of algae, its potential trends in food and human health. Food Research International, 150(Part A), Article 110746. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110746

38. Matsumoto, H., Nakamura, Y., Hirayama, M., Yoshiki, Y., Okubo, K. (1999). Antioxidant activity of black currant anthocyanin aglycons and their glycosides measured by chemiluminescence in a neutral pH region and in human plasma. Journal of the Science of Food and Agriculture, 50(18), 5034–5037. https://doi.org/10.1021/jf020292i

39. Патент № 2554002. Способ количественного определения антоцианов в лекарственном растительном сырье. Куркин, В. А., Рязанова, Т.К., Куркина, А. В., Егорова, А. В. Опубл. 20.06.2015. Бюлл. № 21.

40. Eftekhari, M., Alizadeh, M., Ebrahimi, P. (2012). Evaluation of the total phenolics and quercetin content of foliage in mycorrhizal grape (Vitis vinifera L.) varieties and effect of postharvest drying on quercetin yield. Industrial Crops and Products, 38, 160–165. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.01.022

41. Пономарев, С. В., Зотов, А. Н., Гвоздкова, О. Н., Мальцев, А. Ю., Воронов, Д. В. (2024). Фитохимические компоненты и промышленное применение виноградных косточек. Краткий обзор мировых исследований. Эффективное животноводство, 1(191), 70–73.

42. Houldsworth, A. (2024). Role of oxidative stress in neurodegenerative disorders: A review of reactive oxygen species and prevention by antioxidants. Brain Communications, 6(1), Article fcad356. https://doi.org/10.1093/braincomms/fcad356

43. Wang, D., Xiao, H., Lyu, X., Chen, H., Wei, F. (2023). Lipid oxidation in food science and nutritional health: A comprehensive review. Oil Crop Science, 8(1), 35–44. https://doi.org/10.1016/j.ocsci.2023.02.002

44. Pisoschi, A. M., Pop, A. (2015). The role of antioxidants in the chemistry of oxidative stress: A review. European Journal of Medicinal Chemistry, 97, 55–74. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.04.040

45. Cordiano, R., Di Gioacchino, M., Mangifesta, R., Panzera, C., Gangemi, S., Minciullo, P.L. (2023). Malondialdehyde as a potential oxidative stress marker for allergy-oriented diseases: An update. Molecules, 28(16), Article 5979. https://doi.org/10.3390/molecules28165979

46. Jiménez-Morales, W. A., Cañizares-Macias, M. D. P., Pedraza-Chaverri, J. (2022). Fast ORAC-SIA method for antioxidant capacity determination in food samples. Food Chemistry, 384, Article 132524. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132524

47. Яшин, А. Я., Веденин, А. Н., Яшин, Я. И., Немзер, Б. В. (2019). Ягоды: химический состав, антиоксидантная активность. Влияние потребления ягод на здоровье человека. Аналитика, 9(3), 222–231. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2019.9.3.222.230

48. Apak, R., Gorinstein, S., Böhm, V., Schaich, K. M., Özyürek, M., Güçlü, K. (2013). Methods of measurement and evaluation of natural antioxidant capacity/activity (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 85(5), 957–998. https://doi.org/10.1351/PAC-REP-12-07-15

49. Speisky, H., Lopez-Alarcon, C., Gomez, M., Fuentes, J., Sandoval-Acuna, C. (2012). First web-based database on total phenolics and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) of fruits produced and consumed within the south Andes region of South America. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(36), 8851–8859. https://doi.org/10.1021/jf205167k

50. Atala, E., Vásquez, L., Speisky, H., Lissi, E., López-Alarcón, C. (2009). Ascorbic acid contribution to ORAC values in berry extracts: An evaluation by the ORAC pyrogallol red methodology. Food Chemistry, 113(1), 331–335. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.07.063

51. Ninfali, P., Chiarabini, A., Angelino, D. (2014). The ORAC/kcal ratio qualifies nutritional and functional properties of fruit juices, nectars, and fruit drinks. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 65(6), 708–712. https://doi.org/10.3109/09637486.2014.918591

52. Atala, E., Aspée, A., Speisky, H., Lissi, E., López-Alarcón, C. (2013). Antioxidant capacity of phenolic compounds in acidic medium: A pyrogallol red-based ORAC (oxygen radical absorbance capacity) assay. Journal of Food Composition and Analysis, 32(2), 116–125. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2013.09.007

53. Yiasmin, N., Waleed, A. L.-A., (2021). Recent applications of HPLC in food analysis: A mini review. International Journal of Advanced Engineering, Management and Science, 7(5), 01–06. http://doi.org/10.22161/ijaems.75.1

54. Esmail, L. A., Jabbar, H. S. (2023). Encapsulation of amaranth CDs at ZIF 7 MOFs as a novel adsorbent for ultrasonic-assisted dispersive nano-solid-phase microextraction and ultrasensitive determination of Allura red in food samples. Microchemical Journal, 195, Article 109474. https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.109474

55. Baruah, B., Gabriel, G. J., Akbashev, M. J., Booher, M. E. (2013). Facile synthesis of silver nanoparticles stabilized by cationic polynorbornenes and their catalytic activity in 4-nitrophenol reduction. Langmuir, 29(13), 4225–4234. https://doi.org/10.1021/la305068p

56. Malik, A., Nath, M. (2020). Synthesis of Ag/ZIF 7 by immobilization of Ag nanoparticles onto ZIF 7 microcrystals: A heterogeneous catalyst for the reduction of nitroaromatic compounds and organic dyes. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(6), Article 104547. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104547

57. González, C., Astudillo, C. A., López-Cortés, X. A., Maldonado, S. (2023). Semisupervised learning for MALDI–TOF mass spectrometry data classification: An application in the salmon industry. Neural Computing and Applications, 35, 9381–9391. https://doi.org/10.1007/s00521-023-08333-2

58. Mandal, S. M., Dey, S. (2008). LC–MALDI-TOF MS based rapid identification of phenolic acids. Journal of Biomolecular Techniques, 19(2), 116–121.

59. Wang, J., Kalt, W., Sporns, P. (2000). Comparison between PLC and MALDI-TOF MS analysis of anthocyanins in highbush blueberries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(8), 3330–3335. https://doi.org/10.1021/jf000101g

60. Wołosiak, R., Drużyńska, B., Derewiaka, D., Piecyk, M., Majewska, E., Ciecierska, M. et al. (2022). Verification of the conditions for determination of antioxidant activity by ABTS and DPPH assays — A practical approach. Molecules, 27(1), Article 50. https://doi.org/10.3390/molecules27010050

61. Re, R., Pellegrini, N., Proteggente, A., Pannala, A., Yang, M., Rice-Evans, C. (1999). Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine, 26(9–10), 1231–1237. https://doi.org/10.1016/S0891-5849(98)00315-3

62. Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E., Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT — Food Science and Technology, 28(1), 25–30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5

63. Brusotti, G., Cesari, I., Dentamaro, A., Caccialanza, G., Massolini, G. (2014). Isolation and characterization of bioactive compounds from plant resources: The role of analysis in the ethnopharmacological approach. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 87, 218–228. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2013.03.007

64. Tzanova, M., Atanasov, V., Yaneva, Z., Ivanova, D., Dinev, T. (2020). Selectivity of current extraction techniques for flavonoids from plant materials. Processes, 8(10), Article 1222. https://doi.org/10.3390/pr8101222

65. Алексеенко, Е. В., Бакуменко, О. Е., Азарова, М. М., Исабаев, И. Б., Курбанов, М. Т. (2019). Влияние предварительной обработки ягод клюквы на экстракцию антоциановых пигментов, выход сока и его антиоксидантную активность. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 10–27. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.200