Obtinerea Si Utilizarea Capsaicinoidelor Ca Principii Active ale Preparatelor Farmaco Cosmetice cu Efect de Incalzire

Obținerea și utilizarea capsaicinoidelor ca principii active ale preparatelor farmaco-cosmetice cu efect de încălzire

Cuprins:

Introducere …………………………………………………………………………………………………. 3

I. Capsaicinoidele – substanțe bioactive din fructul și semințele de ardei (Capsicum annuum L.) (investigații bibliografice )

I.1. Structura și răspândirea capsaicinoidelor …………………………………………………………………… 5

I.2. Proprietățile capsaicinei și omologilor săi …………………………………………………………. 7

I.3. Distribuția capsaicinei în fructul de ardei …………………………………………………………. 7

I.4. Substanțele însoțitoare ale capaicinei în semințele și fructul de ardei …………………………. 8

I.5. Substanțele aromatice și colorate din ardei ………………………………………………….……. 9

I.6. Metaboliții ardeiului ca substanțe medicamentoase și metodele de detectare …………….… 12

I.7. Mecanismul de acțiune a capsaicinoidelor ………………………………………………………. 14

I.8. Alcaloizi și glicozide steroidice din componența ardeiului ..………………………………….. 15

II. Obținerea principiului activ capsaicina și prepararea sinapselor cu efect de încălzire (partea experimentală)

II.1. Materiale………………………………………………………………………………………………

II.2. Metode de cercetare……………………………………………………………………………….

II.2.1. Pregătirea materialului…………………………………………………………………….

II.2.2. Determinarea umidității materiei prime……………………………………………..

II.2.3. Identificarea capsaicinoidelor în fructul de ardei uscat ……..

II.2.4. Extragerea capsaicinoidelor …………………………

II.2.5. Determinarea cantitativă a capsaicinoidelor …………………..

II.3. Obținerea sinapismelor ………………………………

Capitolul III. Rezultate și discuții

Concluzii …………………………….…………………………………………………………………….

Bibliografie ………………….…………………………………………………………………………….

Introducere

Capsaicinoizii ca clasă de substanțe distincte sunt metaboliți secundari ai ardeiului.[7] Capsaicina, este principiul activ al ardeiului, care-i imprimă acestuia gust iute[2,3]. Acest alcaloid a fost descoperit și izolat, în formă impură, în 1816 de Christian Friedrich Bucholz (1770 – 1818) [15]. 30 ani mai târziu (1876) John Clough Thresh (1850 – 1932), izolează o formă aproape pură și o numește după numele genului – Capsicum din care face parte planta și care îl conține [6,8]. În 1876 Karl Micko a izolat primul forma pură. Compoziția chimică a fost determinată în primul rând de către E. K. Nelson în 1919; el a elucidat parțial structura chimică a capsaicinei. În 1873 farmacologul german Rudolf Buchheim (1820-1879) și în 1878, E. Hogyes, un medic maghiar, demonstrează că aceasta nu produce numai iritația gurii, ci și creșterea secreției gastrice [1]. Capsaicina a fost sintetizată pentru prima oară în 1930 de către E.Späth și F.S. Darling. În 1958 a fost descoperită dihidrocapsaicina și denumită capsaicină 2. În 1961 au fost izolați din pigment alți alcaloizi similari de către chimiștii japonezi S. Kosuge și Y. Inagaki, care formează familia capsaicinoidelor [13].

Ardeiului iute de multe ori i-au fost atribuite proprietăți antibiotice.  În formă pură sau prelucrat, acesta se aplică extern, deoarece este un analgezic în cazul durerilor de spate, reumatism, dureri musculare, picioare umflate, și ca antidot în caz de otrăvire [11]. Consumul regulat al capsaicinoizilor este benefic pentru condiții vasculare și împotriva hemoroizilor, varice, anorexie și congestia ficatului [18].

Capsaicina stimulează sistemului imunitar, posedă acțiune antitumorală, are efecte asupra scăderii în greutate ca rezultat al creșterii ratei metabolismului și stimularea digestiei, ameliorează afecțiunile respiratorii [10]. De asemenea, este un antiseptic local, reduce durerea și stimulează circulația (efect vasodilatator, scade tensiunea arterială și riscul de accidente vasculare sau de infarct de miocardic) [8,10].

Datorită acestor efecte, se recomandă folosirea ardeiului iute (și implicit a capsaicinei) atît extern sub formă de geluri, creme, spray-uri sau plasturi pe zonele afectate, cât și intern, ca tinctură de ardei iute [5]. Tratamentul cu capsaicină este o metodă naturală de a elimina durerea, evitând efectele secundare multiple date de unele medicamente (antiinflamatorii nesteroidiene orale) [7].

Actualitatea temei: Capsaicinoizii prezintă interes deosebit în industria farmaceutică și cosmetică, datorită proprietăților importante pe care le posedă.

Datorită capsaicinoizilor, ardeiul manifestă proprietăți rubefiante și revulsive, stimulând circulația locală, producând vasodilatație și senzația de căldură la nivelul zonei de aplicare.

Fructele de ardei iute sunt recomandate extern în mialgii lombosciatice, nevralgii, dureri reumatismale, crampe musculare, bronșite.

În amigdalite și faringite se indică cataplasme cu ardei zdrobit și muiat cu apă călduță, introdus între două bucăți de pînză sau comprese mai mari.

La fel de prețios este și uleiul extras din ardei. Conținutul destul de ridicat de vitamina C din ardei îi imprimă acesteia proprietăți antiinfecțioase și antiscorbutice.

Scop: Obținerea din semințele și fructul de ardei a principalului principiu activ cu efect de încălzire – “capsaicina” și pregătirea în baza acesteia a sinapismelor cu efect iritant.

Obiective:

Pregătirea materiei prime pentru obținerea capsaicinoizilor;

Cercetarea fitochimică a capsaicinoidelor;

Obținere capsaicinoidelor prin extragere;

Identificarea capsaicinoidelor în extract;

Formularea unui produs farmaco-cosmetic cu efect de încălzire;

Obținerea produsului cu efectul dorit;

Cercetarea calităților produsului obținut;

Capitolul I. Capsaicinoidele- substanțe bioactive din fructul și semințele de ardei (Capsicum annuum L.) (investigații bibliografice)

I.1. Structura și răspândirea capsaicinoidelor

Capsaicinoizii ca grup de substanțe distincte sunt metaboliți secundari ai ardeiului (Capsicum annuum L.). Complexul capsaicinic este principiul activ al ardeiului, care-i imprimă acestuia gust iute. Această grupă de substanțe se deosebește prin faptul că capsaicinele sunt concomitent compuși fenolici și alcaloizi [4].

Fructele de ardei conțin 0,1 – 0,5 capsaicine . Aceste capsaicine, de fapt sunt un amestec de cel puțin 5 compuși izomerici care imprimă gustul iute – arzător al produsului vegetal. Principalul component al complexului este capsaicina [2,3].

Structura principală a capsaicinei a fost stabilită în anul 1929, dar un studiu aprofundat despre analogii și omologii acesteia continuuă și astăzi. Întrega grupă de analogi și omologi au fost numiți capsaicinoizi [13]. A existat, însă, necesitatea să se stabilească dependența proprietăților fizice, chimice și biologice de structură, determinarea variabilității capsaicinoidelor în diferite specii de plante, pentru a găsi noi modalități de a evalua rolul lor în metabolism [17].

Gustul iute al fructelor de ardei este datorat prezenței alcaloizilor – derivați ai vanililaminei și a acizilor alifatici, care conțin în moleculă 7-10 atomi de carbon, care se deosebesc prin ramificarea atomilor de carbon. În partea aromatică a tuturor capsaicinoizilor se găsește o grupare hidroxil și una metoxi sitate în poziția orto una față de alta. În fragmentul de acid a unor alcaloizi există legătură dublă, aceasta justifică existența izomeriei geometrice. Capsaicina naturală și omologii acesteia sunt niște transizomeri. Cis-capsaicina în natură nu se întâlnește [13].

Sunt cunoscuți 12 compuși naturali din aceasta clasă, însă doar pentru 10 se cunosc fomulele de structură, care sunt prezentate în tabelul 1 [6,7,13]. Pentru a dovedi poziția legăturii duble, inițial materia primă a fost metilată (pentru stabilizarea fragmentului fenolic), după care fragmentul s-a oxidat până la dioli, apoi s-a adăugat KMnO4 , formându-se astfel legătura C-C. Au fost identificați acizii grași și în rezultat s-a stabilit structura capsaicinoizilor [18].

Compoziția elementară și structura acestor compuși este prezentată în tabelul 1.

Tabelul 1. Capsaicinoizii de origine naturală

[6,7,13]

[7,13]

Din formulele de mai sus rezultă că capsaicinoizii se aseamănă după structura fragmentului aromatic (vanililamida), dar se deosebesc după natura radicalului acidului. Trebuie de menționat că gustul iute a ardeiului depinde de structura fragmentului fenolic. Ăn cazul cînd fragmentul fenolic lipsește (O- metilcapsaicina) – gustul iute dispare complet, însă prezența grupării metoxi în poziția para sporește gradul de iuțeală [8].

Capsaicina și dihidrocapsaicina sunt compușii majoritari și de două ori mai puternici ca celelalte capsaicinoide (nordihidrocapsaicina, homodihidrocapsaicina și homocapsaicina ș.a.) [9]. Aceste capsaicinoide, sunt prezente în diferite cantități și în diferite specii de Capsicum și au o durată de acțiune diferită. Capsicinoidele au capacitatea de a stimula receptorii de căldură ai pielii, provoacă senzația de căldură, arsură, fără a se constata și o creștere a temperaturii [10].

O cantitate mare de capsaicinoizi se conțin în ardeiul iute (Capsicum annuum).

Ardeiul iute a fost cunoscut încă din anii 7500 î.Hr. Există dovezi arheologice în sudul Ecuadorului, ce arată că acest fruct a fost cultivat 6000 de ani în urmă. Cristofor Columb a fost unul dintre primii europeni care a "întâlnit" ardeiul iute într-una din călătoriile sale. Aceasta l-a denumit astfel, datorită gustului său, care se aseamănă cu cel al piperului negru cunoscut în Europa, în acea perioadă [12].

După descoperirea făcută de navigator, semințele de ardei iute au început să fie cultivate și pe restul pământului. Diego Alvarez Chanca, unul din fizicienii lui Columb a adus primele semințe de chili în Spania în anul 1493 și a scris despre efectele sale curative și medicinale în anul 1494. Din Mexic, semințele de ardei iute s-au răspândit rapid și în alte țări ca: India, China, Coreea, Japonia și au fost încorporate în bucătărie [11].

Totuși, mai există și alte variante de răspândire a acestor semințe în lume. Scriitoarea Lizzie Collingham scrie în cartea sa culinara că ardeiul iute a fost adus în Europa de către portughezi, care ar fi ajuns în India. De acolo, planta s-a răspândit prin Asia Centrală, Turcia ajungând în Ungaria unde a devenit și simbol național sub numele de "paprika" [12].

I.2. Proprietățile capsaicinei și omologilor săi

Capsaicinoizi posedă următoarele proprietăți fizice importante: temperatura de topire este de 62-63 °C, temperatura de fierbere 210-220 °C, sunt slab solubili în apă, solubili în alcool, eter, benzen și cloroform.

Capsaicina [N-(4-hidroxi-3-metoxibenzil)-8-metilnon-6-trans-enamidă] se prezintă sub forma unor cristale inodore albe, care ard sever. Masa molară este de 305,199; punctul de topire este 64,5 ° C; punctul de fierbere la presiunea de 0,01 mmHg este 210-220 °C; sublimă la 115 °C, UV Amax, 227, 281 nm; ușor solubilă în: sulfură de carbon, apă caldă și acid clorhidric concentrat, practic insolubilă în apă în condiții ambiante, destul de rezistentă la acțiunea cu acizi și soluții alcaline, la temperatura camerei.

Dihidrocapsaicina [N-(4-hidroxi-3-metoxibenzil)-8-metilnonanamidă], se prezintă sub forma unui cristal opac, alb, inodor și este foarte picantă. Masa molară este de 307.215; punctul de topire 65,6-65,8 °C, UV Amax sub 230 nm; se topește în alcool etilic absolut, caracteristicile de solubilitate sunt aproape același cu cele ale capsaicinei.

Nordihidrocapsaicina [N-(4-hidroxi-3-metoxibenzil)-7-metiloctanamida], se prezintă sub forma unui crital alb, ete foarte picantă. Masa molară este de 293,199; punctul de topire de 65,6 ° C; UV Amax 280,5 nm în alcool etilic absolut.

I.3. Distribuția capsaicinei în fructul de ardei

Există multe teorii contradictorii în literatura de specialitate publicate cu privire la

distribuția și localizarea capsaicinei în ardei. Cu toate acestea, majoritatea cercetătorilor sunt de acord că distribuție capsaicinei în fruct este inegală. Deși semințele nu conține o cantitate mare de capsaicină, ele pot dobândi un grad de iuțeală prin contact cu placenta. Figura 1 prezintă schematic secțiunea transversală a unui fruct de ardei. Majoritate, aproximativ 89%, din capsaicină se conține în placenta fructului și aproape 5-6% în pericarp și sămânța.

Fig. 1. Secțiunea transversală a unui ardei cu ilustrarea glandelor ce conțin capsaicină

Măsurarea iuțelii în ardei se face prin unități Scoville. SHU (Scoville Heat Unit) este unitatea de măsură utilizată de Scara Scoville. Iuțeala unui ardei este proporțională cu  cantitatea de capsaicină conținută de acesta. Încadrarea pe scara Scoville se face cu ajutorul unui test organoleptic.

Tabelul 2. Scara Scoville de detrminare a iuțelii ardeiului

I.4. Substanțele însoțitoare ale capsaicinei în semințele și fructul de ardei

Fructele de ardei mai conțin o mulțime de alte substante biologic active, care conferă ardeiului proprietăți nu numai alimentare, dar și terapeutice importante. Printre acestea se enumeră: acidul ascorbic (0,1- 0,3 %), vitaminele A, B1, B2, PP, carotinoide (capsorubina, zeaxantina, xantofila, α-, β-, γ- carotenu), flavonozide (hespe.ridozina, eriodictiozida, rutozida), ulei gras (15- 25 %) format în special din gliceridele acidului palmitic, oleic și linoleic [19].

Uleiul semințelor de ardei este un produs cu anumită importanță farmaceutică datorită anume acestor acizi (tabelul 2) [19].

Tabelul 3. Compoziția procentuală a acizilor grași în pericarpul și semințele de ardei, în procesul de păstrare

[8,13]

Din structura (fig. 2) celor mai importanți acizi care formează acest ulei se vede prezența legăturilor duble, în special a 2 legături duble în acidul linoleic, care determină importanța farmaceutică a uleiului.

acidul oleic

acidul palmitic

acidul linoleic

Fig. 2. Structura chimică a acizilor din componența gliceridelor uleiului semințelor de ardei [6]

I.5. Substanțele aromatice și colorate din ardei

Coloranții ardeiului sunt localizați în pericarp și constau în principal din carotenoizi cu mici cantități de flavonoizi și antociani. Aspectul de culoare roșie se datorează în principal apariției maturității biologice a fructelor [12].

Potrivit lui Hmeler, amestecul de carotinoizi (fig. 3) constituie în mediu 0,5% din greutatea uscată a fructelor (capsantin 0,35%, capsarubin 0,073%, caroten 0,031%, zeaxantină 0,025%, criptoxantină 0,016%, urme de xantofil ș.a). Structura chimica a carotenoidelor ardeiului a fost stabilită în 1961, prin analiza spectrului RMN [19].

Datele cu privire la conținutul de carotenoizi individuali în ardei și natura lor chimică trebuie să fie considerată ca fiind contingentă, deoarece în această serie ușor are loc izomerizarea structurală și are loc oxidărea ciclurilor cu formarea epoxizilor [11,12].

β- caroten C40H56

Capsantin C40H56O3

Capsarubin C40H56O4

Fig. 3. Structura chimică a unor carotinoizi din fructul de ardei [7]

De asemenea, sunt descrise două flavonoide (fig. 4) izolate prin extracție cu metanol din fructe proaspete de ardei. Acestea sunt identificate prin absorbția în lumină UV (pe cromatograme de poliamină) după pulverizarea cu ZrOCl2. Una dintre aceste flavonoide în urma hidrolizei acide formează glucoza și apigenina. Cealaltă, conținându-se în luteolin-7-monoglicozida. Ambele glicozide se regăsesc și în frunzele si florile de ardei [15].

Simpla prezență a flavonoidelor în fructele de ardei este de mare interes. Acești metaboliți sunt clasificați în lista vitaminei P, care prezintă activitate crescută, în special în combinație cu acidul ascorbic, care se conține, de asemenea, în ardei [11].

Apigenina R= H – luteolina; R= C6H11O5 -7- luteolinglicozida;

Fig. 4. Structura chimică a flavonoidelor din componența ardeiului [19]

Pentru a extrage cantitatea de substanțe colorate , a fost nevoie de diferiți solvenți, dintre care cei mai buni s-au constatat a fi alcoolul etilic și acetonă. Au fost testate diferite temperaturi de depozitare și uscare a pigmenților, precum și condițiile de omogenizarea a materiei prime pentru a preveni caramelizare acestuia. Temperaturile admisibile de încălzire (prag) acceptate la pretratarea materiilor prime nu trebuie să depășească 50 °C [16].

Articole și brevetele referitoare la izolarea și purificarea pigmenților din ardei arată posibilitatea reală de utilizare a acestora în practică pentru produsele alimentare de colorat. În extracte, conținutul de substanțe colorate se măsoară la absorbția maximă de lumină, în regiunea UV a spectrului (λ = 283 nm) sau regiunea domeniului vizibil (λ = 468) [12].

Cererea de coloranți inofensivi din material vegetal în industria alimentară este mare, mai ales pentru aprovizionarea culoarii roșii sau portocaliu. Obstacol la aplicarea în practică a substanțelor colorate din fructe de ardei pot fi doar factorii economici, deasemenea este greu de cultivat ardei în special pentru coloranți [19].

Fără îndoială, interes prezintă pigmenții ardeiului, sub formă de metaboliți. Mirosul specific de ardei proaspăt este datorat prezenței componentelor volatile în care predomină 2-izobutil-3-methoxipirazina (fig. 5) [19].

[19]

Fig. 5. Structura chimică a unui pigment din componența ardeiului

I.6. Metaboliții ardeiului ca substanțe medicamentoase și metodele de detectare a lor în materia vegetală

Gama de produse, derivate din ardei, utilizate în scopul aromatizării este destul de largă. Soiurile amare de ardei utilizate ca condiment, asigură varietatea de produselor alimentare. Aplicarea ardeilor în practică are o mare importanță, ei servesc ca surse de diferite medicamente. Soiuri de ardei picant au atras de mult atenția medicilor și farmaciștilor pentru activitatea lor biologică ridicată [3].

Acțiunea farmacologice a capsoicinoizilor a fost și continuă să fie obiectul de studiu amplu și detaliat din mai multe puncte de vedere: cardiovascular, respirator, senzorial, termoreglare și altele. Foarte populare în medicina sunt plasturele de ardei, acestea au un efect terapeutic evident în tratamentul radiculitei și alte tulburări neurofiziologice. Preparate pe bază de extracte de ardei iute sunt folosite pentru reumatism, limbago și lumbago [7].

Un studiu farmacologic a capsoicinoidelor, a fost publicat în SUA, în anul 1979. În acesta se descrie efectul preparatelor medicamentoase din ardei asupra unor animalelor de laborator. S-a confirmat efectul puternic hipotensiv a capsaicinei și capacitatea ei de a excita activitatea respiratorie [9].

Capsaicina a fost mult timp apreciată de către medici ca un promotor activ al activității gastro-intestinale [10]. Datele recente au confirmat această proprietatea a ei. Concentrația minimă (de prag) la care preparatul devine activ este mai mică de 0,1 mg / ml [13].

Printre alte proprietăți fiziologice ale capsaicinoizilor este indicat faptul că aceste substanțe provoacă efect hipotermic similar cu histamina. Detectarea activității biologice, în funcție de structura capsaicinoizilor este încă puțin înțeleasă. Acest lucru se datorează dificultății de a obține compuși activi individuali din ardei. Practic, în toate studiile farmacologice realizate, de obicei se obțin amestecuri de omologi și analogi ai capsaicinei [8]

Pe piața mondială a medicamentelor sunt distribuite și medicamentele individuale, pe bază de extracte din piper. De exemplu, unguientul pentru uz extern : "Capsicam", produs în Estonia [14].

De asemenea, există și preparate pure de capsaicină produse de firma maghiară "REANAL". În același catalog al preparatelor medicinale, apar și anumite substanțe utilizate pentru sinteza capsaicinoizilor. Efectele lor senzoriale sensibile au fost și sunt obiectul de studiu a oamenilor de știință din multe țări ale lumii.

Pentru a evalua efectele unei astfel de metode este, de obicei necesar, instilarea soluției substanței studiate în ochiii animalelor experimentale. În acest caz, în funcție de răspuns (numărul de clipiri pe o unitate de timp), se evaluează eficacitatea de stimulare, se determină concentrația- prag de compuși picanți, efectul de temperatură, lumină, etc.

Testele senzoriale au dezvăluit două tipuri de efecte ale acțiunii capsaicinoizilor: posibilitatea de a cauza efecte dureroase la instilare în ochi și efectul de insensibilitate.

Când s-au studiat efectele senzoriale ale analogilor și omologilor capsaicinei precum și alți derivați naturali și sintetici a vanililamidei, au fost dezvăluite caracteristici interesante, referitoare la structura asemănătoare a acestora. Nonanoilvanililamida R-NH-CO-C18H17 și izomerul de structură a acesteia R-CO-NH-C18H17 au avut efecte sensibile, înalte uneori chiar asemănătoare. Înlocuirea grupei amine cu ester R-CO-OC8H17 , a lipsit capsaicina de imunitate, dar a rămas același efect dureros specific derivatului- vanilinamida. În cadru acelorași teste s-a studiat și influența catenei laterale. Rezultatele sunt prezentate în figura 6, unde cifrele indică numărul de atomi de carbon ale lanțurilor laterale în moleculele compușilor testați. Valoarea efectelor senzoriale se exprimă prin barele verticale, în care concentrația (g / ml) este invers proporțională cu înălțimea benzilor ce indică un gradul de insensibilitate (2) și efectul nivelului durerii.

Fig. 6. Efecte senzoriale. Raportul dintre iuțeala și efectul de insensibilitate cauzat de diferite alchilvanilinamide

R= 4-oxi-3-metoxibenzil; R´= catenă laterală cu un număr variabil de atomi de carbon.

Cu cit concentrația este mai mică, cu atât este mai mare activitatea senzorială. Figura prezintă trei grupe de compuși: derivații alchilvanililamidelor, care includ capsaicina (C-9), derivații alchil- și cicloalchilhomovaniloilamidov și esterii acidului homovanilic.

Prin urmare, testul senzorial permite de a face concluzii despre activitatea capsaicinoizilor în funcție de mărimea lanțului lateral. Efectul maxim îl posedă substanța ce conține în acest lanț 8-10 atomi de carbon. Concentrația prag a reactanților, a fost determinată de trei concentrații : 1, 10, 50 mg / ml.

Testul sensorial al capsaicinoizilor este recunoscut ca o constatare metodologic important în psihofiziologie. Adică, concentrația capsaicinoizilor cu structură diferită, au blocat unele părți ale nervilor senzoriali.

I.7. Mecanismul de acțiune a capsaicinoidelor

Capsaicina, este o neurotoxină care a fost studiată în diferite anomalii de durere, deoarece, după ce cauzează o iritație inițială, produce apoi efecte analgezice. Se crede că efectul capsaicinei în durere este mediat prin acțiunea sa asupra neuronilor senzoriali, cu axoni de tip C, amielinici, care sunt implicați în transmiterea de informații nociceptive la nivelul sistemului nervos central și eliberea de mediatori proinflamatorii implicați în diferite căi ale durerii. Eficacitatea clinică a capsaicinei a fost evaluată în mai multe tulburări ale tractului urinar inferior, cum ar fi instabilitatea detrusorului, hipersensibilitate anormală a vezicii urinare si dureri pelviene și hiperreflexia mușchiului detrusor al vezicii urinare.[6]

La bolnavi cu hiperreflexie vezicală secundară unei leziuni medulare este probabil ca un mecanism identic sau similar să explice efectele capsaicinei asupra vezicii urinare. Administrarea intravezicală de capsaicină desensibilizează fibrele C aferente ale vezicii urinare (care transmit semnalelenociceptive la nivelul sistemului nervos central) reducând transmiterea de semnale care declanșeaza hiperactivitatea mușchiului detrusor [6].

Capsaicina activează fibrele nervoase senzoriale, prin intermediul unui canal de ioni, cunoscut sub numele de receptor vaniloid-1. După activarea receptorilor-1 vaniloide, capsaicina și alți compuși vaniloizi desensibilizează neuronii senzoriali, ceea ce îi face refractari la stimuli ulteriori, care cauzează dureri [9]. Treizeci de zile după instilare intravezicară cu capsaicină, pacienții care au primit capsaicină au arătat o reducere semnificativă a frecvenței de golire/24 ore și episoade de incontinență, creșterea capacității, masurata prin cystometry, și scăderea presiunii maxime a detrusorului [6,7].

Iritația inițială cauzează excitația pe care capsaicina o produce in neuronii senzoriali

determină efecte secundare neplăcute în timpul perioadei imediat după instilare intravezicală

pentru sângerări vezicale.

În plus, pentru a desensibiliza neuronii aferenți de tip C, capsaicina modifică, de asemenea, eliberarea de la terminalele periferice ale substanței P, neurokininei A, peptide care relaționează cu gena calcitoninei și alți neurotransmitatori / neuropeptide care acționează în răspunsul la inflamație [6].

[6]

Fig. 7. Mecanismul de acțiune al capsaicinei privind efectul de încălzire

Nervii sunt dominați de senzația de căldură și “uită” să transmită durerea pentru o perioadă destul de lungă de timp. Capsaicina distruge receptorii pentru căldură, împiedicând senzația de arsură. Aceasta explică de ce persoanele care consumă în mod obișnuit ardei iute pot suporta cantități mari față de celelalte persoane [16]. Dar aceste persoane suportă și riscul de a se arde realmente când consumă lichide fiebinți, căci nu mai simt avertizarea. Capsaicina stimulează (și apoi desensibilizează) mai ales receptorii TRPV1, care în mod obișnuit reacționează la temperaturi de cca 45°C permițând ridicarea temperaturii alimentelor până la 52°C și chiar peste aceasta; de abia la acest nivel termic receptorii TRPV2, insensibili la capsaicină pot emite un semnal [7].

Senzația de arsură și durere asociată capsaicinei rezultă din activarea neuronilor senzoriali din mugurii gustativi. Capsaicina se leagă de receptorii membranari vaniloizi subtipul1 (TRPV1). Acesta induce o depolarizare a membranei plasmatice prin intrarea calciului și sodiului. Capsaicina activează receptorii TRPV1 căci ea este un analog structural al

metaboliților acidului linoleic oxidat, substanță endogenăsintetizată în arsuri [10].

Capsaicina stimulează producția a doi hormoni, adrenalina și noradrenalina, care permit

arderea zaharurilor și grăsimilor de rezervă. În cantitate foarte mare, capsaicina provoacă eliberarea de endorfine , responsabile deo senzație de plăcere sau de euforie [15].

1.8. Alcaloizi și glicozide steroidice din componența ardeiului

În plantele cultivate din familia Solanaceae, cum ar fi roșii, cartofi, ardei, vinete sunt adesea găsite serii ciudate de metaboliți: alcaloizi și glicozide steroidice (fig. 8). Substanțele produse de aceste plante au prezentat interes pentru chimiștii din toată lumea. Principalul stimulent pentru atenție, au fost detaliile cu privire la posibilitatea de transformare chimică a saponinelor și glicoalcaloizilor steroidieni cu obținere unui derivat a pregnanului, care este materia primă pentru sinteza hormonilor steroidici [1].

În clasa ardeiului, deasemenea au fost identificate unele alcaloizi și glicozide steroidice. În semințele de ardei iute s-a constata și s-a afirmat prezența glicozidului – capsicozida.

R – rest de oligozaharidă.

Fig. 8. Glicozida din componența ardeiului [17]

Capitolul II. Obținerea principiului activ capsaicina și prepararea sinapselor cu efect de încălzire (partea experimentală)

II.1. Materiale

Materie primă: drept obiect de cercetare s-a folosit produsul vegetal uscat de ardei, Capsicum annuum L., colectate din R. Moldova, dintr-o gospodărie auxiliară. Pentru obținerea sinapismelor folosim și făină de castane.

Reactivi: Pentru identificarea capsaicinoidelor în fructul de ardei este nevoie de: Reactiv Gibbs de 1%, Reactiv Folin și oxiclorură de vanadiu, etanol; pentru determinarea iuțelii ardeiului: etanol, soluție de apă cu zahăr; pentru extragerea capsaicinoidelor este nevoie de toluen; pentru separarea și identificarea capsaicinei: sistem hexan: etilacetat (1:1), soluție de FeCl3 și  K3[Fe (CN)6].

Aparate: : pentru determinarea umidității este nevoie de etuvă, pentru extragerea capsaicinoidelor: centrifugă, eprubetă; pentru separarea și identificarea capsaicinei: placă cromatografică.

II.2. Metode de cercetare

II.2.1. Pregătirea materialului

Produsul vegetal Capsicum annuum sa usucat pînă la o masă constantă, după care se mărunțește pînă la dimensiunea de 3- 5 mm pentru extragere și pînă la starea ,, pulverulentum” pentru obținerea sinapselor.

II.2.2. Determinarea umidității materiei prime

Metoda determinării umidității se bazează pe măsurarea pierderii în masă a materiei prime din contul umidității higroscopice și substanțelor volatile la uscarea materiei prime pînă la starea absolut uscată.

Mersul determinării: materia primă pregătită se cîntărește cu o precizie de ± 0,01 g. În etuva încălzită pînă la 60- 65 ○C, se plasează ardeiul fără stern, în momentul plasării, temperatura în interiorul etuvei scade. Timpul, în decursul căruia materia primă trebuie să fie uscată este considerat începînd cu momentul, cînd temperatura în interiorul etuvei va atinge 60- 65 ○C. Uscarea se continuă pînă la masă constantă. Masa constantă se consideră atinsă, dacă diferența între 2 cîntăriri urmate după 30 min de uscare și 30 min de răcire nu depășește 0,01 g. Prima cîntărire are loc peste 2 ore după plasarea în etuvă a probelor. Ardeiul se scoate din etuvă, se răcește și se cântărește. [19]

Prelucrarea datelor:

Umiditatea materiei prime (W) se calculează după formula (%):

W(%)= (m- mi )/m * 100%

unde :

m- masa materiei prime înainte de uscare, g ;

mi- masa materiei prime după uscare, g.

II.2.3. Identificarea capsaicinoidelor in fructul de ardei uscat

Pregătirea extractului din produs vegetal. a) 1 g de produs vegetal mărunțit se pune într-o retortă de 100 ml, se toarnă 25 ml de HCl de 1% și se încălzește timp de 5 minute, la baia de apă clocotindă. După răcire extractul se trece printr-un filtru de hîrtie (Extractul A).

b) 2 g de produs vegetal mărunțit se pune într-o retortă de 100 ml, se adaugă 1 ml soluție de amoniac de 10% , 20 ml de cloroform și se lasă o oră, amestecînd periodic. Extractul cloroformic se filtrează prin vată în pîlnia de separare cu capacitatea de 100 ml și alcaloizii se extrag cu 15 ml de HCl de 1% (Extractul B).

Extractul A sau B se toarnă în eprubete, cîte 1ml în fiecare, și se adaugă atent, în picături corespunzătoare. În prezența alcaloizilor imediat sau mai tîrziu trebuie să se formeze precipitat.

Reactivul Dragendorff: soluția 1- 0,85 g de subnitrat de bismut se dizolvă în 40 ml de apă și se adaugă 10 ml de acid acetic; soluția 2- 20 g de iodură de potasiu se dizolvă în 50 ml de apă. Se amestecă volume egale ale soluțiilor 1 și 2. La 10 ml de amestec obținut se adaugă 10 ml de apă și 20 ml de acid acetic.Se formează un precipitat de culoare roșie –portocalie sau roșie cărămizie.

Reactivul Wagner:1,27 g de iod se dizolvă în 100 ml de soluție de 2 g de iodură de potasiu în apă. Se formează un precipitat brun.

Soluția de tanin: 10 g de tanin se dizolvă în 90 ml de apă și se adaugă 10 ml de alcool etilic. Se formează precipitat amorf albui sau gălbui.

Cea mai accesibilă metodă de determinare calitativă a capsaicinoidelor este cea organoleptică. Sunt cunoscute mai multe metode de detectare a capsaiciniodelor, însă de obicei sunt utilizate reacțiile de culoare pe gruparea fenolică.

Reacția capsaicinoidelor cu reactivul Gibbs

Reactivul Gibbs este o soluție alcoolică de 2,6- dibromo-p-benzochinonclorimidă, acest reactiv este obținut la sinteza din 2,6-dibrom-4-nitrofenol. Această pulbere de culoare galbenă deschisă și cristalină formează cu capsaicinoidele în mediu alcalin- colorație albastră strălucitoare.

De asemenea se poate aplica reactivul pe peretele interior al fructului tăiat cu o capilară de sticlă. În același mod se introduce o picătură de soluție amoniacală, apare o colorație albastră.

Se recomandă de utilizat soluție alcoolică de 1% proaspăt preparată de acest reactiv:

Reacția capsaicinoidelor cu reactivul Folin

La interacțiunea capsaicinoidelor cu reactivul Folin se formează o colorație albastră.

Reactivul Folin reprezintă un amestec de molibdat si wolframat de sodiu în acid fosforic.

Reacția capsaicinoidelor cu oxiclorura de vanadiu.

Această reacție decurge dacă este efectuată în solvenți anhidri. Se formează o colorație albastră.

II. 2.4. Determinarea iuțelii fructelor de ardei

1 g (o cantitate mica, un bob) de ardei uscat ce urmează a fi testat, se macerează în 100 ml etanol cu scopul de extrage conținutul de capsaicină. Soluția se lasă timp de 24 de ore apoi se filtrează. Soluția rezultată este gustată de un grup de 5 subiecți. După aceasta, soluția inițială se diluează treptat cu o altă soluție compusă din apă și zahăr. În momentul în care, subiecții nu mai detectează decât gust de apă cu zahăr (similar cu un ardei gras) se calculează numărul de diluții efectuate rezultând numărul de SHU.

De ex.: o parte de alcool la 50.000 parți apă îndulcită, rezultă ca ardeiul are o iuteală de 50.000 unități Scoville.

II.2.5. Extragerea capsaicinoidelor

Se cîntărește 10 g de ardei proaspăt, se fărîmițează fin în mojar aproximativ 10 minute. După aceasta se adaugă 30 ml de acetonitril (ca solvent pentru extracție) și triturăm aproximativ 20 de minute. Materialul vegetal insolubil se îndepărtează prin filtrarea sub vid. Extractul de solvent final a fost măsurat cu precizie și 1 ml de acest extract a fost transferat într-un balon cotat și balonul a fost adus la cotă (tipic 10 ml). Amestecăm conținutul balonului.

Se fărîmițează (pînă la pulbere) în mojar 5 ardei uscați, folosind pentru aceasta un mojar cu un pistil. Apoi transferăm pulberea înt-un tub al centrifugii de 15 ml, unde adăugăm 8 ml de toluen, astfel are loc separarea prin centrifugare. Se alege toluenul ca solvent pentru acest experiment, deoarece el este mult mai selectiv în extragerea capsaicinoidelor decît solvenții mai polari, cum ar fi acetona. Astfel se obține un extract mai pur, chiar dacă masa capsaicinoidelor extrase este mai mică în comparație cu alți solvenți. (cap.3)

II.2.6. Determinarea cantitativă a capsaicinoidelor

Cromatografia în strat subțire este o metodă folosită în principal pentru separarea și identificarea capsaicinoidelor. Cromatografierea se efectuează pe stratul de sorbant fixat sau nefixat. În calitate de sorbant de folosește oxidul de aluminiu, silicagelul; în calitate de bază servesc plăcile de sticlă cu dimensiunile: 12-20 8-15cm. Extractul și soluția martorului se aplică cu un capilar sau cu o pipetă specială pe linia de start, care se află de la marginea plăcii la o distanță de 1,5-2 cm. Marginea plăcii se cufundă în lichidul ce se toarnă în camera cromatografică. Stratul de lichid trebuie să fie de 5 mm.

Se efectuează analiza a 3 fracțiuni, pentru a determina care dintre aceasta conține amestecul de capsaicină. Punem pe placă de silicagel o picătură ce conține un volum mic de capsaicină standard și cele trei fracțiuni din diferite benzi și apoi are loc developarea pe placă într-o soluție de hexan: etilacetat (1:1), folosind pentru aceasta soluție de clorură de fier și hexacianoferat de potasiu. Placa se introduce în camera cromatografică. S-a observat că carotinoidele apar la un Rf de 0,80- 0,85. A doua fracțiune conține o cantitate mică de capsaicinoide și nu apare pe placă. A treia fracțiune ce conține capsaicină și dihidrocapsaicină, co-eluent capsaicina apar la un Rf de 0,25 -0,3.

II.3. Obținerea sinapismelor

Sinapisme cu castane se prepară astfel: se amestecă făină de castane cu făină de grâu (în proporții egale), se adaugă oțet și se omogenizează. (sunt indicate în problemele reumatice).

Faina de muștar se amesteca cu apa la temperatura camerei 20-30°C și se obține o pastă, apoi se lasă în repaus 10-15 minute timp în care ia naștere esența (uleiul) de muștar care este principiul activ; după aceea pasta se aplica pe locul bolnav unde se mentine 10-15 minute cand se produce revulsia; se aplica de obicei in afectiunile pulmonare.

(sinapisme cu castane și ardei iute pentru tratarea bolilor reumatice: se amestecă în proporții egale făină de grîu și făină de castane, se adaugă oțet și extract de capsaicină. Masa obținută se plasează )

Capitolul III. Rezultate și discuții

III.1 Caracteristica materiei prime Fructus Capsici

Tabelul 3. Caracteristicile gravimetrice ale Materiei Prime și a Produsului Vegetal

Am realizat uscarea materiei prime Fructus Capsici într-o etuvă, menținînd temperatura de 60- 65 °C. Este necesar de monitorizat strict temperatura, deoarece la mărirea temperaturii are loc pierderea principiului activ – a capsaicinei.

Tabelul 4. Datele obținute în procesul de uscare a produsului vegetal

Concluzii

1. Fructul de ardei este considerat tradițional o sursă naturală de vitamina C și de compuși cu gust iute, acesta conduce la creșterea ratei metabolismului și stimularea digestiei.

2. Metaboliții secundari din fructul și semințele de ardei, include o diversitate mare de compuși fitochimici: alcaloizi, flavonoide, saponine, steroizi.

3. Am stabilit că suma capsaicinoidelor manifestă un efect de încălzire, deci este avantajos de obținut un produs cosmetic sau medicinal cu acceleași proprietăți (unguente, cataplasme, ulei de masaj).

4. Tratamentul cu capsaicină este o metodă naturală de a elimina durerea, evitând efectele secundare multiple date de unele medicamente.

Bibliografie

Grigorescu Em.,Stănescu U. Farmacognozie. vol. IV, Iași: IMF, 1982, 48 p.

Istudor V., Farmacognozie. Fitochimie. Fitoterapie, București, Ed. Medicina, 1998, 460p.

Istudor V. Farmacognozie, Fitochimie, Fitoterapie, București: Ed. Medicală, 2001, 346p.

Teleuță A., Marinescu C., Mihăilescu C. Plante medicinale. Chișinău: Litera, 2008,360 p.

Березовский В.М. Химия витаминов. Москва 1998, 250 стр

Бронштейн А.И. Вкус и обояния. Москва 1989. 32-35 стр.

Гуцу Е.В. Балашова Н.Н. Лазурьевский Г.В. Вторичные метаболиты стручкового перца как факторы имунитета.Москва 1985.

Кинтя П.К. Лазурьевкий Г.В. Стероидные глекозиды ряда сритостана. Кишинёв 1995. 17-25 стр.

Хефтман Е. Биохимия стероидов Москва 1998.

Balbaa S.I., Larawya M.S., The capsaicin content of capsicum fruits at different stages of maturity. Lloydia, 2000

Barber M.S., Jackman L.M. Carotinods and related compaunds. The structures of capsanthin and capsorubin. 2002

Gal J. Composition of capsaicin. Lebensm 1989

Jurenitsch J., Bingler E. Simple high-pressure liquid chromatographic method from determination total and single capsaicinoids in capsicum fruits. Planta med., 1993

Jurenitsch J., David M. Detection and identification of new pungent compounds in fruits of capsicum. Planta med., 1993

J.King, H. Wikers Felter. Chemical constitution of the pungent principles. Ecletic Medical Publication, 2002

Bennett DJ., Kirby GW. Constitution and biosynthesis of capsaicin. Journal of Chemical Society,1999, 442-446p.

Tomco J., Votikhy Z. Steroid. Alcaloids. Ed.Manske 2000 p.1-82

Virus R.M., Gebhard G.F. Farmacologic actions of capsaicin. Life Sciences., 1997.128-150p.

Naima Z., Aziz H. Assessment of Color, Capsaicinoids, Carotenoids and Fatty Acids. Journal of Natural Sciences Research ISSN 2224-3186 Vol.3, No.7, 2013