ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЯТЫ ПЕРЕЧНОЙ (Mentha piperita L.) И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКСТРАКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

АННОТАЦИЯ

Мята перечная (Mentha × piperita L.) является ценным источником биологически активных соединений с широким спектром фармакологических свойств. Проведён анализ эфирного масла мяты, выращенной в Ташкентской области, методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией (ГХ-МС). Идентифицировано 54 соединения (98,95 % от общего состава), доминируют окисленные монотерпены — ментол (32,96 %) и ментон (32,98 %). Содержание фенольных соединений в экстрактах определено методом ВЭЖХ: розмариновая кислота — 37,79 мг/100 г, галловая — 121,04 мг/100 г, рутин — 109,37 мг/100 г. Оптимизация экстракции полифенолов методом Бокса–Бенкена показала, что при 70 % этаноле, 60–70 °C и 90 мин выход розмариновой кислоты достигает 7,33 мг/г. Полученные результаты служат основой для стандартизации технологии получения экстрактов мяты перечной для функциональных напитков седативно-анксиолитического действия.

ABSTRACT

Peppermint (Mentha × piperita L.) is a valuable source of biologically active compounds with a wide range of pharmacological properties. The essential oil of peppermint grown in the Tashkent region was analyzed by gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS), identifying 54 compounds (98.95% of the total), dominated by oxidized monoterpenes — menthol (32.96%) and menthone (32.98%). The content of phenolic compounds was determined by high-performance liquid chromatography (HPLC): rosmarinic acid — 37.79 mg/100 g, gallic acid — 121.04 mg/100 g, and rutin — 109.37 mg/100 g. Optimization of polyphenol extraction using the Box–Behnken design showed that 70% ethanol, 60–70°C, and 90 min provide a rosmarinic acid yield of 7.33 mg/g. The results form a basis for standardizing peppermint extract production technology for functional beverages with sedative and anxiolytic effects.

Ключевые слова: мята перечная, Mentha piperita, эфирное масло, ментол, фенольные соединения, розмариновая кислота, экстракция, оптимизация, Box-Behnken.

Keywords: peppermint, Mentha piperita, essential oil, menthol, phenolic compounds, rosmarinic acid, extraction, optimization, Box-Behnken.

Введение

Mentha piperita, является культивируемым стерильным гибридом мяты водной (Mentha aquatica) и мяты колосистой (Mentha spicata), принадлежащим к обширному семейству Яснотковые (Lamiaceae). Таксономия мяты очень сложна и включает около 42 видов и 15 гибридов с сотнями подвидов и сортов [7, 8].

Она отличается богатым и разнообразным химическим составом, насчитывающим более 40 различных идентифицированных соединений [3, 7, 8]. Основными компонентами ее эфирного масла являются ментол и его производные, такие как ментон и ментилацетат, которые в значительной степени определяют ее характерный аромат и многие терапевтические эффекты [9].

Помимо эфирных масел, M. piperita является важным источником фенольных соединений [6]. К ним относятся фенольные кислоты, такие как кофейная кислота, розмариновая кислота и хлорогеновая кислота, а также флавоноиды, включая эриоцитрин, производные лютеолина (например, лютеолин-7-O-рутинозид, лютеолин-7-O-глюкуронид), гесперидин, салициловая кислота, кемпферол, рутин и кверцетин. Присутствие дубильных веществ также дополняет ее фитохимический профиль [2, 4, 5]. Анализ сухих экстрактов показал заметное содержание витаминов, среди которых витамин B3 (ниацин) присутствует в самой высокой концентрации, наряду с витамином C, B1, B2, B6 и PP [1].

Материалы и методы

Объекты исследования. Исследования проводились на образцах надземной части мяты перечной (Mentha piperita L.), выращенной в Ташkентской области и собранной в фазе цветения в июне 2023 года. Сырье высушивали воздушно-теневым способом при температуре 25-30°C до влажности 8,98% и измельчали до фракции 0,5-1,0 мм.

Анализ эфирного масла. Эфирное масло получали методом гидродистилляции в аппарате Клевенджера. Качественный и количественный анализ проводили на хромато-масс-спектрометре Agilent 5975C inert MSD/7890A GC System (США) с капиллярной колонкой HP-INNOWax. Идентификацию компонентов проводили путем сравнения масс-спектров с данными библиотек Wiley и NIST, а также по расчетным индексам удерживания.

Анализ фенольных соединений. Количественное определение фенольных соединений (рутина, галловой кислоты, розмариновой кислоты и др.) проводили методом ВЭЖХ на системе Agilent 1260 Infinity (США) с диодно-матричным детектором. Разделение осуществляли на колонке Eclipse XDB-C18 в градиентном режиме.

Оптимизация экстракции. Для оптимизации параметров экстракции розмариновой кислоты использовали трехфакторный трехуровневый план эксперимента Бокса-Бенкена (Box-Behnken Design). В качестве независимых переменных исследовали: концентрацию этанола (X₁: 70, 80, 90%), температуру (X₂: 40, 60, 80°C) и время экстракции (X₃: 60, 90, 120 минут). Выход розмариновой кислоты (Y, мг/г) являлся откликом. Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения Design-Expert 12.

Результаты и обсуждение

1. Компонентный состав эфирного масла мяты перечной

В результате ГХ-МС анализа эфирного масла мяты перечной было идентифицировано 54 соединения, суммарно составляющих 98,95% от общего состава (Таблица 1). Установлено преобладание окисленных монотерпенов (85,38%). Основными компонентами эфирного масла являются ментол (32,96%) и ментон (32,98%), которые определяют характерный аромат и основные фармакологические свойства (охлаждающее, спазмолитическое, седативное). Значительный вклад вносят неоментол (5,60%), цинеол (1,8-цинеол, 6,61%) и ментофуран (2,98%). Среди монотерпеновых углеводородов присутствуют лимонен (1,94%) и ментен (3,75%). Также идентифицированы сесквитерпеновые углеводороды, такие как кариофиллен (1,92%).

Таблица 1.

Основные компоненты эфирного масла мяты перечной

Выявленный состав коррелирует с литературными данными и подтверждает высокое качество и стандартизированность исследуемого сырья [1, 3].

2. Содержание фенольных соединений в экстрактах

Анализ спиртовых экстрактов и концентратов мяты перечной показал высокое содержание фенольных соединений (Таблица 2). Наибольшее количество целевых БАВ наблюдалось в концентрате. Так, содержание розмариновой кислоты достигло 37,791 мг/100 г, галловой кислоты – 121,035 мг/100 г, а рутина – 109,369 мг/100 г. В спиртовом экстракте содержание розмариновой кислоты составило 7,332 мг/100 г. Высокое содержание полифенолов обуславливает выраженную антиоксидантную и противовоспалительную активность экстрактов мяты.

Таблица 2.

Содержание фенольных соединений в экстрактах мяты перечной (мг/100 г)

3. Оптимизация параметров экстракции розмариновой кислоты

Для максимизации выхода розмариновой кислоты был применен метод поверхности отклика. В результате проведенных 15 экспериментов было получено уравнение регрессии второго порядка в кодированных факторах:

Y = 7,33 + 0,025A + 0,0737B + 0,0513C - 0,0275AB - 0,0025AC + 0,0050BC - 0,4608A² - 0,1983B² - 0,0283C²

где Y – выход розмариновой кислоты (мг/г), A – концентрация этанола (%), B – температура (°C), C – время экстракции (мин).

Статистический анализ показал адекватность и высокую значимость модели: коэффициент детерминации R² = 0,9889, скорректированный R²adj = 0,9689, F-критерий = 49,48 (p = 0,0002). Анализ поверхности отклика позволил установить оптимальные параметры экстракции: концентрация этанола 70%, температура 60-70°C, время экстракции 90 минут. Прогнозируемый выход при этих условиях составил 7,33 мг/г, что было подтверждено экспериментально.

Визуализация поверхности отклика (Рисунок 1) демонстрирует наличие выраженного максимума выхода розмариновой кислоты в области средних значений температуры и концентрации этанола. Снижение выхода при высоких температурах (>80°C) и высокой концентрации этанола (>90%) связано, вероятно, с деградацией термолабильных фенольных соединений и изменением полярности экстракционной среды.

Рисунок 1. Поверхность отклика, иллюстрирующая зависимость выхода розмариновой кислоты от температуры и концентрации этанола при фиксированном времени экстракции (90 мин).

Заключение. Комплексный фитохимический анализ мяты перечной, выращенной в Узбекистане, выявил богатый и стандартизированный состав её эфирного масла с доминированием ментола (32,96%) и ментона (32,98%), а также высокое содержание фенольных соединений в экстрактах, в частности розмариновой (до 37,791 мг/100 г) и галловой (до 121,035 мг/100 г) кислот.

Методом математического планирования эксперимента (Box-Behnken Design) впервые оптимизированы параметры экстракции розмариновой кислоты из мяты перечной. Установлено, что максимальный выход (7,33 мг/г) достигается при использовании 70% этанола, температуре 60-70°C и времени экстракции 90 минут.

Полученные данные имеют практическую значимость для разработки стандартизированных технологий получения экстрактов мяты перечной с заданным содержанием биологически активных веществ, предназначенных для обогащения функциональных напитков седативно-анксиолитической направленности.

Список литературы:

1. Asqarov I, Otakhonov Q., Sobirjonova M. Chemical composition and therapeutic properties of the dry extract of peppermint (Mentha piperita) // Web of Agriculture: Journal of Agriculture and Biological Sciences. 2025. № Volume 3, Issue 4. C. 62–69.
2. Bimakr M. [и др.]. Comparison of different extraction methods for the extraction of major bioactive flavonoid compounds from spearmint (Mentha spicata L.) leaves // Food and Bioproducts Processing. 2011. № 1 (89). C. 67–72.
3. Kiełtyka-Dadasiewicz A. Morphological and genetic diversity among peppermint (Mentha × Piperita l.) Cultivars // Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus. 2017. № 3 (16). C. 151–161.
4. Koşar M. [и др.]. Screening of Free Radical Scavenging Compounds in Water Extracts of Mentha Samples Using a Postcolumn Derivatization Method // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004. № 16 (52). C. 5004–5010.
5. R. Pereira O., M. Cardoso S. Overview on Mentha and Thymus Polyphenols // Current Analytical Chemistry. 2013. № 3 (9). C. 382–396.
6. Sabhat Abbas [и др.]. Mentha piperita: Medicinal uses and pharmacological properties // International Journal of Scholarly Research in Biology and Pharmacy. 2022. № 1 (1). C. 041–045.
7. Salehi B. [и др.]. Plants of Genus Mentha: From Farm to Food Factory // Plants. 2018. № 3 (7). C. 70.
8. Šarić-Kundalić B. Multivariate Numerical Taxonomy of Mentha Species, Hybrids, Varieties and Cultivars // Scientia Pharmaceutica. 2009. № 4 (77). C. 851–876.
9. Sun Z. [и др.]. Chemical Composition and Anti-Inflammatory, Cytotoxic and Antioxidant Activities of Essential Oil from Leaves of Mentha piperita Grown in China // PLoS ONE. 2014. № 12 (9). C. e114767.