КОРРЕЛЯЦИЯ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ЭФИРНОГО МАСЛА Artemisia absinthium L. С АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТЬЮ: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

АННОТАЦИЯ

В работе выполнен физико-химический анализ связи компонентного состава эфирного масла Artemisia absinthium L. (по данным ГХ–МС) с показателями антиоксидантной активности. Использован набор из 8 образцов, для которых рассчитаны доли кислородсодержащих монотерпенов и суммарный показатель маркерных компонентов, а антиоксидантную активность оценивали методами DPPH (IC₅₀) и FRAP. Установлена выраженная отрицательная корреляция между долей кислородсодержащих монотерпенов и DPPH IC₅₀ (r=−0,993, R²=0,986) и положительная корреляция с FRAP (r=0,985). Показано, что увеличение кислородсодержащей фракции (и, в частности, маркерной суммы) статистически связано с усилением восстановительной способности и снижением IC₅₀ в DPPH-тесте. Полученные результаты подтверждают применимость структурно-группового подхода к прогнозу антиоксидантных свойств эфирного масла по его ГХ–МС профилю.

ABSTRACT

This study presents a physicochemical analysis of the relationship between the component composition of Artemisia absinthium L. essential oil, determined by GC–MS, and antioxidant activity parameters. A set of 8 samples was used, for which the proportions of oxygen-containing monoterpenes and the total index of marker components were calculated, while antioxidant activity was evaluated using the DPPH (IC₅₀) and FRAP methods. A strong negative correlation was established between the proportion of oxygen-containing monoterpenes and DPPH IC₅₀ (r = −0.993, R² = 0.986), as well as a positive correlation with FRAP (r = 0.985). It was shown that an increase in the oxygen-containing fraction, particularly in the total marker-component content, is statistically associated with enhanced reducing capacity and a decrease in IC₅₀ in the DPPH assay. The obtained results confirm the applicability of the structural-group approach for predicting the antioxidant properties of essential oil based on its GC–MS profile.

Ключевые слова: Artemisia absinthium L., эфирное масло, ГХ–МС, DPPH, FRAP, корреляция, кислородсодержащие монотерпены, физико-химический анализ.

Keywords: Artemisia absinthium L., essential oil, GC–MS, DPPH, FRAP, correlation, oxygen-containing monoterpenes, physicochemical analysis.

Введение. Антиоксидантная активность эфирных масел определяется совокупностью физико-химических факторов: строением молекул, наличием функциональных групп, поляризуемостью, способностью к донорству водорода/электрона и особенностями межмолекулярных взаимодействий в реакционной среде [1-6]. Для эфирного масла Artemisia absinthium L. характерно преобладание терпеновых соединений, в том числе кетонов (α- и β-туйон, камфора), оксидов (1,8-цинеол), спиртов (борнеол, терпинеолы) и углеводородных моно- и сесквитерпенов [7-9]. Хотя эфирные масла в среднем менее “фенольные”, чем экстракты, именно кислородсодержащие терпеновые производные часто демонстрируют более высокую реакционную способность в тестах, основанных на переносе электрона или атома водорода [10-14].

ГХ–МС дает возможность количественно описать как индивидуальные компоненты, так и групповой состав (монотерпеновые углеводороды, кислородсодержащие монотерпены и т.д.) [15]. Соответственно, возникает задача: установить, какие фракции состава наиболее информативны для прогнозирования антиоксидантной активности и можно ли формализовать эту связь регрессионной моделью [16-17].

Цель настоящей работы — оценить корреляцию между ГХ–МС профилем эфирного масла Artemisia absinthium L. и антиоксидантной активностью, используя физико-химическую интерпретацию и статистические зависимости.

Материалы и методы. Объектом исследования служили 8 образцов эфирного масла Artemisia absinthium L. (S1–S8), полученного из растительного сырья, собранного в Ургутском районе Самаркандской области, Узбекистан. Химический состав масла анализировали методом ГХ–МС на системе YL6900 с капиллярной колонкой HP-5MS. По результатам анализа для каждого образца рассчитывали долю кислородсодержащих монотерпенов (OxyMono, %) и суммарное содержание маркерных компонентов (Markers, %), включающее основные доминирующие соединения ГХ–МС профиля.

Антиоксидантную активность оценивали методами DPPH и FRAP. В DPPH-тесте активность выражали через IC₅₀, мг/мл: меньшие значения IC₅₀ соответствуют более высокой антирадикальной активности. В FRAP-тесте восстановительную способность выражали в Fe²⁺(ммоль/л): более высокие значения характеризуют большую антиоксидантную активность..

Результаты и обсуждение. В таблице 1 представлены основные показатели группового состава эфирного масла Artemisia absinthium L. и соответствующие значения антиоксидантной активности, определённые по двум аналитическим критериям: DPPH IC₅₀ и FRAP. В качестве композиционных параметров использованы доля кислородсодержащих монотерпенов — OxyMono, % — и суммарное содержание маркерных компонентов — Markers, %. Такой подход позволяет оценивать не только вклад отдельных соединений, но и общую направленность изменения химического профиля масла.

Таблица 1.

Состав и антиоксидантная активность эфирного масла Artemisia absinthium L.

Как видно из представленных данных, повышение содержания кислородсодержащих монотерпенов сопровождается усилением антиоксидантных свойств образцов. Так, при увеличении доли OxyMono с 47,8 % в образце S1 до 66,5 % в образце S5 значение DPPH IC₅₀ снижается с 2,35 до 1,38 мг/мл. Поскольку в DPPH-тесте более низкое значение IC₅₀ соответствует более высокой способности образца ингибировать свободнорадикальный процесс, указанная динамика свидетельствует об усилении радикал-связывающей активности масла. Одновременно наблюдается рост показателя FRAP с 0,82 до 1,36 Fe²⁺(ммоль/л), что указывает на увеличение восстановительной способности исследуемой смеси.

Полученная тенденция согласуется с физико-химическими представлениями о роли функционализированных терпеновых соединений в антиоксидантных процессах. Кислородсодержащие монотерпены, к которым относятся спирты, кетоны, альдегиды, сложные эфиры и оксиды, отличаются от углеводородных терпенов наличием полярных функциональных групп. Эти группы могут влиять на электронную плотность молекул, их растворимость в реакционной среде, способность к межмолекулярным взаимодействиям и участие в реакциях переноса электрона или атома водорода. Поэтому увеличение доли кислородсодержащей фракции может быть связано с более выраженным проявлением антиоксидантной активности в тест-системах DPPH и FRAP. Однако данную зависимость следует рассматривать как статистическую ассоциацию, а не как прямое доказательство индивидуального вклада каждого компонента.

Корреляционный анализ подтвердил наличие выраженной связи между групповым составом эфирного масла и показателями антиоксидантной активности. Между долей кислородсодержащих монотерпенов и значением DPPH IC₅₀ установлена сильная отрицательная корреляция: r(OxyMono, IC₅₀) = −0,993. Это означает, что с увеличением содержания кислородсодержащих монотерпенов значение IC₅₀ закономерно уменьшается, то есть антирадикальная активность образцов возрастает.

Для показателя FRAP выявлена сильная положительная корреляция с содержанием кислородсодержащих монотерпенов: r(OxyMono, FRAP) = 0,985. Данный результат показывает, что увеличение функционализированной монотерпеновой фракции сопровождается повышением восстановительной способности эфирного масла. Следовательно, оба независимых теста — DPPH и FRAP — демонстрируют согласованную направленность изменения антиоксидантных свойств в зависимости от группового состава масла.

Аналогичная закономерность наблюдается и для суммарного содержания маркерных компонентов. Коэффициент корреляции между Markers, % и DPPH IC₅₀ составил r(Markers, IC₅₀) = −0,988, тогда как связь между Markers, % и FRAP характеризовалась положительным коэффициентом r(Markers, FRAP) = 0,989. Это указывает на то, что интегральный показатель маркерной суммы также может использоваться как дополнительный параметр для предварительной оценки антиоксидантного потенциала эфирного масла. При этом маркерная сумма не должна рассматриваться как универсальный показатель активности, поскольку её информативность зависит от того, какие именно соединения включены в данную группу.

Для количественного описания зависимости между содержанием кислородсодержащих монотерпенов и антирадикальной активностью была построена линейная регрессионная модель:

IC₅₀ = 4,939 − 0,0541 · OxyMono

при R² = 0,986.

Полученное значение коэффициента детерминации показывает, что в пределах рассматриваемого набора данных изменение доли кислородсодержащих монотерпенов объясняет значительную часть вариации показателя DPPH IC₅₀. Отрицательный коэффициент наклона указывает на обратную зависимость между OxyMono, % и IC₅₀. Практически это означает, что увеличение содержания кислородсодержащей монотерпеновой фракции на 10 % ассоциировано со снижением IC₅₀ примерно на 0,54 мг/мл. Следовательно, образцы с более высокой долей функционализированных монотерпенов проявляют более выраженную антирадикальную активность в условиях данного набора данных.

Рисунок 1. Связь доли кислородсодержащих монотерпенов с DPPH IC₅₀

Связь, представленная на рисунке 1, отражает общую тенденцию снижения IC₅₀ при увеличении содержания кислородсодержащих монотерпенов. Такая зависимость может быть связана с тем, что функциональные группы в составе терпеновых молекул повышают их реакционную способность по отношению к радикальным или окислительно-восстановительным системам. В DPPH-методе антиоксидантная активность определяется способностью соединений или их смеси восстанавливать стабильный свободный радикал DPPH за счёт переноса электрона или атома водорода. В этом случае молекулярная структура компонентов, наличие донорных групп, полярность и растворимость в реакционной среде оказывают существенное влияние на итоговый аналитический сигнал.

В FRAP-тесте оценивается восстановительная способность образца, связанная с переходом Fe³⁺ в Fe²⁺ в присутствии антиоксидантов. Рост значения FRAP при увеличении доли кислородсодержащих монотерпенов указывает на то, что функционализированные компоненты эфирного масла могут вносить вклад в общий электронодонорный потенциал смеси. При этом следует учитывать, что FRAP отражает преимущественно восстановительную способность, тогда как DPPH характеризует антирадикальную активность. Совпадение направленности изменений в двух тестах повышает достоверность вывода о наличии связи между химическим профилем и антиоксидантными свойствами масла.

Вместе с тем полученные результаты требуют осторожной интерпретации. Эфирное масло является многокомпонентной системой, в которой биологическая и антиоксидантная активность формируется не только за счёт основных соединений, но и за счёт взаимодействия между компонентами. Возможны синергетические, аддитивные и антагонистические эффекты. Кроме того, на результаты антиоксидантных тестов могут влиять растворитель, концентрация образца, температура, время инкубации, способ получения масла, условия хранения и степень окисления отдельных компонентов. Поэтому выявленная корреляция не означает, что один компонент или одна группа веществ полностью определяет антиоксидантную активность эфирного масла.

Наиболее корректным является использование комплексного подхода, включающего анализ группового состава, оценку содержания маркерных компонентов и сопоставление этих данных с результатами нескольких антиоксидантных тестов. Такой подход позволяет более объективно оценивать качество эфирного масла Artemisia absinthium L., выявлять образцы с повышенным антиоксидантным потенциалом и использовать ГХ–МС-профиль как инструмент предварительного прогнозирования функциональных свойств растительного сырья.

Заключение. Показано, что антиоксидантная активность эфирного масла Artemisia absinthium L. в тестах DPPH и FRAP статистически связана с групповой характеристикой состава по данным ГХ–МС. Наиболее информативным параметром в рассмотренном наборе данных оказалась доля кислородсодержащих монотерпенов: увеличение OxyMono% сопровождается снижением DPPH IC₅₀ (r=−0,993, R²=0,986) и ростом FRAP (r=0,985). Предложенный физико-химический подход позволяет использовать ГХ–МС профиль как инструмент предварительного прогнозирования активности и сравнительной оценки образцов/партий сырья при стандартизации.

Список литературы:

1. Амаржаргал А., Нандинцэцэг Б., Баярхуу Б. Исследование противораковой и антиоксидантной активности эфирного масла полыни сантолинолистной //Вестник Тувинского государственного университета. Естественные и сельскохозяйственные науки. – 2020. – №. 4 (69). – С. 6-13. doi 10.24411/2221-0458-2020-10044
2. Байрамова З. Р., Ахауова Г. К. Фитохимический состав и применение полыни горькой (Artemisia absinthium) в народной медицине //Endless light in science. – 2025. – №. 30 апрель БН. – С. 12-16.
3. Лубсандоржиева П. Н. Б., Болданова Н. Б., Дашинамжилов Ж. Б. Химический состав эфирного масла и антиоксидантная активность гепатопротекторного сбора in vitro //Химико-фармацевтический журнал. – 2013. – Т. 47. – №. 1. – С. 45-48.
4. Шаповал О. Г. и др. Скрининговая оценка антибактериальной активности эфирных масел Thymus serpyllum L., Thymus marsсhallianus Willd. и Pimpinella anisum L. в отношении уропатогенов, выделенных от беременных женщин //Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. – 2023. – Т. 18. – №. 2. – С. 167-175. https://doi.org/10.21638/spbu11.2023.205
5. Шаповал О. Г. и др. Сравнительная оценка антибактериальной активности эфирных масел Thymus serpyllum l., Thymus marshallianus willd. и Pimpinella anisum l. в отношении грамотрицательных бактерий–возбудителей уроинфекций у беременных женщин //Вестник Биотехнологии и Физико-Химической Биологии имени ЮА Овчинникова. – 2022. – Т. 18. – №. 3. – С. 63.
6. Шаповал О. Г. и др. Химический состав и антибактериальная активность эфирных масел Achillea filipendulina Lam. и Athamanta macrophylla //Вестник Санкт-Петербургского университета. Медицина. – 2025. – Т. 20. – №. 2. – С. 203-212.
7. Baranová B. et al. Artemisia herba-alba essential oil: chemical composition, phytotoxic activity and environmental safety //Plants. – 2025. – Т. 14. – №. 2. – С. 242. https://doi.org/10.3390/plants14020242
8. Chebbac K., Moussaoui A. E., Bourhia M., Salamatullah A. M., Alzahrani A., Guemmouh R. Phytochemical analysis, antimicrobial and antioxidant activities of Artemisia absinthium essential oil // International Journal of Food Properties. — 2024. — Vol. 27, № 1. — P. 1171–1184.
9. Demirel M. A. et al. Exploring the Effects of Artemisia absinthium L. Essential Oil on Pseudopregnancy Model in Rats //Veterinary Medicine and Science. – 2025. – Т. 11. – №. 5. – С. e70582. https://doi.org/10.1002/vms3.70582
10. El Ouardi M., Bouhrim M., El Jemli M., Kharchoufa L., Bnouham M., Ziyyat A. Chemical composition, antimicrobial, and antioxidant activities of essential oils from Moroccan Artemisia species // Frontiers in Chemistry. — 2024. — Vol. 12. — Article 1456684.
11. Hasaballah N. H. et al. Development of an Artemisia absinthium Essential Oil Nanoemulsion and Evaluation of Its Safety, Stability, Antimicrobial and Antioxidant Properties //Colloids and Interfaces. – 2026. – Т. 10. – №. 1. – С. 10. https://doi.org/10.3390/colloids10010010
12. Khan F. A. et al. Phytochemical profiling, antioxidant, antimicrobial and cholinesterase inhibitory effects of essential oils isolated from the leaves of Artemisia scoparia and Artemisia absinthium //Pharmaceuticals. – 2022. – Т. 15. – №. 10. – С. 1221. https://doi.org/10.3390/ph15101221
13. Lakhdari W. et al. Chemical composition and insecticidal activity of Artemisia absinthium L. essential oil against adults of Tenebrio molitor L //Biochemical Systematics and Ecology. – 2024. – Т. 116. – С. 104881. https://doi.org/10.1016/j.bse.2024.104881
14. Mohammed H. A. Phytochemical analysis, antioxidant potential, and cytotoxicity evaluation of traditionally used Artemisia absinthium L.(wormwood) growing in the central region of Saudi Arabia //Plants. – 2022. – Т. 11. – №. 8. – С. 1028. https://doi.org/10.3390/plants11081028
15. Aati H. Y. et al. Phytochemical Characterization Utilizing HS-SPME/GC-MS: Exploration of the Antioxidant and Enzyme Inhibition Properties of Essential Oil from Saudi Artemisia absinthium L //Pharmaceuticals. – 2024. – Т. 17. – №. 11. – С. 1460. https://doi.org/10.3390/ph17111460
16. Gulcin İ., Alwasel S. H. DPPH radical scavenging assay //Processes. – 2023. – Т. 11. – №. 8. – С. 2248. https://doi.org/10.3390/pr11082248
17. Rumpf J., Burger R., Schulze M. Statistical evaluation of DPPH, ABTS, FRAP, and Folin-Ciocalteu assays to assess the antioxidant capacity of lignins //International journal of biological macromolecules. – 2023. – Т. 233. – С. 123470. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123470