Poslednjih godina, prirodni izolati iz biljnih sirovina kao što su etarska ulja, aromatizovane vode, hladnopresovana masna ulja celijski sokovi, oleorezini, konkreti, absolutna ulja, tinkture, macera, perkolati, infuzi, dekokti, eksudati i pulverizovane biljne sirovine imaju sve veću primenu u farmaceutskoj industriji za proizvodnju lekova („fitofarmaceuta“ ili „fitofarmaka“), u prehrambenoj industrij kao nutritienti za poboljšanje nutritivne vrednosti, senzomih i vizuelnih, karakteristika hrane ili istovremeno za povećanje nutritivne i biološke vrednosti hrane („nutriceuticals“).

Ova monografija je rezultat višegodišnjih istraživanja, bioaktivnih sastojaka u lukovici belog luka (Allium sativum L.) i njenog iskorišćenja, kao poljoprivredne kulture, za dobijanje bioaktivnih, izolata: praha, etarskog ulja, aromatizovane vode, specijalnog ulja, termičkom obradom lukovice (termalno ulje) i ekstrakata za primenu farmaceutskoj i prehrambenoj industriji, kao i razvoja odgovarajuće, metoda analize i karakterizacije. Rezultati istraživanja u ovoj, monografiji su deo rezultata istraživanja u okviru projekta koji finansira Ministarstvo za nauku, tehnologije i razvoj Republike Srbije „Razvoj procesa, opreme i tehnologija za proizvodnju i standardizaciju bioaktivnih substanci za farmaceutsku i kozmetičku industriju“ (Ev. br. MHT. 2.11. 002. B).

Monografija je pisana saglasno preporukama za pisanje tehničkih monografija o izabranim biljkama: „THE UNIDO RECC MENDATIONS FOR THE DATA BASE FOR MEDICINAL PLANl (UNIDO)“ Organizacije za industrijski razvoj pri Ujedinjenim nacijama, prema kojim monografije ovoga tipa moraju da sadrže botaničke, farmakološke, hemijske, biohemijske i terminološke informacije, kao i informacije o metodama karakterizacije i standardizacije biljnih sirovina, odnosno bioaktivnih proizvoda iz njih.

Dr Mihajlo Stankovič
Mr Vesna Nikolić

Uvod

Primena belog luka (Allium sativum L.) kao lekovite biljke ima dugu tradiciju. Prvi dokazi nalaze se u 3000. godini pre nove ere /1/. U starom Egiptu se smatrao cenjenom prehrambenom sirovinom i lekom. Korišćen je u lečenju kuge i kolere. Na njegovo lekovito dejstvo ukazivali su Aristotel i Aristofan u staroj Grčkoj, kao i Plinije Stariji u Rimu. Prema ukazu imperatora Nerona, rimski legionari su ga redovno dobijali za povećanje „bojeve gotovosti“. U srednjem veku je upotrebljavan u lečenju bolesti želuca, creva i upalnih procesa /1/. Pasteur je 1858. godine utvrdio da ima baktericidno dejstvo. Schweizer ga je upotrebljavao za lečenje dezinterije u Africi. U prvom i drugom svetskom ratu ekstrakt belog luka je upotrebljavan kao preventiva za sprečavanje gangrene. Danas je poznato da ima jako izraženo antitrombozno dejstvo /2/. Poslednje tri decenije se intenzivno istražuje kao lek protiv rizičnih faktora arterioskleroze /1, 3/. Etarsko ulje belog luka se primenjuje u medicini kao: antidijabetik, antiseptik, antispazmolitik, diuretik, ekspektorant, stimulant, antihelminitik i sredstvo za poboljšanje imuniteta /4/.

Nemačko udruženje za lekovito bilje proglasilo je beli luk „lekovitom biljkom“ 1989. godine. Od tada su intenzivirana istraživanja bioaktivnih svojstava belog luka i njegovih izolata /5/. U poslednjoj deceniji došlo se do novih saznanja o lekovitim, indikacijskim i nutritivnim svojstvima bioaktivnih izolata iz lukovice belog luka. Tako su prah, tečni i suvi ekstrakti i ulja iz lukovice, kao visokovredni bioaktivni izolati, našli široku primenu u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji.

Lekovita svojstva belog luka, najvećim delom, se pripisuju specifičnim sumpororganskim jedinjenjima tipa alkil-sulfida, tiosulfinata, 2-etenil-4H-l,3-ditiina i 3-etenil-4H-l,3-ditilna (vinildi-tiina), 4,5,9-tritiadodeka-1,6,1 l-trien-9-oksida (ajoena) koja nastaju enzimskim, hemijskim i termičkim transformacijama farmakološki neaktivnih genuinih (-t-)-S-alkil-L-cistein-sulfoksida u toku lagerovanja, sušenja ili prerade lukovice. Ova jedinjenja imaju baktericidna, bakteriostatska, antimikotična, antiviralna, antisklerotična, antihipertenzivna, antiagregaciona i antitumorna dejstva /2, 3, 6 – 9/.

Nutritivna svojstva bioaktivnih izolata pripisuju se ugljenim hidratima, proteinima, lipidima, vitaminima i mineralnim materijama iz lukovice/1/.

U literaturi ima relativno malo podataka o ispitivanju uticaja uslova pripreme i sušenja lukovice na biocidna svojstva praha, o uticaju rastvarača, hidrodinamičkih uslova i temperature na kinetiku, stepen i selektivnost ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz lukovice i praha lukovice, kao i o uticaju uslova na kinetiku i prinos hidrodestilacije etarskog ulja. O dobijanju bioaktivnog ulja termičkom obradom lukovice nema podataka.

Sadržaj

PREDGOVOR
UVOD
OPŠTI DEO
BELI LUK
BOTANIČKE KARAKTERISTIKE

Opis biljke
Sistematika
Drugi nazivi
Poreklo, stanište, rasprostranjenost
Berba, skladištenje i rok upotrebe

BIOAKTIVNA JEDINJENJA BELOG LUKA
Vitamini
Mineralne materije
Enzimi
Lipidi
Organska jedinjenja sumpora
Ostala bioaktivna jedinjenja

BIOHEMIJSKE TRANSFORMACIJE IN VITRO
HEMIJSKE TRANSFORMACIJE IN VITRO
FARMAKOLOŠKA SVOJSTVA
PRIMENA BELOG LUKA I.BIOAKTIVNIH IZOLATA IZ LUKOVUICE
BIOAKTIVNI PROIZVODI NA BAZIIZOLATA IZ LUKOVICE

Proizvodi sa suvim prahom lukovice
Proizvodi sa suvim ekstraktima iz lukovice
Proizvodi sa destilatima
Proizvodi sa uljanim maceratima

METODE ISPITIVANJA BIOAKTIVNIH JEDINJENJA

SPEKTROFOTOMETRIJSKE METODE
TANKOSLOJNA HROMATOGRAFIJA (TLC)
GASNA HROMATOGRAFIJA (GH)
TEČN’A HROMATOGRAFUA POD VISOKIM PRITISKOM (HPLC)
MASENA SPEKTROMETRIJA (MS)
NUKLEARNA MAGNETNA REZONANCA (NMR)

REZULTATII DISKUSIJA
EKSPERIMENTALNI DEO
BILJNI MATERIJAL
REAGENSI
METODE DOBIJANJA BIOAKTIVNIH IZOLATA
EKSTRAKCIJA

Ekstrakti iz sveže lukovice
Ekstrakti iz praha lukovice

HIDRODESTILACIJA ETARSKOG ULJA
IZOLACIJA ULJA TERMIČKIM POSTUPKOM
METODE ISPITIVANJA IZOLATA
UKUPNE EKSTRAKTIVNE MATERIJE
PRIPREMA EKSTRAKATA I ULJA
VIDLJIVA SPEKTROFOTOMETRIJA (VIS)

Ukupne aminokiseline
Ukupni proteini
Ukupni organski vezan sumpor
Tiosulfinati
Fruktoza
TANKOSLOJNA HROMATOGRAFIJA (TLC)
Aminokiseline
Tiosulfinati
ULTRALJUBIČASTA SPEKTROFOTOMETRIJA

TEČNA HROMATOGRAFIJA POD VISOKIM PRITISKOM (HPLC)
GASNA HROMATOGRAFIJA (GH)
MASENA SPEKTROMETRIJA (MS)
NUKLEARNA MAGNETNA REZONANCA (NMR)
INFRACRVENA SPEKTROFOTOMETRIJA SA FURUEOVOM TRANSFORMACIJOM (FT-IC)
MIKROBIOLOŠKA ISPITIVANJA
REZULTATII DISKUSIJA
IZBOR I RAZRADA ANALITIČKIH POSTUPAKA ZA
ODREDJIVANJE BIOAKTIVNIH SASTOJAKA
Ukupne aminokiseline
Ukupni proteini
Ukupni organski vezan sumpor
Ukupni tiosulfinati
Fruktoza

ISPITIVANJE UTICAJA USLOVAIZOLACIJE NA PRINOS BIOAKTIVNIHIZOLATA
EKSTRAKTI
Uticaj rastvarača
Uticaj hidromodula
Uticaj temperature
Kinetika ekstrakcije

ETARSKO ULJE
ULJE DOBIJENO TERMIČKOM
OBRADOM ČEŠNJEVA
HEMIJSKA I FIZIČKO-HEMUSKA
KARAKTERIZACIJA IZOLATA
EKSTRAKTI
TANKOSLOJNA HROMATOGRAFIJA (TLC)
Aminokiseline
Tiosulfinati

TEČNA HROMATOGRAFIJA POD VISOKIM PRITISKOM (HPLC)
UV SPEKTROFOTOMETRIJA
INFRACRVENA SPEKTROFOTOMETRIJA (IC)
ETARSKO ULJE I ULJE DOBIJENO
TERMIČKOM OBRADOM ČEŠNJEVA
VIDLJIVA SPEKTROFOTOMETRIJA (VIS)
GASNA HROMATOGRAFIJA (GH)
TANKOSLOJNA HROMATOGRAFIJA (TLC)
TEČNA HROMATOGRAFIJA POD VISOKIM PRITISKOM (HPLC)
FT-IC SPEKTROFOTOMETRIJA
‘H-NMR-I „C-NMR-ANALIZA
MASENA SPEKTROMETRIJA
MIKROBIOLOŠKA AKTIVNOSTIZOLATA

ZAKLJUČCI
CONCLUSION
LITERATURA
IZVOD
ABSTRACT

PRILOG

Proaktivna jedinjenja belog luka

Beli luk sadrži veliki broj bioaktivnih organskih jedinjenja kao što su proteini, aminokiseline, fermenti, hormoni, vitamini, steroli i drugi steroidi, lipidi, ugljeni hidrati i antibiotici /l, 14-17/.

Prva hemijska ispitivanja lukovice izvršio je nemački hemičar Wertheim 1844. godine. Najvažniji sastojci belog luka prema literaturnim podacima /!/ navedeni su u tabeli 1.

Vitamini. Od naročitog značaja je sadržaj vitamina B,, koji gradi kompleks sa alicinom i povećava njegovu resorpciju u organizmu /18/. Pored vitamina B₁ sadrži nikotinsku kiselinu Vitamin PP), B₂ i vitamin B₆. U lišču ima oko 55 mg/100g vitamina C. Sadržaj vitamina u lukovici dat je u tabeli 2.

Mineralne materije. U lukovici su prisutne, za ljudski organizam veoma značajne mineralne materije (tabela 3). Najviše ima kalijuma i fosfora. Od mikroelemenata najviše ima gvožđa i cinka. U manjim količinama ima mangana, bakra, joda i kobalta /l, 18, 19/. Količina cinka u lukovici je veća za 10 puta nego u krastavcu ili paradajzu, a za 2,5 puta od količine koja se nalazi u kupusu i šargarepi.

Enzimi. U lukovici su prisutne alinaza, arginaza, mirozinaza, peroksidaza, tirozinaza i dezoksiribonukleaza /17, 18 /.

Lipidi. Prema literaturnim podacima /20-22/ u lukovici belog luka se nalaze tri klase lipida, i to: neutralni lipidi (62.6%), fosfolipidi (23.4%) i giikolipidi (14%). Neutralni lipidi (tabela 4) sadrže značajne količine monoacilglicerola, diacilglicerola, sterola i triacilglicerola. U fosfolipidnoj frakciji (tabela 5) ima fosfatidil-holina, fosfatidne kiseline, lizofosfatidil-holina i lizofosfatidil-etanolamina, dok su glavne komponente glikolipida belog luka digalaktozil-diacilglicerol, sterol-gtikbzidi, monogalaktozil-digliceroli i cerebrozidi (tabela 6).

Laurinska, miristinska, palmitinska i linoleinska kiselina su glavne masne kiseline monoacilglicerola, diacilglicerola i frakcija slobodnih masnih kiselina, dok su palmitinska, linolenska i linolna kiselina glavne masne kiseline triacilglicerola. Palmitinska i linolenska kiselina su najzastupljenije masne kiseline fosfolipida. Acil-sterolglikozidita frakcija glikolipida sadrži laurinsku, palmitinsku, linolensku i linolnu kiselinu. Palmitinska kiselina je najviše zastupljena masna kiselina u acilsterol glikozidima /20/.

Sadržaj nezasićenih masnih kiselina u lipidima lukovice je 72 80 %. Dominantne su Oleinska, linolna i linolenska kiselina. Sa povećanjem sadržaja nezasićenih jedinjenja u lipidima poboljšavaju se farmakološke osobine belog luka/21/.

.

.

Organska jedinjenja sumpora. Sa farmakološkog aspekta najvažniji sastojci lukovice su organska jedinjenja sumpora: alkilcistein-derivati, alkil-sulfidi, alkil-disulfidi i alkil-polisulfidi, tiosulfinati, ajoeni i vinilditiini /18/. Stoll i Seebeck /3/ su 1949. godine izolovali smešu aminokiselina sa sadržajem sumpora i alkilderivata sumpora. Najvažnija aminokiselina u smeši je aliin, dijastereoizomer, (+)-S-alil-L-cistein-sulfoksid.

Virtanen i saradnici /23/ izolovali su iz lukovice ciklični aliin:

Horhammer /15/ je u lukovici našao još čitav niz S-alkil cistein-sulfoksida: S-metil-cistein-sulfoksid, S-etil-cistein-sulfoksid, S metil-cistein, S-propil-cistein-sulfoksid i S-alil-cistein (dezoksialiin) Aliin je farmakološki neaktivno jedinjenje i tek pod dejstvom enzim: aliinaze, prisutnog u lukovici, nastaje farmakološki aktivno jedinjenje alicin, za koje se smatra da je glavni nosilac farmakološkog dejstvu; lukovice i bioaktivnih proizvoda koji se dobijaju iz nje.

Alicin (alil-tiosulfinat)
Izostavljeno iz prikaza

Pod dejstvom aliinaze enzimskoj hidrolizi u lukovici podležu sva ostala jedinjenja tipa aliina tj. alkil-cistein-sulfoksidi /18/:

Jedna od materija sa jakim antiaterogenim dejstvom, koja jt nađena u lukovici /24/ je ajoen koji nastaje iz alicina po šemi koju je dao Block 1985. godine /25/:

Sledeća grupa sumpor-organskih jedinjenja koja je nađena u lukovici su γ-glutamil-peptidi. Izolovano je do sada oko 15 takvih jedinjenja /18/. γ-glutamil-peptidi lukovice nisu identični sa γ-glutamilpeptidima u zelenim delovima biljke i predstavljaju rezervne supstance; odnosno izvore energije u biohemijskim procesima /18/. Smatra se da y-glutamil-peptidi u nadzemnim delovima nastaju odmah po izbijanju prvih zelenih listova i da predstavljaju faktore rasta biljke

Kominato /18/ je našao u lukovici tioglikozide ili skordinine. Razlikuju se po supstituentima u tiazolnom prstenu nukleotida koji ulazi u sastav molekula skordinina. Glavno jedinjenje ove grupe je skordinin A koji predstavlja peptidno kompleksno jedinjenje sastavljeno od frukturonske kiseline, alil-merkaptana i jednog peptida u čijem sastavu pored ostalih aminokiselina ulazi i glutaminska kiselina.

Pregled organskih jedinjenja sumpora u lukovici dat je u tabeli 7.

Tabela 7. Organska jedinjenja sumpora dobijena iz lukovice belog luka
Izostavljeno iz prikaza

Ostala bioaktivna jedinjenja. Iz lukovice je izolovan i adenozin, koji usporava agregaciju trombocita i poboljšava koronarni protok krvi kod Angine pektoris i drugih koronarnih oboljenja /18/.

Njegov sadržaj iznoši 0,056 % u suvoj masi lukovice. Relativno visok sadržaj adenozina je od značaja za primenu belog luka u lečenju dijabetesa i bolesti krvnih sudova. Smatra se da sinergističko dejstvo adenozina sa cistein-sulfoksidima pomaže u lečenju arterioskleroze.

Machado /18/ je iz. lukovice izolovao antibiotsku supstancu garlicin, koji efikasno deluje na infekcije mokraćnih puteva kod dece, bakterijalnu i amebnu dizenteriju. Lukovica ne sadrži skrob već jedinjenje „ inulinskog tipa, sinistrin, sastavljeno od 34 fruktoznih molekula /18/. U lukovici su nađeni flavonoidi kojima se pripisuje hipertenzivno dejstvo. Koczvvara i Smoczkiewicz su našli i saponine /18/.

Gasnom hromatografijom, uz korišćenje atomskog emisionog detektora (GH -AED), dokazano je da se u Iukovici nalaze u manjim količinama selenova jedinjenja, kojima se pripisuje antikancerogeno dejstvo: metil-selenid; metil-estar-metan-sulfeno-selenove kiseline; bis-(metil-tio)-selenid; alil-metil-selenid; metil-estar-2-propen-sulfenoselenove kiseline; metil-estar-l-propen-sulfeno-selenove kiseline i aliltio-metil-tio-selenid /34/.