eń-szenia pięciolistnego (Panax quinquefolium L.)

Polish Botanical Society
Elektronicznie podpisany przez Polish Botanical Society
DN: [email protected], c=PL, st=Warszawa, o=Polish Botanical Society, ou=Standard Certificate, ou=Support, serialNumber=PT2110520970,
title=Managing Editor, sn=Otreba, givenName=Piotr, cn=Polish Botanical Society
Data: 2013.06.19 15:07:54 +01'00'
ACTA AGROBOTANICA
Vol. 59, z. 1 2006
s. 507 514
Zawartoœæ i sk³ad ginsenozydów w ró¿nych organach ¿eñ-szenia
piêciolistnego (Panax quinquefolium L.)
AGNIESZKA LUDWICZUK1, BARBARA KO£ODZIEJ2,
TADEUSZ WOLSKI1,3
Katedra i Zak³ad Farmakognozji z Pracowni¹ Roœlin Leczniczych, Akademia Medyczna
im. Prof. F. Skubiszewskiego, ul. ChodŸki 1, 20 093 Lublin,
2
Katedra Roœlin Leczniczych i Przemys³owych, Akademia Rolnicza,
ul. Akademicka 15, 20 950 Lublin,
3
Katedra Warzywnictwa i Roœlin Leczniczych, Akademia Rolnicza,
ul. Leszczyñskiego 58, 20 068 Lublin
1
Department of Pharmacognosy with Medicinal Plant Laboratory, Skubiszewski Medical
University, 1 ChodŸki Street, 20 093 Lublin, Poland;
2
Department of Industrial and Medical Plants, University of Agriculture,
15 Akademicka Street, 20 950 Lublin, Poland
3
Department of Vegetable and Medicinal Plant, University of Agriculture,
58 Leszczyñski Street, 20 068 Lublin, Poland
1
The content and the composition of ginsenosides in different parts
of American ginseng (Panax quinquefolium L.)
(Otrzymano: 7.06.2005)
Summary
Percentage of ginsenosides in roots of American ginseng is ranged from 6.5 to
12.5%. 4-year-old roots are characterized by the highest content of ginsenosides. The
highest amount of ginsenosides was found in ginseng leaves (24.8 37.5%). Stems
and fruits of Panax quinquefolium are characterized by much lower content of saponins. Maximum level of ginsenosides, in case of leaves, stems and fruits, was observed
in 4-year-old organs. The results show, that Polish ginseng for medicinal uses should
be harvested from fourth year of plant vegetation. Qualitative TLC analysis showed
presence of the same ginsenosides in the same ginseng organs in different age of
plants. In ginseng rots were identified 6 compounds: Rb1, Re, Rc, Rd, Rg1 and Rg2, in
leaves 7: Rb1, Rb2, Rc, Re, Rd, Rg1 and Rg2; in stems 6 ginsenosides: Rb1, Rc, Re, Rd,
Rg1 and Rg2, instead in fruits 5 compounds: Rb2, Re, Rd, Rg1 and Rg2.
Key words: Panax quinquefolium, American ginseng, ginsenosides, quantitative analysis, thin
layer chromatography (TLC)
508
Agnieszka Ludwiczuk, Barbara Ko³odziej, Tadeusz Wolski
WSTÊP
¯eñ-szeñ jest roœlin¹ znan¹ cz³owiekowi i stosowan¹ w celach leczniczych od
tysiêcy lat. Mimo, ¿e dawno minê³y czasy, gdy cena korzenia ¿eñ-szenia dorównywa³a wartoœci z³ota, nadal jest on surowcem cenionym ze wzglêdu na sw¹ wartoœæ lecznicz¹. Intensywna eksploatacja stanowisk naturalnych ¿eñ-szenia spowodowa³a, ¿e
podjêto próby jego uprawy. Obecnie prawie ca³y surowiec bêd¹cy w obrocie pochodzi z uprawy. Od kilku lat, równie¿ w oœrodku lubelskim, prowadzone s¹ badania
nad upraw¹ ¿eñ-szenia amerykañskiego (Panax quinquefolium L.) Z uwagi na to, ¿e
¿eñ-szeñ jest roœlin¹ wymagaj¹c¹ odpowiednich warunków glebowych i klimatycznych, jego uprawa jest kosztowna i czasoch³onna (B e r b e æ i D z i e d z i c , 1996;
K o ³ o d z i e j , 2003; K o ³ o d z i e j i B e r b e æ , 2004).
G³ównymi zwi¹zkami biologicznie czynnymi ¿eñ-szenia, s¹ ginsenozydy, które
odpowiadaj¹ za dzia³anie lecznicze ¿eñ-szenia. Za jakoœæ i efekty biologiczne surowca odpowiedzialna jest nie tylko iloœæ ginsenozydów, ale równie¿ ich wzajemne proporcje. Ka¿dy z ginsenozydów wystêpuj¹cych w ¿eñ-szeniu jest odrêbnie dzia³aj¹c¹
substancj¹ biologicznie czynn¹, która wywiera swoisty (niekiedy przeciwstawny do
pozosta³ych) oraz wielokierunkowy wp³yw na organizm ludzki (S h i b a t a i in., 1985;
A t t e l e i in., 1999). Dzia³anie lecznicze ginsenozydów polega na zwiêkszeniu zdolnoœci hemoglobiny do przy³¹czania tlenu, a tym samym lepszego zaopatrywania narz¹dów w ten pierwiastek. W konsekwencji wzrasta iloœæ energii i zdolnoœæ organizmu do wysi³ku zarówno fizycznego jak i umys³owego. Ginsenozydy dziêki pobudzaniu uk³adu immunologicznego powoduj¹ tak¿e wzrost odpornoœci na infekcje
bakteryjne i wirusowe oraz przyspieszaj¹ okres rekonwalescencji (WHO, 1999;
N e c e r i n o i in., 2000).
Od kilku lat w oœrodku lubelskim prowadzone s¹ tak¿e badania nad sk³adem
chemicznym w ontogenezie ¿eñ-szenia piêciolistnego (Panax quinquefolium L.)
(L u d w i c z u k , 2005).
Celem podjêtych badañ by³a zawartoœæ i sk³ad ginsenozydów wystêpuj¹cych
w korzeniach, liœciach, ³odygach i owocach ¿eñ-szenia piêciolistnego uprawianego
w warunkach klimatycznych Lubelszczyzny. Surowce do badañ pochodzi³y z roœlin
bêd¹cych w ró¿nych fazach rozwoju ontogenetycznego.
MATERIA£ I METODY
Materia³ do badañ stanowi³y organy podziemne (korzenie) i nadziemne
(liœcie, ³odygi, owoce) ¿eñ-szenia piêciolistnego (Panax quinquefolium L.) uprawianego w Katedrze Roœlin Leczniczych i Przemys³owych Akademii Rolniczej w Lublinie. Surowiec pozyskiwano z roœlin jednorocznych, dwu-, trzy- i czteroletnich w roku
2003.
Analiza wstêpna badanych surowców obejmowa³a oznaczenie straty masy po
suszeniu. Oznaczenie wykonano metod¹ wagow¹ zgodnie z FP V (1995) i FP VI
(2002).
Zawartoœæ i sk³ad ginsenozydów w ró¿nych organach ¿eñ szenia piêciolistnego
(Panax quinquefolium L.)
511
Najwiêksz¹ zawartoœci¹ wilgoci charakteryzuj¹ siê liœcie, ³odygi i owoce w drugim roku wegetacji. Z tabeli 1 wynika równie¿, ¿e zmianê zawartoœci wilgoci w poszczególnych organach ¿eñ-szenia piêciolistnego w ka¿dym roku wegetacji mo¿na
uszeregowaæ nastêpuj¹co: korzenie > liœcie ³ ³odygi > owoce.
Dane dotycz¹ce zawartoœci ginsenozydów w przeliczeniu na ginsenozyd Rg1
w organach nadziemnych i podziemnych w ontogenezie Panax quinquefolium przedstawia tabela 2.
Jak wynika z tabeli 2 procentowa zawartoœæ ginsenozydów w przeliczeniu na
such¹ masê w korzeniach ¿eñ-szenia piêciolistnego waha siê w granicach 6,5% dla
korzenia 1-rocznego do 12,5% dla korzenia 4-letniego. Stanowi to prawie 2-krotny
wzrost zawartoœci ginsenozydów w trakcie rozwoju roœliny. Interesuj¹co przedstawia
siê zawartoœæ ginsenozydów w czêœciach nadziemnych Panax quinquefolium L. Podczas gdy w ³odygach i owocach waha siê ona w granicach od ok. 3,3% do 5,6%, to
w liœciach zawartoœæ ginsenozydów jest kilkakrotnie wiêksza i mieœci siê w granicach
od 24,8% do 37,5%.
Zmiany zawartoœci ginsenozydów w ontogenezie ¿eñ-szenia piêciolistnego
dla poszczególnych organów mo¿na przedstawiæ nastêpuj¹co:
liœcie
korzenie
³odygi
owoce
:
:
:
:
[I > II > III] < IV
[I < II >III] < IV
[I > II > III] < IV
II > III < IV à II > IV
gdzie: I, II, III i IV kolejne lata uprawy.
Z przedstawionych danych wynika, ¿e wszystkie organy w IV roku uprawy
¿eñ-szenia piêciolistnego, za wyj¹tkiem owoców, charakteryzuj¹ siê najwiêksz¹ zawartoœci¹ ginsenozydów.
Badania TLC nad obecnoœci¹ ginsenozydów w czêœciach nadziemnych
(liœcie, ³odygi i owoce) oraz podziemnych (korzeniach) ¿eñ-szenia amerykañskiego
(Panax quinquefolium L.) w I, II, III i IV roku wegetacji wykaza³y, ¿e w tych samych
organach ¿eñ-szenia, w ró¿nym okresie rozwoju roœliny, wystêpuj¹ te same ginsenozydy. Wyniki analizy jakoœciowej ginsenozydów wystêpuj¹cych w korzeniach,
liœciach, ³odygach i owocach roœlin 4-letnich przedstawia tabela 3.
W wyniku analizy TLC w korzeniach Panax quinquefolium zidentyfikowano 6 ginsenozydów tj.: Rb1, Re, Rc, Rd, Rg 1 i Rg2, w liœciach 7 zwi¹zków:
Rb 1, Rb2, Rc, Re, Rd, Rg 1 i Rg 2; w przypadku ³odyg zidentyfikowano 6 zwi¹zków: Rb 1, Rc, Re, Rd, Rg 1 i Rg 2, natomiast w owocach 5 zwi¹zków: Rb2, Re, Rd,
Rg 1 i Rg2. Z danych tych wynika, ¿e zwi¹zkami, które s¹ obecne we wszystkich
badanych organach ¿eñ-szenia piêciolistnego, s¹ ginsenozydy Re, Rd, Rg 1
i Rg 2. Analiza TLC wykaza³a równie¿ brak ginsenozydu Rf we wszystkich badanych organach Panax quinquefolium.
512
Agnieszka Ludwiczuk, Barbara Ko³odziej, Tadeusz Wolski
DYSKUSJA
Na podstawie doniesieñ piœmiennictwa, ¿eñ-szeñ do celów leczniczych powinien byæ uprawiany od 4 do 6 lat (K i m i in., 1981; B e r b e æ i D z i e d z i c , 1996;
S t i c h e r , 1998; K o ³ o d z i e j i B e r b e æ , 2004). Od czwartego roku wegetacji
obserwuje siê bowiem najwiêksze przyrosty masy korzeni, które mog¹ osi¹gaæ masê
nawet do 50g, podczas gdy korzenie jednoroczne wa¿¹ ok. 1 g. Wed³ug badañ naukowców japoñskich (S a m u k a w a i in., 1995), w przypadku ¿eñ-szenia prawdziwego (Panax ginseng), zawartoœæ g³ównych zwi¹zków biologicznie czynnych ¿eñszenia (ginsenozydów), roœnie wraz z rozwojem roœliny do trzeciego roku wegetacji.
W czwartym roku uprawy ¿eñ-szenia nastêpuje spadek zawartoœci panaksozydów,
natomiast od pi¹tego roku ponowny ich wzrost. Surowiec powinno siê wiêc zbieraæ
pocz¹wszy od pi¹tego roku wegetacji.
Wed³ug P e i g e n a (1989) zawartoœæ saponin w korzeniach wzrasta wraz
z wiekiem roœliny, natomiast ³odygi, liœcie, kwiaty i owoce zawieraj¹ wiêcej ginsenozydów w porównaniu do korzenia. Badania M a i in. (1990) wykaza³y, i¿ zawartoœæ
ginsenozydów w organach nadziemnych Panax quinquefolium jest kilkakrotnie wy¿sza, ni¿ w organach podziemnych w korzeniu waha siê w granicach od 3,24% do
4%, zaœ w czêœciach nadziemnych od 14,72% do 16,72%. Badania K o c h a n i wsp.
(2004) nad zawartoœci¹ ginsenozydów w korzeniach, liœciach, ³odygach i nasionach
¿eñ-szenia piêciolistnego wykaza³y, ¿e najwiêksz¹ zawartoœci¹ saponozydów charakteryzuj¹ siê korzenie (do 67 mg×g 1 suchej masy) oraz liœcie (ponad 30 mg×g 1).
W ³odygach i nasionach ¿eñ-szenia zwi¹zki te wystêpowa³y w minimalnych iloœciach
odpowiednio 2 i 5 mg×g 1.
Badania w³asne nad zawartoœci¹ ginsenozydów w ontogenezie ¿eñ-szenia piêciolistnego uprawianego w warunkach klimatycznych Lubelszczyzny przeprowadzono metod¹ spektrofotometryczn¹ opisan¹ w F a r m a k o p e i N i e m i e c k i e j D A B
1 0 (1991). Analiza wykaza³a, ¿e zawartoœæ ginsenozydów w korzeniach ¿eñ-szenia
amerykañskiego mieœci siê w granicach od 6,5% do 12,5% i roœnie wraz z rozwojem
roœliny, osi¹gaj¹c wartoœæ najwy¿sz¹ w IV roku wegetacji ¿eñ-szenia. W liœciach zawartoœæ ginsenozydów waha siê w granicach od 24,8% do 37,5%, natomiast w ³odygach i owocach jest kilkakrotnie mniejsza i zawiera siê w granicach od 3,3% do 5,6%.
Najwiêksz¹ zawartoœci¹ ginsenozydów charakteryzuj¹ siê 4-letnie organy nadziemne
¿eñ-szenia amerykañskiego. Z przeprowadzonych badañ wynika, ¿e polski ¿eñ-szeñ
do celów leczniczych powinno siê zbieraæ od czwartego roku wegetacji roœlin
(L u d w i c z u k , 2005).
¯eñ-szeñ piêciolistny (Panax quinquefolium L.) jest bardzo podobny do ¿eñszenia w³aœciwego (Panax ginseng C.A. Meyer) zarówno, je¿eli chodzi o wygl¹d
roœlin (w szczególnoœci korzeni) jak i o sk³ad ginsenozydów. Oba gatunki mo¿na
jednak odró¿niæ. Wed³ug Farmakopei Europejskiej (2001) ¿eñ-szeñ amerykañski nie
posiada w swoim sk³adzie ginsenozydu Rf w przeciwieñstwie do ¿eñ-szenia azjatyckiego. Analiza TLC wobec wzorcowego ginsenozydu Rf pozwala na rozró¿nienie
obu surowców czy te¿ preparatów z nich otrzymywanych.
Przeprowadzone przez nas badania jakoœciowe i iloœciowe ginsenozydów wystêpuj¹cych w czêœciach podziemnych i nadziemnych Panax quinquefolium nie
wykaza³y obecnoœci w ¿adnym z badanych organów ¿eñ-szenia piêciolistnego ginsenozydu Rf (L u d w i c z u k , 2005).
Zawartoœæ i sk³ad ginsenozydów w ró¿nych organach ¿eñ szenia piêciolistnego
(Panax quinquefolium L.)
513
WNIOSKI
1. Wstêpna analiza surowca dotycz¹ca straty masy po suszeniu wykaza³a, ¿e
organy podziemne Panax quinquefolium charakteryzuj¹ siê nieco wiêksz¹ zawartoœci¹ wilgoci. Z przeprowadzonych badañ wynika, ¿e zawartoœæ wilgoci w korzeniach
jest najwy¿sza w przypadku roœlin 4-letnich, zaœ w czêœciach nadziemnych dla
roœlin 2-letnich.
2. Zawartoœæ procentowa sumy ginsenozydów w czêœciach nadziemnych, oznaczona metod¹ spektrofotometryczn¹, maleje do trzeciego roku wegetacji by osi¹gn¹æ
wartoœæ najwiêksz¹ dla roœlin 4-letnich. Zawartoœæ ginsenozydów w korzeniach waha
siê w granicach od 6,5% do 12,5% suchej masy i roœnie wraz z wiekiem roœliny.
3. Analiza jakoœciowa ginsenozydów metod¹ TLC wykaza³a, ¿e w tych samych organach ¿eñ-szenia, w ró¿nym okresie rozwoju roœliny, wystêpuj¹ te same
ginsenozydy. W wyniku analizy TLC w korzeniach zidentyfikowano 6 ginsenozydów: Rb1, Re, Rc, Rd, Rg1 i Rg2, w liœciach 7 zwi¹zków: Rb1, Rb2, Rc, Re, Rd, Rg1
i Rg2; w przypadku ³odyg zidentyfikowano 6 zwi¹zków: Rb 1, Rc, Re, Rd, Rg1 i Rg2,
natomiast w owocach 5 zwi¹zków: Rb2, Re, Rd, Rg1 i Rg2.
4. Analiza chromatograficzna frakcji ginsenozydów obecnych w czêœciach
podziemnych i nadziemnych Panax quinquefolium nie wykaza³a obecnoœci ginsenozydu Rf w ¿adnym z badanych organów ¿eñ-szenia, co mo¿e byæ cech¹ chemotaksonomiczn¹.
LITERATURA
A t t e l e A. S., W u J.A., Yu a n C.S., 1999. Ginseng pharmacology: multiple constituents and
miltiple actions. Biochem. Pharmacol. 58 (11): 1685 1693.
B e r b e æ S., D z i e d z i c M., 1996. Uprawa ¿eñ szenia amerykañskiego. Wyd. Akad. Roln.,
Lublin, pp. 60.
F a r m a k o p e a E u r o p e j s k a , European Pharmacopoeia Supl., 2001. pp. 887 889.
F a r m a k o p e a N i e m i e c k a , DAB 10, 1991. Ginseng radix.
F a r m a k o p e a P o l s k a V, 1995. tom 1, Supl. PTFarm, Warszawa.
F a r m a k o p e a P o l s k a VI, 2002. PTFarm, Warszawa.
K i m S. K., S a k a m o t o I., M o r i m o t o K., S a k a t a M., Ya m a s a k i K., T a n a k a O.,
1981. Seasonal variation of saponins, sucrose and monosaccharides in cultivated ginseng
roots. Planta Med. 42: 181 186.
K o c h a n E., K o ³ o d z i e j B., G a d o m s k a G., C h m i e l A., 2004. Content of ginsenosi
des in Panax quinquefolium from field cultivation. Herba Pol. 50 (1): 20 27.
K o ³ o d z i e j B., 2003. Studia nad wzrostem, rozwojem oraz upraw¹ ¿eñ szenia amerykañskiego
(Panax quinquefolium L.). Rozprawa habilitacyjna. Wyd. Akad. Roln. Lublin, pp. 103.
K o ³ o d z i e j B., B e r b e æ S., 2004. Badania nad upraw¹ ¿eñ szenia amerykañskiego (Panax
quinquefolium L.) [W:] Wybrane problemy produkcji roœlinnej na LubelszczyŸnie,
S. Berbeæ, Sz. Dziamba (Eds.), Wyd. Akad. Roln. Lublin, pp. 62 66.
L u d w i c z u k A., W o l s k i T., 2003. Estimation of the content and composition of ginsenosi
des occurring in extracts from American ginseng and Asian ginseng. Ann. Univ. Mariae
Curie Sklodowska, sect. EEE. Hortic. 7: 53 58.
514
Agnieszka Ludwiczuk, Barbara Ko³odziej, Tadeusz Wolski
L u d w i c z u k A., 2005. Badania sk³adu chemicznego w ontogenezie ¿eñ szenia amerykañskie
go (Panax quinquefolium L.). Rozprawa doktorska, AM, Lublin.
M a X ., L u R., S o n g J., C h e n Z., 1990. Effects of concentration and ratio of N, P and K on
seedlings of Panax quinquefolium L. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 15 (2): 78 81.
N e c e r i n o E., A m a t o M., I z z o A. A., 2000. The aphrodisiac and adaptogenic properties of
ginseng. Fitoterapia, 71 (1 Suppl): 51 55.
P e i g e n X., 1989. General status on ginseng research in China. Herba Pol. 35 (1): 69 72.
S a m u k a w a K., Ya m a s h i t a H., M a t s u d a H., K u b o M., 1995. Simultaneous analy
sis of ginsenosides of various Ginseng radix by HPLC. Yakugaku Zasshi, 115 (3): 241 249.
S h i b a t a S., T a n a k a O., S h o j i i J., S a i t o H., 1985. Chemistry and pharmacology of
Panax. [In:] Economic and Medicinal Plant Research, Vol.1. H. Wagner, H. Hikkino and
N.R. Farnsworth (Eds.) Orlando, Fla: Academic Press pp. 218 284.
S t i c h e r O., 1998. Getting to the root of ginseng. CHEMTECH, 28 (4): 26 32.
W H O m o n o g r a p h s o n s e l e c t e d m e d i c i n a l p l a n t s ., 1999. Radix Ginseng,
vol.1, World Health Organization, Geneva, pp. 168 182.
Streszczenie
Badania wykaza³y, ¿e zawartoœæ ginsenozydów w korzeniach ¿eñ-szenia amerykañskiego mieœci siê w granicach od 6,5% do 12,5% i roœnie wraz z rozwojem
roœliny, osi¹gaj¹c wartoœæ najwy¿sz¹ w IV roku wegetacji ¿eñ-szenia. W liœciach zawartoœæ ginsenozydów waha siê w granicach od 24,8% do 37,5%, natomiast w ³odygach i owocach jest kilkakrotnie mniejsza i zawiera siê w granicach od 3,3% do 5,6%.
Najwiêksz¹ zawartoœci¹ ginsenozydów charakteryzuj¹ siê 4-letnie organy nadziemne
¿eñ-szenia amerykañskiego. Z przeprowadzonych badañ wynika, ¿e polski ¿eñ-szeñ
do celów leczniczych powinno siê zbieraæ pocz¹wszy od czwartego roku wegetacji
roœlin. W wyniku analizy TLC w korzeniach zidentyfikowano 6 ginsenozydów: Rb1,
Re, Rc, Rd, Rg1 i Rg2, w liœciach 7 zwi¹zków: Rb1, Rb2, Rc, Re, Rd, Rg1 i Rg2;
w przypadku ³odyg zidentyfikowano 6 zwi¹zków: Rb1, Rc, Re, Rd, Rg1 i Rg2, natomiast w owocach 5 zwi¹zków: Rb2, Re, Rd, Rg1 i Rg2. Przeprowadzone badania jakoœciowe ginsenozydów wystêpuj¹cych w czêœciach podziemnych i nadziemnych Panax quinquefolium nie wykaza³y obecnoœci w ¿adnym z badanych organów ¿eñszenia piêciolistnego ginsenozydu Rf.