*Michał Miłek1, Małgorzata Dżugan1, Wojciech Litwińczuk2
Analiza zawartości berberyny w owocach różnych gatunków berberysu (Berberis sp.) metodą wysokosprawnej chromatografii cienkowarstwowej (HPTLC)
The analysis of berberine content in the fruits of various species of barberry (Berberis sp.) by high performance thin-layer chromatography (HPTLC)
1Zakład Chemii i Toksykologii Żywności, Instytut Technologii Żywności i Żywienia, Uniwersytet Rzeszowski
Dyrektor Instytutu: dr hab. inż. Grzegorz Zaguła, prof. UR
2Zakład Fizjologii i Biotechnologii Roślin, Instytut Nauk Rolniczych, Ochrony i Kształtowania Środowiska, Uniwersytet Rzeszowski
Dyrektor Instytutu: prof. dr hab. Krzysztof Kukuła
Streszczenie
Wstęp. Rośliny z rodzaju Berberis są źródłem alkaloidów izochinolinowych wykazujących wielokierunkowe działanie farmakologiczne. Głównym alkaloidem berberysu jest berberyna, stosowana do obniżania ciśnienia i poziomu cukru we krwi, wykazująca efekt przeciwdrobnoustrojowy, przeciwzapalny i przeciwnowotworowy. Powszechnie stosowanym surowcem jest kora i korzeń berberysu zwyczajnego, jednak alkaloid ten jest obecny też w innych częściach morfologicznych wielu gatunków berberysu.
Cel pracy. Celem badań była ocena zawartości berberyny w owocach wybranych gatunków i odmian berberysu.
Materiał i metody. Owoce pozyskano z 6 odmian uprawnych berberysu pochodzącego z Japonii (Berberis thunbergii), berberysu koreańskiego (B. koreana) oraz zwyczajnego (B. vulgaris). Zawartość berberyny analizowano metodą wysokosprawnej chromatografii cienkowarstwowej (HPTLC) z użyciem siarczanu berberyny jako wzorca.
Wyniki. Zawartość berberyny oznaczona w badanych owocach wahała się od bardzo małych ilości w przypadku B. vulgaris i B. koreana (1-21 mg/100 g) do ponad 300 mg/100 g w przypadku B. thunbergii Golden Carpet. Wszystkie odmiany ozdobnego berberysu Thunberga zawierały ponad 78 mg berberyny w 100 g owoców.
Wnioski. Owoce ozdobnych odmian B. thunbergii mogą być dobrym źródłem berberyny i znaleźć zastosowanie jako surowiec zielarski do pozyskiwania berberyny w przemyśle farmaceutycznym.
Summary
Introduction. Plants of the Berberis genus are a source of isoquinoline alkaloids with multifaceted pharmacological effects. The main alkaloid of barberry is berberine, used to lower blood pressure and blood sugar levels, showing antimicrobial, anti-inflammatory and anticancer effects. The commonly used raw material is the bark and root of common barberry, but this alkaloid is also present in other morphological parts of plants of the Berberis genus.
Aim. The aim of the study was to assess the content of berberine in the fruits of selected species and varieties of barberry using the HPTLC method.
Material and methods. The fruits were obtained from 6 cultivated varieties of Japanese barberry (Berberis thunbergii), Korean barberry (B. koreana) and common barberry (B. vulgaris). Berberine content was analyzed using high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) using berberine sulfate as for calibration.
Results. Berberine content determined in the tested fruits varied by species. The lowest level for B. vulgaris (1-5.5 mg/100 g), higher for B. koreana (1-21 mg/100 g), and the highest for B. thunbergii from up to 78 (Red Rocket variety) to over 300 mg/100 g (Golden Carpet variety) were determined.
Conclusions. Due to their greater availability, the fruits of ornamental B. thunbergii varieties can be used as a potential raw material for obtaining berberine in the pharmaceutical industry and the production of dietary supplements.
Słowa kluczowe: berberyna, berberys, HPTLC
Key words: ornamental barberry, berberine, HPTLC

Wprowadzenie
Rodzaj berberys (Berberis L.) obejmuje co najmniej 450 gatunków krzewów liściastych z rodziny berberysowatych (Berberidacae Juss.) rozpowszechnionych w Europie, Ameryce Północnej oraz Azji (1-3). Rośliny z rodzaju Berberis charakteryzują się zróżnicowaną barwą liści, żółtymi kwiatami i drewnem oraz przeważnie czerwonymi owocami typu jagód (2). Tylko jeden gatunek – berberys zwyczajny (B. vulgaris L.) – rośnie dziko w Polsce. Jest on również pospolity w Europie, Afryce Północnej, na Bliskim Wschodzie i w Azji Środkowej (2). Berberys zwyczajny nie ma jednak większego znaczenia w ogrodnictwie (ani jako alternatywna uprawa), ponieważ jest bardzo podatny na choroby grzybowe, w tym rdzę i mączniaka prawdziwego. Co więcej, jest głównym żywicielem grzyba z gatunku Puccinia graminis Pers., który powoduje chorobę zbóż zwaną rdzą łodyg zbóż i traw (4, 5). Inne gatunki berberysu są odporne na te choroby, stąd stały się bardziej popularne jako krzewy ozdobne. Należy do nich pochodzący z Japonii berberys Thunberga (B. thunbergii DC.) (3). Dużą popularność w nasadzeniach ozdobnych zawdzięcza wielości odmian o zróżnicowanej morfologii liści, które mogą mieć różne odcienie i kombinacje barwy żółtej, zielonej i czerwonej. Do innych gatunków uprawianych jako ozdobne należą np.: berberys koreański (B. koreana Palib.), berberys chiński (B. chinensis Poir.), berberys Julianny (B. julianae C.K. Schneid.) czy berberys bukszpanolistny (B. microphylla G. Forst.), a także hybrydy międzygatunkowe, takie jak berberys ottawski (Berberis × ottawensis Schneid.), który powstał w wyniku skrzyżowania berberysu pospolitego i japońskiego (3).
Berberys zwyczajny i inne gatunki roślin z rodzaju Berberis są uznawane za typowe surowce alkaloidowe. Badania fitochemiczne wykazały obecność ponad 100 różnych metabolitów wtórnych, nie tylko z grupy alkaloidów, ale także flawonoidów, antocyjanin, fenoli, karotenoidów i witamin (1, 6). Dominującymi metabolitami są alkaloidy izochinolinowe oraz bisbenzyloizochinolinowe, część z nich otrzymała nazwy od nazwy rodzajowej rośliny. Do głównych alkaloidów berberysu zalicza się: berberynę, berbaminę, palmatynę, oksyberberynę, izokorydynę, lambertynę, jatroryzynę, tetrandrynę czy chondokurynę (2, 7).
Berberyna (ryc. 1) – kationowy, czwartorzędowy alkaloid izochinolinowy – stanowi główny metabolit wtórny berberysu, a jej zawartość w poszczególnych organach rośliny osiąga nawet do 1,5-2% (8). Źródłem berberyny mogą być też inne gatunki roślin, głównie z rodzin: Annonaceae, Papaveraceae, Menispermaceae, Ranunculaceae i Rutaceae (9). Berberyna, obok działania antyoksydacyjnego i przeciwdrobnoustrojowego, wykazuje również działanie immunomodulacyjne, kardioprotekcyjne, hepatoprotekcyjne i renoprotekcyjne (9, 10). Jest stosowana w chorobach układu krążenia i układu pokarmowego, cukrzycy i problemach skórnych. Zidentyfikowano kilka mechanizmów działania przeciwnowotworowego tego alkaloidu (9, 11, 12). Duże nadzieje wiąże się z jego zastosowaniem w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych (13, 14). Jako substancja pochodzenia naturalnego berberyna uznawana jest za bezpieczny składnik suplementów diety, polecany w walce z otyłością, cukrzycą i problemami trawiennymi (15, 16). Rosnące zapotrzebowanie sprawia, że trwają poszukiwania alternatywnych źródeł berberyny, podejmowane są również próby jej syntezy oraz poszukiwania analogów o potencjalnej aktywności farmakologicznej (17-21). Użytecznym źródłem berberyny może być berberys Thunberga, a także inne gatunki uprawiane w celach dekoracyjnych. Dostępne dane literaturowe wskazują, że ekstrakty korzeni berberysu japońskiego zawierają więcej berberyny niż ekstrakty z berberysu zwyczajnego, niższe są w nich za to stężenia palmatyny i berbaminy (3).

Ryc. 1. Wzór chemiczny berberyny
Cel pracy
Celem pracy była ocena zawartości berberyny w owocach wybranych odmian berberysów ozdobnych w porównaniu z owocami B. vulgaris, a także ocena przydatności wysokosprawnej chromatografii cienkowarstwowej (HPTLC) jako szybkiej metody oznaczania berberyny w surowcach zielarskich.
Materiał i metody
Materiał roślinny
Próbki owoców berberysu pobrano z 7-letnich krzewów berberysu (Berberis sp.) z prywatnej kolekcji Szkółki Drzew i Krzewów Ozdobnych Wiesława Więcka (Stobierna, Podkarpackie) na przełomie września i października 2021 roku. Wśród zebranych próbek były owoce gatunku Berberis koreana (nieznanej odmiany), a także B. thunbergii (odmiany: Golden Carpet, Atropurpuprea, Atropurpurea Nana, Red Pilar, Red Rocket oraz PowWow) (ryc. 2a, b). Do celów porównawczych pozyskano dwie próbki owoców B. vulgaris, jedną ze stanowiska naturalnego (Góry Pieprzowe koło Sandomierza), a drugą (owoce suszone) zakupiono w sprzedaży internetowej (Zakład Konfekcjonowania Ziół FLOS Elżbieta i Jan Głąb s.j.). Świeże owoce, po zamrożeniu w temp. -60°C, poddano liofilizacji (Alpha 1-2 LD plus, Martin Christ) i do czasu analiz przechowywano w eksykatorze (do 6 miesięcy).

Ryc. 2a, b. Fotografie wybranych surowców bezpośrednio po zbiorze: A – B. koreana NN, B – B. thunbergii PowWow
Ekstrakcja
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Sobhani Z, Akaberi M, Amiri MS i wsp. Medicinal Species of the Genus Berberis: A review of their traditional and ethnomedicinal uses. Phytochem Pharmacol. Adv Exp Med Biol 2021; 1308:547-77.
2. Salehi B, Selamoglu Z, Sener B i wsp. Berberis Plants – Drifting from farm to food applications, phytotherapy, and phytopharmacology bahare. Foods 2019; 8:522.
3. Och A, Orzechowska K. Berberys Thunberga (Berberis thunbergii DC.) jako mało znany w farmacji przedstawiciel rodzaju Berberis L. – skład chemiczny, aktywność biologiczna i perspektywy zastosowania. Farm Pol 2023; 79(10):635-47.
4. Wang MN, Wan AM, Chen XM. Barberry as alternate host is important for Puccinia graminis f. sp. Tritici but not for Puccinia striiformis f. sp. Tritici in the U.S. Pacific Northwest. Plant Dis 2015; 99(11):1507-16.
5. Villegas D, Bartaula R, Cantero-Martínez C i wsp. Barberry plays an active role as an alternate host of Puccinia graminis in Spain. Plant Pathol 2022; 71(5):1174-84.
6. Mokhber-Dezfuli N, Saeidnia S, Gohari AR, Kurepaz-Mahmoodabadi M. Phytochemistry and pharmacology of berberis species. Pharmacogn Rev 2014; 8(15):8-15.
7. Khan I, Najeebullah S, Ali M i wsp. Phytopharmacological and ethnomedicinal uses of the Genus Berberis (Berberidaceae): A review. Trop J Pharm Res 2016; 15(9):2047-57.
8. Bober Z, Stępień A, Aebisher D i wsp. Fundamentals of the use of Berberis as a medicinal plant. Eur J Clin Exp Med 2018; 16(1):41-6.
9. Neag MA, Mocan A, Echeverría J i wsp. Berberine: Botanical occurrence, traditional uses, extraction methods, and relevance in cardiovascular, metabolic, hepatic, and renal disorders. Front Pharmacol 2018; 9:557.
10. Ai X, Yu P, Peng L i wsp. Berberine: A review of its pharmacokinetics properties and therapeutic potentials in diverse vascular diseases. Front Pharmacol 2021; 12:762654.
11. Song D, Hao J, Fan D. Biological properties and clinical applications of berberine. Front Med 2020; 14(5):564-82.
12. Och A, Podgórski R, Nowak R. Biological Activity of Berberine-A Summary Update. Toxins (Basel) 2020; 12(11):713.
13. Cheng Z, Kang C, Che S i wsp. Berberine: A promising treatment for neurodegenerative diseases. Front Pharmacol 2022; 13:845591.
14. Tian E, Sharma G, Dai C. Neuroprotective properties of berberine: molecular mechanisms and clinical implications. Antioxidants 2023; 12(10):1883.
15. Koperska A, Bogdański P, Szulińska M. Rola berberyny w terapii otyłości i zaburzeń metabolicznych. Forum Zaburzeń Metabolicznych 2021; 12 (2):76-81.
16. Mróz M, Pastusiak K, Bogdański P. Potencjalne możliwości wykorzystania berberyny w przeciwdziałaniu insulinooporności i w cukrzycy typu 2. Post Hig Med Dośw 2021; 75(2):790-801.
17. Gatland AE, Pilgrim BS, Procopiou PA i wsp. Short and efficient syntheses of protoberberine alkaloids using palladium-catalyzed enolate arylation. Angew Chemie – Int Ed 2014; 53(52):14555-8.
18. Yang Z, Zhang Y, Chen X i wsp. Total synthesis and evaluation of B-Homo Palmatine and Berberine derivatives as p300 Histone Acetyltransferase Inhibitors. European J Org Chem 2018; 2018(8):1041-52.
19. Filli MS, Ibrahim AA, Kesse S i wsp. Synthetic berberine derivatives as potential new drugs. Brazilian J Pharm Sci 2022; 58:e18835.
20. Tajiri M, Yamada R, Hotsumi M i wsp. The total synthesis of berberine and selected analogues, and their evaluation as amyloid beta aggregation inhibitors. Eur J Med Chem 2021; 215:113289.
21. Han J, Li S. De novo biosynthesis of berberine and halogenated benzylisoquinoline alkaloids in Saccharomyces cerevisiae. Commun Chem 2023; 6(1):27.
22. Alam SD, Beg MA, Bagadi M i wsp. Facile extraction of berberine from different plants, separation, and identification by thin-layer chromatography, high-performance liquid chromatography, and biological evaluation against Leishmaniosis. J Sep Sci 2023; 46(21):2300582.
23. Chaudhary MK, Misra A, Shankar U i wsp. Intra-specific variation of alkaloid content in Berberis lycium from the Western Himalaya. J Herbs Spices Med Plants 2021; 27(4):386-95.
24. Andola HC, Rawal RS, Rawat MSM i wsp. Analysis of berberine content using HPTLC fingerprinting of root and bark of three himalayan berberis species. Asian J Biotechnol 2010; 2(4):239-45.
25. Satija S, Malik S, Garg M. Development of a new, rapid, and sensitive validated high-performance thin-layer chromatographic method for the estimation of berberine in Tinospora cordifolia. J Planar Chromatogr – Mod TLC 2016; 29:209-15.
26. Ahamad J, Kaskoos RA, Amin SR, Mir S. Development and validation of an HPTLC method for estimation of berberine in Berberis aristata. Res J Phytochem 2021; 15(2):58-65.
27. Shidfar F, Ebrahimi SS, Hosseini S. The effects of berberis vulgaris fruit extract on serum lipoproteins, apoB, apoA-I, homocysteine, glycemic control and total antioxidant capacity in type 2 diabetic patients. Iran J Pharm Res 2012; 11(2):643-52.
28. Zovko Končić M, Kremer D, Schühly W i wsp. Chemical differentiation of Berberis croatica and B. vulgaris using HPLC fingerprinting. Croat Chem Acta 2010; 83(4):451-6.
29. Kamal Y, Singh M, Tamboli E i wsp. Quantitative analysis of berberine in Berberis aristata fruits and in a traditional anti-inflammatory unani formulation by use of a validated HPLC method. Acta Chromatogr 2011; 23(1):157-68.
30. Singh A, Bajpai V, Kumar S i wsp. Quantitative determination of isoquinoline alkaloids and chlorogenic acid in Berberis species using ultra high performance liquid chromatography with hybrid triple quadrupole linear ion trap mass spectrometry. J Sep Sci 2015; 38(12):2007-13.
31. Brázdovičová B, Košťálová D, Tomko J i wsp. Isolation and identification of alkaloids from fruits of Berberis thunbergii DC. Chem zvesti 1980; 34(2):259-62.
32. Villinski JR, Dumas ER, Chai HB i wsp. Antibacterial activity and alkaloid content of Berberis thunbergii, Berberis vulgaris and Hydrastis canadensis. Pharm Biol 2003; 41(8):551-7.