Экстракция биоактивных соединений из травы тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.): потенциал классических и альтернативных подходов

Авторы

  • Татьяна Николаевна Головач Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Петрович Курченко Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Наталья Владимировна Сушинская Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Алексей Дмитриевич Лодыгин Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия
  • Иван Алексеевич Евдокимов Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия
  • Лиана Валериковна Гарибян Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия
  • Антон Александрович Сисько Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

Thymus serpyllum L., экстракция, органический экстрагент, лактопротеин, циклодекстрин, фенольное соединение, антиоксидантная активность

Аннотация

Проведено сравнительное исследование эффективности классических органических растворителей (этанола, метанола, хлороформа) и инновационных экстракционных систем на основе β-циклодекстрина, а также нативных, термоденатурированных и гидролизованных белков молочной сыворотки при выделении биоактивных соединений из травы тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.). Компонентный состав экстрактов определяли методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией, антиоксидантную активность оценивали по способности восстанавливать ABTS-радикал, выраженной в эквивалентах тролокса. Установлено, что применение 2,0 % раствора гидролизованных белков молочной сыворотки обеспечивает наибольший выход сухого вещества (35,5 мг/мл) и фенольных соединений (0,52 мг/мл). При изучении образцов экстрактов с 2,0 % растворами термоденатурированных и гидролизованных лактопротеинов отмечена максимальная антиоксидантная активность (1,86 и 1,56 ммоль тролокс-экв./мл соответственно). Для экстракции с использованием β-циклодекстрина, обусловленной формированием молекулярных комплексов включения, характерна выраженная селективность олигосахарида к специфичным метаболитам, включая мальтол и некоторые лактонизированные производные углеводов. Органические растворители (этанол, метанол) обеспечили максимальное извлечение монотерпеновых фенолов (тимола, карвакрола), что определяет их ценность для получения антимикробных препаратов. Результаты исследования подтверждают функциональную специализацию изученных экстрагентов. Альтернативные системы на основе лактопротеинов и β-циклодекстрина рекомендованы в качестве экологически безопасной замены органическим растворителям при разработке многокомпонентных фитопрепаратов с комплексной противовоспалительной и антиоксидантной активностью.

Биографии авторов

  • Татьяна Николаевна Головач, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук, доцент; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории прикладных проблем биологии кафедры общей экологии и методики преподавания биологии биологического факультета

  • Владимир Петрович Курченко, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук, доцент; заведующий научно-исследовательской лабораторией прикладных проблем биологии кафедры общей экологии и методики преподавания биологии биологического факультета

  • Наталья Владимировна Сушинская, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    старший научный сотрудник лаборатории прикладных проблем биологии кафедры общей экологии и методики преподавания биологии биологического факультета

  • Алексей Дмитриевич Лодыгин, Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия

    доктор технических наук, доцент; заведующий кафедрой прикладной биотехнологии факультета пищевой инженерии и биотехнологий имени академика А. Г. Храмцова

  • Иван Алексеевич Евдокимов, Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия

    доктор технических наук, профессор; заведующий базовой кафедрой технологии молока и молочных продуктов факультета пищевой инженерии и биотехнологий имени академика А. Г. Храмцова

  • Лиана Валериковна Гарибян, Северо-Кавказский федеральный университет, ул. Пушкина, 1, 355017, г. Ставрополь, Россия

    аспирантка кафедры прикладной биотехнологии факультета пищевой инженерии и биотехнологий имени академика А. Г. Храмцова. Научный руководитель – А. Д. Лодыгин

  • Антон Александрович Сисько, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    студент биологического факультета. Научный руководитель – Т. Н. Головач

Библиографические ссылки

  1. Dima C, Assadpour E, Dima S, Jafari SM. Bioavailability and bioaccessibility of food bioactive compounds; overview and assessment by in vitro methods. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020;19(6):2862–2884. DOI: 10.1111/1541-4337.12623.
  2. Gomes SVF, Portugal LA, dos Anjos JP, de Jesus ON, de Oliveira EJ, David JP, et al. Accelerated solvent extraction of phenolic compounds exploiting a Box – Behnken design and quantification of five flavonoids by HPLC-DAD in Passiflora species. Microchemical Journal. 2017;132:28 –35. DOI: 10.1016/j.microc.2016.12.021.
  3. Vignesh A, Amal TC, Sarvalingam A, Vasanth K. A review on the influence of nutraceuticals and functional foods on health. Food Chemistry Advances. 2024;5:100749. DOI: 10.1016/j.focha.2024.100749.
  4. Jalil B, Pischel I, Feistel B, Suarez C, Blainski A, Spreemann R, et al. Wild thyme (Thymus serpyllum L.): a review of the current evidence of nutritional and preventive health benefits. Frontiers in Nutrition. 2024;11:1380962. DOI: 10.3389/fnut.2024.1380962.
  5. Mrkonjić Ž, Kaplan M, Milošević S, Božović D, Sknepnek A, Miletić D, et al. Green extraction approach for isolation of bioactive compounds in wild thyme (Thymus serpyllum L.) herbal dust – chemical profile, antioxidant and antimicrobial activity and comparison with conventional techniques. Plants. 2024;13(6):897. DOI: 10.3390/plants13060897.
  6. Sonmezdag AS, Kelebek H, Selli S. Characterization of aroma-active and phenolic profiles of wild thyme (Thymus serpyllum) by GC-MS-olfactometry and LC-ESI-MS/MS. Journal of Food Science and Technology. 2016;53(4):1957–1965. DOI: 10.1007/s13197-015-2144-1.
  7. Пупыкина КА, Анищенко ИЕ, Красюк ЕВ, Жигунов ОЮ, Шигапов ЗХ. К биохимии некоторых представителей рода Thymus L. в культуре. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2025;26(6):1263 –1271. DOI: 10.30766/2072-9081.2025.26.6.1263-1271.
  8. Zhang Q-W, Lin L-G, Ye W-C. Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review. Chinese Medicine. 2018;13(1):20. DOI: 10.1186/s13020-018-0177-x.
  9. Byrne FP, Jin S, Paggiola G, Petchey THM, Clark JH, Farmer TJ, et al. Tools and techniques for solvent selection: green solvent selection guides. Sustainable Chemical Processes. 2016;4:7. DOI: 10.1186/s40508-016-0051-z.
  10. Ameer K, Shahbaz HM, Kwon J-H. Green extraction methods for polyphenols from plant matrices and their byproducts: a review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2017;16(2):295 –315. DOI: 10.1111/1541-4337.12253.
  11. Picot-Allain C, Mahomoodally MF, Ak G, Zengin G. Conventional versus green extraction techniques – a comparative perspective. Current Opinion in Food Science. 2021;40:144 –156. DOI: 10.1016/j.cofs.2021.02.009.
  12. Palos-Hernández A, González-Paramás AM, Santos-Buelga C. Latest advances in green extraction of polyphenols from plants, foods and food by-products. Molecules. 2025;30(1):55. DOI: 10.3390/molecules30010055.
  13. Nadar SS, Rao P, Rathod VK. Enzyme assisted extraction of biomolecules as an approach to novel extraction technology: a review. Food Research International. 2018;108:309 –330. DOI: 10.1016/j.foodres.2018.03.006.
  14. Wang Ya, Han Q, Wang Yi, Qin D, Luo Q, Zhang H. Self-assembly, rheological properties and antioxidant activities of chitosan grafted with tryptophan and phenylalanine. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020;597:124763. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.124763.
  15. de Souza Mesquita LM, Contieri LS, e Silva FA, Bagini RH, Bragagnolo FS, Strieder MM, et al. Path2Green: introducing 12 green extraction principles and a novel metric for assessing sustainability in biomass valorization. Green Chemistry. 2024;26(19):10087–10106. DOI: 10.1039/d4gc02512a.
  16. Matencio A, Navarro-Orcajada S, García-Carmona F, López-Nicolás JM. Applications of cyclodextrins in food science. A review. Trends in Food Science & Technology. 2020;104:132–143. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.08.009.
  17. Kazlauskaite JA, Ivanauskas L, Bernatoniene J. Cyclodextrin-assisted extraction method as a green alternative to increase the isoflavone yield from Trifolium pratensis L. extract. Pharmaceutics. 2021;13(5):620. DOI: 10.3390/pharmaceutics13050620.
  18. Cid-Samamed A, Rakmai J, Mejuto JC, Simal-Gandara J, Astray G. Cyclodextrins inclusion complex: preparation methods, analytical techniques and food industry applications. Food Chemistry. 2022;384:132467. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.132467.
  19. Sip S, Gościniak A, Szulc P, Walkowiak J, Cielecka-Piontek J. Assisted extraction with cyclodextrins as a way of improving the antidiabetic activity of Actinidia leaves. Pharmaceutics. 2022;14(11):2473. DOI: 10.3390/pharmaceutics14112473.
  20. Radan M, Jovanović M, Ćujić Nikolić N, Mudrić J, Janković T, Bigović D, et al. Cyclodextrin-assisted extraction as a green alternative for the recovery of phenolic compounds from Helichrysum plicatum DC. flowers. Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2024;39:101547. DOI: 10.1016/j.scp.2024.101547.
  21. Xiao Y, Ahmad T, Belwal T, Aadil RM, Siddique M, Pang L, et al. A review on protein based nanocarriers for polyphenols: interaction and stabilization mechanisms. Food Innovation and Advances. 2023;2(3):193 –202. DOI: 10.48130/FIA-2023-0021.
  22. Mao T, Akshit FNU, Matiwalage I, Sasidharan S, Alvarez CM, Wescombe P, et al. Preferential binding of polyphenols in blackcurrant extracts with milk proteins and the effects on the bioaccessibility and antioxidant activity of polyphenols. Foods. 2024;13(4):515. DOI: 10.3390/foods13040515.
  23. Jiang L, Zhang Z, Qiu C, Wen J. A review of whey protein-based bioactive delivery systems: design, fabrication, and application. Foods. 2024;13(15):2453. DOI: 10.3390/foods13152453.
  24. Li Hongbo, Zhao Tingting, Li Hongjuan, Yu Jinghua. Effect of heat treatment on the property, structure, and aggregation of skim milk proteins. Frontiers in Nutrition. 2021;8:714869. DOI: 10.3389/fnut.2021.714869.
  25. Coşkun Ö, Raak N, Corredig M. Heat induced interactions in whey protein depleted milk concentrates: comparison of ultrafiltration and microfiltration. Food Hydrocolloids. 2023;137:108354. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2022.108354.
  26. Saadi S, Makhlouf C, Nacer NE, Halima B, Faiza A, Kahina H, et al. Whey proteins as multifunctional food materials: recent advancements in hydrolysis, separation, and peptidomimetic approaches. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2024;23(1):e13288. DOI: 10.1111/1541-4337.13288.
  27. Luparelli A, Trisciuzzi D, Schirinzi WM, Caputo L, Smiriglia L, Quintieri L, et al. Whey proteins and bioactive peptides: advances in production, selection and bioactivity profiling. Biomedicines. 2025;13(6):1311. DOI: 10.3390/biomedicines13061311.
  28. Насруллаева ГМ, Кузнецова ЕА, Бондарев НИ, Бриндза Я, Альхуссейни Х. Свойства сывороточного экстракта травы Thymus serpyllum L. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2021;4:90 – 94.
  29. Halavach TM, Kurchenko VP, Tarun EI, Yantsevich AV, Shchur VV, Tsygankow VG, et al. Effect of hydrolysis degree with Alcalase on antioxidant and antigenic properties of whey and colostrum protein hydrolysates. Journal of Agriculture and Food Research. 2024;15:100975. DOI: 10.1016/j.jafr.2024.100975.
  30. Halavach TM, Kurchenko VP, Tarun EI, Dudchik NV, Yatskou MM, Lodygin AD, et al. Influence of complexation with β- and γ-cyclodextrin on bioactivity of whey and colostrum peptides. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(18):13987. DOI: 10.3390/ijms241813987.
  31. Головач ТН, Ловкис ЗВ, Курченко ВП, Янцевич АВ, Тарун ЕИ, Дудчик НВ и др. Биологически активные гидролизаты белков молока и их комплексы включения с циклодекстринами. Техника и технология пищевых производств. 2024;54(3):461– 482. DOI: 10.21603/2074-9414-2024-3-2521.
  32. Metsalu T, Vilo J. ClustVis: a web tool for visualizing clustering of multivariate data using principal component analysis and heatmap. Nucleic Acids Research. 2015;43(W1):W566 –W570. DOI: 10.1093/nar/gkv468.
  33. Aarland RC, Bañuelos-Hernández AE, Fragoso-Serrano M, Sierra-Palacios EC, Díaz de León-Sánchez F, Pérez-Flores LJ, et al. Studies on phytochemical, antioxidant, anti-inflammatory, hypoglycaemic and antiproliferative activities of Echinacea purpurea and Echinacea angustifolia extracts. Pharmaceutical Biology. 2017;55(1):649 – 656. DOI: 10.1080/13880209.2016.1265989.
  34. Chambers JM, Freeny AE, Heiberger RM. Analysis of variance; designed experiments. In: Chambers JM, Hastie TJ, editors. Statistical models in S. Pacific Grove: Wadsworth & Brooks / Cole Advanced Books & Software; 1992. p. 145 –190.
  35. Miller RG Jr. Simultaneous statistical inference. 2nd edition. New York: Springer-Verlag; 1981. XVI, 299 p. (Springer series in statistics).
  36. Brglez Mojzer E, Knez Hrnčič M, Škerget M, Knez Ž, Bren U. Polyphenols: extraction methods, antioxidative action, bioavailability and anticarcinogenic effects. Molecules. 2016;21(7):901. DOI: 10.3390/molecules21070901.
  37. Sun S, Yu Y, Jo Y, Han JH, Xue Y, Cho M, et al. Impact of extraction techniques on phytochemical composition and bioactivity of natural product mixtures. Frontiers in Pharmacology. 2025;16:1615338. DOI: 10.3389/fphar.2025.1615338.
  38. Lefebvre T, Destandau E, Lesellier E. Selective extraction of bioactive compounds from plants using recent extraction techniques: a review. Journal of Chromatography A. 2021;1635:461770. DOI: 10.1016/j.chroma.2020.461770.
  39. Galovičová L, Borotová P, Valková V, Vukovic NL, Vukic M, Terentjeva M, et al. Thymus serpyllum essential oil and its biological activity as a modern food preserver. Plants. 2021;10(7):1416. DOI: 10.3390/plants10071416.
  40. Shin S-B, Ko M-J. Enhanced process for efficient extraction of oxygenated monoterpenes from thyme (Thymus vulgaris L.) using subcritical water. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2025;142:217–224. DOI: 10.1016/j.jiec.2024.07.026.
  41. Sguizzato M, Esposito E, Cortesi R. Lipid-based nanosystems as a tool to overcome skin barrier. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(15):8319. DOI: 10.3390/ijms22158319.
  42. Jauregi P, Guo Y, Adeloye JB. Whey proteins – polyphenols interactions can be exploited to reduce astringency or increase solubility and stability of bioactives in foods. Food Research International. 2021;141:110019. DOI: 10.1016/j.foodres.2020.110019.
  43. Bogahawaththa D, Vasiljevic T. Denaturation of selected bioactive whey proteins during pasteurization and their ability to modulate milk immunogenicity. Journal of Dairy Research. 2020;87(4):484 – 487. DOI: 10.1017/s0022029920000989.
  44. Boboua SYB, Wen Q, Zhang L, Chen Y, Yu J, Chen P, et al. Valorization of animal waste proteins for agricultural, food production, and medicinal applications. Frontiers in Sustainable Food Systems. 2024;8:1366333. DOI: 10.3389/fsufs.2024.1366333.
  45. Nicolaescu OE, Belu I, Mocanu AG, Manda VC, Rău G, Pîrvu AS, et al. Cyclodextrins: enhancing drug delivery, solubility and bioavailability for modern therapeutics. Pharmaceutics. 2025;17(3):288. DOI: 10.3390/pharmaceutics17030288.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2026-09-15

Выпуск

№ 1 (2026): Экспериментальная биология и биотехнология

Раздел

Биотехнология и микробиология

Лицензия

Copyright (c) 2026 Экспериментальная биология и биотехнология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

Головач, Т., Курченко, В., Сушинская, Н., Лодыгин, А., Евдокимов, И., Гарибян, Л., & Сисько, А. (2026). Экстракция биоактивных соединений из травы тимьяна ползучего (Thymus serpyllum L.): потенциал классических и альтернативных подходов. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 40-53. https://doi.org/10.33581/2957-5060-2026-1-%p