رویکردی جدید به گیاهان دارویی و معطر

پرفسور اکوش مثه[۱]

استاد دانشگاه مجارستان غربی و دبیر بخش گیاهان دارویی انجمن علوم باغبانی جهان (ISHS). این مقاله توسط ایشان به عنوان سخنرانی کلیدی در بیست و هشتمین کنگره جهانی علوم باغبانی (۲۰۱۰) در کشور پرتغال ارائه شده است[۲]. ترجمه توسط آقای مهندس حسین سرتیپ، دانشجوی کارشناسی ارشد باغبانی گرایش گیاهان دارویی دانشگاه زابل

.

این مقاله در مستند مکتوب دومین جشنواره گیاهان دارویی، فرآورده های طبیعی و طب سنتی ایران – ۷ تا ۱۰ مهرماه ۱۳۹۳ – (به کوشش تیم پژوهشی شبکه خبری آموزشی گیاهان دارویی) منتشر شده است.

.

.

 چکیده

گیاهان دارویی و معطر MAPs نقش درمانی سنتی خود را حفظ کرده ­اند و این در حالی است که گرایشات امروزی بدنبال جایگزین کردن داروهای طبیعی با عوارض جانبی کمتر بجای داروهای مرسوم می­باشد. گیاهان دارویی و معطر علاوه بر استفاده در پخت و پزهای خانگی و صنایع غذایی، به میزان زیاد بصورت مکمل­های غذایی (چاشنی غذا) مصرف می­شوند. همچنین در پرورش دام و طیور بجای استفاده از ترکیبات شیمیایی سنتزی و هورمون­های رشد، گیاهان دارویی و معطر به جیره غذایی حیوانات اضافه می­شوند. افزایش وسیع و تقریبا نامحدود تقاضا برای استفاده از گیاهان دارویی و معطر منجر به بهره ­برداری بیش از حد از منابع طبیعی شده و بنابراین نه تنها در حال به خطر انداختن حیات گونه­های گیاهی است، بلکه درآمد و حتی معیشت مردم را خصوصا در کشورهای در حال توسعه با مشکل مواجه می­کند. در دیدگاه­های جدید، یک نگرش جامع متفاوت و بر مبنای تحقیق و توسعه در حمایت از فعالیت­های آگاه کننده اجتماعی و اقتصادی در بخش گیاهان دارویی و معطر مورد نیاز است. با توجه به استانداردهای بین­المللی (برداشت پایدار گیاهان دارویی و معطر از طبیعت[۳]، روش­های صحیح تولید زراعی و برداشت گیاهان دارویی[۴] و برداشت و تجارت منصفانه گیاهان خودرو[۵])، بهره­برداری پایدار و مدیریت ژرم پلاسم­های گیاهان دارویی و معطر یک امر ضروری در حفظ محیط زیست، از دیدگاه اجتماعی- اقتصادی است. منابع گیاهی باید بوسیله حفظ منابع طبیعی و اصلاح ژرم پلاسم­ گونه­های کشت شده و استفاده از فناوری­های in situ (استفاده از بافت و ژرپلاسم گیاه مورد نظر در همان محل رویش گیاه) و یا ex situ(برداشت و انتقال نمونه گیاهی از محل رویش به مکانی دیگر) حفظ شوند. در حال حاضر نیاز فراوانی برای اهلی کردن و معرفی گونه­های وحشی جهت کشت و کار وجود دارد. فناوری­ تکثیر درون شیشه و تکنولوژی­های اصلاح با کمک روش­های تجزیه فیتوشیمیایی و مولکولی پیشرفته می­توانند به این فرآیند کمک بیشتری کنند. همچنین نیاز به اطمینان از کیفیت محصولات گیاهان دارویی بوسیله استفاده از روش­های کنترل جدید و بکارگیری استاندارد­های مناسب وجود دارد. در حال حاضر با استفاده از روش­های جدید آماده سازی نمونه (مانند: SPME، SFE، PLE، MAE و SDE)، مطالعه متابولوم گیاهی (مجموعه­ای از تمام ترکیبات با وزن مولکولی کم در یک سلول) با موفقیت­هایی همراه بوده است. به نظر می­رسد پیشرفت­های حاصل شده در زمینه ژنوم و متابولیت­های گیاهی، فرصت بی سابقه­ای را برای کشف و بررسی ناشناخته­های بیوشیمیایی گیاهی فراهم سازد. ابزارهای ژنومیکس می­توانند جهت افزایش تولید متابولیت­های مورد نظر و یا سنتز ترکیبات جدید در سلول­های گیاهی کشت شده که بیوشیمی ترکیبی[۶] نامیده می­شود، استفاده شوند. نتیجه نهایی این تحقیقات باید به بهبود قابلیت شناسایی و اطمینان از کیفیت و سلامت محصولات طبیعی کمک کند. همچنین باید سیاست­های مناسب و چهارچوب­های قانونی برای آموزش در بخش­های حفاظت، تولید (از جمله تولید ارگانیک)، تجارت و استفاده از گیاهان دارویی و معطر اتخاذ شود.

مقدمه

گیاهان دارویی و معطر (MAPs) به اشکال مختلف در هر دوره تاریخ بشریت مورد استفاده قرار گرفته­اند. فرم اولیه استفاده از گیاهان دارویی به اشکال امروزی تبدیل شده است و سبب شد که بهره­برداری از منابع طبیعی برای مدت زمان طولانی به شیوه­ای نادرست باعث هدر رفت منابع طبیعی گردد. امروزه تقاضای گسترده گیاهان دارویی و معطر نقطه مقابل محدودیت و کمبود منابع طبیعی است و بنابراین ضرورت ایجاد یک رویکرد جدید به گیاهان دارویی و معطر بوجود می­آید تا دیدگاه­ها را راجع به تحقیق و توسعه، تولید و استفاده خصوصا از نقطه نظر پایداری گیاهان دارویی و معطر تغییر دهیم.

نقش گیاهان دارویی و معطر در جوامع امروزی

نقش اولیه­ی درمانی گیاهان دارویی منجر به کاربرد آنها در مصارف سنتی، اقتصادی و … باعث حفظ آنها شده است. تقریبا نیمی از مردم جهان (سه میلیارد نفر) در فقر زندگی می­کنند و روزانه کمتر از دو دلار درآمد دارند و حدود ۸۰ درصد جمعیت جهان هنوز هم عمدتا به داروهای گیاهی متکی هستند. تقریبا ۹۰۰ میلیون نفر در مناطق روستایی زندگی می­کنند و عمدتا درآمدشان از راه کشاورزی و دیگر فعالیت­های مرتبط تامین می­شود و جمع آوری و کشت گیاهان دارویی و معطر هم یک عامل ایجاد درآمد برای آنان است. همچنین گیاهان دارویی و معطر اهمیت­شان را در صنعت داروسازی جدید حفظ کرده­اند. بر طبق گزارشات WHO (1998) یک چهارم از داروهای تجویز شده در کشورهای صنعتی حاوی ترکیباتی هستند که منشا آنها به طور مستقیم یا غیر مستقیم (نیمه سنتزی)، گیاهی است. ۱۱ درصد از ۲۵۲ داروی اصلی و ضروری گزارش شده توسط WHO به طور انحصاری از گیاهان مشتق شده­اند. در بخش­های توسعه یافته دنیا گرایش جدیدی پدید آمده است، به عنوان مثال به دنبال جایگزین­های طبیعی با عوارض جانبی کمتر برای غذاها، داروها و مواد آرایشی مرسوم هستند. در نتیجه، گیاهان دارویی و معطر به میزان زیاد به شکل مکمل­ها و چاشنی­های غذا مصرف می­شوند. همچنین بتازگی استفاده از مکمل­های غذایی با منشا گیاهی (به عنوان مثال در پرورش و تغذیه­ی دام و طیور) در حال افزایش است (Franz et al., 2005). با افزایش مداوم تقاضا برای مواد گیاهی و از سوی دیگر با کاهش منابع گیاهی، یک رویکرد جدید به منظور تولید و بهره­برداری مناسب از گیاهان دارویی و معطر لازم است. موفقیت­های اخیر در زمینه­ پژوهش­های گیاهی (مانند زیست شناسی و آنالیز شیمیایی)، افق­های جدیدی از علم گیاهان دارویی مانند ویژگی­های ژنتیکی، فیزیولوژیکی و غیره را برای ما باز کرده است. در نتیجه­ی پدید آمدن تکنولوژی­های جدید، می­توان تولید و استفاده از گیاهان دارویی و معطر را مدرنیزه کرد. هدف مقاله­ی حاضر این است که بعضی از جنبه­های اصلی تحقیقاتی تولید و استفاده از گیاهان دارویی و معطر را که به شدت متاثر از تغییرات است و بنابراین نیاز به توجه بیشتری دارد را مشخص کند.

منشا گیاهان دارویی و معطر

گیاهان دارویی خودرو و حفاظت از تنوع زیستی

منبع اولیه برای بدست آوردن مواد گیاهی، برداشت گیاهان خودرو است. بیش از ۹۰ درصد گیاهان دارویی و معطر در کشورهای جهان سوم به صورت سنتی و از مراتع جمع آوری و استفاده می­شوند. ذخیره­های طبیعی گیاهان دارویی و معطر محدود است و در حال حاضر با بهره­برداری بیش از حد از منابع طبیعی، بقای شمار زیادی از گونه­ها به خطر افتاده و حتی درآمد خانواده­های روستایی در کشورهای در حال توسعه را به مخاطره انداخته است.

تعداد گونه­های در حال انقراض شدیدا در حال افزایش است

بر طبق گزارشات IUCN (اتحادیه جهانی حفاظت از طبیعت) بیشترین خطر انقراض گونه­های گیاهی در مناطقی از جهان (مثل آفریقا، آسیا و اندونزی) رخ می­دهد که هنوز هم گیاهان دارویی به طور وسیعی از منابع طبیعی جمع آوری و مورد استفاده قرار می­گیرد. برآوردهای جهانی از گونه­های گیاهی در معرض خطر انقراض نشان می­دهد که ۱۳ درصد از فلور جهانی در حال انقراض است و ۴۷-۲۲ درصد از گیاهان در دنیا منقرض شده­اند (Graham, 2002). رشد کم در زمینه آگاه سازی بین المللی درباره کاهش ظرفیت تامین گیاهان دارویی در جهان باعث برداشت بیش از حد از منابع طبیعی شده که همراه با شیوه­های برداشت مخرب، باعث نابودی زیستگاه­های طبیعی و تخریب جنگل­ها شده و مسائل نگران کننده­ای در مورد تنوع گونه­های زیستی پدید آورده است.

استفاده پایدار از منابع طبیعی

ضرورت استفاده پایدار از منابع طبیعی برای اولین بار توسط بیانیه چیانگ مای[۷] (۱۹۸۸) مطرح شد که عواقب کاهش تنوع زیستی گیاهان را بیان کرده بود. این بیانیه نیاز فوری به همکاری بین المللی و هماهنگی برای ایجاد برنامه­ای جهت حفاظت از گیاهان دارویی را برجسته نموده بود تا تضمین کند که مقادیر کافی از گیاهان دارویی برای نسل­های آینده فراهم است. این بیانیه همچنین اعلام نموده بود که هماهنگی­هایی جهت فعالیت­های حفاظت منابع طبیعی بر اساس روش­های in situ و ex situ مورد نیاز است. دو دهه ی بعد توسط چندین بیانیه و مجموعه­ای از پیشنهادات، حفاظت و استفاده­ی پایدار از تنوع زیستی گیاهان از جمله گیاهان دارویی مشخص شد. انجمن حمایت از تنوع زیستی (CBD) در اجلاس بین المللی در شهر ریودوژانیرو (۱۹۹۲) یک معاهده ی الزام آور حقوقی تصویب کرد که اهداف اصلی آن عبارت­اند از: حفاظت از تنوع زیستی، استفاده پایدار از اجزای آن و تقسیم منصفانه سود حاصل از استفاده از منابع ژنتیکی. انجمن حمایت از تنوع زیستی (CBD) با اجرایی کردن اهدافش در سال ۱۹۹۳، دسترسی به منابع ژنتیکی را در کشورهای که منابع ژنتیکی در آن قرار داشتند، امنیت بخشید. با هدف توانمندسازی کشورهای کمتر توسعه یافته جهت بدست آوردن سود بهتر از منابع طبیعی و دانش­های بومی­ شان، بر طبق قوانین انجمن حمایت از تنوع زیستی باید هر گونه منافع حاصل از این منابع با کشورهای غنی از تنوع زیستی تقسیم شود. دولت­های جهان در سال ۲۰۰۲ موافقت کردند که تا سال ۲۰۱۰ برای دستیابی به کاهش قابل ملاحظه تخریب تنوع زیستی در سطح جهانی، منطقه­ای و کشوری که امروزه وجود دارد، همکاری هایی جهت کاهش فقر صورت گیرد ولی با این وجود هنوز کار چندانی صورت نگرفته است (شکل۱).

روش ها و استانداردهای مدیریت پایدار منابع گیاهان دارویی و معطر

چندین روش مبتنی بر کشت برای برداشت پایدار، ارزیابی و نظارت بر گیاهان دارویی و معطر توسعه یافته­اند. محدود کردن برداشت برای رسیدن به یک سطح پایدار به یک سیستم مدیریتی کارآمد از جمله: تعیین سهمیه برداشت سالانه، محدودیت­های فصلی یا جغرافیایی در برداشت و محدودیت در برداشت بخش­های خاص یا اندازه گیاه نیاز دارد. در بسیاری از موارد، روش­های برداشت به بهینه سازی و اصلاح احتیاج دارند، زیرا اغلب آنها ناکارآمد و نامناسب هستند و در نتیجه باعث از دست رفتن کیفیت و کاهش قیمت محصول می­شوند (Iqbal, 1993l; Vantomme in Anon, 2002). علاوه بر این، حقوق مصرف کننده در دانستن منابع گیاهان دارویی و معطر بخش مهمی است که نباید نادیده گرفته شود(FAO 1995; Leaman et al.1997; Prescott-Allen & Prescott-Allen, 1996; Schippmann, 1997; WHO, IUCN & WWF, 1993).

 الف. استاندارد بین المللی جمع آوری پایدار گیاهان دارویی خودرو (ISSC- MAP)

امروزه روش جمع آوری استاندارد با توجه به نوع گونه­ گیاهی کاملا پذیرفته شده است. هدف از تعیین این استانداردها، اطمینان از بقای طولانی مدت جوامع گیاهان دارویی و معطر در زیستگاه های طبیعی شان است و این کار با ملاحظه و توجه به سنت­ها و فرهنگ­ها و معیشت تمام افرادی که در این رابطه هستند، انجام می شود. ISSC-MAP با یک رویکرد جامع، اتصال و هماهنگی بین دستورالعمل­های حفاظتی موجود و برنامه های مدیریتی طبق شرایط محلی را مورد توجه قرار داده است. یعنی اینکه راهنمایی های مورد نیاز جهت جمع­آوری پایدار گیاهان دارویی و معطر خودرو و همچنین بازدید و صدور گواهینامه برای آنها را ارایه می نماید (از جمله در بخش ارگانیک). نهایتا از این استانداردها انتظار می­رود چند مزیت داشته باشند، به عنوان مثال: مشارکت نمودن در افزایش درآمد و امرار معاش افرادی که به جمع آوری گیاهان دارویی و معطر مشغول می باشند، به عنوان ابزار ارتباط با صنعت و به عنوان راهنمای حفاظت، برداشت و نظارت بر گیاهان دارویی. این استانداردها می توانند به عنوان تضمین کننده ی بقای منابع گیاهی و بازار برای جمع آوری کنندگان نقش آفرینی نمایند و برای مصرف کنندگان نیز پایداری زیست محیطی و اجتماعی- اقتصادی حاصل کنند و از همه مهمتر، می توانند در رابطه با گونه­ها و زیستگاه های طبیعی به حفظ تنوع زیستی کمک نمایند.

ب. راهبردهای تولید زارعی و جمع آوری صحیح گیاهان دارویی و معطر

روش های کشاورزی و یا جمع آوری صحیح گیاهان دارویی (EUROPAM, 2006)، اولین گام برای تضمین کیفیت گیاهان دارویی و معطر است که با ایمنی و اثر بخشی فرآورده­های حاصل از گیاهان دارویی بطور مستقیم در ارتباط می باشد. جمع­آوری کنندگان گیاهان خودرو باید به دنبال روش های جمع آوری باشند که نه تنها نیازهای آنها را از لحاظ منافع اقتصادی حاصل از فروش گیاهان دارویی خودرو تامین می­کند، بلکه بقای گونه­های جمع آوری شده را نیز تضمین نماید. علاوه بر حفظ جوامع گیاهی، روش های برداشت باید طوری صورت گیرد که صدمه به زیستگاه های طبیعی گیاهان دارویی به حداقل برسد. از این فعالیت­ها انتظار می رود که نقش مهمی در حفاظت از منابع طبیعی گیاهان دارویی برای استفاده پایدار داشته باشند.

ج. برداشت و تجارت منصفانه گیاهان خودرو

برداشت و تجارت منصفانه گیاهان خودرو یک سیستم گواهی کننده است که دستورالعمل جامعی برای صدور گواهینامه جهت تمام گیاهان خودرو، قارچ ها و گلسنگ­ها که در سرتاسر دنیا جمع­آوری می­شوند را ارائه می دهد و توسط سازمان توسعه واردات سوئیس[۸] ابداع شده است. استاندارد Fair Wild، پایداری اکولوژیکی (بر اساس ISSC-MAP1)، تجارت منصفانه و همچنین پایداری اجتماعی را پوشش می دهد.

استاندارد FairWild بوسیله موسسه FairWild و شرکای آن (۲۰۱۰) ابداع شده است. اگر چه سیستم FairWild بطور خاص برای جمع­آوری گیاهان خودرو طراحی شده است ولی استانداردهای جمع­آوری گیاهان زراعی، گلسنگ­ها و قارچ های کشت شده را نیز شامل می شود، البته در صورتی که گونه­های هدف جزو محصولات فرعی تولید زارعی باشند نه اینکه محصول اصلی زراعی محسوب شوند. سازمان توسعه واردات سوئیس از شرکت­های کوچک و متوسط که در حال تشکیل برای دستیابی به بازارهای سوئیس و اروپا هستند، حمایت می کند.

د. اهلی کردن و ورود گونه­های گیاهی در معرض خطر انقراض به تولید زراعی

امروزه با در نظر گرفتن مشکلات متعدد موجود در بخش گیاهان دارویی (به عنوان مثال: حفاظت از تنوع زیستی، مدیریت و تضمین کیفیت)، اهلی کردن و معرفی گیاهان دارویی بطور قابل ملاحظه­ای در حال افزایش است و به عنوان عاملی مهم جهت تامین مواد گیاهی ایمن و قابل اطمینان بشمار می­رود. بنابراین، علاوه بر حفظ و بهبود ژرم پلاسم گونه­های کشت شده، اهلی کردن و معرفی گیاهان جدید نیز مورد نیاز است. در این فرایند، فناوری­های تولید in situ وex situ نقش تعیین کننده دارند. ریزازدیادی درون شیشه­ای و اصلاح (گزینش) که با کمک روش های آنالیز فیتوشیمیایی و زیست مولکولی پیشرفته انجام می شوند، می توانند به پیشرفت این فرایندها کمک فراوانی نمایند.

علاوه بر اهداف اصلاحی متداول (به عنوان مثال افزایش عملکرد گیاه)، افزایش کیفیت مواد موثره گیاه در گزینش و اصلاح گیاهان دارویی و معطر اهمیت زیادی دارد. مقدار و کیفیت (اجزاء) این متابولیت­ها تحت تاثیر عوامل اکولوژیکی است که می­توانند دستخوش عوامل رشدی و تغییرات روزانه نیز باشند و در نهایت با تجمع و انتقال متابولیت­ها بین اندام های مختلف گیاه همراه است (تنوع درون فردی مواد موثره). با توجه به هزینه­­ی بالای آنالیزهای شیمیایی، اصلاح گیاهان دارویی و معطر اگر بصورت مکرر انجام شود، پرهزینه خواهد بود، همچنین اثر عوامل موثر در دورهای اصلاحی نیز باید بررسی شود. این موارد و موارد دیگر (که در اینجا بحث نمی شود) منجر به گسترش روشهای آنالیز جدیدی که دارای برتری هستند، شده که می­توان آنها را در مراحل بعدی تضمین کیفیت مورد استفاده قرار داد. امروزه مشکلات مربوط به کیفیت به خوبی شناسایی شده­اند (به عنوان مثال: عدم وجود پایداری، ایمنی و اثر بخشی) که می توانند خاصیت دارویی را در چندین فراورده گیاهی تحت تاثیر قرار دهند. یکی از علل عمده مشکلات مربوط به کیفیت، عدم وجود روش های آنالیزی ساده و قابل اطمینان و روش های ارزیابی کیفیت است (Huie, 2002).

روندهای جاری در ارزیابی کیفیت گیاهان دارویی و معطر

برطبق گفته­ی برخی از محققین (Nyiredy, 2002)، اهداف عمده پژوهشی گیاهان دارویی عبارتند از: ارزیابی و آنالیز کیفی و کمی ترکیبات شیمیایی گیاهان دارویی، جداسازی و تجزیه مولکول­های گیاهی، بهینه سازی روش های تولید. به منظور دستیابی به این اهداف، نیاز به استفاده از روش های آماده سازی مناسب نمونه برای آنالیز مواد گیاهی است. قبلا، آنالیز شیمیایی گیاهان دارویی عمدتا ارزیابی مقدار کلی ترکیبات خاصی بود (به عنوان مثال: محتوای کل فلاونوئید)، در حالی که تحقیقات اخیر در توسعه روش های جداسازی جدید، خصوصا روش هایی که از کروماتوگرافی گازی یا کروماتوگرافی مایع استفاده می­کنند، امکان جداسازی دقیق تر و سپس اندازگیری کمی اجزای شیمیایی حاصل شده است (Bisset & Wichtl, 2001). آماده­سازی نمونه به عنوان اولین گام مهم در مطالعه شیمیایی گیاهان دارویی و برای اهداف علوم پایه (اصلاح و فیزیولوژی گیاهی) و کاربردی (صنعت داروسازی) مورد توجه است. علاوه بر این، روش های جدید نیز به منظور بهبود پذیرش گیاهان دارویی و معطر ضروری هستند، به عنوان مثال: برای بدست آوردن اطمینان مصرف کننده، جهت تولید داروهای گیاهی خانگی (در مقابل استفاده از محصولات دارویی مرسوم) یا استفاده به عنوان مواد اولیه صنعت داروسازی و غیره. جهت اطمینان از کیفیت گیاهان دارویی، استفاده از روش های کنترل جدید و استاندارد­های مناسب موردنیاز است (WHO, 1998) که توسط مجمع بهداشت جهانی نیز در قطعنامه هایWHA31.33 (1978) ،WHA40.33 (1987) وWHA42.43 (1989) بیان شده است.

پیشرفت­های اخیر در آنالیز شیمیایی فرآورده ­های طبیعی

روش های جداسازی نمونه

روش­های جدید آماده سازی نمونه، بعنوان پیش­نیاز استخراج و آنالیز ترکیبات گیاهی، نقش مهمی را در موفقیت تلاش­هایی که به منظور ارائه محصولات گیاهی با کیفیت بالا انجام می­شود، ایفا می­کنند. روش­های جدید استخراج شامل: ریز­استخراج با فاز جامد(SPME) ، استخراج سیال فوق بحرانی (SFE)، استخراج با مایع تحت فشار (PLE)، استخراج به کمک امواج میکروویو (MAE) و استخراج بوسیله ماده فعال سطحی (سورفکتانت) (SME) است (Huie, 2002). در طول ۵۰ سال گذشته، روش های طیف سنجی همراه با تکنیک های خوب استخراج به طور قابل ملاحظه­ای باعث موفقیت در آنالیز شیمیایی فراورده­های طبیعی شده اند. بعنوان مثال: در آنالیز گیاهان اسانس دار (که در این گیاهان می­توان خواص دارویی را به ترکیبات فرار موجود در پیکر گیاه ربط داد)، کروماتوگرافی گازی (GC) مکررا برای تعیین ترکیبات فرار گیاه استفاده شده است. قرار دادن یک مرحله ی جداسازی قبل از آنالیزهای کروماتوگرافی گازی، می­تواند باعث رفع معایب متداول در روش های آماده سازی نمونه شود (بعنوان مثال: تقطیر و استخراج به وسیله حلال مایع که عموما به مقدار زیادی از حلال های آلی و نیروی انسانی نیاز دارد).

نمونه گیری در فضای فوقانی (HS)، برای جداسازی ترکیبات فرار از بافت پیچیده­ی برخی جامدات مانند مواد گیاهی مناسب است. استخراج با حلال فوق بحرانی بعنوان یک روش­ امیدوار کننده، دارای صفاتی همچون قدرت گزینش بالا، حداقل تجزیه ی ترکیبات حساس به دما و عدم استفاده از حلال­های آلی خطرناک است. این روش، سال­های زیادی جهت استخراج ترکیبات فرار مانند اسانس ها و ترکیبات معطر گیاهی در سطح صنعتی استفاده شده است. اخیرا، کاربرد این روش ها توجه گسترده­ای را به منظور آماده سازی نمونه قبل از آنالیز کروماتوگرافی جلب کرده است. استخراج بوسیله مایع تحت فشار (PLE) با استفاده از آب زیر نقطه بحرانی، به عنوان روشی خاص جهت آنالیز نمونه­ها در طیف گسترده­ای از قطبیت ها بکار می­رود. مزیت­ های اصلی این روش استفاده از آب ارزان و غیرسمی و سازگاری با طبیعت است. روش هایی که معرفی شد، فقط به منابع گیاهی محدود نمی­شوند و برای متابولیت­های حاصل از منابع میکروبی و حتی قارچی نیز کاربرد دارند.

روش های تجزیه متداول در مقابل روش های تجزیه سریع

کمتر از یک دهه پیش، یک دریچه جدید به روی روش­های آنالیزی باز شد و آنالیز متابولوم­های میکروبی، گیاهی و حیوانی انجام شد. اندازه متابولوم­های گیاهی تا حد زیادی متفاوت است. برآورد شده که در قلمرو گیاهان در حدود ۲۰۰۰۰۰ متابولیت­های اولیه و ثانویه وجود دارد (Fiehn, 2002). متابولیت­های ثانویه به میزان کم در گیاه تولید می شوند. این روش های پیشرفته امیدهای زیادی را بوجود آورده اند و در حال حاضر کاربرد آنها با موفقیت همراه بوده است. در جدول شماره ۱، معرفی مختصر روش های آنالیز موجود جهت نمونه­های گیاهان دارویی و معطر آورده شده است.

جدول ۱٫ روش های تجزیه شیمیایی گیاهان دارویی و معطر

روش های فوق دارای مزایای متعددی هستند که از جمله مهمترین آنها می­توان به سرعت بالا، توانایی انتخاب تک گیاهان با کیفیت برتر از درون جمعیت گیاهی و کاربرد در صنعت جهت بررسی کیفیت و نظارت بر تولید اشاره کرد. اخیرا، (۲۰۱۰) Schulz مقاله­ای مروری در مورد روش­های آنالیز سریع (RAM)[9] با تاکید بر ارزیابی کارآمد منابع ژنتیکی و مواد اصلاحی گیاهان دارویی و معطر منتشر نموده است. بر طبق این مقاله، روش­های دارای توان عملیاتی بالا (RHP)[10] قادرند بطور همزمان چند پارامتر کیفیت را تعیین کنند و زمان آماده سازی نمونه ها را به حداقل برسانند. روش­های طیف­سنجی ارتعاشی ([۱۱]ATR/FT-IR، FT-Raman و NIR[12]) دارای توانایی شناسایی و تعیین مقدار ترکیبات مهمی همچون مواد سرطان­زا هستند (بعنوان مثال در تیپ های شیمیایی مختلف گیاه دارویی ریحان). ترکیبات فرار موجود در نمونه­های گیاهی را می­توان در اسانس­ها، عصاره­ها و همچنین در نمونه های گیاهی خشک شده، با دقت و اطمینان تعیین کرد. روش های [۱۳]MIR و NIR مانند روش طیف­سنجی رامان می توانند برای تشخیص سریع، مطمئن و غیر­تخریبی گونه­های گیاهی و تیپ های شیمیایی استفاده شوند.

روش­های دارای توان عملیاتی بالا (RHP)

با استفاده از اهداف مولکولی، می توان تعداد زیادی نمونه (بیش از ۱۰۰۰۰۰ نمونه در ۲۴ ساعت) را برای یک فعالیت واحد گزینش کرد. روش HTS برای ترکیبات طبیعی امکانات جدید زیر را ارائه می دهد: گزینش سریع تعداد زیادی از عصاره­ها بر اساس اصول زیست سنجی (در گذشته، مانع اصلی در مطالعه ترکیبات فعال عصاره­های گیاهی بود). این روش بطور قابل ملاحضه­ای کارایی آزمایش را افزایش و حجم کار را کاهش داده است. پیشرفت­های مهم در چند سال گذشته شامل: روش­های فلورسانس جدید، جایگاه های آشکارساز[۱۴] و تکنولوژی های جابجایی مایع[۱۵] می باشند.

از متابولومیکس تا مهندسی متابولیک

امروزه مسیر تحقیقات در زمینه گیاهان دارویی و معطر اغلب به سمت مطالعه متابولوم­های گیاهی پیش می­رود. ما شاهد تغییر­جهت به سمت مطالعات ژنی و گذر از بررسی­ تک ژن ها به سوی چرخه های متابولیک و در نهایت مطالعه و بررسی کل ژنوم گیاه هستیم ((Oksman-caldentey & Inze, 2004. به عبارت دیگر، آنالیزهای کمی و کیفی تمام متابولیت­ها با استفاده از ابزارهای قدرتمند و جدید ژنومیکس، می­تواند برای شناسایی مسیرهای بیوسنتز متابولیت­ها استفاده شود. به عنوان یک پیش­نیاز در مهندسی متابولیک، لازم است که هر دو سطح آنزیمی و تنظیم کنندگی در مسیرهای مرتبط با بیوسنتز ترکیبات طبیعی شناسایی شوند. با توجه به مفهوم کلی مهندسی متابولیک، فعالیت یک مسیر بیوسنتزی می تواند مسیرهای بیوسنتزی دیگر را تحریک کند (به عنوان مثال با بیان ژن سنتزکننده آنزیم مهم اسکوآلین سنتتاز[۱۶] در گیاه جین سنگ، بیوسنتز تری­ترپن­ها و فیتواسترول­ها نیز بیشتر تحریک می شود).

تولید متابولیت­های ثانویه بوسیله فناوری­های جدید

در حال حاضر فرم سنتز شده و شیمیایی بسیاری از ترکیباتی که به عنوان متابولیت­های ثانویه در گیاهان وجود دارند، موجود می­باشد. هنوز هم بخاطر هزینه­های نسبتا بالای سنتز مصنوعی متابولیت­های ثانویه، اکثر آنها از گیاهان استخراج می­شوند. تولید این ترکیبات با استفاده از دانش بیوتکنولوژی در کشت سلول گیاهی می­تواند یک جایگزین جذاب باشد اما در حال حاضر، بخاطر درک محدود ما از چگونگی تولید متابولیت­های گیاهی، این روش نیز موفقیت کمی داشته است. به نظر می­رسد پیشرفت­های اخیر در زمینه ژنومیکس و پروفایل متابولیت­های گیاهی، فرصت بی­سابقه­ای را برای کشف و بررسی ناشناخته­های بیوشیمیایی گیاهی فراهم سازد. ابزارهای ژنومیکس می توانند جهت افزایش تولید متابولیت­های مورد نظر و یا سنتز ترکیبات جدید در کشت سلول های گیاهی که بیوشیمی ترکیبی نامیده می­شود، استفاده گردند ((Oksman-Caldentey & Inze, 2004. هدف نهایی این تلاش ها باید به بهبود قابلیت شناسایی و اطمینان از محصولات طبیعی کمک کند، همچنین سیاست­های مناسب و چهارچوب­های قانونی برای راهنمایی و آموزش در بخش­های حفاظت، تولید (از جمله تولید ارگانیک)، تجارت و استفاده از گیاهان دارویی و معطر اتخاذ شود (GWP، GAP، GCP،GMP و …).

منابع

• Bisset, N.G, and Wichtl, M., 2001. Herbal drugs and phytopharmaceuticals. Medpharm, Stuttgart.
• Chiang Mai Declaration, 1988. In: Akerele, O., Heywood, V. and Synge, H. editors. The conservation of medicinal plants. Proceedings of an International Consultation, 21-27.
• Convention on Biological Diversity, 1992. In: Secretariat of the Convention on Biological 2010. Global Biodiversity Outlook 3. Montréal, 94 p.
• EUROPAM, 2006. Guidelines for good agricultural and wild collection practice (GACP) of medicinal and aromatic plants. Brussels, 3rd April, 2006; EUROPAM GACP Working Copy No. 7.3
• Fair Wild Foundation, 2010. Fair wild standard, Version 2.0. Weinfelden, Switzerland
• , ۱۹۹۵٫ Non-wood forest products for rural income and sustainable development. – Rome (Non-Wood Forest Products 7).
• Fiehn, O., 2002. Plant molecular biology. Kluwer Academic Publishers, 48: 155–۱۷۱٫
• Franz, C., Bauer, R., Carle, R., Tedesco, D, Tubaro, A, and Zitterl-Eglseer, K , 2005. Study on the assessment of plants/herb extracts and their naturally or synthetically produced components as “additives” for use in animal production. CFT/EFSA/FEEDAP/2005/01.
• Graham, S., 2002. Global estimates of endangered plant species triples. Scientific American.
• Huie, C.W., 2002. A review of modern sample-preparation techniques for the extraction and
• analysis of medicinal plants. Analytical and bioanalytical chemistry. 373: 23–۳۰٫
• Iqbal, M., 1993. International trade in non-wood forest products: An overview. FAO, Rome, November 1993. FO: Misc/93/11 – Working Paper.
• Leaman, D.J., Schippmann, U. and Glowka, L., 1997. Environmental protection concerns of prospecting and producing plant-based drugs. In: Wozniak, D.A., Yuen, S., Garrett, M. and Schuman, T.M. (eds.): International symposium on herbal medicine. A holistic Documents, proceedings and recommendations. 1–۴ June 1997. Honolulu. pp. 352–۳۷۸, San Diego, USA, International Institute Human Resources Development.
• Nyiredy, Sz., 2002. Gyógynövénykutatás: A Gyógyszerkutatás Természetes Része. Magyar Tudomány, 12/1200.
• Oksman-Caldentey, K-M. and Inze, D., 2004. Plant cell factories in the post-genomic era: new ways to produce designer secondary metabolites. Trends in Plant Science, 433-440.
• Prescott-Allen, R. and Prescott-Allen, C., 1996. Assessing the sustainability of uses of wild Case studies and initial assessment procedure. – Gland & Cambridge, IUCN (Occasional Paper of the IUCN Species Survival Commission 12).
• Schippmann, U., 1997. Plant uses and species risk. From horticultural to medicinal plant trade. In: Newton, J., ed., Planta Europaea. Proceedings of the first European Conference on the conservation of wild plants, Hyères, France, 2(8):161–۱۶۵٫
• Schulz, H., 2010. Application of rapid analytical methods for efficient evaluation of plant genetic resources and breeding material. Actual Cortical. 860:225-234
• Vantomme, P., 2002. In: Anon., Conservation impacts of commercial captive breeding Briefing notes II. 7–۹٫۱۲٫۲۰۰۱, Jacksonville. – Cambridge, UK, IUCN/SSC Wildlife Trade Programme.
• WHO, IUCN and WWF., 1993. Guidelines on the conservation of medicinal plants. – Gland and Geneva, Switzerland.
• , ۱۹۹۸٫ Quality control methods for medicinal plant materials World Health Organization Geneva. Pp. 122.
• , ۲۰۰۲٫ Traditional medicine strategy 2002–۲۰۰۵٫ Retrieved from WHO website, http://whqlibdoc.who.int/hq/2002/who_edm_trm_2002.1.pdf (viewed: 27.02.2011).

^۱– Ákos Máthé

[۲]– Mathe, A. 2010. A New Look at Medicinal and Aromatic Plants. 28^th International Horticultural Congress, Lisbon. 1-9.

[۳]– International Standard for Sustainable Wild Collection of Medicinal and Aromatic Plants (ISSC-MAP)

[۴]– Good Agricultural and Collection Practices (GACP) for Medicinal Plants

[۵]– FairWild

^[۶]– Combinatorial biochemistry

[۷]– Chiang Mai Declaration

[۸]– Swiss Import Promotion Organization (SIPPO)

[۹]– Rapid Analytical Methods (RAM)

^[۱۰]– Rapid High-Throughput

[۱۱]– Attenuated Total Reflectance/Fourier-Transform-Infrared

[۱۲]– Near Infrared Spectroscopy

[۱۳]– Mid_Infrared Spectroscopy

[۱۴]– Detection platforms

[۱۵]– Liquid-handling technologies

[۱۶]– Squalene synthase