Tajemství kosatců

Myslíte si, že kosatce jsou jen okrasnými rostlinami v našich zahradách? Nejsou. Cílem práce Terezy Zezulové a Jiřího Štábla, studentů z Purkyňova gymnázia ve Strážnici, bylo potvrdit hypotézu, že kosatce obsahují cenné rostlinné látky významné pro farmacii. Jejich práce s názvem Screening vybraných obsahových látek v rostlinných vzorcích kosatců se v loňském roce umístila na 3. místě celostátního kola v soutěži Studentské odborné činnosti SOČ. Výzkum probíhal během pěti návštěv studentů v Zahradnické fakultě Mendelovy univerzity v Lednici. Vedoucím práce byl Ing. Pavol Kaššák. Tereza nám k tomu napsala: „Motivací výběru této tématiky nám byly můj zájem o botaniku a kolegův o medicínu…“

Kosatec jako rostlinný druh

K výzkumu jsme použili osm druhů kosatce. U Iris pseudacorus (kosatec žlutý) a Iris sibirica (kosatec sibiřský) také některé jejich kultivary, tedy poddruhy. Rod Iris neboli kosatec je typickým rodem čeledi Iridaceae – kosatcovitých. Patří mezi krytosemenné jednoděložné rostliny. Příbuzné jsou mu např. mečíky (Gladiolus) a šafrány (Crocus).

Kromě barevné pestrosti květů i jejich tvarů je předností kosatců jejich druhová rozmanitost. Rod kosatec obsahuje okolo 300 různých druhů a stovky jejich kultivarů. Hybridy kosatců vznikaly nejdříve jen náhodně, teprve počátkem 20. století začalo jejich cílené šlechtění. Centrem šlechtění se stala západní Evropa a později i Severní Amerika.

Kosatce jsou rostlinami severní polokoule, v zahradách jsou však významné celosvětově. Vyskytují se na skalnatém podloží, otevřených loukách, v hustých lesích, mokřinách a dokonce i v písčitých pobřežních oblastech a pouštích a některé i ve vodě.

Kosatce v medicíně

V Evropě a Severní Americe se kosatce po staletí používaly v medicíně. Ve Spojených státech byl Iris versicolor známý jako lék na syfilis, k léčbě žaludečních potíží a kožních onemocnění. Odvar z kořene se používal proti křečm, čistil tělo od hlenů, léčil jaterní dysfunkci, měl zklidňující účinky a působil i proti hadímu uštknutí. Kořeny se také používaly při léčbě otevřených ran. V současné době se některé druhy stále používají k očistě jater, dříve také pro zlepšení špatného dechu. Nakrájen na tenké plátky byl podáván dětem při prořezávání zubů. V současné době se stále komerčně pěstuje v jižní Evropě a Maroku a používá jako složka zubní pasty. Kořen obsahuje látku, která – pokud se kořen suší delší dobu – vytváří vůni podobnou fialce. Některé druhy se tedy používaly v luxusních parfémech. Dnes je používán v parfémovém průmyslu jako esenciální olej či fixační látka pro jiné vůně. Květy se také používaly jako barvivo, ve směsi se solemi síry tvoří žlutou barvu. Kořeny pak produkují černou barvu, která sloužila jako inkoust.

Sekundární rostlinné metabolity a jejich význam

Náš výzkum se týkal sedmi sekundárních rostlinných metabolitů. Šlo o fenoly, flavonoidy, chinony, taniny, saponiny, srdeční glykosidy a terpenoidy. Sekundární rostlinné metabolity nemají přímý vliv na růst a vývoj, ale jsou významné při opylování, ovlivňují totiž barvu květů. Další funkcí je obrana vůči býložravcům, což se děje díky alkaloidům či toxinům. Obranu vůči mikrobiálním infekcím mají na starosti antimykotika. Srdeční glykosidy jsou prospěšné při léčbě srdečních poruch, ve velkém množství však mají toxické účinky na srdce a způsobují srdeční selhání. Terpenoidy chrání rostlinu před škůdci. Výzkum prokázal, že by mohly být použity jako palivo pro dieselové motory. Flavonoidy jsou zodpovědné za barvu plodů a květů, také pomáhají rostlině proti útokům mikrobů a hmyzu. Při požití lidmi podporují krevní oběh. Využívají se při léčbě pohmožděnin, varixů (křečových žil) a krvácení. Redukují výskyt běžných onemocnění (chřipka) a působí protizánětlivě.

Saponiny se dříve využívaly jako mýdlo a součást mnoha rostlinných léků a lidových léčiv, zejména v Orientu a v čínském bylinkářství. Chinony se uplatnily k barvení textilu. Fenoly mají antiseptické účinky. Taniny zná lidová medicína jako lék při průjmových onemocněních, úplavici, krvácení a při kataru (zánětu) močového měchýře.

Průběh výzkumu

Během naší první návštěvy Zahradnické fakulty jsme sbírali rostlinný materiál a připravovali ho k chemickému výzkumu. Materiál jsme sušili volně při pokojové teplotě a pak zalili metanolem. Během druhé návštěvy jsme extrakt přefiltrovali a vzorky doplnili metanolem do objemu 50 ml. Během třetí a čtvrté návštěvy jsme pomocí chemického výzkumu potvrdili předpokládanou přítomnost vybraných obsahových látek v připravených vzorcích. Do metanolového výluhu z kosatce se přidávalo specifické činidlo (podle druhu látky, kterou jsem zrovna prokazovala).

Metodika laboratorního rozboru

Pomocí metanolového výluhu (24 hodin odstátý, filtrovaný, 2 g materiálu, 50 ml metanolu, 75 % obj.) jsme použili tzv. kapkové testy. U těchto pokusů je ukazatelem přítomnosti dané látky barevná skvrna. U saponinů je jejich přítomnost prokázána vznikem pěny. Intenzita zabarvení a velikost vytvořené skvrny následně identifikuje množství přítomné látky.

Výhody: jsou: malé množství potřebných vzorků, rychlost, jednotná příprava extraktu, jasné výsledky. Nevýhodou je nepřesné určení skupin (např. fenoly se dělí do 16 skupin a rozbor neurčí konkrétní skupinu). Pomůckami nám byly hodinové sklíčko, pipeta, odměrné baňky a válce, nálevka, filtrační papír.

Důkazy zkoumaných látek

Fenoly

Ve zkumavce se smíchá 1 ml extraktu se 2 ml destilované vody. Následně se přidá několik kapek 10% roztoku chloridu železitého ( FeCl₃). Přítomnost fenolů indikuje modré či zelené zbarvení.

Flavonoidy

Ve zkumavce se smíchá 1 ml extraktu s několika kapkami zředěného roztoku hydroxidu sodného (NaOH). Intenzivně žlutá barva vzniklé směsi by se měla po přidání několika kapek zředěné kyseliny odbarvit, což indikuje přítomnost flavonoidů.

Chinony

Ve zkumavce se smíchá 1 ml extraktu a 1 ml koncentrované kyseliny sírové (H₂SO₄). Červené zbarvení směsi indikuje přítomnost chinonů.

Taniny

Ve zkumavce se smíchá 1 ml 5% roztoku chloridu železitého s extraktem bez rozpouštědla extraktu. Přítomnost taninů indikuje tvorba modročerných či zelenočerných sraženin.

Saponiny

Extrakt se zředí ve 20 ml destilované vody. Poté se míchá v odměrném válci po dobu 15 minut. Přítomnost saponinů indikuje vytvoření 1 cm široké vrstvy pěny.

Srdeční glykosidy

K 5 ml extraktu se přidají 2 ml ledové kyseliny octové, poté několik kapek roztoku chloridu železitého (FeCl₃) a poté se přidá 1 ml koncentrované kyseliny sírové (H₂SO₄ ). Hnědý kroužek na rozhraní indikuje přítomnost deoxycukrů, charakteristických kardenolidů.

Terpenoidy

Ve zkumavce smícháme 5 ml extraktu se 2 ml chloroformu. Následně se přidají 3 ml koncentrované kyseliny sírové (H₂SO₄) a vytvoří se vrstva. Červenohnědá sraženina na rozhraní indikuje přítomnost terpenoidů.

Výsledky výzkumu

• Nejhojnější výskyt fenolů jsme zachytili v kořenech I. crocea, I. spuria a květech I. sibirica. Nejméně jich obsahují květy I. setosa a I. pseudacorus.
• Flavonoidy jsme prokázali ve všech vzorcích použitých kultivarů s výjimkou I. sibirica ´Zweiters Hundred´, I. sibirica ´Supernatural´, I. sibirica ´Whisley White´, I. spuria.
• Nejvíce chinonů obsahují květy I. pseudacorus ´Roy Davidson, I. sibirica ´Supernatural´. Nejméně jich bylo nalezeno v kořenech I. pseudacorus, I. ensata, I. sibirica ´Supernatural´, I. setosa, I. spuria.
• Nejčetnější výskyt taninů jsme zachytili v listech a květech I. pseudacorus ´roy, listech I. setosa a květech I. sibirica ´Zweiters Hundred´, I. sibirica ´Whisley White´. Nejméně jich mají kořeny I. ensata a květy I. setosa, I. pseudacorus.
• Značné množství saponinů je obsaženo v listech I. sibirica ´Supernatural´, sibirica ´Whisley White´, I. spuria. Nejméně saponinů bylo zjištěno v případě kořenů I. orientalis, I. spuria a květů I. sibirica ´Zweiters Hundred´.
• Velké množství srdečních glykosidů obsahují kořeny I. pseudacorus, I. ensata, listy I. sibirica ´Supernatural´ a květy I. pseudacorus ´Roy Davidson´, I. sibirica ´Zweiters Hundred´, I. sibirica ´Supernatural´, I. spuria. Nejméně jich obsahují kořeny I. orientalis a listy I. setosa, I. spuria.
• Nejvíce terpenoidů je obsaženo v listech I. sibirica ´Supernatural´, I. sibirica ´Whisley White´, kořenech I. ensata a květech I. sibirica ´Zweiters Hundred´, I. sibirica ´Supernatural´, I. sibirica ´Whisley White´. Nejméně terpenoidů obsahují kořeny I. spuria, I. crocea.
• Nejmenší koncentrace všech látek byla zjištěna v květu I. pseudacorus, nejvyšší zastoupení látek bylo naopak prokázáno v květu I. sibirica ´Whisley White´.

Praktické využití

Výsledky naší práce je možné využít v oblasti farmacie, potravinářství, pěstitelství a biotechnologie. Kosatce totiž obsahují látky, díky nimž jsou pro dané obory významné. Vlastnosti významných látek v kosatcích lze využít především pro lékařství a potravinářství, a to díky jejich příznivým účinkům na lidský organismus. V pěstitelství se mohou uplatnit jako ochrana proti škůdcům, mikrobům a houbám.

Celkově byl pro nás projekt velkým přínosem. Získali jsme znalosti o rostlinném rodu Iris, jeho morfologii i ekologii. Také jsme získali poznatky o jeho minulém, současném i možném budoucím využití v široké škále oborů lidské činnosti. Díky námi shromážděným informacím jsme získali povědomí o přítomnosti daných látek a možnostech jejich využití. Také jsme sestavili tabulky, které mohou posloužit jako základ pro hlubší zkoumání této problematiky a zjišťování množství obsažených látek.

Naše výsledky byly publikovány ve Zborníku vedeckých prác, Záhradníctvo 2014, na Slovensku a letos, 18. května, jsme za náš projekt obdrželi Cenu Učené společnosti České republiky.