مقدمه

امروزه تقاضا برای محصولات غذایی سالم و ایمن به‌دلیل تأثیر بر سلامت جوامع بشری و ملاحظات زیست‌محیطی رو به افزایش است و این امر دربارة گیاهانی که به‌عنوان گیاه دارویی - خوراکی تلقی شده است و به‌طور مستقیم با سلامت انسان سروکار دارند، از اهمیت بیشتری برخوردار است (Rostaei et al., 2018). تنوع آب‌وهوایی و اقلیمی ایران منجر به ایجاد رویشگا‌های طبیعی منحصربه‌فردی از گیاهان دارویی شده و تنوع گسترده‌ای از این گیاهان را به وجود آورده است (Sarabi & Sefidkon, 2017; Nikrouz-Gharamaleki et al., 2019). ضرورت بهره‌برداری پایدار و حفاظت از ذخایر ژنتیکی این گیاهان، آگاهی‌یافتن و مدیریت تنوع طبیعی موجود در بین گونه‌های متنوع گیاهان دارویی است که نقش بسیار مهمی در برنامه‌ریزی‌های هدف‌دار برای حفاظت، بهبود، اصلاح، اهل‌‌سازی و معرفی گونه‌های مذکور به سیستم‌های کشاورزی دارد؛ بنابراین، لازم است با شناسایی گونه‌های متنوع و دستیابی به اطلاعات لازم دربارة خصوصیات فیتوشیمیایی، گام‌های اساسی در استفاده از اسا‌نس‌های گیاهی و اهلی‌سازی براساس این تنوع برداشته شود (Hadi et al., 2018; Raeisi Monfared et al., 2019). شوید (Anethum graveolens L.) یکی از گیاهان خوراکی - دارویی است که تقریبا تمام پیکره‌ آن حاوی اسانس است و می‌توان به‌منظور اهداف ذکرشده از تنوع فیتوشیمیایی آن بهره برد. این گیاه به‌صورت یک‌ساله و معطر از تیره‌ چتریان (Apiaceae) بوده و بومی جنوب غربی و آسیای مرکزی است (Setayesh-Mehr & Ganjeali. 2013; Pakravan et al., 2016). شوید با داشتن متابولیت‌های ثانویه ارزشمند (شکل 1) کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. به‌طور کلی از برگ‌ها و بذر آن در تهیه‌ ادویه‌ها، چاشنی‌ها و سایر فرآورد‌ه‌های غذایی، آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود (Kamkar, 2009). از اثرات دارویی گزارش‌شده آن می‌توان به ضدسرطان (Gomaa et al., 2020)، ضدقارچ (Hernández-Cánovas et al., 2020)، آنتی‌اکسیدان (Li et al., 2018)، ضدباکتری (Alamdari-Palangi et al., 2020)، ضدبیماری‌های قلبی - عروقی (Mohammed et al., 2019)، ضددیابت (Haidari et al., 2020)، محافظت از کلیه (Srivastava et al., 2018)، ضدافسردگی (El Mansouri et al., 2016)، ضدالتهاب (Kazemi, 2015)، ضددرد (Rezaee-Asl et al., 2013)، اثرات محافظتی و ضدترشحی مخاط معده، افزایش غلظت پروژسترون (Al-Snafi, 2014)، ضداسهال (Salih Sahib et al., 2014) و غیره اشاره کرد. ازلحاظ طب سنتی نیز این گیاه عمدتاً برای رفع سرفه، مشکلات ادراری، سرماخوردگی، نفخ، اسپاسم، تشنج و درد معده استفاده می‌شود (Ghasemi, 2005). در حالت کلی، با داشتن انواع متنوعی از اثرات دارویی می‌توان گیاه شوید را در زمره‌ گیاهان دارویی پرکاربرد قرار داد و توده‌های بومی آن را ازلحاظ تنوع فیتوشیمیایی بررسی کرد. در بررسی تنوع فیتوشیمیایی علاوه بر ژنتیک (Solouki et al., 2012; Suresh et al., 2013; Farmanpour-Kalalagh et al., 2020) باید توجه داشت وجود ترکیبات مختلف و ساختارهای شیمیایی مختلف می‌تواند به‌دلیل محل رشد گیاه (Zarandi & Sistani, 2023)، نوع خاک، آب‌‌وهوا، نور (Dehghani et al., 2024)، محتوای آب، زمان برداشت، مرحله رشد گیاه، فیزیولوژی پس از برداشت، اندام گیاهی، کودهای اعمال‌شده (Baghbani Arani & Adavi, 2021; Ghassemi-Golezani & Solhi-Khajemarjan, 2021)  و غیره باشد.

در این مطالعه توده‌های بومی شوید از نقاط مختلف ایران، جمع‌آوری و تنوع فیتوشیمیایی آنها ازلحاظ اسانس بررسی شده‌اند تا تنوع آنها ازلحاظ کمّی و کیفیِ ترکیبات استحصال‌شده‌ مشخص شود. نتایج حاصل از این مطالعه می‌توانند در شناسایی، مدیریت و حفاظت از ژرم‌پلاسم بومی شوید مؤثر باشند و تود‌ه‌های منتخب در سیستم کشاورزی مدرن استفاده شوند.

شکل 1. ساختارهای مختلف شیمیایی در ترکیبات ثابت تولیدشده در اسانس توده‌های شوید

Figure 1. Different chemical structures in fixed compounds produced in essential oil of dill ecotypes.

 مواد و روش‌‌ها

کاشت، داشت، برداشت و استخراج اسانس از توده‌ها

بذور پنج توده شوید ایرانی از اراک، جهرم، ملایر، جلفا و کاشمر، جمع‌آوری (جدول 1) و در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی در استان اردبیل در خاکی با ds/m 38/2EC= و 85/6pH= در اوایل خرداد کشت شدند. بعد از جوانه‌زدن گیاهچه‌ها، عمل تنک‌کردن بعد از دو هفته و آبیاری نیز 3-2 بار در هفته صورت گرفت. در حین رشد گیاهان وجین‌کردن علف‌های هرز هم‌زمان با رشدشان انجام شد. پس از رسیدن توده‌های مختلف شوید به مرحله تمام گل (شکل 2) تقریباً در اوایل مرداد ماه، برداشت آنها آغاز شد و اندام‌های هوایی گیاه، چیده و در پاکت‌های مخصوص قرار داده شدند؛ به‌طوری‌که در هر پاکت نمونه مربوط به هر توده گذاشته شد. درنهایت، نمونه‌ها در دمای محیط و در سایه بدون تابش نور خورشید برای خشک‌کردن قرار گرفتند. نمونه خشک‌شده هرکدام از توده‌های مختلف شوید به مقدار 50 گرم با ترازوی دیجیتالی توزین شد و در ارلن 1000 میلی‌لیتری، ریخته و ده برابر وزن خشک نمونه، آب مقطر به آن اضافه شد (500 میلی‌لیتر). ارلن از پایین به دستگاه کلونجر، وصل و جریان آب برای دستگاه کلونجر باز شد. سپس هیتر روشن شد و در زیر ارلنِ متصل‌شده به دستگاه قرار گرفت تا حرارت را به ارلن انتقال دهد. عمل اسانس‌گیری به مدت 2 ساعت، انجام و بعد از آن زمان جریان آب متصل به دستگاه و حرارت قطع شد تا اسانس استحصال‌شده جمع شود (Madandoust & Fooladchang, 2018). اسانس جمع‌آوری‌شده در فلاسک‌ها یا ظروف کوچک شیشه‌ای ریخته شد و دور آن سلفون، پیچیده و سپس در فویل آلومینیومی پیچیده و در یخچال قرار داده شد تا سریعاً آنالیز اسانس صورت گیرد (Farmanpour Kalalagh et al., 2023).

جدول 1. مشخصات جغرافیایی توده‌های جمع‌آوری‌شده شوید

Table 1. Geographical characteristics of the collected dill ecotypes.

شکل 2. مراحل مختلف رشدی توده‌های شوید مطالعه‌شده

Figure 2. Different growth stages of the studied dill stands.

 نحوه جداسازی و شناسایی ترکیبات فرار

به‌منظور جداسازی، شناسایی و مشخص‌کردن ترکیبات موجود در اسانس استحصال‌شده، از دستگاه  GC/MSاستفاده شد. اسانس نمونه‌های مختلف پس از آماده‌سازی به مقدار 1 میکرولیتر به دستگاه تزریق شد تا نوع ترکیب‌های تشکیل‌دهندة آن مشخص شود. پس از جداسازی، درصد اجزای تشکیل‌دهندة اسانس با شاخص بازداری محاسبه شد؛ درنهایت، ترکیبات پیشنهادی از کتابخانه رایانه متصل به دستگاه در فایل‌های مجزا، دریافت و مقایسه آنها با ترکیب‌های استاندارد از منابع معتبر انجام شد (Adams, 1995; NIST Webbook).

مشخصات و ویژگی دستگاه‌های استفاده‌شده

دستگاه کروماتوگرافی گازی با آشکارساز طیف‌سنجی، ساخت شرکت Agilent آمریکا با مشخصات فنی  Agilent 7890B Series GC و Agilent 5977 Series MSD بوده که قابلیت تزریق نمونه‌های مایع با توانایی رقیق‌سازی Split/Splitless Inlet و همچنین قابلیت شناسایی کیفی و کمّی با آشکارساز طیف‌سنج جرمی (MSD) را دارد. این آشکارساز مجهز به سیستم یونیزاسیون از نوع EL بوده و آنالایزر آن از نوع Single Quadrupole است. همچنین برای دستیابی به حساسیت بالا، دتکتور آن از نوع Triple-Axis Detector (EMP) است که Noise و Drift بسیار پایین دارد. ستون دستگاه نیز به طول 30 متر و قطر داخلی 25/0 میلی‌متر و ضخامت لایه 25/0 میکرومتر از نوع HP-5MS است. در این روش نوع و میزان هریک از ترکیبات سازنده اسانس با مقایسه طیف جرمی هریک از ترکیبات سازنده اسانس با طیف جرمی ترکیبات موجود در بایگانی عظیم دستگاه MS-GC و تجزیه و تحلیل پیک‌های مختلف در کروماتوگرام‌ها مشخص می‌شود (Farmanpour Kalalagh et al., 2023).

نتایج و بحث

بازده اسانس

در این مطالعه بازده اسانس برای توده‌های اراک، ملایر، جهرم، جلفا و کاشمر در جدول 2 آورده شده است. همان‌طور که مشخص است بازده‌ اسانس توده‌ها از 06/0 درصد تا 34/0 درصد متغیر است. بیشترین بازده اسانس مربوط به توده کاشمر و کمترین بازده اسانس مربوط به توده اراک بود و بازده اسانس سایر توده‌ها بین مقادیر بیشینه و کمینه ذکرشده قرار دارد.

کیفیت و کمّیت ترکیبات اسانس

نتایج آنالیز ترکیبات اسانس 5 توده شوید در جدول 2 نشان دادند بین توده‌های ارزیابی‌شده ازلحاظ میزان و نوع ترکیبات، تفاوت وجود دارد. در مجموع برای پنج توده مختلف، 71 ترکیب شناسایی شد که 26، 34، 26، 42 و 37 ترکیب به‌ترتیب در توده‌های اراک، ملایر، جهرم، جلفا و کاشمر تولید شدند. از بین 71 ترکیب تولیدشده، بیشترین مقدار (591/0 درصد) مربوط به ترکیب Santolina triene در توده جهرم و کمترین مقدار (016/0 درصد) مربوط به ترکیب Cineole در توده ملایر بود. از 71 ترکیب شناسایی‌شده، 13 ترکیب در هر 5 توده مشاهده شدند که از بین آنها Dihydrocarvone، trans-Dihydrocarvone، Carvone، Elemicin و Apiol ترکیبات غالب این توده هستند. در این بین برخی ترکیبات مانند Santolina triene و Menthol با میزان بالایی فقط در توده جهرم و در توده ملایر مشاهده شدند. با بررسی هریک از توده‌ها، در توده‌ اراک ترکیب Carvone و Methyldimethoxysilane به‌ترتیب بیشترین (201/0 درصد) و کمترین مقدار (017/0 درصد) را به خود اختصاص دادند. همانند توده‌ اراک، ترکیب Carvone در توده ملایر بیشترین مقدار (268/0 درصد) را داشت؛ اما کمترین مقدار در این توده (016/0 درصد) مربوط به ترکیب Cineole شناسایی شد. در توده جهرم ترکیب Santolina triene با مقدار 591/0 درصد و Dihydrocarveol با مقدار 034/0 درصد از میان ترکیبات به‌ترتیب حداکثر و حداقل مقادیر را به خود اختصاص دادند. ترکیب‌های Carvone و Apiol نیز به‌ترتیب در توده‌های جلفا (244/0 درصد) و کاشمر (166/0 درصد) بیشترین مقدار را نشان دادند و کمترین مقدار با میزان مشابه 026/0 درصد به‌ترتیب در تودهای ذکرشده مربوط به ترکیب‌های Eicosane و Heneicosane بودند.

جدول 2. بازده و ترکیبات تشکیل‌دهندة اجزای اسانس در توده‌های شوید

Table 2. Essential oil yield and component of dill ecotypes.

ادامه جدول 2. بازده و ترکیبات تشکیل‌دهندة اجزای اسانس در توده‌های شوید

Continue the Table 2. Essential oil yield and component of dill ecotypes.

ادامه جدول 2. بازده و ترکیبات تشکیل‌دهندة اجزای اسانس در توده‌های شوید

Continue the Table 2. Essential oil yield and component of dill ecotypes accessions.

بازده اسانس علاوه بر عوامل محیطی، ممکن است با توجه به اندام‌ها و نوع ژنتیک گیاه متغیر باشد. در این راستا طبق مطالعه‌ سفیدکن (Sefidkon, 2001) در بررسی اسانس شوید ایران، بازده اسانس در اندام‌های مختلف شوید متغیر بوده و در سرشاخه گل‌دار 21/0 درصد و در بذر 42/2 درصد است. در نتیجه‌گیری حاصل از گزارش ذکرشده، میزان اسانس در شرایط آب‌و‌هوایی مذکور و در شرایط آب‌وهوایی کشور ایران زیاد نیست که با نتایج حاصل از این مطالعه مطابقت دارد. ‌همچنین در بررسی تأثیر ژنتیک گیاهی بر بازده اسانس، مطالعه‌ روی اسانس اکوتیپ‌های شوید نشان‌دهندة متغیربودن میزان اسانس در اکوتیپ‌های مختلف است که میزان آن از 22/0 درصد تا 46/0 درصد متفاوت است (Mohebodini & Farmanpour-Kalalagh, 2021) و با نتایج حاصل از این مطالعه در متغیربودن میزان اسانس در توده‌های مختلف هم‌خوانی دارد.

در توده‌های مطالعه‌شدة شوید، 13 ترکیب α-Phellandrene، D-Limonene، Limonene، p-Cymenene، Carvone، Dihydrocarvone، trans-Dihydrocarvone، Dihydrocarveol، Piperitenone oxide، Myristicin، Elemicin، Apiol و Oleic acid در تمامی توده‌ها با مقادیر مختلف تولید شدند (شکل 3). از بین این 13 ترکیب، 8 ترکیب ابتدایی مونوترپنوئید‌های حلقه‌ای و Piperitenone oxide مونوترپنوئید کتونی بوده که از مسیر متیل‌اریتریتول فسفات (MEP) در پلاستید بیوسنتز می‌شوند. Myristicin، Elemicin و Apiol فنیل‌پروپانوئید بوده که Myristicin و Elemicin از مسیر شیکمیک‌اسید بیوسنتز شده‌اند و Oleic acid نیز به‌عنوان یک اسیدچرب اشباع‌نشده مونو، از استیل‌کوآنزیم‌آ و با شرکت‌داشتن انواع مختلفی از آنزیم‌ها بیوسنتز می‌شود.

α-Phellandrene یک مونوترپن حلقه‌ای بوده که از مسیر متیل‌اریتریتول فسفات (MEP) در پلاستید بیوسنتز شده است و تاکنون اثرات ضدقارچی (Zhang et al., 2017)، ضدالتهاب (Siqueira et al., 2016)، ترمیم زخم (de Christo Scherer et al., 2019)، تعدیل آسیب بافتی، تنش اکسیداتیو و سطح TNF-α (Gonçalves et al., 2020) برای آن گزارش شده است. در مطالعات مختلف نیز این ترکیب در اندام‌های مختلف (Sefidkon, 2001) و در توده‌های مختلف ایرانی (Mohebodini & Farmanpour-Kalalagh, 2021) و استونی (Vokk et al., 2011) به‌صورت ثابت اما با میزان متغیر تولید شده است. Limonene و ایزومر آن یعنی D-Limonene تولیدشده در این توده‌ها دارای اثرات ضدسرطان، تجزیه سنگ صفرا، تسکین دل درد (Sun, 2007)، ضدالتهاب، آنتی‌اکسیدان، ضددرد، ضددیابت، ضدویروس، محافظت از گوارش (Vieira et al., 2018)، رفع اختلالات عصبی (Tang et al., 2019) و فعالیت‌های ضدکاتابولیکی و پروآنابولیکی (Rufino et al., 2015) هستند. علاوه بر اثرات دارویی، این ترکیب در صنایع غذایی، آرایشی - بهداشتی و سایر صنایع استفاده می‌شوند. همچنین به‌عنوان ضدحشره کاربردهای فراوانی دارد (Karr & Coats, 1988). در بررسی‌ها و مطالعات ذکرشده نیز ترکیب‌های Limonene و D-Limonene در اندام‌ها و گونه‌های مختلف به‌صورت ثابت با مقادیر متفاوت تولید شده‌اند که با نتایج حاصل از این مطالعه مطابقت دارد.

شکل 3. ترکیبات ثابت تولیدشده در اسانس توده‌های شوید با مقادیر مختلف

Figure 3. Fixed compounds produced in essential oil of dill ecotypes with various amounts.

p-Cymenene تولیدشده در توده‌‌های جلفا و کاشمر با میزان مشابه 067/0 درصد تولید شد. در توده‌های ملایر و جهرم این میزان تا حدودی نزدیک به هم و در توده اراک با مقدار کمتری تولید شد. در مطالعه ویسانی و همکاران (Weisany et al., 2015) نیز این ترکیب از 01/0 تا 72/0 درصد تولید شد که با نتایج حاصل از این مطالعه در ثابت‌بودن تولید این ترکیب با مقادیر متفاوت در توده‌های مختلف هم‌خوانی دارد. در تولید سه ترکیب Carvone، Dihydrocarvone و trans-Dihydrocarvone، میزان تولید Carvone در اکثر توده‌ها بیشتر از بقیه است. این ترکیب بیشتر در صنایع غذایی و لبنی کاربرد دارد و علاوه بر آن چندین کاربرد Carvone به‌عنوان عطر و طعم‌دهنده‌، مهار جوانه‌زنی سیب‌زمینی همراه با ارتباط آن درزمینة پزشکی ازجمله ضدمیکروب (de Carvalho et al., 2006)، ضدسرطان (Islam, 2019) و تنظیم‌کنندة سیستم ایمنی (Raphael & Kuttan, 2003) علاقه به این مونوترپن را توجیه می‌کند. نتایج این مطالعه با بررسی گزارش‌های Vokk و همکاران (2011) در ارتباط با تولید این ترکیب به‌صورت ثابت در توده‌های مختلف مطابقت دارد. Dihydrocarveol که مشتق دی‌هیدروی کاروول بوده و یک مونوترپنوئید p-Menthane است، به‌عنوان کنه‌کش و همچنین مواد معطر در صنایع استفاده می‌شود (Bhatia et al., 2008). این ترکیب در توده‌ کاشمر با بیشترین مقدار (112/0 درصد) نسبت به بقیه توده‌ها تولید شده است؛ اما برخلاف ترکیب قبلی، Piperitenone oxide در توده جهرم بیشترین مقدار را داشت (068/0 درصد) و در بقیه توده‌ها تا حدودی نزدیک به هم است. نقش این ترکیب به‌صورت سمی، دفع‌کننده و بازدارندة تولیدمثل ناقلین مالاریا ثابت شده است (Tripathi et al., 2004).

سه ترکیب Myristicin، Elemicin و Apiol ازلحاظ ساختاری و بیوسنتزی متفاوت از ترکیب‌های ذکرشدة قبلی بوده و جزء فنیل‌پروپانوئید‌ها هستند. میزان این سه ترکیب به‌ترتیب در توده‌های جهرم (071/0 درصد)، کاشمر (149/0 درصد) و اراک (185/0 درصد) بیشتر از بقیه‌ توده‌ها است. برای Myristicin تاکنون اثرات ضدالتهابی (Lee & Park, 2011)، ضدالتهاب روده (Badr et al., 2020) و محافظت در برابر آپوپتوز (Zhao et al., 2017) گزارش شده است. ازنظر ساختاری، Elemicin مشابه Myristicin است و فقط با گروه متیل میریستیسین متفاوت است که به دو اتم اکسیژن متصل می‌شود. خواص ضدمیکروبی، ضدقارچی و ضدویروس هرپس‌سیمپلکس (Sajjadi et al., 2012) از اثرات دارویی این ترکیب است. برای Apiol نیز بازدارندگی تولید آفلاتوکسین در قارچ Aspergillus parasiticus (Razzaghi-Abyaneh et al., 2007) گزارش شده است که ممکن است این ترکیب ازلحاظ دارویی نیز مفید باشد؛ اما نیازمند تحقیقات بیشتری است؛ بنابراین، در مصرف این دو ترکیب باید احتیاط لازم، لحاظ و زیرنظر متخصص انجام شود. در مطالعه وک و همکاران (Vokk et al., 2011) و همچنین در مطالعه اوزل و چینار (Özel & Çinar, 2021)، Myristicin و Elemicin به‌طور ثابت با مقادیر متفاوت تولید شده‌اند که با نتایج حاصل از این تحقیق مطابقت دارد. مطالعه اجزای شیمیایی اسانس‌ها و فعالیت‌های بیولوژیکی عصاره آبی گیاه شوید کشت‌شده در شرایط ارگانیک و غیرارگانیک نیز حاکی از آن بود که ترکیب Apiol نیز همانند این مطالعه، به‌طور ثابت اما با مقادیر متفاوت تولید می‌شود (Ozliman et al., 2021). ترکیب نهایی که در تمامی توده‌های اراک، ملایر، جهرم، جلفا و کاشمر تولید شد، اسید چرب اشباع‌نشدة مونو بنام Oleic acid است. در مطالعاتی که روی اسانس شوید صورت گرفته است، تاکنون تولید Oleic acid در تمامی توده‌ها گزارش نشده است که در این مطالعه تولید این اسید چرب در تمامی توده‌های مطالعه‌شده برای اولین‌بار گزارش می‌شود.

علاوه بر 13 ترکیبی که در تمامی توده‌ها با مقادیر متفاوت تولید شدند، تعدادی از سایر ترکیبات نیز در بعضی از توده‌ها تولید شده‌اند و در بعضی دیگر تولید نشده‌اند که هرکدام از آنها در صنایع مختلف داروسازی، آرایشی - بهداشتی و غذایی کاربرد فراوانی دارند. تولید این ترکیبات با تنوع در نوع و میزان آنها نشان‌دهندة تنوع فیتوشیمیایی موجود در توده‌ها بر پایه اسانس است.

نتیجه‌گیری

با توجه به اینکه توده‌های مطالعه‌شده از نقاط مختلف کشور، جمع‌آوری و در یک شرایط اقلیمی کشت شده‌اند، تنوع فیتوشیمیایی توده‌‌ها بر پایه اسانس، تفاوت زیادی را ازلحاظ عملکرد اسانس (06/0 تا 34/0 درصد) و ترکیبات تشکیل‌دهندة آن در توده‌های مختلف (از 26 تا 42 ترکیب) نشان داد. در تمامی توده‌ها، 13 ترکیب به‌صورت یکسان اما با مقادیر متفاوت در هر پنج توده تولید شدند که از بین آنها ترکیبات Dihydrocarvone، trans-Dihydrocarvone، Carvone، Elemicin و Apiol ترکیبات غالب این توده‌ها بودند. این نتایج را می‌توان ناشی از توانمندی ژنتیکی توده‌های بررسی‌شده در شرایط اقلیمی محل کشت دانست. این توانمندی ژنتیکی منجر به تولید ترکیبات متنوع مونوترپنوئیدی، فنیل‌پروپانوئیدی و غیره شده است؛ بنابراین، اطلاعات حاصل از این مطالعه می‌تواند در معرفی توده‌‌ها برای استخراج و استحصال ترکیبات در صنایع غذایی و دارویی مفید و مؤثر باشد.