1H-NMR-based method for the characterization of Matricaria chamomilla L. and Chamaemelum nobile L. mixtures

Gli ultimi decenni hanno visto un rinnovato interesse nella fitoterapia e nella medicina alternativa, e di conseguenza il mercato di prodotti a base di sostanze fitoterapiche è aumentato significativamente. Le regolamentazioni in merito alla caratterizzazione e alla composizione di tali prodotti, tuttavia, sono molto più blande rispetto a quelle relative ai farmaci convenzionali. Per questa ragione, durante gli ultimi decenni sono stati condotti numerosi studi al fine di caratterizzarli con accuratezza sempre maggiore e assicurare la qualità dei prodotti commerciali fitoterapici, fornendo agli enti di controllo dei protocolli standardizzati per la loro autenticazione. A questo scopo sono state impiegate numerose tecniche analitiche, le più importante delle quali sono la gas-cromatografia, la cromatografia liquida ad alte prestazioni, la spettroscopia infrarossa, spettrometria di massa, il DNA barcoding e la risonanza magnetica nucleare (NMR), talvolta combinando le une con le altre. Tra le numerose specie fitoterapiche usate in farmaceutica, nutraceutica e cosmetica, una delle più popolari è la camomilla. Camomilla è il nome comune per una dozzina di specie di piante della famiglia delle Asteraceae, morfologicamente simili alle margherite, due delle quali sono particolarmente importanti per il loro valore commerciale, Matricaria chamomilla L. e Chamaemelum nobile L. Esse sono consumate sin dall'antichità, e al giorno d'oggi sono ampiamente usate come infusi, aromi, e come ingredienti negli alimenti, negli integratori alimentari e nei cosmetici. In questo lavoro, 1H-NMR accoppiata con metodi di statistica multivariata sono stati usati su miscele di M. chamomilla L. e C. nobile L. preparate in laboratorio e su bustine commerciali di camomilla per sviluppare un modello affidabile capace di autenticare tali prodotti. Questo studio ha coinvolto tre classi di campioni: fiori essiccati e miscele di M. chamomilla L. e C. nobile L. in miscele predeterminate, che sono servite per costruire il modello; miscele in proporzioni casuali che sono servite come training set, e campioni commerciali per l'autenticazione. Sono stati costruiti parallelamente due modelli, usando spettri 1H-NMR con multi-soppressione del solvente, e successivamente sono state condotte analisi PCA e PLS. I due modelli coinvolgono, rispettivamente, spettri di estratti in metanolo e di infusi in acqua. In conclusione, analisi 1H-NMR accoppiate a chemiometria hanno dimostrato di essere dei modelli altamente affidabili per distinguere le miscele dei due fiori.

Last decades have seen a renewed interest in phytotherapy and alternative medicine, and consequently the market of herbal drugs-based products increased significantly. Regulations regarding the characterization and the composition of those products, however, are much milder compared to the ones regarding conventional drugs. For this reason, many studies have been conducted in the last decades to characterize them with increasing accuracy and ensure the quality of phytotherapeutic commercial products, providing control bodies with standardized models for their authentication. Many analytical techniques have been employed for this goal, the most important of which are gas-chromatography, high performance liquid chromatography, infra-red spectroscopy, mass spectrometry, DNA barcoding and nuclear magnetic resonance (NMR), sometimes combined with each other. Among the many herbal drugs used in pharmaceuticals, nutraceuticals and cosmetics, one of the most popular is chamomile. Chamomile is the common name for around a dozen species of herbs of the family Asteraceae, morphologically similar to daisies, two of which are particularly important for their commercial value, Matricaria chamomilla L. and Chamaemelum nobile L. They have been consumed since ancient times, and nowadays they are widely used as herbal teas, flavoring agents, ingredients in foods, health supplements and cosmetics. In this work, 1H-NMR coupled with multivariate statistics has been used on laboratory-prepared mixtures of M. chamomilla and C. nobile and on commercial teas of chamomile to develop a reliable model capable of authenticating the products. This study involved three classes of samples: raw flowers and mixtures of M. chamomilla and C. nobile in predetermined ratios, which served to build the model; mixtures in random ratios that served as the training sets, and commercial teas for the authentication. Two parallel models were built, using 1H-NMR spectra with solvent multi-suppression, and subsequent PCA and PLS analyses. the two models involve the use of methanolic extracts and water infusions spectra. In conclusion, 1H-NMR coupled with chemometrics has proven to be a highly reliable method to discriminate mixtures of the two herbs.