Mathematical planning of experiments to optimize the extraction of extractive substances from needles of Pinus sylvestris
Authors: Никонова Н.Н. , Хуршкайнен Т.В. , Кучин А.В. 
Published: June 2021

Представленная работа посвящена определению оптимальных условий выделения суммы экстрактивных веществ из древесной зелени сосны методом эмульсионной экстракции. Экологически безопасный эмульсионный метод экстракции растительного сырья в водно-щелочной среде не уступает традиционным методам извлечения низкомолекулярных компонентов и позволяет эффективно выделять как гидрофильные, так и гидрофобные соединения. Объектом данного исследования являются отходы лесозаготовок - древесная зелень сосны обыкновенной - источник природных биологически активных веществ, имеющих практическое применение. Определение оптимальных условий экстракции ДЗ сосны эмульсионным способом в данном исследовании было проведено методом поверхности отклика с использованием ротатабельного композиционного униформ-плана второго порядка, который включал 13 экспериментальных опытов со всеми возможными комбинациями уровней двух изучаемых факторов: концентрации водного раствора NaOH и гидромодуля : отношения объема щелочного раствора к массе сырья. Анализ результатов исследований показал, что в заданном интервале варьирования факторов наибольшее влияние на выход экстрактивных веществ оказывает гидромодуль, при увеличении которого до 10:1 выход увеличивается, далее устанавливается равновесная концентрация в системе «сырье – экстрагент». Установлены оптимальные условия эмульсионной экстракции древесной зелени сосны: концентрация водного раствора NaOH - 5%, гидромодуль - 10:1. В оптимальных условиях выход экстрактивных веществ составил 9,84% от массы сухого сырья, что сопоставимо с результатами, полученными традиционными методами экстракции сырья органическими растворителями.

The presented work is devoted to the determination of the optimal conditions for the isolation of the sum of extractives from wood greenery (WG) of Pinus sylvestris by the method of emulsion extraction. The environmentally friendly emulsion method for the extraction of plant raw materials in an aqueous-alkaline medium is not inferior to the traditional methods of extracting low molecular weight components and makes it possible to effectively isolate both hydrophilic and hydrophobic compounds. The object of this study is logging waste – woody greenery of Pinus sylvestris – a source of natural biologically active substances that have practical application. The determination of the optimal conditions for the extraction of WG pine by the emulsion method in this study was carried out by the response surface method using a rotatable compositional uniform plan of the second order, which included 13 experiments with all possible combinations of the levels of two studied factors: the concentration of an aqueous solution of NaOH and the hydromodule – ratio of the volume of water-alkaline solution to the mass of raw materials. Analysis of the research results showed that in a given range of variation of factors, the greatest influence on the yield of extractive substances is exerted by the hydromodule, with an increase of which to 10: 1, the yield increases, then an equilibrium concentration is established in the "raw material – extractant" system. The optimal conditions for emulsion extraction of WG pine were established: concentration of an aqueous solution of NaOH – 5%, hydromodule 10:1. Under optimal conditions, the yield of extractive substances was 9,84% of the weight of the dry raw material, which is comparable with the results obtained by traditional methods of raw material extraction with organic solvents.