Способ извлечения биологически активных феномальных кислот из растительного сырья
METHOD OF EXTRACTING BIOLOGICALLY ACTIVE PHENOMAL ACIDS FROM VEGETABLE RAW MATERIALS

Изобретение относится к способу извлечения биологически активных фенольных кислот из растительного сырья с применением глубоких эвтектических растворителей и может быть использовано при получении чистых веществ для нужд фармацевтики, производства косметики и биологически активных добавок.
Фенольные кислоты, такие как розмариновая кислота, литоспермовая, сальвианоловая и другие, проявляют биологическую активность, в частности, обладают антиоксидантными, противораковыми, противовоспалительными свойствами и замедляют развитие болезни Альцгеймера. Источником этих кислот может быть линделофия столбиковая Lindelofia stylosa. В существующих методах экстракции фенольных кислот зачастую используются токсичные летучие растворители, например, метанол, многократно повторяется процесс экстракции, имеют место значительные затраты времени и энергии. При этом конечным продуктом, как правило, является только одна фенольная кислота.
Известен способ извлечения розмариновой кислоты из растительного сырья (см. з-ку 107032994, Китай, МПК A61K 8/37, A61Q 19/00, С07С 67/48, 69/732, 2017), включающий сублимационную сушку сырья в виде розмарина при температуре от -70 до -80°С и давлении 10-30 Па в течение 40-60 часов, измельчение розмарина, экстракцию розмариновой кислоты, фильтрацию экстракта и его очистку с использованием гелевой колонки Sephadex LH-20. В качестве экстрагента используют 50-80% водный раствор этанола при соотношении растительного сырья и экстрагента 1:50-100. Экстракцию проводят при температуре 40-70°С и воздействии ультразвука в течение 30-120 мин.
Недостатком данного способа является повышенный расход экстрагента на единицу массы сырья, пожароопасность в связи с использованием летучего и легковоспламеняющегося этанола, необходимость длительной сублимационной сушки сырья. Кроме того, данный способ не предусматривает извлечения других биологически активных фенольных кислот.
Известен также принятый в качестве прототипа способ извлечения биологически активных фенольных кислот из растительного сырья (см. пат. 101576232, Корея, МПК С07В 63/00, С07С 67/48, 69/732 (2006.01), 2015), включающий подготовку исходного сырья из взморника морского Zostera Marina путем его нарезания, лиофильной сушки и измельчения до порошкообразного состояния, смешивание подготовленного сырья, эвтектического растворителя и метанола и экстракцию розмариновой и кофейной кислот при ультразвуковом воздействии или настаивании, или кипячении с обратным холодильником. Эвтектический растворитель представляет собой смесь хлорида тетраметиламмония и 1,2-бутандиола, при этом содержание эвтектического растворителя составляет от 7 до 20 мас.% в расчете на общее количество раствора. Эффективность экстракции розмариновой кислоты смесью эвтектического растворителя и метанола в 2 раза выше, чем одним метанолом.
К недостаткам известного способа следует отнести относительно низкое содержание эвтектического растворителя, что может привести к снижению его экстракционной способности, а также использование в составе экстрагента токсичного метанола.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в расширении диапазона извлекаемых фенольных кислот из исходного растительного сырья при обеспечении высокой степени их извлечения и повышении экологичности способа.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения биологически активных фенольных кислот из растительного сырья, включающем подготовку сырья, смешивание с экстрагентом и экстракцию кислот при ультразвуковом воздействии, согласно изобретению, в качестве растительного сырья берут линделофию столбиковую Lindelofia stylosa, в качестве экстрагента используют эвтектическую смесь хлорида холина и малоновой кислоты с добавлением 10-50 мас.% воды, подготовленное растительное сырье смешивают с экстрагентом в соотношении 1:9-11, а экстракцию ведут при температуре 40-60°С в течение 1-5 часов.
Достижению технического результата способствует то, что извлекаемые полифенольные кислоты включают розмариновую, литоспермовую и сальвианоловую кислоты.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование линделофии столбиковой Lindelofia stylosa в качестве растительного сырья обусловлено высоким содержанием в ней комплекса биологически активных фенольных кислот, что позволяет расширить диапазон извлекаемых кислот.
Использование в качестве экстрагента эвтектической смеси хлорида холина и малоновой кислоты с добавлением 10-50 мас.% воды обеспечивает высокую степень извлечения биологически активных фенольных кислот и способствует повышению экологичности и безопасности способа. Добавление воды в количестве менее 10 мас.% приводит к повышению вязкости экстрагента и затрудняет фильтрацию экстракта, а добавление более 50 мас.% воды приводит к разрушению водородных связей в эвтектической смеси, что понижает экстрактивные свойства.
Смешивание растительного сырья и экстрагента в соотношении 1:9-11 обеспечивает эффективный переход фенольных кислот из растительного сырья в экстракт. При расходе экстрагента менее 9 в заявленном соотношении выход экстракта будет снижаться вследствие впитывания части экстрагента растительным сырьем, а при расходе экстрагента более 11 будет снижаться содержание фенольных кислот в экстракте.
Проведение экстракции при температуре 40-60°С в течение 1-5 часов позволяет понизить вязкость экстрагента и обеспечить высокую степень извлечения фенольных кислот. При температуре ниже 40°С повышается вязкость экстрагента, а при температуре выше 60°С происходит частичное разрушение фенольных кислот. При экстракции в течение менее 1 часа экстракционная смесь не успевает нагреться до нужной температуры, что снижает эффективность экстракции, а при экстракции более 5 часов не наблюдается значительного увеличения концентрации фенольных кислот в экстракте.
Извлечение фенольных кислот в виде розмариновой, литоспермовой и сальвианоловой кислот расширяет диапазон извлекаемых кислот.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в расширении диапазона извлекаемых фенольных кислот из исходного растительного сырья при обеспечении высокой степени извлечения и повышении экологичности способа.
Сущность и преимущества предлагаемого способа экстракции биологически активных фенольных кислот из Lindelofia stylosa могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.
Пример 1. Осуществляют подготовку исходного растительного сырья в виде линделофии столбиковой Lindelofia stylosa путем предварительной сушки стеблей и листьев линделофии при температуре 50°С и измельчения до размера частиц 0,5-1,0 мм. Готовят эвтектическую смесь хлорида холина и малоновой кислоты в молярном соотношении 1:1 (массовое соотношение малоновой кислоты и хлорида холина 1:1,34). Затем смесь выдерживают при 60°С до образования прозрачной гомогенной жидкости и добавляют 10 мас.% воды с получением экстрагента. Берут три навески по 0,2 г сухого измельченного растительного сырья, помещают их в закрывающиеся стеклянные виалы и смешивают с экстрагентом в соотношении 1:10. В первую виалу к растительному сырью приливают экстрагент на основе полученной эвтектической смеси. Для сравнения эффективности экстракции фенольных кислот во вторую виалу приливают воду, в третью - метанол. Экстракцию ведут при температуре 50°С в течение 3 часов при ультразвуковом воздействии мощностью 79 Вт и частоте 42 кГц. Полученные экстракты подвергают вакуумной фильтрации и анализируют с помощью жидкостного хроматографа Agilent 1200. Экстракты содержат три вида фенольных кислот: розмариновую, литоспермовую и сальвианоловую.
По сравнению с водной экстракцией степень извлечения розмариновой кислоты экстрагентом на основе эвтектической смеси выше в 21 раз, литоспермовой кислоты - в 2 раза, сальвианоловой кислоты - в 6 раз. По сравнению с экстракцией метанолом степень извлечения розмариновой кислоты выше в 1,4 раза, литоспермовой кислоты - в 2 раза, а сальвианоловой кислоты - в 2,8 раз.
Пример 2. Осуществляют подготовку исходного растительного сырья в виде линделофии столбиковой Lindelofia stylosa путем предварительной сушки стеблей и листьев линделофии при температуре 50°С и измельчении до размера частиц 0,5-1,0 мм. Готовят эвтектическую смесь хлорида холина и малоновой кислоты в молярном соотношении 1:1 (массовое соотношение малоновой кислоты и хлорида холина 1:1,34). Затем смесь выдерживают при 60°С до образования прозрачной гомогенной жидкости и добавляют 10 мас.%. воды с получением экстрагента. Берут три навески по 0,2 г сухого измельченного растительного сырья, помещают их в закрывающиеся стеклянные виалы и смешивают с экстрагентом в соотношении 1:11. В первую виалу к растительному сырью приливают экстрагент на основе полученной эвтектической смеси. Для сравнения эффективности экстракции фенольных кислот во вторую виалу приливают воду, в третью - метанол. Экстракцию ведут при температуре 60°С в течение 5 часов при ультразвуковом воздействии мощностью 79 Вт и частоте 42 кГц. Полученные экстракты подвергают вакуумной фильтрации и анализируют с помощью жидкостного хроматографа Agilent 1200. Экстракты содержат три вида фенольных кислот: розмариновую, литоспермовую и сальвианоловую.
По сравнению с водной экстракцией степень извлечения розмариновой кислоты экстрагентом на основе эвтектической смеси выше в 30 раз, литоспермовой кислоты - в 2 раза, сальвианоловой кислоты - в 10 раз. По сравнению с экстракцией метанолом степень извлечения розмариновой кислоты выше в 1,2 раза, литоспермовой кислоты - в 2 раза, а сальвианоловой кислоты - в 2,5 раза.
Пример 3. Осуществляют подготовку исходного растительного сырья в виде линделофии столбиковой Lindelofia stylosa путем предварительной сушки стеблей и листьев линделофии при температуре 50°С и измельчении до размера частиц 0,5-1,0 мм. Готовят эвтектическую смесь хлорида холина и малоновой кислоты в молярном соотношении 1:1 (массовое соотношение малоновой кислоты и хлорида холина 1:1,34). Затем смесь выдерживают при 60°С до образования прозрачной гомогенной жидкости и добавляют 50 мас.%. воды с получением экстрагента. Берут три навески по 0,2 г сухого измельченного растительного сырья, помещают их в закрывающиеся стеклянные виалы и смешивают с экстрагентом в соотношении 1:9. В первую виалу к растительному сырью приливают экстрагент на основе полученной эвтектической смеси. Для сравнения эффективности экстракции фенольных кислот во вторую виалу приливают воду, в третью - метанол. Экстракцию ведут при температуре 40°С в течение 1 часа при ультразвуковом воздействии мощностью 79 Вт и частоте 42 кГц. Полученные экстракты подвергают вакуумной фильтрации и анализируют с помощью жидкостного хроматографа Agilent 1200. Экстракты содержат три вида фенольных кислот: розмариновую, литоспермовую и сальвианоловую.
По сравнению с водной экстракцией степень извлечения розмариновой кислоты экстрагентом на основе эвтектической смеси выше в 23 раза, литоспермовой кислоты - в 2,5 раза, сальвианоловой кислоты - в 5 раз. По сравнению с экстракцией метанолом степень извлечения розмариновой кислоты экстрагентом на основе эвтектической смеси такая же, а литоспермовой и сальвианоловой кислот выше в 1,5 раза.
Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ позволяет расширить диапазон извлекаемых биологически активных фенольных кислот из исходного растительного сырья при обеспечении высокой степени их извлечения и повышенной экологичности. Степень извлечения фенольных кислот при использовании предложенного экстрагента на основе эвтектической смеси хлорида холина и малоновой кислоты с добавлением воды выше, чем при использовании экстрагента в виде метанола или воды.