СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КСАНТОФИЛЛОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
METHOD OF EXTRACTING XANTHOPHYLLS FROM PLANT MATERIAL

Изобретение относится к получению масляных композиций эфиров ксантофиллов. Изобретение может быть использовано для получения различных растительных масел, обогащенных эфирами ксантофиллов, или для получения биологически активных добавок (БАД) в виде масляных растворов, которые являются прекрасными профилактическими средствами против ретинопатии.
Известен способ получения стабильной лютеиновой пасты из эфирного масла. Лютеиновая паста может быть использована в пищевых продуктах и пищевых добавках. Способ включает следующие стадии: а) растворение очищенного эфирного масла в спирте с получением после фильтрации растворенных сложных эфиров ксантофиллов в виде прозрачного раствора; b) очистка растворенного эфирного масла, содержащего сложные эфиры ксантофиллов, на ионообменной смоле; с) гидролиз прозрачного раствора с помощью основания в присутствии катализатора переноса фаз в спиртовой среде; d) быстрое охлаждение гидролизованного раствора в воде при поддержании кислого рН с целью получения при фильтрации нерастворенного твердого материала; е) растворение твердого материала в сложном эфире с получением после фильтрации сложноэфирного слоя; f) высушивание сложноэфирного слоя с образованием полутвердого остатка; g) растирание полутвердого остатка в спирте, в результате чего получают кристаллы лютеина с содержанием основного вещества примерно 65% и спиртовой фракции; h) перегонка спиртовой фракции с получением водонерастворимых фракций, i) смешение кристаллов лютеина со стадии (g) с водонерастворимыми фракциями со стадии (h), в результате чего получают стабильную лютеиновую пасту. Способ позволяет получить стабильную лютеиновую пасту с приблизительно 95%-ным выходом (патент РФ №2321582, опубликован 10.04.2008 г).
Недостатком способа получения лютеиновой пасты является сложная схема выделения лютеина. Она включает 8 стадий, среди которых есть гидролиз и перегонка. Эти стадии не очень желательны при работе с ксантофиллами, так как последние являются неустойчивыми веществами.
Известен метод экстракции и омыления сложных эфиров лютеина или зеаксантина из растений, содержащих эфиры ксантофиллов, включающий экстракцию эфиров лютеина или зеаксантина из этих растительных источников раствором, содержащим тетрагидрофуран и спирт; омыление полученной смеси; удаление тетрагидрофурана и спирта; промывку остатка. В данном способе получение лютеина и зеаксантина, экстракцию и омыление производят одновременно. Спирт выбирается из группы: этанол, 1-бутанол, 2-бутанол, 2-метил-1-пропанол, 1-пропанол и 2-пропанол. Экстракцию проводят при повышенных рН. Далее отделяют твердый остаток, удаляют тетрагидрофуран из экстракта, промывают остаток водной смесью и собирают кристаллы лютеина или зеаксантина. Требуется контроль рН. Лепестки бархатцев при получении лютеина предварительно измельчаются. Зеаксантин выделяют из ягод дерезы (US Patent 6262284 17.07.2001 г.).
Недостатком этого способа выделения ксантофиллов из растительного сырья является стадия омыления, которая не желательна при работе с ксантофиллами, так как последние являются неустойчивыми веществами. Тем более необходимости в омылении ксантофиллов нет, так как этот процесс происходит в организме животных и человека самопроизвольно, а хранение ксантофиллов в виде диэфиров позволяет продлить сроки хранения, так как диэфиры лютеина и зеаксантина гораздо более устойчивы, чем лютеин и зеаксантин.
За прототип выбран метод, который включает экстракцию из масляной смеси растительного сырья, содержащего ксантофиллы, смесью гексана со спиртом гомогенного раствора, охлаждение и кристаллизацию при охлаждении. При этом получается продукт с содержанием эфиров лютеина более чем 80%. Выход лютеина из эфиров более 70%. Метод осуществляется следующим образом: при температуре 40-85°С масляный остаток перемешивают со смесью этилового спирта и гексана до получения однородной смеси. На одну весовую часть масляного остатка расходуют 1-15 частей растворителя. Процент этилового спирта в смеси может быть от 10% до 70%. Перемешивание проводят в течение 1-5 часов. Охлаждают раствор до 10-40°С, при этом выпадают кристаллы, которые отделяют центрифугированием или фильтрованием. В маточном растворе при этом остаются примеси. Полученный кристаллический осадок растворяют в гексане при 50-85°С, смесь взбалтывают 1-2 часа и раствор над осадком сливают. Соотношение твердого вещества и растворителя 2:6. Медленно охлаждают раствор до 3-10°С. Время охлаждения 2-5 часов. При растворении используют разные растворители. Разные растворители помогут извлечь примеси и повысят выход основного продукта. Далее холодную смесь лучше взбалтывать от 1,5 до 2 часов. Затем отделяют нерастворимое вещество центрифугированием или фильтрованием. Высушивают кристаллы в вакуумном шкафу, при этом температура высушивания 40-50°С, давление 0,06-0,095 МПа. Высушивают кристаллы до полного удаления гексана. Продукт будет иметь цвет от желтого до бледно-коричневого. Преимущество описанного метода в том, что используют органические растворители (этиловый спирт и гексан), которые имеют низкие температуры кипения и легко удаляются путем вакуумной сушки, поэтому продукт можно использовать как пищевой краситель. Другое преимущество - содержание примесей в полученном продукте невысокое (Патент ЕР 1857441, опубликован 21.11.2007 г.).
Недостатками этого способа являются:
- многостадийность способа выделения ксантофиллов и, как следствие, большие временные затраты;
- многократное использование процессов охлаждения и нагревания;
- использование больших объемов растворителей;
- использование процесса сушки для очень лабильных соединений, каковыми являются ксантофиллы.
Задачами настоящего изобретения являются:
- разработка простого и быстрого способа получения ксантофиллов из растительного сырья;
- разработка способа получения ксантофиллов без использования процессов нагревания и охлаждения.
- разработка способа получения, который одновременно позволяет проводить очистку продукта, т.е. использование процессов сорбции и десорбции;
- разработка способа получения ксантофиллов для масляных композиций, позволяющего исключить процесс сушки.
Поставленная задача решается предлагаемым способом выделения ксантофиллов из растительного сырья, включающим экстракцию ксантофиллов, причем растительное сырье предварительно сушат и измельчают, а экстракцию проводят н-гексаном или петролейным эфиром при комнатной температуре, экстракт отделяют и сорбируют силикагелем, после чего силикагель с ксантофиллами отделяют от раствора и удаляют остатки растворителя. Для получения масляных композиций силикагель с сорбированными на нем ксантофиллами переносят в любое растительное масло и проводят десорбцию, перемешивая смесь до обесцвечивания силикагеля.
Технический результат заключается в том, что предложенный способ выделения ксантофиллов из растительного сырья позволяет выделять ксантофиллы из растительного сырья, используя меньшее количество стадий и времени; используя меньшие объемы растворителей; без использования процессов нагревания и охлаждения; без использования процесса сушки готового продукта и, как следствие, получение более качественного продукта. Такой процесс принципиально может быть преобразован в непрерывный технологический процесс с использованием технологии хроматографии с перемещаемым слоем.
Предлагаемый способ выделения ксантофиллов из растительного сырья осуществляются следующим образом.
Для получения эфиров ксантофиллов: лютеина и/или зеаксантина, растительное сырье сушат до воздушно-сухого состояния без доступа прямого солнечного света и сухую смесь размалывают. Экстракцией н-гексаном или петролейным эфиром при комнатной температуре эфиры лютеина и/или зеаксантина извлекают из растительного сырья. Экстракт отделяют от твердого остатка центифугированием или фильтрованием. В экстракт добавляют силикагель, смесь перемешивают до полной сорбции эфиров ксантофиллов на силикагель, т.е. силикагель приобретает оранжевую окраску, раствор становится бесцветным. Силикагель отделяют от раствора, подсушивают до воздушно-сухого состояния и при необходимости переносят в любое растительное масло. Смесь масла с силикагелем перемешивают до обесцвечивания силикагеля, затем силикагель отделяют от масла, насыщенного ксантофиллами центрифугированием. Отделенный силикагель может быть использован многократно.
5-10 мл масла, обогащенного ксантофиллами по описанному способу, может быть рекомендовано для профилактики макулярной дегенерации и ретинопатии.
Известно, что в лепестках цветков бархатцев ряда сортов накопление диэфиров лютеина достигает (в пересчете на лютеин) 5 мг на 1 г воздушно-сухого сырья, а в чашечках физалиса декоративного накопление диэфиров зеаксантина достигает (в пересчете на зеаксантин) 10 мг на 1 г воздушно-сухого сырья (см. Дейнека Л.А. и др. «Растения Белгородской флоры - истоочники ксантофилов», с.59., IV Всероссийская научная конференция «Химия и технология растительных веществ», г.Сыктывкар, 2006 г.).
Пример 1. Для получения эфиров лютеина растительное сырье - лепестки цветков бархатцев оранжевой окраски вида T.erecta или T.patula - отделяют от цветков и сушат до воздушно-сухого состояния без доступа прямого солнечного света. Сухую смесь размалывают. Для получения эфиров зеаксантина растительное сырье - чашечки физалиса декоративного - отделяют от стеблей и сушат до воздушно-сухого состояния без доступа прямого солнечного света. Сухую смесь размалывают. Для экстракции предварительно высушенные и измельченные лепестки бархатцев и/или чашечки физалиса растирают при комнатной температуре с добавлением кварцевого песка под слоем н-гексана или петролейного эфира до получения раствора, содержащего не менее 0,2 мг/л ксантофиллов в перечете на лютеин или зеаксантин. Экстракт отделяют фильтрованием или центрифугированием, причем твердый остаток может быть использован для получения следующей порции экстракта. Если концентрация ксантофиллов в фильтрате меньше чем 0,2 мг/л, его используют для повторной экстракции из новой порции растительного сырья. К 100 мл фильтрата прибавляют 2 г силикагеля L 5/40 µ и смесь перемешивают до обесцвечивания экстракта. Силикагель отделяют от раствора фильтрованием или центрифугированием, удаляют остатки растворителя отдувкой инертным газом до отсутствия запаха растворителя. К силикагелю, сорбировавшему 66,0 мг ксантофиллов, приливают 100 мл подсолнечного масла и выдерживают при перемешивании в течение 5 мин. Полученное масло отделяют от силикагеля фильтрованием или центрифугированием. Содержание ксантофиллов в 1 мл обогащенного масла составляет 0,553 мг. Степень извлечения ксантофиллов при этом составляет 83,9%.
К силикагелю с остатком сорбированных ксантофиллов после центрифугирования добавляют новую порцию 100 мл подсолнечного масла, перемешивают и центрифугируют, что позволяет получить масло, содержащее в 1 мл 0,088 мг ксантофиллов. Это позволяет дополнительно извлечь еще 13,3% ксантофиллов. Это масло может быть использовано для экстракции ксантофиллов из новой порции материала.
После этого силикагель отмывают от сорбированных веществ ацетоном, удаляют остатки растворителя отдувкой инертным газом до отсутствия запаха растворителя и используют снова.
Пример 2. К 1 г силикагеля, сорбировавшему согласно предлагаемому способу 29,4 мг ксантофиллов приливают 50 мл подсолнечного масла и выдерживают при перемешивании в течение 5 мин. Полученное масло отделяют от силикагеля фильтрованием или центрифугированием. Содержание ксантофиллов в 1 мл обогащенного масла составляет 0,457 мг. Степень извлечения ксантофиллов при этом составляет 77,7%.
К силикагелю с остатком сорбированных ксантофиллов после центрифугирования добавляют новую порцию (50 мл) подсолнечного масла, перемешивают и центрифугируют, что позволяет получить масло, содержащее в 1 мл 0,106 мг ксантофиллов. Это позволяет дополнительно извлечь еще 18,1% ксантофиллов. Это масло может быть использовано для экстракции ксантофиллов из новой порции материала.
Пример 3. К 1 г силикагеля, сорбировавшему 29,4 мг ксантофиллов, приливают 50 мл оливкового масла и выдерживают при перемешивании в течение 5 мин. Полученное масло отделяют от силикагеля фильтрованием или центрифугированием. Содержание ксантофиллов в 1 мл обогащенного масла составляет 0,473 мг. Степень извлечения ксантофиллов при этом составляет 80,5%.
Пример 4. К 1 г силикагеля, сорбировавшему 29,4 мг ксантофиллов, приливают 50 мл льняного масла и выдерживают при перемешивании в течение 5 мин. Полученное масло отделяют от силикагеля фильтрованием или центрифугированием. Содержание ксантофиллов в 1 мл обогащенного масла составляет 0,497 мг. Степень извлечения ксантофиллов при этом составляет 84,5%.
На основе оливкового и льняного масел можно получать как функциональные продукты питания, так и БАД.