СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАСЛЯНЫХ ЭКСТРАКТОВ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
METHOD OF PRODUCING OIL EXTRACTS OF BIOLIGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения экстрактов биологически активных веществ (БАВ) из сырья растительного и животного происхождения, в частности масляных экстрактов. Изобретение может быть использовано при изготовлении лекарственных препаратов, средств для ароматерапии, массажа, ингаляций, косметических средств, пищевых добавок, функционального питания и пищевых продуктов.
Производство препаратов на основе масляных экстрактов сдерживается в большинстве случаев низкой эффективностью процесса массообмена, трудоемкостью, длительностью, риском процессов разложения как жирных масел, так и биологически активных веществ.
Известен способ получения масляных экстрактов из растительного сырья, включающий сушку измельченного сырья, экстракцию растительным рафинированным дезодорированным маслом при температуре 50-60°С в течение 36-72 часов и при соотношении сырья к маслу 1:(3+10)(1) Недостатком данного способа является то, что экстракция проходит при повышенной температуре в течение длительного времени, что ведет к разрушению биологически активных веществ, потере эфирных масел и других легко летучих компонентов.
Известен способ, заключающийся в одновременной экстракции сухого сырья, в частности водорослей, двухфазной системой, содержащей жиро-масляную и спирто-водную фазы (2).
Недостатком является то, что, несмотря на увеличение полярности за счет применения бинарной системы, не удается добиваться полного извлечения биологически активных веществ из сырья. Полученное извлечение в основном обогащено гидрофильными компонентами, процент извлечения малополярных соединений падает, при использовании сырья, богатого сапонинами, возрастает риск получения не разделяемой эмульсии по окончании процесса экстракции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ выделения биологически активных веществ из растительного сырья (3), выбранный авторами за прототип.
Способ включает замачивание растительного сырья этиловым спиртом с концентрацией не менее 40% при соотношении сырья и растворителя 1:(1-3) и последующую экстракцию жирорастворимых БАВ путем обработки смеси сырья с растворителем в роторно-пульсационном аппарате при температуре до 90°С.
Указанный способ является удобным, однако позволяет извлекать только жирорастворимые БАВ. Помимо жирорастворимых веществ природное сырье содержит широкий спектр флавоноидов, иридоидов и др. веществ средней полярности. Кроме того, замачивание сырья проводится этиловым спиртом в соотношении 1:(1-3), что не рационально из-за увеличения расхода спирта, его потерями при экстракции и риском получения плохо разделяемых смесей масляного экстракта и спирта. Повышение температуры свыше 40°С способствует улетучиванию эфирных масел и этилового спирта, что снижает выход БАВ и увеличивает потери этилового спирта.
Задача настоящего изобретения состояла в получении масляных экстрактов, содержащих наряду с жирорастворимыми БАВ вещества средней полярности за счет коррекции условий замачивания, настаивания и последующей экстракции.
Эта задача решена тем, что в известном способе, включающем замачивание сырья в водном растворе этилового спирта при 20±5°С и последующую экстракцию жирорастворимых БАВ путем обработки сырья маслом в присутствии спирта с одновременной дезинтеграцией сырья, согласно изобретению сырье измельчают до размера частиц не более 10 мм, замачивание осуществляют раствором этилового спирта с концентрацией не ниже 90% в соотношении сырья и экстрагента 1:0.1-1, настаивают в течение 1-3 часов, а экстракцию БАВ осуществляют маслом в соотношении сырья и масла 1:5-14, причем проводят 30-250 экстракций.
Целесообразно экстракцию проводить одним маслом или смесью масел.
Как известно, флавоноиды, иридоиды и другие вещества средней полярности плохо растворимы в гидрофобных растворителях. Поэтому при получении масляного экстракта необходимо создать технологию, обеспечивающую переход веществ средней полярности из сырья в масло. Прежде всего необходимо обеспечить десорбцию БАВ из клетки. Для этого предлагается предварительное замачивание сырья.
Нами установлено, что для повышения эффективности замачивания сырье необходимо измельчать до размера частиц менее 10 мм. Это способствует увеличению поверхности контакта с растворителем. Как нами показано, использование спирта в концентрации не ниже 90% обеспечивает хорошее проникновение внутрь клеток сырья, его набухание, десорбцию и сольватацию не только липофильных (фитостеринов, токоферолов, терпенов, хлорофиллов и др.), но и веществ средней полярности (флавоноидов, иридоидов и др.). Оптимальное количество спирта для замачивания зависит от вида сырья, его состава, поверхности контакта фаз. Экспериментальные исследования, проведенные авторами, позволили установить, что объем спиртовой фазы должен быть в 2-6 раз меньше коэффициента поглощения сырья. В зависимости от природы сырья замачивание необходимо осуществлять в соотношении сырья и экстрагента 1:0.1-1. Опытным путем показано, что при таких размерах частиц сырья и концентрации спирта замачивание достаточно проводить в течение 1-3 часов при комнатной температуре, что исключает разрушение БАВ.
При прохождении через рабочие органы, например, РПА и возникающих пульсациях спирт переносит растворенные БАВ из клеточных компартментов на поверхность, образуя мономолекулярный диффузионный слой. За счет разности концентраций и сродства к растворителю происходит переход БАВ в масляную фазу. После выхода из рабочей зоны РПА снимается напряжение, клетки восстанавливают форму, происходит обратная пульсация спирта внутрь клетки. Благодаря возникшей разности концентраций БАВ в клетке и спирте он поглощает очередную порцию БАВ, переносит ее к поверхности клетки и в масляную фазу на следующем цикле экстракции в РПА. В связи с тем, что количество спирта мало, он достаточно быстро улетучивается, масляный экстракт не эмульгируется и хорошо отделяется от сырья.
Количество экстракций маслом (20-350) найдено опытным путем и зависит от природы и объема перерабатываемого сырья.
Экстракцию можно проводить в различных аппаратах, обеспечивающих дизентеграцию сырья, например вихревом турбоэкстракторе, шаровой мельнице, роторно-пульсационном аппарате (РПА), роторно-пульсационном диспергаторе, резонансной гидроударной системе, гомогенизаторе типа Megatron (Kinematica, Switzerland) и прочих.
Предпочтительно использование РПА, описанного, например в книге М.А.Промтова [Пульсационные аппараты роторного типа, М.: Машиностроение, 2001].
Экстракции можно подвергать различные виды растительного и животного сырья, такие как трава подорожника, корни лопуха, трава пустырника, цветки календулы, трава Иван-чая, корни и корневища солодки, корни и корневища родиолы розовой, трава розмарина, семена кориандра, корни и корневища куркумы, трава и цветки зверобоя, корни и корневища валерианы, плоды лимонника китайского, трава мяты, цветки липы, трава шалфея, семена сосны кедровой, плоды шиповника, биомасса грибов, прополис и пр., а также шрот, полученный в процессе переработки растительного сырья, при этом экстрагировать можно как индивидуальные виды сырья, так и смесь сырья.
Способ предусматривает использование для экстракции любых растительных масел, рафинированных и не рафинированных, дезодорированных и не дезодорированных, таких как соевое, кукурузное, кунжутное, подсолнечное, льняное, рыжиковое, оливковое, зародышей пшеницы, семян черной смородины и т.п., животные жиры и масла, например рыбий жир, барсучий жир, норковое масло и др., а также масляные экстракты, например семян сосны кедровой, прополиса и т.п.
Способ осуществляют следующим образом.
Пример 1.
Цветки ромашки аптечной измельчают до размера частиц не более 10 мм, увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:0.5, выдерживают 1 час, экстрагируют оливковым маслом в соотношении 1:10 в РПА, обеспечивая 30 экстракций смеси в аппарате. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией.
Методом ВЭЖХ в масляном экстракте ромашки обнаружено суммы кумаринов в пересчете на кумарин - 806.2±35.0 мг/кг, герниарина - 105.1±4.9 мг/кг, ен-ин- дициклоэфиров 1224.4±47.5 мг/кг.
Пример 2.
Траву пустырника измельчают до размера частиц не более 10 мм, увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:0.4, выдерживают 2 часа, экстрагируют соевым маслом в соотношении 1:14 в РПА, обеспечивая 50 экстракций смеси в аппарате. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией.
Результаты ТСХ-анализа подтвердили, что в масляном экстракте обнаружено 6 иридоидов (соединения средней полярности), что соответствует набору соединений в официнальной настойке пустырника. Концентрация иридоидов в масляном экстракте при оценке методом ВЭЖХ составила 790 мг/кг в пересчете на гарпагида ацетат. При чем масляный экстракт не содержит спирт и может применяться в детской медицинской практике.
Пример 3.
Семена (орешки) сосны кедровой сибирской смачивают 1:0.25 40% этиловым спиртом и выдерживают не менее 3 часов, затем экстрагируют кукурузным маслом 1:5, обеспечивая 200 экстракций сырья в РПА. Применение РПА позволяет сократить время экстракции с нескольких недель (по сравнению с мацерацией) до нескольких минут. Температура экстракционной смеси не превышает 30°С, тем самым не допускается окисление масла-экстрагента.
Пример 4.
Смешивают траву тысячелистника обыкновенного, листья шалфея лекарственного, траву зверобоя продырявленного и побеги багульника болотного в соотношении 50:45:35:20. Сырье увлажняют 1:0.6, используя 90% этиловый спирт. Через 1 час экстрагируют в РПА оливковым маслом в соотношении 1:10, обеспечивая 250 экстракций сырья в РПА. Масляный экстракт отделяют от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией. В экстракте идентифицировано 18 малополярных БАВ - α- и β-пинен, камфен, цимол, лимонен, цинеол, α-туйон, камфора, борнеол, ментол, и др., а также флавоноиды (вещества средней полярности) - кверцетин, рутин, лютеолин и др. Содержание суммы флавоноидов в пересчете на кверцетин составило 80±2 мг/мл.
Пример 5.
Порошок корня куркумы длинной увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:0.1, выдерживают 2 часа, затем экстрагируют масляным экстрактом кедровых орешков в соотношении 1:11 в РПА, обеспечивая 150 экстракций в аппарате. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией. Содержание суммы куркуминоидов (желтых пигментов корня куркумы), определенное спектрофотометрически, в полученном экстракте составляет не менее 0.1%.
Пример 6.
Биомассу гриба Blakeslea trispora увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:1, выдерживают 2 часа, затем экстрагируют подсолнечным маслом в соотношении 1:10 в РПА, обеспечивая 200 экстракций. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией. Содержание суммы каротиноидов в пересчете на ликопин, определенное спектрофотометрически, в полученном экстракте составляет не менее 40 мг%.
Пример 7.
Плоды кориандра увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:0.2, выдерживают 1 час, затем экстрагируют кунжутным маслом в соотношении 1:20 в РПА, обеспечивая 200 экстракций. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией. Выход составляет 85%.
Пример 8.
Прополис увлажняют 95% этиловым спиртом в соотношении 1:0.25, выдерживают 3 часа, затем экстрагируют кукурузным маслом в соотношении 1:40 в РПА, обеспечивая 100 экстракций. Отделяют масляный экстракт от твердой фазы путем отстаивания с последующей фильтрацией. Выход составляет 90%.
Предлагаемый способ имеет ряд существенных преимуществ перед прототипом.
1. Благодаря использованию для замачивания спирта концентрацией не ниже 90% обеспечивается извлечение из растительного и животного сырья липофильных веществ и веществ средней полярности, в то время, как в прототипе извлекаются только липофильные вещества.
2. Предусмотрено снижение расхода спирта на замачивание в 10-30 раз по сравнению с прототипом.
3. Экономится время на замачивание (снижено до 1-3 часов).
4. Вследствие улетучивания спирта в процессе экстракции маслом получается хорошо разделяемая смесь сырья и масляного экстракта.
Полученные масляные экстракты могут использоваться для изготовления лекарственных препаратов, средств для ароматерапии, массажа, ингаляций, косметических средств (средств для ухода за кожей, волосами, масел для ванн, приготовления эмульсий, мыловарения), пищевых добавок, функционального питания и пищевых продуктов.
Использованная литература
1. Патент РФ 2109038, 1998.
2. Патент РФ 2142812, 1998.
3. Патент РФ 2141336, 1999.
4. Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа. М.: Машиностроение, 2001.