СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ПИХТЫ С ПОЛУЧЕНИЕМ ХЛОРОФИЛЛ-КАРОТИНОВОЙ ПАСТЫ, ПИХТОВОГО МАСЛА И ВОДНОГО ПИХТОВОГО ЭКСТРАКТА
METHOD OF PROCESSING WOOD GREEN OF FIR TO PRODUCE CHLOROPHYLL-CAROTIN PASTE, FIR OIL AND AQUEOUS EXTRACT OF FIR

Изобретение относится к комплексной переработке растительного сырья в лесохимической промышленности и получению биологически активных веществ для медицины, косметологии, сельского хозяйства.
Древесная зелень пихты сибирской содержит большое количество эфирного масла (2-5%, содержание борнилацетата в масле до 40%). Для получения пихтового масла используется гидродистилляция [Колесникова Р.И. Эфирные масла хвойных растений России. Автореферат дисс. доктора биол. наук, Владивосток, 1998, 58 с.]. Пихтовая лапка после удаления летучих компонентов содержит большое количество ценных экстрактивных компонентов: тритерпеновые и дитерпеновые жирные кислоты, стерины дитерпеновые спирты, производные хлорофилла, которые могут быть использованы для получения хлорофилл-каротиновой пасты. Хлорофилл-каротиновая паста используется для лечения ожогов, фурункулов, в качестве добавки к гигиеническим изделиям, в качестве кормовой добавки для с/х животных. Целесообразна комплексная переработка древесной зелени с получением ряда продуктов, в том числе пихтового масла и хлорофилл-каротиновой пасты, а также водного (гидрофильного) экстракта, который используют в качестве биологически активной добавки в корм сельскохозяйственных животных.
Известен способ способ получения продуктов из хвойной древесной зелени [RU 2041646], включающий измельчение исходного сырья и экстракцию, отличающийся тем, что экстракцию проводят жидкой пропано-бутановой смесью при 20-26°C и давлении 1,0-0,8 МПа в течение 3-5 ч, а затем пропан-бутановый экстракт реэкстрагируют 50-60%-ным этиловым спиртом при 40-80°C в течение 3-5 ч, после чего смесь фильтруют, охлаждают, отстаивают до разделения на два слоя и упаривают каждый слой в отдельности до получения хвойного экстракта и хлорофилл-каротиновой пасты.
Недостатком данного способа является то, что в процессе не получают пихтовое масло. Летучие компоненты извлекаются пропан-бутановой смесью совместно с другими малолетучими липофильными веществами и не отделяются от последних. Недостатком способа является также извлечение пропан-бутановой смесью вместе с эфирным маслом части липофильных веществ, в частности каротиноидов и производных хлорофилла, которые не попадают в водно-спиртовой экстракт, что отрицательно сказывается на выходе и качестве хлорофилл-каротиновой пасты, получаемой по данному способу. Недостатком является также использование полярного экстрагента 55% спирта, который относительно хорошо экстрагирует полярные метаболиты пихты и слабо экстрагирует ценные компоненты для хлорофилл-каротиновой пасты, что также приводит к снижению содержания производных хлорофилла в хлорофилл-каротиновой пасте при повышенном содержании полярных экстрактивных веществ.
Известен способ получения продуктов из древесной зелени пихты [RU 1375226], по которому от измельченной древесной зелени пихты отгоняют водяным паром эфирные масла (получают пихтовое масло), после чего остаток древесной зелени заливают 55-65%-ным раствором изопропилового спирта и настаивают смесь при 30-60°C в течение 8-24 ч. Затем смесь фильтруют, экстракт охлаждают и отстаивают, отделяют верхний слой от нижнего и упаривают каждый в отдельности. Из верхнего слоя получают водный хвойный экстракт, нижний используют для получения хлорофилл-каротиновой пасты. Данный способ является прототипом заявляемого изобретения.
Недостатками способа-прототипа являются следующие:
- Обработка древесной зелени пихты паром (100°C или выше) для отделения эфирных веществ (извлечения пихтового масла), что приводит к частичному омылению борнилацетата и снижению качества получаемого пихтового масла, деструкции лабильных липофильных компонентов, извлекаемых изопропанолом, и снижению качества экстрактивных веществ, в частности снижению содержания хлорофилла в хлорофилл-каротиновой пасте.
- Использование полярного экстрагента 65% изопропанола, который хорошо экстрагирует полярные метаболиты пихты и слабо экстрагирует ценные компоненты для хлорофилл-каротиновой пасты, в частности производные хлорофилла. В связи с этим происходит обогащение хлорофилл-каротиновой пасты гидрофильными соединениями, вовлекаемыми в экстракцию из влажной хвои обводненным растворителем и не удаляемыми при разделении липофильного и гидрофильного слоев, что приводит к снижению показателей пасты, в частности содержания производных хлорофилла.
Задачей настоящего изобретения является создание способа переработки древесной зелени пихты с получением хлорофилл-каротиновой пасты улучшенного качества (с высоким содержанием хлорофилла), суммарного гидрофильного хвойного экстракта, а также пихтового масла с высоким содержанием борнилацетата.
Поставленная задача решается способом, в котором измельченную свежую древесную зелень пихты экстрагируют водным изопропанолом (80-90%), экстракт концентрируют при атмосферном давлении и температуре 80°C. К концентрату добавляют воду и отгоняют гидродистилляцией пихтовое масло в вакууме водокольцевого насоса. Промывают горячий кубовый остаток горячей водой, удаляя водорастворимые примеси, снижающие качество хлорофилл-каротиновой пасты, отделяют часть водного экстракта.
Промытый липофильный экстракт обрабатывают при 60-65°C водным раствором NaOH до pH-8,0-9,0, получают хлорофилл-каротиновую пасту с влагосодержанием не выше 40%. Древесную зелень пихты после изопропанольной экстракции экстрагируют горячей водой. Объединяют водный экстракт древесной зелени пихты с водной промывкой изопропанольного экстракта и концентрируют его в вакууме (0,5-0,1 бар) при 60-80°C с получением суммарного водного пихтового экстракта.
Предлагаемый способ имеет следующие преимущества.
Использование 80-90% водного изопропанола позволяет более эффективно извлекать липофильные компоненты из пихтовой лапки относительно гидрофильных компонентов по сравнению с использованием менее концентрированного 65% изопропанола по способу-прототипу, что позволяет получить хлорофилл-каротиновую пасту улучшенного качества, в частности с более высоким содержанием производных хлорофилла.
Перегонку с паром эфирного масла из экстракта проводят в мягких условиях (низкая температура, вакуум), что позволяет сохранить лабильные компоненты хлорофилл-каротиновой пасты (производные хлорофилла), а также сохранить высокое содержание борнилацетата в отогнанном масле, в то время как по способу-прототипу используется острый пар для обработки древесной зелени, который частично гидролизует борнилацетат и снижает содержание хлорофилла в хлорофилл-каротиновой пасте.
Отгонка пихтового масла из экстракта совмещается с водной промывкой липофильной части от водорастворимых примесей, что позволяет эффективно удалить нежелательные примеси cахаров и олигосахаридов из хлорофилл-каротиновой пасты. Водная экстракцию древесной зелени, осуществляемая после изопропанольной экстракции, позволяет извлечь дополнительное количество гидрофильных экстрактивных веществ (сахаров и олигосахаридов) по сравнению со способом-прототипом.
Пример 1.
Получение хлорофилл-каротиновой пасты по условиям способа-прототипа. В условиях способа-прототипа 2 кг размолотой древесной зелени пихты обрабатывают острым паром и отгоняют эфирное масло, после чего остаток экстрагируют 65%-ным водным изопропанолом (гидромодуль 6, T=30°C), экстракт фильтруют, отстаивают и отделяют нижний органический слой, который концентрируют. Из верхнего слоя получают гидрофильный пихтовый экстракт. К остатку - сумме липофильных веществ добавляют 15 мл 30% NaOH и нагревают до 60-65°C при перемешивании в течение 30 мин, затем добавляют воду (100 мл) Получают хлорофилл-каротиновую пасту, выход 298 г (влажность 40% вес.), pH=8.7. В полученной хлорофилл-каротиновой пасте из экстракта, выделяемого по способу-прототипу, содержание хлорофилла 800 мг/100 г, содержание воска не более 1%, летучие вещества менее 1%. Содержание борнилацетата в эфирном масле 27%.
Пример 2.
Древесную зелень пихты (80 кг) заливают 85%-ным раствором изопропилового спирта (гидромодуль равен 4) и настаивают при 40-50°C в течение 4 ч. Экстракт фильтруют, сливают, экстракцию повторяют еще один раз. Объединенный экстракт концентрируют нагреванием при пониженном давлении 0.3-0.5 бар (с использованием вакуума водокольцевого насоса). К 100 кг концентрата (объединенный экстракт из нескольких операций экстракции) добавляют воду (100 л) и при перемешивании (t=60-80°C, P=0,5-0,1 бар) отгоняют с водой эфирное масло. Верхний слой, содержащий водный экстракт, декантируют, получают водный раствор гидрофильных веществ. К остатку (нижнему слою - сумме липофильных веществ) добавляют раствор едкого натра (10 л 30% раствора NaOH) и нагревают до 60-65°C при перемешивании в течение 1 ч, при этом получают хлорофилл-каротиновую пасту (влагосодержание 40%, pH=8.7). В полученной хлорофилл-каротиновой пасте (влажность 40% вес.) содержание хлорофилла 1200 мг/100 г, воска не более 3%, массовая доля летучих веществ не более 1%. Содержание борнилацетата в отогнанном эфирном масле 34%. К экстрагированной древесной зелени пихты после слива изопропанольного экстракта добавляют воду (300 л) и экстрагируют при 70-80°C. Водный экстракт сливают, объединяют с гидрофильным экстрактом, полученным при промывке липофильных веществ, и концентрируют в вакууме (0,5-0,1 бар) при 60-80°C, получают суммарный водный пихтовый экстракт (содержание сухих веществ не менее 20%, массовая доля гидролизуемых сахаров в пересчете на сахарозу не менее 5%, массовая доля олигосахаридов не менее 10%). Данные по выходу и характеристики продуктов из древесной зелени пихты представлены в таблице.
Таким образом, заявляемый способ переработки древесной зелени пихты с получением хлорофилл-каротиновой пасты, пихтового масла и водного экстракта, использующий отгонку пихтового масла из экстракта в мягких условиях, позволяет получить пихтовое масло с более высоким содержанием борнилацетата, а также хлорофилл-каротиновую пасту с более высоким содержанием хлорофилла по сравнению со способом-прототипом. Использование водной экстракции древесной зелени пихты после изопропанольной экстракции позволяет повысить выход гидрофильного экстракта, используемого для корма сельскохозяйственных животных.
Таблица
Продукт
Выходы, % вес. в расчете на древесную зелень пихты, показатели
По примеру 1 (прототипу)
По примеру 2
Пихтовое масло
Выход 2,8%, содержание борнилацетата - 25%
Выход 2,6%, содержание борнилацетата - 34%
Хлорофилл-каротиновая паста влагосодержание 40%
Выход 15%, содержание хлорофилла - 800 мг/ 100 г
Выход 14%, содержание хлорофилла - 1200 мг/100 г
Гидрофильный пихтовый экстракт (в пересчете на сухое вещество)
Выход 19%
Выход 22%