Способ выделения эфирного масла из побегов рододендрона адамса
METHOD FOR EXTRACTION OF ESSENTIAL OIL FROM RHODODENDRON ADAMSII SHOOTS

Изобретение относится к эфиромасличной, пищевой и химико-фармацевтической промышленности и может быть использовано для выделения эфирного масла из побегов рододендрона адамса (Rhododendron adamsii R.), семейства вересковые – Ericaceae.
На данный момент в литературе описан один способ выделения эфирного масла из данного вида растительного сырья: гидродистилляция – выделение эфирных масел с помощью водяного пара (Rogachev A. D., Fomenko V. V., Sal’nikova O. I., Pokrovskii L. M., Salakhutdinov N. F. Comparative analysis of essential oil compositions from leaves and stems of Rhododendron adamsii, R. aureum, and R. dauricum. Chemistry of Natural Compounds, 2006, Vol. 42, No 4, pp 426-430. DOI:10.1007/s10600-006-0172-9).
Основным недостатком данного способа выделения эфирного масла является затрата значительного количества тепла на нагрев и испарение воды.
Технической задачей изобретения является разработка более энергоэффективного способа выделения эфирного масла из рододендрона адамса.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа выделения эфирного масла из побегов рододендрона адамса, включающего измельчение побегов рододендрона адамса, экстрагирование измельчённого сырья органическим растворителем в аппарате «Сокслет», упариванием растворителя, причем, в качестве органического растворителя используют легко кипящую жидкость – Фторкетон-5-1-12 (далее Novec 1230 (www.3mrussia.ru/3M/ru_RU/novec-ru/applications/fire-suppression/)), при соотношении сырьё/растворитель 1:5,6-9,6 масс./масс., экстрагирование сырья осуществляют в течение 1,5-3,5 часов полученный экстракт упаривают с конденсацией экстрагента до получения эфирного масла. Сырье, не извлекая из экстрактора, нагревают до 50 °С, продувают воздухом до полного удаления и конденсации экстрагента. Регенерированный экстрагент объединяют с основной массой экстрагента и используют повторно для экстракции новой партии сырья.
Диапазон соотношения сырьё/растворитель 1:5,6-9,6 масс./масс., обеспечивает эффективное извлечение компонентов эфирного масла из растительного сырья и является экономически целесообразным. Нижнее предельное значение 1:5,6 масс./масс., обусловлено тем, что данное количество экстрагента позволяет покрыть насыпной объем растительного сырья в экстракторе с небольшим избытком экстрагента необходимого для возможности осуществления процесса его циркуляции в экстракционном аппарате. Увеличение соотношения сырьё/растворитель более 1:9,6 масс./масс., не приводит к значительному увеличению выхода компонентов эфирного масла и требует неоправданно высоких энергозатрат и экстрагента.
Заявленный интервал времени экстракции 1,5-3,5 часа обеспечивает исчерпывающее извлечение компонентов эфирного масла из сырья. Уменьшение времени экстракции приводит к значительному недоизвлечению эфирного масла. Увеличение времени экстракции является не целесообразным с экономической точки зрения, а также энергозатрат, поскольку не приводит к значительному повышению выхода эфирного масла.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 - Хроматограмма эфирного масла полученного с помощью Novec 1230. Y ось – общий ионный ток (TIC); X ось – время выхода вещества, мин.;
На Фиг. 2 - Хроматограмма эфирного масла полученного с помощью гидродистилляции. Y ось – общий ионный ток (TIC); X ось – время выхода вещества, мин.;
На Фиг. 3 - Динамика выхода экстракта полученного с помощью Novec 1230.
Идентификацию компонентов эфирного масла полученного с помощью предлагаемого способа проводили с помощью газожидкостной хроматографии с использованием метода внутренней нормировки по сумме площадей. ГЖХ анализ проводили на приборе хромато-масс-спектрометр модели GCMS-QP2010 Ultra, фирма-изготовитель «Shimadzu», Япония. Разделение проводили на колонке: Zebron ZB-5MS 30 mL × 0,25 mm ID × 0,25 μm df; жидкая фаза: 5%-polysilarylene-95polydimethylsiloxane; температурные пределы: от 70°С до 325/350°С. Условия хроматографирования: газ-носитель – гелий с постоянным потоком – 3,0 мл/мин; анализ осуществлялся в изотермическом режиме. Температура колонки – 70 °С (изотерма 2 мин) - 200° С (изотрема 5 мин), скорость подъёма температуры 5 град/мин. Температура испарителя – 210 °С; температура ионного источника – 250 °С; температура интерфейса – 250 °С; режим ввода пробы - без деления потока – 1 мин; напряжение на детекторе – 0,84 кВ; поток эмиссии – 60 µА; объём вводимой пробы – 1 µl. Детектирование осуществляли в режиме полного ионного тока (SCAN) в диапазоне m/z 30 – 500 Da, со скоростью сканирования 1000 и результирующим временем 0,5 сек. Перед анализом 10 мкл эфирного масла растворяли в 1,0 мл этилацетата и переносили в хроматографическую виалу.
Идентификацию компонентов эфирного масла полученного с помощью гидродистилляции проводили с помощью газожидкостной хроматографии с использованием метода внутренней нормировки по сумме площадей. ГЖХ анализ проводили на приборе хромато-масс-спектрометре модели GCMS-QP2020, фирма-изготовитель «Shimadzu», Япония. Разделение проводили на колонке: SH-Rxi-5MS 30 m × 0,25 mm ID × 0,25 μm df; жидкая фаза: полидиметилсилоксан с добавкой 5% химически привитых полидифенилсилоксановых групп; температурные пределы: от 30 °С до 330/350 °С. Условия хроматографирования: газ-носитель – гелий с постоянным потоком – 1,5 мл/мин; анализ осуществлялся в градиентном режиме. Температура колонки – 40 °С (изотерма 1 мин) – 300 °С (изотерма 12 мин), скорость подъёма температуры 15 °С /мин. Общее время анализа – 30,5 мин. Температура испарителя – 280 °С; температура ионного источника – 200 °С; температура интерфейса – 280 °С °; режим ввода пробы – без деления потока – 1 мин; напряжение на детекторе – 0,84 кВ; поток эмиссии – 60 µА; объём вводимой пробы – 0,1 µl. Детектирование осуществляли в режиме полного ионного тока (SCAN) в диапазоне m/z 40 – 600 Da, со скоростью сканирования 1000 и результирующим временем 0,5 сек. Перед анализом 10 мкл эфирного масла растворяли в 1,0 мл хлороформа и переносили в хроматографическую виалу.
Идентификацию компонентов эфирного масла проводили с использованием масс-спектральной базы данных NIST’17.
Пример 1.
Навеску измельченных побегов рододендрона адамса массой 10,08 г, помещают в циркуляционный экстрактор «Сокслет». Заливают сырье экстрагентом Novec 1230 при соотношении 1:5,6 масс./масс., 56,0 г (35,0 мл) и начинают процесс циркуляционной экстракции в течение 2 часов. Полученный экстракт упаривают до получения эфирного масла при температуре 50 °С, а экстрагент конденсируют.
Сырье не извлекая из экстрактора, нагревают до 50 °С, продувают воздухом до полного удаления и конденсации экстрагента. Регенерированный экстрагент объединяют с основной массой экстрагента и используют повторно для экстракции новой партии сырья.
Состав основных компонентов легколетучей фракции экстракта полученного с помощью Novec 1230 и эфирного масла полученного с помощью гидродистилляции представлен в Таблице 1.
15
24
10
12
12
16
2
15
26
15
22
Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что качественный состав эфирного масла полученного с помощью предлагаемой технологии, не отличается от технологии прототипа. Однако, эфирное масло, полученное с помощью предлагаемой технологии обогащено в 2-4 раза сесквитерпеноидами (CH) (транс-.альфа.-фарнезен, транс-.бета.-фарнезен, 3,7(11)-селинадиен), а эфирное масло, полученное с помощью технологии прототипа обогащено в 2-3 раза кислородсодержащими веществами (CHO; CHO) (бензилацетон, 4-фенил-2-бутилацетат), в том числе и производными сесквитерпенов (CHO; CHO) (транс-неролидол, транс-.бета.-элемонен).
Выход эфирного масла по отношению к весу ЛРС составил – 2,3±0,1 % масс., за два часа. Полученное эфирное масло представляло собой прозрачную, слабо желтую жидкость с характерным приятным запахом.
Пример 2.
Динамика выхода экстракта при условиях примера 1, представлена на Фиг.3.
Как видно из графика отображенного на Фиг.3, оптимальное время циркуляции экстрагента Novec 1230 составляет 2,0-3,0 часа при этом извлекается большая доля (выход 74-88%), эфиромасличной части липофильных веществ из побегов рододендрона адамса от 2,0 до 2,7 % масс.
Пример 3.
Навеску измельченных побегов рододендрона адамса массой 10,00 г, помещают в циркуляционный экстрактор типа «Сокслет». Заливают сырье экстрагентом Novec 1230 при соотношении 1:9,6 масс./масс., 80,1 г (50,0 мл) и начинают процесс циркуляционной экстракции в течение 2-х часов. Полученный экстракт упаривают до получения эфирного масла, а экстрагент конденсируют.
Выход экстракта по отношению к весу ЛРС – 2,5±0,1 % масс.
Основные признаки для сравнения различных технологий выделения основных компонентов эфирного масла из побегов рододендрона адамса с помощью прототипа (гидродистилляции) и предлагаемой технологии представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предложенная технология требует в 4,6 раза меньше энергии в сравнении с прототипом.
Техническим результатом является энергоэффективный способ выделения эфирного масла из побегов рододендрона адамса простой в исполнении при обычных условиях, без специального и сложного оборудования.
Изобретение позволяет выделить эфирное масло из побегов рододендрона адамса с помощью Фторкетона-5-1-12 (Novec 1230) при минимальных энергозатратах, обычном давлении, с использованием стандартного оборудования характерного для эфиромасличных предприятий.