СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БИЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И СРЕДСТВО НА ЕГО ОСНОВЕ
METHOD FOR RECOVERY OF BIOLOGICALLY ACTIVE INGREDIENTS OF HERBAL RAW MATERIAL AND AGENT ON BASIS THEREOF

Область техники
Изобретение относится к области биотехнологии и относится к способам выделения биологически активных компонентов с натуральными свойствами из растительного сырья.
Уровень техники
Разработка способов приготовления растворов, включающих компоненты, выделенных из растительного материала и обладающих высокой биологической активностью, является в настоящее время актуальной задачей. Такие растворы широко используют, например, для приготовления напитков, в качестве жидкостной основы для косметических средств.
Основное применение растворов, включающих компоненты, выделенные из растительного материала и обладающие высокой биологической активностью, связано с приготовлением напитков.
Известно изобретение [1], в котором для повышения игристых и органолептических свойств напитка используют композицию из газированной воды, виноградного сока, экстракт из виноградных семян, спиртовые экстракты хмеля и лимонное масло.
Известно изобретение [2], в котором напиток содержит пектины морской травы, яблок, цитрусовых, соки голубики, брусники, мед. В качестве водной основы напитка используют газированную или негазированную воду.
К общему недостатку данной группы изобретений относится то, что биологически активные вещества выделяют из компонентов прошедших термическую обработку, что снижает биологическую активность веществ, входящих в напиток, а углекислота использована для улучшения органолептических свойств.
Известно изобретение [3], в котором описан безалкогольный напиток, обогащенный природными биологически активными веществами, экстрагированными из сухого растительного сырья, в том числе из корня пырея. Выделение веществ осуществляют способом настоя. В качестве разбавителя используют воду.
Известно изобретение [4], в котором безалкогольный напиток включает экстрактивные вещества, выделенные из смеси сухого растительного сырья: надземных частей валерианы и топинамбура, листьев и стеблей облепихи, травы пырея, а также соль поваренную, сахар, пищевую кислоту, диоксид углерода и воду в определенных соотношениях. Экстракт получают путем водно-ферментного гидролиза смеси сухого растительного сырья с последующим спиртованием до 20%.
Известно изобретение [5], в котором напиток включает водно-спиртовой экстракт семян расторопши и дополнительно содержит консервант бензоат натрия и, а также двуокись углерода для приготовления среднегазированного напитка с содержанием двуокиси углерода 0,30-0,4 кг/100 дал, или сильногазированного напитка с содержанием двуокиси углерода больше 0,40 кг/100 дал.
К общему недостатку данной группы изобретений относится то, что в процессе приготовления экстракта или настоя используют высушенные травы или семена, которые в процессе сушки теряют биологическую активность значительного числа ферментов в том числе и карбоангидразу, которая из воды и двуокиси углерода продуцирует бикарбонат.
Известно изобретение [6] на способ, который включает измельчение сырья, экстрагирование дважды электроактивированной жидкостью, представляющей собой электроактивированный 0,1% водный раствор NaCl с рН 1-4, нагретый до 80-90°С при соотношении массы сырья к объему экстрагента 1:0,5 и последующее отстаивание и два этапа отжима первичного и вторичного сока, объединение первичного и вторичного сока, консервирование сока, его отстаивание и фильтрацию.
Известно изобретение [7], согласно которому в качестве сырья для экстракции используют выжатый из свежесобранных листьев растений рода Rhaponticum сок, который фильтруют, концентрируют, полученный концентрат экстрагируют органическим растворителем.
Известно изобретение [8], в котором концентрированный клеточный сок получают из свежесобранных растений. Измельченное сырье экстрагируют при комнатной температуре большим протоком сжиженной углекислоты. Далее, отделяют масляную фракцию от водной, при этом водная фракция представляет собой концентрированный клеточный сок.
Известны фитокомплекы [9], для приготовления которых используют сухое растительное сырье, которое измельчают по отдельности в мельницах и просеивают через сита до размера частиц в 0,3-0,4 мм. В комплексе с растительными соками из свежесобранных растений. Растения измельчают, отжимают, в полученный сок в качестве стабилизатора добавляют этиловый спирт.
Приведенная группа изобретений относится к получению клеточного сока из свежесобранных растений. Выжатый сок растений на следующих этапах экстрагируют либо при высокой температуре (патент RU №2280466) либо экстрагируют органическим растворителем (патент RU №2174397) либо экстрагируют в потоке сжиженной углекислоты (патент RU №2358746), либо собранный сок обрабатывают этиловым спиртом (Патент RU №2206331). В процессе экстракции большая часть биологически активных компонентов, присутствующих в соке, теряет свою активность.
Одним из аналогов предполагаемого изобретение является патент RU №2178979 [10], в котором тонизирующий напиток содержит минеральную воду или разбавленный сок, а тонизирующим действием обладают включенные в состав напитка полисахариды из растения рода Унгерния общей формулы (СвИпОвЬ-ю в конечной концентрации 0,00001-0,05 г/л
Другим аналогом является безалкогольный напиток, описанный в патенте RU №2059392 [11], который содержит спиртовые настои мелиссы, мяты, зубровки, углекислоту и минеральную столовую воду типа "Измаильская" с общей минерализацией 0,4-0,9%.
Наиболее близким аналогом является патент RU№2173162 [12]. Данное изобретение относится к созданию фитогомеопатической воды для очищения и коррекции витаминно-минерального баланса организма, состоящей из газированной смеси настоя лекарственных растений и воды, взятых в соотношении 1:10, при этом в качестве лекарственных растений настой содержит плоды боярышника, укропа, кориандра, шиповника, лист крапивы, брусники, сенны, шалфея, толокнянки, траву зверобоя, пустырника, чистотела, корень аира, алтея, солодки, валерианы, цветы пижмы, календулы, тысячелистника в количестве 1-3 частей в равных соотношениях.
Для приготовления предложенного средства все растения измельчают до порошкообразного состояния и смешивают в равных соотношениях. В зависимости от показаний, каждое растение берут в количестве 1-3 частей. Затем дробно экстрагируют натуральной минеральной водой из источника и полученный настой смешивают с той же водой при соотношении настой: вода - 1:10 соответственно и затем смесь газируют в сатураторе от 3,5-4 атм.
К недостатку способа создания фитогомеопатической воды и средства на его основе относится использование не свежесобранных, а высушенных растений, в которых снижено содержание биологически активных веществ.
Задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является максимальное сохранение биологически активных веществ в свежесобранных листьях расширение ассортимента экстрактов из растительного сырья для получения напитков для фитотерапии, при использовании в качестве активного начала - сока выделенного из листьев пырея с использованием газированной минеральной воды, который повышает сопротивляемость организма к воздействию окружающей среды и способствует очищению в комплексе с природной или искусственной минеральной водой как средства коррекции витаминно-минерального баланса организма и углекислотой, как средства стабилизации биологически активных функций и сохранения напитка.
Отличительным признаком предлагаемого способа, позволяющим решить поставленные задачи, является отказ от предварительной сушки растительного сырья и использование свежесобранных растений. Предлагаемый способ состоит в совмещении измельчения и экстракции свежесобранного сырья в одну стадию непосредственно в газированной и охлажденной во льду минеральной воде, последующем отжиме и/или фильтрации целевого продукта, что позволяет получать фито-средство максимально приближенное по составу и биологической активности к живым листьям растений, но отличающимся от них значительно большей биологической доступностью за счет разрушения жестких структур листа злаковых растений таких, например, как пырей ползучий.
Сущность изобретения
Одним из аспектов предполагаемого изобретения является способ выделения биологически активных компонентов из свежесобранных растений, в соответствии с которым, измельчают травянистое сырье, экстрагируют биологически активные вещества в охлажденной среде содержащей двуокись углерода и осуществляют отжим экстракта. Для этого свежесобранное сырье погружают в дезинтегратор, заливают раствором, имеющим температуру 1-5°С.. Состав раствора для измельчения выбирают из группы, состоящей из: а) вода с минеральными добавками и двуокись углерода, б) по меньшей мере один тип минеральной воды и двуокись углерода. Измельченный материал отжимают через капроновое полотно, волокнистые структуры листа светло зеленого цвета оставшиеся на полотне отбрасывают, а фильтрат, включающий все компоненты листа за исключением волокон, используют как целевой продукт.
К другому аспекту изобретения относится средство для очищения и коррекции витаминно-минерального баланса организма, которое характеризуется тем, что оно представляет собой водный экстракт лекарственного растения, содержащий углекислоту и минеральные добавки, при этом в качестве лекарственного растения средство содержит пырей ползучий. Описание изобретения
В процессе анализа известных способов получения экстрактов, с использованием растительных материалов было обнаружено, что наибольшее количество технических решений связано с формированием экстрактов с использованием высушенных растительных материалов или с использованием экстракции биологических веществ в условиях, которые не позволяют максимально сохранить биологические активные вещества из-за проведения экстракции либо при высокой температуре, либо при высоком давлении, либо при высокой концентрации растворителей, в качестве которых используют жидкую форму двуокиси углерода, этилен, бензол, хлортрифторметан, циклогексан и другие.
При высоких концентрациях растворителей, высокой температуре и давлении из растений выделяется большое количество нежелательных компонентов, таких, например, как тяжелые металлы, которые возможно оставить при экстракции в мягких условиях в остатках растительного материала при последующем отжиме и отделении чистой фракции. Кроме того, большое число неактивных фрагментов белков, полисахаридов выделяемых при критических значениях температуры двуокиси углерода, высоком давления или высокой концентрации растворителя затрудняют процесс стабилизации выделенных вместе с ними активных компонентов, поскольку условия стабилизации и сохранения веществ зависят от состава экстракта. Это приводит к малой сохранности свойств биологических компонентов и снижению эффективности применения выделенного экстракта.
Нами было обнаружено, что использование двуокиси углерода (бикарбоната) в водных растворах при пониженной температуре для разрушения листьев позволяет получить продукт, аналогичный содержимому живого листа с полностью сохраненной активностью ферментов и не инактивированными фенольными веществами и антиоксидантами. К ним относятся: а) хлорофиллы, пластохиноны, каротиноиды, ферменты, гидролизирующие пищевые белки, углеводы, пероксидазы и каталазы, амилазы, а также минеральные вещества. При этом в качестве раствора для экстракции кроме двуокиси углерода используют воды, взятые из природных источников, либо искусственно производимые растворы для экстракции с применением композиций веществ аналогичных веществам, входящим в минеральные воды, либо растворы для экстракции составляют из смеси нескольких минеральных вод.
Способ выделения биологически активных компонентов из свежесобранных растений в общем случае, включает следующие стадии:
1. Подготовка растительного материала для измельчения, которая включает: сбор листьев и/или корней травянистых растений, мытье водой, охлаждение в холодильнике при температуре от 2 до 10°C.. Предпочтительно при температуре от 3 до 5°C..
2. Подготовка раствора для экстракции. В зависимости от цели применения включает: А) выбор комплексов минеральных веществ, добавляемых в раствор воды и диоксида углерода в концентрации, способствующей сохранению биологически-активных компонентов растительных клеток в активном состоянии, Б) выбор, по меньшей мере, одного типа природной минеральной воды, смешивание минеральной воды разных типов и добавление двуокиси углерода в концентрации 0,30-0,4 кг/100 дал, способствующей сохранению биологически-активных компонентов растительных клеток в активном состоянии, В) выбор по меньшей мере одного типа минеральной воды, содержащей двуокись углерода в концентрации, способствующей сохранению биологически-активных компонентов растительных клеток и смешивание разных типов минеральной воды в соотношении 1:1 или 1:10. При этом в варианте А) и Б) в воду добавляют двуокись углерода в концентрации, способствующей сохранению биологически-активных компонентов растительных клеток в нативном состоянии. В состав комплексов минеральных веществ могут входить смеси из минеральных компонентов (по навеске), входящих в состав известных минеральных вод. Раствор для экстракции охлаждают до температуры менее 10°C..
3. Укладка травянистого материала в устройство для измельчения растительных тканей и выделения хлоропластов. В качестве такого устройства могут быть использованы разные типы кухонных и специальных блендеров [13], снабженных режущим ножом, изготовленным из нержавеющей стали. Скорость вращения ножа в дезинтеграторе может составлять 2000-5000 оборотов в минуту.
4. Введение раствора в камеру измельчения. При этом берут общепринятое соотношение между весом воды и весом сырья.
5. Измельчение смеси в блендере при температуре 1-5°C., в течение времени, достаточном для измельчения травянистого материала до размеров не превышающих 0,1-0,5 мм. Предпочтительно измельчение проводят в течение 20-30 минут.
6. Отжим измельченного материала через нейлоновое полотно.
В качестве компонента раствора для экстракта могут быть использованы разные типы натуральных природных вод. В зависимости от типа заболевания для профилактики и лечения используют такие воды как [14]: а) Березовская, Миргородская, Ново-Ижевская, Поляна Квасова, Саирме, Севан, Славянская, Смирновская, Ижевская, Ессентуки N 4, N 17; Набеглави, Арзни, Ачалуки, Новотерская целебная - для восстановления секреторной функции желудка, б) Смирновская, Феодосия, Угличская, Куяльник N 4, Московская, Дилижан, Ессентуки N 4, N 17; Анкабан, Березовская, Боржоми, Джермук, Зваря, Ижевская, Набеглави, Нарзан, Севан, Серноводская, Славянская, Джан-Суар, Краинская, Сванява - при повышенной секреторной функции желудка, в) Джермук, Кашинская, Лысогорская, Набеглави, а также Ачалуки, Боржоми, Московская, Поляна Квасова, Саирме при наличии хронических заболеваний печени и желчевыводящих путей (холецистита и гепатита), г) Нарзан, Славяновская, Смирновская, Ессентуки №4 при лечении камней в почках, д) Архыз, Сенежская - питьевая вода для ежедневного потребления.
При формировании раствора для экстракции с комплексами минеральных веществ, добавляемых в раствор воды одновременно с двуокисью углерода, анализируют составы природных минеральных вод, выбирают наиболее типичные составы важнейших минеральных веществ в 1 л выбранных природных вод и формируют композицию веществ, которые при растворении в 1 л обычной воды будут содержать аналогичную концентрацию в граммах/литр, как и в выбранной минеральной воде.
Привлекательной чертой указанного способа является то, что он не требует дорогостоящего оборудования, создания высокого давления, как это используется при экстракции [15] растительного материала, все процессы выделения биологически активных компонентов не токсичны и не влияют на экологию. Углекислый газ широко используется в пищевых технологиях и доступен по низким ценам. Типы напитков, изготовляемых по описанному методу, могут быть использованы в качестве гомеопатических средств путем гомеопатических разведений целевого продукта (практически живого листа с сохраненными хлоропластами, митохондриями, рибосомами, лизосомами, ферментами и пигментами и обогащенными минеральными элементами природной воды) с сохраненной структурой и активностью для профилактики и лечения разных типов заболеваний, например, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний. Растворы на основе экстракта, выделенного из листьев и/или корней пырея, могут быть использованы при приготовлении масок и кремов для очистки кожи и в качестве средства, очищающего печень от микотоксинов.
Как следует из Таблицы 1, существует критический уровень концентрации двуокиси углерода в растворе для эффективной экстракции БАВ с сохранением свойств за счет сохранения структуры ферментов и белков, находящихся в жидкости, извлекаемой из листьев. Оказалось, что снижение температуры минеральной газированной воды в момент разрушения листьев и отжима сока, является ключевым в не только в момент разрушения листьев, но и в дальнейшем сохранении продукта от окисления кислородом воздуха, а также инактивации ферментов за счет понижения рН с помощью углекислоты, образовавшейся из углекислого газа и воды. В результате этого эффекта ферменты и субклеточные структуры, образуют микроагрегаты, которые препятствуют деградации и окислению.
Пример 1 Измерение фотосинтетической активности хлоропластов, характеризующей нативность гомогената листьев пырея
2
Измерение фотосинтетической активности хлоропластов определяют по скорости фотовосстановления ДХФНФ от НO в мкМ O2/мг. хл-час / Гавриленко и др. Большой практикум по физиологии растений, М. Высшая школа, 1975/. В качестве контроля используют хлоропласты из свежего сока. Хлоропласты получают центрифугированием сока при скорости 3-5000 оборотов/мин.). Степень окисления фенольных веществ флавоноидной природы в супернатанте определяют спектрофотометрически по соотношению интенсивности поглощения при 280 нм и 420 нм. Влияние добавок двуокиси углерода на активность хлоропластов и степень окисления фенольных веществ, как показателей сохранности гомогената листьев пырея в дистиллированной воде представлена в таблице №1 Таблица №1
Дни
Фотосинтетическая активность хлоропласта, мкМ 02/мг. хлорофилла/час. В контроле  (без добавки двуокиси углерода) активность полностью отсутствовала уже через 3,5-5 часов
Степень окисления фенольных веществ,% к контролю
хранения
температурахранения +25С в темноте
Температура хранения +4С в темноте
1
0,0
45-60
0,5
1
50-65
5,0
2
55-70
6,0
3
40-60
10,0
4
35-40
25,0
5
20-25
20,0
Из данных таблицы видно, что в течение 5 дней хранения гомогената листьев в присутствии двуокиси углерода активность медленно снижалась в то время как в контроле(без добавки двуокиси углерода) она полностью отсутствовала уже через 3,5-5,0 часов.
Пример 2
Влияние С02 в минеральной воде «Краинская» на активность хлоропластов и сохранность (в % к контролю) гомогената листьев пырея Таблица №2
Дни
Негазированная
Газированная
хранения
вода
вода
% к контролю
% к контролю
температура
температура
+4С в темноте
+4С в темноте
1
75-80
90-95
2
70-75
90-95
3
65-70
90-95
4
50-60
80-85
5
25-30
75-80
6
15-20
65-70
7
0
55-60
Из результатов таблицы 2 видно, что по сравнению с использованием дистиллированной воды, активность хлоропластов и степень окисления флавоноидов гомогената,полученного на основе минеральной вод Краинская за Столбцы можно убрать
Промышленная воспроизводимость
Приготовленный по указанному способу экстракт обладает высокой биологической активностью. Этому способствует новый способ измельчения растительного материала, который проводят с использованием охлажденной и насыщенной углекислым газом воды. При этом достигается снижение денатурации ферментов и белков и повышается биологическая ценность экстракта. Низкая температура и насыщение воды углекислотой предотвращают снижение уровня денатурации ферментов и белков и повышается биологическая ценность напитка. Двуокись углерода предотвращает снижение активности ферментов и флавоноидов во время измельчения травянистого материала, что увеличивает срок сохранности напитка до 4-6 дней.
Указанный способ может быть использован в масштабируемом производстве или в домашних условиях, для производства оздоровляющего напитка. Данный напиток можно использовать в качестве доступного средства для укрепления иммунитета, лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний, связанных с недостатком пищеварительных ферментов, малокровием, онкологическими заболеваниями. Указанный напиток является натуральным источником растительных антиоксидантных веществ флавонидной природы. Хлорофилл, получаемый в процессе реализации способа приготовления напитка, обладает антираковыми свойствами и очищает организм от токсинов.
Напиток из листьев пырея может быть использован для повышения иммунной защиты и одновременно, как антивоспалительный препарат, при лечении простатитов, циститов и как мочегонное средство. Хлорофилл, который входит в состав напитка, стимулирует иммунную систему и является мощным антираковым средством. Лекарственное растение пырея ползучего, используемое для приготовления экстракта и напитков разрешено Минздравом к применению.
Литература
1. Шприцман Э.М. и др. Безалкагольный газированный напиток Авт. Свид. SU №SU 1373398 (15.02.1988).
2. Голомовзая Е.А. и др. БЕЗАЛКОГОЛЬНЫЙ ТОНИЗИРУЮЩИЙ НАПИТОК ALGAE - VITA Патент RU №RU 2128454 (10.04.1999).
3. Пехтерева Н.Т. и др. БАЛЬЗАМНЫЙ СИРОП Патент №RU 2197155 (10.07.2002)
4. Ширинкин Д.А. БЕЗАЛКОГОЛЬНЫЙ НАПИТОК "АЛЬЯНС'Патент RU №2076614(10.04.1997).
5. Горшков М.А. СТОЛОВЫЙ НАПИТОК Патент №RU2270588 (27.02.2006)
6. Тарасов В. Е. и др. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛЕТОЧНОГО СОКА ИЗ НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ МАКЛЕЙИ МЕЛКОПЛОДНОЙ Патент RU №RU2280466 (27.07.2006).
7. Недопекин Д.В и др. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ЭКДИСТЕРОИДОВ И ЭКДИСТЕРОНА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Патент №RU2174397 (10.10.2001)
8. Карпицкий В.В. и Курганов А.К. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО КЛЕТОЧНОГО СОКА И СРЕДСТВО ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Патент RU №RU 2358746 (20.06.2009)
9. Ральченко В.Ф. и др. ФИТОКОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ СБОРОВ "ФИТОРАЛ-1", "ФИТОРАЛ-2" И "ЭКОВИТ" ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА, ПЕЧЕНИ, СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДИАБЕТА И ПАРАЗИТОЗОВ Патент RU №RU2206331 (20.06.2003)
10. Музыка В. И. ТОНИЗИРУЮЩИЙ НАПИТОК Патент RU №RU2178979 (10.02.2002)
11. Мануйлов М. И. БЕЗАЛКОГОЛЬНЫЙ НАПИТОК. Патент RU №2059392 (10.05.1996)
2. Пономарева А. Г. и др. ФИТОГОМЕОПАТИЧЕСКАЯ ВОДА ДЛЯ ОЧИЩЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ ВИТАМИННО-МИНЕРАЛЬНОГО БАЛАНСА. Патент RU№RU№2173162 (10.09.2001).
13. Христин М.Ф. и Музафаров Е.Н. Устройство для измельчения растительных тканей и выделения хлоропластов Авт Свид. SU №SU 1645289 (30.04.1991).
14. Лопатина В. В. СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ЭРОЗИВНОГО ГАСТРИТА. Патент RU №2089206(10.09.1997).
15. Whittle, et al. Extraction of pharmaceutically active components from plant materials US Patent №7,344,736 (March 18, 2008).