Жидкий экстракт родиолы розовой, обладающий антиоксидантным действием, и способ его получения
LIQUID EXTRACT OF RHODIOLA ROSEA WITH ANTIOXIDANT ACTIVITY AND METHOD FOR ITS PRODUCTION

Изобретение относится к способу извлечения биологически активных веществ, обладающих антиоксидантным действием, из растительного сырья с применением глубоких эвтектических растворителей и может быть использовано для производства косметики и биологически активных добавок.
Родиола розовая (Rhodiola rosea L.) - ценное лекарственное растение, содержащее гликозиды фенил- и этилпропаноидов (салидрозид, розавин и другие), органические кислоты, полифенолы и другие вещества, которые проявляют биологическую активность, в частности, обладают антиоксидантными, противораковыми, противовоспалительными, адаптогенами, ноотропными, иммуностимулирующими свойствами. Накопление полезных веществ родиолы розовой происходит главным образом в корневищах в течение 3-5 лет после посадки. Кроме того, родиола розовая является краснокнижным растением, культивируемым для нужд фармацевтики и косметологии. Более полное извлечение полезных веществ из ценного сырья родиолы розовой является актуальной задачей. Существующие методы экстракции биологически активных веществ из родиолы требуют использования летучих, токсичных, легковоспламеняющихся растворителей и характеризуются относительно большим расходом растительного сырья.
В последние годы растет интерес к применению в качестве экстрагентов глубоких эвтектических растворителей (deep eutectic solvents, DES), которые состоят в основном из таких веществ, как сахара, многоатомные спирты, органические кислоты, аминокислоты и амины, могут содержать воду. DES обладают высокой способностью извлечения биологически активных соединений из растительного сырья, экологичны, биоразлагаемы, химически устойчивы, нетоксичны, негорючи, нелетучи, а также характеризуются низкой стоимостью.
Важной характеристикой растительных экстрактов является содержание полифенольных соединений, определяемое с помощью реактива Фолина-Чиокальтеу (Ainsworth Е.А., Gillespie K.М. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin-Ciocalteu reagent // Nat. Protoc. 2007. Vol. 2, № 4. P. 875-877) и фотометрическим определением окрашенного комплекса. Для оценки антиоксидантной активности зачастую применяют фосфомолибдатный метод (Prieto Р., Pineda М., Aguilar М. Spectrophotometric Quantitation of Antioxidant Capacity through the Formation of a Phosphomolybdenum Complex: Specific Application to the Determination of Vitamin E // Anal. Biochem. 1999. Vol. 269, № 2. P. 337-341), также основанный на фотометрическом измерении концентрации окрашенного комплекса. Антирадикальная активность определяется по способности экстрактов ингибировать устойчивый свободный радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил, DPPH (Blois M.S. Antioxidant determinations by the use of a stable free radical [10] // Nature. 1958. Vol. 181, № 4617. P. 1199-1200). Получаемые данные для экстрактов сравниваются с калибровочными графиками, построенными с использованием стандартных растворов галловой и аскорбиновой кислот. Указанные аналитические методики были использованы для оценки эффективности экстракции биологически активных веществ из родиолы розовой (Rhodiola rosea L.).
В литературе известны исследования, связанные с получением экстрактов родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) при использовании DES, но с применением только лишь мацерации при 50°С в течение 24 часов (Tsvetov N.S., Mryasova K.Р., Shavarda A.L., Nikolaev V.G. Estimation of extraction efficiency of salidroside from Rhodiola rosea using deep eutectic solvents // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2019. Vol. 315. P. 042002). Относительно большой выход полезных веществ показывает мацерация с использованием 50% этанола (Tsvetov N.S., Dvornikov K.Y., Nikolaeva Е.V, Nikolaev V.G. Antioxidant activity and content of salidroside in ethanolic extracts of Rhodiola rosea // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2020. Vol. 548. P. 082028), поэтому в качестве экстрагента сравнения был выбран 50% этанол.
Известен способ получения вещества, обладающего ноотропной активностью по патенту РФ на изобретение № 2288733 от 08.08.2005 г. Он включает трехкратную экстракцию 70-90%-ным этиловым спиртом измельченных корневищ родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) с гидромодулем 1:6 при комнатной температуре и 80-85°С с обратным холодильником, упаривание объединенных экстрактов под вакуумом до густого остатка, хроматографическое разделение на силикагеле, упаривание элюатов и кристаллизацию.
Недостатком данного способа является использование легковоспламеняющегося этанола и многостадийность процесса. В результате данного метода выделяется только одно целевое соединение - розавин.
Известен также принятый в качестве прототипа способ получения жидкого экстракта родиолы по авторскому свидетельству на изобретение SU № 1718949 от 15.02.1990 г. Он включает экстракцию измельченных корневищ и корней родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) 40% этиловым спиртом методом пятикратной реперколяции, с чередованием настаивания сырья с растворителем в течение 10-12 ч и пропускания экстрагента через сырье в течение 1,5-2,5 ч со скоростью 0,8-1,0 л/ч в расчете на 1 кг сырья.
Недостатком данного способа является большая длительность процесса и необходимость использования легковоспламеняющегося этанола.
Заявляемый способ получения жидкого экстракта родиолы розовой, обладающего антиоксидантным действием, как и известные, включает смешивание измельченных корневищ родиолы розовой с экстрагентом и экстракцию.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является расширение арсенала антиоксидантных средств растительного происхождения на основе глубоких эвтектических растворителей.
Техническими результатами изобретения являются: обеспечение наиболее полного, безопасного и экологически чистого извлечения биологически активных веществ из родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) и получение ее жидкого экстракта, обладающего значительным содержанием полифенолов, высоким антиоксидантным и антирадикальным действием.
Технический результат по первому пункту формулы достигается тем, что в качестве экстрагента используют эвтектическую смесь хлорида холина и глицерина в мольном соотношении 1:2 с добавлением 10-50 мас. % воды, а экстракцию ведут при температуре 25-75°С в течение 1-5 часов при ультразвуковом воздействии мощностью 120 Вт и частоте 40 кГц, гидромодуль при этом составляет 1:10.
Технический результат по второму пункту формулы достигается тем, что получаемый вышеуказанным способом жидкий экстракт родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) содержит 14,0-21,0 мг/мл полифенольных компонентов в пересчете на галловую кислоту, его антиоксидантная активность составляет 2,2-5.2 мг/мл в пересчете на аскорбиновую кислоту, антирадикальная активность - 13,9-16.5 мг/мл в пересчете на аскорбиновую кислоту.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанных технических результатов, выполняют функции и соотносятся с результатами следующим образом.
Использование родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) в качестве растительного сырья обусловлено высоким содержанием в ней комплекса биологически активных веществ, обладающих антиоксидантной и антирадикальной активностью.
Использование в качестве экстрагента эвтектической смеси хлорида холина и глицерина в молярном соотношении 1:2 с добавлением 10-50 мас. % воды обеспечивает высокую степень извлечения биологически активных соединений и способствует повышению экологичности и безопасности способа. Добавление воды в количестве менее 10 мас. % приводит к повышению вязкости экстрагента и затрудняет фильтрацию экстракта, а добавление более 50 мас. % воды приводит к разрушению водородных связей в эвтектической смеси, что понижает экстрактивные свойства.
Проведение экстракции при температуре 25-75°С в течение 1-5 часов позволяет обеспечить высокую степень извлечения биологически активных веществ. При температуре ниже 25°С повышается вязкость экстрагента и требуется дополнительное охлаждение смеси, а при температуре выше 75°С происходит частичное разрушение термолабильных соединений. При экстракции в течение менее 1 часа экстракционная смесь не успевает нагреться до нужной температуры, и не происходит достаточная диффузия биологически активных соединений в растворитель, что снижает эффективность экстракции, а при экстракции более 5 часов наблюдается ухудшение параметров экстрактов, что связано с частичным разрушением термолабильных веществ.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технических результатов и задачи изобретения, заключающихся в обеспечении наиболее полного, безопасного и экологически чистого извлечения биологически активных веществ из родиолы розовой (Rhodiola rosea L.), в получении жидкого экстракта, а также в расширении арсенала антиоксидантных средств растительного происхождения на основе глубоких эвтектических растворителей.
Сущность и преимущества предлагаемого жидкого экстракта родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) и способа его получения могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.
Пример 1
0,2 г сухих корневищ родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) измельчают до размера частиц 0,5 - 1,0 мм, экстрагируют эвтектической смесью хлорида холина и глицерина в молярном соотношении 1:2 (массовое соотношение 1:0,75) с добавлением 30 мас. % воды, гидромодуль 1:10. Для сравнения такую же навеску растительного сырья экстрагируют 50% этанолом, гидромодуль 1:10. Экстракцию проводят при температуре 75°С в течение 1 ч при ультразвуковом воздействии мощностью 120 Вт и частоте 40 кГц. Полученные экстракты центрифугируют и фильтруют. Получают жидкий экстракт родиолы розовой на основе DES (DES-экстракт 1) и спиртовой экстракт (EtOH-экстракт 1) (Таблица 1). По сравнению EtOH-экстрактом 1, для DES-экстракта 1 содержание полифенолов выше на 53,7%, антиоксидантная активность выше на 20,3%, но антирадикальная активность ниже на 5,4%.
Пример 2
0,2 г сухих корневищ родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) измельчают до размера частиц 0,5-1,0 мм, экстрагируют эвтектической смесью хлорида холина и глицерина в молярном соотношении 1:2 (массовое соотношение 1:0,75) с добавлением 50 мас. % воды, гидромодуль 1:10. Для сравнения такую же навеску растительного сырья экстрагируют 50% этанолом, гидромодуль 1:10. Экстракцию проводят при температуре 25°С в течение 5 ч при ультразвуковом воздействии мощностью 120 Вт и частоте 40 кГц. Полученные экстракты центрифугируют и фильтруют. Получают жидкий экстракт родиолы розовой на основе DES (DES-экстракт 2) и спиртовой экстракт (EtOH-экстракт 2) (Таблица 1). По сравнению EtOH-экстрактом 2, для DES-экстракта 2 содержание полифенолов выше на 29,9%, антирадикальная активность выше на 3,5%), но антиоксидантная активность ниже на 11,8%.
Пример 3
0,2 г сухих корневищ родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) измельчают до размера частиц 0,5-1,0 мм, экстрагируют эвтектической смесью хлорида холина и глицерина в молярном соотношении 1:2 (массовое соотношение 1:0,75) с добавлением 10 мас. % воды, гидромодуль 1:10. Для сравнения такую же навеску растительного сырья экстрагируют 50% этанолом, гидромодуль 1:10. Экстракцию проводят при температуре 50°С в течение 3 ч при ультразвуковом воздействии мощностью 120 Вт и частоте 40 кГц. Полученные экстракты центрифугируют и фильтруют. Получают жидкий экстракт родиолы розовой на основе DES (DES-экстракт 3) и спиртовой экстракт (EtOH-экстракт 3) (Таблица 1). По сравнению EtOH-экстрактом 3, для DES-экстракта 3 содержание полифенолов выше на 10%, антиоксидантная активность выше на 42,5%, антирадикальная активность выше на 5,5%.
Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ позволяет обеспечить более полное, безопасное и экологически чистое извлечение биологически активных веществ из родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) с получением жидкого экстракта на основе глубоких эвтектических растворителей, обладающего повышенным содержанием полифенольных соединений, веществ, обладающих антиоксидантной и антирадикальной активностью, по сравнению с экстрактами, полученными при использовании в качестве экстрагента 50% этанола.