Содержание бетулина в коре берез в различное время года с учетом места сбора и вещества растворителя

СОДЕРЖАНИЕ БЕТУЛИНА В КОРЕ БЕРЕЗ В РАЗЛИЧНОЕ ВРЕМЯ ГОДА С УЧЕТОМ МЕСТА СБОРА И ВЕЩЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ

А.И. Пелевина, студент

Рецензент: Г.В. Зуева, канд. биолог. наук, доцент Уральский государственный аграрный университет

Аннотация. В статье представлены экспериментальные данные по использованию различных растворителей (этанол, изопропанол, гексан, вода) для получения бетулина из образцов коры березы, взятых с трех мест обитания: В Ачитском район Свердловской области, около поселка Студенческий в 58 км от города Екатеринбург, Дендропарке по улице Первомайской города Екатеринбург. На основании полученных результатов в исследовании даны рекомендации для выбора мест с учётом экологических условий и времени взятия образцов.

Ключевые слова: бетулин, березовая кора, этанол, изопропанол, вода, гексан, растворитель, парк, лес.

Цель и методика исследований

Цель: Изучить содержание бетулина в коре берез в различное время года с учетом места сбора и вещества растворителя.

Задачи:

1. Собрать кору в различное время года (лето, осень, конец зимы), и в разных, с точки зрения экологической обстановки, районах.

2. Освоить и пользовать сложное химическое оборудование.

3. Провести экстракцию бетулина различными растворителями (этанол, изопро-панол, вода и гексан).

4. Сравнить количество выхода продукта (бетулина) в зависимости от:

- времени года;

- места сбора;

- вещества растворителя (в процентах);

5. Сравнить качество выхода продукта (бетулина) в зависимости от времени года, места сбора и вещества растворителя.

Бетулин - кристаллическое органическое вещество, открытое Т.Е. Ловицем в берёзовой воде и содержащееся также в берёзовом дёгте; белое смолистое вещество, заполняющее полости клеток пробковой ткани на стволах берёзы и придающее ей белую окраску; тритерпеновый спирт [3].

Бетулин представляет бесцветные призмы состава С30Н50О2, не имеющие запаха. Температура плавления 258°. В воде нерастворим, но сравнительно хорошо

растворяется в кипящих спиртах, эфире, хлороформе и бензоле. При сухой перегонке получается масло с запахом юфти, содержащее ангидрид бетулина С36Н56О [3].

Несмотря на то, что бетулин известен своими целебными свойствами давно, в последние годы в мировой фармакологии наблюдаем небывалый всплеск интереса к нему. Исследованиями специалистов разных стран доказано, что сам бетулин (бе-туленол) и его производные - бетулиновая кислота и другие дериваты обладают выраженной фармакологической активностью и оказывают множественные действия на человеческий организм. Многообразие действий бетулина определено происхождением этого вещества: растения синтезируют бетулин для защиты от всех неблагоприятных факторов внешней среды и накапливают его исключительно в оболочке клеток [2].

Действие бетулина на организм человека:

- активно ингибирует фермент эластазу, снижающую упругость эластичных волокон кожи;

- стимулирует синтез коллагена в коже;

- останавливает воспалительные процессы в ней;

- защищает кожу от воздействия микроорганизмов;

- отбеливает кожу за счет тормозящего действия меланогенеза [7].

Предмет исследования

Кора берез Свердловской области на содержание в ней ценного фармацевтического препарата - бетулина. Были собраны образцы березовой коры из различных мест Свердловской области с различным экологическим состоянием (в черте города, в отдаленном городском районе и вдали от города), в разное время года. Исследовали содержание бетулина в образцах при помощи разных растворителей (использовали этанол, изопропанол, воду и гексан).

Ход исследования

В работе использовали кору березы Betula pendula Roth., произрастающей в Свердловской области. От березовой коры предварительно отделили верхний слой , содержащий бетулин, высушили при температуре 105 °С. Массу коры в 5 грамм помещали в 200 грамм растворителя для экстрагирования. Выделение бетулина проводили следующим образом. В кругло-донную колбу, снабженную дефлегматором, обратным холодильником и термо-

Изучено извлечение бетулина из березовой коры, собранной в различных районах, с различной экологической нагрузкой:

- в Ачитском районе, Свердловской области;

- около поселка Студенческий, от города Екатеринбурга в 58 км;

- Дендропарк по улице Первомайской, г. Екатеринбург.

Выявлено, что при экстракции березовой коры, собранной в разных (с экологи-

метром, (все части были соединены притертыми пробками для герметичности) поместили 5 грамм тонкого белого верхнего слоя коры березы. Добавили 200 грамм растворителя и нагревали на электрической плитке в течение 10 часов. Затем удалили растворитель при помощи аппарата для дистилляции. Реакционную массу охладили. Полученный бетулин взвесили.

Результаты исследований Изучено извлечение бетулина из бересты при помощи растворителей: этанол, изопропанол, гексан и вода. Результаты эксперимента представлены на рисунке 1. Полученные числовые показатели иллюстрируют различную степень растворения использованными реагентами. При экстракции бересты неполярными растворителем - гексаном - из нее извлекается 7 % бетулина. Экстракция бересты полярными растворителями - изопропанолом и этанолом -позволяет извлекать от 20 до 24 %. Бетулин в воде не растворяется поэтому и при помощи воды не извлекается.

ческой точки зрения) районах Свердловской области, количество бетулина зависит от места сбора. Количество бетулина, полученного экстракцией в изопропаноле из березовой коры, собранной в городском парке, окруженного со всех сторон промышленными предприятиями и дорогами, оказалось значительно меньше (4,5%, рис. 2). В образцах из Ачитского района и пос. Студенческий (количество бетулина 9,7%, 9,5% соответственно, рис. 2) приблизительно одинаково.

1,2

0,35

этанол изопропанол гексан вода

Общая масса вещества

1 Масса бетулина в общей массе

Рис. 1. Количество бетулина после экстракции в разных растворителях

6

1

0

12,00% 10,00% 8,00% 6,00% 4,00% 2,00% 0,00%

9,70% 9,50%

4,50%

Ачитский район

Рис. 2. Масса извлеченного бетулина из разных мест сбора (растворитель - изопропанол), %

Изучено извлечение бетулина из березовой коры, собранной в различное время года, в Дендропарке по улице Первомайской. Процентное содержание бетулина в коре представлено на рис. 3. Наибольший процент бетулина зафиксирован в августе (2015 г.) 4,2% (рис. 3), несколько меньше

(4%) в декабре (2015 г.), низкое содержание бетулина в коре в прелее (2015 г). Снижение массы бетулина весной связано с тем, что бетулин - твердое мелкокристаллическое вещество, которое осыпается с коры берез, под влиянием ветра и снега.

4,50% 4,00% 3,50% 3,00% 2,50% 2,00% 1,50% 1,00% 0,50% 0,00%

1,90%

4,20%

I О/

Апрель

Август

Декабрь

Рис. 3. Масса бетулина в разные времена года (растворитель - изопропанол), %

Выводы. Рекомендации

Мы получили бетулин методом экстракции различными растворителями. Количество бетулина зависит от места и времени года сбора. Известно, что техноген-

ное загрязнение среды обуславливает нарушение процессов роста, развития и репродуктивного состояния мелко образующих пород [5]. Поэтому мы рекомендуем заготавливать кору берез вдали от города в

конце лета - начале осени, для более пол- рально - нравственным законом, которым ной экстракции использовать этанол. Со- должен руководствоваться каждый чело-хранение лесов, продуцентов органиче- век [1, 6]. ских веществ и кислорода, является мо-

Библиографический список

1. Баймухамедов М. Ф. Экологические проблемы использования природных и биологических ресурсов в сельском хозяйстве: монография / Баймухамедов М.Ф., Воронин Б.А., Донник И.М. - Екатеринбург: Урал. аграр. изд-во, 2013. - 200 с.

2. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений. - М., Издательский дом МСП 1997 г.

3. Жученко А.Г. Химический состав бересты берез / А.Г. Жученко, А.И. Черкасова // Сб. Тр. СвердНИИП древесины М.: 1969. - Вып. 4. - С. 6-9.

4. Кислицын А.Н. Экстрактивные вещества бересты: выделение, состав, свойства, применение / А.Н. Кислицын // Химия древесины. - М.: Химия, 1994. - 361 с.

5. Махнева С.Г. Состояние мужской генеративной сферы сосны обыкновенной при техногенном загрязнении среды / С.Г. Махнева, Л.Г. Бабушкина, Г.В. Зуева - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т; Изд-во Урал. ун-та, 2003. - 154 с.

6. Неверова О.П. Экологический мониторинг в зоне деятельности животноводческих предприятий: дис. ... канд. биол. наук. Екатеринбург, 2003.

7. Толстиков, Г.А. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность / Г.А. Толстиков, О.Б. Флехтер, Э.Э. Шульц, Л.А. Балтина, А.Г. Толстиков // Химия в интересах устойчивого развития. - 2005. - № 13. - С. 1-30.

8. Толстиков, Г.А. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность / Г. А. Толстиков, О. Б. Флехтер, Э. Э. Шульц, Л. А. Балтина, А. Г. Толстиков // Химия в интересах устойчивого развития. - 2005. - № 13.- С. 1 — 30.

9. Толстикова Т.Г. Терпеноиды ряда лупана - биологическая активность и фармакологические перспективы. Производные ряда лупана / Т.Г. Толстикова, И.В. Сорокина // Биоорганическая химия. - 2006. - № 1. - С. 42-55.

10. Шинтяпина А.Б., Шульц Э.Э., Петренко Н.И., Узенкова Н.В., Толстиков Г.А., Пронкина Н.В., Кожевников В.С., Покровский А.Г. Влияние азотосодержащих производных растительных тритерпенов - бетулина и глицирретовой кислоты на рост опухолевых клеток МК-4, MOLT-4 CEM и Нер G2 // Биоорг. химия 2007, 33(6): 624-628.

THE CONTENT OF BETULIN IN THE BARK OF BIRCH TREES IN DIFFERENT SEASONS DEPENDING ON COLLECTION AND SUBSTANCE SOLVENT

A.I. Pelevin, student

Reviewer: G.V. Zuev, candidate of biological Sciences, associate Professor Ural state agrarian university

Abstract. The paper presents experimental data on the use of different solvents (ethanol, iso-propanol, hexane, water) to obtain samples of betulin from birch bark, taken from three habitats: Achitskogo district of the Sverdlovsk region, near the Student village 58 km from the city of Ekaterinburg, the Park down the street Pervomayskaya, Yekaterinburg. On the basis of the results obtained in the study are recommendations for selection of sites taking into account environmental conditions and the time of sampling.

Keywords: betulin, birch bark, ethanol, isopropanol, water, hexane, thinner, Park, forest.