СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАТИВНОЙ ФОРМЫ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА
METHOD FOR MAKING NATIVE FORM OF DIHYDROQUERCETIN

Изобретение относится к получению растительных экстрактов, содержащих биологически активные вещества, а именно к способам получения нативной формы дигидрокверцетина из древесины лиственницы, и может быть использовано в фармацевтической, пищевой, косметической промышленности.
Обладая высокой антиоксидантной активностью дигидрокверцетин (ДГК) применяется в медицине, поскольку имеет способность восстанавливать эластичность кровеносных капилляров, препятствует воспалительным процессам, обладает способностью предотвращать образование опухолей и т.д. Кроме того, ДГК используется в пищевой промышленности в качестве консерванта и в ряде областей биотехнологии (М.Н.Запрометов. Фенольные соединения, М.: Наука, 1993 г.).
На сегодняшний день существует достаточно много запатентованных технологических решений по получению ДГК из древесины сибирской или даурской (Гмелина) лиственницы с последующим выделением сопутствующих полезных компонентов (арабиногалактан, лигнин, лиственничное масло и др.), ориентированных на максимально возможное получение ДГК из весовой единицы древесного сырья с минимальными материальными и трудовыми затратами. Одним из основных отличий в известных технологиях является метод экстракции, отличающийся используемыми растворителями, такими как этанол (патент РФ №2279284), этилацетат (патент РФ №2034559), ацетон (патент РФ №2088256), метанол (патент РФ №2255750).
Все вышеназванные методы в основном направлены на улучшение количественных и стоимостных параметров получаемого ДГК, но ни один из существующих на сегодняшний день запатентованных технологических процессов не учитывает в полной мере качественные показатели ДГК.
Основным методом анализа в описанных технологиях является количественный метод высокоэффективной жидкостной хромотографии ВЭЖХ в ультрафиолетовом диапазоне, что ошибочно для ДГК, имеющего несколько изомеров, обладающих отличающимися свойствами. Кроме того, ультрафиолетовое излучение разрушает структуру ДГК, внося в измерения дополнительную ошибку в 3-6%.
В последние годы на базе институтов Пущинского научного центра РАН и химического факультета МГПИ им. Ленина проводились всесторонние исследования по влиянию различных технологических процессов на качественные показатели ДГК. Результатом этих работ стали следующие выводы: идентификация ДГК возможна только с одновременным применением метода ВЭЖХ (количественная оценка), ядерно-магнитного резонанса или ЯМР-спектроскопии (оценка мономерности вещества и его пространственной структуры) и рефрактоскопии (оценка оптической плотности ДГК).
Известен способ получения ДГК, заключающийся в экстракции влажной измельченной древесины лиственницы органическим растворителем-этилацетатом с последующим упариванием экстракта, обработкой его горячей водой, фильтрацией водного раствора от примесей и кристаллизацией из него дигидрокверцетина, характеризующийся тем, что измельченную древесину непосредственно перед экстракцией насыщают водой, упаренный экстракт обезжиривают гексаном или бензином, а водный раствор дигидрокверцетина перед кристаллизацией фильтруют от примесей (патент РФ №2158598). Недостатком способа является использование в качестве экстрагента этилацетата, а также обработка обессмоленного экстракта горячей водой (температура 95-98°С). При таком процессе выделенное вещество является не нативной формой ДГК, а полимером дигидрокверцетина, состоящим из восьми мономерных единиц, соединенных межфлавановой связью С6-С8 (С.З.Иванова, Т.Е.Федорова и др. Полимер дигидрокверцетина из древесины лиственницы. Химия растительного сырья. 2001, №4, с.21-24).
Известен способ получения ДГК, заключающийся в предварительном отделении летучих неполярных соединений с паром, при быстром изменении давления от 0.1 до 0.3 МПа в реакторе, перед стадией экстракции, сокращением времени проведения стадии экстракции сырья, проводимой без измельчения древесины в условиях мягкого механохимического воздействия без разрушения древесины, происходящем при быстром изменении давления от 0.1 до 0.5 МПа, с использованием смеси с водой полярных растворителей или их смесей в качестве экстрагента (патент РФ №2255750). Недостатком способа является использование в качестве экстрагента водных растворов полярных растворителей (водно-ацетоновые или водные растворы спиртов: этилового и метилового, этилацетата) или их смеси, разрушающих пространственную структуру молекулы ДГК, что изменяет свойства самого ДГК и его биологическую активность.
Известен способ получения ДГК, включающий обработку древесины лиственницы водой при нагревании, отделение твердой фазы, охлаждение, добавление органического растворителя и упаривание, характеризующийся тем, что процесс обработки древесины лиственницы водой ведут в псевдоожиженном состоянии, в качестве органического растворителя используют метилтрет-бутиловый эфир, от полученного водно-эфирного экстракта отделяют органическую фазу, которую упаривают (патент РФ №2180566). Недостатком способа является проведение обработки древесины лиственницы при температуре 70-92°С. Технологические процессы упаривания экстракта при температуре более 45°С или сушка готового продукта в присутствии кислорода при температуре выше 40°С разрушительны для нативного ДГК.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является способ получения нативной формы дигидрокверцетина путем экстракции измельченной древесины комлевой части лиственницы раствором этилового спирта с последующим упариванием, отделением от экстракта смол и масел и выделением из него дигидрокверцетина (патент РФ №2279284). При этом все фазы процесса проводят в бескислородной среде. Недостатком способа является то, что получение опилок в растворе этанола вызывает повышенный расход этанола, а использование в процессе экстракции концентрированного этилового спирта вызывает образование нежелательных изомеров ДГК.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении выхода нативного ДГК на единицу исходной древесины, упрощении технологического процесса, снижении расхода органических растворителей и электроэнергии.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что способ получения нативной формы дигидрокверцетина путем экстракции измельченной древесины комлевой части лиственницы раствором этилового спирта с последующим упариванием, отделением от экстракта смол и масел и выделением из него дигидрокверцетина заключается в том, что древесину измельчают до размера 0,5-1,5 мм, по меньшей мере, дважды экстрагируют при температуре менее 45°С в кавитационном режиме при постоянно поддерживаемой концентрации этанола в диапазоне 80-86%, отделяют опилки от экстракта, полученный экстракт выдерживают в течение 20-30 часов, отделяют от выделившихся смол и масел, упаривают экстракт до концентрации 40-45%, вновь отделяют от выделившихся смол и масел, упаривают экстракт до концентрации 8-11% и снова отделяют от выделившихся смол и масел, затем экстракт перекристаллизуют посредством глубокой заморозки, причем осуществляют процесс заморозки экстракта до температуры в диапазоне от -20 до -40°С в течение 6-8 часов с последующим выполнением процесса оттаивания длительностью от 24 до 36 часов при температуре 5-10°С и с деконтацией вытаявшего раствора, полученный раствор фильтруют и сушат в атмосфере азота при температуре не выше 40°С, при этом выделяя дигидрокверцетин в нативной форме чистотой 92-96%.
Указанные технологические параметры имеют принципиальное значение по следующим причинам:
- за счет использования 84-86% раствора этанола с водой исключается процесс быстрой коагуляции арабиногалактана, препятствующий экстрагированию ДГК в растворитель. При этом выход ДГК из древесины возрастает на 15-20%. Более высокое процентное содержание этанола в растворе способствует образованию нежелательных изомеров ДГК, резко понижающих его качественные показатели;
- выбранное процентное содержание раствора и температурные режимы, при которых происходит естественное отделение смол, позволяют произвести полное очищение экстракта и соответственно получить ДГК высокой чистоты в нативной форме;
- для более полного выделения ДГК важно, чтобы кристаллизация концентрата проходила в высоком темпе до его полного замораживания (6-8 часов), а процесс разморозки проходил более длительное время (от 1 до 1,5 суток).
Способ осуществляется следующим образом.
Комлевую часть лиственницы дифиблирируют до размера 0,5-1,5 мм и отправляют в реактор-экстрактор, где смешивают в соотношении 1 к 4 с 80-86% раствором этанола и с помощью роторно-пульсационного аппарата в кавитационном режиме в течение 30 мин проводят процесс экстракции.
Опилки отжимают от экстракта на центрифуге, промывают деионизованной водой, отделяют на специальном фильтре и отправляют на последующую переработку. Водный промывочный раствор используют для получения арабиногалактана.
Часть полученного экстракта возвращают в экстрактор, а остальное отправляют в разделительную колонну на 24 часа. После осаждения первых «тяжелых» смол и масел экстракт отделяют и отправляют в вакуум-выпарную колонну, где при температуре не более 45°С проводят упаривание концентрата до 40-45%. При этом происходит выпадение «средних» смол и масел. Экстракт отделяют и вновь отправляют в вакуум-выпарную колонну, где упаривают до концентрации 7-9%. При этом происходит отделение «легких» смол и масел.
Лиственничное масло после отделения остатков спиртового раствора на ротационном испарителе и фильтрации на марлевом фильтре от механических включений используют как сырье для косметической промышленности. Выделенные древесные смолы используют как самостоятельный продукт. Выпаренный в процессе очистки экстракта этиловый спирт после восстановления возвращают в процесс.
Очищенный от масел и смол концентрат ДГК помещают в морозильную камеру. Производят процесс быстрого (6-8 часов) замораживания концентрата при температуре в диапазоне от -20 до -40°С и длительной (24-30 часов) кристаллизацией ДГК при температуре 5-10°С.
Осажденный ДГК отфильтровывают на фторопластовом фильтре и сушат при температуре не более 40°С в среде азота до постоянного веса. На выходе получают ДГК в нативной форме чистотой 92-96%, обладающий высокой биологической активностью.
Пример реализации заявляемого способа
100 кг опилок лиственницы сибирской размером 0,5-1,5 мм заполняют в реакторе-экстракторе 84% раствором этанола и в течение 30 мин экстрагируют при помощи эмульгатора в кавитационном режиме. После экстракции пульпу отправляют на центрифуги, где производят разделение отжатых опилок и экстракта. Полученный экстракт путем добавления этанола 96% вновь доводят до концентрации раствора этанола 84%, в котором происходит повторная экстракция следующей 100 кг порции опилок. Вновь полученную пульпу отправляют на центрифугу для разделения на отжатые опилки и экстракт. Экстракт направляют на разделительную колонну, где в течение 24 часов производят отделение тяжелых смол и лиственничного масла. Далее экстракт направляют в вакуум-выпарную колонну, где при температуре 45°С доводят до 45% раствора этанола. Полученный раствор направляют в разделительную колонну, где в течение 24 часов производят отделение средних смол и масел. Полученный раствор в вакуум-выпарной колонне доводят до 9% раствора этанола, отделяют легкие смолы и масла и кристаллизуют в морозильной камере. После кристаллизации раствор фильтруют и выделенный ДГК сушат при температуре 38°С в среде азота. Общий выход ДГК составляет 1,1% от массы абсолютно сухой древесины.