Технология выделения низкомолекулярных компонентов древесной зелени сосны и лиственницы методом эмульсионной экстракции

Настоящее исследование связано с разработкой высокоэффективных способов переработки возобновляемого растительного сырья для выделения экстрактивных веществ. Разнообразие биологически активных компонентов древесной зелени хвойных пород определяет широкие возможности ее применения. Целью представленной работы является изучение влияния технологических параметров эмульсионной экстракции древесной зелени сосны и лиственницы на выход экстрактивных веществ в роторно-пульсационном аппарате и аппарате гравитационного типа. Используемый метод эмульсионной экстракции, разработанный в Институте химии Коми НЦ Уро РАН отличается экологической безопасностью и позволяет извлекать из растительного сырья биологически активные соединения без использования органических растворителей. В данном исследовании варьировали такие параметры, как гидромодуль – отношение объема щелочного раствора к массе сырья, концентрация щелочи и время экстракции. Все эти параметры влияют на физико-химические характеристики эмульсионной смеси и, как следствие, на степень извлечения сырья. Установлено, что проведение эмульсионной экстракции низкомолекулярных соединений из ДЗ сосны на аппарате гравитационного типа обеспечивает получение 165 л экстракта с выходом ЭВ 7,67±0,12% от массы сухого сырья из ДЗ сосны и 6,44±0,2% из ДЗ лиственницы в оптимальных условиях: гидромодуль 10:1, концентрация NaOH 4%, продолжительность экстракции 4 ч. Использование роторно-пульсационного аппарата позволяет проводить переработку сырья в небольших объемах (3 л) за 15–20 мин обработки при Г/М 12:1-14:1 с выходом экстрактивных веществ из ДЗ сосны 6,65±0.05% и 4,15±0,16% из ДЗ лиственницы.

1. Анашенков С.Ю., Рощин В.И., Чернышова О.А. Водно-щелочная экстракция древесной зелени. I. Влияние конструктивных особенностей экстрактора роторно-пульсационного типа и гидромодуля на выход экстрактивных веществ // Химия растительного сырья. 2008. № 3. С. 65–70.

2. Колесников А.Л. Технический анализ продуктов органического синтеза. М.: Высшая школа. 1966. C. 22.

3. Лацерус Л.А., Барышников А.Ю. Противоопухолевая активность терпеноидов семейства Pinaceae и потенциальные мишени их действия // Российский биотерапевтический журнал. 2012. Т. 11, № 4. С. 9–14.

4. Миксон Д.С., Рощин В.И. Групповой состав и кислоты хвои лиственницы сибирской разного периода вегетации // Химия растительного сырья. 2019. № 4. С. 207–214. DOI: 10.14258/jcprm. 2019045477

5. Мобильный аппарат для эмульсионной экстракции растительного сырья : пат. на полезную модель 196119 РФ, МПК B01D 11/02, B01D 11/02 / Чукичев А.В., Ерофеевский Н.И. – No. 2019135843; заявл. 08.11.19; опубл. 18.02.2020. Byul. (Vol.), no. 5. 11 р.

6. Никонова Н.Н., Хуршкайнен Т.В., Кучин А.В. Математическое планирование эксперимента для оптимизации выделения экстрактивных веществ из древесной зелени Pinus Sylvestris // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. Вып. 235. С. 221–237. DOI: 10.21266/2079-4304.2021.235.221-237 Пономарев В.О. Экстрагирование лекарственного сырья. М.: Медицина, 1976. C. 73.

7. Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика. М.: Машиностроение, 2001. С. 6–7.

8. Регулятор роста растений с фунгицидным действием «Вэрва»: пат. 2298327

9. РФ, МПК А01N 65/00, A01P 21/00, A01P 3/00 / Кучин А.В., Карманова Л.П., Королёва А.А., Хуршкайнен Т.В., Сычёв Р.Л. – No. 2006101648/04; заявл. 20.01.06; опубл. 10.05.2007. 10 р.

10. Роторный пульсационный аппарат : патент 2694774 РФ, МПК B01F 7/28, B01F 3/08, B01F 3/12 / Омельянюк М.В., Пахлян И.А., Мелюхов Е.В. – No. 2018128078; заявл. 31.07.18; опубл. 16.07.2019. 11 с.

11. Торубаров Н.Н., Малышев Р.М. Перемешивающие устройства со сложным законом движения мешалок // Известия МГТУ МАМИ. 2014. № 2 (20). С. 88–91.

12. Установка для экстракции в системе жидкость – твердое тело : пат. 2691337

13. РФ, МПК B01D 11/02 / Мидуков Н.П., Тихомирова М.А., Куров В.С., Никифоров А.О. – No. 2018109843; заявл. 20.03.18; опубл. 11.06.19. 11 с..

14. Хуршкайнен Т.В., Скрипова Н.Н., Кучин А.В. Сравнительная оценка экстракционного оборудования для эффективного выделения экстрактивных веществ хвойной древесной зелени // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 1. С. 25–30.

15. Эмульсионный способ выделения липидов: пат. № 2117487 РФ, МПК A61K 35/78 / Кучин А.В., Карманова Л.П., Королёва А.А., Хуршкайнен Т.В., Сычёв Р.Л. – No. 96120436/14; заявл. 04.10.96.; опубл. 20.0.1998. 3 p.

16. Barone E., Calabrese V., Mancuso C. Ferulic acid and its therapeutic potential as a hormetin for age-related diseases // Biogerontology. 2009. No. 10. P. 97–108. DOI: 10.1007/s10522-008-9160-8

17. Chemat F., Vian M., Cravotto M. Green extraction of natural products: Concept and principles // Int. J. Mol. Sci. 2012. 13(7). P. 8615-8627. DOI: 10.3390/ijms13078615

18. Karonen M., Hamalainen M., Nieminen R., Klika K.D., Loponen J, Ovcharenko V.V., Moilanen E., Pihlaja K. Phenolic extractives from the bark of Pinus sylvestris L. and their effects on inflammatory mediators nitric oxide and prostaglandin E2 // J. Agric. Food Chem. 2004. No. 52. P. 7532–7540. DOI: 10.1021/jf048948q Lin C-H., Chuang H-S. Patent US 60414153, A61K 31/40. Use of abietic acid and derivatives thereof for inhibiting cancer. 2002.

19. Manninen A.M., Tarharnen S., Vuorinen M., Kainulainen P. Comparing the variation of needle and wood terpenoids in scots pine provenances // J. Chem. Ecol. 2002. No. 28. P. 211–228. DOI: 10.1023/A:1013579222600

20. Marquis O., Millery A., Guittonneau S., Miaud C. Solvent toxicity to amphibian embryos and larvae // Chemosphere. 2006. No. 63. P. 889–892. DOI: 10.1016/j.chemosphere. 2005.07.063

21. Muizniece I., Blumberga D. Assessment of the amount of coniferous wood waste in the Baltic States // Energy Procedia. 2015. No. 72. P. 57–63. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.06.009

22. Slimestad R. Flavonoids in buds and young needles of Picea, Pinus and Abies // Biochem. Syst. Ecol. 2003. No. 31(11). P. 1247–1255. DOI: 10.1016/S0305-1978(03)00018-8

23. Tanaka R., Tokuda H., Ezaki Y. Cancer chemopreventive activity of “rosin” constuents of Pinus spez. and their derivatives in two-stage mouse skin carcinogenesis test // Phytomedicine. 2008. No. 15(11). P. 985–992. DOI: 10.1016/j.phymed.2008.02.020.