Способ получения со2 экстракта ели аянской pisea ajanensis

Авторы патента:

C11B9/00 - Эфирные масла; душистые вещества (духи, отдушки) (синтез химических веществ C07)

A23L33/105 - Пищевые продукты и безалкогольные напитки, не отнесенные к подклассам A23B-A23J; их приготовление или обработка, например варка, изменение питательных свойств, физическая обработка (формование или механическая обработка, полностью не относящиеся к этому подклассу, A23P); консервирование пищевых продуктов вообще

Владельцы патента RU 2793251:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья, которая может быть использована в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности. Способ получения СО₂ экстракта ели аянской Pisea ajanensis, характеризующийся тем, что растительное сырье в виде хвои ели аянской Pisea ajanensis, измельченной до размера частиц 5-6 мм, подвергают экстракции растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-55°С и давлении 50-200 бар в течение 60 мин. Изобретение позволяет обеспечить высокую эффективность экстракции ели аянской Pisea ajanensis за счет увеличения массовой доли сорастворителя, в качестве которого используют этанол; повысить извлечения биологически активных веществ (БАВ) с выходом до 5% от массы растительного сырья, в частности дигидрокверцетина; уменьшить температуру и давление при экстракции; а также сохранить состав биологически активных веществ в получаемом продукте. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья, а именно к способам получения СО₂ экстракта, который может быть использован в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности.

Известен способ получения СО₂ экстракта, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением СО₂-экстракции при давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2070053, МПК A61K 35/78, дата публикации 10.12.1996].

Недостатком аналога является тот факт, что чистый СО₂ является неэффективным растворителем для химических соединений с более высокой полярностью.

В качестве ближайшего аналога принят способ получения СО₂ экстракта женьшеня, включающий его подготовку с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО₂ с массовой долей этанола 1,7-3,4% в скорости потока жидкости 250 г/мин при температуре 31-70°С и давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2679634, МПК A61K 36/258, A61P 37/00, дата публикации 12.02.2019].

Недостатками ближайшего аналога являются:

- извлечение в эффективных количествах только термолабильных шести общих гинзенозидов из дальневосточного женьшеня;

- длительное время, а также высокие значения температуры и давления экстракции;

- небольшой выход биологически активных веществ, связанный с расходованием малого количества сорастворителя;

- разрушение некоторых термолабильных биологически активных компонентов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка технологии получения СО₂ экстракта ели аянской Pisea ajanensis, содержащего дигидрокверцетин в эффективных количествах.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в следующем:

- обеспечение высокой эффективности экстракции ели аянской Pisea ajanensis за счет увеличения массовой доли сорастворителя, в качестве которого используют этанол;

- возможность извлечения биологически активных веществ (БАВ) в эффективных количествах (с выходом до 5% от массы растительного сырья), в частности дигидрокверцетина;

- использование доступного, безопасного и легко отделяемого сорастворителя этанола;

- сокращение времени, уменьшение температуры и давления экстракции;

- сохранение состава биологически активных веществ в получаемом продукте;

- отсутствие трудно утилизируемых отходов и побочных продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения СО₂ экстракта ели аянской Pisea ajanensis растительное сырье в виде хвои ели аянской Pisea ajanensis, измельченной до размера частиц 5-6 мм, подвергают экстракции растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-55°С и давлении 50-200 бар в течение 60 мин.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «в качестве растительного сырья используют хвою ели аянской» описывает тип используемого растительного сырья.

Ель аянская Pisea ajanensis (Pall.) Regel, семейство Сосновые – растение, произрастающее в центральных районах Хабаровского края, на юго-востоке Якутии и Амурской области, в Приморском крае. Деревья до 35, редко до 40 м высоты и до 120 и более см в диаметре ствола. Естественный ареал ели аянской находится в зоне активного влияния Тихого океана. Главная функция леса – сырьевая. Необходим поиск путей повышения продуктивности лесов, одним из направлений является улучшение питания древостоя. Уровень содержания основных элементов N, P, K в ассимиляционных органах используется для диагностики потребности леса в питании и удобрении. Эти элементы определяют важные для жизнедеятельности растений процессы: азот – продуцирование органического вещества, фосфор – поддержание энергетического баланса, калий – для регулирования обменных процессов [1-3].

Хвоя ели аянской содержит большое количество биологически активных веществ [4], в том числе комплекс полифенольных соединений, в том числе и биофлавоноидов.

Была определена важная функция флавоноидов в сердечно-сосудистой системе, а именно их способность снижать кровяное давление и улучшать функцию эндотелия. Дигидрокверцетин – это флавоноид с заметным антигипертензивным действием и множеством полезных свойств для нормального функционирования сердечно-сосудистой системы, также он обладает противовирусным действием, что может иметь особое значение в текущей ситуации пандемии. В ходе многочисленных научных исследований было доказано, что дигидрокверцетин (таксифолин) благотворно влияет на состояние сосудистой стенки капилляров, уменьшает вязкость крови и препятствует тромбообразованию. У людей с бронхолегочными заболеваниями при пневмонии, хроническом бронхите, астме, ХОБЛ (хронической обструктивной болезни легких) он способствует уменьшению частоты приступов, более быстрому исчезновению кашля, одышки, отечности бронхов, улучшению проходимости бронхов, восстановлению легочной ткани и нормального дыхания.

В статье [5] показано воздействие молекулярных механизмов при влиянии таксифолина, определенных в доклинических исследованиях, которые актуальны не только для лечения гипертонии как таковой, но и могут обеспечить дополнительные противовирусные преимущества, которые могут иметь отношение к лечению пациентов с гипертонией и инфекцией SARS-CoV-2.

После недавнего появления SARS-CoV-2 или коронавирусной болезни (COVID-19) решающее значение имеют открытие лекарств и разработка вакцины для борьбы с этой смертельной инфекцией. В исследовании [6] основной фермент в аппарате репликации SARS-CoV-2, РНК-зависимая РНК-полимераза (RDRP), подвергается виртуальному скрининговому анализу с использованием набора из 1664 одобренных FDA препаратов, включая наборы растительных и синтетических производных. Набор из 22 препаратов показал высокий балл стыковки >-7. Примечательно, что примерно одна треть хитов приходилась либо на натуральные продукты, либо на биологические молекулы. Фитохимические вещества, одобренные FDA, включали сеннозиды, дигоксин, азиатикозид, глицирризин, неогесперидин, дигидрокверцетин, кверцетин и алоин. Эти одобренные натуральные продукты и фитохимические вещества используются в качестве общих тонизирующих средств, антиоксидантов, клеточных защитных средств и иммуностимуляторов и в других различных системных или местных применениях.

Признак «в качестве растительного сырья используют хвою ели аянской Pisea ajanensis, измельченную до размера частиц 5-6 мм» описывает оптимальные размеры частиц растительного сырья, обеспечивающие более эффективное извлечение биологически активных веществ.

Признаки «растительное сырье подвергают экстракции растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-55°С и

давлении 50-200 бар в течение 60 мин» описывают оптимальные режимные характеристики.

Изменение режимных характеристик как в сторону уменьшения, так и увеличения, приводит к снижению эффективности извлечения биологически активных веществ.

На чертеже показан выход дигидрокверцетина в зависимости от температуры и давления при экстракции растворителем с расходом 20 кг/кг растительного сырья в течение 60 мин.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно подготавливают растительное сырье.

Хвою ели аянской Pisea ajanensis измельчают до размера частиц 5-6 мм и загружают в емкость экстракционного аппарата сверхкритического давления Thar SFC, S.N. 3526551, США, уже нагретую с помощью горячего кожуха, температуру контролируют термостатом (±1°С). Углекислый газ (СО₂) был сжат при помощи компрессора, давление контролируют дозирующим клапаном.

Далее осуществляют экстракцию растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-55°С и давлении 50-200 бар в течение 60 мин.

Раствор биологически активных веществ в CO₂ подвергают декомпрессии в сепараторе.

Выход биологически активных веществ при различных режимных характеристиках приведен в таблице 1.

Таблица 1

Выход БАВ при различных режимных характеристиках

№ примера	Температура, °С	Давление, бар	Расход растворителя, кг/кг растительного сырья	Выход БАВ, % по массе
Пример 1	31	50	5	0,28
Пример 2	40	100	8	1,9
Пример 3	50	150	12	4,3
Пример 4	55	200	20	4,7

На основе табл.1 можно сделать вывод, что совместное повышение температуры и давления экстракции способствует более эффективному извлечению биологически активных веществ из растительного сырья.

Разделение многокомпонентных смесей проводили методом ВЭЖХ с использованием жидкостного хроматографа высокого давления Shimadzu LC–20 Prominence HPLC (Shimadzu, Япония), оборудованного спектрофотометрическим детектором SPD–20A и колонкой с обратной фазой Shodex ODP-40 4E.

Программа градиента элюции (вода – ацетонитрил) следующая: 0-4 мин, 100% Н₂О, 0% ацетонитрила (CH₃CN); 4-60 мин, 100-25% Н₂О, 0-75% CH₃CN; 60-75 мин, 25-0% Н₂О, 75-100% CH₃CN; контрольная промывка 75-120 мин 0% Н₂О, 100% CH₃CN. Весь ВЭЖХ-анализ сделан с ESI-детектором при длинах волн 230 нм и 330 нм; температура 17°С. Объем впрыска составлял 1 мл.

Идентификацию БАВ проводили методом тандемной масс-спектрометрии с помощью масс-спектрометра amaZon SL (производство фирмы «BRUKER DALTONIKS», Германия), оснащенного источником ионизации электрораспылением ESI в режимах отрицательных и положительных ионов.

Оптимизированные параметры получены следующим образом: температура источника ионизации 70°С; поток газа 4 л/мин; газ-небилайзер (распылитель) 7,3 psi; капиллярное напряжение 4500 V; напряжение на изгибе торцевой пластины 1500 V; напряжение фрагментатора 280 V; энергия столкновения 60 eV. Масс-спектрометр использовался в диапазоне сканирования m/z 100-1.700 для MС и МС/МС. Скорость захвата составляла 1 спектр/с для MС и 2 спектра/с для МС/МС. Сбор данных контролировался программным обеспечением Windows для BRUKER DALTONIKS.

На фиг. видно, что при температуре 31°С и давлении 50 бар выход таксифолина минимальный и составляет 0,28 мг/г растительного сырья, а при температуре 55° и давлении 200 бар – максимальный и составляет 4,7 мг/г растительного сырья.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить СО₂ экстракт ели аянской Pisea ajanensis с высоким содержанием дигидрокверцетина при более низких давлении и температуре за более короткий срок.

Источники информации

1. Ворошилова Г.И., Королева Р.А., Опритова З.В. Диагностическое значение эпидермы листа хвойных советского Дальнего Востока // Тез. XIV Тихоокеанского научного конгресса. Комитет Н. М.: Наука, 1979. С. 64-65.

2. Гроздова Н.Б., Некрасов В.И., Глоба-Михайленко Д.А. Деревья, кустарники и лианы: Справочное пособие. М.: Лесная промышленность, 1986. 349 с.

3. Губанов И.А., Игнатов М.С., Новиков В.С. Петелин Д.А. Сосудистые растения // Флора и растительность хребта Тукуринга (Амурская область). М.: Изд-во МГУ, 1981. С. 86-166.

4. Ильина Т.М. Химический состав хвои ели аянской (Picea ajanensis) в пределах её ареала // Вестник КрасГАУ. 2009. №10.

5. Bernatova, I.; Liskova, S. Mechanisms Modified by (−)–Epicatechin and Taxifolin Relevant for the Treatment of Hypertension and Viral Infection: Knowledge from Preclinical Studies. Antioxidants. 2021, 10, 467.

6. Kandeel, M.; Kitade, Y.; Almubarak, A. Repurposing FDA-approved phytomedicines, natural products, antivirals and cell protectives against SARS-CoV-2 (COVID-19) RNA-dependent RNA polymerase. PeerJ. 2020. 8:e10480. DOI 10.7717/peerj.10480.

Способ получения СО₂ экстракта ели аянской Pisea ajanensis, при котором растительное сырье в виде хвои ели аянской Pisea ajanensis, измельченной до размера частиц 5-6 мм, подвергают экстракции растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-55°С и давлении 50-200 бар в течение 60 мин.

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья, а именно к способам получения СО2-экстракта, который может быть использован в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности. Предлагается способ получения СО2-экстракта родиолы розовой, в котором растительное сырье в виде корней родиолы розовой, измельченных до размера частиц 2-8 мм, подвергают экстракции растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3-4%, при температуре 31-60°С и давлении 100-300 бар в течение 30-60 мин.

Способ получения компаунда эфирного масла из семян борщевика сосновского в вазелиновом масле // 2787795

Изобретение относится к эфиромасличной промышленности, в частности к способам извлечения эфирного масла. Способ получения компаунда эфирного масла из семян борщевика Сосновского в вазелиновом масле, характеризующийся тем, что в качестве исходного сырья используют целые семена борщевика Сосновского, собранные в августе, экстракцию химически чистым петролейным эфиром проводят в экстракторе Сокслета при объемном соотношении химически чистого петролейного эфира и исходного сырья 4:1, экстракцию проводят пятикратно при нагревании до температуры кипения химически чистого петролейного эфира 40-70°С в течение 40 минут, затем растворитель упаривают до соотношения петролейного эфира к эфирному маслу из семян борщевика Сосновского 2:1 по объему, обрабатывают вазелиновым маслом при объемном соотношении эфирного масла из семян борщевика Сосновского в химически чистом петролейном эфире к вазелиновому маслу 1:1, удаляют химически чистый петролейный эфир упариванием при атмосферном давлении.

Способ комплексной переработки плодов облепихи // 2785625

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ комплексной переработки плодов облепихи, характеризующийся тем, что включает приемку сырья, инспекцию - удаление посторонних примесей, а растительные примеси в виде веточек, иголок, листьев направляют на сушку и измельчение с получением растительной кормовой добавки, плоды облепихи после инспекции направляют на мойку, затем подготовленные плоды облепихи помещают в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, где происходит обезвоживание плодов при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,5-8,8 кПа, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 200-300 Вт/кг до влажности 25-30% в течение 75-80 минут с получением облепихи обезвоженной с влажностью 25-30% и клеточного сока, при этом облепиху обезвоженную направляют на досушивание до влажности 4-6%, а клеточный сок подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где получают концентрат клеточного сока и ароматическую воду, сушеную облепиху с влажностью 4-6% после сушки направляют в воздушный сепаратор, где мякоть отделяют от косточек, мякоть и косточки по отдельности подают на прессование, прессование мякоти и косточек осуществляют при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 250-300 Вт/кг в течение 8-10 мин до выхода масла из мякоти 75-80%, из косточек 65-70%, после прессования мякоти получают масло и жмых, жмых из мякоти направляют на экстракцию в CO2-экстрактор с получением CO2-экстракта и шрота.

Соединение эфира карбоновой кислоты, способ его получения, композиция и ароматическая композиция // 2777517

Изобретение относится к новому сложноэфирному соединению, представленному формулой (1), где R1 представляет собой -COOR, где R обозначает алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода, которое пригодно в качестве ароматического компонента или разработанного ароматического материала. 6 н.п.

Способ получения гидролат-концентрата // 2777192

Изобретение относится к способу получения гидролат-концентрата, включающему в себя обработку первичного дистиллята, разделение его на эфирное масло и гидролат методом декантации, причем первичный дистиллят перед декантацией подвергают проточной гомогенизации, после чего гомогенизированный дистиллят концентрируют посредством его прокачивания под давлением не менее 0,6 МПа через обратноосмотическую мембрану с размером ячеек от 3 до 10 нанометров, после чего осуществляют раздельный сбор гидролат-концентрата и пермеата.

Концентрат для приготовления безалкогольного напитка // 2765579

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, в частности к производству концентратов безалкогольных напитков, и может быть использована при производстве концентратов функционального и специализированного назначения. Композиция содержит 0,03-0,05 мас.% тиамина гидрохлорида, 0,15-0,20 мас.% масла аниса, 1,5-1,7 мас.% масла фенхеля, до 100 мас.% глицерина.

Способ получения эфирного масла из почек тополя бальзамического // 2756919

Изобретение относится к эфиромасличной промышленности. Способ получения эфирного масла из почек тополя бальзамического предусматривает загрузку почек тополя бальзамического в реактор путем раскладывания в один слой на полках-сетках, отгонку эфирного масла потоком водяного пара при температуре пара 120°С и давлении 2 атм в течение 60 минут, при этом поток водяного пара направляют на слой почек тополя бальзамического перпендикулярно соответствующей полке-сетке, охлаждение получаемой смеси водяного пара и эфирного масла до жидкого состояния с последующим выделением из этой смеси эфирного масла путем его отделения в приемнике-маслоотделителе от воды.

Ротационно-ударный испаритель с дисковым эжектором // 2756079

Заявленное изобретение относится к устройствам, обеспечивающим интенсивное испарение жидкостей без подвода тепла в вакууме. Это изобретение может быть применено в различных технологических процессах, предусматривающих испарение сложных и однородных по составу жидкостей.

Способ получения экстракта прополиса на водной основе // 2751957

Изобретение относится к пищевой, косметической и фармацевтической промышленности и может быть использовано для получения экстракта прополиса на водной основе. Прополис очищают от механических примесей в воздушном потоке, замораживают при температуре -20°С, измельчают.

Способы повышения продуктивности фенхеля обыкновенного // 2747584

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения содержания эфирного масла и урожайности семян фенхеля обыкновенного включает полив 0,001% раствором фуллеренсодержащей сажи, который осуществляют в четыре срока с интервалом 10-12 дней, по фазам вегетации, начиная с фазы всходов и заканчивая в фазу цветения.

Композиция для применения в лечении эпилепсии // 2793246

Группа изобретений относится к области медицины и фармацевтики и может быть использована для лечения расстройств, связанных с AMPA-рецептором, в частности для лечения эпилепсии. Предложено применение композиции, содержащей декановую кислоту и октановую кислоту в соотношении от 75:25 до 85:15 мас./мас., для лечения эпилепсии или подавления эпилептических припадков, где декановая кислота и октановая кислота представлены в форме триглицеридов и где октановая кислота и декановая кислота составляют по меньшей мере 80 мас.% от общего содержания жирных кислот в композиции.