химия
ТВЕРДОГО ТОПЛИВА <2 • 2004
УДК 665.36
© 2004 г. Зайцева Т.Л.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКТОВ ТОРФА И РАСТЕНИЙ-ТОРФООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Из пушицево-сфагнового торфа, пушицы влагалищной и сфагнового мха получены водно-спиртовые экстракты. Исследованы основные их физико-химические и органолептические показатели. Установлено, что наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается из пушицы влагалищной, а наименьшее - из торфа. Определено количественное содержание в экстрактах биологически активных веществ - тритерпеноидов. Изучена антимикробная активность экстрактов пушицы влагалищной и сфагнового мха в отношении ряда микроорганизмов. Экстракты торфа и растений-торфообразователей рекомендованы для использования в качестве биологически активных добавок в косметические препараты.
Поиск новых сырьевых ресурсов биологически активных веществ природного происхождения с целью создания на их основе препаратов для медицины и косметики по-прежнему остается актуальным. Комплекс естественных биологически активных веществ оказывает благоприятное влияние на организм, выполняя функцию биотрансформатора, способствуя лучшей всасываемости и усвояемости основных действующих компонентов, не вызывая отрицательных побочных явлений. Перспективным источником такого рода веществ может выступать торф. Это обусловлено в первую очередь тем, что торф содержит уникальный комплекс физиологически активных соединений, а также значительными сырьевыми ресурсами. Являясь продуктом частичного распада болотных растений, торф сохраняет присущие растительным биоценозам те или иные физиологически активные соединения, устойчивые к биологическим разрушениям, и пополняется новыми веществами
как растительного происхождения, так и метаболитами жизнедеятельности микро- и макроорганизмов, населяющих торфяную залежь [1].
Извлечение комплекса биологически активных соединений из торфа осуществляется в результате экстракции сырья различными органическими растворителями (бензином, ацетоном, этиловым спиртом, углекислотой и др.). Состав и свойства получаемых экстрактов широко изучены [2-5], а применению торфа и препаратов из него в медицине, косметике и бытовой химии посвящено множество публикаций [6-11]. Вместе с тем практически отсутствуют данные по исследованию экстрактивных веществ, выделяемых из торфа водно-спиртовыми смесями.
В связи с этим цель настоящей работы - изучение выхода, свойств и биологической активности водно-спиртовых экстрактов торфа, а также образующих его растений и определение областей применения данных экстрактов. Как известно, химический состав экстрактов в значительной мере отличается от состава собственно торфа или растений. Были исследованы экстракты верхового пушицево-сфагнового торфа, надземной части пушицы влагалищной (Eriophorun vaginatum L.) и фитомассы сфагнового мха (Sphagnum magel-lanicum Brid.). Выбор данного вида торфа в качестве объекта исследования продиктован тем, что пушицево-сфагновый торф относится к битуминозным торфам с высоким содержанием биологически активных соединений и является сырьем для получения этанольного экстракта смолы торфяного воска - биологически активной субстанции различных косметических препаратов и лекарственного средства дерматологического назначения - мази "Торфэнал" [1, 3]. Техническая характеристика пушицево-сфагнового торфа для экстракции, которую определяли по общепринятым методикам [12], представлена в табл. 1. Поскольку в ботаническом составе данного вида торфа преобладают неразложившиеся остатки пушицы влагалищной (40%) и сфагнового мха (35%), эти растения принято считать основными торфообра-зователями, поэтому с целью изучения генезиса торфа они были также выбраны нами в качестве объектов исследования.
Образцы сырья перечисленных выше растений-торфообразователей и пушицево-сфагнового торфа отбирали на торфяном месторождении "Ореховский мох" (Минская обл., Смолевичский р-н), сушили на воздухе до постоянной влажности (13-14% для растений) и измельчали до размеров частиц 3-5 мм. Водно-спиртовые экстракты получали в лабораторных условиях экстракцией исходного сырья методом погружения. Навеску подготовленного сырья помещали в коническую колбу, снабженную обратным холодильником, заливали экстрагентом (массовое соотношение сырья и экстрагента 1 : 25) и нагревали на песчаной бане до температуры кипения. Экстракцию проводили в течение 5 ч. В качестве экстрагента использовали водно-спиртовую смесь (40 об.%).
После окончания процесса охлажденный до комнатной температуры экстракт декантировали, шрот трижды промывали экстрагентом. Полученные фильтраты объединяли и из них при атмосферном давлении отгоняли экс-трагент. Концентрированный экстракт переносили в фарфоровую чашку, остатки экстрагента выпаривали на водяной бане, а затем сушили в вакуумном сушильном шкафу при 50°С до постоянной массы. Органолептические показатели выделенных таким образом экстрактов торфа и растений-тор-
Техническая характеристика пушицево-сфагнового торфа, использованного для экстракции
Показатель Результат
Ботанический состав (%):
Pinus silvestris 10
Eriophorum vaginatum L. 40
Sphagnum angustifolium 15
Sphagnum magellanicum 35
Степень разложения, % 30
Влажность, % 17
Зольность, % 3.4
Размер частиц, мм 3-5
Таблица 2
Органолептические показатели водно-спиртовых экстрактов торфа и растений-торфообразователей
Исходное сырье Показатель
внешний вид цвет запах
Пушицево-сфаг-новый торф Пушица Сфагновый мох Хрупкое воскоподобное вещество с блестящим раковистым изломом То же » Темно-коричневый Красновато-коричневый Желтовато-коричневый Легкий, специфический болотный Легкий, травянистый Свежий, приятный, травянистый со сладкими тонами
Таблица 3
Физико-химическая характеристика водно-спиртовых экстрактов торфа и растений-торфообразователей
Исходное сырье
Показатель пушицево-сфагновый пушица сфагновый
торф мох
Выход, % от массы воздушно-сухого 3.7 8.0 5.6
сырья
Температура плавления, °С 120-200 180-220 120-135
Кислотное число, мг КОН/ г 49 35 51
Число омыления, мг КОН/ г 180 179 199
Йодное число, г 12/100 г 38 36 38
Содержание тритерпеноидов, 19.0 12.0 42.0
% от массы экстракта
фообразователей представлены в табл. 2. Физико-химические характеристики (температуру плавления, кислотное и иодное числа, число омыления) данных экстрактов определяли по общепринятым методикам [13].
В табл. 3 представлены результаты изучения выхода и свойств водно-спиртовых экстрактов торфа и растений-торфообразователей. Анализ данных показал, что наибольшее количество экстрактивных веществ извлека-
ется водно-спиртовым экстрагентом из надземной части пушицы влагалищной (8.0%). По сравнению с растительными экстрактами выход экстракта из торфа ниже, что подтверждает имеющиеся в литературе сведения о том, что при переходе от растений-торфообразователей к соответствующему торфу содержание водорастворимых веществ снижается [14]. По количеству свободных кислот и сложных эфиров выделяются экстракты сфагнового мха и торфа. Значение йодного числа всех исследуемых водно-спиртовых экстрактов приблизительно одинаковое и составляет в среднем 37 г ¡2/100 г, что свидетельствует о достаточно высоком содержании в их химическом составе ненасыщенных жирных кислот - биологически активных веществ, проявляющих антимикробную активность.
Водно-спиртовые экстракты торфа и растений-торфообразователей исследовали методом ИК-спектроскопии1. Спектры запрессовок образцов экстрактов с КВг записывали на спектрофотометре "Бресогё М-80".
Экстракт пушицево-сфагнового торфа имеет следующее распределение полос поглощения (V, см-1): 3400 с.ш. (гидроксилы спиртов, углеводов), 29202850 ср. и сл. (углеводороды), 1720 с., 1270 ср., 1180 сл. (карбонильные группы сложных эфиров), 1630 ср., 1520 сл. (кислоты, амиды), 1460-1380 сл. (углеводороды), 1080-1060 ср. (гидроксилы спиртов). Спектр экстракта пушицы представлен следующими полосами поглощения (V, см-1): 3400 о.с.ш. (углеводы, спирты, фенолы), 2920-2820 ср. и сл., 1460-1380 сл. (углеводороды), 1720 ср. и 1270 ср. (сложные эфиры), 1660, 1610 ср. (ароматические соединения), 1520 сл. (амиды), 1080-1060 ср. (гидроксилы спиртов). В ИК-спектре водно-спиртового экстракта сфагнового мха фиксируются полосы поглощения (V, см-1): 3400 с.ш., 2920-2820 ср. и сл., 1720 ср., 1630 ср., 1460-1380 ср., 1080-1060 ср., 780 сл.
Таким образом, по результатам ИК-спектроскопических исследований водно-спиртовые экстракты торфа и растений-торфообразователей представляют собой сложную смесь органических соединений: углеводородов, спиртов, кислот, сложных эфиров и углеводов с преобладанием последних, что обусловливает внешний вид экстрактов и высокую температуру их плавления (табл. 2 и 3).
Биологическую активность водно-спиртовых экстрактов торфа и растений-торфообразователей оценивали по количественному содержанию в них суммарных тритерпеновых соединений, которую определяли спектрофото-метрически по методике [15]. Анализ полученных данных показал, что в компонентном составе экстрактов как торфа, так и растений-торфообразователей присутствуют органические соединения данного класса, причем наибольшее их количество (42.0%) обнаружено в экстракте сфагнового мха (табл. 3).
Поскольку, как было установлено, водно-спиртовые экстракты торфа и растений-торфообразователей содержат в значительном количестве биологически активные вещества с антимикробными свойствами (ненасыщенные жирные кислоты и тритерпеноиды), были проведены испытания антимикробного действия экстрактов с наименьшим и наибольшим содержанием
1 Здесь и далее характеристика полос поглощения следующая: с. - сильная; с.ш. - сильная, широкая; о.с.ш. - очень сильная, широкая; сл. - слабая; ср. - средняя.
Антимикробная активность водно-спиртовых экстрактов растений-торфообразователей
Количество колоний микроорганизмов, КОЕ/мл
Образец E. coli Pseudomonas Staphylococcus Candida
aeruginosa aureus albicans
Контроль 4.0 • 108 1.5 • 108 3.5 • 108 4.0 • 108
Экстракт пушицы влагалищной 3.5 • 107 1.0 • 106 0.5 • 103 2.0 • 107
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.