ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ, 2014, том 50, № 6, с. 633-639
ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ. ХРОМАТОГРАФИЯ
УДК 543,542.06
ИЗВЛЕЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ЭКСТРАГЕНТАМИ
В СУБКРИТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ © 2014 г. И. А. Платонов, Л. В. Павлова, Е. А. Новикова, Н. В. Никитченко, И. Ю. Рощупкина
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева (национальный исследовательский университет), 443086, Самара, Московское шоссе, д. 34 e-mail: lora-pavlova@mail.ru Поступила в редакцию 28.04.2014 г.
Проведена экстракция биологически активных соединений (БАС) из лекарственного растительного сырья "листья эвкалипта прутовидного" (Eucalypti viminalis Labill.) традиционными способами, в среде субкритической воды при температурах 120 ± 1, 160 ± 1, 200 ± 1°С и давлении 5.0 ± 0.1 МПа в динамическом режиме, а также экстракция 10, 50, 70% раствором этанола в воде при температуре 200 ± 1°C и давлении 5.0 ± 0.1 МПа. Исследован качественный и количественный состав полученных экстрактов методом гравиметрии, УФ-, ИК-спектрометрии и обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Установлена зависимость эффективности извлечения БАС эвкалипта прутовидного от типа экстракции.
DOI: 10.7868/S0044185614060175
ВВЕДЕНИЕ
Эффективность современного производства лекарственных препаратов неразрывно связана с разработкой и внедрением новых технологических процессов, позволяющих рационально использовать перерабатываемое сырье и другие ресурсы. Главная, наиболее трудоемкая и продолжительная стадия промышленной переработки лекарственного растительного сырья — это извлечение (экстракция) БАС. Поиск экологически безопасных и экономичных методов экстракции БАС растительного происхождения является одним из приоритетных направлений современной химии. К таким методам относится жидкостная экстракция под давлением, одним из вариантов реализации которой является экстракция водой, находящейся в субкритическом состоянии (перегретая вода под давлением при температурах от 100 до 374°С). Основное преимущество этой техники по сравнению с традиционной экстракцией органическими растворителями заключается в том, что сам процесс требует меньших временных и материальных затрат, более экологичен, а полученный экстракт имеет достаточно высокое качество и не содержит токсичных примесей, которые могут оказать негативное влияние на здоровье человека [1]. Отмечается, что величина давления в процессе субкритической экстракции имеет второстепенное значение и лишь должно обеспечивать поддержание воды в жидком состоянии, а определяющим фактором извлечения БАС является изменение температуры [2].
Целью данной работы было экспериментальное исследование влияния температуры и состава растворителя на процесс извлечения БАС, в том числе не растворимых в воде при нормальных условиях, из лекарственного растительного сырья "листья эвкалипта прутовидного".
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве объектов исследования использовали лекарственное растительное сырье — листья эвкалипта прутовидного (Eucalypti viminalis Labill.), производства ПКФ "Фитофарм" ООО.
Извлечение БАС из лекарственного растительного сырья "Эвкалипт прутовидный" проводили четырьмя способами, причем во всех случаях соблюдалось одинаковое соотношение растительного сырья и экстрагента — 2.20 ± 0.05 г : 100 см3.
Первый способ извлечения заключался в экстракции водой при температуре 95 ± 5°С и атмосферном давлении в статическом режиме (ЭВ 95°C 101.3 кПа), т.е. традиционный способ приготовления отвара согласно Государственной фармакопеи XI [3]. Растительное сырье эвкалипта прутовидного массой 2.20 ± 0.05 г помещали в термостойкий стеклянный стакан, добавляли 100 мл горячей дистиллированной воды, накрывали крышкой и нагревали на кипящей водяной бане в течение 15 мин, затем охлаждали при комнатной температуре в течение 45 мин, отфильтровывали, оставшееся на фильтре сырье отжимали. Объем
Рис. 1. Установка для экстракции при повышенном давлении и температуре:
1 — Сосуд с водой; 2 — капилляр; 3 — насос высокого давления; 4 — нагреваемый капилляр; 5 — экстрактор; 6 — термостат; 7 — охлаждаемый капилляр; 8 — манометр; 9 — вентиль тонкой регулировки.
полученного экстракта доводили дистиллированной водой до 100 см3.
Второй способ извлечения заключался в экстракции 70%-ным водным раствором этанола при температуре 25 ± 5°C и атмосферном давлении в статическом режиме (ЭЭ 25°C 101.3 кПа), т.е. приготовление спиртовой настойки, согласно Государственной фармакопеи XI, статья "Настойки" [3]. Образец измельченных листьев эвкалипта прутовидного массой 2.20 ± 0.05 г подвергали дробной мацерации, т.е. настаиванию с периодической (1 раз в 2 дня) заменой полученного экстракта на новую порцию экстрагента. Порции экстрактов объединяли, при этом общее количество экстрагента составило 100 см3. Полученный экстракт отстаивали при температуре 7 ± 2°C до получения прозрачной жидкости не менее 2 сут и фильтровали.
Третий способ извлечения БАС заключался в экстракции субкритической водой в динамическом режиме при температурах 120 ± 1, 160 ± 1, 200 ± ± 1°С и давлении 5.0 ± 0.1 МПа (ЭСВ 120, 160, 200°С, 5 МПа).
Для экстракции четвертым способом в качестве экстрагента использовались 10, 50 и 70% растворы этанола в воде. Условия экстракции: температура 200 ± 1°С и давление 5.0 ± 0.1 МПа (ЭЭ 10, 50, 70%, 200°C, 5 МПа).
Эксперимент по экстракции субкритической водой проводили на оригинальной установке (рис. 1), разработанной коллективом авторов [4].
Принцип работы установки заключатся в следующем. Дистиллированная и дегазированная вода из сосуда 1 по капилляру 2 поступает посредством насоса высокого давления 3 в нагреваемый капилляр 4, а затем в экстрактор 5, заполненный растительным сырьем, смешанным с гранулами карбида кремния для предотвращения слеживания. Нагреваемый капилляр и экстрактор находятся в термостате 6. Полученный экстракт поступает в охлаждаемый капилляр 7. Давление регулируется
с помощью вентиля тонкой регулировки 9 и контролируется с помощью манометра 8.
Для проведения экстракции субкритической водой исследуемое растительное сырье массой 2.20 ± 0.05 г смешивали с гранулами карбида кремния размером 2 х 3 мм до объема 20 см3, затем полученная проба помещалась в экстрактор. После подключения экстрактора, в систему подавался экс-трагент, затем экстрактор герметично закрывался, и система выдерживалась 20 мин при давлении 14.0 ± 0.1 МПа. Далее система разгерметизировалась и начинался нагрев термостата, в котором находится обогреваемый капилляр и экстрактор. Давление поддерживалось на уровне 5.0 ± 0.1 МПа, поток экстрагента составлял 1.7 ± 0.1 см3/мин. Порции экстрактов при динамическом режиме экстракции отбирали с момента выхода системы на заданную температуру фракциями по 5 см3.
Эффективность экстракции оценивалась по величине сухого остатка, который определяли для каждой фракции гравиметрическим методом согласно [5]. Также оценка качества полученных экстрактов проводилась по степени извлечения эвкалимина — одного из компонентов эвкалипта прутовидного, который представляет собой очищенную сумму терпеноидных фенолоальдегидов флороглюцинового ряда (эуглобалей) и тритерпе-ноидов [6, 7]. Количественную оценку содержания эвкалимина в полученных экстрактах проводили методом обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотомет-рическим детектированием на жидкостном хроматографе Biotronic. Разделение проводили на колонке Luna C18 250 х 4.60 мм (диаметр частиц 5 мкм). В качестве подвижной фазы использовали смесь ацетонитрила (элюент А) и 0.01 М фосфатного буферного раствора рН 3 (элюент Б). Режим элюирования — градиентный, трехступенчатый: элюент А 20% — 16 мин; подъем до 40% за 7 мин, А 40% 15 мин, подъем до 60% за 7 мин, А 60% 30 мин. Детектирование осуществлялось при длине волны 278 нм [8]. Стандартный образец эв-калимина был любезно предоставлен профессором Куркиным В.А. (Кафедра фармакогнозии Самарского государственного медицинского университета). Определение содержания эвкалимина проводили в экстракте, полученном объединением порций объемом 1 см3 из каждой фракции. Гра-дуировочные растворы эвкалимина готовили разведением в 95% этаноле.
Количество сухого остатка w% рассчитывалось по формуле:
20
X m
-i=1— х 100,
w =
m
рс
где — масса сухого остатка в каждой фракции, г; трс — масса растительного сырья, г.
Таблица 1. Количественное содержание нелетучих веществ в полученных экстрактах
ЭСВ 120°С 5 МПа ЭСВ 160°С 5 МПа ЭСВ 200°С 5 МПа ЭЭ 10% 200°С 5 МПа ЭЭ 50% 200°С 5 МПа ЭЭ 70% 200°С 5 МПа ЭЭ 25°С 101.3 кПа ЭВ 95°С 101.3 кПа
Сухой остаток, 11.2 16.3 52.9 51.0 53.0 53.4 44.7 25.5
Количество извлекаемого эвкалимина а, мг/г рассчитывалась по формуле:
а = ■
СУ
т
'"рс
где С — концентрация эвкалимина в экстракте, мг/мл, найденная по градуировочному графику; V — объем экстракта, см3; трс — масса растительного сырья, г.
Для сравнительной оценки эффективности различных видов экстракции, полученные экстракты исследовали методом УФ-спектрофото-метрии на спектрофотометре СФ-46. Для проведения измерений 50 мкл объединенного экстракта доводили до объема 10 мл 70%-ным раствором этилового спирта. Измерение оптической плотности проводили в диапазоне длин волн 190—400 нм.
Также экстракты были исследованы на ИК-Фурье-спектрометре №со1е1 iS50 FT-IR в диапазоне 4000—500 см-1. Для изготовления образцов с КВг использовали сухой остаток исследуемых экстрактов.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
При проведении экстракции субкритической водой в динамическом режиме было отмечено, что первые три фракции были прозрачные, а фракция № 4 и последующие представляли собой коллоидные растворы, поскольку фильтрование через мембранный фильтр с размером пор 0.45 мкм не избавляло от взвеси. Мутность экстрактов не устранялась фильтрованием через мембранный фильтр, однако растворы становились прозрачными только при добавлении этилового спир
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.