способ получения витаминной части растительного сырья

Формула изобретения

Способ получения витаминов группы K из зеленого чая, включающий экстрагирование последовательным добавлением к сырью изопропанола и бидистиллированной воды в ультразвуковой ванне, поочередное пропускание полученных экстрактов через сорбент, содержащий слой ацетилацетоната никеля, и десорбцию гексаном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к способу получения витаминов из растительного сырья, содержащего биологически активные вещества (БАВ), из масличного растительного сырья, преимущественно из семян подсолнечника.

Известны способы получения биологически активной суммы тритерпеновых кислот путем экстракции органическим растворителем высушенной зелени, реэкстракции кислот щелочным водным раствором, последующего подкисления водного экстракта кислотой и выделения целевого продукта из подкисленного водного экстракта путем экстракции этилацетатом или трет-бутилметиловым эфиром (Способ получения биологически активной суммы тритерпеновых кислот / Ралдугин В.А., Шевцов С.А., Щукин Г.И., Ляндрес Г.В., Михеев К.А.; Пат. док. 2061487. - Новосиб. ин-т орган. химии СоАН, Сиб. НИИ лес. пром-сти, Дальневост. НИИ лесн. пром-сти - № 4952526/14, заявл. 28.06.91., опубл. 10.06.96, Бюл. № 16; Способ получения биологически активной суммы тритерпеновых кислот / Ралдугин В.А., Друганов А.Г., Климов В.П., Шубин А.Н., Чекуров В.М.; Пат. док. 2108803. - Новосиб. ин-т орган. химии CO РАН - № 97105437/13, заявл. 08.04.97, опубл. 20.04.98). Данные способы недостаточно эффективны вследствие своей длительности и низкого выхода целевого продукта.

Известен способ получения смеси тритерпеновых кислот путем экстракции этилацетатом предварительно обработанного паром растительного сырья (коры или зелени пихты), последующей реэкстракции кислот щелочным раствором и выделения кислот после подкисления щелочного экстракта. Данный способ недостаточно эффективен вследствие длительности предварительной обработки (13-15 часов). Кроме того, на предварительной стадии растительное сырье подвергается высокотемпературному воздействию (109-112°C), в результате чего часть биологически активных соединений может разрушаться (пат. РФ № 2151139, опубл. 20.06.00, C07C 51/47, А61L 31/19).

Известен способ получения масла и белкового продукта из зародышей пшеницы путем отжима, который включают сушку исходного сырья до влажности 6-8% при температуре не выше 80°C в псевдоожиженном слое и отжим сырья в зеерной камере с одновременным измельчением, нагревом и перемешиванием при добавлении в него масла (RU 2163922, . 10.03.01, C11B 1/00, C11B 1/06). В известном способе получают масло и белковый продукт (жмых) высокого качества. Однако этот способ обеспечивает сравнительно невысокий выход масла при отжиме низкомасличного растительного сырья в виде зародышей пшеницы.

Известны экстракционные способы получения масла из зародышей пшеницы (RU 2149892, . 27.05.00, C11B 1/10, A23L 1/30), которые включают измельчение сырья и экстракцию растворителями в экстракторе с последующим удалением экстрагентов. Способы позволяют получать масла лечебно-профилактического назначения и обеспечивают достаточно высокий выход масла, однако они требуют использования специальных растворителей для экстракции, что усложняет процесс получения масла. При этом эффективность процесса экстракции в системе сырье-растворитель недостаточна, поэтому не обеспечивается высокая производительность процесса.

Известен способ получения подсолнечного масла, при котором подсолнечный жмых экстрагируют бензином с последующей дистилляцией мисцеллы. Данный способ позволяет получить подсолнечное масло с высокой концентрацией токоферолов (см. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Под ред. Сергеева Л.Г., т.1, кн.2, Л.: ВНИИЖ, 1974, с.23).

Недостатком такого способа является то, что он не обеспечивает полного перехода токоферолов в масло из жмыха, что не позволяет использовать масло как источник витамина E, например, в лечебно-профилактических целях.

Известен способ получения натурального витаминизированного растительного масла при комплексной переработке растительного сырья, включающий экстракцию сырья диоксидом углерода при давлении 1-60 Мпа и температуре 35-60°C в течение 120-300 минут с получением токоферол-каротиноидного комплекса и шрота и последующую экстракцию шрота дистиллированной водой (см. патент РФ № 2070053, 1996 г.).

Недостатком данного аналога являются потери ценных биологически активных веществ в целевом продукте за счет использования заявленных параметров обработки, а также частичные потери диоксида углерода.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения биологически активной суммы антиоксидантов - тритерпеновых кислот, включающий выделение целевого продукта экстракцией органическим растворителем, растительное сырье предварительно механически обрабатывают в присутствии абразивного материала (патент 2323765, . 10.05.2008, B01D 11/02, A61K 36/00). Полученную после механической обработки смесь подвергают двукратной экстракции горячей водой при температуре 50-70°C, длительность экстракции составляет 1,0-1,5 часа. Водный экстракт фильтруют или центрифугируют. Твердый остаток после сушки обезжиривают, экстрагируют органическим растворителем, после удаления из органического экстракта получают смесь тритерпеновых кислот.

Недостатком предложенного метода является удаление водорастворимых веществ, а именно фенолов, полифенолы и водорастворимых витаминов. Известно, что фенольные соединения оказывают существенное влияние на ауксиновый обмен, ряд из них является сильным ингибитором роста (Л.П.Сарапуу, В.И.Кефели. Фенольные соединения и рост растений // Фенольные соединения и их биологические функции. Материалы 1-го Всесоюзного симпозиума по фенольным соединениям, 129-138, М.: Наука, 1968).

Задачей изобретения является разработка способа получения витаминной части растительного сырья с целью повышения выхода и качества целевого продукта. Решение поставленной задачи достигается благодаря эффективному использованию водной части экстракта (полифенолов и водорастворимых витаминов), уменьшению количества используемых органических растворителей, повышению чистоты конечного продукта. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное решение отличается тем, что водный экстракт и экстракт органического растворителя последовательно пропускают через сорбент со слоем ацетилацетоната никеля, что позволяет эффективно удерживать витамины и сопутствующие вещества за счет донорно-акцепторных взаимодействий неподеленных электронных пар атомов кислорода, серы или азота и электронодефицитного атома металла. При этом необходимо, чтобы атом металла находился в виде комплекса с органическим лигандом для предотвращения образования устойчивых комплексов и попадания металла в целевой продукт. Кроме того, предложенное решение позволяет регенерировать органический растворитель для дальнейшего использования путем пропускания его через сорбент, что позволяет освободиться от сорбированных веществ. Преимущество достигается вследствие использования водной части экстракта, неиспользуемой в способе-прототипе, повышению чистоты целевого продукта способствует селективная сорбция антиоксидантов на слое комплекса металла. Десорбция витаминной части растительного сырья с сорбента достигается путем пропускания небольшого количества гексана через сорбент. Полученный гексановый экстракт высушивают до вязкого или твердого состояния.

В качестве исходного сырья выбрано масличное растительное сырье, которое является биологически ценным природным продуктом, концентрирующим в себе: белки с незаменимыми аминокислотами и высокой степенью усвоения; жиры, жирнокислотный состав которых представлен в основном (80-85%) ненасыщенными жирными кислотами, в особенности линолевой кислотой (свыше 65%); витамины группы B, PP, токоферолы, а также макро- и микроэлементы.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1

Для экстракции витаминной части растительного сырья (группы витамина Е) к 20 г нерафинированного экстракта семян подсолнечника последовательно добавляли 150 мл этанола и 50 мл бидистиллированной воды при перемешивании в ультразвуковой ванне 30 мин. Полученные экстракты поочередно пропускали через сорбент, содержащий слой ацетилацетоната никеля.

Для концентрирования использовали стальные патроны-концентраторы с загрузкой сорбента 0.1-0.8 г модифицированного ацетилацетонатом никеля силохрома с размером частиц 0.20-0.25 мм. Сорбцию в динамическом режиме проводили, прокачивая через патрон экстракт со скоростью 1 мл/мин. После концентрирования осуществляли обратную продувку концентратора воздухом в течение 5 мин для удаления избытка воды и растворителя. Десорбцию проводили дважды 5 мл гексана, после чего проводили определение витаминной части экстракта. Общее содержание экстрактивных веществ определяли взвешиванием сухого остатка после высушивания в роторном испарителе при пониженном давлении (данные представлены в таблице 1)

Анализ сухого остатка на содержание группы витамина Е проводили на газовом хроматографе Angilent 6890N с капиллярной колонкой HP-5 30 м×0.32 мм, толщина пленки неподвижной фазы 0.25 мкм (данные представлены в таблице 2). Температура детектора и инжектора составляла 320°C, использовали делитель потока 1:40, скорость гелия 2 мл/мин. Режим программирования температуры: 90-300°C при скорости 10°C/мин.

Пример 2

Для экстракции витаминной части растительного сырья (группы витамина K) к 20 г листьев зеленого чая последовательно добавляли 150 мл изопропанола и 50 мл бидистиллированной воды в ультразвуковой ванне 30 мин. Полученные экстракты поочередно пропускали через сорбент, содержащий слой ацетилацетоната никеля.

Для концентрирования использовали стальные патроны-концентраторы с загрузкой сорбента 0.1-0.8 г модифицированного ацетилацетонатом никеля силохрома с размером частиц 0.20-0.25 мм. Сорбцию в динамическом режиме проводили, прокачивая через патрон экстракт со скоростью 1 мл/мин. После концентрирования осуществляли обратную продувку концентратора воздухом в течение 5 мин для удаления избытка воды и растворителя. Десорбцию проводили дважды 5 мл гексана, после чего проводили определение витаминной части экстракта.

Общее содержание экстрактивных веществ определяли взвешиванием сухого остатка после высушивания в роторном испарителе при пониженном давлении (данные приведены в таблице 3). Анализ проводили на газовом хроматографе Angilent 6890N с капиллярной колонкой HP-5 30 м ×0.32 мм, толщина пленки неподвижной фазы 0.25 мкм. Температура детектора и инжектора составляла 320°C, использовали делитель потока 1:40, скорость гелия 2 мл/мин. Режим программирования температуры: 90-300°C при скорости 10°C/мин и 13 минут при 300°C.

Преимуществом заявленного изобретения является одновременное извлечение водо- и жирорастворимой витаминной части растительного сырья, что приводит к эффективному использованию водной части экстракта (полифенолов и водорастворимых витаминов), уменьшению количества используемых органических растворителей, повышению чистоты конечного продукта.

Таблица 1
Содержание сухого остатка в растительном экстракте
Экстракт семян подсолнечника	Масса сухого остатка, г	Масса биологически-активных веществ, мг	Содержание биологически активных веществ, %
Сырой	0,091	5,6±0,1	6,2±0,2
Обработанный горячей водой	0,058	5,1±0,1	18,8±0,1
Нейтрализованный	0,040	7,9±0,1	9,8±0,1

Таблица 2
Определение витамина E в растительном экстракте после концентрирования на сорбент
Экстракт	Введено, мг	Найдено, мг	0,10
Сырой	0	6,0±0,1
15	20,0±0,1
30	36,0±0,1
Обработанный горячей водой	0	5,0±0,1	0,11
15	20,0±0,1
30	36,0±0,1
Нейтрализованный	0	7,0±0,1	0,13
15	24,0±0,1
30	38,0±0,1
Нерафинированный	0	6,0±0,1	0,17
15	22,0±0,1
30	35,0±0,1

Таблица 3
Содержание витамина K в сухом экстракте зеленого чая
Наименование	Масса сухого остатка, г	Масса витамина K, мг	Содержание витамина K, %
Чай «Кертис»	0,091	5,6±0,1	6,2±0,2
Чай «Ява Премиум»	0,058	5,1±0,1	8,8±0,1
Чай «Ява Медиум»	0,040	7,9±0,1	19,8±0,1
Чай «Ахмад»	0,064	5,9±0,1	9,2±0,2
Чай «Сенча»	0,035	1,1±0,1	3,1±0,1