способ выделения липидов

Формула изобретения

Способ выделения липидов, включающий измельчение древесной зелени хвойных пород, преимущественно ели, извлечение липидов экстракцией органическим растворителем, их омыление водным раствором щелочи, подкисление омыленных липидов водным раствором серной кислоты и разделение на кислые и нейтральные вещества, отличающийся тем, что омыление липидов проводят непосредственно обработкой измельченного сырья 5 10%-ным раствором щелочи, после омыления нейтральные вещества извлекают петролейным эфиром, а кислые вещества экстрагируют диэтиловым эфиром после удаления нейтральных компонентов и подкисления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лесохимии, а именно получению биологически активных веществ для медицины и сельского хозяйства.

Древесная зелень богата липидными компонентами. К липидам относятся вещества древесной зелени, которые не растворяются в воде, растворяются в органических растворителях и содержат в молекулах высшие алкидные радикалы. По химической природе и по полярности основная часть липидов древесной зелени хвои представлена двумя группами веществ: нейтральными и кислыми. В состав нейтральных веществ липидов входят ацилглицерины, эфирные масла, воски, сложные эфиры, спирты, углеводороды, пигменты, жирорастворимые витамины и т.д. Состав кислых компонентов липидной фракции представлен смоляными, насыщенными и ненасыщенными алифатическими кислотами и фенольными соединениями. По данным различных авторов суммарное содержание липидов в хвое сосны 7-12% ели 10% от абсолютно сухой массы сырья [1, 2] из них нейтральных 5-7% и кислых 3-6%

Необходимым условием полного извлечения липидов из хвои является разрыв связи их с другими соединениями. Главную роль в сцеплении липидов с другими соединениями играют слабые гидрофобные и Ван-дер-Вальсовые взаимодействия, а также водородные и ионные связи. Неполярные радикалы протенногенных аминокислот способны к слабым взаимодействиям с гидрофобными участками молекул липидов и к взаимодействиям типа "ион-диполь" с фосфатными группами липидов. Для их разрушения достаточно воздействия неполярных растворителей.

В образовании комплексов липидов с биополимерами клетки участвуют водородные связи, которые могут образовываться между гидроксильными, карбоксильными и аминогруппами липидов и полярными функциональными группами белков и других соединений. Энергия этих связей значительно превышает энергию слабых взаимодействий. Поэтому разорвать водородные связи можно или повышая полярность растворителей или используя другие принципы выделения.

Известны способы выделения липидов [3] экстракцией органическими растворителями, например: трихлорэтиленом, хлороформом, ацетоном, спиртами и др. из древесной зелени хвойных пород.

Способы не нашли применения в существующих технологических схемах из-за токсичности этих растворителей и растворимости в воде.

Наиболее близким к предлагаемому нами способу является способ извлечения экстрактивных веществ [4] где в качестве органического растворителя используют бензин. По известному способу бензиновый экстракт получают при температуре 60-80^o, освобождают его от воска при понижении температуры, а затем омылением 30% -ным водным раствором щелочи экстракт разделяют на кислую и нейтральную фракции. Нейтральные вещества остаются в бензиновом растворе, после отгонки растворителя из них получают концентрат с выходом 0,4-0,6% от абсолютно сухого сырья (а.с.с.). Водорастворимые вещества обрабатывают 15-20% -ным раствором серной кислоты, в результате чего выделяют жирные и смоляные кислоты, выход которых составляет 0,4-0,5% от а.с.с.

Недостатком известного способа является низкое (4-7% от суммы экстрактивных веществ) извлечение экстрактивных веществ из-за малой полярности растворителя.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа выделения липидов из хвои путем создания экстрагирующей эмульсии, используемой для извлечения и концентрирования нейтральных липидов из водных растворов и, одновременно, связывание кислых веществ липидов в виде их натриевых солей, что позволит увеличить извлечение экстрактивных веществ.

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

Существенными признаками изобретения являются: измельчение сырья, обработка сырья 5-10% водным раствором щелочи при комнатной температуре, извлечение из полученной эмульсии экстракцией петролейным эфиром нейтральных веществ липидов и выделение из водорастворимой части эмульсии после подкисления 10-15% раствором серной кислоты концентрата кислых компонентов с помощью органического растворителя (диэтилового эфира).

Интенсификация извлечения экстрактивных веществ из древесной зелени зависит от многих факторов. Помимо разрыва связи липидов с другими соединениями им необходимо преодолеть диффузное сопротивление через клеточные мембраны и стенку при переходе в экстракт. Мы полагаем, что обработка водными растворами щелочи и измельчение хвои способствуют уменьшению этого сопротивления. Кроме того, в результате воздействия на хвою щелочи, Na-соли кислот растворяются в водном растворе. Наличие в экстрагируемой смеси поверхностно-активных солей смоляных и жирных кислот способствует образованию эмульсии (типа масло в воде) нейтральных веществ липидов в воде.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Древесную зелень ели влажностью 50% измельчают на шнековом измельчителе. 500 г измельченной зелени смешивают с 4000 г 5% -ного водного раствора гидроокиси натрия (соотношение хвоя: щелочной раствор 1:8) при комнатной температуре (t 20-25^oC). Смесь перемешивают механической мешалкой (скорость 150-300 об/мин) 2 часа при температуре реакционной смеси. Полученную гетерогенную массу разделяют на шнековой соковыжималке. Отделяют твердую фазу, фильтрат переносят в делительную воронку и экстрагируют 3 раза петролейным эфиром (фр. 70-100^oC ) при соотношении петролейный эфир:фильтрат равном 1:1. В качестве деэмульгатора используют этиловый спирт в количестве 7-10% по отношению к фильтрату. Экстракт промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, сушат над безводным Na₂SO₄ и полностью отгоняют растворитель на ротационном испарителе. Получают концентрат нейтральных веществ липидов с выходом 1,5-2,0% от а.с.с.

Фильтрат обрабатывают 12% -ным водным раствором серной кислоты до нейтральной реакции. Нейтрализованный фильтрат трижды экстрагируют диэтиловым эфиром, растворитель отгоняют и получают концентрат компонентов с выходом 2,7-3,2% от а.с.с. Кислотное число 130 (мг КОН/мл).

Пример 2. Выделение липидов проводят также как в примере 1. Обработку хвои проводят 10% -ным водным раствором гидроокиси натрия. Соотношение хвоя: щелочной раствор 1:5. Выход нейтральных веществ липидов 1,1-1,3% от а.с.с. Выход концентрата кислых компонентов 4,2-4,8% от а.с.с.

Пример 3. Выделение липидов проводят как в примере 1. Хвою обрабатывают 20% -ным водным раствором гидроокиси натрия. Соотношение хвоя:щелочной раствор. Выход нейтральных веществ липидов 0,4% от а.с.с.

Пример 4. Выделение проводят как в примере 2. Процесс осуществляют при нагревании реакционной массы до 80^oC Выход нейтральных веществ липидов - 0,9% от а.с.с. Выход кислых компонентов 3,1% от а.с.с.

Результаты выделения липидов из древесной зелени ели сведены в таблицу.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход липидов в 3-4 раза по сравнению с известным. Все операции по новому способу проводятся при комнатной температуре.

Список литературы

1. Левин Э.Д. Репях С.М. Переработка древесной зелени. -М. Лесная промышленность, 1981. 196 с.

2. Иевинь И. К. Полис О. Р. Использование древесной зелени. В сб. "Комплексное использование древесного сырья". Рига, "Зинатне" 1984, с. 152-169.

3. Васильев С. Н. Рощин В.И. Выродов В.А. Состав экстрактивных веществ древесной зелени сосны обыкновенной. Обзор информ. М. ВНИПИЭИлеспром, 1991, -72 с.

4. Ягодин В.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени. - Л. Изд. Ленинградского ун-та, 1981. -224 с.