Оценка эффективности промышленного метода экстрагирования дигидрокверцетина

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 1615. 322'-451. 16:547. 814. 51. 012:661. 12
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО МЕТОДА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА
2ООО «Биотехнология-07», г. Нальчик
А.М. Шевченко1 Е.Г. Ковалевская1 Н.Т. Карданов2
1Пятигорская государственная фармацевтическая академия
e-mail: npfarmak-50@yandex. ru
В статье изложены данные об особенностях промышленного метода экстрагирования дигидрокверцетина, материалы исследований образцов сырья по товароведческим и физико-химическим показателям. В связи с большим количеством сопутствующих веществ, процесс выделения дигидрокверцетина (ДГК) представляется весьма сложным. Известные по патентным исследованиям способы получения ДГК зачастую существуют только в лабораторном варианте. Причинами низкой эффективности промышленного метода экстрагирования дигид-рокверцетина могут быть отсутствие стадии предварительного замачивания свежего сырья, в котором должны пройти процессы плазмолиза живых клеток, затем десорбция и растворение ДГК, а также недостаточная степень вскрытия фибриллярных полостей и разрушение клеток древесины в процессе экстрагирования.
Ключевые слова: дигидрокверцетин, таксифолин, био-флавоноиды, экстрагирование.
Дигидрокверцетин (таксифолин) — природный флавоноид, получаемый из древесины лиственницы сибирской (Ьапх вШшса Ledeb.) и лиственницы даурской (Ьапх dahurica Тигсг.) [1]. Широкий спектр биологической активности препарата (антиок-сидантная, ангиопротекторная, регенерирующая, противоопухолевая, дезинтоксика-ционная, противоотечная и др.) привлекает в последнее время все большее внимание исследователей в научной и практической медицине.
В связи с большим количеством сопутствующих веществ, процесс выделения дигидрокверцетина (ДГК) представляется весьма сложным. Известные по патентным исследованиям способы получения ДГК зачастую существуют только в лабораторном варианте. При масштабировании их возникают сложности с регенерацией растворителей, утилизацией отходов, они сложны в исполнении, требуют использования дорогостоящих растворителей, не всегда обеспечивают чистоту продукта. Кроме того, высокие энергозатраты на регенерацию экстрагентов повышают стоимость субстанции, а токсичность и огнеопасность некоторых экстрагентов не позволяют использовать их в крупном производстве. Поэтому промышленные методы получения субстанции должны быть в первую очередь безопасны и экономически обоснованы.
Производство ДГК налажено некоторыми предприятиями Сибири (г. Ангарск, фирма «Флавир», ИНПФ «Химия древесины» совместно с Байкальским ЦБК), Дальнего Востока (ОАО «Аметис», Амурская обл.), Подмосковья (г. Пущино), а также ООО «Биотехнология — 07» (г. Нальчик). Сырьем служит древесная масса комлевой части ценных пород сибирской и даурской лиственницы от 100- до 200-летнего возраста. При производстве ДГК в Европейской части нашей страны стоимость его повышается из-за транспортировки сырья из районов Дальнего Востока и Сибири. Учитывая большую потребность в субстанции, ценность сырья и ограниченность его запасов, технологии его выделения должны быть в максимальной степени ресурсосберегающими. Существующий метод промышленного получения ДГК [2] основан на экстракции мелкоизмельченной комлевой части лиственницы 90% спиртом этиловым в батарее из двух диффузоров в соотношении сырья и экстрагента 1:6. Для интенсификации процесса к диффузорам подключают роторно-пульсационный аппарат (РПА), экстрагируют в течение 20 минут, затем отделяют извлечение на фильтрующих центрифугах. В последующем извлечение концентрируется, из него осаждается ДГК-сырец, который подвергается дополнительной очистке и перекристаллизации. При
этом сырье, особенно во втором диффузоре, содержащее значительную часть неизвлеченного ДГК, в дальнейшем не используется и идет в отвал.
Целью настоящей работы является выяснение причин недостаточного истощения сырья в промышленном методе экстрагирования.
Объекты и методы. В качестве объектов исследования использовали комлевые части лиственницы даурской зимней заготовки, поставляемые из Зейского района Амурской области. Предприятие «Биотехнология — 07» (г. Нальчик) предоставило 6 образцов сырья различных серий. Измельчение сырья проведено на токарном станке (степень измельчения 1−7 мм). Содержание ДГК определяли методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе «Стайер» фирмы Аквилон согласно методикам, описанным в литературе [3], при следующих параметрах: колонка Luna С 8 размером 250×4,60 мм, длина волны 287 нм, объем вводимой пробы 20 мкл. Образец ГСО дигидрокверцетина (ВФС 42−2399−94) был предоставлен ООО «Биотехнология-07», г. Нальчик.
Обсуждение результатов. Начальным этапом исследований явилось исследование образцов сырья по товароведческим и физико-химическим показателям. Влажность сырья определена по методике ГФ XI издания [4] содержание ДГК — по методике, приведенной выше. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты определения влажности и содержания ДГК в промышленных образцах комлевых частей лиственницы даурской
№ серии образца Влажность Содержание ДГК в пересчете на сухое вещество
W, % Метрологические характеристики Сисх, % Метрологические характеристики
10 310 20 310 30 310 40 310 50 310 60 310 18,4 19,8 13,4 15,8 16,8 14,3 X = 16,4 Sx= 0,991 ±АХ= 2,54 е= 15,5296 t=2,57 2,95 2,41 2,68 2,20 3,01 2,55 X = 2,63 Sx= 0,127 ±ДХ= 0,328 8= 12,4696 t=2,57
Как следует из табл. 1, влажность измельченных образцов свежей древесины лиственницы даурской находилась в пределах 14,3 -19,8%, а содержание ДГК — 2,20 -3,01%.
Степень измельчения определена путем ситового анализа образцов сырья промышленного измельчения. Учет результатов ситового анализа проводился по формуле Козени [5]:
100 tfc II
d i = 1 d г
где: Agi — количество частиц сырья размером di. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты ситового анализа образцов сырья различных серий
№ Содержание частиц сырья указанного размера (мм), %
образца & lt-0,5 0,5−1,0 1,0−2,0 2,0−3,0 3,0−5,0 & gt-5,0 100 d
10 310 20 310 30 310 40 310 50 310 60 310 0 2,2 2,8 1,4 0,6 2,0 1,7 5,8 4,5 6,2 6,8 5,2 4,7 24,2 18,5 20,2 25,6 22,4 21,2 38,2 42,4 36.4 32.5 37,1 38,5 20,4 19,2 22,1 24,3 20,0 18,7 9,2 12,6 14,7 10,2 13,3 15,2 2.5 2.6 2,7 2,6 2,6 2.5 2. 6
Как следует из табл. 2, средняя степень измельчения составила 2,6 мм, несмотря на то, что в некоторых партиях сырья содержание частиц размером более 5 мм составляло 15%. Это говорит о необходимости дополнительного измельчения сырья.
В лабораторных условиях воспроизведен промышленный метод экстрагирования при следующих условиях:
масса сырья в одном диффузоре — 40 г- число диффузоров — 2-
размер частиц — 1−7 мм (промышленная степень измельчения) — экстрагент — спирт 90%- количество экстрагента — 240 мл- соотношение твердой и жидкой фаз — 1:6.
Для интенсификации процесса использовали высокоскоростной лабораторный миксер-измельчитель (2 тыс. об/мин). Время экстрагирования на каждой ступени составляло 20 минут, как это и заложено в технологической инструкции. Отжим сырья проводили на лабораторном гидропрессе при давлении 100 кгс/см2. При этом коэффициент поглощения составил в среднем 0,8 см3/г. Для экстракции взято 6 образцов сырья различных серий поставки. Фактический выход (^ф) рассчитывался по формуле:
Чф (%) = X
X, (г)
i
исх
(г)
• 100
где Xi — содержание ДГК (г) в отделенной от сырья жидкой фазе после 2-й ступени экстракции- Хисх. — содержание ДГК в использованной для экстрагирования массе исходного сырья (80 г). Результаты приведены в табл. 3.
Таблица 3
Фактический выход ДГК в промышленном методе экстрагирования

серии Хисх, г X, г Ci, % Метрологические характеристики
образца
10 310 2,36 0,8200 34,75
20 310 1,93 0,8012 41,51 Х = 39,12
30 310 2,14 0,8199 38,31 Sх= 1,792
40 310 1,76 0,8050 45,74 +АХ= 4,606
50 310 2,41 0,8210 34,07 е= 11,77%
60 310 2,04 0,8235 40,37 t=2,57
Таким образом, фактический выход ДГК находился в пределах 34,07 — 45,74% (в среднем 39,12%).
Теоретический расчет [5] возможного выхода ДГК при вышеуказанных условиях показал, что при достижении равновесия в системе экстрагент — сырье он должен быть на уровне 98%:
Чо =
a + a2 + …a n
л & gt- & gt- 2 I
1 + а + а + … a
• 100% =
208, 208ч-+ (-)2
32 32
= 98%
число ступеней
, 208. 208,2
1 ±+ (-)2
32 32
где, а — соотношение сливаемого и удержанного сока- п экстрагирования, равное числу диффузоров в батарее. Эффективность используемого метода:
Л — 39 12
— • 100% = ----100 = 39,9%
Ло 98
Представляло интерес установить причины столь низкой эффективности. Время проведения процесса экстрагирования в промышленных условиях (20 мин на каждой ступени) кажется нам сомнительным, т.к. измельченное сырье предварительно не высушивается в связи с возможностью окисления ДГК, а живые
клеточные оболочки не обладают полупроницаемостью. В связи с этим нами устанавливалось оптимальное время экстрагирования сырья на одной ступени. Процесс извлечения проводили в приведенных выше условиях в течение 5−45 мин (пробы отбирались через каждые 5 мин). Анализ полученных извлечений проводили методом ВЭЖХ, как указано выше. Результаты представлены на рис. 2. Для исследования взят образец сырья серии 20 310 с исходным содержанием ДГК 2,41%.
Рис. 1. Динамика извлечения ДГК в зависимости от времени экстрагирования
Результаты эксперимента показали, что максимальный прирост концентрации ДГК наблюдался на 25-й минуте экстрагирования, после чего значимых изменений в приросте не было. Однако после экспозиции системы в течение 24 часов и дополнительной экстракции в течение 5 мин. на лабораторном миксере-измельчителе прирост концентрации составил еще 0,35% (!).
Таким образом, причинами низкой эффективности промышленного метода экстрагирования дигидрокверцетина могут быть отсутствие стадии предварительного замачивания свежего сырья, в котором должны пройти процессы плазмолиза живых клеток, затем десорбция и растворение ДГК, а также недостаточная степень вскрытия фибриллярных полостей и разрушение клеток древесины в процессе экстрагирования. Указанные причины должны быть учтены при разработке оптимизированной схемы получения ДГК.
Литература
1. Уминский, А. А. Биохимия флавоноидов и их значение в медицине // А. А. Уминский, Б. Х. Хавстеен, Б. Ф. Баканева. — Пущино: ООО Фотон-век, 2007. -264 с.
2. Патент 2 346 941^^. Способ выделения дигидрокверцетина из древесины лиственницы и установка для его осуществления / Кислицын А. Н., Мальчиков Е. Л. ^и)// Заявка: 2 007 114 401/04, 16. 04. 2007
3. Р 4.1. 1672−03. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. 11.3. Определение флаванонолов в БАД из экстрактов лиственницы. Дата введения — 30 июня 2003 года.
4. Государственная фармакопея СССР. — 11-е изд. — Вып. 1. Общие методы анализа. — М.: Медицина, 1987. — 336 с.
5. Пономарев, В. Д. Экстрагирование лекарственного растительного сырья / В. Д. Пономарев. — М.: Медицина, 1976. — 204 с.
ESTIMATION OF EFFICIENCY OF INDUSTRIAL METHOD OF DIHYDROQUERCETIN EXTRACTION
In the article the data on features of industrial method of extraction of dihydroquercetin, materials of researche of samples of raw in physical and chemical parameters are stated. In connection with a plenty of accompanying substances, process of extraction of dihydroquercetin (DGQ) is represented rather complex. Ways of reception DGQ known on patent researches frequently exist only in laboratory variant. The reasons of low efficiency of an industrial method extraction of dihydroquercetin can be absence of a stage of preliminary soaking of fresh raw material, in which should pass processes of a plasmolysis of living cells, then a desorption and dissolution DGK, and also an insufficient degree of opening of fibrillar cavities and destruction of cells of wood in process extraction.
Key words: dihydroquercetin, taxyfolin, bioflavonoids, extraction
A.M. Shevchenko1 E.G. Kovalevskaja1 N.T. Kardanov2
1Pyatigorsk State Pharmaceutical Academ
2Public corporation & quot-Biotechnology — 07& quot-, Nalchik
e-mail: npfarmak-50@yandex. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой