Влияние активированных углей разных марок на качество рутина в процессе очистки

Фармацевтическая промышленность выпускает достаточно широкий ряд лекарственных форм, содержащих в своём составе витамин Р (рутин): Аскорутин, Асковертин, Ундевит, Троксерутин, Венорутон и др.; БАДов – Флавигран, Витамикс, Венорм, Малти-Комплекс, Каскарутол-Эдас и др., производимых на основе субстанции рутина. На сегодняшний день основным источником получения рутина являются бутоны софоры японской (Sophora japonica L.), однако в нашей стране отсутствует сырьевая база данного растения.

Субстанция рутина – это импортное сырье, основными поставщиками которого являются Бразилия, Германия и КНР.

Для замены дорогостоящей импортной субстанции предлагается получать рутин из сырья, широко культивируемого на территории России, – травы гречихи ( Fagopyri herba ). В культивируемых сортах травы гречихи посевной содержится до 8 % рутина, а также сопутствующие флавоноиды (кверцетин, изокверцетин) [2, 3].

Цель исследований. Разработка способа очистки рутина, за основу которого взят метод препаративной хроматографии с использованием в качестве сорбента активированных углей разных марок.

Задачи исследований. Провести сравнительный анализ выхода и качества рутина, полученного в результате элюирования через слой активированного угля 6 марок.

Объекты и методы исследований. Объектом исследований являлись образцы рутина-сырца, очищенные методом препаративной хроматографии на слое активированного древесного и кокосового угля 6 марок.

Физико-химические показатели углей представлены в таблице.

Физико-химические показатели активированных углей различных марок [4]

Марка угля	Внешний вид	Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г	Массовая доля золы, %	Массовая доля влаги, %	СК I I О ” с о I Е -5 ?г	5 £ i о со IT S £5
ОУ-А ГОСТ 4453-74	Тонкодисперсный порошок черного цвета	225	4,6	4,7	270	60
ОУ-В ГОСТ 4453-74	Тонкодисперсный порошок черного цвета	-	10,0	10,0	290	-
БАУ-А ГОСТ 6217-74	Зерна черного цвета	60,0	6,0	10,0	240	60
БАУ-МФ ГОСТ 6217-74	Зерна черного цвета	70,0	10,0	10,0	-	-
NWC-P спецификация FCC	Черный порошок	300,0	5,0	15,0	300	-
NWM-P спецификация FCC	Черный порошок	280,0	10,0	15,0	300	-

Стоимость используемых в работе углей от 90 руб/кг для БАУ-А до 160 руб/кг для NWC-P (по состоянию на 31 декабря 2014 г.).

Результаты исследований и их обсуждение. Рутин-сырец был получен из травы гречихи двукратной экстракцией 70%-м раствором этилового спирта. Выход составил 4,44±0,05 % (на а.с.в.); содержание основного вещества в образце – 75,74 %; температура плавления 162 °С; кристаллы серо-зеленого цвета. Согласно требованиям нормативной документации, содержание рутина должно быть не менее 95,00 % (ГФ 11), а в образце ГСО – не менее 98,5 %. В качестве растворителя и элюента для хроматографии был использован 99,5%-й метанол.

В колонку длиной 360 мм, диаметром 15 мм, помещают активированный уголь (высота слоя от 10 до 100 мм). Колонку промывают 99,5%-м метанолом. Образец рутина растворяют в 50 мл горячего 99,5%-го метанола. Раствор наносят на подготовленный слой сорбента, подачу метанола в колонку осуществляют со скоростью 1 капля в секунду.

Осаждение кристаллов проводят хлороформом в соотношении 1:2 при комнатной температуре в течение 24 часов. Сушка в сушильном шкафу при температуре 105 °С до постоянной массы.

Высота слоя сорбента в колонке соответствует номеру образца рутина очищенного.

После очистки рутина с использованием различных марок углей проверялось содержание основного вещества в каждом из образцов методом ВЭЖХ (высокоэффективный жидкостной хроматограф Милихром А-02 с УФ детектором и колонкой хроматографической из нержавеющей стали Ø 2×75мм, заполненной обращенно-фазовым сорбентом. ProntoSIL 120-5C18 AQ, c пакетом программного обеспечения. Подвижная фаза ацетонитрил для жидкостной хроматографии (ЧДА) по ТУ 6-09-14-2167-84,о.с.ч.).

На основе полученных данных построены диаграммы зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (рис. 1–6).

□ Выход рутина, % □ Содержание рутина, % ■ Продолжительность элюированид час

Рис. 1. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки БАУ-А)

Диаграмма, представленная на рисунке 1, наглядно показывает, что при использовании в качестве сорбента активированного угля марки БАУ-А максимальное содержание рутина в образце № 7 составляет 80,12 %, продолжительность элюирования 80 минут, выход 77,4 %, высота слоя сорбента 70 мм.

Рис. 2. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки БАУ-МФ)

Диаграмма рисунка 2 отражает результаты очистки при использовании активированного угля марки БАУ-МФ. Максимальное содержание рутина (77,13 %) наблюдается в образце №8 при высоте слоя активированного угля 80 мм, времени элюирования 2 часа. Выход составил 80 %. Несмотря на достаточно высокий выход, содержание рутина в образце значительно ниже минимально допустимого.

Рис. 3. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки ОУ-А)

По диаграмме рисунка 3 можно сделать вывод, что при использовании в эксперименте осветляющего угля марки ОУ-А наибольшее содержание рутина получено в образце №5 и составляет 85,53 %. Высота слоя сорбента 50 мм, время элюирования 5 часов, выход 77 %.

Несмотря на то что этот образец не соответствует требованиям нормативной документации, в сравнении с предыдущими образцами содержание основного вещества в нем выше на 4,5 %.

□ Выход рутина, % □ Содержание рутина, % ■ Продолжительность элюирования час

“°—

W

83,03

78,61    78,85

й—^^ra^v

79,18      79,42     80,32

Рис. 4. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки ОУ-В)

По диаграмме рисунка 4 можно сказать, что при использовании осветляющего угля марки ОУ-В наибольшее содержание рутина получено для образца № 9. При высоте слоя сорбента 90 мм, времени элюирования 12 часов и выходе 72,60 % содержание рутина составляет 86,00 %. Это лучший сорбент из рассмотренных активированных углей древесного происхождения.

На рисунках 5 и 6 представлены диаграммы зависимости выхода рутина и степени его очистки от высоты слоя сорбента и продолжительности процесса с использованием углей кокосового происхождения.

□ Выход рутина, % □ Содержание рутина, % ■ Продолжительность элюирования час

Рис. 5. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки NWC-P)

Из диаграммы рисунка 5 видно, что при использовании марки угля NWC-P высота слоя сорбента, начиная с 50 мм, влияет на качество очистки рутина-сырца незначительно (от 94,46 до 94,80 %), при увеличении продолжительности элюирования с 7 часов для образца №5 до 17 часов для образца №10, кроме того, с увеличением высоты слоя наблюдается снижение выхода рутина на 0,6–0,8 % на каждые 10 мм высоты слоя.

■ Выход рутина, % О Содержание рутина, % ■ Продолжительность элюирования час

Рис. 6. Диаграмма зависимости выхода и содержания рутина от высоты слоя сорбента и продолжительности элюирования (уголь марки NWM-P)

Диаграмма рисунка 6 показывает, что содержание рутина в очищенном образце резко увеличивается (на 10 %) при изменении высоты слоя угля с 40 мм для образца №4 до 50 мм для образца №5, и при высоте слоя 80 мм достигается наилучшая степень очистки рутина-сырца для марки угля NWM-P – 93,39 % основного вещества.

Таким образом, на основе полученных экспериментальных данных определено, что уголь марки NWC-P обладает лучшей адсорбционной способностью. Выход рутина (72,60 %), его содержание (94,46 %), продолжительность фильтрации (7 часов) и высота слоя сорбента (50 мм) являются наилучшими показателями для того, чтобы рекомендовать уголь этой марки для процесса очистки рутина-сырца и использования очищенного образца в пищевой промышленности при производстве специализированных продуктов питания, а также в качестве сырья для производства биологически активных добавок к пище.