Влияние технологических параметров экстракции на выход экстрактивных веществ из левзеи сафлоровидной (Rhaponticum carthamoides)

Левзея сафлоровидная, или маралий корень (Rhaponticum carthamoides), - многолетнее травянистое растение с прямым стеблем до полутора метров высотой из семейства сложноцветных. Левзея имеет горизонтальное деревянистое, коричневато-бурое развитое корневище с многочисленными корнями, листья крупные перисто- рассечённые, лилово-розовые трубчатые цветки собраны в соцветья корзинки на верхушках стеблей. Цветёт левзея в июне-августе, плоды - серовато-коричневые четырёхгранки в виде эллипса, созревают в августе–сентябре. В дикой природе левзея растёт в горах Алтая, Кузнецкого Алатау и в Саянах [1].

Корневища и корни левзеи содержат витамин С, каротин, фосфор, мышьяк, вещества, обладающие психостимулирующим действием, а также алкалоиды, кумарины, антрахиноны, флавоновые и дубильные вещества, хризантемин, цианин, инулин, катехины, эфирное масло, смолу, камедь [2]. Официальная медицина использует настойку левзеи как общеукрепляющее, бодрящее, тонизирующее средство в осенне-зимне-весенний период, а также при упадке сил после перенесённых болезней, общей слабости, физической и умственной усталости, для стабилизации артериального давления, нормализации обмена веществ, при неврозах, излишней раздражительности и после операций для ускорения реабилитации. Препараты из левзеи защищают организм человека от вредных воздействий окружающей среды, помогая справиться с загазованностью воздуха, переохлаждением, перепадами атмосферного давления; повышают иммунитет; помогают справиться с депрессией и апатией; нормализуют работу сердца, мозга и мышц; способствуют восстановлению кровообращения в участках вены с тромбами; обладают антисклеротическим и обезболивающим свойствами. Настойка ускоряет заживление ран и переломов, обладает тонизирующим и адаптогенным свойствами [3].

Для изготовления настоек используется корневище левзеи, что приводит к гибели растения. В связи с этим предлагается использование в качестве альтернативного сырья каллусной ткани.

Цель исследования . Установление зависимостей выхода экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения левзеи сафлоровидной от различных технологических параметров.

Задачи исследования : определение выхода экстрактивных веществ в зависимости от концентрации растворителя, гидромодуля, продолжительности экстракции, гранулометрического состава.

Объекты и методы. Объектом исследования была надземная часть и каллусная ткань левзеи сафлоровидной. Каллусная ткань была выращена при условиях, описанных ранее [4, 5]. Экстракцию каллусной ткани и исходного растения проводили в аппарате Сокслета этиловым спиртом. Содержание экстрактивных веществ определяли по ГОСТ 24027.2-80.

Результаты исследования . В связи с тем, что каллусная ткань представляет собой новый вид сырья, была сделана сравнительная оценка технологических параметров извлечения экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения.

В качестве оцениваемых параметров, оказывающих наибольшее влияние на выход экстрактивных веществ, были выбраны: концентрация растворителя, размер частиц, гидромодуль и продолжительность экстракции.

Анализ литературных данных [6] показал, что наиболее часто используемым растворителем для извлечения экстрактивных веществ из лекарственных растений являются водно-спиртовые растворы различных концентраций.

Зависимость выхода экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения левзеи сафлоровидной от концентрации растворителя приведена на рисунке 1.

Каллусная ткань ■ Исходное растение

Рис. 1. Зависимость выхода экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения от концентрации растворителя

Из полученных результатов видно, что наибольший выход экстрактивных веществ из кал-лусной ткани и исходного растения достигается при использовании 40%-го раствора этилового спирта и составляет 35,47 и 39,42 % а.с.м. соответственно.

Гранулометрический состав лекарственного сырья является значимым показателем при экстракции. При уменьшении размера частиц увеличивается поверхность раздела фаз и ускоряется диффузия вещества с поверхности сырья в растворитель. Однако при слишком тонком измельчении резко увеличивается количество деструкту-рированных клеток, что приводит к вымыванию сопутствующих веществ, загрязняющих вытяжку (белки, слизи, пектины и другие высокомолекулярные соединения).

Результаты по влиянию гранулометрического состава каллусной ткани и исходного растения на выход экстрактивных веществ приведены на рисунке 2.

Как видно из полученных результатов, максимальный выход экстрактивных веществ из кал-лусной ткани – 36,43 % от а.с.м. наблюдали при экстракции частиц размером от 2,0 до 2,5 мм, а из растения – 39,28 % от а.с.м. при экстракции частиц размером 2,5–3,0 мм.

Был исследован выход экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения Rhaponticum carthamoides в зависимости от гидромодуля. Зависимость выхода экстрактивных веществ из каллусной ткани и растения Rhaponticum carthamoides , извлекаемых 40%-м водно-спиртовым раствором при различном гидромодуле, представлена на рисунке 3.

Рис. 2. Влияние гранулометрического состава каллусной ткани и исходного растения на выход экстрактивных веществ

Рис. 3. Зависимость выхода экстрактивных веществ каллусной ткани и исходного растения Rhaponticum carthamoides от гидромодуля

Полученные результаты показали, что наибольший выход экстрактивных веществ из кал-лусной ткани и исходного растения достигается при гидромодуле 10 и составляет 37,46 и 40,51 % а. с. м. соответственно.

Одним из множества факторов, влияющих на выход экстрактивных веществ, является продолжительность контакта фаз. Практическая важ- ность вопроса связана прежде всего с тем, что во многих экстракционных системах равновесие достигается не сразу. Скорость экстракции зависит от скорости химических реакций, протекающих в системе, в частности от скорости массопереноса вещества между двумя фазами. При этом для ускорения экстракции необходимо использовать различные факторы. Если наиболее медленным является массоперенос, следует, например, увеличить скорость перемешивания фаз.

Определение оптимальной продолжительности экстракции позволяет сократить энергозатраты на производстве и обеспечить максимальный выход экстрактивных веществ. Выход экстрактив- ных веществ определяли, начиная с минимальной продолжительности – от 0,5 до 3,0 ч с шаговым интервалом в 0,5 ч. Зависимость выхода экстрактивных веществ от продолжительности экстракции каллусной ткани и исходного растения левзеи сафлоровидной приведена на рисунке 4.

Каллусная ткань ■ Исходное растение

Рис. 4. Зависимость выхода экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения от продолжительности экстрагирования

На основании полученных результатов (рис.4) можно сделать вывод о целесообразности проведения экстракции в течение 2,5 ч, так как при этой продолжительности экстракции наблюдался максимальный выход экстрактивных веществ из кал-лусной ткани (38,52 % от а.с.м.) и исходного растения (41,33 % от а.с.м.).

Выводы . Установлено, что наибольший выход экстрактивных веществ из каллусной ткани и исходного растения достигается при следующих условиях экстрагирования: концентрация экстрагента (этиловый спирт) – 40 %, размер частиц каллусной ткани – от 2,0 до 2,5 мм, исходного растения – 2,5–3,0 мм, гидромодуль – 10, продолжительность экстрагирования – 2,5 ч. Технологические параметры извлечения экстрактивных веществ из каллусной ткани и растения идентичны, благодаря чему технологический процесс переработки каллусной ткани можно проводить с использованием типового оборудования.