Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения СО2 экстракта женьшеня

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья, а именно к способам получения СО2-экстракта, который может быть использован в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности.

Известен способ получения СО2 экстракта, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением СО2-экстракции в два этапа, причем на втором этапе экстракцию осуществляют СО2 в сверхкритическом состоянии при давлении 15-40 МПа и температуре 40-50°С в течение 30-60 мин с последующей дистилляцией СО2 (см. патент РФ № 2264442, МПК C11B 1/10, C11B 9/02, дата публикации 10.01.2001).

В качестве ближайшего аналога принят способ получения СО2 экстракта, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением СО2-экстракции при давлении 20-40 МПа в течение 120 мин (см. патент РФ № 2070053, МПК A61K 35/78, дата публикации 10.12.1996).

Недостатком аналогов является тот факт, что чистый СО2 является неэффективным растворителем для химических соединений с более высокой полярностью.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного способа получения СО2 экстракта женьшеня.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в следующем:

- обеспечение высокой эффективности экстракции женьшеня за счет использования этанола в качестве модификатора;

- возможность извлечения термолабильных шести общих гинзенозидов Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rg1 в эффективных количествах;

- использование доступного, безопасного и легко отделяемого модификатора в малых дозах.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения СО2 экстракта женьшеня, включающем его подготовку с последующим проведением СО2-экстракции при давлении 20-40 МПа в течение 120 мин, используют корни дальневосточного женьшеня Panax Ginseng C.A. Meyer, кроме того, экстракцию осуществляют сверхкритическим флюидным СО2 с массовой долей этанола 1,7-3,4% в скорости потока жидкости 250 г/мин при температуре 31-70°С.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «используют корни дальневосточного женьшеня Panax Ginseng C.A. Meyer» описывает тип используемого растительного сырья.

Дальневосточный женьшень Panax ginseng C.A. Meyer является многолетним растением, используемым в течение тысячелетий в традиционной восточной медицине.

Подтверждены следующие свойства женьшеня: тонизирующее, адаптогенное и возбуждающее средство. Наиболее полностью исследованные активные компоненты женьшеня, известные как гинзенозиды, представляют из себя гомологический ряд тритерпеноидных сапонинов с различным профилем гликолизирования.

Гинзенозиды, как известно, имеют разнообразное положительное лекарственное действие: противоопухолевый, химиопрофилактический, иммуномодулирующий и антидиабетический эффекты.

Однако из-за тепловой нестабильности некоторых гинзенозидов, выработка и качество экстрактов из дальневосточного женьшеня зависит от экстракционного метода.

Признаки «экстракцию осуществляют сверхкритическим флюидным СО2 с массовой долей этанола 1,7-3,4%» обеспечивают высокую эффективность экстракции, поскольку использование этанола в качестве модификатора приводит к следующему:

- возможность экстракции материалов с более высокой полярностью (по сравнению с экстракцией сверхкритическим СО2 без модификатора);

- использование большего объема модификатора позволяет повысить температуру экстракционной системы до гарантированного единственного сверхкритического операционного состояния;

- увеличение концентрации модификатора может оказать большое влияние на сумму экстракционного выхода и требуемую температуру для эффективной сверхкритической экстракции.

Признак «экстракцию осуществляют… в скорости потока жидкости 250 г/мин» описывает оптимальный расход экстрагента.

Признак «экстракцию осуществляют… при температуре 31-70°С» описывает оптимальный температурный режим.

Изменение режимных характеристик как в сторону уменьшения, так и увеличения, приводит к снижению эффективности извлечения веществ.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Корни 3-4-хлетнего дальневосточного женьшеня Panax Ginseng C.A. Meyer промывают проточной водой, высушивают при температуре 20-25°C в течение 30 минут и измельчают до размера частиц 4х4 мм.

Измельченные корни загружают в емкость экстракционного аппарата сверхкритического давления Thar SFC, S.N. 3526551, США, уже нагретую с помощью горячего кожуха, температуру контролируют термостатом (±1°С). Углекислый газ (СО2) был сжат при помощи компрессора, давление контролируют дозирующим клапаном.

Далее осуществляют экстракцию сверхкритическим флюидным СО2 с массовой долей этанола 1,7-3,4% в скорости потока жидкости 250 г/мин в течение 120 мин, при давлении 20-40 МПа и температуре 31-70°С.

Полученный жидкий СО2 экстракт, который представляет собой продукт сверхкритической экстракции корня дальневосточного женьшеня Panax Ginseng C.A. Meyer, собирают в сепараторе, примыкающем к дозирующему клапану, и держат в циркуляционной ванне при температуре 10-12°С.

Теоретически обосновано, что извлечение ценных компонентов происходит на наноуровне. В основу данной теории положена научная концепция, поясняющая возможность образования безлигандных биокластеров диоксида углерода при газовой агрегации. Из зоны высокого давления СО2-мисцелла, через отверстие диаметром 0,1-1,0 мм, выходит в зону низкого давления, температура ее резко понижается, что ведет к образованию биокластеров из отдельных молекул.

Режимные характеристики для получения СО2 экстракта женьшеня приведены в таблице 1.

Таблица 1

Режимные характеристики для получения СО2 экстракта женьшеня

Как показали исследования, повышение рабочей температуры приводят с понижению плотности жидкости, температура 60°С фактически прекращала улучшение кинетики экстракции.

При повышении давления плотность экстрагента повышается, тем самым увеличивая эффективность извлечения.

Содержание гинсенозидов в сверхкритических СО2 экстрактах было проанализировано с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Для анализа соединений использовался жидкостный обратнофазный хроматограф Shimadzu LC-20 Prominence UFLC с квадрупольным хроматомасс-спектрометром LCMS-2020 (Япония), оборудованный ультрафиолетовым датчиком и колонкой обратной фазы Shodex ODP-40 4E (250mm×4.6mm, particle size 4, число теоретических тарелок >17.000, Shodex, Япония), контроль был на уровне 230 нм и 330 нм. Объем инъекции составлял 20 мл, температура термостата была 17°C, и скорость потока жидкости составляла 0,4 мл/мин.

Образец был проанализирован изократической растворяющей системой, мобильная фаза которой составляла в процентном соотношении 25:75 водного и органического растворителя.

Органический растворитель состоял из ацетонитрила марки UN 1648 (PanReac AppliChem, Германия).

Содержание общих гинзенозидов в образцах полученных экстрактов приведено в таблице 2.

Таблица 2

Содержание общих гинзенозидов в образцах полученных экстрактов

Содержание общих гинзенозидов приведено в таблице 3.

Таблица 3

Содержание общих гинзенозидов

Пики Rе и Rg1 не были полностью достигнуты на используемой системе, однако Rg1, как известно, является младшим основным родственником Re в корне женьшеня, таким образом, пик Re/Rg1, прежде всего, производил гинсенозид Re.

Большое изменение в сумме обнаруженного Rb2, скорее всего, должно соотнести к небольшому количеству этого гинзенозида, присутствующего в экстракте, что приводило к относительным ошибкам в результатах высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Таким образом, заявляемый способ отличается высокой эффективностью экстракции женьшеня и позволяет извлечь термолабильные общие гинзенозиды Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rg1.