Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения СО-экстракта родиолы розовой

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 при давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2070053, МПК A61K 35/78, дата публикации 10.12.1996].

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

В качестве ближайшего аналога принят способ получения СО2-экстракта женьшеня, включающий его подготовку с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО2 с массовой долей этанола 1,7-3,4% в скорости потока жидкости 250 г/мин при температуре 31-70°С и давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2679634, МПК A61K 36/258, A61P 37/00, дата публикации 12.02.2019].

Недостатками ближайшего аналога являются:

- извлечение в эффективных количествах только термолабильных шести общих гинзенозидов из дальневосточного женьшеня;

- длительное время, а также высокие значения температуры и давления экстракции;

- небольшой выход биологически активных веществ, связанный с расходованием малого количества сорастворителя;

- разрушение некоторых термолабильных биологически активных компонентов.

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

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

- обеспечение высокой эффективности экстракции родиолы розовой за счет увеличения массовой доли сорастворителя, в качестве которого используют этанол;

- возможность извлечения термолабильных биологически активных веществ (БАВ) в эффективных количествах (с общим выходом до 9% от массы растительного сырья), в частности салидрозида, родалина, розавина, розиридина;

- использование доступного, безопасного и легко отделяемого сорастворителя этанола;

- сокращение времени, уменьшение температуры и давления экстракции;

- сохранение состава биологически активных веществ в получаемом продукте;

- отсутствие трудно утилизируемых отходов и побочных продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения СО2-экстракта родиолы розовой, включающем подготовку растительного сырья с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО2 с этанолом при температуре от 31°С и повышенном давлении, в качестве растительного сырья используют корни родиолы розовой, измельченные до размера частиц 2-8 мм, экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3-4%, при температуре 31-60°С и давлении 100-300 бар в течение 30-60 мин.

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 «в качестве растительного сырья используют корни родиолы розовой» описывает тип используемого растительного сырья.

Растение Rhodiola rosea, семейство Crassulaceae L., толстянковые, широко применяется в народной медицине и традиционных медицинских системах (тибетской, китайской, корейской), в основном используются корневища и корни растения [1].

Основным лекарственным сырьем родиолы розовой являются корневища с корнями, которые заготавливают с конца цветения до завершения вегетации растения.

Родиола примерно с 80-х годов является одним из главных адаптогенных растений и конкурирует с такими известными адаптогенами, как дальневосточный женьшень Panax ginseng и элеутерококк Eleutherococcus. Адаптогены - это фармакологическая группа препаратов природного или синтетического происхождения, которые могут повышать сопротивляемость организма к различным неблагоприятным фактам внешней среды [2, 3].

Действующие биологически активные вещества R. rosea - тирозол, салидрозид, кофейная кислота, галловая кислота, метилгаллат, флавоноиды (астрагаллин, кампферол, родионин, родиозин, родиолгидин, родиолгин, ацетил-родалгин), дубильные вещества группы пирогаллола. Монотерпены представлены розиридолом и его гликозидом розиридином, стерины представлены β-ситостерином и даукостерином. Из корня R. rosea были выделены гликозиды коричного спирта - розин, розарин, розавин.

Сведения о содержании салидрозида и розавина в R. rosea многочисленны и противоречивы [4, 5].

Исследователи до сих пор не пришли к единому мнению о локализации и активности специализированных биосинтезов, характере сезонных изменений содержания гликозидов, изменчивости накопления этих веществ у дикорастущих и культивируемых растений [6-8].

Признак «в качестве растительного сырья используют корни родиолы розовой, измельченные до размера частиц 2-8 мм» описывает оптимальные размеры частиц растительного сырья, обеспечивающие более эффективное извлечение биологически активных веществ.

Признаки «экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3-4% при температуре 31-60°С и давлении 100-300 бар в течение 30-60 мин» описывают оптимальные режимные характеристики.

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

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно подготавливают растительное сырье.

Корни родиолы розовой (Rhodiola rosea) измельчают до размера частиц 2-8 мм и 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 растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3-4% при температуре 31-60°С и давлении 100-300 бар в течение 30-60 мин.

Раствор биологически активных веществ в CO₂ подвергают декомпрессии в сепараторе.

На фиг.1 показан выход Розавина в зависимости от давления и температуры при экстракции растворителем с расходом 15 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3%, в течение 50 мин.

На фиг.2 показан выход Родалина в зависимости от давления и температуры при экстракции растворителем с расходом 10 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 4%, в течение 30 мин.

На фиг.3 показан выход Салидрозида в зависимости от давления и температуры при экстракции растворителем с расходом 5 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3,5%, в течение 60 мин.

На фиг.4 показан выход Розиридина в зависимости от давления и температуры при экстракции растворителем с расходом 20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО2 с массовой долей этанола 3,7%, в течение 40 мин.

Разделение многокомпонентных смесей проводили методом ВЭЖХ с использованием жидкостного хроматографа высокого давления Shimadzu LC-20 Prominence HPLC (Shimadzu, Япония), оборудованного спектрофотометрическим детектором SPD-20A и колонкой с обратной фазой Shodex ODP-40 4E.

Программа градиента элюции (вода - ацетонитрил) следующая: 0-4 мин, 100% Н₂О, 0% ацетонитрила (CH₃CN); 4-60 мин, 100-25% Н₂О, 0-75% CH₃CN; 60-75 мин, 25-0% Н2О, 75-100% CH₃CN; контрольная промывка 75-120 мин 0% Н₂О, 100% CH₃CN. Весь ВЭЖХ-анализ сделан с ESI-детектором при длинах волн 230 нм и 330 нм; температура 17°С. Объем впрыска составлял 1 мл.

Идентификацию БАВ проводили методом тандемной масс-спектрометрии с помощью масс-спектрометра amaZon SL (производство фирмы «BRUKER DALTONIKS», Германия), оснащенного источником ионизации электрораспылением ESI в режимах отрицательных и положительных ионов.

Оптимизированные параметры получены следующим образом: температура источника ионизации 70°С; поток газа 4 л/мин; газ-небилайзер (распылитель) 7,3 psi; капиллярное напряжение 4500 V; напряжение на изгибе торцевой пластины 1500 V; напряжение фрагментатора 280 V; энергия столкновения 60 eV. Масс-спектрометр использовался в диапазоне сканирования m/z 100-1.700 для МС и МС/МС. Скорость захвата составляла 1 спектр/с для МС и 2 спектра/с для МС/МС. Сбор данных контролировался программным обеспечением Windows для BRUKER DALTONIKS.

Как видно на фиг.1, минимальный выход Розавина при давлении 100 бар и температуре 31°С составляет 0,5 мг/г растительного сырья, а максимальный при давлении 300 бар и температуре 60°С составляет 2,34 мг/г растительного сырья.

Как видно на фиг.2, минимальный выход Родалина при давлении 100 бар и температуре 31°С составляет 0,3 мг/г растительного сырья, а максимальный при давлении 300 бар и температуре 60°С составляет 1,2 мг/г растительного сырья.

Как видно на фиг.3, минимальный выход Салидрозида при давлении 100 бар и температуре 31°С составляет 0,35 мг/г растительного сырья, а максимальный при давлении 300 бар и температуре 60°С составляет 2,27 мг/г растительного сырья.

Как видно на фиг.4, минимальный выход Розиридина при давлении 100 бар и температуре 31°С составляет 0,8 мг/г растительного сырья, а максимальный при давлении 300 бар и температуре 60°С составляет 3,17 мг/г растительного сырья.

На основе полученных данных можно сделать вывод, что повышение температуры и времени экстракции способствует более эффективному извлечению биологически активных веществ из растительного сырья.

Источники информации

1. Саратиков, А.С. Родиола розовая - ценное лекарственное растение - золотой корень. /А.С. Саратиков, Е.А. Краснов. - Томск.: Изд. Томского ун-та. - 1987. - 273 с.

2. Куркин, В.А. Родиола розовая (Золотой корень): стандартизация и создание лекарственных препаратов. Монография. / Самара, 2015.

3. Саратиков, А.С.; Краснов, Е.А. Родиола розовая (золотой корень). /А.С. Саратиков, Е.А. Краснов. -Томск.: Изд. Томского ун-та. - 2004. - 216 с.

4. Родин, И.А.; Ставрианиди, А.Н.; Браун, А.В.; Шпигун, О.А.; Попик, М.В. Одновременное определение салидрозида, розарина, и розавина в экстрактах из Rhodiola rosea методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным масс-спектрометрическим детектированием. / Масс-спектрометрия. - 2012. - Т.9. - №1. - С. 61-65.

5. Zhang M. Pharmacokinetic of rosavin in rat plasma with ultra performance LC-MS/MS after intravenous and gavage administration. / M. Zhang, Z. Hu, B. Fang, X. Bao, Z. Xiang, H. Wang // Bioanalysis. - 2019. - Vol. 11(9). - Pp. 837-845.

6. Ioset, K. N., Nyberg, N. T., van, Diermen D., Malnoe, P., Hostettmann, K., Shikov, A. N., and Jaroszewski, J. W. Metabolic profiling of Rhodiola rosea rhizomes by (1) H NMR spectroscopy. // Phytochem. Anal. - 2011. - Vol.22(2). - Pp.158-165.

7. Li, T. and Zhang, H. Identification and comparative determination of rhodionin in traditional tibetan medicinal plants of fourteen Rhodiola species by high-performance liquid chromatography-photodiode array detection and electrospray ionization-mass spectrometry. // Chem. Pharm Bull (Tokyo). - 2008. - Vol. 56(6). - Pp. 807-814.

8. Evstatieva, L., Todorova, M., Antonova, D., and Staneva, J. Chemical composition of the essential oils of Rhodiola rosea L. of three different origins. // Pharmacogn. Mag. - 2010. -Vol. 6(24). - Pp. 256-258.