способ получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов

Формула изобретения

1. Способ получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов из высушенной и измельченной древесной зелени пихты, включающий экстракцию органическим растворителем, отделение экстракта, обработку последнего водным раствором щелочного агента, отделение водно-щелочного слоя, подкисление последнего и выделение из него суммы тритерпеновых кислот органическим растворителем, отличающийся тем, что из оставшегося органического слоя экстракта выделяют сумму нейтральных изопреноидов, для чего сначала от экстракта отгоняют растворитель, а затем отгоняют от него в вакууме летучие компоненты пихтового масла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют трет-бутилметиловый эфир или смесь этилацетата с бензином, взятые в соотношении 1: 1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отгонку в вакууме летучих компонентов пихтового масла проводят при остаточном давлении 0,1 мм рт. ст. при температуре 70-80^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам выделения биологически активных веществ из растительного сырья, конкретно к усовершенствованному способу выделения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов из древесной зелени пихты, предусматривающему сопутствующее выделение суммы тритерпеновых кислот и пихтового масла.

Известен способ получения биологически активной суммы тритерпеновых кислот путем экстрагирования высушенной древесной зелени пихты смесью петролейного эфира и этилацетата (1:1 по объему), обработки экстракта водным раствором бикарбоната натрия, подкисления его соляной кислотой и выделения целевого продукта этилацетатом. Выход целевого продукта составляет до 4,4%.

Известный способ недостаточно эффективен вследствие своей длительности, недостаточной эффективности и низкого выхода целевого продукта.

Известен способ получения смеси полипренолов из древесной зелени пихты, заключающийся в следующем. Сырье исчерпывающе экстрагируют при комнатной температуре сжиженной углекислотой. Из экстракта удаляют СO₂ и получают жидкий экстракт для бытовой химии (ТУ 10-04-06-87-87), не содержащий ацетатов полипренолов. Отработанную древесную зелень экстрагируют углеводородным растворителем (гексан, петролейный эфир и т.д.). Полученный экстракт упаривают до 1/50 первоначального объема и направляют на хроматографическую очистку. Элюированием колонки смесью углеводородного растворителя и этилацетата получают раствор концентрата ацетатов полипренолов, который упаривают досуха и гидролизуют кипячением с водно-этанольным раствором щелочи. Целевой продукт выделяют хроматографией неомыляемого остатка на силикагеле с использованием в качестве элюента углеводородного растворителя и этилацетата. Выход полипренолов составляет 0,6-0,7% от массы исходной древесной зелени.

Недостатками известного способа являются его сложность, длительность и недостаточные функциональные возможности способа.

Также известен способ переработки пихтовой коры, включающий измельчение сырья, экстракцию неполярным растворителем, упаривание экстракта, отличающийся тем, что полученный экстракт вакуумной разгонкой разделяют на пихтовое масло и пихтовый бальзам, остаток коры кипятят в этиловом спирте, содержащем 2-5% соляной кислоты, выделяют антоцианидиновый краситель, а оставшуюся кору окислительным пиролизом превращают в углеродные сорбенты (патент РФ 2137821, С 11 В 9/02, 20.09.99).

Однако в результате осуществления известного способа получают совершенно другие целевые продукты, а именно:

1. Пихтовое масло (с содержанием борнилацетата до 24%);

2. Пихтовый бальзам (с содержанием абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот до 59%);

3. Антоцианидиновый краситель;

4. Углеродный сорбент.

При этом следует отметить, что основу пихтового бальзама составляют не нейтральные изопреноиды, а смесь летучих и нелетучих компонентов, преимущественно нелетучих абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот, которые не оказывают ростстимулирующего действия на растения.

Известен способ переработки древесной зелени хвойных пород, включающий отгонку растворителя из раствора нейтральных веществ и последующее вакуумное фракционирование (патент РФ 2017782, С 09 F 1/00, 15.08.94).

Анализ известного способа показал следующее.

Известный способ состоит из 18 трудоемких стадий, в результате которых получают ряд целевых продуктов, которые предназначены для использования в медицинской и парфюмерной промышленности, а также как кормовая добавка в рационы сельскохозяйственных животных:

- воск хвойный;

- инсектицид на основе муроленов и кардинена (репеллент против двукрылых насекомых);

- хлорфиллиновые кислоты;

- воск;

- концентрат сесквитерпеноидов;

- концентрат лабданоидов;

- концентрат жирных кислот;

- концентрат стеринов;

- концентрат ди- и тритерпеноидов;

- полимерные соединения;

- концентрат полипренолов.

Известный способ не предусматривает получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов, представляющих собой смесь нейтральных изопреноидов с примесью жиров и красящих веществ (хлорофилл и каротиноиды). В его состав входят также природные ацетаты полипренолов (до 10%), являющиеся неразделимой в обычных условиях смесью изопренологов, а также фитостерины: ситостерин и кампестерин, их сложные эфиры с высшими жирными кислотами, ди- и триглицериды, хлорофилл и каротиноиды. В начале описания приведена структурная формула целевого продукта, имеющего вид темно-зеленой воскообразной массы со слабым хвойным запахом, хорошо растворимой в органических растворителях.

Известны способы выделения суммы тритерпеновых кислот из древесной зелени пихты (препарат СИЛК), являющихся кислой частью экстракта (патенты РФ 210817, 2108803, 2151139), однако известные способы не предусматривают выделения нейтральной части экстракта, содержащей биологически активную сумму нейтральных изопреноидов (около половины массы экстракта), которые в известных технологиях являются отходами производства. Известен также способ получения смеси полипренолов из древесной зелени пихты (патент РФ 2053992), который не предусматривает выделения смеси тритерпеновых кислот.

Наиболее ближайшим к заявляемому способу - прототипом - является способ получения биологически активной суммы тритерпеновых кислот, заключающийся в том, что высушенную и измельченную древесную зелень пихты экстрагируют трет-бутилметиловым эфиром, экстракт обрабатывают водным раствором едкого натра, отделяют водно-щелочной раствор, подкисляют его до рН 2 и выделяют из него целевой продукт экстракцией трет-бутилметиловым эфиром. Выход целевого продукта - препарата СИЛК - составляет 6,2%.

Недостатком прототипа является ограниченность способа только выделением одного биологически активного продукта и нерациональное использование отходов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение функциональных возможностей известного способа, рациональное использование отходов и охрана окружающей среды. Поставленная техническая задача достигается способом получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов, совмещенным с селективным извлечением других ценных продуктов.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Высушенную и измельченную древесную зелень пихты экстрагируют органическим растворителем, экстракт отделяют и обрабатывают раствором щелочного агента для выделения суммы тритерпеновых кислот. Для этого отделяют водно-щелочной слой экстракта, подкисляют его до рН 2 и выделяют биологически активную сумму тритерпеновых кислот экстракцией органическим растворителем. Оставшийся органический слой экстракта упаривают досуха для освобождения от растворителя и затем в вакууме отгоняют от него летучие компоненты пихтового масла (монотерпены, борнилацетат) и получают целевой продукт. При этом при отгонке растворителя основной компонент пихтового масла - борнилацетат - не улетучивается и его можно отогнать только в вакууме. После отгонки пихтового масла остается нелетучая в вакууме сумма нейтральных изопреноидов, неожиданно оказавшаяся ценным для сельского хозяйства продуктом, обладающим на растения ростстимулирующим действием, сравнимым с действием суммы тритерпеновых кислот (препарат Силк). Такой технический результат нельзя было предвидеть заранее, необходимы были дополнительные эксперименты и испытания суммы нейтральных изопреноидов. В частности, было установлено, что присутствие борнилацетата в целевом продукте резко уменьшает его биологическое действие.

Целевой продукт, получаемый в условиях заявляемого способа и являющийся нейтральной нелетучей частью пихтового экстракта, имеет вид темно- или черно-зеленой воскообразной массы со слабым хвойным запахом и представляет собой смесь нейтральных нелетучих изопреноидов с примесью жиров и красящих веществ (хлорофилл и каротиноиды). В его состав входят природные ацетаты полипренолов (до 10%), являющиеся неразделимой в обычных условиях смесью изопренологов, имеющих общую структуру (1)



где n=6-16; R=COCH₃,

а также фитостерины: р-ситостерин (2) и кампестерин (3) (в сумме до 30%), их сложные эфиры с высшими жирными кислотами (до 20%), ди- и триглицериды (до 20%), хлорофилл и каротиноиды (до 5%).

Целевой продукт (условное название "РастСтим") хорошо растворим в органических растворителях (ацетон, этилацетат) и легко образует эмульсию в воде при использовании неионогенных эмульгаторов типа ОП-7. Полевые испытания подтвердили высокую эффективность препарата РастСтим на рост и развитие многих сельскохозяйственных растений. Биологическая активность препарата обусловлена присутствием в нем природных ацетатов полипренолов. Полевые испытания также показали, что эффективность применения цельного экстракта древесной зелени пихты существенно ниже эффективности раздельного применения препаратов СИЛК (сумма тритерпеповых кислот) и РастСтим (сумма нейтральных изопреноидов).

Преимуществом заявляемого способа по сравнению с известными является то, что предлагаемый способ позволяет совместно с основным продуктом - биологически активной суммой нейтральных изопреноидов - селективно выделять сумму тритерпеповых кислот и пихтовое масло, являющиеся ценными побочными продуктами комплексной переработки древесной зелени пихты. Только предлагаемый способ предусматривает комплексную переработку ценного природного сырья и получение, помимо целевого продукта - суммы нейтральных изопреноидов, также суммы тритерпеновых кислот и пихтового масла, при этом было не очевидно, что целевой продукт, получаемый в условиях заявляемого способа, будет обладать высокой биологической активностью, превосходящей активность известного препарата СИЛК.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Воздушно-сухую и мелко измельченную древесную зелень пихты (230,0 г) заливают 0,6 л трет-бутилметилового эфира и оставляют при комнатной температуре на 1 час. Экстракт сливают, сырье заливают новой порцией (0,6 л) трет-бутилметилового эфира. Экстракт сливают, объединяют с первой порцией экстракта и добавляют к нему 0,4 л 2%-ного водного раствора едкого натра. Полученную смесь энергично встряхивают в делительной воронке и оставляют расслаиваться. Через 15 минут два образовавшихся слоя разделяют.

Нижний (водно-щелочной) слой подкисляют 10%-ной соляной кислотой до рН 2 (0,4 л) и экстрагируют сумму тритерпеновых кислот трет-бутилметиловым эфиром (1 л). Получают 14,0 г суммы тритерпеновых кислот в виде твердой пены, легко растирающейся в серо-зеленый порошок. Далее из оставшегося органического слоя экстракта выделяют сумму нейтральных изопреноидов путем упаривания последнего досуха и отгонки от него летучих компонентов пихтового масла при остаточном давлении 0,1 мм рт. ст. при температуре 70^oС. Получают 10,0 г целевого продукта в виде темно-зеленой воскообразной массы и 3,5 г пихтового масла. Выход целевого продукта составил 4,3%.

Пример 2.

Осуществляли в условиях примера 1, но с использованием в качестве органического растворителя смеси этилацетата с бензином, взятых в соотношении 1:1.

Выход целевого продукта составил 4,0%.

Пример 3.

В полевых условиях проводили проверку эффективности биологически активной суммы нейтральных изопреноидов (препарата РастСтим), получаемого по предлагаемому способу, в сравнении с препаратом СИЛК (эталон) на томатах сорта Титан.

Исследования проводились лабораторией регуляторов роста растений ЦИНАО совместно с Кубанским государственным аграрным университетом в условиях мелкоделяночного опыта. Учетная площадь 25 м², повторность опыта четырехкратная.

Схема опыта:

1. Контроль - без обработки.

2. СИЛК, 3-кратное опрыскивание: 1-е в фазу начала цветения первой кисти; 2-е через 10 дней; 3-е через 10 дней; расход препарата 200 мг/л.

3. РастСтим. 3-кратное опрыскивание в те же сроки; расход препарата 200 мг/л.

Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2. Из таблиц 1 и 2 видно, что обработка растений испытуемыми препаратами оказала значительное влияние на ростовые процессы и урожайность томатов, однако наиболее высокие данные рассматриваемых показателей отмечены у препарата РастСтим.

Таким образом, предлагаемый способ получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов позволит проводить комплексную переработку древесной зелени пихты с получением суммы тритерпеновых кислот и пихтового масла, являющихся ценными продуктами для сельского хозяйства и медицины соответственно.