способ получения биологически активной липидной фракции из экстракта древесной зелени пихты сибирской (abies sibirica)

Формула изобретения

Способ получения биологически активной липидной фракции из экстракта древесной зелени пихты сибирской (Abies Sibirica), включающий двукратную экстракцию воздушно-сухой измельченной древесной зелени пихты трет-бутилметиловым эфиром, объединение экстрактов, промывание экстракта 2%-ным водным раствором едкого натра, разделение водно-щелочной и органической фазы, подкисление водно-щелочной фазы до рН 2 с выделением суммы тритерпеновых кислот, отгонку экстрагента из органической фазы, отличающийся тем, что в качестве биологически активной липидной фракции получают две фракции: частично гидролизованную липидную фракцию и исчерпывающе гидролизованную липидную фракцию, при этом из органического экстракта отгоняют трет-бутилметиловый эфир при разрежении 0,1-0,3 ата и температуре не выше 50°С с получением липидной фракции, далее полученную липидную фракцию гидролизуют водой при температуре 50-80°С и освобождают от летучих компонентов гидродистилляцией при остаточном давлении 0,1-0,3 ата, получают частично гидролизованную липидную фракцию, далее для получения исчерпывающе гидролизованной липидной фракции часть частично гидролизованной фракции обрабатывают водно-спиртовой щелочью при кипячении, концентрируют путем отгонки растворителей при пониженном давлении и температуре не выше 80°С, экстрагируют дважды трет-бутилметиловым эфиром, сушат, осушитель отфильтровывают, раствор концентрируют и получают исчерпывающе гидролизованную липидную фракцию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения биологически активных веществ (БАВ) из растительного сырья, конкретно к извлечению, фракционированию и модификации экстрактивных веществ древесной зелени (ДЗ) пихты с получением биологически активной липидной фракции экстракта (частично или исчерпывающе гидролизованной), суммы тритерпеновых кислот и пихтового масла.

Изобретения, относящиеся к способам получения экстрактивных БАВ из растительного сырья, преследуют, как правило, две цели. Во-первых, экономическую целесообразность, достигаемую использованием в качестве сырья отходов лесной и растениеводческой отраслей промышленности. Во-вторых, разделение суммы экстрактивных веществ на целевые группы химически подобных биоактивных соединений простыми технологическими приемами.

Так, например, известен способ [А.Т.Диордийчук, В.Г.Харченко. Способ получения кормопродуктов из древесной зелени хвойных пород. RU 2032359, С1, 10.04.1995] извлечения БАВ из ДЗ хвойных, заключающийся в обработке измельченной свежей ДЗ водно-бензиновой паровой смесью, многоступенчатой переработке конденсата с выделением «провитаминного концентрата» и «витаминсодержащего концентрата» и последующем комбинировании упомянутых продуктов при нанесении на смесь свежей и распаренной ДЗ. Использование смеси насыщенных углеводородов (бензин) в сочетании с водяным паром снижает температуру обработки ДЗ и, по мнению авторов, сохраняет комплекс ценных веществ ДЗ. Недостатком способа является неполнота извлечения биологически активных веществ из ДЗ при экстракции малополярным углеводородным экстрагентом, а также сложность и многостадийность технологии.

Известен способ [С.М.Репях, Н.А.Чупрова, Н.Д.Барабаш, Г.В.Тихомирова, В.Г.Новик, О.С.Апарцев. Способ получения продуктов из древесной зелени пихты. SU 1375226, А1, 28.12.1984] извлечения БАВ из ДЗ пихты, заключающийся в обработке измельченной свежей ДЗ водным паром (для удаления пихтового масла), последующим настоем в водном изопропаноле при температуре 30-60°С, охлаждении профильтрованного настоя с образованием трех несмешивающихся между собой фаз - твердого воска и двух жидких слоев, из которых разделением и упариванием изопропанола получают "хлорофилл-каротиновую пасту" (жирорастворимые вещества) и "натуральный пихтовый экстракт" (концентрат водорастворимых веществ) соответственно. Недостатком способа является использование 55%-ного водного изопропанола в качестве экстрагента для получения кормовой добавки, поскольку этот смесевой экстрагент, ввиду высокой его полярности, извлекает из ДЗ пихты смесь сильных смоляных и высших кислот, которые снижают потребительские свойства продукции.

Наиболее близким к заявляемому способу - прототипом - является способ [В.М.Чекуров, О.В.Мишукова, А.Г.Друганов, О.В.Михайлапова. Способ получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов. RU 2199861, С1, 26.10.2001] получения «биологически активной суммы нейтральных изопреноидов» (действующего вещества препарата «РастСтим»). Способ предусматривает измельчение воздушно-сухой ДЗ пихты, экстракцию ее несмешивающимся с водой органическим растворителем (трет-бутилметиловым эфиром или смесью этилацетата и бензола в соотношении 1:1), отделение экстракта от хвои, обработку его водным раствором щелочного агента, разделение водно-щелочного и органического слоев, выделение из органического слоя суммы нейтральных изопреноидов последовательно отгонкой экстрагента и летучих компонент пихтового масла в вакууме при остаточном давлении 0,1 мм рт.ст. и температуре 70-80°С, а из водно-щелочного слоя - суммы тритерпеновых кислот подкислением и экстракцией органическим растворителем. Сумма нейтральных изопреноидов проявляет активность в качестве биостимулятора ростовых процессов и урожайности томатов. Технологическим недостатком способа-прототипа является применение высокого вакуума (0,1 мм рт.ст.) для отделения летучих компонентов, что требует использования дорогостоящих специальных аппаратов, масляных вакуумных насосов, специальных хладагентов для улавливания экстрагента и летучих компонентов экстракта.

Задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, являются:

˜ повышение функциональных возможностей, комплексности и рациональности переработки экстрактивных веществ ДЗ пихты;

˜ диверсификация фракций экстрактивных веществ по видам биологической активности с целью эффективного использования в производстве товаров для сельского хозяйства и медицины;

˜ совершенствование технологии применением стандартного и доступного технологического оборудования, обеспечивающего промышленный масштаб производства.

Решение задач достигается тем, что:

˜ целевые продукты получают путем гидролиза липидной фракции экстракта ДЗ пихты обработкой горячей водой (частичный гидролиз) или водно-спиртовой щелочью (исчерпывающий гидролиз);

˜ применяют гидродистилляцию при остаточном давлении 0,1-0,3 ата и температуре 50-90°С для удаления летучих компонентов из липидной фракции экстракта с использованием стандартного и доступного технологического оборудования, обеспечивающего промышленный масштаб производства.

Основным отличием настоящего изобретения от способа-прототипа является проведение гидролиза (частичного или исчерпывающего) липидной фракции экстракта ДЗ пихты. Целевой продукт, получаемый по примеру 1 - частично гидролизованная липидная фракция экстракта ДЗ пихты, проявляет неизвестную ранее высокую биологическую активность (ростостимулирующий и иммуномодулирующий эффекты) при использовании ее в птицеводстве.

Частичный гидролиз компонентов липидной фракции - ацетатов и иных сложных эфиров, включая глицериды - осуществляют посредством обработки липидной фракции горячей водой в присутствии минимальных количеств (остатков) щелочного агента, использованного для отмывки суммы тритерпеновых кислот от суммарного экстракта ДЗ пихты. Частичный гидролиз совмещают с гидродистилляцией, которая, помимо удаления летучих компонентов пихтового масла, обеспечивает удаление уксусной кислоты, образующейся в ходе гидролиза ацетатов. Присутствие упомянутых веществ в целевом продукте нежелательно - они отрицательно воздействуют на организм животных и, тем самым, снижают качество корма.

Исчерпывающий гидролиз эфирных компонентов липидной фракции осуществляют нагреванием смеси спиртового раствора частично гидролизованной липидной фракции и водной щелочи. Гидролиз обеспечивает полное удаление свободных и связанных карбоновых кислот, глицерина, а также хлорофиллов и свободных фенольных соединений. Целевой продукт, получаемый по примеру 2 - исчерпывающе гидролизованная липидная фракция экстракта из ДЗ пихты.

Целевой продукт, получаемый по примеру 1, представляет собой нелетучую зелено-коричневую воскообразную массу, содержащую смесь полипренолов и их ацетатов, фитостеринов и их сложных эфиров, тритерпеновых спиртов, частично гидролизованных глицеридов жирных кислот, хлорофилла и каротиноидов, фосфолипидов, высших жирных кислот и других нативных веществ. Целевой продукт, получаемый по примеру 2, представляет собой нелетучую массу желто-коричневого или темно-оранжевого цвета консистенции жидкого меда, содержащую смесь полипренолов, фитостеринов, каротиноидов, алканолов, нейтральных сескви-, ди- и тритерпеноидов и ряда других веществ.

Целевые продукты, получаемые по примерам 1 и 2, обладают высокой биоактивностью при использовании в качестве кормовых добавок для сельскохозяйственной птицы. Целевые продукты легко образуют эмульсии различных концентраций в воде с эмульгаторами. Эмульсии легко дозируются и удобны при нанесении на корм. Производственные испытания получаемых таким образом кормовых добавок выявили существенное положительное влияние продуктов, получаемых по примерам 1 и 2, на развитие и зоотехнические показатели сельскохозяйственной птицы и их преимущества по биологической активности в сравнении с «суммой нейтральных изопреноидов», получаемой по способу-прототипу (см. примеры 3, 4).

Технологическим преимуществом заявляемого способа является удаление летучих компонентов гидродистилляцией в умеренном технологическом вакууме 0,1-0,3 ата, что позволяет использовать стандартное масштабное технологическое оборудование (типовые промышленно выпускаемые аппаратуру и водокольцевые насосы для химических производств), при этом не требуются специальные ловушки и хладагенты. Отгонка летучих компонентов гидродистилляцией осуществляется с высокой производительностью и в мягких условиях - в кубе не происходит полимеризации и/или термического разложения и осмоления нативных компонентов липидной фракции экстракта. Продукты, получаемые по примерам 1 и 2, легко растворимы в большинстве органических растворителей - гексане, трет-бутилметиловом эфире, спирте, изопропаноле, ацетоне, этилацетате.

Преимуществом заявляемого способа является и то, что способ позволяет из отходов производства действующего вещества препарата «Новосил» (суммы тритерпеновых кислот) дополнительно получать ценные продукты (частично или исчерпывающе гидролизованную липидную фракцию), которые обладают высокой биологической активностью.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Воздушно-сухую измельченную зелень пихты (80 кг) в мешках из бязи помещают в экстрактор, приливают трет-бутилметиловый эфир (350 л) из мерника и настаивают при комнатной температуре в течение 8 час. Экстракт сливают (220 л), приливают свежий трет-бутилметиловый эфир (260 л) и вновь настаивают в течение 8 час. Сливают вторую порцию экстракта (260 л). Экстракты объединяют и обрабатывают 2%-ным водным раствором едкого натра (150 л) при перемешивании в аппарате с мешалкой. Смесь перемещают в делительную воронку-отстойник, дожидаются полного расслоения и разделяют слои.

Органический экстракт порциями загружают в перегонный аппарат и отгоняют трет-бутилметиловый эфир при разрежении 0,1-0,3 ата (вакуум водокольцевого насоса) и температуре в кубе не выше 50°С. Получают липидную фракцию экстракта (4,8 кг), освобожденную от экстрагента и содержащую летучие компоненты (пихтовое масло).

Водно-щелочной слой в делительной воронке подкисляют 5%-ной соляной кислотой до рН 2, отделяют формирующуюся органическую фазу, концентрированием (сушкой) которой в техническом вакууме получают сумму тритерпеновых кислот (4,9 кг) в виде серо-зеленой стекловидной массы после охлаждения.

Накапливают липидную фракцию экстракта (48 кг), помещают в емкостной аппарат для гидродистилляции, добавляют воду (48 л), при перемешивании нагревают до 50-80°С и в течение 1-3 часов отгоняют летучие компоненты с водяным паром при разрежении 0,1-0,3 ата (вакуум водокольцевого насоса). Гидродистиллят разделяют на водный и органический (пихтовое масло, 12 кг) слои, а из куба сливают горячим 31 кг целевого продукта (частично гидролизованная липидная фракция) зелено-коричневого цвета. Продукт при охлаждении до комнатной температуры приобретает консистенцию воска.

Пример 2.

Частично гидролизованную липидную фракцию (20 кг), полученную в условиях примера 1, растворяют в этиловом спирте (25 л), добавляют водный раствор КОН (6,5 кг в 7 л воды), нагревают при перемешивании в аппарате с обратным холодильником и кипятят в течение 2 час, смесь концентрируют отгонкой растворителей на роторном испарителе в вакууме водокольцевого насоса при температуре не выше 80°С, остаток экстрагируют дважды трет-бутилметиловым эфиром (по 100 л), экстракт сушат безводным сульфатом натрия, осушитель отфильтровывают, а раствор концентрируют полной отгонкой эфира в вакууме водоструйного насоса и получают 11,8 кг целевого продукта (исчерпывающе гидролизованная липидная фракция) консистенции густого меда желто-коричневого или темно-оранжевого цвета.

Исследование эффективности применения целевых продуктов по примерам 1 и 2, а также сравнительное исследование эффектов целевых продуктов и «суммы нейтральных изопреноидов» [В.М.Чекуров, О.В.Мишукова, А.Г.Друганов, О.В.Михайлапова. Способ получения биологически активной суммы нейтральных изопреноидов. RU 2199861, С1, 26.10.2001] на развитие и зоотехнические показатели сельскохозяйственной птицы - кур-несушек (пример 3) и цыплят-бройлеров (пример 4) - проведено совместно с ООО «СибАгроФарм» (Новосибирская область, Наукоград Кольцове).

Пример 3.

По принципу аналогов сформированы четыре группы кур-несушек по 10000-20000 голов в каждой группе на повторность (повторность опыта 4-х кратная). С 1 по 20 день жизни цыплят задавали в корме: опытной группе №1 - целевой продукт по примеру 1; опытной группе №2 - целевой продукт по примеру 2; опытной группе №3 - «сумму нейтральных изопреноидов»; контрольной группе задавали корм без добавок. Нормы расхода действующего вещества составляли 50, 100 и 250 г/т корма. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 4.

По принципу аналогов сформированы четыре группы цыплят-бройлеров по 20000-30000 голов в каждой группе на повторность (повторность опыта 4-х кратная).

С 1 по 20 день жизни цыплят задавали в корме: опытной группе №1 - целевой продукт по примеру 1; опытной группе №2 - целевой продукт по примеру 2; опытной группе №3 - «сумму нейтральных изопреноидов»; контрольной группе задавали корм без добавок. Норма расхода действующего вещества - 250 г/т корма. Результаты представлены в таблице 2.

Анализ результатов, приведенных в примерах 3 и 4, свидетельствует о том, что скармливание липидных фракций экстракта пихты сибирской, полученных по различным технологиям, положительно сказывается на зоотехнических показателях цыплят-бройлеров и кур-несушек. Отмечено повышение сохранности и среднесуточного привеса молодняка, увеличение продуктивности кур-несушек, повышение конверсии корма. Однако наилучшие результаты зарегистрированы при использовании в качестве заявляемых кормовых добавок - гидролизованных частично и исчерпывающе липидных фракций экстракта (опытные группы 1 и 2), тогда как использование «суммы нейтральных изопреноидов» показывает относительно низкий эффект.

С учетом различий в выходах заявляемых продуктов и технологиях их производства экономически предпочтительным является использование частично гидролизованной липидной фракции экстракта ДЗ пихты - продукта по примеру 1. Эмульсия этого продукта в эмульгаторе «Твин» зарегистрирована товарным знаком «Витапринол». Эффективность применения кормовой добавки «Витапринол» (норма расхода препарата - 0,7 кг/т корма) продемонстрирована на цыплятах-бройлерах и перепелах. Так, сохранность цыплят-бройлеров на 20 день жизни составила 99.1% против 98.5% в контрольной группе с увеличением среднего веса особи на 9.1% (данные ЗАО «Ангарская птицефабрика», Иркутская обл.). Повышение сохранности молодняка перепела составило 14%, среднесуточного прироста живой массы - 10.96-13.81%, снижение затрат корма на 1 кг прироста - 6.0-12.0%. В репродуктивный период увеличение яйценоскости перепелов составило 7.90-19.94%, снижение расхода корма - 12.28-24.56% (данные ГНУ СибНИПТИЖ СО РАСХН).

Таким образом, заявляемый способ позволяет безотходно перерабатывать органический экстракт ДЗ пихты с получением трех продуктов для сельского хозяйства (кормопроизводства и растениеводства) и медицины соответственно: липидной фракции, гидролизованной исчерпывающе или частично (действующее вещество препарата Витапринол), суммы тритерпеновых кислот (действующее вещество препарата Новосил) и пихтового масла.

Таблица 1
Показатели Варианты опыта		Сохранность, %	Конверсия корма	Продуктивность в 140 дней, %	Продуктивность в 170 дней, %	Насечка в 140 дней, %	Насечка в 170 дней, %
контрольная группа		92±2,2	1,91±0,05	52,4±4,3	78,1±4,3	0,3±0,02	1,7±0,5
Опытная группа №1	50	95±1,5	1,89±0,03	59,9±2,4	87,3±3,2	0,1±0,01	0,9±0,25
	100	97±1,3	1,84±0,07	61,7±2,1	89,5±2,1	0,05±0,005	0,5±0,05
	250	99,5±0,7	1,81±0,06	62,3±1,4	90,0±1,4	-	0,1±0,03
Опытная группа №2	50	96±1,7	1,88±0,04	61,9±1,7	89,2±1,5	0,1±0,01	0,5±0,1
	100	98±1,5	1,81±0,08	63,4±1,0	90,0±1,7	0,06±0,02	0,2±0,03
	250	99,9±0,9	1,79±0,04	64,1±0,8	91,2±0,9	-	-
Опытная группа №3	50	91,1±3,4	1,90±0,04	55,1±3,1	81,5±3,4	0,4±0,19	1,9±0,23
	100	90,4±2,7	1,89±0,06	58,9±2,7	83,6±1,3	0,35±0,01	1,1±0,14
	250	95,1±1,6	1,87±0,04	61,5±1,7	85,1±1,9	0,25±0,03	0,5±0,14

Таблица 2
Показатели Варианты опыта	Сохранность, %	Средний вес 1 головы, г	Среднесуточный привес, г/сут	Выход тушек 1-й категории, %	Конверсия корма	Индекс продуктивности
Контрольная группа	83,4±0,1	1791,0±164,0	48,0±3,7	79,4±4,4	1,64±0,6	263,0±14,0
Опытная группа №1	95,3±0,4	2032,0±88,0	52,9±2,8	94,1±2,4	1,56±0,2	293,6±2,2
Опытная группа №2	94,7±0,2	2114,7±92,3	55,7±3,6	94,0±3,0	1,55±0,5	321,0±1,6
Опытная группа №3	91,1±0,3	1898,1±102,4	50,1±2,1	90,2±3,5	1,60±0,4	269,3±2,8