Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ КАРОТИНОИДОВ И АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПРОЦЕССЕ ДВУХФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ПЛОДОВ ШИПОВНИКА

Степанова Н.Н. Степанова Э.Ф. Туховская Н.А. Мыкоц Л.П.
Использование двухфазной экстракции в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) обеспечивает увеличение выхода гидрофильных и липофильных биологически-активных веществ (БАВ) из растительного сырья. Экстрагировали высушенные плоды шиповника 70% этиловым спиртом и подсолнечным маслом в присутствии различных комбинаций эмульгаторов твина-80 и Т-2 (ГЛБ = 5,5÷14,5). Показано, что по сравнению с двухфазной экстракцией без ПАВ переход каротиноидов (липофильных БАВ) в масляную фазу возрастает в 1,5 раза в присутствии эмульгатора 2-го рода (ГЛБ = 5,5) и не изменяется в присутствии эмульгатора 1-го рода (ГЛБ = 14,5). Переход гидрофильных БАВ (аскорбиновая кислота) в водно-спиртовую фазу возрастает в 2 раза при ГЛБ = 14,5 и падает с уменьшением чисел ГЛБ.

Одним из новых методов получения природных комплексов биологически-активных веществ (БАВ) является экстракция растительного сырья двухфазной системой экстрагентов. Этот способ позволяет в одной технологической операции извлекать из растительного сырья и липофильные, и гидрофильные БАВ, что обеспечивает расширение компонентного состава, большую степень извлечения липофильных БАВ и эффективность технологического процесса [7].

Известно также, что проведение экстракции в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ) увеличивает выход эфирных масел и скорость их извлечения, что связано со снижением поверхностного натяжения на границе раздела фаз и, как следствие, облегчением диффузии извлекаемых веществ из клетки в экстрагент [6].

Изучение процесса двухфазной экстракции травы зверобоя продырявленного в присутствии ПАВ показало, что в зависимости от природы ПАВ (т.е. от соотношения в нем гидрофильных и липофильных групп, характеризуемого числом гидрофильно-липофильного баланса) меняется количественное и качественное соотношение извлекаемых веществ [1, 8, 9].

Ранее была показана эффективность метода двухфазной экстракции при извлечении каротиноидов и аскорбиновой кислоты из плодов рябины и шиповника и определены оптимальные условия экстракции [5].

Целью настоящей работы было исследование влияния ПАВ с различными числами ГЛБ на извлечение липофильных и гидрофильных БАВ в процессе двухфазной экстракции плодов шиповника.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования использовали измельченные плоды шиповника (Fructus Rosae), отвечающие требованиям ГФ XI [3].

В качестве экстрагента использовали двухфазную систему, состоящую из 70% этилового спирта и масла подсолнечного в соотношении 1:1.

В качестве компонентов смеси ПАВ для получения различных значений гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) использовали твин-80 - эмульгатор 1-го рода (ГЛБ = 14,5) и Т-2 - эмульгатор 2-го рода (ГЛБ = 5,5). Гидрофильно-липофильный баланс смеси рассчитывали по формуле:

ГЛБсм = ГЛБmax ּamax + ГЛБmin ּamin ,

где ГЛБсм - число ГЛБ смеси ПАВ; ГЛБmax и ГЛБmin - соответственно максимальное и минимальное значения чисел ГЛБ компонентов смеси ПАВ; amax и amin - соответственно массовые доли компонентов с максимальным и минимальным значением ГЛБ в смеси ПАВ, amax + amin = 1. Рассчитанные значения гидрофильно-липофильного баланса для ПАВ 1-го и 2-го рода и их смесей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Значения ГЛБ для различных эмульгаторов

Твин-80, мг

Т-2, мг

ГЛБ

200

0

14,5

150

50

12,25

50

150

7,75

0

200

5,5

Экстракцию сырья проводили следующим образом. Навеску измельченного до размера 3-5мм шиповника (2г) помещали в термостойкую колбу с притертой пробкой, заливали 70% этиловым спиртом и оставляли для набухания на 40 минут, затем добавляли подсолнечное масло и смесь эмульгаторов с рассчитанным значением ГЛБ, колбу присоединяли к обратному холодильнику и вели процесс экстрагирования на водяной бане при t = 80±5ºС в течение 90 минут. Соотношение сырье - спирт - масло составляло 1:10:10. Количество эмульгатора выбирали исходя из того, что в конечном продукте (т.е. в масляной или водно-спиртовой фазе) его должно быть не больше 1%. Большее количество эмульгатора (2г) приводило к образованию студнеобразного экстракта и к уменьшению выхода аскорбиновой кислоты.

По окончании процесса экстракции вытяжку отжимали, фазы разделяли в делительной воронке. Для анализа отбирали нижнюю водно-спиртовую фазу (ВСФ) и верхнюю масляную фазу (МФ).

В полученной водно-спиртовой фазе определяли количественное содержание аскорбиновой кислоты (АК) методом титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята [3].

Так как предполагается, что при экстракции двухфазной системой экстрагентов массоперенос липофильных БАВ  из сухого сырья в масло на первом этапе обусловлен ослаблением связи молекул  БАВ с материалом клеточных структур благодаря контакту с полярной фазой, а на втором этапе - с межфазным распределением липофильных БАВ в системе ВСФ - МФ в соответствии с коэффициентом распределения [4], то мы определяли количественное содержание суммы каротиноидов (СК) в пересчете на β-каротин и в масляной, и в водно-спиртовой фазах. Анализ проводили фотоколориметрическим методом при длине волны 440нм, используя в качестве раствора сравнения масло подсолнечное (при анализе МФ) и воду (при анализе ВСФ). В качестве стандартного раствора использовали раствор ГСО бихромата калия [2].

Содержание суммы каротиноидов в мг% рассчитывали по формуле:

f,

где D1 - оптическая плотность анализируемой МФ ли ВСФ; D0 - оптическая плотность раствора стандартного образца бихромата калия; 0,00208 - количество b-каротина в миллиграммах в растворе, соответствующем по окраске раствору стандартного образца бихромата калия; V - объем анализируемой МФ или ВСФ; l - толщина кюветы (l = 5мм); а - навеска сырья, г.

Результаты и обсуждение

Результаты количественного определения аскорбиновой кислоты в водно-спиртовой фазе в зависимости от чисел ГЛБ приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты определения количества аскорбиновой кислоты в зависимости от величины ГЛБ

 

Без

эмульгаторов

ГЛБ

14,5

12,25

7,75

5,5

САК, мг%

 

0,0184

 

0,0349

 

0,015

 

0,0097

 

0,0080

Полученные данные показывают, что в присутствии гидрофильного эмульгатора (твин-80) с ГЛБ = 14,5 степень извлечения аскорбиновой кислоты увеличивается в 1,9 раза по сравнению с двухфазной экстракцией без ПАВ. Присутствие смеси эмульгаторов с ГЛБ = 12,25 практически не влияет на выход аскорбиновой кислоты. Дальнейшее уменьшение чисел ГЛБ ведет к соответствующему уменьшению выхода аскорбиновой кислоты в 1,9 и 2,3 раза.

В таблице 3 приведены результаты количественного определения суммы каротиноидов  в масляной и водно-спиртовой фазах и значения коэффициента распределения, рассчитанного по формуле:

f

Таблица 3. Количественное содержание каротиноидов в различных фазах

 

Без

эмульгаторов

ГЛБ

14,5 (твин-80)

5,5 (Т-2)

СМФ, мг%

0,1165

0,1165

0,1719

СВСФ, мг%

0,1629

0,1959

0,0854

Кр

0,72

0,59

2,01

Приведенные результаты показывают, что присутствие гидрофильного эмульгатора никак не сказывается на степени извлечения каротиноидов в масляную фазу. Применение же гидрофобного эмульгатора увеличивает выход каротиноидов в масляную фазу в 1,5 раза. Полученные данные можно объяснить образованием в присутствии эмульгатора 2-го рода (ГЛБ = 5,5) обратной эмульсии (вода в масле) и облегчением перехода липофильных БАВ в масляную фазу (Кр = 2,01). Присутствие же эмульгатора 1-го рода (ГЛБ = 14,5), стабилизирующего прямую эмульсию (масло в воде), затрудняет перераспределение каротиноидов из ВСФ в МФ (Кр = 0,59).

Таким образом, подбирая состав эмульгаторов при проведении двухфазной экстракции, можно варьировать выходом гидрофильных и липофильных БАВ в эмульсионные экстракты лекарственных растений, которые могут быть использованы в качестве добавок или вспомогательных веществ для лекарственных и косметических композиций, содержащих комплекс БАВ, наиболее близкий к природному.

Выводы

1. На примере плодов шиповника Fructus Rosae показано, что степень извлечения липофильных и гидрофильных биологически-активных веществ при экстракции двухфазной системой экстрагентов зависит от значения ГЛБ смеси ПАВ, вводимой в систему.

2. Степень перехода гидрофильных БАВ (аскорбиновой кислоты) в водно-спиртовую фазу возрастает с увеличением чисел ГЛБ (т.е. при добавлении эмульгаторов 1-го рода) и падает при уменьшении чисел ГЛБ (т.е. при добавлении эмульгаторо 2-го рода).

3. Степень перехода гидрофобных БАВ (суммы каротиноидов) в масляную фазу возрастает в 1,5 раза при использовании эмульгатора 2-го рода (ГЛБ = 5,5) и не меняется в присутствии эмульгатора 1-го рода (ГЛБ = 14,5) по сравнению с двухфазной экстракцией без ПАВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Вайнштейн В.А., Хаззаа И.Х., Чибиляев Т.Х., Каухова И.Е. // Хим.-фарм. журн. 2004. Т. 38. № 5. С. 25.
  2. Ветров П.П., Гарная С.В., Долганенко Л.Г. // Хим.-фарм. журн. 1989. № 3. С. 320.
  3. Государственная фармакопея СССР ХI изд. Вып. 2.- М.: Медицина, 1990.
  4. Иванова С.А., Вайнштейн В.А., Каухова И.Е. // Хим.-фарм. журн. 2003. Т. 37. № 8. С. 30.
  5. Иванова С.А., Скочипец С.Е., Скочипец М.Е. и др. // Фармация. 2003. № 6. С. 23.
  6. Искандаров Р.С., Аминов С.Н., Авезов Х.Т. // Химия природ. соедин. 1998. № 5. С. 648.
  7. Мельникова В.А., Вайнштейн В.А., Шиков А.Н., Каухова И.Е. // Хим.-фарм. журн. 1999. Т. 33. № 12. С. 278. Хаззаа И.Х., Вайнштейн В.А., Каухова И.Е. // Раст. ресурсы. 2004. Т. 40. Вып. 3. С. 117.
  8. Хаззаа И.Х., Вайнштейн В.А., Чибиляев Т.Х. // Хим.-фарм. журн. 2003. Т. 37. № 7. С. 20.

Библиографическая ссылка

Степанова Н.Н., Степанова Э.Ф., Туховская Н.А., Мыкоц Л.П. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ КАРОТИНОИДОВ И АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПРОЦЕССЕ ДВУХФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ПЛОДОВ ШИПОВНИКА // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 3. – С. 18-21;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=10972 (дата обращения: 06.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074