Модернизация получения биологически активных веществ фенольной природы из растительного сырья

УДК 615.014

П.А. Мокин, А.В. Кулаков, А.И. Краснова, И.А. Бахтин

Источник: Международная научно-практическая конференция «Химия. Экология. Урбанистика» (Пермь, 26–28 марта 2025 г.), сборник материалов конференции. Пермь: ПНИПУ, 2025. Т. 2. С. 93–97. ISBN: 978-5-398-03300-7.

Современная формула оптимального питания (нутриом) обязательно включает в себя минорные биологически активные соединения, поскольку, несмотря на небольшие концентрации (милли- и микрограммы), они необходимы для реализации важнейших метаболических процессов, регуляции адаптационных механизмов и в целом для поддержания здоровья человека [1]. Особое внимание привлекает одна из самых многочисленных групп биологически активных веществ (БАВ) – полифенольные соединения, которые при поступлении в организм, как правило, включаются в работу антиоксидантной системы, в регуляцию липидного и белкового обмена, проявляя множество сопутствующих положительных фармакологических эффектов [2]. При этом для реализации терапевтического и нутриентного потенциала растительных полифенолов требуются их целенаправленное, максимально полное извлечение из растительных ресурсов, концентрирование и снижение потерь в ходе дальнейшей переработки. Кроме того, современный подход извлечения БАВ должен быть ориентирован на эффективность экстракции с увеличением выхода БАВ и экологичность, выбор безопасных экстрагентов, сокращение энерго-, трудо- и финансовых затрат и т.д. [3, 4]. В связи с этим разработка и внедрение в практику ресурсосберегающего, высокоэффективного способа экстракции растительного сырья с целью максимального извлечения веществ фенольной природы является актуальной задачей.

Для решения поставленной задачи был предложен инновационный способ экстрагирования [5]. В качестве растительного сырья может быть использована древесная зелень (листья, молодые ветки и соцветия листьев) березы (род растений Betula), персика (род растений Prunus), облепихи (род растений Hippophae) и других лиственных растений и трав. Фитосырье измельчали до фракции 4–8 мм. В качестве экстрагента использовалась подготовленная деминерализованная вода (жесткость воды до удельного сопротивления не менее 1 МОм∙см). После загрузки экстракционной установки сырьем и экстрагентом систему герметизировали, проводили стадию намачивания (15–60 мин) при постоянном перемешивании и нагреве не выше 95 °С для предупреждения термодеструкции активных веществ. В ходе последующей стадии экстракции в емкости создавали условия вакуума, поддерживая цикличность его нагнетания и выравнивания до атмосферного давления, количество таких циклов определяли исходя из анатомо-морфологических особенностей сырья или установления периода окончания процесса экстракции.

Технологический подход со снижением давления водяных паров над экстракционной массой обеспечивает удаление воздуха из пор частиц сырья и его замещению порцией экстрагента, что приводит к значительному гидродинамическому перемешиванию и выталкиванию экстрактивных веществ, растворившихся на стадии намачивания в объем экстрагента и, как следствие, возрастанию скорости экстракции и полноты извлечения. За счет вышеизложенных процессов, наблюдаемых при получении экстрактов по указанному способу, возникает возможность достигнуть полноты экстракции однократным извлечением сырья всем рассчитанным объемом экстрагента. Следующие этапы включали в себя: отжим сырья; удаление экстрагента в условиях вакуума от –0,5 до +0,95 атм. (–50,6÷96,2 КПа) до получения необходимого объема или концентрации полифенольных соединений, флавоноидов или других БАВ, охлаждение до 2–6 °С и выдерживание при заданной температуре в течение 24–48 ч, удаление балластных веществ (БВ) декантацией, центрифугированием или осветляющей фильтрацией. Удаление БВ обусловлено необходимостью сохранения терапевтической активности действующих веществ, поскольку балластные вещества выпадают в процессе хранения в виде нерастворимого осадка, который на своей поверхности адсорбирует действующие вещества, что особенно актуально в концентрированных системах.