СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2004 года по МПК C09F1/00 C11B1/10 

Изобретение относится к лесохимической промышленности, а именно к способам комплексной переработки растительного сырья с получением ряда ценных продуктов, которые могут быть использованы в фармацевтической, косметической промышленности, сельском хозяйстве, товарах бытовой химии.

К растительному сырью относится древесная зелень хвойных пород: сосна обыкновенная (Pinus silvestris), сосна сибирская (Pinus sibirica), ель обыкновенная и европейская (Picia obovata, Picia abies (L) Karst), пихта сибирская (Abies sibirica), кунингамия (Cunningamia lanzeolata) и древесная зелень лиственных пород: гингко билоба (Gingko biloba).

Известен способ переработки древесной зелени пихты (RU № 2183630, С 07 D 309/40, С 09 F 1/00, 2000). Способ включает экстрагирование древесной зелени пихты, отстаивание экстракта, отделение кристаллической части от экстракта проэкстрагированной древесной зелени с последующей переработкой последней на кормовую муку и отличается тем, что отстаивание экстракта осуществляют при температуре 0-24°С в течение 16-24 часов, кристаллическую часть после отделения промывают малополярным органическим растворителем при соотношении вещество : растворитель, равном по меньшей мере 1:4, затем от кристаллической части отгоняют малополярный органический растворитель и возгонкой при 95-105°С и пониженном атмосферном давлении выделяют кристаллы мальтола. Экстрагирование древесной зелени пихты производят жидкой двуокисью углерода. Полученный мальтол имеет чистоту 98-99,9%. При осуществлении способа из пихтовой зелени можно получить, помимо мальтола, углекислотный экстракт, кормовую муку или компост из проэкстрагированной зелени.

Известен способ более глубокой переработки древесной зелени хвойных пород (RU №2015150, С 09 F 1/00, С 11 В 1/10, 1991). Способ включает экстрагирование древесной зелени органическим растворителем, выделение отстаиванием и фильтрованием при охлаждении хвойного воска, омыление полученного раствора экстрактивных веществ в углеводородном растворителе раствором щелочи, разделение омыленного раствора на раствор нейтральных веществ в углеводородном растворителе и водно-щелочной раствор солей органических кислот, из которого затем выделяют отстаиванием хлорофиллиновые кислоты, смесь жирных и смоляных кислот. Из последней выделяют инсектицид. Нейтральные вещества подвергают вакуумной дистилляции и получают изоабиенол.

Известен способ переработки нейтральных экстрактивных веществ хвойной зелени (RU №2156785, С 09 F 1/00, 1999). Способ включает выделение воска, вакуумную дистилляцию полученного раствора с разделением его фракции сесквитерпеноидов, лабдановых дитерпеноидов и кубовый остаток, омыление кубового остатка спиртовым раствором щелочи, обработку продуктов омыления органическим растворителем и водой, отделение отстаиванием неомыляемых веществ с последующим выделением из них методом жидкостной экстракции стеринов, полипренолов, ди- и тритерпеноидов. Отличительная особенность способа заключается в том, что вакуумную дистилляцию осуществляют в режиме турбулентного пленочного течения раствора по обогреваемой поверхности с выделением фракций сесквитерпеноидов и лабдановых дитерпеноидов в заданном интервале температур дистиллируемой жидкости с добавлением на вакуумную дистилляцию раствора, получаемого на стадии дополнительной перекристаллизации выделенного воска, омыление кубового остатка ведут при температуре 65-70°С. Дополнительную перекристаллизацию воска осуществляют растворением воска в органическом растворителе с последующим выдерживанием раствора при определенной температуре, отделением образующейся твердой фазы фильтрованием и отгонкой растворителя из фильтрата.

Все известные способы обладают недостатком, заключающимся в извлечении и использовании только части экстрактивных веществ - веществ, растворимых в малополярных экстрагентах (бензин, нефрас) или в воде - экстракт хвойный натуральный. Другая часть экстрактивных веществ, нерастворимых в воде или в малополярных экстрагентах, остается в отработанной после экстракции древесной зелени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки древесной зелени хвойных пород (RU №2017782, С 09 F 1/00, С 11 В 1/10, 1991). Способ включает экстрагирование древесной зелени путем обработки ее экстрагентом (органическим растворителем), выделении отстаиванием и фильтрацией хвойного воска с температурой плавления 72-76°С, омыления полученного раствора экстрактивных веществ в углеводородном растворителе 20-40%-ным водным раствором щелочи, разделения омыленного раствора на раствор нейтральных веществ в углеводородном растворителе и водно-щелочной раствор солей органических кислот, подкислением полученного водно-щелочного раствора солей неорганической или органической кислотой до рН 1-3 и выделении из него хлорофиллиновых кислот и суммы высших жирных и смоляных кислот с последующим получением из них средства защиты растений от вредителей-насекомых и болезней; отгонки растворителя из раствора нейтральных веществ и последующего их фракционирования методом отстаивания восков с температурой плавления 52-56°С и методом вакуумной дистилляции при остаточном давлении не более 1300 Па на три фракции с температурой кипения 90-120°С и 120-210°С и кубовый остаток. Кубовый остаток обрабатывают спиртовым раствором щелочи, отгоняют спирт, растворяют в органическом растворителе, а затем добавляют воду и разделяют отстаиванием на раствор жирных кислот и раствор неомыляемых веществ с последующим выделением из солей жирных кислот подкислением до рН 1-3 концентрата жирных кислот, а из неомыляемых веществ методом жидкостной экстракции выделяют стерины, полипренолы и ди- и тритерпеноиды.

Данный способ имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем.

Вакуумная дистилляция нейтральных веществ при высоких температурах (до 240°С) не позволяет сохранить полностью полипренолы и они частично (10-15% от суммы полипренолов) дегидратируются до углеводородов; отбор фракции лабданоидов при дистилляции освобожденных от восков нейтральных веществ также приводит к частичной изомеризации лабданоидов, их полимеризации и соответственно к уменьшению выхода. Изомеризация и полимеризация некоторых лабданоидов приводит к появлению соединений неприродного характера. К недостаткам способа можно отнести его многостадийность и появление продуктов, которые не находят сбыта в виду их неприродного характера (фракция полимерных соединений).

Задачи, на решение которых направлено изобретение, заключаются в повышении эффективности процесса переработки экстрактивных веществ из древесной зелени хвойных и лиственных пород, увеличении выхода основных продуктов - концентрата лабданоидов, жиров и высших жирных кислот, концентрата полипренолов, повышении количества хлорофиллиновых кислот и репеллента против грызунов.

Поставленные задачи решены следующим образом.

Способ переработки растительного сырья, состоящего из древесной зелени хвойных и лиственных пород, основанный на экстракции ее органическим растворителем, последующем выделении отстаиванием при охлаждении и фильтровании восков, отделении свободных кислот от полученного раствора экстрактивных веществ в углеводородном растворителе раствором щелочи, разделении полученного нейтрализованного раствора на раствор нейтральных веществ в углеводородном растворителе и водно-щелочной раствор солей органических кислот, подкислении водно-щелочного раствора солей неорганической или органической кислотой, выделении отстаиванием из него хлорофиллиновых кислот и фракции жирных и смоляных кислот и последующем разделении суммы дитерпеновых и высших жирных кислот, отгонке растворителя от нейтральных веществ и разделении нейтральных веществ, отличается тем, что сумму дитерпеновых и высших жирных кислот обрабатывают в низкомолекулярном спирте с добавкой в качестве катализатора серной кислоты, отгоняют спирт и нейтрализуют неорганическим основанием дитерпеновые кислоты и катализатор, проводят экстракцию эфиров высших жирных кислот углеводородным экстрагентом, подкисляют водно-щелочной раствор и экстрагируют выделившиеся дитерпеновые кислоты углеводородным растворителем, отгоняют растворитель до концентрации дитерпеновых кислот 30-50% и получают репеллент против грызунов. Нейтральные вещества последовательно экстрагируют ацетоном и спиртом C₁-С₃, массовое соотношение нейтральные вещества : экстрагент от 1:2 до 1:5. Получают при обработке ацетоном концентраты сложных эфиров высших жирных кислот с тритерпеновыми спиртами, стеринами и высшими жирными спиртами и остаток, растворимый в ацетоне. При переработке остатка спиртом отделяют сумму дитерпеновых спиртов от соединений нерастворимых в спирте, омылением которых спиртовым раствором щелочи получают концентрат полипренолов, хроматографией на силикагеле которого при соотношении вещество : сорбент 1:10 и использовании гексана и гексана с добавкой 5 об.% диэтилового эфира гексана с добавкой 10 об.% диэтилового эфира и в соотношении сорбент : растворитель 1:1 выделяют полипренолы.

Способ осуществляют следующей последовательностью операций и режимов. Растительное сырье - древесная зелень хвойных и лиственных пород (береза, гингко билоба) - экстрагируют органическим растворителем с последующей обработкой полученных экстрактивных веществ водным раствором едкого натра и получением солей высших жирных кислот, смоляных и хлорофилловых кислот (водно-щелочная фаза), а также нейтральных веществ, неомыляемых в условиях производимого процесса (вещества, растворимые в органическом растворителе). Раствор солей смоляных, высших жирных и хлорофиллиновых кислот обрабатывают водным раствором минеральной или органической (С₁-С₃) кислоты с плотностью раствора 1100-1200 кг/м³, добавкой не смешивающегося с водой органического растворителя, нагревом смеси до температуры 55-65°С при перемешивании фаз. Раствор выдерживают при данной температуре в течение не менее 3 часов без перемешивания.

Сливают или сиффонируют слой органического растворителя с высшими жирными и смоляными кислотами, затем повторно добавляют органический растворитель, нагревают при перемешивании, отстаивают не менее трех часов и вновь сиффонируют или сливают органический растворитель с остатками высших жирных и смоляных кислот. После отделения слоя органического растворителя с растворенными кислотами сливают водный раствор с растворенной солью натрия. Оставшиеся, нерастворимые в воде и органическом растворителе хлорофиллиновые кислоты, обрабатывают острым паром для отгонки следов растворителя и отмывки от солей натрия. Затем расплав хлорофиллиновых кислот сливают в тару. От раствора смоляных и высших жирных кислот в органическом растворителе отгоняют растворитель, остаток растворяют в низкомолекулярном спирте С₁-С₂, нагревают до температуры не ниже 45°С, добавляют катализатор и перемешивают. После этерификации кислый катализатор нейтрализуют содой или другим основанием, растворитель отгоняют, добавляют воду и углеводородный растворитель. Неэтерифицируемые в этих условиях дитерпеновые трициклические и лабдановые кислоты, а также эфиры высших жирных кислот переходят в органический растворитель. Затем добавляют при перемешивании водный раствор щелочи при температуре 50-65°С и отстаивают. В водно-щелочную фазу переходят лабдановые и трициклические кислоты в виде солей, а в органическом растворителе остаются эфиры высших жирных кислот. Органический растворитель с эфирами высших жирных кислот отделяют от водно-щелочного раствора дитерпеновых кислот. От раствора эфиров кислот отгоняют растворитель и получают эфиры высших жирных кислот, аналоги жиров. Водно-щелочной раствор подкисляют до рН 1-3 водным раствором кислоты и выделившиеся дитерпеновые кислоты экстрагируют углеводородным растворителем, водный раствор отделяют от фазы органического растворителя, растворитель отгоняют и получают сумму дитерпеновых кислот - репеллент против грызунов плодовых деревьев с болоее высокой эффективностью (среди известных) по отношению к вредителям-грызунам, насекомым, зимующим в коре плодовых деревьев, патогенным микроорганизмам.

От нейтральных веществ после отделения кислот отгоняют растворитель, остаток обрабатывают ацетоном при температуре 40-50°С и перемешивании, затем охлаждают до 0 - минус 10°С в течение не менее 3 часов для созревания осадка. Соотношение вещество : ацетон 1:4-8. При соотношении меньше чем 1:4 выделившийся объемный осадок заполняет весь объем экстрагента, что затрудняет его дальнейшее отделение от растворителя методом фильтрации. Более высокое чем 1:8 соотношение вещество : ацетон, не позволяет отделить часть сложных эфиров высших жирных кислот и стеринов, вероятно, из-за увеличения емкости экстрагента по отношению к ним. Также увеличивается объем оборудования и количество энергии при отгонке растворителя.

Выпавший осадок, состоящий из углеводородов, сложных эфиров из высших и жирных кислот с высшими жирными спиртами и тритерпеноидами, жирных спиртов, отделяют от веществ, растворимых в ацетоне. Осадок промывают охлажденным до минус 5 - минус 10°С ацетоном и растворитель объединяют с основным ацетоновым раствором.

Ацетон затем отгоняют, а остаток обрабатывают низкомолекулярным спиртом С₁-С₃. Соотношение вещество : спирт 1:2-1:5. В случае этанола концентрация спирта составляет 86-90% объемных. Снижение соотношения вещество : спирт до ниже 1:4 увеличивает количество стадий экстракции дитерпеновых спиртов из-за низкой их растворимости в спирте, а увеличение соотношения - к увеличению объема оборудования и энергетических затрат на его последующую отгонку. Температура обработки спиртом составляет не менее 40-50°С, при которой в спирт переходит наибольшее количество дитерпеновых спиртов и растворяется около половины полипренолов и их ацетатов. При охлаждении смеси ниже 30°С полипренолы и их ацетаты выпадают из раствора и образуют маслянистый слабоподвижный осадок.

После охлаждения и созревания осадка в течение 1-2 часов раствор спирта отделяют и вновь повторяют операцию. Окончание экстракции по отделению дитерпеновых спиртов определяют методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) в системе петролейный эфир с добавкой 8-12% диэтилового эфира. Отсутствие пятна лабдановых спиртов на хроматограмме при ее проявлении концентрированной или 50% водным раствором серной кислоты и последующего нагрева хроматограммы при температуре 100-120°С является признаком полной экстракции лабдановых спиртов - основы антисептического препарата (фунгицидная, бактерицидная и противовирусная активность). После того как лабдановые спирты будут проэкстрагированы, добавляют спирт в соотношении вещество : растворитель 1:2-3 и щелочь (50-55 г на 1 кг сухого вещества), нагревают до температуры 50-60°С, перемешивают при этой температуре 30 минут.

Растворитель отгоняют, к остатку неомыляемых веществ и солей высших жирных кислот добавляют растворитель, не смешивающийся с водой (бензин, гексан, петролейный или диэтиловый эфир), и перемешивают, затем органический слой промывают водой дважды. Водные вытяжки отделяют и объединяют. Добавляют растворитель, не смешивающийся с водой, нагревают, перемешивают и добавляют водный раствор минеральной кислоты до рН 2-3. Получаемые кислоты переходят в органическую фазу, а водный раствор с полученной натриевой или калиевой солями минеральной кислоты отделяют от органической фазы. От раствора неомыляемых веществ отгоняют органический растворитель и получают концентрат полипренолов с содержанием основного вещества не менее 80%. Полученный концентрат хроматографируют на колонне с силикагелем. В качестве элюента используют смесь углеводородного растворителя с увеличивающей добавкой более полярного растворителя (углеводородный растворитель с добавкой 8-10% диэтилового эфира).

Ниже приведены примеры, реализующие изобретение.

Пример 1.

2950,0 г еловой древесной зелени, содержащей 90% хвои с влажностью 50,0%, экстрагируют в аппарате Сокслета петролейным эфиром с пределами кипения 70-100°С в течение 6 часов. Извлекают 118 г (8,0% от массы сухого сырья) экстрактивных веществ. Экстракт охлаждают и выдерживают 6 часов при температуре 10-12°С. Выделившиеся воски отделяют от раствора фильтрацией. Получают 3,2 г восков с температурой плавления 70-76°С (2,7% от массы экстрактивных веществ).

Раствор экстрактивных веществ в петролейном эфире, освобожденный от восков, нагревают до температуры 60-65°С и приливают 100 мл 30% водного раствора едкого натра, перемешивают в течение 1 часа при температуре 65-70°С. Водный раствор имел рН 10. Затем водный слой отделяют от слоя органического растворителя. Растворитель промывают дважды по 0,25 л теплой (50-60°С) водой, отстаивают после каждой подачи порции воды по 1 часу, водные растворы сливают и объединяют с основным водно-щелочным раствором солей органических кислот. Раствор экстрактивных веществ, после отделения восков и кислот, в органическом растворителе имеет рН 7 и оранжевую окраску. От раствора нейтральных веществ отгоняют петролейный эфир и получают 66,8 г (56,6% от суммарных экстрактивных веществ) нейтральных веществ.

Водно-щелочной раствор солей органических кислот, объединенный с промывными водами, нагревают до температуры 60-65°С, добавляют 200 мл петролейного эфира (т.кип. 70-100°С) и 100 мл 15% водного раствора серной кислоты. После десятиминутного перемешивания определяют рН водного раствора. рН водного раствора составляет 1-2. При рН больше 3 добавляют 10 мл водного раствора серной кислоты и еще перемешивают десять минут, а затем выключают перемешивающее устройство и отстаивают в течение 0,5-1,0 часа.

После отстаивания образуется три слоя. Нижний слой - водный раствор сульфата натрия, верхний - раствор высших жирных и смоляных кислот и промежуточный слой - эмульсия хлорофиллиновых кислот, нерастворимых в водном и бензиновом растворе.

Верхний слой органических кислот в петролейном эфире отделяют сиффонированием, нижний слой сливают. Нерастворимые в воде и петролейном эфире хлорофиллиновые кислоты обрабатывают острым паром, которые в виде расплавленного густого масла сливаются в емкость и высушиваются при комнатной температуре (20-25°С), получают 7,4 г хлорофиллиновых кислот влажностью 20% (5% от суммы экстрактивных веществ).

От раствора органических кислот (высшие жирные и смоляные кислоты) в петролейном эфире отгоняют растворитель и получают сумму кислот 40,7 г (34,5% от суммы экстрактивных веществ). Полученные кислоты растворяют в 250 мл этанола в емкости с обратным теплообменником, нагревают до кипения этанола и добавляют 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Теплообменник переключают на прямой и отгоняют этанол. К остатку добавляют 200 мл петролейного эфира (пределы кипения 70-100°С), раствор промывают при перемешивании 50 мл воды, воду сливают. Затем раствор нагревают до температуры 60-65°С и добавляют 15 мл 30% водного раствора едкого натра. Перемешивают 30 минут, добавляют 15 мл воды. Перемешивают 10 минут и отстаивают 1 час. Водно-щелочной раствор сливают. Раствор этиловых эфиров высших жирных кислот промывают при перемешивании водой (15 мл), отстаивают 30 минут, водный раствор сливают и добавляют к водно-щелочному раствору солей три- и бициклических дитерпеновых кислот.

От раствора этиловых эфиров высших жирных кислот в петролейном эфире отгоняют растворитель и получают 13,3 г остатка (11,2% от суммы экстрактивных веществ).

Водно-щелочной раствор солей дитерпеновых кислот подкисляют до рН 1-2 30% водным раствором серной кислоты и выделившиеся органические кислоты экстрагируют 100 мл петролейного эфира (пределы кипения 70-100°С) при перемешивании и температуре 60-65°С. Нижний слой, содержащий сульфат натрия, сливают, а растворитель отгоняют до содержания 38-40% дитерпеновых кислот в петролейном эфире. Раствор дитерпеновых кислот в петролейном эфире обладает репеллентными свойствами по отношению к грызунам (мыши, зайцы), бактерицидными и фунгицидными свойствами по отношению к патогенным микроорганизмам. Выход репеллента составляет 70,0 г с содержанием сухих веществ 27,0 г.

К нейтральным веществам 66,6 г добавляют 250 мл ацетона, нагревают до температуры 40°С, перемешивают до образования однородной суспензии и охлаждают до температуры -5°С в течение 4 часов. Ацетоновый раствор фильтрованием разделяют на две части - кристаллическую (твердую) фазу и маточник. Кристаллическую часть (осадок на фильтре) промывают 100 мл ацетона, охлажденного до температуры -5°С. Ацетон, оставшийся на твердой фазе, отсасывают при пониженном давлении. Затем остаток переносят в емкость и высушивают при пониженном давлении и температуре 50-60°С. Выход твердой фазы составляет 18,5 г, 15,7% от суммы экстрактивных веществ.

Промывной ацетон после фильтра объединяют с основным ацетоновым раствором, ацетон отгоняют и получают маслянистую массу (48,0 г, 40,7% от суммы экстрактивных веществ).

К остатку после отгонки ацетона добавляют этанол (250 мл, содержание воды в растворе 12 об.%) и смесь нагревают при перемешивании с обратным холодильником до температуры 50°С. Затем смесь охлаждают до температуры 20-25°С и отстаивают в течение 3 часов. Раствор этанола с преимущественным содержанием растворенных в нем дитерпеновых спиртов отделяют. К остатку вновь добавляют 250 мл 88% этанола, нагревают до температуры 50°С и в дальнейшем используют процедуру отделения спиртового раствора дитерпеновых спиртов, как приведено выше. Отделение дитерпеновых спиртов от маслянистого остатка веществ 88% этанолом проводят четыре раза. После четвертой обработки 88% этанолом остаток проверяют на содержание дитерпеновых соединений методом ТСХ. На пластинку “Силуфол” или “Сорбитол” наносят пятно с веществом остатка, пластинку элюируют гексаном с добавкой 10% диэтилового эфира. Хроматограмму обрабатывают концентрированной серной кислотой, затем прогревают при температуре 120°С. Появившееся сиреневое пятно со значением R_f=0,48 показывает наличие в смеси дитерпеновых лабдановых спиртов. Отсутствие на хроматограмме сиреневого пятна со значением R_f=0,48 определяет отсутствие лабдановых спиртов в остатке. При наличии пятна лабданоидов проводят пятую экстракцию дитерпеновых спиртов из остатка, как приведено выше. Затем спиртовые экстракты объединяют, спирт отгоняют, получают 31,2 г концентрата дитерпеновых спиртов, 26,4% от суммы экстрактивных веществ.

Концентрат дитерпеновых спиртов содержит около 5% моно- и сесквитерпенов. Их отделяют от дитерпеновых спиртов обработкой концентрата острым паром. Эфирные масла с парами воды направляют в теплообменник, сконденсированная жидкость собирается в приемник. В приемнике водный слой отделяют от эфирного масла-сырца. Получили 1,7 г эфирных масел.

Остаток после отгонки эфирного масла, содержащий дитерпеновые спирты, высушивают глухим паром и сливают. Выход фракции дитерпеновых спиртов составляет 29,5 г, 24,6% от суммы экстрактивных веществ.

Остаток после экстракции 88% этанолом составлял 17,1 г в пересчете на сухое вещество. К остатку, содержащему эфиры и свободные полипренолы, добавляют 50 мл этанола и 1,1 г сухого едкого натра. Раствор нагревают и постепенно отгоняют спирт. К полученному остатку добавляют при перемешивании гексан (70 мл), нагревают до температуры 50°С и затем добавляют 10 мл воды. После подачи всей порции воды мешалку отключают, смесь отстаивают 1 час. Водно-щелочной слой сливают от неомыляемых веществ в гексане. Отгоняют растворитель и получают остаток 14,7 г. Водно-щелочной раствор добавляют к порции водно-щелочного раствора свободных кислот из следующей партии экстракции древесной зелени, перед его подкислением 15% серной кислотой или обрабатывают отдельно. В последнем случае к водно-щелочному раствору солей высших жирных кислот добавляют гексан и нагревают до 50°С при перемешивании, затем 15% водным раствором серной кислоты доводят до рН, равного 2. Раствор перемешивают 15 минут и отстаивают 1 час. Водный раствор сернокислого натра сливают, гексан отгоняют, получают 1,9 г высших жирных кислот.

Неомыляемые вещества (14,7) г вносят в колонну с 150 г силикагеля (длина колонки 0,80 м, диаметр 0,03 м) и экстрагируют последовательно 300 мл гексана, затем 300 мл гексана, содержащего 5 об.% диэтилового эфира, в конце элюирования 500 мл гексана с добавкой 10% диэтилового эфира. Последняя фракция содержит полипренолы, контроль за отбором фракции осуществляют методом ТСХ. Система для элюирования - гексан, содержащий 10% диэтилового эфира. Проявление хроматограммы - концентрированная серная кислота. Пятно полипренолов окрашивается в красно-коричневый цвет со значением R_f=0,50-0,52. От фракций, содержащих полипренолы, отгоняют растворитель. Получают 11,8 г полипренолов, 10% от суммы экстрактивных веществ.

В результате разделения экстрактивных веществ древесной зелени ели получили (% от массы экстрактивных веществ):

Хлорфиллиновые кислоты 5,0

Этиловые эфиры высших

жирных кислот 11,2

Сумма смоляных кислот 24,6

Воск (т.пл. 70-76°С) 2,7

Концентрат дитерпеновых спиртов 22,9

Эфирное масло 1,4

Сложные эфиры 15,7

в том числе

Эфиры высших жирных кислот и

тритерпеноидов 9,0

Эфиры высших жирных кислот и

высших жирных спиртов 4,7

Полипренолы 10,0

Высшие жирные кислоты 1,6

Пример 2.

3580 г сосновой древесной зелени, содержащей 85% хвои с влажностью 50,5%, экстрагируют в аппарате дефлегмационно-оросительного типа гексаном в течение 4 часов. Получают 249,9 г экстрактивных веществ, 14,1% от массы сухого сырья.

Экстрактивные вещества, растворенные в гексане, разделяют, как приведено в примере 1, на следующие продукты (здесь и далее от массы экстрактивных веществ), г(%):

Хвойный воск 9,2 (3,7)

Хлорфиллиновые кислоты 3,2 (1,3)

Этиловые эфиры высших жирных кислот 33,7 (13,5)

Сумма смоляных кислот 75,5 (30,2)

Нейтральные вещества 127,5 (51,0)

Нейтральные вещества обрабатывали 500 мл ацетона при температуре 50°С в течение 30 минут, перемешивали с обратным теплообменником. Мешалку отключали, содержимое охлаждали до 0°С и выдерживали при этой температуре 1 час. Надосадочную жидкость сифонировали, к остатку добавляли 250 мл охлажденного до 0°С ацетона, перемешивали 10 минут, мешалку отключали, смесь выдерживали при температуре 0°С в течение 30 минут. Надосадочную жидкость отделяли от осадка сифонированием и объединяли с основным ацетоновым раствором. Осадок переносили на вакуум-фильтр, остаток ацетона отсасывали и объединяли с основным раствором. От объединенного ацетонового раствора отгоняли ацетон (430 мл), остаток ацетонового раствора (300 мл) охлаждали до температуры -10°С. Охлажденный раствор выдерживали при температуре -10°С в течение одного часа, затем сливали на вакуум-фильтр и отделяли от осадка. Осадки объединяли, высушивали от остатка ацетона, выход фракции сложных эфиров 48,7 г.

От веществ, растворимых в ацетоне, отгоняли растворитель, выход маслянистого остатка составил 77,9 г. Остаток в дальнейшем обрабатывали как приведено в примере 1. В результате разделения нейтральных веществ получили:

Сложные эфиры высших жирных кислот тритерпеновых и алифатических спиртов - 48,7 г, 38,2% от нейтральных веществ,

Концентрат дитерпеновых спиртов - 37,4 г, 29,3%

Эфирное масло - 3,2 г, 2,5%

Полипренолы - 11,7 г, 9,2%

Высшие жирные кислоты - 7,8 г, 6,1%.

Пример 3.

3900 г измельченных охвоенных веточек кунингамии ланцеолатной (Cunningamia lanzeolata, содержание хвои 85%) влажностью 52% экстрагировали в течение 5 часов петролейным эфиром с пределами кипения 70-100°С в аппарате Сокслета. Получили 134,8 г экстрактивных веществ (7,2% от массы сухого сырья). При охлаждении и отстаивании раствора экстрактивных веществ в петролейном эфире при температуре 10°С в течение 12 часов получили 1,6 г восков (12% от суммы экстрактивных веществ).

При обработке экстрактивных веществ после отделения восков, как приведено в примере 1, было получено:

Хлорофиллиновых кислот - 3,0 г, 2,2% (от суммы экстрактивных веществ)

Суммы высших жирных и смоляных кислот 13,5 г, 10,8% (от суммы экстрактивных веществ)

Нейтральных веществ - 116 г.

Сумма кислот была разделена на эфиры высших жирных кислот (3,0 г, 2,2%), которые содержали в качестве основных компонентов эфиры миристиновой (15% от суммы эфиров высших жирных кислот), пальмитиновой (19%), олеиновой (19%), линолевой (18%) и линоленовой (8%) кислот и дитерпеновых смоляных кислот (10,1 г, 7,5%). Дитерпеновые кислоты состоят из одного компонента - 4-эпи-транс-коммуновой кислоты.

Нейтральные вещества обрабатывали 550 мл ацетона при перемешивании и температуре 45-50°С в течение 30 минут с обратным холодильником. Затем мешалку отключали, смесь охлаждали до 0°С и выдерживали при этой температуре 5 часов. Ацетон сифонировали, осадок переносили на фильтр и промывали 200 мл охлажденным до 0°С ацетоном. Ацетоновые вытяжки объединяли. Ацетон отгоняли, вещества, растворимые в ацетоне, составили 68,4 г, (59,0% от нейтральных веществ). Сумма сложных эфиров высших жирных кислот тритерпеноидов и алифатических спиртов, нерастворимых в ацетоне, 47,6 г, (41%).

Вещества, растворимые в ацетоне, после отгонки последнего обрабатывали 350 мл 86% этанола, как приведено в примере 1. Получили 20,2 г дитерпеновых соединений, переходящих в этанол и состоящих на 75% из 4-эпи-транс-коммунола, 4-эпи-транс-коммунола (6%) и метилового эфира 4-эпи-транс-коммуновой кислоты (4%) с примесью тритерпеновых спиртов и β-ситостерина.

Маслянистый осадок, нерастворимый в 86% этаноле, при температуре 20-30°С, омыляли в 150 мл этанола, содержащим 3,0 г едкого натра, в роторном испарителе с одновременной отгонкой растворителя. После обработки остатка от отгонки этанола, как приведено в примере 1, получили 2,5 г высших и жирных кислот и 42,5 г неомыляемых веществ. Неомыляемые вещества хроматографировали на колонке с 400 г силикагеля, элюирование гексаном с содержанием 10% диэтилового эфира, получили 33,7 г полипренолов.

В результате разделения экстрактивных веществ были получены следующие продукты, г (%):

Хвойный воск 1,6 (1,2)

Хлорфиллиновые кислоты 3,0 (2,2)

Этиловые эфиры высших

жирных кислот 3,0 (2,2)

4-Эпи-транс-коммуновая

кислота (смоляная кислота) 10,1 (7,5)

Сложные эфиры высших жирных

кислот тритерпеновых

и алифатических спиртов (фитостерины) 47,6

Концентрат дитерпеновых спиртов 20,2

Высшие жирные кислоты 2,5

Полипренолы 33,7

Пример 4.

Листья гингко билобы (2580 г, влажностью 52%) измельчали и экстрагировали в аппарате оросительно-дефлегмационного типа гексаном при соотношении масса листьев : растворитель 1:1 в течение 5 часов. Получено 58,2 г (47% от массы сухих листьев) экстрактивных веществ. После слива экстрактивных веществ в гексане из экстрактора раствор охлаждали до температуры 4,0°С, выпавший осадок восков отфильтровали от растворителя. Получили 0,9 г воска (15% от массы экстрактивных веществ).

Экстрактивные вещества в гексане после отделения восков обрабатывали 30% водным раствором едкого натра, отделяли водный раствор солей кислот от раствора нейтральных веществ в гексане, как приведено в примере 1. От раствора нейтральных веществ отгоняли растворитель, получено 42,3 г нейтральных соединений (72,7% от массы экстрактивных веществ).

Водный раствор солей кислот обрабатывали 10% водным раствором серной кислоты, как приведено в примере 1, и получили, г (% от массы экстракта:

Высшие жирные кислоты 12,8 (22,0)

Хлорфиллиновые кислоты 2,1 (3,5)

При обработке нейтральных веществ ацетоном, как приведено в примере 1, получено 8,2 г (19,4% от массы нейтральных веществ) сложных эфиров высших жирных кислот тритерпеновых и алифатических спиртов, нерастворимых в ацетоне, и 34,1 г нейтральных веществ перешло в ацетон.

После отгонки ацетона нейтральные вещества, растворимые в последнем, обрабатывали 86% раствором этанола, как приведено в примере 1. Получено 4,6 г (10,9% от массы нейтральных веществ) веществ, состоящих главным образом из фитостеринов (основной компонент β-ситостерин) и тритерпеновых спиртов, которые растворимы в растворе этанола, и 29,5 г соединений, нерастворимых в растворе этанола в условиях примера 1.

Вещества, нерастворимые в 86% этаноле, при температуре 20-30°С обрабатывали 100 мл этанола, содержащего 1,5 г едкого натра, на роторном испарителе, как приведено в примере 3, получили 0,5 г кислот (1,2% от массы нейтральных веществ) и 27,5 г маслянистой жидкости, состоящей на 94,5% из полипренолов. Очистка методом колоночной хроматографии на силикагеле позволила получить 26,0 г полипренолов (61,5% от массы нейтральных веществ).

Пример 5.

2400 г опилок стволовой части древесины березы влажностью 27% проэкстрагировали нефрасом (пределы кипения 80-120°С) в аппарате Сокслета. Растворитель частично отгоняли до содержания сухих веществ в экстракте 1:1 (26,3 г экстрактивных веществ в 270 мл растворителя) и отстаивали при температуре 0°С в течение 12 часов. Выделившийся осадок воскообразных веществ (1,1 г, 4,2% от суммы экстрактивных веществ) отделили фильтрацией.

К фильтрату при перемешивании и температуре 65-70°С добавили 20 мл 30% водного раствора едкого натра, перемешивали 30 минут, затем добавили при перемешивании 50 мл воды и раствор отстаивали 4 часа. Нижний слой, содержащий водный раствор солей кислот, сливали и при перемешивании добавили еще 50 мл воды. Перемешивали 30 минут, раствор отстаивали в течение 4 часов при температуре 60-65°С. Затем водный слой сливали и добавляли к основному раствору солей кислот. От раствора остатка экстрактивных веществ отгоняли нефрас и получили 8,3 г (31,5% от суммы экстрактивных веществ) нейтральных компонентов.

Водный раствор солей кислот (120 мл) обрабатывали 15% водным раствором серной кислоты до рН 2, добавляли 50 мл нефраса, перемешивали при температуре 50-52°С в течение 10 минут. Затем раствор отстаивали 30 минут и верхний слой нефраса отделяли сифонированием от водной фазы. К водной фазе добавили 30 мл нефраса, раствор перемешивали 10 минут, отстаивали 30 минут, нижний водный слой сливали. Раствор нефраса, содержащий высшие жирные кислоты, объединяли с основным раствором. Нефрас отгоняли, получили 16,5 г высших жирных кислот (63,1% от массы экстрактивных веществ).

К фракции высших жирных кислот добавляли 100 мл этанола, нагревали при перемешивании до кипения раствора и добавили 4 капли концентрированной серной кислоты. Этанол отогнали, к остатку добавили 100 мл нефраса, раствор промыли при перемешивании дважды по 30 мл воды, нефрас отогнали и получили 18,0 г этиловых эфиров высших жирных кислот.

Нейтральные вещества 8,3 г обрабатывали 50 мл ацетона, охлаждали до 0°С, выдерживали при этой температуре 4 часа, выпавший осадок отфильтровывали и обрабатывали, как в примере 1. Фильтрат повторно охлаждали до минус 10°С и операцию по отделению осадка повторяли, осадки объединяли, получили 4,0 г (15,2% от массы экстрактивных веществ). Осадок состоял из сложных эфиров, кислотная составляющая которых содержала высшие жирные кислоты (на 80% состояла из пальмитиновой, линоленовой и олеиновой кислот), а спиртовая - алифатические спирты нормального состава C₁₂-C₂₆, тритерпеновые спирты и стерины.

Вещества, растворимые в ацетоне (2 г), после отгонки ацетона обрабатывали метанолом (25 мл), нагревая при перемешивании с обратным холодильником до температуры кипения метанола (50-53°С). Затем смесь охлаждали до температуры 20-22°С. Вещества, растворимые в метаноле, сифонированием отделяли от маслянистого остатка. Операцию повторили еще два раза. Окончание экстракции метанолом определяли методом ТСХ по снижению концентрации пятна алифатических спиртов, имеющих значение R_f, близкое к значению R_f полипренолов (характерно для экстрактивных веществ березы). Пластинку ТСХ проявляли в парах иода. Выход маслянистого остатка, содержащего полипренолы, составил 3,0 г (11,4% от массы суммарных экстрактивных веществ), а веществ, растворимых в метаноле, 1,2 г (4,6% от массы суммарных экстрактивных веществ).

К маслянистому остатку (3,0 г) добавили 25 мл этанола и 0,2 г едкого натра. Раствор нагрели до кипения и этанол отогнали. К остатку добавили 30 мл воды и 30 мл нефраса, перемешивали при температуре 50-55°С в течение 10 минут. Затем смесь отстаивали 30 минут, верхний слой, содержащий неомыляемые вещества, отделили сифонированием. К водному раствору солей кислот добавили 1,5 мл 15% водного раствора серной кислоты и 30 мл нефраса. Полученную смесь перемешивали, отстаивали, отделяли проэкстрагированные высшие жирные кислоты в органическом растворителе сифонированием. Растворитель отгоняли.

Получили 0,2 г высших жирных кислот (0,7% от массы экстрактивных веществ) и 2,7 г неомыляемых веществ (10,3% от массы экстрактивных веществ).

Неомыляемые вещества разделили методом колоночной хроматографии и выделили полипренолы 2,5 г (9,5% от массы экстрактивных веществ).

В результате переработки экстрактивных веществ из стволовой части березы (опилки) получили (в процентах от массы экстрактивных веществ, извлекаемых углеводородным экстрагентом):

Воски (т.пл. 66-70°С) 4,2

Этиловые эфиры высших

жирных кислот 68,4

Сложные эфиры высших жирных,

тритерпеновых спиртов и стеринов

и высших жирных кислот 15,2

Тритерпеновые и высшие жирные

спирты, стерины 4,6

Высшие жирные кислоты 0,7

Полипренолы 9,5

Пример 6.

Хвою пихты 1550 г (в пересчете на массу сухой хвои) экстрагировали гексаном в течение 8 часов в аппарате Сокслета, обрабатывали, как в примере 1, и получили 13,8 г экстрактивных веществ (8,9% от массы сухой хвои). Экстрактивные вещества обрабатывали, как в примере 1, и получили г (% от массы экстрактивных веществ):

Хвойный воск 6,3 (4,6)

Этиловые эфиры высших

жирных кислот* 48,7 (35,3)

Сумма смоляных кислот 12,6 (9,1)

Хлорофиллиновые кислоты 6,3 (4,6)

Нейтральные вещества 68,9 (49,9)

*Сумма свободных высших жирных и смоляных кислот составила 56,5 г, 40,9% от массы экстрактивных веществ.

Нейтральные вещества перерабатывали, как в примере 1, получили следующие продукты г (% от массы нейтральных веществ):

Эфирное масло 3,33 (4)

Концентрат дитерпеновых

спиртов 27,4 (39,8)

Сложные эфиры тритерпеновых,

высших жирных спиртов, стеринов

с высшими жирными кислотами 23,2 (33,6)

Высшие жирные кислоты 5,2 (7,6)

Полипренолы 9,8 (14,2)

Данный способ является эффективным процессом переработки экстрактивных веществ из древесной зелени, который увеличивает выход основных продуктов - концентрата лабданоидов, жиров и высших жирных кислот, концентрата полипренолов, и повышает количества хлорофиллиновых кислот и репеллента против грызунов.

Изобретение относится к лесохимической промышленности, а именно к способам комплексной переработки растительного сырья с получением ценных продуктов, которые могут быть использованы в фармацевтической, косметической промышленности, сельском хозяйстве, товарах бытовой химии. Способ переработки растительного сырья, состоящего из древесной зелени хвойных и лиственных пород, основан на экстракции ее органическим растворителем, последующем выделении отстаиванием при охлаждении и фильтровании восков, отделении свободных кислот от полученного раствора экстрактивных веществ в углеводородном растворителе раствором щелочи, разделении полученного нейтрализованного раствора на раствор нейтральных веществ в углеводородном растворителе и водно-щелочной раствор солей органических кислот, подкислении водно-щелочного раствора солей неорганической или органической кислотой, выделении отстаиванием из него хлорофиллиновых кислот и фракции жирных и смоляных кислот, последующем разделении суммы дитерпеновых и высших жирных кислот, отгонке растворителя от нейтральных веществ и разделении нейтральных веществ. Сумму дитерпеновых и высших жирных кислот обрабатывают в низкомолекулярном спирте с добавкой в качестве катализатора серной кислоты, отгоняют спирт и нейтрализуют неорганическим основанием дитерпеновые кислоты и катализатор, проводят экстракцию эфиров высших жирных кислот углеводородным экстрагентом, подкисляют водно-щелочной раствор и экстрагируют выделившиеся дитерпеновые кислоты углеводородным растворителем. Затем отгоняют растворитель до концентрации дитерпеновых кислот 30-50% и получают репеллент против грызунов, а нейтральные вещества последовательно экстрагируют ацетоном и спиртом C_1-С₃, при этом массовое соотношение нейтральные вещества : экстрагент от 1:2 до 1:5. Затем получают при обработке ацетоном концентраты сложных эфиров высших жирных кислот с тритерпеновыми спиртами, стеринами и высшими жирными спиртами и остаток, растворимый в ацетоне, при переработке остатка спиртом отделяют сумму дитерпеновых спиртов от соединений нерастворимых в спирте, омылением которых спиртовым раствором щелочи получают концентрат полипренолов, хроматографей на силикагеле, из которого при соотношении вещество : сорбент 1:10 и использовании гексана и гексана с добавкой 5 об.% диэтилового эфира и гексана с добавкой 10 об.% диэтилового эфира в соотношении сорбент : растворитель 1:1 выделяют полипренолы. Изобретение позволяет увеличить выход основных продуктов - концентрата лабданоидов, жиров и высших жирных кислот, концентрата полипренолов и хлорфиллиновых кислот, а также репеллента против грызунов.

Способ переработки растительного сырья, состоящего из древесной зелени хвойных и лиственных пород, основанный на экстракции ее органическим растворителем, последующего выделения отстаиванием при охлаждении и фильтрованием восков, отделении свободных кислот от полученного раствора экстрактивных веществ в углеводородном растворителе раствором щелочи, разделении полученного нейтрализованного раствора на раствор нейтральных веществ в углеводородном растворителе и водно-щелочной раствор солей органических кислот, подкислении водно-щелочного раствора солей неорганической или органической кислотой, выделения отстаиванием из него хлорофиллиновых кислот и фракции жирных и смоляных кислот, последующего разделения суммы дитерпеновых и высших жирных кислот, отгонки растворителя от нейтральных веществ и разделения нейтральных веществ, отличающийся тем, что сумму дитерпеновых и высших жирных кислот обрабатывают в низкомолекулярном спирте с добавкой в качестве катализатора серной кислоты, отгоняют спирт и нейтрализуют неорганическим основанием дитерпеновые кислоты и катализатор, проводят экстракцию эфиров высших жирных кислот углеводородным экстрагентом, подкисляют водно-щелочной раствор и экстрагируют выделившиеся дитерпеновые кислоты углеводородным растворителем, отгоняют растворитель до концентрации дитерпеновых кислот 30-50% и получают репеллент против грызунов, а нейтральные вещества последовательно экстрагируют ацетоном и спиртом C_1-С₃, при этом массовое соотношение нейтральные вещества:экстрагент=1:2-1:5, затем получают при обработке ацетоном концентраты сложных эфиров высших жирных кислот с тритерпеновыми спиртами, стеринами и высшими жирными спиртами и остаток, растворимый в ацетоне, при переработке остатка спиртом, отделяют сумму дитерпеновых спиртов от соединений нерастворимых в спирте, омылением которых спиртовым раствором щелочи получают концентрат полипренолов, хроматографией на силикогеле, из которого при соотношении вещество:сорбент=1:10 и использовании гексана и гексана с добавкой 5%-ого объемного диэтилового эфира и гексана с добавкой 10%-ого объемного диэтилового эфира в соотношении сорбент-растворитель 1:1 выделяют полипренолы.