Способ получения СО2-экстракта лимонника китайского Schisandra chinensis Российский патент 2022 года по МПК A23L33/105 A61K36/79 

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья, а именно к способам получения СО₂-экстракта, который может быть использован в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности.

Известен способ получения СО₂-экстракта, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением СО₂-экстракции при давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2070053, МПК A61K 35/78, дата публикации 10.12.1996].

Недостатком аналога является тот факт, что чистый СО₂ является неэффективным растворителем для химических соединений с более высокой полярностью.

В качестве ближайшего аналога принят способ получения СО₂-экстракта женьшеня, включающий его подготовку с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО₂ с массовой долей этанола 1,7-3,4% в скорости потока жидкости 250 г/мин при температуре 31-70°С и давлении 20-40 МПа в течение 120 мин [см. патент РФ № 2679634, МПК A61K 36/258, A61P 37/00, дата публикации 12.02.2019].

Недостатками ближайшего аналога являются:

- длительное время, а также высокие значения температуры и давления экстракции;

- небольшой выход биологически активных веществ, связанный с расходованием малого количества сорастворителя;

- разрушение некоторых термолабильных биологически активных компонентов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного способа получения СО₂-экстракта лимонника китайского Schisandra chinensis.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в следующем:

- обеспечение высокой эффективности экстракции лимонника китайского Schisandra chinensis за счет увеличения массовой доли сорастворителя, в качестве которого используют этанол;

- возможность извлечения термолабильных биологически активных веществ (БАВ) в эффективных количествах (с общим выходом до 6% от массы растительного сырья), в частности схизандрина А и схизандрина В;

- использование доступного, безопасного и легко отделяемого сорастворителя этанола;

- сокращение времени, уменьшение температуры и давления экстракции;

- сохранение состава биологически активных веществ в получаемом продукте;

- отсутствие трудно утилизируемых отходов и побочных продуктов.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения СО₂-экстракта лимонника китайского Schisandra chinensis, включающем подготовку растительного сырья с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО₂ с этанолом при повышенных температуре и давлении, в качестве растительного сырья используют лианы лимонника китайского Schisandra chinensis, измельченные до размера частиц 5-6 мм, экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-50°С и давлении 100-200 бар в течение 60-90 мин.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «в качестве растительного сырья используют лианы лимонника китайского» описывает тип используемого растительного сырья.

Лимонник китайский Schisandra chinensis (Turczaninowia) Baillon, семейство лимонниковых - лекарственное растение, широко известное в традиционной медицине. История его использования в китайской медицине известна с 5 века н.э. и занимает второе место после женьшеня. S. chinensis включен в формулу лекарственного средства «Sheng-Mai San» традиционной китайской медицины, которое использовалась для лечения сердечно-сосудистых заболеваний в Азии [1]. Лекарства из лимонника с традиционными названиями Shengmai-ingection, Shengi Wuweizi-Pan и Shengmai-Yin также включены в Китайскую фармакопею [2].

Род Schisandra (семейство Schisandraceae) состоит из 25 видов, два из которых, а именно Schisandra chinensis и Schisandra repanda (Maximowiczia nigra (Maxim.) Nakai), имеют историю использования в лечебных целях [3].

На основании данных опубликованных научных статей исследованных образцах было обнаружено более 40 индивидуальных лигнанов, среди которых 11 основных характеристических лигнанов (схизандрин, гомизин J, гомизин A, гомизин G, ангелоилгомизин H, ангелоилгомизин O, схизантерин A, схизантерин B, γ-схизандрин (схизандрин B), схизандрин C), которые содержатся в фармакопейный виде S. chinensis (Turcz.) Baill., и соответственно, по наличию которых данный вид растения можно отличить от нефармакопейных видов Schizandra sphenanthera Rehd. et Wils [4, 5].

Признак «в качестве растительного сырья используют лианы лимонника китайского, измельченные до размера частиц 5-6 мм» описывает оптимальные размеры частиц растительного сырья, обеспечивающие более эффективное извлечение биологически активных веществ.

Признаки «экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-50°С и давлении 100-200 бар в течение 60-90 мин» описывают оптимальные режимные характеристики.

Изменение режимных характеристик как в сторону уменьшения, так и увеличения приводит к снижению эффективности извлечения биологически активных веществ.

На фиг.1 показан выход схизандрина А в зависимости от температуры и давления при экстракции растворителем с расходом 20 кг/кг растительного сырья в течение 60 мин.

На фиг.2 показан выход схизандрина В в зависимости от температуры и давления при экстракции растворителем с расходом 5 кг/кг растительного сырья в течение 90 мин.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Предварительно подготавливают растительное сырье.

Лианы лимонника китайского (S. chinensis) измельчают до размера частиц 5-6 мм и загружают в емкость экстракционного аппарата сверхкритического давления Thar SFC, S.N. 3526551, США, уже нагретую с помощью горячего кожуха, температуру контролируют термостатом (±1°С). Углекислый газ (СО₂) был сжат при помощи компрессора, давление контролируют дозирующим клапаном.

Далее осуществляют экстракцию растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-50°С и давлении 100-200 бар в течение 60-90 мин.

Раствор биологически активных веществ в CO₂ подвергают декомпрессии в сепараторе.

Выход биологически активных веществ при различных режимных характеристиках приведен в таблице 1.

Таблица 1

Выход БАВ при различных режимных характеристиках

№ примера Температура, °С Давление, бар Время, мин Расход растворителя, кг/кг растительного сырья Общий выход БАВ, % по массе Пример 1 31 100 60 10 0,75 Пример 2 40 100 75 12 4,33 Пример 3 50 150 60 20 4,72 Пример 4 50 200 90 5 5,1

На основе табл. 1 можно сделать вывод, что повышение температуры и времени экстракции способствует более эффективному извлечению биологически активных веществ из растительного сырья.

Разделение многокомпонентных смесей проводили методом ВЭЖХ с использованием жидкостного хроматографа высокого давления Shimadzu LC-20 Prominence HPLC (Shimadzu, Япония), оборудованного спектрофотометрическим детектором SPD-20A и колонкой с обратной фазой Shodex ODP-40 4E.

Программа градиента элюции (вода - ацетонитрил) следующая: 0-4 мин, 100% Н₂О, 0% ацетонитрила (CH₃CN); 4-60 мин, 100-25% Н₂О, 0-75% CH₃CN; 60-75 мин, 25-0% Н₂О, 75-100% CH₃CN; контрольная промывка 75-120 мин 0% Н₂О, 100% CH₃CN. Весь ВЭЖХ-анализ сделан с ESI-детектором при длинах волн 230 нм и 330 нм; температура 17°С. Объем впрыска составлял 1 мл.

Идентификацию БАВ проводили методом тандемной масс-спектрометрии с помощью масс-спектрометра amaZon SL (производство фирмы «BRUKER DALTONIKS», Германия), оснащенного источником ионизации электрораспылением ESI в режимах отрицательных и положительных ионов.

Оптимизированные параметры получены следующим образом: температура источника ионизации 70°С; поток газа 4 л/мин; газ-небилайзер (распылитель) 7,3 psi; капиллярное напряжение 4500 V; напряжение на изгибе торцевой пластины 1500 V; напряжение фрагментатора 280 V; энергия столкновения 60 eV. Масс-спектрометр использовался в диапазоне сканирования m/z 100-1.700 для MС и МС/МС. Скорость захвата составляла 1 спектр/с для MС и 2 спектра/с для МС/МС. Сбор данных контролировался программным обеспечением Windows для BRUKER DALTONIKS.

На фиг.1 видно, что при температуре 31°С и давлении 100 бар выход схизандрина А минимальный и составляет 0,35 мг/г растительного сырья, а при температуре 50° и давлении 200 бар - максимальный и составляет 2,5 мг/г растительного сырья.

На фиг.2 видно, что при температуре 31°С и давлении 100 бар выход схизандрина В минимальный и составляет 0,4 мг/г растительного сырья, а при температуре 50°С и давлении 200 бар - максимальный и составляет 2,6 мг/г растительного сырья.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить экстракт лимонника китайского S. chinensis с высоким содержанием биологически активных веществ (схизандрина А и схизандрина В) при более низком давлении и температуре за более короткий срок.

Источники информации

1. Chinese Pharmacopoeia Commission, 2010. Pharmacopoeia of People’s Republic of China Version. Chin. Med. Sci. Press, Beijing. 2010.

2. Wang Y.-H., Qiu C., Wang D.-W., Hu Z.-F., Yu B.-Y., Zhu D.-N. Identification of multiple constituents in the traditional Chinese medicine formula Sheng-Mai San and rat plasma after oral administration by HPLC-DAD-MS/MS. / J. of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. - 2011. - Vol. 54. - pp. 1110-1127.

3. Гутникова З.И. Schizandra chinensis на Дальнем Востоке / З.И. Гутникова // Сборник «Материалы к изучению стимулирующих и тонизирующих средств - корня женьшеня и лимонника». Владивосток. - 1951. - Вып. 1. - С. 23-43.

4. Перова И.Б. Исследование лигнанов и антоцианинов как основных биологически активных веществ полифенольной природы плодов лимонника китайского / И.Б. Перова, А.Д. Малинкин, В.В. Бессонов, К.И. Эллер // Вопросы питания. - 2018. - Т. 87 (3). - С. 79-87.

5. Lu Y., Chen D.-F. Analysis of Schisandra chinensis and Schisandra sphenanthera // J. Chromatogr. A. - 2009. - Vol. 1216. - pp. 1980-1990.

Изобретение относится к технологии экстракции натурального сырья. Предложен способ получения СО₂-экстракта лимонника китайского Schisandra chinensis, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО₂ с этанолом при повышенных температуре и давлении, при этом в качестве растительного сырья используют лианы лимонника китайского Schisandra chinensis, измельченные до размера частиц 5-6 мм, экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-50°С и давлении 100-200 бар в течение 60-90 мин. Изобретение обеспечивает высокую эффективность экстракции лимонника китайского Schisandra chinensis за счет увеличения массовой доли со-растворителя, в качестве которого используют этанол, возможность извлечения термолабильных биологически активных веществ (БАВ) в эффективных количествах с выходом до 6% от массы растительного сырья, в частности схизандрина А и схизандрина В, использование доступного, безопасного и легко отделяемого со-растворителя этанола, сокращение времени, уменьшение температуры и давления экстракции, сохранение состава биологически активных веществ в получаемом продукте и отсутствие трудно утилизируемых отходов и побочных продуктов. 2 ил., 1 табл.

Способ получения СО₂-экстракта лимонника китайского Schisandra chinensis, включающий подготовку растительного сырья с последующим проведением экстракции сверхкритическим флюидным СО₂ с этанолом при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют лианы лимонника китайского Schisandra chinensis, измельченные до размера частиц 5-6 мм, экстракцию осуществляют растворителем с расходом 5-20 кг/кг растительного сырья, в качестве которого используют сверхкритический флюидный СО₂ с массовой долей этанола 5%, при температуре 31-50°С и давлении 100-200 бар в течение 60-90 мин.