Способ получения тимохинона из семян черного тмина Российский патент 2024 года по МПК A61K36/71 B01D11/04 

Изобретение относится к способам получения тимохинона из семян черного тмина и может быть использовано, преимущественно, для получения тимохинона из эфирного масла черного тмина.

Тимохинон - кристаллическое вещество, которое представляет собой природное соединение растительного происхождения, относящееся к классу монотерпеноидов. Биосинтетически тимохинон образуется в результате процесса окисления молекулы-предшественника тимогидрохинона, который синтезируется из тимола или карвакрола. Известно содержание тимохинона (как компонента эфирного масла) в растениях Monarda didyma L., Monarda media Wild., Monarda menthifolia, Satureja hortensis L., Satureja montana L., Thymus pulegioides L., Thymus serpyllum L., Thymus vulgaris L. И Nigella sativa L.

Тимохинон - компонент эфирного масла семян черного тмина (Nigella sativa L.), является ценным соединением данного растения, что обусловливает его выбор в качестве источника получения.

В зависимости от типа сырья, подходит та или иная технология изготовления эфирных масел. Существуют современные методы получения эфирных масел, такие как дистилляция, экстракция растворителем и СО₂ экстракция.

В некоторых случаях невозможно извлечь эфирную фракцию растения методом дистилляции. Экстракция эфирных масел предполагает применение летучего органического растворителя для извлечения эфирного материала из растительного сырья. В качестве растворителей используются: очищенный петролейный эфир, гексан, этиловый спирт.

Известны способы получения эфирного масла, где экстракцию проводят в два этапа.

Сначала сырье смешивают с растворителем, чтобы эфирные компоненты высвободились из растительного материала. Затем само сырье удаляется и остается растворитель, растительные воска, смолы и пигменты. Эта смесь нагревается в вакууме для удаления растворителя.

При низких температурах воски выпадают в осадок и легко фильтруются.

(Сайт: Способы и технологии производства эфирных масел, URL: https://www.aromashka.ru/sposoby-i-tehnologii-proizvodstva-efirnyh-masel, дата доступа: 14.11.2023 г.)

Недостаток этого способа заключается в том, что полностью удалить растворитель невозможно.

Известна композиция, содержащая тимогидрохинон, и способ ее получения (патент US 10945969, МПК А61К 31/065; А61К 31/122; А61К 31/19; А61К 31/704; А61Р 29/00; А61Р 3/10; А61Р 39/06; А61К 31/05; А61К 31/191; А61К 36/71; А61К 47/12; А61К 47/14; А61К 47/22; B01D 11/02, опубл. 05.01.2021).

СО₂ экстракция включает следующие стадии:

1) измельчение в порошок семян Nigella sativa, распыление с использованием 1,5 мм сопла и пропускания через магнитный сепаратор с получением грубодисперсного порошка;

2) подвергание порошка со стадии 1) экстракции сверхкритической жидкостью (SCFE) с использованием жидкого СО₂ с получение трех фракций:

а) низколетучих соединений - фракция S1;

б) высоколетучих соединений - фракция S2;

в) отработанного остатка;

3) идентификации соединений во фракциях с низкой летучестью и высокой летучестью как тимохинона, представленного STR#2, тимогидрохинона, представленного STR#1 и свободных жирных кислот (FFA) с использование газовой хроматографии с общим выходом приблизительно 10-40% во фракции S1 и приблизительно 1-6% во фракции S2 соответственно;

4) экстагирования отработанного остатка со стадии 2) 5 объемами этанола при 60-65°С при перемешивании в течении 3 часов;

5) фильтрование концентрированного этанольного экстракта со стадии 4) с получением коричневой пасты;

6) растворение коричневой пасты со стадии 5) в воде и трехкратного фракционирования тремя объемами гексана с получением водной и гексановой фракций;

7) трехкратное фракционирования водной фракции со стадии 6) н-бутанолом;

8) гашение фракции н-бутанола со стадии 7) водой для удаления растворителя при сохранении 20-30% общего количества растворенных веществ;

9) распылительной сушки с получением бледно-коричневого порошка, идентифицированного с помощью ВЭЖХ как а-гедерин (С AS №27013-91-8), представленный STR#3 с выходом 0,001-5% в пересчете на сухое вещество;

10) смешивание фракции S2 со стадией 3) с α-гедерином с получением смеси, содержащей тимогидрохинон, тимохинон, α-гедерин и свободные жирные кислоты;

11) растворении смеси со стадии 10) этанолом в растворе с перемешиванием при 650-700°С в течение 30 минут с получением гомогенной смеси;

12) отгонка этанола из смеси со стадии 11) в вакууме и фильтрация для удаления нерастворимых веществ с получением коричневато-желтой маслянистой жидкости;

13) добавление стабилизаторов и усилителей биодоступности к смеси со стадии 1)

Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта, а также трудоемкость процесса.

Известен процесс экстракции эфирного масла с высоким содержанием тимохинона из части растения Nigella sativa включающее экстракцию ароматической воды, содержащей эфирное масло, с использованием комбинации микроволнового и импульсного вакуума (патент FR 2925898, МПК С07С 46/10; С07С 50/04, опубл. 03.07.2009). Способ экстракции эфирного масла с высоким содержанием тимохинона из части растений Nugella sativa включает следующие стадии:

- смешивания семян Nugella Sativa с достаточным количеством воды;

- совместное использование микроволн и импульсного вакуума для отделения эфирного масла, содержащее тимохинон.

Данным преимуществом вышеописанного способа по экстракции заключается в том, что происходит микроволновая гидродистилляция в вакууме или VMHD, которая позволяет избежать трудности, которые возникают:

- при производстве в промышленных масштабах эфирного масла Черного тмина из-за сапонинов, вызывающих образование пены, которые делают невозможной дистилляцию с паром, являющуюся классическим методом извлечения эфирного масла;

- так же известно, что тимохинон чувствителен к нагреванию, окислению и гидролизу и при перегонке с паром (атмосферное давление, температура 100°С) разлагается на дитимохинон и тимогидрохинон.

Экстрактор VMHD состоит из камеры с полезным объемом 10 литров. Стенка корпуса термостатируется двойной рубашкой, питаемой циркуляционным насосом через электрический нагревательный стержень. Корпус оборудован средствами для перемешивания. В корпус можно подавать микроволны излучаемые генератором на частоте 2450 МГц.

Экстрактор также оснащен жидкостно-кольцевым вакуумным насосом и средством конденсации пара, состоящим из горизонтального трубчатого и змеевикового конденсатора. Ближайший к экстракционной камере трубчатый конденсатор охлаждается водой до 20°С. Ближайший к экстракционной камере трубчатый конденсатор охлаждается водой примерно до 20°С, змеевиковый конденсатор также охлаждается водой до 20°С, 1 кг семян Nugella sativa измельчают на молотковой мельнице Forplex F00 с использованием сетки 2 мм и добавляют к 1,5 кг воды. К препарату добавляют 5 г пеногасителя EROL520SX и помещают в корпус инструмента. На термостатируемой стенке экстракционной камеры предварительно устанавливается температура 85°С. После завершения загрузки перемешивание осуществляют со скоростью 75 оборотов в минуту. Мощность, излучаемая микроволновым генератором, составляет 1150 Вт, а отраженная мощность составляет от 5 до 25 Вт. Таким образом, во время процесса фактически поглощаемая мощность составляет от 1125 до 1145 Вт. Температура смеси повышается до 85°С, при этом часть воды в препарате испаряется. Затем давление снижают до 350 мбар на 60 секунд. Водяной пар в системе конденсируется и извлекается. Полученный конденсат представляет собой гидролат (ароматическую воду) и эфирное масло. Всего выполняется 12 фаз по 60 секунд при давлении 350 мбар. За все время анализа удается получить 1050 г гидролата и эфирного масла. Затем экстракт декантируют, чтобы выделить эфирное масло Nugella sativa, которое содержит от 50 до 90% тимохинона, менее 5% тимогидрохинона и дитимохинона и от 2 до 4% цимола.

Недостатком данного способа является сложность процесса получения тимохинона за счет многостадийности, которая заключается в прохождении большого количества фаз, а также незначительный объем выделяемого продукта.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения по совокупности существенных признаков принят способ получения тимохинона из жирного масла семян тмина черного (А.К. Уэйли, Е.В. Бурцева, Е.В. Кулдыркаева, А.С.Новосад, Н.Л. Бабак, Е.В. Жохова, А.О. Уэйли, М.Ю. Гончаров, И.И. Тернинко, Г.П. Яковлев «Способ получения тимохинона из жирного масла семян тмина черного», Разработка и регистрация лекарственных средств, т. 12, N3, стр. 29-40).

Количественную оценку содержания тимохинона в семенах тмина проводили методом ВЭЖХ с использованием оборудования LC-20 (Shimadzu, Япония). Пробоподготовку проводили 3 способами.

1. Около 1,0 г (точная навеска) измельченных (2-7 мм) семян тмина подвергали трехкратной экстракции метанолом на кипящей водяной бане с обратным холодильником. Полученный раствор объединяли в мерной колбе объемом 50 мл, доводили до метки метанолом, фильтровали через фильтр «синяя лента». 1,0 мл раствора помещали в мерную колбу на 10 мл и доводили до метки растворителем (вода/ацетонитрил 50/50).

2. К 0,5 г (точная навеска) измельченных (2-7 мм) семян тмина добавляли последовательно 10, 10, 5 мл метанола, каждый раз обрабатывали извлечение на У3-бане (ООО «Сапфир», Россия) в течение 20 мин. Извлечение фильтровали через фильтр «синяя лента», объединяли в мерной колбе объемом 25 мл, разбавляли в 10 раз растворителем (вода/ацетонитрил 50/50);

3. К 0,5 г (точная навеска) измельченных (2-7 мм) семян тмина добавляли 10 мл метанола, перемешивали 10 мин, раствор фильтровали через фильтр «синяя лента», доводили до метки в мерной колбе объемом 25 мл и затем разбавляли в 10 раз растворителем (вода/ацетонитрил 50/50). Для количественной оценки тимохинона использовали метод внешнего стандарта (тимохинон, аналитический стандарт, Supelco, кат №031416, без указания срока годности) с концентрацией стандартного раствора 10 мкг/мл.

Недостатком данного способа является сложность процесса, за счет многостадийности, а также использование большого объема расходуемых растворителей, и низкого суммарного выхода целевого продукта по отношению к загружаемому сырью.

Целью настоящего изобретения (техническим результатом) является получение выхода повышенной концентрации тимохинона в чистом виде из эфирного масла черного тмина.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения тимохинона из эфирного масла включает стадии удаления основных примесей перегонкой с водяным паром.

Соответственно, технический результат заявляемого технического решения состоит в следующем.

Предлагаемое техническое решение позволяет выделить тимохинон из эфирного масла черного тмина за счет включения стадий удаления примесей, таких как цимол и туен.

Технический результат достигается тем, что способ получения тимохинона из семян черного тмина, включает тройную экстракцию 70% этиловым спиртом жирного масла черного тмина, при этом экстракция включает смешивание 750 мл жирного масла черного тмина с 150 мл 70% этилового спирта, встряхивание полученной смеси 1-2 мин, затем отстаивание 20 ч, отделение смеси, оставшейся в нижнем слое от верхнего слоя, затем объединение и отстаивание верхних слоев после третьего акта экстракции в течение 24 часов, декантирование в двугорлой круглодонной колбе снабженной насадкой Вюрца с термометром, прямым холодильником с аллонжем, нагревание полученного раствора на глицериновой бане до 92°С и отгонку этилового спирта в мерный стакан на 250 мл по 1 капле в секунду при температуре пара 74-75°С, затем прибавление в двугорлую круглодонную колбу равного объема 96% этилового спирта после отгонки каждых 100 мл, затем после трех этапов отгонки, упаривание полученной реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе на 250 мл в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=50°С и давлении Р=150 мбар, затем нагревание реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе, снабженной магнитным якорем, насадкой Вюрца, термометром и прямым холодильником со 150 мл дистиллированной воды на глицериновой бане при температуре Т_бани=115°С и перемешивание при температуре пара Т_пара=97-100°С отгоняя 60 мл воды, затем экстрагирование трет-бутилметиловым эфиром в три этапа по 15 мл, сушкасульфатом натрия (Na₂SO₄) и упаривание органическим растворителем в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=45°С и давлении Р=180 мбар.

Для получения технического результата изобретение может быть осуществлено следующим предпочтительным образом, не исключающим иные способы осуществления в рамках заявленной формулы изобретения.

Способ получения тимохинона из эфирного масла черного тмина осуществляется следующим способом.

Эфирное масло черного тмина получают путем тройной экстракции 70% этиловым спиртом из жирного масла черного тмина.

Экстракцию проводят следующим образом.

В делительную воронку объемом на 1 л вливают 750 мл жирного масла черного тмина, далее к полученной смеси прибавляют 150 мл 70% этилового спирта. Полученную смесь встряхивают вручную 1-2 мин, затем оставляют отслаиваться на 20 ч. Количество смеси, оставшееся в нижнем слое, которое имеет более темный цвет, отделяют от верхнего слоя смеси.

Экстракцию повторяют три раза. Расслоение после третьего акта экстракции происходит за 3-4 часа (когда содержание эфирного масла в жирном масле уменьшается - расслоение эмульсии закономерно ускоряется). Спиртовые верхние слои объединяют и дают им дополнительно отстояться в стакане 24 часа, после чего декантируют в двугорлую круглодонную колбу на 1 л. Двугорлую круглодонную колбу снабжают магнитным якорем, насадкой Вюрца с термометром, прямым холодильником и аллонжем. Полученный раствор, при перемешивании, нагревают на глицериновой бане до 92°С и медленно отгоняют этиловый спирт в мерный стакан на 250 мл (1 капля в секунду), при этом температура пара составляет 74-75°С. Затем прибавляют в круглодонную колбу равный объем 96% этилового спирта после отгонки каждых 100 мл. Отгонку проводят в три этапа до полного удаления цимола и туента из реакционной смеси, степень удаления показана в таблице 1.

После трех этапов удаления примесных соединений, в том числе цимола и туента и извлечения магнитного якоря, получившуюся реакционную массу переносят в двугорлую круглодонную колбу на 250 мл и упаривают остаточный растворитель в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=50°С и давлении Р=150 мбар. Остаточную маслянистую массу темного цвета остужают и взвешивают, выход продукта - тимохинона составляет 7,5 г.

Полученный тимохинон, в количестве 7,5 г переносят в двугорлую круглодонную колбу, снабженную магнитным якорем, насадкой Вюрца, термометром и прямым холодильником. После прибавляют 150 мл дистиллированной воды в реакционную массу нагревают на глицериновой бане при температуре Т_бани=115°С и перемешивают, отгоняя 60 мл воды при температуре пара Т_пара=97-100°С до полного выделения тимохинона. Отгон представляет собойраствор желтого цвета с плавающими желтыми чешуйками. Полученный раствор желтого цвета экстрагируют трет-бутилметиловым эфиром в три этапа по 15 мл, сушат сульфатом натрия (Na₂SO₄) и органический растворитель упаривают в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=45°С и давлении Р=180 мбар. Полученное желтое масло, затвердевающее при охлаждении, кристаллизуют из 5 мл водного этанола (7:3), охлаждают до -10°С. В процессе получается выход тимохинона 0,75 г в виде кристаллов желтого цвета.

В таблице 1 показан количественный состав компонентов содержащихся в эфирном масле, полученном из черного тмина описанным выше способом из жирного масла черного тмина по данным газовой хроматографии.

Цимол так и туен удаляются из эфирного масла образуя тройной азеотроп с 96% этиловым спиртом. Удаление можно проводить как последовательно, извлекая индивидуальные компоненты, так и одновременно. Последующая ректификация этанола позволяет использоватьего повторно. К тому же, данный метод может быть применен для рафинации жирного масла черного тмина.

Процесс удаление из эфирного масла черного тмина цимола и туена влияет на выход тимохинона в чистом виде.

Заявленное решение может быть реализовано в области технологии производства пищевых продуктов.

Изобретение относится к способу получения тимохинона из семян черного тмина. Способ получения тимохинона из семян черного тмина, включающий тройную экстракцию 70% этиловым спиртом жирного масла черного тмина, отличается тем, что экстракция включает смешивание 750 мл жирного масла черного тмина с 150 мл 70% этилового спирта, встряхивание полученной смеси 1-2 мин, затем отстаивание 20 ч, отделение смеси, оставшейся в нижнем слое от верхнего слоя, затем объединение и отстаивание верхних слоев после третьего акта экстракции в течение 24 часов, декантирование в двугорлой круглодонной колбе, снабженной насадкой Вюрца с термометром, прямым холодильником с аллонжем, нагревание полученного раствора на глицериновой бане до 92°С и отгонку этилового спирта в мерный стакан на 250 мл по 1 капле в секунду при температуре пара 74-75°С, затем прибавление в двугорлую круглодонную колбу равного объема 96% этилового спирта после отгонки каждых 100 мл, затем после трех этапов отгонки упаривание полученной реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе на 250 мл в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=50°С и давлении Р=150 мбар, затем нагревание реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе, снабженной магнитным якорем, насадкой Вюрца, термометром и прямым холодильником со 150 мл дистиллированной воды на глицериновой бане при температуре Т_бани=115°С, и перемешивание при температуре пара Т_пара=97-100°С, отгоняя 60 мл воды, затем экстрагирование трет-бутилметиловым эфиром в три этапа по 15 мл, сушка сульфатом натрия (Na₂SO₄) и упаривание органическим растворителем в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=45°С и давлении Р=180 мбар. Указанное изобретение характеризуется выходом повышенной концентрации тимохинона в чистом виде из эфирного масла черного тмина. 1 табл.

Способ получения тимохинона из семян черного тмина, включающий тройную экстракцию 70% этиловым спиртом жирного масла черного тмина, отличающийся тем, что экстракция включает смешивание 750 мл жирного масла черного тмина с 150 мл 70% этилового спирта, встряхивание полученной смеси 1-2 мин, затем отстаивание 20 ч, отделение смеси, оставшейся в нижнем слое от верхнего слоя, затем объединение и отстаивание верхних слоев после третьего акта экстракции в течение 24 ч, декантирование в двугорлой круглодонной колбе, снабженной насадкой Вюрца с термометром, прямым холодильником с аллонжем, нагревание полученного раствора на глицериновой бане до 92°С и отгонку этилового спирта в мерный стакан на 250 мл по 1 капле в секунду при температуре пара 74-75°С, затем прибавление в двугорлую круглодонную колбу равного объема 96% этилового спирта после отгонки каждых 100 мл, затем после трех этапов отгонки упаривание полученной реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе на 250 мл в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=50°С и давлении Р=150 мбар, затем нагревание реакционной массы в двугорлой круглодонной колбе, снабженной магнитным якорем, насадкой Вюрца, термометром и прямым холодильником со 150 мл дистиллированной воды на глицериновой бане при температуре Т_бани=115°С, и перемешивание при температуре пара Т_пара=97-100°С, отгоняя 60 мл воды, затем экстрагирование трет-бутилметиловым эфиром в три этапа по 15 мл, сушка сульфатом натрия (Na₂SO₄) и упаривание органическим растворителем в вакууме роторного испарителя при температуре Т_бани=45°С и давлении Р=180 мбар.