Способ получения полисахаридов из древесной зелени хвойных растений

Способ получения полисахаридов из древесной зелени хвойных растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и лесохимической отраслям промышленности и касается способа получения пектиновых полисахаридов и гемицеллюлоз из растительного сырья.

Известен способ получения продуктов из древесной зелени сосны обыкновенной [RU 2364409, опубл. 20.08.09.], взятый нами за прототип, включающий измельчение древесной зелени и экстракцию, выделение экстракта и остатка, отстаивание полученного экстракта, отделение воска сырца, отгонку растворителя и эфирных масел, омыление жирорастворимой фракции упаренного экстракта натриевой щелочью. Экстракцию проводят бензином или гексаном, экстракцию остатка проводят в две стадии: первую - 80-90%-ным водным раствором этилового спирта при температуре 80-85°С в течение 3-5 ч при жидкостном модуле 1:3 с отделением экстракта и шрота, вторую гидролиз-экстракцию шрота осуществляют эквимолярной смесью 0,5%-ного раствора оксалата аммония и 0,5%-ной щавелевой кислоты при температуре 60-80°С в течение 30-120 мин при жидкостном модуле 1:5-1:10 с последующим выделением пектиновых веществ добавлением этилового спирта. Изобретение позволяет получать пектиновые вещества в виде отдельного продукта.

Недостатком этого способа является использование для выделения пектиновых веществ раствора оксалата аммония и щавелевой кислоты, усложняющее очистку пектинов и повышающее общую стоимость способа. В описанном изобретении очистка пектина заключается в осаждении трехкратным объемом этилового спирта, центрифугировании с последующим высушиванием, что приводит к получению сильнозагрязненного целевого продукта с низким качеством. Кроме того, данный способ не позволяет выделять гемицеллюлозы.

Предлагаемый способ позволяет выделить водорастворимые пектиновые полисахариды и гемицеллюлозы класса глюкуроноксиланов из древесной зелени хвойных пород с получением целевых продуктов с высоким выходом и высокой степенью очистки.

Задачей изобретения является разработка нового экономичного и эффективного способа выделения водорастворимых пектиновых полисахаридов и гемицеллюлоз класса глюкуроноксиланов, позволяющего получать целевые продукты высокого качества из древесной зелени. Изобретение решает задачу эффективного использования древесной зелени при ее комплексной переработке с получением, наряду с традиционными продуктами (воск, эфирные масла, хлорофилло-каротиновая паста, витаминная мука и т.д.), новых продуктов - водорастворимых пектиновых веществ и гемицеллюлоз класса глюкуроноксиланов. В этом и состоит технический результат.

Технический результат достигается тем, что способ получения полисахаридов из древесной зелени хвойных растений включает измельчение, экстракцию, концентрирование, осаждение этиловым спиртом, центрифугирование и сушку, согласно изобретению экстракцию древесной зелени проводят этилацетатом и хлороформом, экстракцию остатка проводят в три ступени: первую - дистиллированной водой, вторую - подкисленной соляной кислотой водой, третью - водным раствором гидроксида калия, осадок, выпавший после осаждения этиловым спиртом, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды, сушку целевого продукта ведут лиофильно. Кроме того, экстракцию пектиновых полисахаридов на первой ступени проводят трижды дистиллированной водой при периодическом перемешивании при 65-75°С в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч; экстракцию пектиновых полисахаридов на второй ступени проводят трижды подкисленной соляной кислотой водой при рН 3.8-4.2 при 55-75°С и периодическом перемешивании в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч; экстракцию глюкуроноксилана на третьей ступени проводят пятикратно водным раствором 4-7%-ного гидроксида калия при 20-25°С при периодическом перемешивании в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч; на третьей ступени полученный экстракт охлаждают до температуры 10-15°С и подкисляют соляной кислотой до рН 4.5-5.0; раствор гидроксида калия содержит 7-12 мМ боргидрид натрия; в качестве сырья используют свежесобранную предварительно измельченную древесную зелень пихты сибирской (Abies sibirica).

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве исходного сырья используют свежесобранную древесную зелень хвойных пород, например пихты сибирской (Abies sibirica). Измельченное растительное сырье последовательно обрабатывают этилацетатом и хлороформом для удаления низкомолекулярных примесей. Полученный обезжиренный воздушно-сухой остаток сырья экстрагируют дистиллированной водой. Экстракт центрифугируют, концентрируют, осаждают 96%-ным этиловым спиртом, отделяют центрифугированием и растворяют в воде. Раствор пектина диализуют против дистиллированной воды, концентрируют и лиофильно высушивают. Получают пектин 1.

Остаток сырья экстрагируют водным раствором соляной кислоты. Экстракт обрабатывают, как описано выше. Получают пектин 2.

Остаток сырья экстрагируют водным раствором гидроксида калия для выделения гемицеллюлоз класса глюкуроноксиланов. Экстракт охлаждают и подкисляют соляной кислотой (нейтрализация), центрифугируют и концентрируют. Гемицеллюлозы осаждают 96%-ным этиловым спиртом, отделяют центрифугированием, растворяют в воде, диализуют против дистилированной воды и лиофильно высушивают.

Растительное сырье последовательно экстрагируют органическими растворителями (этилацетат, хлороформ) в аппарате Сокслета для удаления низкомолекулярных примесей. Полученный обезжиренный воздушно-сухой остаток сырья трижды экстрагируют дистиллированной водой в соотношении сырье:раствор 1:7-10 при периодическом перемешивании при 65-75°С в течение 1-2 ч. Остаток сырья отделяют центрифугированием. Экстракт концентрируют и центрифугируют. Пектиновые полисахариды осаждают 96%-ным этанолом в соотношении экстракт:спирт 1:3-4, отделяют центрифугированием, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды, центрифугируют, концентрируют и лиофильно высушивают. Получают пектин 1.

Далее остаток сырья трижды экстрагируют подкисленной соляной кислотой водой при рН 3.8-4.2 в соотношении сырье:раствор 1:7-10 при периодическом перемешивании при 55-75°С в течение 1-2 ч. Остаток сырья отделяют центрифугированием. Экстракт обрабатывают, как описано выше. Получают пектин 2.

Остаток сырья пятикратно экстрагируют водным раствором 4.0-7.0%-ного гидроксида калия, содержащим 7-12 мМ боргидрид натрия, в соотношении сырье: раствор 1:7-10 при периодическом перемешивании при 20-25°С в течение 1-2 ч. Остаток сырья отделяют центрифугированием. Экстракт охлаждают до 10-15°С, подкисляют соляной кислотой до рН 4.5-5.0 и центрифугируют. Очищенный экстракт концентрируют. Гемицеллюлозы класса глюкуроноксиланов осаждают 96%-ным этанолом в соотношении экстракт:спирт 1:3-4, отделяют центрифугированием, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды, центрифугируют, концентрируют и лиофильно высушивают.

Выделение водорастворимых пектиновых полисахаридов и гемицеллюлоз класса глюкуроноксиланов из древесной зелени хвойных пород показано на схеме 1.

Пример 1. Свежесобранную предварительно измельченную древесную зелень пихты сибирской последовательно экстрагируют органическими растворителями (этилацетат, хлороформ) в аппарате Сокслета для удаления низкомолекулярных примесей. Полученный обезжиренный воздушно-сухой остаток сырья (100 г) экстрагируют последовательно дистиллированной водой и водным раствором соляной кислоты (рН 4.0), применяя трехкратную экстракцию: по 2 л экстрагента при 50°С в течение 2-х часов. Остатки сырья отделяют центрифугированием. Далее экстракты концентрируют до 0.2 л упариванием в вакууме при 40-45°С. Пектиновые вещества осаждают 3-кратными объемами 96%-ного этанола, центрифугируют, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды. Очищенные растворы пектиновых полисахаридов лиофильно высушивают. Получают пектин 1 с выходом 2.0%, пектин 2 с выходом 3.0% соответственно. Полученные продукты представляет собой порошки без запаха светло-коричневого и кремового цвета соответственно. Препараты полностью растворимы в воде.

Пример 2. Аналогично примеру 1.

Свежесобранную предварительно измельченную древесную зелень пихты сибирской последовательно экстрагируют органическими растворителями (этилацетат, хлороформ) в аппарате Сокслета для удаления низкомолекулярных примесей. Полученный обезжиренный воздушно-сухой остаток сырья (100 г) последовательно экстрагируют дистиллированной водой и водным раствором соляной кислоты (рН 4.0), применяя трехкратную экстракцию: по 2 л экстрагента при 70°С в течение 2-х часов. Остатки сырья отделяют центрифугированием. Объединенные экстракты концентрируют до 0.2 л упариванием в вакууме при 40-45°С. Пектиновые вещества осаждают 3-кратными объемами 96%-ного этанола, центрифугируют, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды. Очищенные растворы пектиновых полисахаридов лиофильно высушивают. Получают пектин 1 с выходом 3.0%, пектин 2 с выходом 4.0% соответственно (см. таблицу).

Полученные продукты представляет собой порошки без запаха светло-коричневого и кремового цвета соответственно. Препараты полностью растворимы в воде.

Увеличение температуры экстракции приводит к увеличению выхода целевого продукта.

Пример 3. Остаток сырья, полученный после экстракции водным раствором соляной кислоты по п.2, экстрагируют водным раствором 4.0%-ного гидроксида калия, содержащим 10 мМ боргидрид натрия, применяя пятикратную экстракцию: по 2 л экстрагента при 25°С в течение 2-х часов. Объединенный экстракт центрифугируют, охлаждают до 10-25°С, подкисляют соляной кислотой до рН 5.0 и центрифугируют. Очищенный экстракт концентрируют до 0.2 л упариванием в вакууме при 40-45°С. Гемицеллюлозы осаждают 3-кратным объемом 96%-ного этанола, центрифугируют, растворяют в воде, диализуют против дистиллированной воды и лиофильно высушивают. Получают глюкуроноксилан с выходом 2.0%. Полученный продукт представляет собой порошок без запаха темно-коричневого цвета. Препарат полностью растворим в воде.

Пример 4. Аналогично примеру 3.

Остаток сырья, полученный после экстракции водным раствором соляной кислоты по п.2, экстрагируют водным раствором 7%-ного гидроксида калия, содержащим 10 мМ боргидрид натрия, применяя пятикратную экстракцию: по 2 л экстрагента при 25°С в течение 2-х часов. Объединенный экстракт центрифугируют, охлаждают до 10-25°С, подкисляют соляной кислотой до рН 5.0 и центрифугируют. Очищенный экстракт концентрируют до 0.2 л упариванием в вакууме при 40-45°С. Гемицеллюлозы осаждают 3-кратным объемом 96%-ного этанола, центрифугируют, растворяют в воде, диализуют против дистиллированной воды и лиофильно высушивают. Получают глюкуроноксилан с выходом 5.0% (см. таблицу). Полученный продукт представляет собой порошок без запаха темно-коричневого цвета. Препарат полностью растворим в воде.

Увеличение концентрации гидроксида калия при соответствующих соотношениях приводит к значительному увеличению выхода целевого продукта.

1. Способ получения полисахаридов из древесной зелени хвойных растений, включающий измельчение, экстракцию, концентрирование, осаждение этиловым спиртом, центрифугирование и сушку, отличающийся тем, что экстракцию древесной зелени проводят этилацетатом и хлороформом, экстракцию остатка проводят в три ступени, первую - дистиллированной водой, вторую - подкисленной соляной кислотой водой, третью - водным раствором гидроксида калия, осадок, выпавший после осаждения этиловым спиртом, растворяют в воде и диализуют против дистиллированной воды, сушку целевого продукта ведут лиофильно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию пектиновых полисахаридов на первой ступени проводят трижды дистиллированной водой при периодическом перемешивании при 65-75°С в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию пектиновых полисахаридов на второй ступени проводят трижды подкисленной соляной кислотой водой при рН 3,8-4,2 при 55-75°С при периодическом перемешивании в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию глюкуроноксилана на третьей ступени проводят пятикратно водным раствором 4-7%-ного гидроксида калия при 20-25°С при периодическом перемешивании в соотношении сырье:раствор 1:7-10 в течение 1-2 ч.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на третьей ступени полученный экстракт охлаждают до температуры 10-15°С и подкисляют соляной кислотой до рН 4,5-5,0.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что раствор гидроксида калия содержит 7-12 мМ боргидрид натрия.

7. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют свежесобранную предварительно измельченную древесную зелень пихты сибирской (Abies sibirica).