СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСТРАКТОВ РОМАШКИ, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

Попова И.Ю., Водяник А.Р.

ООО Научно-исследовательский Центр Экологических Ресурсов «ГОРО»

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 150, офис 202, Тел.: (863) 265-57-91 , Факс: (863) 265-30-85, E-male: goro@extract.ru; www.extract.ru

Получение экстрактов растительного сырья для косметологической, пищевой отраслей и производства БАД заставляет искать условия экстракции, при которых выход биологически активных веществ (БАВ) максимален, а их разрушение под действием температуры и растворителей минимально. Применение этанола, ацетона и других органических растворителей, хотя и способствует достаточно высокому извлечению БАВ из растительного материала, но они нестабильны и легко деградируют, поскольку большинство технологий переработки проходит при температурах, близких к 1000С. Остаток экстрагента, присутствующий в экстрактах, является другим недостатком экстракции с растворителем.

Применение сверхкритической экстракции (СКЭ) простирается от максимально полного извлечения гаммы липофильных БАВ из растительных материалов до СК сепарации эфирных масел, олеорезинов, жирных масел, каротиноидов, ликопина, стеролов и других биологически активных веществ. Такая технология делает возможным не только проектирование экологически мягких процессов, но также переработку биологических материалов при низкой температуре и возможность получения продуктов, без остатков растворителя.

В ряде работ по обработке пихты было показано преимущество СК-СО2 экстрактов по сравнению с паровой дистилляцией (Сидельников В.Н., и др. 2003) и докритической СО2 (ДК-СО2) экстракцией (Сизова Н.В. и др., 2004). Это выражалось в более широкой гамме ароматических составляющих, более высоких антиоксидантных свойствах экстракта и в высокой концентрации и разнообразии терпенов, терпеноидов и стеролов и других БАВ.

Нами было проведено сравнительное исследование экстрактов ромашки, полученных различными способами: СК-СО2, ДК-СО2, масляная, водно-спиртовая (ВС), пропиленгликолевая (ПГ). Экстракты ромашки, полученные различными растворителями (см. рис. 1), находят широкое применение как в косметологической промышленности, так и при производстве БАД и лекарственных препаратов, основанных на травах.

Химический состав определялся с помощью газо-жидкостной хроматографии на приборе хроматомасс-спектрометр «Perkin Elmer Q-Mass 910» с использованием эталонных масс-спектров Национального Американского института стандартов и технологий.

ДК- и СК-СО2 экстракция в качестве растворителя использует один и тот же диоксид углерода, но при различных параметрах давления и температуры. Экстракты, получаемые с помощью экологически чистого и токсикологически инертного растворителя в наиболее полной мере отвечают требованиям как косметики, так и лечебных средств. При ДК-СО2 процессе газ находится ниже 70 атм и ниже 310С, а при СК процессе газ находится выше 71,3 атм (обычно 200-400 атм) и при температуре выше 310С (обычно 40-550С), что и определяет количественное и качественное соотношение веществ в экстрактах.

Содержание веществ в экстрактах оценивалось по их процентному соотношению в хроматограмме. За сто процентов принималось общее количество химических соединений, обнаруженных в исследуемом образце.

Доля БАВ в СК-СО2 экстракте была представлена 49 соединениями, без каких либо примесей, за исключением воды. В хроматограмме СК-СО2 экстракта ромашки широко представлена терпеноидная фракция, которая составила 34,8%, и представлена циклическими сесквитерпенами b- и a-фарензеном (10,03%); b-кубененом, гермакреном, лепидозеном (0,7%); неофитодиеном, тетрагидроиононом, мюристином, b-сесквифелландреном (0,22%); метокси кумарином (1,6%); нафталиндиолом и спатуленолом (1,74%) и дициклоэфиром (18,58%). Самым высоким, по сравнению с остальными экстрактами было содержание бисаболола (13,9%) и хамазулена (0,3%), последний был обнаружен еще только в водно-спиртовом экстракте в количестве 0,29%.

Фракция высокоатомных спиртов (25,59%) представлена непредельным фитолом, который входит в состав хлорофилла, а также спиртами восковой фракции (трикозаном, тетракозаном и др.). Содержание ПНЖК составило 0,66% за счет линолеиновой кислоты. Отмечено относительно высокое содержание токоферолов – 2,8% и стеролов – 20,9% (гентриаконтан, амюрин, аплистерилацетат, кампестерол, стигмастерол, ситостерол, тараксастерол, моретенол). Сохраненный природный состав БАВ в сочетании с их высокой концентрацией и отсутствием примесей обеспечивает СК-СО2 экстракту ромашки высокую антиоксидантную активность с содержанием 2·10-2 моль/кг, с высокой константой скорости ингибирования и наличием периода индукции.

Имеющийся у нас в наличии торговый образец ДК-СО2 экстракта ромашки был представлен 42 биологически активными соединениями. Из них 12,3% составила ароматическая фракция, что почти в три раза меньше, чем в СК-СО2 экстракте. Содержание бисаболола составило 5%. При этом презентативный состав экстракта был несколько беднее за счет отсутствия ряда сесквитерпенов и хлорофилла. Содержание токоферолов и стеролов также, практически, на порядок ниже (0,28 и 2,5%, соответственно). Зато жирнокислотная часть в экстракте составила около 64,54% и была представлена гексадекановой (4,7%), линолеиновой (58,88%), олеиновой (19,23%), монолинолеиновой кислотами.

В масляном экстракте ромашки было выявлено 41 соединение, из них 3 соединения нежелательных примесей фталатов. Ароматическая фракция представлена четырьмя сесквитерпенами: фарензеном (0,32%), бисабололом (1,41%), метокси кумарином (0,6%) и дициклоэфиром (1,23%) и составила небольшой процент (3,56%) от всех определенных веществ. Фракция полиненасыщенных жиров представлена кислотами и солями этих кислот такими, как пальмитиновая, линолеиновая, олеиновая, стеариновая и составила более 80%. Не было выявлено высокомолекулярных спиртов, входящих в состав восков. Отмечено значительное содержание токоферолов – 24,37% и стеролов (кампестерол, ситостерол, стигмастерол) – 17,95%.

В водно-спиртовом экстракте ромашки общее количество веществ составило 28 соединений, из них только 19 являлись биологически активными. Доля спирта составила 81,27% от всего экстракта. В экстракте обнаружена примесь из уксусной кислоты, глицерина, оксифенолов, этилфталатов, следов ацетона и некоторых других веществ, составивших 4,89%. Отмечено присутствие природного консерванта – бензойной кислоты.

В составе ВС экстракта выявлены эфирные масла, состоящие из моно- и дитерпенов, качественное разнообразие которых было более полно, чем в масляном экстракте: фарнезен, бисаболол, кумарин, хамазулен и дициклоэфир. Из высокомолекулярных спиртов отмечено присутствие фитола и матрикарина. Качественный и количественный состав полиненасыщенных жирных соединений слабо выражен и представлен линолеиновой кислотой (0,66%) и ее солями (1,48%) и этил стеаратом (0,134%). Фракция стеролов и токоферолов не выявлена.

В пропиленгликолевом экстракте ромашки доля ПГ составила 99,87%, доля примесей фталатов, входящих в состав резины, – 0,023%. Единственное обнаруженное биоактивное соединение, согласно хроматограмме, – метокси кумарин – составило 0,049% от всего экстракта. Анализ хроматограмм экстрактов ромашки, полученных при помощи СК-СО2, ДК-СО2, масляной, ВС, ПГ экстракций, показал, что наиболее полное извлечение биоактивных веществ из растительного сырья происходит при СК-СО2-экстракции. На втором месте по эффективности экстрагирования находится ДК-СО2, затем ВС и масляная экстракции. Самым бедным по обнаруженному количественному и качественному составу липофильных соединений является ПГ способ экстрагирования.

Несмотря на то, что состав ПГ экстрактов сопоставим с ВС с некоторым сдвигом в неполярную область, репрезентативный состав первого был весьма беден, возможно, за счет большого сдвига данных растворителей в полярную область.

Таким образом, СК-СО2 экстракция способствовала извлечению из исходного сырья – цветков ромашки – БАВ в наиболее полном липофильном составе. В состав экстракта входят фенольные соединения (кумарин), вторичные монотерпеновые спирты, сесквитерпены, дитерпеновые спирты (фитол), а также их производные. Тритерпеноидная фракция представлена высокомолекулярными спиртами, стероидами, жирорастворимыми витаминами и их аналогами (токоферолы и моретенол), а также полиненасыщенными жирными кислотами. Все группы соединений представлены в равномерно. Следует отметить относительно высокое содержание витамина Е, стеролов, а также воскоподобных соединений.

В отличие от ДК-СО2 экстракта (даже если исключить долю жирных кислот) в СК-СО2 экстракте более массивно представлены доля восков и стеролов, в то же время в экстракте присутствуют хамазулен, метоксикумарин и неофитодиен и тетрагидроионон. В то же время, в ДК-СО2 экстракте более заметно представлены монотерпены.

При использовании в качестве растворителя СО2 не образуется никаких органических примесей, в отличие от использования других растворителей, рассмотренных в данной серии экспериментов. Изменение параметров давления и температуры изменяет селективность экстрагента в ту или иную сторону.

Количество биологически активных соединений в масляном и ВС экстрактах ромашки примерно равно. В составе масляного экстракта не представлена группа легких эфиров, и очень скудна фракция тритерпенов, отсутствуют высокоатомные спирты. Основная массовая доля масляного экстракта представлена полиненасыщенными жирными кислотами и их солями, а так же жирорастворимым витамином Е, токоферолами (24,37%). Отмечено относительно высокое содержание стероидных соединений.

В ВС экстракте основную долю составляет этанол (81,3%). В составе экстракта обнаруживаются примеси низкомолекулярных альдегидов (бутаналь), уксусной кислоты, ацетона и фталатов. Основными компонентами БАВ были высокомолекулярные спирты, и также спирты класса терпенов, качественный состав которых значительно менее богат, чем при СО2-экстракции. Фракция липидов в масляном и ВС экстрактах представлена частично кислотами, но в основном солями ПНЖК. Наблюдается сдвиг в качественном составе в сторону спирторастворимых соединений: спиртов, солей, эфиров.

Наиболее бедным, согласно хроматограмме, по содержанию БАВ оказался ПГ экстракт. Основная доля принадлежала ПГ (до 99,9%). В результате проведения хроматографического анализа ПГ экстракта было обнаружено близко к следовому количеству метоксикумарина (0,01%). Возможно, данный метод анализа ПГ экстракта не способен адекватно оценить качественный состав экстракта из-за низкой концентрации веществ.

Литература

1. Попова И.Ю., Водяник А.Р. Новые технологии получения ликопена и каротиноидов.// «Рынок БАД», 2004, №, с.

2. Сидельников В.Н., Патрушев Ю.В., Сизова Н.В., Петренко Т.В. Сравнительный анализ состава пихтового масла, полученного воднопаровой дистилляцией и эфирно масличной фракции СО2 экстракта лапхи пихты.// «Химия растительного сырья». – 2003, №1, – с.79-85.

3. Сизова И.Ю., Попова И.Ю,, Водяник А.Р. Сравнительный анализ химического состава СО2 экстрактов.// «Сырье и упаковка», – 2004, – №5 (44), – с.14.

4. Kozukue N., Friedman M. Tomatine, chlorophyll, ?-carotine and lycopene content in tomatoes during growth and maturation.// J. of Science of Food and Agriculture. – Feb., – 2003, – v.83, – N3, – pp.195-200 (6).

5. Rozzi N.L., Singh R.K., Vierling R.V., Watkins B.A. Supercritical Fluid Extraction of Lycopene from Tomato Processing Byproducts.// J.Agric.Food Chem. – 2002.- 50, p. 2638-2643.

6. Shi J., S.Yang, H.Li и M.Le Maguer. A mass transfer model applied to the supercritical extraction with CO2 of curcumins from turmeric rhizomes. // Braz.J.Chem.Eng. – Sept., 2000, – v.17, – N3.