PL248113B1 - Sposób ekstrakcji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie rozwiązuje zagadnienie izolacji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego za pomocą nietoksycznego pojedynczego rozpuszczalnika spełniającego założenia „zielonej chemii”. Istota wynalazku polega na tym, że w procesie ekstrakcji kwasu usninowego stosuje się tymol ogrzany do temperatury od 55°C do 90°C, gdzie na 1 cześć wagową ekstrahowanych plech stosuje się od 15 do 30 części wagowych ciekłego tymolu. Ponadto proces ekstrakcji prowadzi się w kolumnie ekstrakcyjnej, w której przez warstwę zmielonego materiału roślinnego przepływa grawitacyjnie ciekły tymol.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ekstrakcji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego (Cladonia uncialis) za pomocą ciekłego tymolu.

Kwas usninowy przedstawiony na rysunku na Fig. 1 jest polifenolem o strukturze dibenzofuranu, występującym w wielu gatunkach porostów m.in.: Alectoria, Cladonia, Evernia, Lecanora, Parmelia, Ramalina, Usnea i Xanthoparmelia. Związek ten wykazuje interesujące właściwości biologiczne (działanie m.in.: przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwbólowe, antyproliferacyjne, cytoprotekcyjne, immunostymulujące) (Studzińska-Sroka i in. 2019. Cladonia uncialis as a valuable raw material of biosynthetic compounds against clinical strains of bacteria and fungi. Acta Biochemica Polonica 66). Dzięki temu znalazł zastosowanie w kosmetologii, rolnictwie i przemyśle farmaceutycznym (Boitsova i in. 2020. Optimizing supercritical fluid extraction of usnic acid from the lichen species Usnea subfloridana. Russian Journal of Physical Chemistry B 14, 1135-1141.) Z uwagi na lipofilowy charakter, kwas usninowy izolowany jest z plech porostów za pomocą niepolarnych i stosunkowo toksycznych rozpuszczalników m.in. acetonem (Gonzalez i in. 1991. Chemical constituents of the lichen Cladina macaronesica. Zeitschrift fur Naturforschung C 46, 12-18.), dichlorometanem (Schmeda-Hirschmann i in. 2008. A new antifungal and antiprotozoal depside from the Andean lichen Protousnea poeppigii. Phytotherapy Research 22, 349-355) czy heksanem (Kocovic i in. 2022. Phytochemical analysis, antioxidant, antimicrobial, and cytotoxic activity of different extracts of Xanthoparmelia stenophylla lichen from Stara Pianina, Serbia. Plants 11, 1624). Ekstrahenty te charakteryzują się wysoką toksycznością i nie spełniają założeń „zielonej chemii. Alternatywą dla klasycznie stosowanych rozpuszczalników są mniej toksyczne substancje pochodzenia naturalnego, np. składniki olejków eterycznych. Istnieją doniesienia o zastosowaniu mieszanin takich substancji do ekstrakcji kwasu usninowego.

Sposób ekstrakcji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego za pomocą mieszanin eutektycznych ujawniony jest w zgłoszeniu patentowym Nr P.445086. W zgłoszeniu tym nie ma danych na temat wykorzystania pojedynczych substancji jako ekstrahentów, co byłoby znacznie prostsze i pozwalało na odzyskanie czystego ekstrahentu w procesie odparowania ekstraktów , w przypadku zastosowania mieszanin eutektycznych, gdzie w procesie liofilizacji ekstraktu, otrzymuje się mieszaninę dwu lub więcej substancji stanowiących składniki ekstrahentu.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie pojedynczego składnika olejku eterycznego - tymolu, bez dodatku innych substancji tworzących z nim mieszaninę eutektyczną, umożliwia efektywną ekstrakcję kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie izolacji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego za pomocą nietoksycznego rozpuszczalnika spełniającego założenia „zielonej chemii. Ponadto wynalazek upraszcza procedurę ekstrakcyjną dzięki zastosowaniu jednoskładnikowego ekstrahentu, który w łatwy sposób można wydzielić z ekstraktu w stanie czystym i ponownie zastosować do ekstrakcji.

Istota wynalazku polega na tym, że w procesie ekstrakcji kwasu usninowego stosuje się tymol ogrzany do temperatury od 55°C do 90°C, gdzie na 1 część wagową ekstrahowanych plech stosuje się od 15 do 30 części wagowych ciekłego tymolu. Ponadto proces ekstrakcji prowadzi się w kolumnie ekstrakcyjnej, w której przez warstwę zmielonego materiału roślinnego przepływa grawitacyjnie ciekły tymol.

Korzystnie, gdy proces ekstrakcji prowadzi się korzystnie w temperaturze 60°C.

Zastosowanie nietoksycznego rozpuszczalnika - tymolu w określonych proporcjach względem surowca roślinnego umożliwia efektywną ekstrakcję kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego.

Zastosowanie tymolu do ekstrakcji plech Cladonia uncialis umożliwia uzyskanie ekstraktów o wysokiej zawartości kwasu usninowego (ok. 70%). Zastosowanie tymolu spełnia założenia „zielonej chemii i stanowi dobrą alternatywę dla ekstrakcji acetonem, dichlorometanem czy heksanem. Ponadto odparowany przez liofilizację tymol można łatwo odzyskać i ponownie zastosować w procesie ekstrakcji.

Na rysunku na fig. 1 przedstawiono strukturę chemiczną kwasu usninowego, zaś na fig. 2 przedstawiono schematycznie sposób ekstrakcji kwasu usninowego za pomocą ciekłego tymolu.

Przykład 1 g drobno zmielonej plechy chrobotka gwiazdkowatego umieszczono w chłodnicy szklanej (chłodnica Liebiga) pełniącej funkcję kolumny ekstrakcyjnej. Dolna część kolumny została zamknięta za pomocą waty wiskozowej. Do szklanego płaszcza chłodnicy podłączono za pomocą gumowego węża przepływowy termostat, zasilając chłodnicę wodą o temperaturze 65°C. Wypełnienie płaszczu wodą o tej temperaturze umożliwiło utrzymanie temperatury wewnątrz rurki ekstrakcyjnej na poziomie 60°C.

Przez górny otwór w chłodnicy wsypano 60 g stałego tymolu, który uległ stopieniu i grawitacyjnie przepływał przez warstwę zmielonych plech chrobotka gwiazdkowatego. Uzyskany ekstrakt przepływał przez zwitek waty i wyciekał przez dolny otwór chłodnicy. Zebrany ekstrakt zamrożono w temperaturze -80°C i zliofilizowano. Osadzony na kondensatorze lodu liofilizatora tymol zebrano w celu dalszego wykorzystania, natomiast uzyskaną suchą pozostałość ekstraktu (64 mg) poddano analizie techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej, celem oznaczenia zawartości kwasu usninowego. Wykazano, że analizowana próbka zawierała 44 mg kwasu usninowego. Tak więc ekstrakcja przeprowadzona wg opisanej procedury pozwala na wyekstrahowanie 2,2 g kwasu usninowego ze 100 g surowca (wydajność na poziomie 2,2%).

Przykład 2 g drobno zmielonej plechy chrobotka gwiazdkowatego umieszczono w chłodnicy szklanej (chłodnica Liebiga) pełniącej funkcję kolumny ekstrakcyjnej. Dolna część kolumny została zamknięta za pomocą waty wiskozowej. Do szklanego płaszcza chłodnicy podłączono za pomocą gumowego węża przepływowy termostat, zasilając chłodnicę wodą o temperaturze 65°C. Wypełnienie płaszczu wodą o tej temperaturze umożliwiło utrzymanie temperatury wewnątrz rurki ekstrakcyjnej na poziomie 60°C. Przez górny otwór w chłodnicy wsypano 30 g stałego tymolu, który uległ stopieniu i grawitacyjnie przepływał przez warstwę zmielonych plech chrobotka gwiazdkowatego. Uzyskany ekstrakt przepływał przez zwitek waty i wyciekał przez dolny otwór chłodnicy. Zebrany ekstrakt zamrożono w temperaturze -80°C i zliofilizowano. Osadzony na kondensatorze lodu liofilizatora tymol zebrano w celu dalszego wykorzystania, natomiast uzyskaną suchą pozostałość ekstraktu (58 mg) poddano analizie techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej, celem oznaczenia zawartości kwasu usninowego. Wykazano, że analizowana próbka zawierała 40 mg kwasu usninowego. Tak więc ekstrakcja przeprowadzona wg opisanej procedury pozwala na wyekstrahowanie 2 g kwasu usninowego ze 100 g surowca (wydajność na poziomie 2%).

Claims (2)

1. Sposób ekstrakcji kwasu usninowego z plech chrobotka gwiazdkowatego (Cladonia uncialis) znamienny tym, że na 1 część wagową materiału roślinnego, korzystnie rozdrobnionego, stosuje się ciekły tymol w ilości od 15 do 30 części wag. i prowadzi się proces ekstrakcji w temperaturze od 55 do 90°C, przy czym proces ekstrakcji prowadzi się w kolumnie ekstrakcyjnej, w której przez warstwę zmielonego materiału roślinnego przepływa grawitacyjnie ciekły tymol.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces ekstrakcji prowadzi się korzystnie w temperaturze 60°C.