RU2175843C1

RU2175843C1 - Method of preparing pectin polysaccharide from plant cultured tissue biomass

Info

Publication number: RU2175843C1
Application number: RU2000107269/13A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Гюнтер; Ю.С. Оводов
Original assignee: Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-11-20

Abstract

FIELD: pharmaceutical industry. SUBSTANCE: invention relates to method of preparing pectin polysaccharides from biomass of cultured tissues of plants Silene vulgaris (M.), Tanacetum vulgare L. and Lemna minor L. Method of preparing pectin polysaccharides involves raw destroying by freezing and thawing, separation from liquid phase, treatment with ethanol and chloroform to remove low-molecular impurities followed by extraction with water to remove water-soluble polysaccharides, raw treatment with hydrochloric acid solution, washing out with water, extraction of pectin polysaccharides with ammonium oxalate an aqueous solution, concentration of the prepared extract, precipitation with ethanol, dialysis and lyophilic drying. EFFECT: enhanced quality of end product, increased yield, enhanced purity degree of product. 2 cl

Description

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и касается получения лекарственных препаратов на основе пектиновых полисахаридов. The invention relates to the pharmaceutical industry and for the production of drugs based on pectin polysaccharides.

Известен способ получения пектина из морских трав (RU патент 921500: мки A 23 L 1/04, C 08 B 37/06), включающий измельчение сырья, обработку его соляной кислотой при pH 4-5, промывку водой, экстракцию 1%-ным раствором оксалата аммония, осаждение этанолом, фильтрование, измельчение пектина, промывку этанолом, обработку метанолом в присутствии хлористого ацетила, повторное фильтрование, последовательную промывку метанолом и этанолом, сушку пектина (прототип). A known method of producing pectin from sea herbs (RU patent 921500: flakes A 23 L 1/04, C 08 B 37/06), including grinding the raw material, processing it with hydrochloric acid at pH 4-5, washing with water, extraction with 1% ammonium oxalate solution, precipitation with ethanol, filtration, grinding of pectin, washing with ethanol, treatment with methanol in the presence of acetyl chloride, re-filtration, sequential washing with methanol and ethanol, drying of pectin (prototype).

Однако известный способ отличается трудоемкостью, использованием ядовитого вещества метанола и не позволяет получить из биомассы культивируемых in vitro тканей растений целевой продукт высокой чистоты. However, the known method is laborious, using the toxic substance methanol and does not allow to obtain the target product of high purity from the biomass of in vitro cultured plant tissues.

Задачей настоящего изобретения является расширение сырьевой базы и разработка способа получения пектиновых полисахаридов из биомассы культивируемых тканей растений, который позволяет получить качественный целевой продукт с высоким выходом. The objective of the present invention is the expansion of the raw material base and the development of a method for producing pectin polysaccharides from biomass of cultivated plant tissues, which allows to obtain a high-quality target product with high yield.

Технический результат состоит в новом походе продуцирования полисахаридов с помощью культур тканей растений, а именно в получении пектиновых полисахаридов из биомассы культур тканей: Silene vulgaris (M.) G. с выходом целевого продукта 10% от сухой биомассы, Tanacetum vulgare L. с выходом целевого продукта 5%, Lemna minor L. с выходом целевого продукта 4%. The technical result consists in a new approach to the production of polysaccharides using plant tissue cultures, namely, the production of pectin polysaccharides from biomass tissue cultures: Silene vulgaris (M.) G. with the yield of the target product 10% of dry biomass, Tanacetum vulgare L. with the yield of the target product 5%, Lemna minor L. with the yield of the target product 4%.

Технический результат достигается тем, что сырье разрушают, отделяют от жидкой фракции, последовательно обрабатывают этанолом и хлороформом для удаления низкомолекулярных примесей, экстрагируют водой для удаления водорастворимых полисахаридов и обрабатывают раствором соляной кислоты при pH 3.8-4.2, целевой продукт высушивают лиофильно, при этом в качестве сырья используют биомассу культивируемых тканей растений, например Silene vulgaris (M.) G., Tanacetum vulgare L., Lemna minor L. The technical result is achieved by the fact that the raw material is destroyed, separated from the liquid fraction, sequentially treated with ethanol and chloroform to remove low molecular weight impurities, extracted with water to remove water-soluble polysaccharides and treated with a solution of hydrochloric acid at pH 3.8-4.2, the target product is freeze-dried, while as raw materials use the biomass of cultivated plant tissues, for example, Silene vulgaris (M.) G., Tanacetum vulgare L., Lemna minor L.

Существенные признаки изобретения: сырье разрушают, отделяют от жидкой фракции, последовательно обрабатывают этанолом и хлороформом для удаления низкомолекулярных примесей, экстрагируют водой для удаления водорастворимых полисахаридов, далее обрабатывают раствором соляной кислоты при pH 3.8-4.2 и промывают водой, затем осуществляют экстракцию пектиновых полисахаридов водным раствором оксалата аммония, экстракт концентрируют, осаждают этанолом, диализуют и лиофильно высушивают, при этом в качестве сырья используют биомассу культивируемых тканей растений, например смолевки обыкновенной, пижмы обыкновенной, ряски малой. The essential features of the invention: the raw material is destroyed, separated from the liquid fraction, sequentially treated with ethanol and chloroform to remove low molecular weight impurities, extracted with water to remove water-soluble polysaccharides, then treated with hydrochloric acid at pH 3.8-4.2 and washed with water, then pectin polysaccharides are extracted with an aqueous solution ammonium oxalate, the extract is concentrated, precipitated with ethanol, dialyzed and freeze-dried, while the biomass cultivated is used as a raw material of plant tissues, for example, common tar, tansy, small duckweed.

Способ осуществляется следующим образом. Сырье разрушают путем его однократного замораживания - оттаивания, отделяют от жидкой фракции методом центрифугирования, последовательно обрабатывают в аппарате Сокслета органическими растворителями (этанолом и хлороформом) для удаления низкомолекулярных примесей, экстрагируют водой в соотношении сырье (сырая масса) : вода 1 : 7-15 при температуре 45-70^oC в течение 2-4 ч для удаления водорастворимых полисахаридов, обрабатывают раствором соляной кислоты (pH 3.8-4.2; соотношение сырье : раствор 1 : 4-8) при 45-55^oC в течение 3-4 ч, биомассу промывают водой, затем осуществляют экстракцию пектиновых полисахаридов водным 0.3-0.7%-ным раствором оксалата аммония в соотношение сырье : раствор 1 : 10-20 при 65-75^oC в течение 2-6 ч, после чего экстракт концентрируют, осаждают 96%-ным этанолом в соотношении экстракт : спирт 1 : 2-4 в течение 2-20 ч, диализуют и лиофильно высушивают, в качестве сырья используют биомассу культивируемых тканей растений - Silene vulgaris, Tanacetum vulgare и Lemna minor.The method is as follows. The raw material is destroyed by a single freeze-thaw, it is separated from the liquid fraction by centrifugation, sequentially treated in a Soxhlet apparatus with organic solvents (ethanol and chloroform) to remove low molecular weight impurities, extracted with water in the ratio of raw materials (wet weight): water 1: 7-15 at at a temperature of 45-70 ^o C for 2-4 hours to remove water-soluble polysaccharides, treated with a solution of hydrochloric acid (pH 3.8-4.2; ratio of raw materials: solution 1: 4-8) at 45-55 ^o C for 3-4 hours, the biomass is washed with water, ATEM performed aqueous extraction of pectic polysaccharides 0.3-0.7% solution of ammonium oxalate in a ratio of raw material: solution of 1: 10-20 at 65-75 ^o C for 2-6 hours, after which the extract was concentrated, precipitated with 96% ethanol in the ratio of extract: alcohol 1: 2-4 for 2-20 hours, dialyzed and freeze-dried, the biomass of cultivated plant tissues - Silene vulgaris, Tanacetum vulgare and Lemna minor is used as raw material.

Пример 1. 958 г культуры ткани Silene vulgaris разрушают путем ее однократного замораживания - оттаивания, центрифугируют, супернатант сливают. Сырье последовательно обрабатывают в аппарате Сокслета этанолом и хлороформом, высушивают при комнатной температуре, получают 15.7 г сухой биомассы, которую заливают водой (6.7 л) и экстрагируют при температуре 50^oC в течение 3 ч. Экстракт сливают. Далее биомассу заливают раствором соляной кислоты (pH 4.0; 3.8 л) и инкубируют при температуре 50^oC в течение 3 ч. Раствор сливают, биомассу промывают водой и заливают водным 0.7%-ным раствором оксалата аммония (11.6 л). Экстракцию пектинового полисахарида проводят при температуре 68^o в течение 4 ч. Экстракт концентрируют на роторном испарителе при 40-50^oC 100 мл, центрифугируют. Полисахарид осаждают 96%-ным этанолом в соотношении экстракт : спирт 1 : 2 в течение 15 ч, отделяют центрифугированием, растворяют в дистиллированной воде и диализуют против дистиллированной воды. Полученный полисахарид высушивают лиофильно. Выход целевого продукта составляет 10% от сухой биомассы, обработанной органическими растворителями, содержание галактуроновой кислоты в выделенном пектиновом полисахариде 67%.Example 1. 958 g of tissue culture Silene vulgaris is destroyed by a single freeze-thaw, centrifuged, the supernatant is drained. The raw materials are sequentially treated in a Soxhlet apparatus with ethanol and chloroform, dried at room temperature, 15.7 g of dry biomass are obtained, which is filled with water (6.7 L) and extracted at a temperature of 50 ^o C for 3 hours. The extract is drained. Next, the biomass is poured with a solution of hydrochloric acid (pH 4.0; 3.8 L) and incubated at a temperature of 50 ^o C for 3 hours. The solution is drained, the biomass is washed with water and poured with an aqueous 0.7% solution of ammonium oxalate (11.6 l). The extraction of pectin polysaccharide is carried out at a temperature of 68 ^o for 4 hours. The extract is concentrated on a rotary evaporator at 40-50 ^o C 100 ml, centrifuged. The polysaccharide is precipitated with 96% ethanol in the ratio of extract: alcohol 1: 2 for 15 hours, separated by centrifugation, dissolved in distilled water and dialyzed against distilled water. The resulting polysaccharide is freeze-dried. The yield of the target product is 10% of dry biomass treated with organic solvents, the content of galacturonic acid in the selected pectin polysaccharide is 67%.

Пример 2. 76 г культуры ткани Tanacetum vulgare обрабатывают, как описано в примере 1. Получают 1.4 г сухой биомассы, заливают ее водой (1.15 л) и экстрагируют при 50^oC в течение 2 ч. Далее биомассу заливают раствором соляной кислоты (pH 4.0; 0.4 л) и инкубируют при температуре 50^oC в течение 3 ч. Экстракцию полисахарида проводят водным 0.7%-ным раствором оксалата аммония (1.5 л) при температуре 68^o в течение 2 ч, экстракт концентрируют до 50 мл. Далее полисахарид получают, как в примере 1. Выход целевого продукта составляет 4.8%, содержание галактуроновой кислоты в выделенном пектиновом полисахариде 61%.Example 2. 76 g of a tissue culture Tanacetum vulgare treated as described in example 1. Obtain 1.4 g of dry biomass, fill it with water (1.15 L) and extracted at 50 ^o C for 2 hours. Next, the biomass is filled with a solution of hydrochloric acid (pH 4.0 ; 0.4 L) and incubated at a temperature of 50 ^o C for 3 hours. The polysaccharide is extracted with an aqueous 0.7% solution of ammonium oxalate (1.5 L) at a temperature of 68 ^o for 2 hours, the extract is concentrated to 50 ml. Next, the polysaccharide is obtained, as in example 1. The yield of the target product is 4.8%, the content of galacturonic acid in the selected pectin polysaccharide 61%.

Пример 3. 10 г культуры ткани Lemna minor обрабатывают, как описано в примере 1. Получают 0.4 г сухой биомассы, заливают ее водой (0.15 л) и экстрагируют при 50^oC в течение 2 ч. Далее биомассу заливают раствором соляной кислоты (pH 4.0; 0.08 л) и инкубируют при температуре 50^oC в течение 3 ч. Экстракцию полисахарида проводят водным 0.7%-ным раствором оксалата аммония (0.2 л) при температуре 68^o в течение 2 ч, экстракт концентрируют до 50 мл. Далее полисахарид получают, как в примере 1. Выход целевого продукта составляет 4%, содержание галактуроновой кислоты в выделенном пектиновом полисахариде 66%.Example 3. 10 g of tissue culture Lemna minor is treated as described in example 1. Obtain 0.4 g of dry biomass, fill it with water (0.15 L) and extracted at 50 ^o C for 2 hours. Next, the biomass is poured with a solution of hydrochloric acid (pH 4.0 ; 0.08 L) and incubated at a temperature of 50 ^o C for 3 hours. The polysaccharide is extracted with an aqueous 0.7% solution of ammonium oxalate (0.2 L) at a temperature of 68 ^o for 2 hours, the extract is concentrated to 50 ml. Next, the polysaccharide is obtained, as in example 1. The yield of the target product is 4%, the content of galacturonic acid in the selected pectin polysaccharide 66%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить пектиновые полисахариды из биомассы культивируемых тканей растений - Silene vulgaris, Tanacetum vulgare и Lemna minor с высоким выходом и высокой степенью очистки целевого продукта. Thus, the proposed method allows to obtain pectin polysaccharides from the biomass of cultivated plant tissues - Silene vulgaris, Tanacetum vulgare and Lemna minor with a high yield and a high degree of purification of the target product.

Claims

1. A method of producing pectin polysaccharides from plant materials, including treating the feed with a solution of hydrochloric acid, washing with water, extracting with a solution of ammonium oxalate, precipitating the polysaccharide with ethanol and drying, characterized in that the feed is destroyed, separated from the liquid fraction, sequentially treated with ethanol and chloroform, for removal of water-soluble polysaccharides extracted with water at a ratio of raw material: water of 1: (7-15) for 2-4 hours at 45-70 ^o C, with a solution of hydrochloric acid treatment is conducted at a pH of 3.8-4.2 and a ratio of raw material: tensile Op 1: (4-8) for 3-4 hours at 45-55 ^o C, the extraction of pectic polysaccharides is carried out with an aqueous 0.3-0.7% solution of ammonium oxalate in a ratio of raw material: solution 1: (10-20 ) for 2-6 hours at 65-75 ^o C, the target product is freeze-dried, and the biomass of cultivated plant tissues, for example Silene vulgaris (M.) G, Tanacetum vulgare L, Lemna minor L., is used as raw material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the biomass of cultivated plant tissues is destroyed by freezing-thawing.