RU2648452C1

RU2648452C1 - Способ получения индивидуальных каротиноидов

Info

Publication number: RU2648452C1
Application number: RU2016148100A
Authority: RU
Inventors: Анна Гургеновна Курегян; Станислав Витальевич Печинский; Элеонора Федоровна Степанова
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-03-26

Abstract

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения индивидуальных каротиноидов из природных источников, таких как растительное сырье, гидробионты. Способ получения индивидуальных каротиноидов из природных источников, таких как растительное сырье, гидробионты, методом жидкостной экстракции с последующим разделением каротиноидов методом колоночной хроматографии с сорбентом - оксидом алюминия, при этом при жидкостной экстракции природных источников используется один из растворителей - спирт этиловый 96%, ацетон, хлороформ, гексан, выдерживается гидромодуль 1:5, кратность экстракции - 3, первичный экстракт обрабатывают раствором натрия гидрокарбоната с концентрацией от 4% до 10%, промывают до нейтральной реакции среды, объединяют экстракты, удаляют избыток растворителей, полученный сухой экстракт растворяют в н-гексане, разделение фракций на индивидуальные каротиноиды проводят методом колоночной хроматографии, дополнительно используя второй сорбент - магния оксид и следующие элюенты: петролейный эфир, диэтиловый эфир, ацетон, спирт этиловый 96%. Вышеописанный способ не требует сложного и дорогостоящего технического оснащения, позволяет эффективно получать индивидуальные каротиноиды из растительного сырья, гидробионтов.

Description

Изобретение относится к фармации, в частности к химико-фармацевтической отрасли, и касается способа получения индивидуальных каротиноидов, а также может найти применение для получения лекарственных препаратов на основе индивидуальных каротиноидов.

Каротиноиды, как правило, получают путем микробиологического или химического синтеза и/или выделением из природных источников.

При микробиологическом синтезе каротиноидов традиционно, в качестве продуцентов, используются мицелиальный гриб Blakeslea trispora и дрожжи, принадлежащие роду Phaffia, в частности Phaffia rhodozyma [Промышленная микробиология / под ред. Н.С. Егорова. - М.: Высшая школа, 1989. С. 310-322; заявка на выдачу патента РФ на изобретение № 99120113].

Для повышения выхода целевого продукта штаммы продуценты (штаммы бактерий, грибов, водорослей или растений) подвергают генной модификации с применением различных мутагенных факторов [заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2004126703; заявка на выдачу патента РФ на изобретение №; патент РФ на изобретение №2005125072].

Недостатком этого подхода является наличие соответствующих штаммов, официально разрешенных для производства каротиноидов, а также необходимость создания специальных условий для содержания штаммов и сложность контроля химической чистоты целевого продукта. Решение этой проблемы достигается генной модификацией штаммов и использованием других культур, что является достаточно трудоемким и затратным подходом [заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2011110739; патент РФ на изобретение №2385925; патент РФ на изобретение №2115678; патент РФ на изобретение №2126806].

Сравнительно небольшое количество исследований посвящено проблеме химического синтеза каротиноидов: известен способ синтеза кантаксантана и астаксантина, основанный на окислении β-каротина до кантаксантина, а лютеина и зеаксантина до астаксантина [заявка на выдачу патента РФ на изобретение №2008110066]. Нужный уровень чистоты целевого продукта при химическом синтезе достигается путем высокой затратности технологии.

Чаще всего каротиноиды выделяют из различных природных источников экстракционными способами.

Описаны способы экстракции каротиноидов из гидробионтов. Например, для получения каротиноидов криля предлагается использовать ацетон или другие кетоновые растворители [патент РФ на изобретение № 2236441], которые необходимо будет нормировать в конечном фармацевтическом продукте.

В ряде патентов [патенты РФ на изобретение №2292163, №2398590, №2522831] технологическая схема предусматривает долговременную - от 1 до 7 часов, термическую обработку исходного сырья, что, вероятней всего, приведет к частичной деструкции каротиноидов, их изомеризации и, как следствие, к их инактивации.

Известен способ выделения ксантофиллов из растительного сырья [патент РФ на изобретение №2436771], согласно которому предлагается выделять ксантофиллы экстракцией н-гексаном или петролейным эфиром при комнатной температуре с последующим добавлением в экстракт силикагеля. Далее силикагель с адсорбированными ксантофиллами отделяют от раствора и удаляют остатки растворителя. Для получения целевого продукта силикагель с адсорбированными на нем ксантофиллами переносят в любое растительное масло и проводят десорбцию, перемешивая смесь до обесцвечивания силикагеля.

Описан способ получения концентрата каротиноидов, предусматривающий экстракцию сухого, измельченного жома плодов рябины обыкновенной Sorbus aucuparia L. 4-кратным объемом дихлордифторметана в течение 3 часов [патент РФ на изобретение №1557716]. Авторы заявки предлагают получать концентрат каротиноидов из кожицы томатов экстракцией хлористым метиленом (дихлорметаном) в присутствии сефадекса [заявка на выдачу патента РФ на изобретение №92005168].

Существенным недостатком описанных выше способов является то, что в природе не существует источников, содержащих или только каротины, или только ксантофиллы. Растворимость каротиноидов такова, что невозможно только путем экстракции разделить эти подклассы каротиноидов, кроме того, использованные растворители экстрагируют не только каротиноиды, но и другие фракции липофильных соединений. Предлагаемые силикагель и сефадекс не являются селективными адсорбентами для каротиноидов, поэтому в конечном продукте будут содержаться все липофильные соединения, а это значит, что прямая адсорбция каротиноидов на поверхности сорбента, добавленного в первичный экстракт, не позволяет получить целевой продукт высокой степени чистоты.

Все же, получение каротиноидов из природных источников является подходом, позволяющим использовать масштабный экологичный ресурс и проводить ресурсосберегающую политику в процессе переработки сельскохозяйственных культур. При этом остается открытым вопрос о чистоте конечного полученного продукта.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения каротиноидов из растительного сырья [Курегян А.Г., Печинский С.В. Способ получения каротиноидов из растительного сырья // Современная медицина актуальные вопросы, Новосибирск: СибАК. 2013. С. 94-99], который принят за прототип. Согласно прототипу исходное сырье без предварительной сушки измельчают в присутствии натрия гидрокарбоната в массовом соотношении 1:10. Далее однократную первичную экстракцию проводят смесью ацетона и метилового спирта (3:1), экстракты фильтруют и уменьшают объем в роторном испарителе примерно в два раза. К полученному раствору прибавляют гексан, полученный суммарный экстракт растворяют в спирте этиловом 96%. К полученному экстракту добавляют раствор калия гидроксида 50%. Раствор помещают в темное место на 8-10 часов. Далее полученный экстракт промывают до полного удаления калия гидроксида. Объем полученного экстракта уменьшают в роторном испарителе до 0,5 мл. Разделение суммы каротиноидов проводят на колонке, заполненной алюминия оксидом, элюент - гексан, смесь гексан - диэтиловый эфир (1:1) и смесь диэтиловый эфир и спирт этиловый 96% (20:1).

Заявляемое изобретение ставит своей целью разработку унифицированного способа получения индивидуальных каротиноидов из различных природных источников, в частности растительных и гидробионтов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем: все виды исходного сырья (мякоть плодов тыквы, корнеплоды моркови, плоды томатов, плоды облепихи, панцири креветок, зерна кукурузы и др.) предварительно сушат до содержания влаги не более 15% в сушильном шкафу при температуре не более 30°C, предохраняя таким образом нативные каротиноиды от деструкции. Далее сырье измельчают до размеров частиц не более 0,5 мм, используя смешенный тип измельчения (продольно-поперечная резка). Извлечение суммы каротиноидов проводят методом многоступенчатой жидкостной экстракции, а именно трехкратной экстракцией одним из растворителей: спирт этиловый 95%, ацетон, хлороформ, гексан, выдерживая величину гидромодуля 1:5. Полученный первичный экстракт обрабатывают раствором натрия гидрокарбоната с концентрацией от 4% до 10%, промывают до нейтральной реакции среды (по универсальному индикатору), объединяют, удаляют избыток растворителей в вакуумном испарителе. Полученный сухой экстракт растворяют в н-гексане. Разделение суммарного экстракта на индивидуальные каротиноиды проводят методом колоночной хроматографии, используя два сорбента - магния оксид и алюминия оксид, подвижной фазой являются петролейный эфир, диэтиловый эфир, ацетон, спирт этиловый 96%. Полученные индивидуальные каротиноиды сушат в вакуумном испарителе, упаковывают в ампулы темного стекла, маркируют.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются следующие особенности:

- все исходное сырье необходимо сушить до содержания остаточной влаги не более 15%;

- первичную экстракцию проводят одним из растворителей: спиртом этиловым 96%, ацетоном, хлороформом, гексаном, выдерживая соотношение сырье:растворитель 1:5;

- кратность экстракции - 3;

- первичный экстракт обрабатывают раствором натрия гидрокарбоната с концентрацией от 4% до 10%;

- разделение фракций на индивидуальные каротиноиды проводят на колонке, заполненной двумя сорбентами: алюминия оксидом для хроматографии III степени активности и магния оксидом, используя в качестве элюентов петролейный эфир, диэтиловый эфир, ацетон, спирт этиловый 96%.

Предлагаемый способ позволяет получить индивидуальные каротиноиды из различных видов сырья методом жидкостной экстракции, которые могут быть использованы для создания лекарственных средств. Способ не требует сложного и дорогостоящего технического оснащения и при необходимости может быть использован для получения суммы каротиноидов, что важно при оценке качества сырьевых источников.

Claims

Способ получения индивидуальных каротиноидов из природных источников, таких как растительное сырье, гидробионты, методом жидкостной экстракции с последующим разделением каротиноидов методом колоночной хроматографии с сорбентом - оксидом алюминия, отличающийся тем, что при жидкостной экстракции природных источников используется один из растворителей - спирт этиловый 96%, ацетон, хлороформ, гексан, выдерживается гидромодуль 1:5, кратность экстракции - 3, первичный экстракт обрабатывают раствором натрия гидрокарбоната с концентрацией от 4% до 10%, промывают до нейтральной реакции среды, объединяют экстракты, удаляют избыток растворителей, полученный сухой экстракт растворяют в н-гексане, разделение фракций на индивидуальные каротиноиды проводят методом колоночной хроматографии, дополнительно используя второй сорбент - магния оксид и следующие элюенты: петролейный эфир, диэтиловый эфир, ацетон, спирт этиловый 96%.