Выделение и изучение экстрактивных веществ коры осины

II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ,
Казань, 24–27 июня 2002 г
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ КОРЫ ОСИНЫ
Е.А.Кушникова, С.Н.Васильев
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия, Санкт-Петербург,
[email protected]
Запасы осины превышают 1.6 млрд м3, составляют около 23 % от мягколиственной древесины и занимают второе место после березы среди лиственных пород, произрастающих в России. Поэтому изучение
химического состава природных соединений, выделяемых из этого сырья различными растворителями,
вкупе с исследованиями процессов извлечения и фракционирования получаемых экстрактов имеет практическую ценность прежде всего в плане создания технологических процессов переработки коры этого крупнотоннажного сырья. Кора осины, полученная с использованием промышленной окорки, измельчалась на
фракции, размер которых не превышал 2 мм и экстрагировалась в аппаратах Сокслета и Алексеева до
полного извлечения веществ, переходящих в петролейный эфир (рис. 1).
Выход, % от сухого сырья.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
15
30
45
60
75
90
105
Т, мин.
Рис. 1. Зависимость выхода биологически активных веществ от времени экстрагирования при проведении
экстракции коры осины 12 %-ной влыжности в аппаратах Алексеева ( ------ ) и Сокслета ( -- -- )
Выход экстракта составляет 8 – 10 % от массы сухого сырья и для аппарата Алексеева он несколько
выше, что может быть объяснено проведением процесса при более высокой температуре (близкой к
температуре кипения экстрагента). Экстракт представляет собой мазеобразный продукт желтого цвета со
специфическим запахом осины. Состав полученного продукта, проанализированный по общепринятой
методике исследования жирорастворимых смесей природных соединений представлен в табл. 1.
Таблица 1. Групповой состав экстракта коры осины.
Выход, %
Вещества
Нейтральные соединения,
в том числе:
Неомыляемые
Связанные кислоты,
в том числе:
Высшие жирные
Свободные кислоты,
в том числе:
Высшие жирные
Потери
ИТОГО
От экстракта
68.7-70.4
От сухой коры
5.63-5.89
25.0-44.1
24.5-43.0
2.05-3.23
1.75-3.58
20.1-35.0
26.1-28.8
2.12-2.87
2.15-2.37
20.5-26.4
2.5-5.5
100
1.59-1.97
0.21-0.45
7.5-9.2
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ. Устный доклад
131
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ,
Казань, 24–27 июня 2002 г
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Результаты фракционирования свидетельствуют о значительном содержании в экстракте высших
жирных кислот, которые находятся как в свободном (26.4 % от экстракта), так и в связанном (35,0 %) состоянии. Главный компонент в обоих фракциях линолевая кислота. Неомыляемые вещества, содержание которых составляет около 25 % от экстракта, представлены по данным ТСХ-анализа главным образом углеводородами, алифатическими спиртами и стеринами. Перекристаллизация продукта из петролейного эфира привела к выпадению восков с выходом 11 % от исходного экстракта.
Кора осины, после извлечения веществ, экстрагируемых углеводородным растворителем (петролейным эфиром) и отгонки последнего от частиц сырья была подвергнута обработке горячей водой. Экстракция
велась методом настаивания при модуле 3 кг/кг, который обеспечивал полную пропитку сырья и возможность эффективного отделения от него водного раствора экстрактивных веществ. Выход экстрактивных
веществ составляет 11.5-12.5 % от массы сухого сырья. При этом до 95 % этих соединений извлекается на 6
первых ступенях экстракции.
Осиновая кора после извлечения водорастворимых веществ и сушки до остаточной влажности 1012% экстрагировалась в аппарате Сокслета изопропиловым спиртом с целью определения содержания в ней
фенольных соединений. Выход изопропанольного экстракта при исчерпывающем его извлечении составил
12.5 – 14.0 % от массы сухой хвои.
Суммарная фракция водорастворимых веществ фракционировалась хроматографией на полиамиде.
Выход фракции углеводов и органических кислот составил 47 % от исходной суммы веществ нанесенных на
колонку, а фракция фенолов составила 8 %. Соответственно полифенольные соединения, необратимо сорбировавшиеся на полиамиде составили 40 % от исходной суммы водорастворимых веществ (табл. 2).
Фракция углеводов и органических подверглась дальнейшему разделению методами диализа и
дробной кристаллизации. Содержание в ней полисахаридов составило 22 %, от суммы фракции углеводов и
кислот, соответственно 8.8 % от исходной суммы водорастворимых веществ. Выход фракции органических
кислот составил 15 % от исходной суммы водорастворимых веществ.
Достаточно интересными представляются качественный и количественный моносахаридный состав
фракции углеводов, полученной методом анионообменной хроматографии. Процентное содержание сахаров, определенное по методу Дюбоя, составило 75 % от общей суммы соединений.
По результатами бумажной хроматографии, сделанной без предварительного гидролиза образца, очевидно
наличие глюкозы и галактозы, арабинозы и ксилозы – в следовых количествах, в то время как глюкуроновая
и галактуроновая кислоты являются доминирующими соединениями. Это подтверждается
колориметрическим определением уроновых кислот, их процентное содержание по данным анализа составило 38 % от суммы всех соединений фракции.
Количественное содержание нейтральных моносахаров, определенное методом ГЖХ составляет:
глюкоза – 37 %, галактоза – 34 %, арабиноза – 12 %, ксилоза – 9 %.
Таблица 2. Состав группы водорастворимых веществ из коры осины
Группа веществ
Высокомолекулярные полифенолы (дубильные вещества)
Фенольные вещества
Полисахариды
Моносахариды
Органические кислоты
Содержание, %
40
8
8.8
24
15
Для фракции полисахаридов были определены основные показатели: общее содержание сахаров,
моносахаридный состав, содержание уроновых кислот.
По данным анализа углеводы составляют 70 % от общего содержания веществ во фракции. Для
идентификации моносахаридов был проведен гидролиз 2М трифторуксусной кислотой без доступа кислорода.
В результате установлено содержание глюкозы – 23 %, галактозы – 27 %, арабинозы – 22 %, маннозы
– 12 %, ксилозы – 5 %. Уроновые кислоты составляют всего лишь 7 % от общей суммы веществ фракции.
Полученные данные свидетельствуют о том, что в результате выделения и очистки была получена
суммарная фракция нейтральных полисахаридов типа глюкоманнанов и арабиногалактанов.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ. Устный доклад
132