ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС
ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ФЛАВОНОИДОВ ИЗ НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ГОРЧАКА
ПОЛЗУЧЕГО (АСRОPTILON REPENS L.) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА
МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
Т.А. Калашникова, И.Ю. Митрофанова, А.В. Яницкая
Волгоградский государственный медицинский университет, г. Волгоград
Природные соединения, получаемые из растительного сырья, обладают широким
спектром фармакологического действия. Так, лекарственное растительное сырье,
содержащее флавоноиды, широко применяется сегодня в медицинской практике в
качестве
источника
желчегонных,
гепатопротекторных,
антиоксидантных,
ангиопротекторных, диуретических, противовоспалительных, противоязвенных,
спазмолитических, гемореологических и других лекарственных средств [22, 33]. Одним
из перспективных источников содержащего флавоноиды растительного сырья, является
горчак ползучий (Acroptilon repens L.) [66]. Наиболее удобным способом получения
биологически активных соединений, в том числе флавоноидов, является экстракция.
Экстрагирование растительного материала - сложный физико-химический процесс, на
протекание которого оказывает влияние ряд факторов. В настоящее время данных о
характере влияния условий экстракции на процесс извлечения флавоноидов из
растительного сырья недостаточно, сведения по этому вопросу часто отрывочны и
противоречивы.
В связи этим оптимизация условий экстрагирования сырья горчака ползучего,
обеспечивающая максимальный выход флавоноидной фракции, является актуальной
задачей.
Для повышения эффективности экспериментальных исследований и поиска
оптимальных условий экстракции
наиболее рационально применение методов
математического моделирования [55].
Целью являлось исследование влияния различных факторов на процесс
экстрагирования флавоноидов из надземной части горчака ползучего (Асrоptilon repens
L.), произрастающего на территории Волгоградской области, с использованием метода
математического планирования.
Материалы и методы
Объектом исследования служило воздушно-сухое сырье (трава) горчака ползучего, которое
было заготовлено в естественных местах произрастания от дикорастущих популяций в
фазу полного цветения в Среднеахтубинском районе Волгоградской области в июле 2013
года.
Для оптимизации процесса экстрагирования флавоноидной фракции применяли метод
математического планирования эксперимента – метод крутого восхождения по Боксу-Уилсону
[11]. Для изучения зависимости содержания флавоноидов и полноты их экстракции из сырья
получали спиртовые извлечения при следующих значениях факторов в различных
комбинациях: модуль экстракции 1:10 и 1:100, степень измельчения частиц 1 мм и 5 мм,
время кипячения 15 мин и 90 мин в режиме однократной и трехкратной экстракции [55].
В качестве экстрагента использовали спирт этиловый в концентрации 70%, поскольку он
обеспечивает максимальный выход флавоноидной фракции [22]. В зависимости от
комбинаций значений факторов была составлена матрица дробного факторного эксперимента,
в соответствии с которой реализовались опыты. Оценку эффективности экстракции
проводили по содержанию флавоноидов. Содержание флавоноидов в извлечениях из травы
горчака ползучего определяли по методике, предложенной Лесовой Ж.С. с
соавторами[42]. Концентрации флавоноидов в извлечениях, полученных при различных
значениях условиях экстракции, заносили в матрицу планирования эксперимента. На
основе полученных значений были составлены уравнения регрессии, в которых
коэффициенты (Bi) отражают степень влияния каждого фактора на выход флавоноидов.
Уравнения регрессии подвергали анализу на статистическую значимость и
адекватность реальному процессу [11]. Далее осуществляли определение значений
факторов, обеспечивающих максимальный выход флавоноидов, путем крутого
восхождения. Из всех полученных значений выбирали эксперименты, которые показывали
максимальные значения параметров оптимизации. [11].
Результаты и их обсуждение
Экспериментальные данные свидетельствуют, что с увеличением степени измельчения выход
флавоноидов увеличивается. Так, максимальный выход данной группы соединений отмечался
при измельчении сырья до размеров частиц 1 мм, которое было принято как оптимальное.
Установлено, что с увеличением времени кипячения выход флавоноидов увеличивается. При
кипячении в течение 90 мин наблюдался максимальный выход флавоноидов (содержание
флавоноидов (в пересчете на рутин) составило 1,1 ± 0,06%). Поэтому как оптимальное было
выбрано указанное значение данного фактора.
Изучение влияния на качество извлечений модуля экстракции показало, что с уменьшением
соотношения сырья и экстрагента увеличивается максимальный выход данной группы
биологически активных веществ. Поэтому как оптимальный нами был выбран модуль
экстракции 1:100 .
В результате проведенных экспериментов было выявлено, что однократная экстракция
характеризуется более высоким выходом флавоноидов по сравнению с трехкратной, поэтому
наиболее экономически и технологически целесообразно проводить экстрагирование
исследуемого сырья в режиме однократной экстракции.
Выводы
В результате исследований установлено, что ведущим фактором, влияющим как на выход
флавоноидов, является модуль экстракции. В меньшей степени оказывают влияние степень
измельчения и кратность экстракции, незначительно влияет время кипячения.
Таким образом, с использованием метода математического планирования найдены
оптимальные условия процесса экстрагирования флавоноидов для травы горчака
ползучего: степень измельчения сырья не более 1 мм, соотношение сырье : экстрагент
1:100, время кипячения 90 минут в режиме однократной экстракции.
Литература
1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.
Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский – изд. второе, перераб. и доп.. – М.: Наука,
1976. – 280 с.
2. Куркин В.А. Фармакогнозия: учебник для фармацевтических вузов (факультетов). 2е изд., перераб. и доп. Самара: ООО «Офорт», ГОУ ВПО «СамГМУ», 2007. 1239 с.
3. Куркин В.А. Основы фитотерапии: учебное пособие для студентов
фармацевтических вузов. Самара: ООО «Офорт», ГОУ ВПО «СамГМУ Росздрава»,
2009. 963 с.
4. Лесовая Ж.С. Разработка методики количественного определения флавоноидов в
траве манжетки обыкновенной/ Ж.С. Лесовая, Д.И. Писарев, О.О. Новиков, Т.А.
Романова // Научные ведомости Белгородского государственного университета.
Серия: Медицина и фармация. – 2010. – № 12/2. – С. 145-149.
5. Минина С.А. Химия и технология фитопрепаратов: учебное пособие для вузов /
С.А. Минина, И.Е. Каухова – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004 – 548 с.
6. Растительные ресурсы СССР: цветковые растения, их химический состав,
использование; Семейство Asteraceae (Compositeae). – СПб.: Наука, 1993. – 352 с.