УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЭКСТРАКЦИЯ: ПРИМЕНЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ В ТЕХНОЛОГИИ ФИТОПРЕПАРАТОВ: (ОБЗОР)

Нина Алексеевна Дьякова; Анна Андреевна Костылева

doi:10.54296/18186173_2022_1_11

Авторы

Нина Алексеевна Дьякова Воронежский государственный университет (г. Воронеж) https://orcid.org/0000-0002-0766-3881
Анна Андреевна Костылева Воронежский государственный университет (г. Воронеж)

DOI:

https://doi.org/10.54296/18186173_2022_1_11

Ключевые слова:

ультразвук, фитопрепараты, лекарственное растительное сырье

Аннотация

Целью исследования явилось изучение применения и перспектив использования ультразвуковой экстракции в технологии фитопрепаратов. Ультразвук широко используется в технологии различных производств и имеет широкие перспективы для дальнейшего использования с целью выделения самых разных групп биологически активных веществ, в частности флавоноидов, дубильных веществ, фенолгликозидов, связанных кумаринов, антоцианов, фенолкарбоновых кислот, полисахаридов. Несмотря на большое количество публикаций, изучение ультразвука только набирает оборот, в том числе и по теме ультразвуковой экстракции. Для введения данного процесса в производство необходимо выявить экономическую выгоду применения ультразвука по отношению к традиционным методам, описать методики извлечения определенной группы биологически активных веществ из лекарственного растительного сырья. При этом ультразвук в экстрагировании зарекомендовал себя как действенный метод, увеличивающий выход биологически активных веществ в 2–9 раз за такое же время, отведенное на привычное экстрагирование, без изменения их структуры. Неоспоримое преимущество ультразвука перед другими методами складывается за счет явления кавикации, благодаря которому увеличивается не только выход биологически активных веществ, но и ускоряется процесс настаивания сырья с экстрагентом и сама экстракция.

Биографии авторов

Нина Алексеевна Дьякова, Воронежский государственный университет (г. Воронеж)

к.б.н., доцент кафедры фармацевтической химии и фармацевтической технологии

Анна Андреевна Костылева, Воронежский государственный университет (г. Воронеж)

ординатор 1 курса фармацевтического факультета

Библиографические ссылки

Круглов, Д.С. Классификация биологически активных соединений растительного происхождения в курсе фармакогнозии / Д.С. Круглов // Фундаментальные исследования. – 2015. – №2–21. – С.4693–4698; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38052 (дата обращения: 20.11.2021).

WHO Monographs on Selected Medicinal Plants. – 2009. – Vol.4. – P.456.

Willow J.H. Liu. Traditional Herbal Medicine Research Methods: Identification, Analysis, Bioassay, and Pharmaceutical and Clinical Studies / Ed. Willow J.H. Liu. – 2011. – P.488.

Mandal S., Mandal V., Das A. Essentials of Botanical Extraction: Principles and Applications. Academic Press, 2015. – 220 p.

Левковский, Ю.Л. Влияние турбулентности потока на возникновение и развитие кавитации / Ю.Л. Левковский, А.В. Чалов // Акустический журнал. – 1978. – Т.24, вып.2. – С.221–227.

Ультразвук: шаг в медицину // Ростех. URL: https://rostec.ru/ (дата обращения 12.12.2021).

Ультразвук. Применение и работа. Свойства и развитие. Особенности // Электросам.Ру. URL: https://electrosam.ru/ (дата обращения 12.12.2021).

Ультразвук // Библиотека юного исследователя. URL: http://nplit.ru/ (дата обращения 12.12.2021).

Пономарев, В.Д. Экстрагирование лекарственного сырья / В.Д. Пономарев. – Москва: Медицина, 1976. – 204 с.

Лысянский, В.М. Экстрагирование в пищевой промышленности / В.М. Лысянский, С.М. Гребенюк. – М.: Агропромиздат, 1987. – 188 с.

Прозоровский, А.С. Ультразвук и его применение в фармацевтической практике / А.С. Прозоровский, Т.П. Литвинова. – М.: Наука, 1960.

Получение лекарственных препаратов из растительного сырья под действием ультразвука / М.М. Брух, Л.С. Казарновский, Н.Я. Каравай [и др.] // В кн.: Ультразвук в физиологии и медицине. Т.1. – Ростов-на-Дону, 1972. – С.115–116.

Стекольников, Л.Н. О возможности использования ультразвука в фарм. практике / Л.Н. Стекольников, Т. . Литвинов // Аптечное дело. – 1962. – №3. – С.70–75.

Вайсман, Г.А. Применение ультразвука для получения настоек и экстрактов из алкалоидсодержащего растительного сырья / Г.А. Вайсман, М.И. Гуревич, Е.С. Сквирская // Аптечное дело – 1962. – №6. – С.17–21.

Влияние ультразвука на экстракцию дубильных веществ из растительного сырья // Аптечное дело. – 1963. – №3. – С.47–50.

Гончаренко, Г.К. Пути интенсификации процесса экстракции в периодических условиях / Г.К. Гончаренко, Е.И. Орлова // «Мед. пром. СССР». – 1968. – №6. – С.45–46.

Хмелев, В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, О.В. Попова. – Барнаул, 1997.

ОФС.1.5.3.0006.15 Определение содержания экстрактивных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах URL: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-5-3-0006-15-opredelenie-soderzhaniya-ekstraktivnyh-veshhestv-v-lekarstvennom-rastitelnom-syre-i-lekarstvennyh-rastitelnyh-preparatah/ (дата обращения 20.11.2021).

Ожимкова, Е.В. Низкочастотная ультразвуковая экстракция гликанов из Linum usitatissimum / Е.В. Ожимкова, А.И. Сидоров, И.Г. Плащина // Вестник МИТХТ им. М.В. Ломоносова. – 2009. – Т.4. – №3. – С.70.

Еремеева, Н.Б. Использование ультразвукового излучения для экстракции антиоксидантов из ягод / Н.Б. Еремеева, Н.В. Макарова // Пищевая промышленность. – 2016.

Макарова, Н.В. Сравнительное изучение влияния ультразвуковых воздействий на экстракцию антиоксидантных соединений ягод черники (Vaccinium myrtillus L.) / Н.В. Макарова, Н.Б. Еремеева // Химия растительного сырья. – 2020. – №1. – С.167–177.

Comparison of different methods of antioxidant activity evaluation of green and roast C. Arabica and C. Robusta coffee beans / J. Pokorna, P.R. Venkutonis, V. Kraujalyte [et al.] // Acta Alimen. 2015. Vol. 44. N3. Pp. 454–460. DOI: 10.1556/066.2015.44.0017.

Mierziak, J. Flavonoids as important molecules of plant interactions with the environment / J. Mierziak, K. Kostyn, A. Kulma // Molecules. 2014. Vol. 19. Pp. 16240–16265. DOI: 10.3390/molecules191016240.

Trendafilova, A. Ultrasound-assisted extraction of alantolactone and isoalantolactone from Inula helenium roots / A. Trendafilova, Ch. Chanev, M. Todorova // Pharmacognosy magazine. – 2010.-№6(23). – P.234–237.

Особенности накопления водорастворимых полисахаридов корнями одуванчика лекарственного / Н.А. Дьякова, А.А. Мындра, А.И. Сливкин, С.П. Гапонов // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. – 2018. – №2. – С.292–297.

Hunt, K & Jones, Jkn. (1962). Structure of linseed mucilage. Canadian Journal of Chemistry. 40. 1266-&. 10.1139/v62-195.

The use of ultrasound in the extraction of Ilex paraguariensis leaves: A comparison with maceration / R.A. Jacques, L. dos Santos Freitas, V.F. Perez [et al.] // Ultrasonics Sonochemistry. – 2007. – V.14. – P.6–12.

Мартинсон, Е.А. Технология комплексной переработки плодов шиповника / Е.А. Мартинсон // Дис. канд. тех. наук. – М., 2005. – 138 с.

Рыжова, Г.Л. Получение сухого экстракта из плодов рябины сибирской и изучение его химического состава / Г.Л. Рыжова, С.А. Матасова, С.Г. Башуров // Химия растительного сырья. – 1997. – Т.1. №2. – С.37–41.

Hromadkova, Z. Ultrasonic extraction of plant materials investigation of hemicellulose release from buckwheat hulls / Z. Hromadkova, A. Ebringerova // Ultrasonics Sonochemistry. – 2003. – V.10. – P.127–133.

Ebringerova, A. Effect of ultrasound on the extractibility of corn bran hemicelluloses / Z. Hromadkova, A. Ebringerova // Ultrasonics Sonochemistry. – 2002. – V.9. – P.225–229.

Sun, R.C. Characterization of hemicelluloses isolated with tetraacetylethylenediamine activated peroxide from ultrasound irradiated and alkali pretreated wheat straw / R.C. Sun, J. Tomkinson // European Polymer Journal. – 2003. – V.39. – P.751–759.

Sun, R.C. Comparative study of lignins isolated by alkali and ultrasoundassisted alkali extractions from wheat straw / R.C. Sun, J. Tomkinson // Ultrasound Sonochemistry. – 2002. – V.9. – P.85–93.

Comparison of classical and ultrasoundassisted isolation procedures of cellulose from kenaf (Hibiscus cannabinus L.) and eucalyptus (Eucalyptus rodustrus Sm.) / C. Pappas, P.A. Tarantilis, I. Daliani [et al.] // Ultrasonics Sonochemistry. – 2002. – V.9. – P.19–23.

Думитраш, П.Г. Ультразвуковая экстракция биологически активных соединений из семян томатов / П.Г. Думитраш, М.К. Болога, Т.Д. Шемякова // ЭОМ. 2016. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ultrazvukovaya-ekstraktsiya-biologicheski-aktivnyh-soedineniy-iz-semyan-tomatov (дата обращения: 05.12.2021).

Sparg, S.G. Biological activities and distribution of plant saponins / S.G. Sparg, M.E. Light, J.J. van Staden // Ethnopharmacol. – 2004. – №94(2–3). – Р.219–243.

Friedman, M.J. Chemistry and anticarcinogenic mechanisms of glycoalkaloids produced by eggplants, potatoes, and tomatoes / M.J. Friedman // Agric Food Chem. 2015, 63(13), 3323–3337.

Васильева, И.С. Успехи биологической химии / И.С. Васильева, В.А. Пасешниченко. – 2000, 40, 153–204.

Ботнарь, В.Ф. Эффективность природных биорегуляторов роста при возделывании пшеницы озимой / В.Ф. Ботнарь, А.Д. Боровская, Е.К. Веверица // Buletinul ASM. ?tiin?ele vie?ii. – 2014, (3), 60–67.

Нарчуганов, А.Н. Экстрактивные вещества лапки хвойных Эвенкии, извлекаемые при спиртовой обработке с использованием ультразвука / А.Н. Нарчуганов, А.А. Ефремов, К.Б. Оффан // Химия растительного сырья – 2010.

Репях, С.М. Экстрактивные вещества древесной зелени / С.М. Репях, Н.А. Чупрова, Н.Д. Барабаш // Химия древесины. – 1983. – №4. – С.62–65.

Репях, С.М. Состав древесной зелени хвойных / С.М. Репях, Н.А. Чупрова, Н.А. Величко // Химия древесины. – 1982. – №3. – С.92–95.

Использование прополиса в пищевых эмульсиях, полученных с применением ультразвука / Е.В. Грузинов, Э.С. Никитина, А.Ю. Ступин, О.Ю. Чубатова // Пищевая промышленность. – 2010. – №2.

Хисматуллина, Н.З. Апитерапия / Н.З. Хисматуллина. – Пермь: Мобиле, 2005.

Акопян, В.Б. Оборудование для ультразвуковой обработки пищевых продуктов / В.Б. Акопян // Энциклопедия машиностроения. – 2003. – Т.40. – С.706–712.

Минина, С.А Химия и технология фитопрепаратов: учебное пособие для вузов / С.А. Минина, И.Е. Каухова. – М.: Геотар-Мед, 2004. – 558 с.

Молчанов, Г.И. Ультразвук в фармации / Г.И. Молчанов. – М.: Медицина, 1980. – 176 с.

Молчанов, Г.И. Фармацевтические технологии: современные электорофизические биотехноологии в фармации: учебное пособие / Г.И. Молчанов, А.А. Молчанов, Л.М. Кубалова. – М.: Альфа-М, 2011. – 336 с.

Великанова, Н.А. Экооценка лекарственного растительного сырья в урбоусловиях г. Воронежа / Н.А. Великанова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин. – LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 211 с.

Способ получения водорастворимых полисахаридов из корней лопуха обыкновенного: пат. 2604934 Рос. Федерация: МПК 51 C08B 37/18 / Н.А. Дьякова,

И.А. Самылина, А.И. Сливкин, С.П. Гапонов, А.А. Мындра; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГУ» – №2015116412/13 ; заявл. 29.04.2015 ; опубл. 20.11.2016 Бюл. №32. – 5 с.

Способ получения водорастворимых полисахаридов из листьев лопуха большого: пат. 2656398 Рос. Федерация: МПК 51 C08B 37/18 / Н.А. Дьякова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин, И.Ю. Михайловская; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГУ» – №2017106223; заявл. 22.02.2017; опубл. 05.06.2018 Бюл. №16. – 5 с.

Способ получения водорастворимых полисахаридов из корней одуванчика лекарственного : пат. 2635996 Рос. Федерация: МПК 51 A61K 31/715 A61K 36/288 B01D 11/02 / Н.А. Дьякова, И.А. Самылина, А.И. Сливкин, С.П. Гапонов, А.А. Мындра; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГУ» – №2016114356; заявл. 13.04.2016; опубл. 17.11.2017 Бюл. №32. – 5 с.

Способ получения водорастворимых полисахаридов из листьев подорожника большого: пат. 2530501 Рос. Федерация: МПК МПК 51 C08B 37/00 / Н.А. Великанова, С.П. Гапонов, А.И. Сливкин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГУ» – №2013110215; заявл. 06.03.2013; опубл. 10.10.2014 Бюл. №28. – 6 с.

Способ получения очищенного инулина из растительного сырья: пат. 2712094 Рос. Федерация: МПК 51 А61К 31/715, А61К 36/28, С08В 37/18 / Н.А. Дьякова, А.А. Мындра, А.И. Сливкин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГУ» – №2019115734; заявл. 22.05.2019; опубл. 24.01.2020 Бюл. №3. – 9 с.

Способ получения инулина из растительного сырья: пат. 2712554 Рос. Федерация: МПК 51 С08В 37/18 / Н.А. Дьякова, А.А. Мындра, А.И. Сливкин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «ВГУ» – №2019115731; заявл. 22.05.2019; опубл. 30.01.2020 Бюл. №4. – 7 с.

Дьякова, Н.А. Теоретическое обоснование и методология ультразвуковой экстракции водорастворимых полисахаридов растительного происхождения: Монография / Н.А. Дьякова. – Воронеж: «Цифровая полиграфия», 2021. – 101 с.

Разработка и валидация экспрессной методики количественного определения водорастворимых полисахаридов в корнях лопуха обыкновенного (Аrctium lappa l.) / Н.А. Дьякова, И.А. Самылина, А.И. Сливкин [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. – 2015. – Т.49, №9. – С.35–38.

Рационализированная методика количественного определения водорастворимых полисахаридов и ее валидация / Н.А. Дьякова, И.А. Самылина, А.И. Сливкин [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. – 2015. – №2. – С.106–111.

Разработка и валидация экспресс-методики выделения и количественного определения водорастворимых полисахаридов корней одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) / Н.А. Дьякова, А.И. Сливкин, И.А. Самылина [и др.] // Химико-фармацевтический журнал. – 2018. – Т.52, №4. – С.40–43.

Дьякова, Н.А. Разработка и валидация экспресс-методики выделения и количественного определения водорастворимых полисахаридов листьев лопуха большого (Arctium lappa L.) / Н.А. Дьякова // Химия растительного сырья. – 2018. – №4. – С.81–87.

Дьякова, Н.А. Подбор оптимальных условий для выделения водорастворимых полисахаридов из корней девясила высокого при ультразвуковой экстракции / Н.А. Дьякова // Смоленский медицинский альманах. – 2021. – №1. – С.109–113.

Дьякова, Н.А. Разработка и валидация экспрессной методики выделения и количественного определения водорастворимых полисахаридов из корней девясила высокого / Н.А. Дьякова, А.И. Сливкин, С.П. Гапонов // Химия растительного сырья. – 2021. – №1. – С.63–70.

Elaboration of an express technique for inulin extraction from the roots of elecampane (Inula helenium L.) /

N.A. Dyakova, S.P. Gaponov, A.I. Slivkin [et al.] // Earth and environmental science. 2021. No 640. EESE64052021 Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 640052021.