PL221341B1

PL221341B1 - Sposób wytwarzania polifenoli

Info

Publication number: PL221341B1
Application number: PL390153A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Olejniczak; Alaksandra W. Cyganiuk; Jerzy P. Łukaszewicz
Original assignee: Univ Mikołaja Kopernika W Toruniu
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2016-03-31
Also published as: PL390153A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polifenoli, które mają zastosowanie w kosmetyce, biologii, medycynie i farmacji, a także w przemyśle spożywczym i petrochemicznym jako substancje o działaniu przeciwutleniającym. Polifenole powszechnie uważane są za środek prewencyjny w zapobieganiu licznych chorób takich jak nowotwory, choroby niedokrwienne serca, a przede wszystkim jako naturalne substancje roślinne, które wspierają naturalne mechanizmy obronne komórek człowieka.

Znane są metody pozyskiwania polifenoli z pofermentacyjnych odpadów z produkcji wina, ziół, igieł roślin szpilkowych, alg, owoców, liści zielonej herbaty, odpadów produkcyjnych przy wytwarzaniu oliwy, a także nasion takich roślin jak fasola, słonecznik, soja lub drewna wybranych gatunków. Znane sposoby wykorzystują ekstrakcję polifenoli wodą i ciekłymi związkami organicznymi jak alkohole, etery, węglowodory aromatyczne i inne.

Przykładowo znany z opisu francuskiego zgłoszenia patentowego FR 2825632A1 sposób otrzymywania polifenoli polega na hydrolizie w roztworze wodnym rozdrobnionych części roślin z rodziny Salix przy temperaturze 20-50°C i pH od 1,0 do 4,0 w obecności proteazy, oddzielenie fazy ciekłej od nierozpuszczonych części (np. przez dekantację, filtrację i/lub odwirowanie) a następnie sterylnym filtrowaniu fazy ciekłej do całkowitej zawartości mniej niż 100 bakterii na gram, drożdży i pleśni.

Otrzymany roztwór ma pH (mierzone w temperaturze pokojowej potencjometrycznie) od 3,0-7,0 oraz całkowitą zawartość polifenoli (wyrażonej w równoważnikach kwasu galusowego) od 1 do 20 g/litr, przy czym zawartość suchej substancji stałej (oznaczona przez suszenie w piecu w temperaturze 105°C przez 16 h) wynosi od 20 do 200 g/l. Niedogodnością tego procesu jest duża tendencja do niekorzystnych procesów fermentacji, co prowadzi często do bardzo małej wydajności a czasami nawet niemożności uzyskania żądanego produktu.

Artykuł pt „Slow pyrolysis of willow (sally) studied with gc/ms and gc/ftir/fid” zamieszczony w Chemosphere, Vol. 39, No. 1, pp. 103-112, 1999 ujawnia możliwość uzyskania polifenoli przez pirolizę części roślin z rodziny Salix, a także innych drzew w temperaturze 550°C w atmosferze azotu. Analizy i rozdziału otrzymanych produktów dokonano metodą chromatografii gazowej i cieczowej.

Istotą rozwiązania sposobu wytwarzania polifenoli z roślin z rodziny Salix według wynalazku jest to, że pozyskane części zdrewniałe roślin z rodziny Salix poddaje termicznemu rozkładowi po uprzednim wysuszeniu sposób naturalny lub wymuszony do poziomu wilgotności drewna poniżej 10% (wagowo) i rozdrobnieniu mechanicznemu, poprzez ogrzewanie masy drzewnej w zakresie temperatur od 100°C do 600°C, w kontrolowanej atmosferze gazu obojętnego, przy czym temperaturę podnosi się stopniowo a wydzielające się produkty lotne schładza się, a powstały kondensat poddaje się oczyszczeniu przez ekstrakcję cieczami albo oczyszczeniu w kolumnie chromatograficznej.

Korzystnie, gdy powstający kondensat odbiera się oddzielnie dla poszczególnych, wybranych przedziałów w zakresie temperatur od 100°C do 600°C.

Korzystnie, gdy ekstrakcję polifenoli z kondensatu przeprowadza się wodą.

Korzystnie, gdy kondensat poddaje się dehydratacji, a następnie przeprowadza się ekstrakcję polifenoli ciekłymi związkami organicznymi.

Bardzo korzystnie, gdy kondensat poddaje się ekstrakcji alkoholami alifatycznymi albo eterami alifatycznymi, albo węglowodorami aromatycznymi.

Korzystnie, gdy otrzymany ekstrakt zatęża się przez odparowanie cieczy ekstrahującej w podciśnieniu.

Korzystnie, gdy po oczyszczeniu kondensatu w kolumnie chromatograficznej, elucję kolumny chromatograficznej przeprowadza się eluentem niepolarnym.

Korzystnie, gdy zatężony ekstrakt poddaje się oczyszczeniu w kolumnie chromatograficznej, po czym przeprowadza się elucję kolumny chromatograficznej eluentem niepolarnym.

Bardzo korzystnie, gdy elucję przeprowadza się pentanem albo heksanem, albo niskowrzącą frakcją eteru naftowego, albo mieszaniną dichlorometanu i octanu etylu, albo mieszaniną dichlorometanu i metanolu, a nadmiar rozpuszczalników z uzyskanych frakcji usuwa się przez odparowanie przy obniżonym ciśnieniu.

Wynalazek pozwala na pozyskiwanie polifenoli w dużych ilościach. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest również łatwa dostępność i niski koszt surowców.

PL 221 341 B1

P r z y k ł a d 1.

kg świeżo ściętych naziemnych łodyg Salix viminalis rozdrabnia się mechanicznie do wiórów o wymiarach nie większych niż 2-3 mm. Wióry drewniane suszy się w temperaturze do 50°C do osiągnięcia wilgotności nie wyższej niż 10%. Wysuszone wióry przenosi się do pieca rurowego, do wnętrza którego podaje się w przepływie azot o zawartości tlenu do 0.1% objętościowo. Piec rurowy zaopatrzony jest w ujście, przez które odprowadzony jest wpływający gaz obojętny niosący gazowe produkty pirolizy drewna. Piec rurowy podgrzewa się stopniowo (szybkość grzania 5°C/min) do temperatury 200°C. Począwszy od tej temperatury wypływające gazy wzbogacone o lotne produkty pirolizy drewna z Salix viminalis, przepuszcza się przez chłodnicę z płaszczem wodnym ustawioną ukośnie, tak że wylot chłodnicy znajduje się poniżej wlotu. Skroplona para wodna wraz z pozostałymi skroplonymi produktami pirolizy wycieka wylotem chłodnicy. Ciekły destylat jest zbierany do naczyń w przedziałach czasu opowiadających określonym przedziałom temperatury w piecu rurowym, którego temperatura rośnie ze stałą szybkością 5°C/min. Ciekły destylat zbiera się jako frakcje oddestylowane w przedziałach temperatur 200-250, 250-300, 300-350, 350-400, 450-500°C. Zebrane frakcje osusza się bezwodnym siarczanem(VI) magnezu w ciągu 24 h. Po oddzieleniu środka suszącego destylat poddaje się ekstrakcji w aparacie Soxhleta octanem etylu (ekstrakt I - związki nisko- i średniocząsteczkowe) a następnie metanolem (ekstrakt II - związki średnio- i wysokocząsteczkowe). Rozpuszczalniki z uzyskanych ekstraktów usuwa się na wyparce próżniowej (lub poprzez odparowanie w temperaturze nieprzekraczającej 60°C zapewniając przepływ azotu przez próbkę). Tak przygotowany ekstrakt I stanowi gotowy produkt (antyutleniacz) do stosowania jako dodatek do syntetycznych olejów smarnych. Finalne oczyszczanie uzyskanych ekstraktów prowadzi się metodą chromatografii kolumnowej, w przypadku ekstraktu I na żelu krzemionkowym 70-230 mesh o rozmiarze porów 60 A, a dla ekstraktu II na żelu krzemionkowym 70-230 mesh o rozmiarze porów 60 A modyfikowanym grupami cyjanopropylowymi, o zawartości grup cyjanopropylowych ok. 10% grup w przeliczeniu na C. Kolumnę wypełnioną żelem kondycjonuje się heksanem, a następnie nanosi próbkę w ilości 0.025 g na 1 g sorbentu rozcieńczoną niewielką ilością chlorku metylenu. Elucję ekstraktów I i II prowadzi się heksanem (lub innym eluentem niepolarnym, np. pentan, niskowrząca frakcja eteru naftowego), mieszaniną dichlorometanu i octanu etylu (1:1 v/v) oraz mieszaniną dichlorometanu i metanolu (7:3, v/v). Rozpuszczalniki z uzyskanych frakcji usuwa się na wyparce przy obniżonym ciśnieniu.

P r z y k ł a d 2.

kg świeżo ściętych naziemnych łodyg Salix viminalis rozdrabnia się mechanicznie do wiórów o wymiarach nie większych niż 2-3 mm. Wióry drewniane suszy się w temperaturze do 50°C do osiągnięcia wilgotności nie wyższej niż 30%. Wysuszone wióry przenosi się do pieca rurowego, do wnętrza której podaje się w przepływie azot o zawartości tlenu do 0,1% objętościowo. Retorta zaopatrzona jest w ujście, przez które odprowadzony jest wpływający gaz obojętny. Retortę podgrzewa się stopniowo (szybkość grzania 5°C/min) do temperatury 200°C. Począwszy od tej temperatury wypływające gazy wzbogacone o lotne produkty pirolizy drewna z Salix viminalis, przepuszcza się przez chłodnicę ustawioną ukośnie, tak że wylot chłodnicy znajduje się poniżej wlotu. Skroplona para wodna wraz z pozostałymi skroplonymi produktami pirolizy wycieka wylotem chłodnicy. Ciekły destylat jest zbierany do naczyń w przedziale czasu opowiadającym określonemu przedziałowi temperatury w piecu rurowym, którego temperatura rośnie ze stałą szybkością 5°C/min. Ciekły destylat zbiera się jako frakcję oddestylowaną w przedziale temperatur 200-500°C. Zebrane frakcje poddaje się ekstrakcji zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 1.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania polifenoli z roślin z rodziny Salix, w którym części roślinne poddaje się pirolizie a otrzymane produkty rozdziela metodą chromatografii gazowej i cieczowej, znamienny tym, że pozyskane zdrewniałe części roślin z rodziny Salix poddaje termicznemu rozkładowi po uprzednim ich wysuszeniu w sposób naturalny lub wymuszony do poziomu wilgotności drewna poniżej 10% (wagowo) i rozdrobnieniu mechanicznemu, poprzez ogrzewanie masy drzewnej w zakresie temperatur od 100°C do 600°C, w kontrolowanej atmosferze gazu obojętnego, przy czym temperaturę podnosi się stopniowo a wydzielające się produkty lotne schładza się, a powstały kondensat poddaje się oczyszczeniu przez ekstrakcję cieczami albo oczyszczeniu w kolumnie chromatograficznej.

PL 221 341 B1
2. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 1, znamienny tym, że powstający kondensat odbiera się oddzielnie dla poszczególnych, wybranych przedziałów w zakresie temperatur od 100°C do 600°C.
3. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ekstrakcję polifenoli z kondensatu przeprowadza się wodą.
4. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kondensat poddaje się dehydratacji a następnie przeprowadza się ekstrakcję polifenoli ciekłymi związkami organicznymi.
5. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 4, znamienny tym, że kondensat poddaje się ekstrakcji alkoholami alifatycznymi albo eterami alifatycznymi albo węglowodorami aromatycznymi.
6. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 4, znamienny tym, że otrzymany ekstrakt zatęża się przez odparowanie cieczy ekstrahującej w podciśnieniu.
7. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 1, znamienny tym, że po oczyszczeniu kondensatu w kolumnie chromatograficznej, elucję kolumny chromatograficznej przeprowadza się eluentem niepolarnym.
8. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 6, znamienny tym, że zatężony ekstrakt poddaje się oczyszczeniu w kolumnie chromatograficznej, po czym przeprowadza się elucję kolumny chromatograficznej eluentem niepolarnym.
9. Sposób wytwarzania polifenoli według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że elucję przeprowadza się pentanem albo heksanem, albo niskowrzącą frakcją eteru naftowego, albo mieszaniną dichlorometanu i octanu etylu, albo mieszaniną dichlorometanu i metanolu, a nadmiar rozpuszczalników z uzyskanych frakcji usuwa się przez odparowanie przy obniżonym ciśnieniu.