PL244828B1

PL244828B1 - Sposób otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją

Info

Publication number: PL244828B1
Application number: PL431264A
Authority: PL
Inventors: Małgorzata Dzięcioł; Monika Jadwiga Kowalewska; Alicja Wodnicka
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2024-03-11
Also published as: PL431264A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych, metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją a następnie oddzieleniu olejku eterycznego znad roztworu wodnego, charakteryzuje się tym, że w procesie hydrodestylacji stosuje się 5% wodny roztwór substancji chemicznej modyfikującej pH tego roztworu, w postaci kwasu, zasady lub soli o charakterze kwasowym lub zasadowym. Jako substancje modyfikujące pH stosuje się kwas cytrynowy, kwas askorbinowy, wodorotlenek sodu lub cytrynian sodu. Surowiec roślinny stosuje się w ilości od 4 g do 10 g w odniesieniu do 100 cm3 objętości zastosowanego roztworu wodnego substancji modyfikujących. Jako surowiec roślinny stosuje się wysuszony owoc kminu rzymskiego lub wysuszone ziele wrotyczu pospolitego. Korzystnie proces hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją prowadzi się w czasie 1 - 3 godzin.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją. Olejki eteryczne otrzymywane z różnych surowców roślinnych są złożonymi mieszaninami związków chemicznych o różnorodnych właściwościach zapachowych oraz szerokiej aktywności biologicznej, obejmującej m.in. działanie antyoksydacyjne, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze oraz przeciwzapalne. Wykorzystywane są one jako składniki produktów kosmetycznych, produktów spożywczych, a także w medycynie i aromaterapii.

Znany jest sposób otrzymywania olejków eterycznych metodą hydrodestylacji z zastosowaniem wody i powstającej w wyniku jej ogrzewania pary wodnej jako czynnika izolującego. W metodzie tej surowiec roślinny umieszcza się w kolbie okrągłodennej z wodą i doprowadza do wrzenia. Lotne składniki destylują z parą wodną i po skropleniu zbierają się nad warstwą wodną w postaci olejku eterycznego. W literaturze opisywane są również metody wspomagania procesu hydrodes tylacji, tj. w publikacji Sahraoui N. i.in. Innov. Food Sci. Emerg., 2011, 12, 163-170 proces wspomagany był mikrofalami, Pingret D. i.in. Food Anal. Method, 2014, 7, 9-12 zastosowali ultradźwięki, a Soeparman S. i.in. J. Nat. Sci. Res., 2013, 3, 48-57 pole elektryczne. Zbadano także wpływ dodatków związków chemicznych na wydajność i skład otrzymywanych olejków eterycznych z różnych surowców roślinnych, Hassanpouraghdam M.B. i.in. Chemija, 2012, 23, 113-117 użyli jako dodatek sól, Abdelli M. i.in. Oil Bear. PI, 2014, 17, 1094-1099 związki powierzchniowo czynne, a Filly A. i.in. C. R. Chim., 2016, 19, 707-717 enzymy.

Sposób otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją, według wynalazku, a następnie oddzielenia olejku eterycznego znad roztworu wodnego, charakteryzuje się tym, że w procesie hydrodestylacji stosuje się 5% wodny roztwór substancji chemicznej o odczynie pH kwasowym albo zasadowym w postaci kwasu cytrynowego albo kwasu askorbinowego albo wodorotlenku sodu albo cytrynianu sodu. Natomiast jako surowiec roślinny w ilości od 4 g do 10 g w odniesieniu do 100 cm³ objętości zastosowanego wodnego roztworu substancji chemicznej stosuje się wysuszony owoc kminu rzymskiego albo wysuszone ziele wrotyczu pospolitego. Korzystnie proces hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją prowadzi się w czasie 1-3 godzin.

Zaletą sposobu według wynalazku jest zwiększenie wydajności procesu otrzymywania olejku eterycznego i/lub zmiana składu chemicznego olejku, w tym zwiększenia zawartości substancji o znanej aktywności biologicznej bądź eliminacji związków niepożądanych. Dzięki zastosowaniu w procesie substancji chemicznej modyfikującej pH roztworu do hydrodestylacji uzyskuje się olejki eteryczne o zmienionych właściwościach, w tym o zwiększonej zawartości substancji o znanej aktywności biologicznej. Zmiana środowiska w procesie hydrodestylacji na kwasowe bądź zasadowe może powodować rozrywanie wiązań estrowych i glikozydowych, co sprzyja uwalnianiu większych ilości tyc h substancji biologicznie aktywnych, które występują w roślinie w postaci związanej. W zależności od rodzaju surowca roślinnego i zawartych w nim związków chemicznych korzystne może być zastosowanie w procesie hydrodestylacji różnych substancji modyfikujących i uzyskanych dzięki nim różnych wartości pH stosowanych roztworów.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony w przykładach wykonania i w tabelach, przy czym Tabela 1 przedstawia zawartości procentowe składników olejków eterycznych otrzymanych z owoców kminu rzymskiego metodą klasycznej hydrodestylacji i hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją oraz wydajności poszczególnych procesów, a Tabela 2 przedstawia zawartości procentowe składników olejków eterycznych otrzymanych z ziela wrotyczu pospolitego metodą klasycznej hydrodestylacji i hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją oraz wydajności poszczególnych procesów.

Przykład I

W kolbie jednoszyjnej okrągłodennej o pojemności 1000 cm³ umieszczono 20 g wysuszonych owoców kminu rzymskiego (Cuminum cyminum L.) i dodano 500 cm³ 5% wodnego roztworu cytrynianu sodu o pH=8. Kolbę zaopatrzono w aparat Derynga i ogrzewano w temperaturze wrzenia za pomocą czaszy grzejnej w ciągu 1 godziny. Po zakończeniu procesu oddzielono olejek eteryczny zebrany nad warstwą wodną. Po zakończeniu procesu każdorazowo mierzono objętość otrzymanego olejku w celu wyznaczenia wydajności. Następnie 30 μl olejku eterycznego rozpuszczano w 1 cm³ acetonu i określano jego skład za pomocą chromatografii gazowej z detekcją mas (GC-MS). Analizę GC-MS prowadzono przy użyciu chromatografu gazowego Agilent Technologies 6890N z detektorem mas 5973 Network zaopatrzonego w automatyczny dozownik próbek 7683 Series Injector. W chromatografie zastosowano kolumnę HP-5MSI, o długości 30 m, średnicy wewnętrznej 0,25 mm i grubości filmu fazy stacjonarnej 0,25 ąm. Gazem nośnym był hel o prędkości przepływu wynoszącej 1,2 cm³/min. Temperatura dozownika wynosiła 250°C. Objętość nastrzykiwanego roztworu wynosiła 2 ąl, a dozownik pracował w trybie split 1:10. Rozdział uzyskano stosując program temperaturowy kolumny od 50°C do 290°C, z przyrostem temperatury 4°C/min. W detektorze zastosowano jonizację elektronową (EI=70 eV), temperatura kwadrupola wynosiła 150°C, a źródła jonów 230°C. Widma masowe rejestrowano w zakresie od 20 do 500 m/z. Identyfikację rozdzielonych składników olejków eterycznych prowadzono na podstawie porównania widm masowych z widmami wzorców z biblioteki widm NIST 02 oraz czasów retencji z wartościami otrzymanymi dla dostępnych wzorców. Dodatkowo poprawność identyfikacji weryfikowano porównując indeksy retencji obliczone na podstawie analizy wzorcowej mieszaniny węglowodorów alifatycznych C7-C30 z wartościami dostępnymi w literaturze. Względne zawartości procentowe poszczególnych związków wyznaczano metodą nieskorygowanej normalizacji wewnętrznej na podstawie udziału procentowego powierzchni piku danej substancji w sumarycznej powierzchni wszystk ich pików. Analizę każdej próbki powtarzano 3-krotnie i wyznaczano wartości średnie. Stwierdzono, że dodatek do wody związków o charakterze kwasowym bądź zasadowym w procesie hydrodestylacji wpływa na jego wydajność oraz na skład chemiczny otrzymywanych olejków eterycznych. Prowadzenie procesu w środowisku lekko zasadowym z zastosowaniem 5% roztworu cytrynianu sodu pozwoliło, w porównaniu do klasycznej hydrodestylacji, na uzyskanie znacznego wzrostu wydajności z 3,90% do 4,36% (v/w) oraz ponad 2-krotnego wzrostu zawartości aldehydu kuminowego, będącego związkiem o znanej aktywności biologicznej, z 19% do 41% (Tabela 1).

Przykład II

Sposób otrzymywania olejku eterycznego z wysuszonych owoców kminu rzymskiego (Cuminum cyminum L.) metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją jak w przykładzie I, przy czym zastosowano 5% roztwór kwasu cytrynowego o pH=2. Prowadzenie procesu w środowisku kwaśnym z zastosowaniem 5% roztworu kwasu cytrynowego pozwoliło, w porównaniu do klasycznej hydrodestylacji, na uzyskanie wzrostu wydajności z 3,90% do 4,05% (v/w) oraz znacznego wzrostu zawartości aldehydu kuminowego, będącego związkiem o znanej aktywności biologicznej, z 19% do 32% (Tabela 1).

Przykład III

Sposób otrzymywania olejku eterycznego z wysuszonych owoców kminu rzymsk iego (Cuminum cyminum L.) metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją jak w przykładzie I, przy czym zastosowano 5% roztwór kwasu askorbinowego o pH=2. Prowadzenie procesu w środowisku kwaśnym z zastosowaniem 5% roztworu kwasu askorbinowego pozwoliło, w porównaniu do klasycznej hydrodestylacji, na uzyskanie znacznego wzrostu zawartości aldehydu kuminowego, będącego związkiem o znanej aktywności biologicznej, z 19% do 34% (Tabela 1).

Przykład IV

W sposobie otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją, umieszczono w kolbie jednoszyjnej okrągłodennej o pojemności 1000 cm³50 g wysuszonego i rozdrobnionego ziela wrotyczu pospolitego (Tanacetum vulgare L.) i dodano 500 cm³5% roztworu kwasu cytrynowego o pH=2,0. Kolbę zaopatrzono w aparat Clevengera i ogrzewano w temperaturze wrzenia za pomocą czaszy grzejnej w ciągu 3 godzin. Po zakończeniu procesu oddzielono olejek eteryczny zebrany nad warstwą wodną, w celu porównania składu oraz wydajności otrzymanych olejków eterycznych zastosowano analogiczne metody i procedury analityczne jak w Przykładzie I. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w procesie otrzymywania olejku eterycznego z ziela wrotyczu pospolitego prowadzenie procesu w środowisku kwasowym (pH=2), w porównaniu do klasycznej hydrodestylacji pozwoliło na uzyskanie nieznacznego wzrostu wydajności oraz zauważalne zmiany w składzie otrzymywanych olejków eterycznych, polegające między innymi na wzroście zawartości kamfenu, eukaliptolu oraz α-terpineolu, będących związkami o znanej aktywności biologicznej.

Przykład V

Sposób otrzymywania olejku eterycznego z wysuszonego ziela wrotyczu pospolitego (Tanacetum vulgare L.) metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją jak w przykładzie IV, przy czym zastosowano 5% roztwór kwasu askorbinowego o pH=2. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w procesie otrzymywania olejku eterycznego z ziela wrotyczu pospolitego prowadzenie procesu w środowisku kwasowym (pH=2), w porównaniu do klasycznej hydrodestylacji pozwoliło na uzyskanie nieznacznego wzrostu wydajności oraz zauważalne zmiany w składzie otrzymywanych olejków eterycznych, polegające między innymi na wzroście zawartości kamfenu, eukaliptolu oraz α-terpineolu, będących związkami o znanej aktywności biologicznej.

Przykład VI

Sposób otrzymywania olejku eterycznego z wysuszonego ziela wrotyczu pospolitego (Tanacetum vulgare L.) metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją jak w przykładzie IV, przy czym zastosowano 5% roztwór wodorotlenku sodu o pH=12. Prowadzenie hydrodestylacji w środowisku zasadowym z zastosowaniem 5% roztworu wodorotlenku sodu nie wpłynęło w istotny sposób na wydajność procesu, natomiast znacząco zmieniło skład chemiczny otrzymanego olejku. W przeciwieństwie do olejku otrzymanego metodą tradycyjną, zawierał on znaczne ilości a- oraz β-tujonu, związków posiadających szeroką aktywność biologiczną, a równocześnie znanych z wysokiej toksyczności.

Claims

1. Sposób otrzymywania olejku eterycznego z surowców roślinnych metodą hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją, a następnie oddzielenia olejku eterycznego znad roztworu wodnego, znamienny tym, że w procesie hydrodestylacji stosuje się 5% wodny roztwór substancji chemicznej o odczynie pH kwasowym albo zasadowym w postaci kwasu cytrynowego albo kwasu askorbinowego albo wodorotlenku sodu albo cytrynianu sodu, natomiast jako surowiec roślinny w ilości od 4 g do 10 g w odniesieniu do 100 cm³ objętości zastosowanego wodnego roztworu substancji chemicznej stosuje się wysuszony owoc kminu rzymskiego albo wysuszone ziele wrotyczu pospolitego.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że proces hydrodestylacji z chemiczną modyfikacją prowadzi się w czasie 1-3 godzin.