Минсельхоз России поддержал выдвинутую на днях губернатором Вологодской области Олегом Кувшинниковым инициативу по включению иван-чая в перечень сельскохозяйственной продукции. Это решение приведет к увеличению производства продуктов, косметики и биологически активных добавок из этого растения, а значит, и увеличит интерес к технологическим процессам его переработки. Коллектив ученых из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева, лаборатории медицинских и биологических технологий Кольского научного центра и студентка Апатитского филиала Мурманского государственного технического университета предложили использовать для этих целей натуральные глубокие эвтектические растворители.
В своей работе коллектив ученых Кольского научного центра исследовал эффективность извлечения полезных веществ из иван-чая (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), собранного на Кольском полуострове. Кипрей узколистный (другое название растения) известен каждому жителю России и издавна широко применялся в народной медицине как противовоспалительное и легкое седативное средство.
Кроме того, иван-чай — медонос, а его ферментированные листья используют для приготовления популярного горячего напитка. Растение богато различными биологически активными веществами (танины, кумарины, каротины, аскорбиновая кислота и так далее). А по содержанию флавоноидов иван-чай — один из лидеров среди травянистых растений Кольского полуострова. Вещества, входящие в его состав, известны антиоксидантными, противовоспалительным, антибактериальными и онкопротекторными свойствами.
Концентрация полезных веществ в заполярных растениях выше, поскольку им необходимо накопить достаточное количество за короткое северное лето. Чтобы использовать потенциал арктической флоры для создания лекарств, косметики, биологически активных добавок, функционального питания и других продуктов, эти компоненты необходимо извлечь. Для этого ученые использовали глубокие эвтектические растворители — смесь из двух или более компонентов, температура плавления которых удивительным образом снижается в смеси.
Компоненты, которые при стандартных условиях пребывают в твердом состоянии, при смешивании становятся жидкостью. Казалось бы, что здесь такого? Но особый характер водородных связей между молекулами этой смеси позволяет эффективно использовать ее в качестве растворителей для извлечения полезных веществ из растений. Первые исследования такого рода веществ начались в начале 2000-х годов, а в прошлом десятилетии в научных работах стали упоминаться «натуральные глубокие эвтектические растворители». Такие вещества представляют собой смесь из органических соединений, присутствующих в живых организмах, поэтому являются нетоксичными и биоразлагаемыми. В отличие от классических органических растворителей они не летучие и негорючие.
В своем эксперименте исследователи сочетали глубокие эвтектические растворители и воздействие ультразвука. Под воздействием ультразвуковых волн растительное сырье быстро набухает, содержимое интенсивно перемешивается даже внутри клетки, что способствует быстрому проникновению растворителей и переносу масс.
Комплекс этих явлений делает ультразвуковую экстракцию весьма перспективным методом интенсификации извлечения полезных веществ именно из растительного сырья, поскольку позволяет экономить время и является наиболее щадящим для извлекаемых биологически активных компонентов. Для оценки эффективности нового метода провели сравнение с водной и спиртовой экстракциями.
В результате работы ученые обнаружили, что наиболее эффективным экстрагентом для извлечения биологически активных веществ из иван-чая является натуральный эвтектический растворитель на основе хлорида холина, относящегося к витаминам группы B, и лимонной кислоты. Были определены оптимальные условия экстракции, а также несколькими методами проведена оценка содержания полезных веществ в конечном продукте.
Данные, полученные в ходе исследования, могут быть использованы для создания экологичных и эффективных методов экстракции в промышленных масштабах для использования в фармацевтике, косметике, создании биологически активных добавок и продуктов для функционального питания, а также откроют новые возможности использования всего потенциала иван-чая.