авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Комплексная переработка древесной зелени и коры пихты сибирской с получением продуктов, обладающих биологической активностью

-- [ Страница 4 ] --

Ингибирующей активностью обладают многие природные вещества, пере­ходя­щие в СО2-экстракт при извлечении его из сырья (токоферолы). Токоферолы (ви­тамин Е) предотвращают окисление ненасыщенных жирных кислот в липидах, влияют на биосинтез ферментов. В СО2-экстрактах из ДЗ пихты их содержится до 25,3 мг%, а из коры пихты – до 13,8 мг%.

В углекислотных экстрактах из коры пихты, хранившихся в тече­ние 5 и более лет при температуре + 5 оC, содержание жирных кислот практически не измени­лось.

При экстракции коры пихты жидким диоксидом углерода полу­чается углеки­слотный экстракт, который методом декантации делится на липид­ную и водную части. Из водной части извлекается мальтол. Степень извле­чения мальтола от со­держания его в исходном сырье составляет 26,0-30,6 % (к массе а.с.с.). Содержание мальтола составляет: в исходной коре пихты – 0,58-0,62 % (к массе а.с.с.); в полу­ченной водной части углекислотного экстракта – 0,15-0,19 % (к массе а.с.с.). Полу­ченное вещество идентифицировано с достоверным «чистым» мальтолом физико-химическими методами анализа. Результаты, полученные хими­ческими методами, методами определения физических констант, а также данные структурного анализа и идентификации методами ИКС, ЯМР, УФ и ГЖХ с боль­шой достоверностью по­зволили предположить, что выделенное из водной части углекислотного экстракта коры пихты соединение является мальтолом (3-окси-2-метил--пироном).

Экстракция водой остатков древесной зелени и коры пихты после СО2-экстрак­ции показала, что количество экстрактивных веществ при экс­тракции водой ДЗ пихты в 2,7 раза больше, чем при экстрак­ции коры пихты. В водном экстракте со­держатся танниды, витамин С, орга­нические кислоты.

Экстрагирование твердых остатков 96%-м этиловым спиртом показало, что значительная часть компонентов ДЗ и коры пихты извле­кается этиловым спиртом (19,7 и 16,4 %, соответственно). Спиртовые экс­тракты, полученные из твердых остатков ДЗ и коры пихты по­сле СО2-экстракции, мало отличаются от спиртовых экстрактов из исходного сырья. При экстрак­ции этиловым спиртом исходной ДЗ и твёрдого ос­татка после пихтова­ренной установки выход экстрактивных веществ выше, чем при экстракции жидким диоксидом углерода в 7 и в 14,3 раза соот­ветст­венно. В спиртовых экс­трактах определялся групповой состав липидов. В состав липи­дов входят нейтральные, фосфолипиды и гликолипиды. В спирто­вых экс­трактах из исходного сырья, и в экстрактах из твердых остатков после СО2-экс­тракции, преобладают гликолипиды (40-41 % из коры пихты и 49-59 % из ДЗ пихты). Нейтральные ли­пиды преобладают в спиртовых экс­трактах из твёрдого ос­татка ДЗ после пихто­ва­ренной установки и из твёр­дого остатка ДЗ после пихто­ва­ренной установки и экс­тракции жидким диоксидом углерода (41 %).

Увеличе­ние содержания нейтраль­ных липи­дов, по сравнению с экстрактом из исходной ДЗ, в 3,0, 3,7 и 4,1 раза соответст­венно наблюдается в спирто­вом экс­тракте из твёрдого остатка после пихто­варенной установки, после СО2-экстракции, после пихто­варен­ной установки и СО2-экстрак­ции.

Таблица 3 – Состав и содержание жирных кислот в спиртовых экстрактах из ДЗ и коры пихты, % к сумме кислот

Кислота Формула (код) кислоты С0:0 Сырье
исход-ное остаток после СО2-экстракции остаток после СО2- и Н2О-экстракций остаток после Н2О-экстракции
Ненасыщенные, из них: К 53,4 50,5 47,1 55,8
Дз 56,7 52,9 49,1 59,6
Олеиновая 18:19 К 26,8 24,5 24,4 29,0
Дз 10,3 14,1 11,7 12,7
Линолевая 18:26 К 10,5 10,2 9,7 11,2
Дз 15,9 15,0 13,0 17,1
–Линоленовая 18:3 К 1,9 1,9 1,7 2,0
Дз 11,9 8,9 9,9 12,8
Насыщенные, из них: К 45,2 47,8 52,0 43,2
Дз 43,0 46,0 51,0 37,9
Пальмитиновая 16:0 К 11,8 11,5 11,8 8,3
Дз 9,8 10,6 5,9 9,3
Стеариновая 18:0 К 4,0 6,6 4,1 3,7
Дз 7,4 7,0 1,6 4,5
Арахиновая 20:0 К 4,2 4,8 5,4 5,3
Дз 1,7 1,8 2,1 1,7
Бегеновая 22:0 К 2,1 4,7 6,3 5,3
Дз 3,3 3,0 4,3 3,3
Лигноцериновая 24:0 К 4,0 3,6 4,9 5,0
Дз 2,7 2,9 5,2 2,9
Примечание: СО2- экстракция жидким диоксидом углерода; Н2О- водная экстракция; к - экстракты из коры; дз - экстракты из ДЗ пихты и ее твердых остатков

В спиртовых экстрактах из ДЗ и коры пихты, а также из их ос­татков опреде­ляли содержание жирных кислот (таблица 3). Благоприятный хи­мический со­став спир­товых экстрактов позволяет реко­мендовать их не только предприятиям быто­вой химии, парфюмерно-косметической промышленности, но и для меди­цины.

Одним из возможных способов утилизации древесных отходов явля­ется ис­поль­зование их в качестве субстратов для получения биопрепаратов защиты расте­ний. Проведена оценка способности утилизации отходов лесоперерабаты­вающей, гид­ролизной и целлюлозно-бумажной промышлен­ности штаммами грибов и бакте­рий. В настоящем исследовании были использованы штаммы грибов рода Tricho­derma коллекции культур Центра биотехнологии и микологии СибГТУ: Tricho­derma as­perellum (Samuels) штамм МГ 97/6 (ВКПМ F-878) и Trichoderma harzianum (Rifai) штамм М 99/5 (ВКПМ F-888), обладающие высокой антагони­сти­ческой ак­тивно­стью к фитопатогенам рода Fusarium и рекомендованные как продуценты для по­лучения биопрепаратов трихо­дерминов, а также штамм 19/97-М Streptomyces lat­eritius (ВКПМ Ас-1637), рекомендованный для стимулирования роста и защиты се­янцев хвойных от возбудителей болезней, вызываемых грибами родов Fusarium и Alter­naria.

Для выращивания грибов использовали следующие субстраты: ДЗ и кору пихты как исходные, так и твердые остатки после экстрак­ции жидким диокси­дом уг­лерода, водой и этиловым спиртом, а также отходы окорки. Установ­лено, что изучаемые штаммы грибов рода Trichoderma спо­собны расти на всех ис­следуемых субстратах, однако, их продуктивность на разных субстратах варьиро­вала. Самый высокий выход спор отмечен у штаммов М 99/5 Trichoderma har­zianum и МГ 97/6 Tricho­derma asperellum при культивировании на исходной коре пихты (3,57108 г-1 и 3,09108 г-1 соответственно). Анализ продуктивно­сти спорообразова­ния при культивировании на послеэкстракционных остатках по­казал, что наи­боль­шее количество спор образуется при росте штаммов М 99/5 Trichoderma harzianum и МГ 97/6 Trichoderma asperellum на твердом ос­татке коры пихты после СО2- и спиртовой экстракции: 4,70108 г-1 и 4,48108 г-1 соответственно, а также твердом остатке коры пихты после СО2-экстрак­ции, где выход спор соста­вил 4,29108 г-1 и 3,57108 г-1соответственно.

Оценка жизнеспособности спор, полученных путем твердофазной фермен­тации штаммов М 99/5 и МГ 97/6 на коре пихты, показала, что споры на данном растительном субстрате могут сохранять свою жизнеспособность в течение 12 ме­сяцев на 32 и 41 % соответственно, что соответствует регламенту биопрепаратов три­ходерминов. На основании полученных данных кору пихты можно рекомендо­вать для получения биопрепаратов защиты растений.

Опытные партии биопрепаратов, полученные путем твердофазной фермен­тации штамма МГ 97/6 Trichoderma asperellum на коре пихты и на коре пихты по­сле СО2-экстракции, были испытаны на посевах Picea obovata L. Результаты иссле­дований показали, что выход здоровых сеянцев Picea obovata L. в сравнении с кон­тролем увеличился: при внесении чистого спорового биопрепарата триходермин-с в 1,6 раза и составил 71±3 штук на 1 м погонный; триходермина, полученного на коре пихты – в 4 раза, что составило 158±5 штук на 1 м погонный; триходермина, полу­ченного на коре пихты после СО2-экстракции – в 3,4 раза, 149±4 штук на 1 м по­гонный. Вероятнее всего это связано с тем, что растительные субстраты явля­ются источником дополнительных питательных веществ для грибов, что, в свою оче­редь, стимулирует развитие штаммов рода Trichoderma в ризосфере сеянцев Picea obovata L. и препятствует развитию фитопатогенных микроорганизмов, яв­ляю­щихся мишенью грибов-антагонистов. Кроме того, внесение биопрепаратов повы­шает выход лесопосадочного материала, а также оказывает поло­жительное влияние на показатели биологической активности почвы.

В качестве субстратов для культивирования штамма 19/97 М Streptomyces lat­eritius использовали кору пихты после СО2-экстракции, а ДЗ пихты – после спир­товой экстракции. Данные численности штамма на 30-е сутки культивирова­ния (1,12·1010 КОЕ·г -1 и 2,19·1011 КОЕ·г -1 на коре и ДЗ пихты соответственно) до­казы­вают, что кору пихты после СО2-экстракции и ДЗ пихты после спиртовой экс­трак­ции можно ис­пользовать в качестве субстратов для твердофазной ферментации с целью получе­ния биопрепарата. Использование метаболитов штамма увеличи­вает всхо­жесть семян хвойных пород, по сравнению с контролем, на 35 %.

Кору пихты и послеэкстракционные остатки использовали в качестве суб­стра­тов для твердофазного культивирования с получением белка пищевого и кормо­вого назначения. В качестве продуцента целлюлитических и окисли­тельных фер­ментов был использован гриб Pleurotus оstreatus (Fr. Kumm), ко­торый отно­сится к группе сапрофитных дереворазрушающих базидиомице­тов. Грибы рода Pleurotus эффек­тивно разрушают лигноцеллюлозный ком­плекс. Полученный после биодест­рукции остаток коры пихты характеризу­ется повышенным содержанием белка (12,5 %). В послеэкстракционном ос­татке после биодеструкции содержание лиг­нина уменьша­ется на 8,1 %.

Компостирование коры и отходов окорки проводили биопрепаратом «Байкал – ЭМ». Установлен состав микрофлоры по­сле биодеструкции растительных субстра­тов препаратом «Байкал – ЭМ». Домини­рую­щее положение в составе микрофлоры всех фер­ментируемых субстратов зани­мают бактерии родов Bacillus, Pseudomonаs, Lactobacillus и Azotobacter. Общая числен­ность бактерий на МПА (аммонификато­ров) со­ставляла на коре пихты исходной 0,81010 КОЕ г-1, после экстракции жидким диоксидом углерода 7,31010КОЕ г-1. Микробиологический анализ посевов на сусло–агаре показал, что в био­дест­рукции субстратов также участвуют дрожже­вые грибы родов Rhodotorula, Сryptococcus и мицелиальные грибы рода Aspergil­lus, Penicillium, Muсor. На крах­мало–аммиач­ном агаре актиномицеты не были вы­яв­лены. Биодеструкция препара­том «Байкал – ЭМ» коры и отхо­дов окорки хвой­ных позволяет получать компосты, которые можно использо­вать для биоремедиа­ции почв.

Одним из направлений утилизации коры и мелких древесных отходов явля­ется производство топливных и технологических брикетов, ко­торые могут быть использованы в качестве сырья при химической и энерго­химической перера­ботке древесины. Брике­тирование сыпучих отходов уве­личивает их теплотворную способность. Брикеты из коры и мел­ких древесных отхо­дов пихты получали без свя­зую­щего; прочность и плотность топливных бри­кетов увеличивается с по­выше­нием давления прессования. Для обеспечения достаточ­ной плотно­сти и проч­ности топливных бри­кетов при давлении 10 МПа необходимо повыше­ние темпера­туры прессования до 120 оС и предварительный прогрев дре­весных частиц и коры до температуры 100 оС. При этом оптимальная влажность древесных час­тиц (8– 12) %. С уменьше­нием размеров частиц плот­ность и проч­ность брикетов увеличиваются. Теплота сгорания топливных брикетов равна 17100 кДж/кг.

В пятой главе предложена схема комплексной переработки ДЗ и коры пихты сибирской с получением углекислотных (рисунок 9), водных и спиртовых (рисунок 10) экс­трактов, эфирного масла, пектиновых веществ, хвойной пасты, хвойно-со­ляных брикетов, мальтола, кормового продукта, биопрепарата защиты растений (трихо­дермина), компостов и топливных брикетов. Срок окупаемости с получе­нием био­препаратов из ДЗ или коры пихты сибирской составляет 1,5 года.

С использованием всех полученных СО2-экстрактов разрабо­таны и защищены авторскими свидетельст­вами биокосметиче­ские изделия.

Данная технологии использована для переработки как ДЗ и коры хвойных, так и недревес­ного сырья: травы (че­ремши), семян (орехов), а также про­дуктов пчело­водства (пчелиного воска и пропо­лиса) и грибов (лиственничной губки) и защи­щена 11 па­тентами.

На углекислотные, водные и спиртовые экстракты из ДЗ и коры пихты, а также из лиственничной губки разработаны технические условия. Раз­рабо­тан технологи­ческий регламент на получение углекислотного экс­тракта из ДЗ и коры пихты сибирской.

1- экстракторы; 2-сборник жидкого диоксида углерода; 3-холодильник-конденсатор; 4-испаритель; 5-сборник экстракта; 6-флорентина; 7,8,9-сборники; 10-измельчитель сырья; 11-тележка; 12-насосы

Рисунок 9 – Технологическая схема получения углекислотных экстрактов

13-экстрактор; 14-подогреватель; 15-сборник экстрагента; 16,21 -насосы; 17,23-хо­лодильники; 18,19,20,25,26-сборники; 22-перегонный куб; 24-промежуточная ем­кость; 27-мерник-дозатор; 28-омылитель; 29-сборник хвойной пасты

Рисунок 10 – Технологическая схема получения спиртовых экстрактов, хвойного воска и хвойной пасты

В шестой главе приведены продукты комплексной переработки ДЗ и коры пихты, их состав, соответствие нормативным документам и направления их ис­пользования. Полученные экстракты использовались для получения косметических препаратов, что подтверждено патентами.

Углекислотные и водно-спиртовые экстракты из ДЗ и коры пихты исследовались на токсичность на кафедре фармакологии Красноярского государст­венного медицинского университета. Экстракты испытывали на токсичность на однородных группах (мыши, крысы) по 5-10 особей в группе. Работа выполнена на 300 животных: 150 крысах и 150 мышах обоего пола. Определены дозы леталь­ные, которые в обследуемых группах животных (мыши, крысы) определялись низкими показателями и зависели от биодоступности препарата. На основании проведенных исследований установлено, что углекислотный и водно-спиртовый экстракты пихты относятся к классу малотоксичных соединений.

Ле­чебный эффект и токсичность углекислотного экстракта из пихты были оце­нены в дерматологической клинике Сибирского государственного меди­цин­ского университета (СГМУ) г. Томска на больных дер­матозами: псориа­зом, нейродерми­том, экземой. Поло­жительный терапевтический эффект зарегистрирован у 20 (100%) пролеченных больных.

Выводы

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана комплексная технология переработки ДЗ и коры пихты сибирской и отходов окорки с использованием экологически безопасных экстрагентов (жидкий диоксид углерода, вода и этанол) с получением продуктов, обладающих биологической ак­тивностью (углекислотные, водные и спиртовые экс­тракты), и утилизацией твер­дых послеэкстракционных остатков.

2. Полученные результаты анализа корреляционных связей между со­держанием ком­понентов ДЗ пихты, сред­немесячной температурой и величиной эффектив­ного из­лучения в годовом цикле позволяют прогнозировать хи­мический состав ис­ходного сырья, что важно при определении условий получения продук­тов задан­ного качества.

Получены адекватные эксперименту: модели изменения содержания каротина (R2 = 0,96), витамина С (R2 = 0,98) и хлорофилла (R2 = 0,97) в древесной зелени пихты при хранении; модели возрастного (R2 = 0,99), сезонного (R2 = 0,94) и суточного (R2 = 0,92) цикла изменения содержания эфирного масла в ДЗ пихты.

3. Получены адекватные математические модели зависимости выхода летучих компонен­тов, сесквитерпеновых и монотерпеновых угле­водородов, кислородсо­держащих соеди­нений от размера сырья и продолжитель­ности экстракции коры пихты жидким диоксидом углерода.

Установлено, что в углекислотных экстрактах из ДЗ и коры пихты со­держится от 9,7 до 56,5 % летучих компонентов. В углекислот­ных экс­трактах преобладают ненасыщенные жирные кислоты (полине­насы­щенные жир­ные кислоты, ПНЖК), которые обладают высокой био­логической активностью и на долю кото­рых при­ходится от 64,8 до 74,4 %. Среди ненасыщенных жирных кислот пре­вали­руют олеиновая (от 12,8 до 35,2 %) и линолевая (от 16,3 до 25,8 %). В спиртовых экстрактах на долю нена­сыщенных жирных кислот приходится от 53,4 до 56,5 %, Среди ненасыщенных жирных кислот преобладают олеиновая от 10,3 до 26,8 % и линолевая от 10,9 до 15,9 %.

4. Определены коэффициенты диффузии: летучих компонентов (0,470,60) 10-9, м2/с, моно­тер­пеновых (0,79 0,95)10-9 и се­сквитерпеновых (0,06 0,08)10-9, м2/с, углеводородов, кислородсодержащих соединений (0,65 0,97)10-9, м2/с при экстракции жидким диоксидом углерода. Определена зависимость коэффициента диффузии и мак­симального выхода пихтового масла из древесной зелени пихты от температуры отгонки насыщенным водяным паром.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.