Экстракция биологически активных веществ из древесной зелени сосны обыкновенной методом Сокслета

Содержание

Введение

Глава 1. Лит. обзор

1.1. Химический состав хвои сосны обыкновенной

1.2. Применение биологически активных веществ

1.3. Методы экстракции

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. . Экстракция биологически активных веществ методом Сокслета

2.2. Методы исследования состава экстракта

2.3. Определение влажности

2.4. Фотоэлектрокалориметрия

2.5. Спектрофотометрия

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Влажность

3.2. Содержание флавоноидов

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Экстракция биологически активных веществ из древесной зелени сосны обыкновенной методом Сокслета

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется необходимостью комплексной переработки древесного сырья и эффективного использования недревесных ресурсов леса в условиях развития биоэкономики Российской Федерации. Древесная зелень хвойных пород, в частности сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), представляет собой ценное возобновляемое сырье, содержащее широкий спектр биологически активных веществ: флавоноиды, каротиноиды, витамины, эфирные масла, хлорофилл и другие соединения, обладающие антиоксидантными, антимикробными и иммуномодулирующими свойствами [1, c. 15]. В соответствии с Лесным кодексом Российской Федерации от 04.12.2006 № 200-ФЗ, древесная зелень относится к недревесным лесным ресурсам, заготовка которых может осуществляться в рамках использования лесов для заготовки и сбора недревесных лесных ресурсов. Ежегодно в России при проведении рубок ухода и санитарных рубок образуется значительное количество лесосечных отходов, включающих ветви, хвою и вершины деревьев, которые в большинстве случаев не находят рационального применения и остаются на лесосеках, создавая пожароопасную обстановку и препятствуя естественному возобновлению леса.

Степень разработанности проблемы в отечественной науке характеризуется наличием фундаментальных исследований химического состава древесной зелени хвойных пород, выполненных в ФГБУН «Институт химии Коми НЦ УрО РАН», ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова», ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства». Работы российских ученых Рощина В.И., Кислицина А.Н.,Repyakh S.M., Никитина В.М. заложили основы понимания механизмов накопления биологически активных веществ в тканях хвои и разработки технологий их извлечения [2, c. 48]. Однако большинство существующих исследований сосредоточено на применении промышленных методов экстракции с использованием органических растворителей в условиях крупнотоннажного производства, тогда как методу Сокслета, обеспечивающему высокую степень извлечения целевых компонентов при относительно небольших объемах сырья, уделено недостаточное внимание в контексте малотоннажной переработки древесной зелени.

Развитие лесохимических производств на базе комплексной переработки древесного сырья соответствует Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 11.02.2021 № 312-р, которая предусматривает увеличение глубины переработки древесины и вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов лесозаготовок [3, c. 22]. Применение метода Сокслета позволяет проводить полную экстракцию биологически активных веществ из растительного сырья с использованием ограниченного количества растворителя за счет многократной циркуляции экстрагента через слой измельченного материала. Данный метод широко используется в аналитической химии для определения содержания экстрактивных веществ в древесине согласно ГОСТ 24027-80 «Сырье лесохимическое. Методы определения содержания экстрактивных веществ», а также в научно-исследовательской практике для получения концентрированных извлечений из растительного сырья.

Целью данной выпускной квалификационной работы является изучение процесса экстракции биологически активных веществ из древесной зелени сосны обыкновенной методом Сокслета и определение количественного содержания флавоноидов в полученных экстрактах.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ научной литературы по химическому составу древесной зелени сосны обыкновенной и содержанию в ней биологически активных веществ;
• изучить области применения биологически активных веществ, выделяемых из хвойного сырья, в различных отраслях народного хозяйства;
• рассмотреть существующие методы экстракции биологически активных веществ из растительного сырья и обосновать выбор метода Сокслета;
• осуществить экстракцию биологически активных веществ из древесной зелени сосны обыкновенной методом Сокслета с использованием различных растворителей;
• провести комплексное исследование состава полученных экстрактов с применением современных физико-химических методов анализа;
• определить количественное содержание флавоноидов в экстрактах и оценить эффективность процесса экстракции.

Объектом исследования является древесная зелень сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), заготовленная в насаждениях Учебно-опытного лесхоза ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова», расположенного в подзоне южной тайги Ленинградской области. Предметом исследования выступает процесс экстракции биологически активных веществ из древесной зелени сосны методом Сокслета и количественное содержание флавоноидов в полученных экстрактах.

Методологическую базу исследования составляют теоретические положения лесохимии, химии древесины и органической химии, изложенные в трудах отечественных ученых. В работе применены классические методы экстракции растительного сырья, аналитические методы определения влажности по ГОСТ 16483.7-71 «Древесина. Методы определения влажности», спектрофотометрический метод определения флавоноидов в пересчете на рутин, фотоколориметрический метод анализа. Нормативную базу исследования составляют Лесной кодекс Российской Федерации, ГОСТ 21769-84 «Зелень древесная. Технические условия», ГОСТ 24027-80, методические указания ФГБУН «Институт химии Коми НЦ УрО РАН» по анализу экстрактивных веществ древесины.

Научная новизна работы заключается в получении экспериментальных данных о содержании флавоноидов в экстрактах древесной зелени сосны обыкновенной, произрастающей в условиях южной тайги Северо-Западного региона России, при применении метода Сокслета с различными растворителями, что дополняет имеющиеся сведения о химическом составе недревесного сырья хвойных пород.

…