Про розчинну здатність надкритичного вуглекислого газу, Надкритична флюїдна
І.Ю.Попова - вед.н.сотр., к.б.н, А.Р.Водяник - комерційний директор, Д.В.Беседін - наук. співр., к.х.н.ТОВ Науково-дослідний Центр Екологічних Ресурсів "ГОРО"
Для виділення біологічно активного комплексу сполук застосовуються різні способи екстракції, технології яких часто використовують органічні хімічні сполуки, такі як спирт, пропіленгліколь (ПГ), гексан або ацетон, а також нагрівання для їх подальшого усунення. Застосування органічних розчинників використовується для отримання з рослинної сировини найбільш повних за своїм хімічним складом екстракти, що далеко не завжди досягає своєї мети.
Властивості надкритичного СО2 (СК-СО2) знайшли своє застосування для екстракції та фракціонування речовин. Більш того, надкритичний СО2 виявився селективним неполярним розчинником, що дозволяє відокремити бажані складові, виключаючи можливість включення токсичних залишків розчинників в екстрактах і без ризику розпаду продуктів, що виділяються в результаті термічного впливу [1].
Маючи максимальну здатність розчиняти ліпофільні сполуки, СК-СО2 здатний виробляти екстракт, практично ідентичний продукту, одержуваному при використанні метилен хлориду - неполярного розчинника, відомого своєю здатністю розчиняти всі речовини, за винятком важких полімерів. Досвід компанії "Sitec", Швейцарія, що займається дослідженнями та промисловими розробками в галузі надкритичної флюїдної екстракції, свідчить, що СО2 при щільності газу 830 г/л екстрагує трохи менше речовин, ніж метилен хлорид за рахунок випаровування СО2, і який забезпечує незначну втрату летких речовин [2].
Натуральніпродукти, що особливо характерно для рослинної сировини, зазвичай містять велику кількість різноманітних хімічних речовин, що сильно відрізняються за ступенем розчинності в конкретному розчиннику. Екстракти однієї і тієї ж вихідної рослинної сировини, отримані в результаті використання різних розчинників, таким чином ніколи не будуть повністю ідентичні.
Досліджувалася розчинна здатність СК-СО2 у порівнянні з такими розчинниками, як 1,2-пропіленгліколь, рослинна олія та етанол на прикладі екстракції добре вивчених за своїм хімічним складом календули (Calendula officinalis L.) та ромашки (Chamomillae recutita L.). Традиційно, як екстрагенти широко використовуються етанол, гліцерин і рослинні олії. В останні роки для підвищення ефективності екстракції з рослинної сировини використовується 1,2-пропіленгліколь (ПГ) [3].
Метою нашого дослідження було порівняння ПГ, водно-спиртового та масляного екстрактів, які широко застосовуються в харчовій промисловості та косметології, з концентратами, які отримують за допомогою СК-СО2 екстракції.
Як уже було сказано, що СК-СО2 є неполярним розчинником, що ставить його в ряд з іншими рідкими неполярними розчинниками, такими як масло та метиленхлорид. Значить, і правила, які застосовуються до цього типу розчинникам, поширюються і на СК-СО2:
Чим більше схожі за своїми фізичними і хімічними властивостями розчинник і речовина, що розчиняється, тим вище розчинність речовини;
Для низки речовин із порівнянною полярністю леткість знижується підвищенням молекулярного ваги, і навіть знижується і розчинність у цьому розчиннику;
Будь-яке збільшення здатності розчиняти призводить не тільки до підвищення розчинності речовини, але й до збільшення рядуречовин, розчинних у даній кількості розчинника. Іншими словами, чим більше складових суміші сольювент розчиняє, отже, нижчою селективністю він має. Низька здатність до розчинення, отже, означає високу селективність.
Порівняльне хроматографічне дослідження рослинних екстрактів, отриманих різними способами екстракції (СК-СО2-екстракція, масляна, водно-спиртова, ПГ), проводилося за допомогою газо-рідинної хроматографії на приладі хроматомас-спектрометр "Perkin Elmer Q-Mass 910" -спектрів Національного Американського інституту стандартів та технологій
Порівняння проводилося на прикладі водно-спиртового, масляного, ПГ-го та СК-СО2 екстрактів календули та ромашки (див. табл. 1, 2) для ідентифікації якісного та кількісного складу екстрактів. В роботі використовувалися СК-СО2 екстракти календули та ромашки, отримані НІЦ ЕР "ГОРО", і за вмістом діючої речовини та інших характеристик цілком відповідають зарубіжним аналогам (див. таблицю 1).