Изучение химического состава нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны методом хромато-масс-спектрометрии Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Journal of Siberian Federal University. Chemistry 4 (2011 4) 350-355

УДК 543:585.2

Изучение химического состава нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны методом хромато-масс-спектрометрии

А.И. Чудинаа, В.И. Шарыпов1, Б.Н. Кузнецов3 ® *

а Институт химии и химической технологии СО РАН, Россия 660049, Красноярск, ул. К. Мар-кса, 42 б Сибирский федеральный университет, проспект Россия 660041, Красноярск, Свободный, 79 1

Received 2.12.2011, received in revised form 9.12.2011, accepted 16.12.2011

Методом хромато-масс-спектрометрии получены сведения о химическом составе гексанового экстракта коры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Установлено, что основным компонентом нейтральной фракции экстракта является ß-ситостерин (относительное содержание 56 %).

Ключевые слова: кора сосны, нейтральная фракция гексанового экстракта, состав, ß-ситостерин.

Введение

Изучению химического состава экстрактивных веществ, выделяемых неполярными растворителями из коры хвойных пород деревьев (сосны, пихты, лиственницы, ели, кедра), посвящено значительное количество работ [1-6]. При экстракции неполярными растворителями (гексаном, бензином, петролейным эфиром, и т.п.) из коры извлекается большая группа веществ, обладающих биологической активностью и имеющих практическое применение. В группу веществ, извлекаемых из коры хвойных пород деревьев неполярными растворителями, входят различные группы терпеновых соединений, жирные и смоляные кислоты, воски. Данные вещества находят применение в медицине, парфюмерии, в лакокрасочной промышленности.

В работе [6] изучены различные варианты экстракционной переработки коры сосны с получением ассортимента востребованных продуктов. Первой стадией всех предложенных способов выступает экстракция гексаном с целью удаления смолистых веществ. Таким об-

* Corresponding author E-mail address: [email protected]

1 © Siberian Federal University. All rights reserved

разом, детальное изучение состава гексанового экстракта коры сосны является актуальной задачей.

Использование метода хромато-масс-спектрометрии позволяет достичь разделения смолистых веществ на индивидуальные соединения и идентифицировать их с достаточно высокой точностью. Идентификация индивидуальных компонентов экстрактов существенно повышается после разделения смеси веществ на фракции. Смолистые вещества обычно обрабатывают водным раствором щелочи для разделения на кислые и нейтральные компоненты, которые далее исследуют отдельно.

Целью настоящей работы стало изучение химического состава нейтральной фракции гек-санового экстракта коры сосны методом хромато-масс-спектрометрии.

Экспериментальная часть

В качестве исходного сырья использовали кору сосны обыкновенной (Pinus sylvestris), высушенную при 105 °С в течение 8 ч. Кору измельчали, просеивали, отбирали фракцию 1-2 мм (табл. 1).

Экстракцию коры сосны проводили в аппарате Сокслета, растворитель - гексан, время экстракции 20 ч. Из 28,5 г коры после удаления растворителя получили 1,7 г экстракта в виде темно-зеленой вязкой массы со смолистым запахом. Выход экстракта 5,9 %.

Нейтральную фракцию гексанового экстракта получали следующим образом. Гексановый экстракт коры сосны (6,5 г) растворяли в 100 мл 0,5 н спиртового раствора едкого калия и нагревали на водяной бане в течение 1 ч. По окончании нагревания реакционную смесь разбавляли водой в четыре раза. Полученную смесь экстрагировали диэтиловым эфиром трижды в делительной воронке. Эфирную фракцию объединяли и сушили над Na2SO4 . Эфир отгоняли, фракцию нейтральных веществ сушили до постоянного веса. Выход нейтральных веществ составил 1,9 г (29,2 %).

Для получения кислой фракции гексанового экстракта водную фракцию нейтрализовали разбавленной соляной кислотой до слабокислой среды (рН 4). Полученную смесь экстрагировали эфиром дважды, экстракт объединяли, сушили над Na2SO4, эфир отгоняли, остаток сушили до постоянного веса. Выход кислой фракции составил 4,6 г (70,7 %).

Нейтральная фракция гексанового экстракта коры сосны была разделена на две части (твердую и смолистую) методом вымораживания при минус 10 оС в течение 12 ч. Твердую и смолистую части растворяли в хлороформе (1 мг в 1 мл) для хроматографирования.

Таблица 1. Химический состав коры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris)

Компоненты коры Целлюлоза Лигнин Экстрактивные вещества Полисахариды Зольность

легкогидро-лизуемые трудноги-дролизуемые

Содержание, % от массы абсолютно сухой коры 22,9 21,2 11,5 15,0 28,8 3,1

Анализ полученных фракций методом хромато-масс-спектрометрии проводили с использованием хроматографа Agilent 7890 A. Разделение продуктов осуществляли на капиллярной колонке длиной 30 м с внутренним диаметром 0,25 мм HP-5MS при программировании температуры в интервале 70-300 оС (скорость подъема температуры составляла 5 оС/мин) и последующей выдержке при 300 оС 25 мин. Идентификация веществ проводилась в автоматическом режиме методом сравнения экспериментальных масс-спектров с эталонными из базы данных NIST98.

Рез ультаты и о бсуждение

Гексановый экстракт коры сосны был получен в количестве; 5,9 % от веса абсолютно сухой коры. Экстракт делили на нейтральную и кислую фракции. Выход нейтральной фракции составил 29,2 %, кислой фракции - 70,7 %. После вымораживания нейтральной фракции при минус 10 оС в течение 12 ч 16,8 % веществ выпало в осадок. Остальная часть нейтральных веществ (83,2 %) после вымораживания остается в растворе и при отгонке рас творите ля образуе т желтую вязкую массу.

На рисунке 1 приведен фрагмент хроматограммы твердой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны, растворенной в хлороформе. Время выхода основного компонента составило 55,718 мин. Данное соединение было идентифицировано как ß-ситостерин, а относительное его содержание в смеси равно 76,97 %.

На рисунке 2 приведен фрагмент хроматограммы смолистой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны, растворенной в хлороформе. Время выхода основно-

Рис. 1. Хроматограмма твердой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны, растворенной в хлороформе

'Е1 Т1С КИП 1.)

1

- {¡0.13€

! ¡:11? лА - ч!

| (» 351

ад 40 42 44 4й 4а И ^ 59 58 во в? ЯЛ ЯЙ ня то тг 74

СйиПСЪ > V». 1 .то {ГПШ>

Рис. 2. Хроматограмма смолистой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны, растворенной в хлороформе

го компонента составило 55,596 мин. Данное соединение было также идентифицировано как Р-ситостерин. Его относительное содержание в смолистой фракции 53,34 %.

В таблицах 2 и 3 приведены ос новные компоненты твердой и смолистой фракций нейтральных веществ, относительное содержание которых в данной фракции превосходит 1 % и которые удалось идентифицировать сдостаточно высокой вероятностью.

Таким образом, хромато-масс-спектрометрическое исследование состава нейтральной! фракции гексанового экстракта коры сосны показало, что относительное содержание Р-ситостерина в ней достигает 56 %.

Р-ситостерин имеет химическое строение, аналогичное холестерину. Он широко распространен в растительном мире и находится в авокадо, тыкве, кешью, фруктах, рисовых отрубях, зародышах пшеницы, масле кукурузы, соевых бобах.

Таблица 2. Основные компоненты твердой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны

Наименование компонента Время удерживания, мин Относительное содержание, %

Эйкозанол С22Н46О 43,20 3,26

Холест-4-ен-3-он С^Н^О 44,17 1,15

1-Докозен С22Н^4 46,24 3,35

Кампестерин С2 8Н48О 53,79 1,67

Р-ситостерин С29Н50О 55,72 76,97

Таблица 3. Основные компоненты смолистой части нейтральной фракции гексанового экстракта коры сосны

Наименование компонента Время удерживания, мин Относительное содержание, %

Изоцемрол С20Н34О 35,90 1,09

Неидентифицировано 43,18 2,22

Неидентифицировано 46,21 1,34

Кампестерин С28Н48О 53,77 1,17

Р-ситостерин С29Н50О 55,59 53,34

Стигмаст-4-ен-3-он С29Н48О 58,34 1,78

Ланостерол С30Н50О 65,12 1,66

Гептатриакотанол С37Н760 66,57 1,96

Р-ситостерин обладает гипохолестеринемической активностью и используется для лечения и профилактики атеросклероза [7]. По данным многих исследователей, Р-ситостерин вызывает понижение уровня холестерина плазмы, ингибируя адсорбцию как эндогенного, так и экзогенного холестерина стенками кишечника. Широкое применение Р-ситостерин находит для лечения и облегчения симптомов гиперплазии простаты [8], используется также для синтеза гормональных препаратов. Р-ситостерин имеет перспективы применения в качестве профилактической биологически активной добавки в фармацевтической и пищевой промышленности [9]. Таким образом, гексановый экстракт коры сосны может стать перспективным источником для получения р-ситостерина.

Список литературы

1. Дейнеко И.П., Дейнеко И.В., Белов Л.П. Исследование химического состава коры сосны // Химия растительного сырья. 2007. № 1. С. 19-24.

2. Левданский В.А., Полежаева Н.И., Макиевская А.И., Кузнецов Б.Н. Безотходная переработка коры пихты // Химия растительного сырья. 2000. № 4. С. 21-28.

3. Черненко Г.Ф., Иванова Е.Е., Деменкова Л.И., Шмидт Э.Н. Экстрактивные вещества коры Larix Dahurica // Химия природных соединений. 1991. № 4. С. 580-582.

4. Черненко Г.Ф., Деменкова Л.И., Иванова Е.Е., Шмидт Э.Н. Экстрактивные вещества коры Picea ajanensis // Химия природных соединений. 1990. № 5. С. 645-649.

5. Бутылкина А.И., Левданский В.А., Калачева Г.С., Кузнецов Б.Н. Хромато-масс-спектрометрическое изучение химического состава гексанового экстракта коры кедра // Журнал СФУ. Химия. 2008. № 3. С. 293-300.

6. Бутылкина А.И., Левданский В.А., Кузнецов Б.Н. Изучение состава экстрактивных веществ, выделенных из коры сосны различными методами // Химия растительного сырья. 2011. № 2. С. 77-82.

7. Moghadasian M.H., Frohlich J.J. Effects of dietary phytosterols on choleaterol metabolism and atherosclerosis: clinical and experimental evidence // J. Amer. Med. 1999. Vol. 107. P. 588.

8. Wilt T.I. p-sitosterol for the treatment of benign prostatic hyperplasia: a systematic review // BIU Int. - 1999. 83(9). P. 976-983.

9. Jones P.I.H. Dietary phytosterols as cholesterol-lowering agent in humans // Can. J. Physiol. Pharmacol. 1997. 75(3). P. 217-227.

Study of Chemical Composition

of Neutral Fraction of Pine Bark Hexane Extract

by Chromatography-Mass-Spectrometry Method

Anna I. Chudinaa, Victor I. Sharypova and Boris N. Kuznetsovab

а Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, 42 K.Markx st, Krasnoyarsk, 660049 Russia b Siberian Federal University, 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041 Russia

The information on chemical composition of neutral fraction ofpine bark hexane extract was obtained with the use of chromatography-mass-spectrometry method. It was established, that the basic component of a neutral fraction is ft-sitosterol (relative content 56 %).

Keywords: pine bark, neutral fraction of hexane extract, composition, ft-sitosterol.