Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАСЛА СЕМЯН АРБУЗА, ВЫДЕЛЕННОГО МЕТОДОМ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ФЛЮИДНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

Великородов А.В. 1 Ковалев В.Б. 1 Тырков А.Г. 1 Носачев С.Б. 1
1 ФГОУ ВПО «Астраханский государственный университет»
Найден оптимальный режим извлечения масла из семян арбуза методом сверхкритической флюидной экстракции с использованием в качестве растворителя сверхкритического диоксида углерода и сорастворителя этилового спирта. Определен химический состав арбузного масла. Основными компонентами масла являются линолевая, пальмитиновая, транс-9-пальмитолеиновая кислоты, а так же 9,12-октадикадиен-1-ол и стерол.
сверхкритическая флюидная экстракция (СКФЭ)
диоксид углерода
жирное масло
семена арбуза
сорт «Фотон»
1. Беккер Г., Домшке Г., Фангхенель Э. // Органикум: в 2 т. – М.:Мир. – 1979. – Т.2. – С. 248.
2. Боголицын К.Г. Перспективы применения сверхкритических флюидных технологий в химии растительного сырья // Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика. – 2007 – Т. 2, № 1. – С. 16-27.
3. Великородов А.В., Тырков А.Г., Ковалев В.Б., Носачев С.Б., Пучков М.Ю. Изучение химического состава растительных масел, полученных методом сверхкритической флюидной экстракции из семян культурных растений Астраханской области // Сверхкритические флюиды (СКФ): фундаментальные основы, технологии, инновации: сб. ст. VII Научно-практической конференции с международным участием (16-21 сент. 2013 г.). – Зеленоградск Калининградская обл. 2013. – С. 136-136.
4. Шиков А.Е, Макаров В.Г., Рыженков В.Е. // Растительные масла и масляные экстракты: технология, стандартизация, свойства. – М.: Изд. дом «Русский врач», 2004. – 264 с.
5. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3647396/
6. Kelly G.S. Alternative Med. // Rev. – 1999. – Vol. 4. № 1. – P. 29-36.
7. Kohno Y, Egawa Y, Itoh S, Nagaoka S, Takahashi M, Mukai K. Biochim. Biophys. // Acta. 1995. Vol. 1256, No. 1. P. 52-56.
8. Matyas G.R., Rao M., Pittman Ph. R., Burge R., Robbins I.E., Wassef N.M., Thivierge B., Alving C.R. // J. Immunol. Methods. – 2004. – Vol. 286. № 1-2. – P. 47-67.
9. Spanova M., Daum G. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. – 2011. Vol. 113. – P. 1299-1320.

Семена арбуза содержат от 15 до 45 % масла, по физико-химическим свойствам похожего на миндальное масло. Благодаря высокому содержанию витаминов В, С, РР, минералов (цинка и селена), каротина, токоферолов, полиненасыщенных жирных кислот, и других биологически активных веществ, масло обладает лечебно-профилактическими и противовоспалительными свойствами.

Это легкое масло, прекрасно подходящее всем типам кожи. Оказывает питающее, увлажняющее, защитное, регенерирующее, антивозрастное действие. Быстро впитывается, не нарушая клеточное дыхание и не препятствуя естественному выходу токсинов через кожу. Арбузное масло богато ненасыщенными жирными кислотами, прекрасно восстанавливает эластичность кожного покрова и гидролипидный барьер эпидермиса, является эффективным эмолентом, регулирует производство кожного сала. Подходит для ухода за волосами, увлажняя их и не засаливая, оно очень хорошо подходит для детской кожи.

Арбузное масло рекомендовано для профилактики мочекаменной болезни; изменяя физико-химический состав мочи, масло устраняет причину образования кальциевооксалатных камней в почках и способствует растворению ранее образованных камней.

Содержит большое количество селена и цинка, благодаря чему нормализует деятельность предстательной железы, препятствует ее воспалению (простатит), резко снижает вероятность перехода аденомы простаты в злокачественную опухоль, усиливает сперматогенез [5].

Цель данной работы – поиск оптимальных условий для экстракции жирных кислот диоксидом углерода в сверхкритической среде, а также изучение химического состава арбузного масла.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования являлись семена арбуза сорта «Фотон», культивируемого в Астраханской области, сбор 2014 года.

Химический состав полученных образцов масел исследовали методом хромато-масс-спектрометрии на приборе Agilent с библиотекой 40 тыс. химических соединений, количественное определение компонентов масла проводили методом газожидкостной хроматографии на хроматографе Shimadzu Q12010 с масс-селективным детектором после превращения жирных кислот в соответствующие метиловые эфиры при обработке диазометаном. Эфирный раствор диазометана получали из N-нитрозо-N-метилмочевины по известной методике [1]. Для идентификации использовали библиотеку масс-спектров NIST02. Хроматографирование осуществляли на колонке MIDN-1 (метилсиликон, твердосвязанный).

Режимы экстракции масла из семян арбуза исследовали с использованием экстрактора SFE-500M1-2-FMC50, фирмы THAR (США).

Результаты исследования и их обсуждение

Растительные масла получают способом холодного или горячего прессования. Холодное прессование дает чистое масло, почти бесцветное, но с небольшим выходом. Горячее прессование дает больший выход, но в нем содержится некоторое количество примесей. Также для прессования семян требуется предварительное шелушение [4].

Разработан метод получения масла с помощью СВЧ-экстракции, при этом сохраняются основные биологически активные вещества.

Так же жирные масла получают экстрагированием органическими растворителями, низкокипящими бензинами, после чего экстрагент отгоняют, а масло тщательно очищают. Выход при этом наибольший. В сверхкритической флюидной экстракции в качестве экстрагента используется диоксид углерода, который после экстракции улетучивается [3].

Сверхкритические флюидные технологии являются перспективным способом переработки растительного сырья. Быстрое развитие данного направления связано с исключительной эффективностью и экологической чистотой, соответствующей требованиям, сформулированным в концепции «зеленой химии».

Сверхкритические среды – это газы, сжатые до плотностей, приближающихся к плотностям жидкостей. Они проявляют исключительно низкую вязкость и одновременно высокую диффузионную способность. Это объясняет тот факт, что сверхкритические среды являются хорошими растворителями.

Применение углекислого газа в качестве сверхкритического растворителя имеет следующие преимущества.

Диоксид углерода физиологически не вызывает опасений. Он находится в содержащих углекислоту напитках и в ряде случаев является конечным продуктом обмена веществ организма человека; он стерилен и бактериостатичен; не горюч и не является взрывчатым веществом, следовательно в технологическом цикле нет необходимости в специальных устройствах против возгорания и взрыва. Кроме того, углекислый газ безопасен для окружающей среды, его использование не приводит к образованию сточных вод и отработанных растворителей, тем самым исключаются дополнительные расходы; он может быть получен в больших объемах для производственных целей [2].

Непосредственно перед обработкой семена измельчались до размера частиц 1–3 мм.

Экстракция проводилась в 500 мл колонке (200 г. измельченного сырья) при 40 °С, потоке флюида 35 г/мин., сорастворитель этанол 5 г/мин. и варьировании давления и времени. Результаты представлены в сводной табл. 1.

Таблица 1

Влияние давления и времени на выход масла, в пересчете на очищенное сырье

Продолжительность экстракции, мин.

Давление, атм.

Выход, %

30

200

14,2

30

350

19,8

60

200

17,5

60

350

20,4

70

350

20,5

Таким образом, оптимальными условиями СКФ-экстракции являются применение давления 350 атмосфер и продолжительности процесса 60 минут.

СКФ-СО2-экстракт представляет собой желтоватую прозрачную маслянистую жидкость с приятным запахом, нерастворимую в воде, малорастворимую в 95 % этиловом спирте и растворимую в эфире и хлороформе. Шрот семян после СКФ-СО2-экстракции практически не изменился.

Хроматограмма арбузного масла представлена на рис. 1. Химический состав арбузного масла приведен в табл. 2.

velik1.tif

Рис. 1. Хроматограмма эфиров жирных кислот арбузного масла, полученного методом СКФЭ-СО2

Выделение этилового эфира стеариновой кислоты, а также 9,12-октадикадиен-1-ола и стерола связано, вероятно, с использованием этилового спирта в качестве сорастворителя.

Таблица 3

Соотношение ненасыщенных и насыщенных кислот масла арбузных семян

Ненасыщенные кислоты

Насыщенные кислоты

Линолевая кислота

Пальмитиновая кислота

Олеиновая кислота

Стеариновая кислота

цис-6-октадеценовая кислота

Миристиновая кислота

Пальмитолеиновая кислота

Пентадециловая кислота

2,32

1

Установлено, что химический состав растительных масел представлен широким спектром ненасыщенных и насыщенных жирных кислот (соотношение 2,32:1), высшими и полициклическими спиртами (табл. 2, 3).

Таблица 2

Химический состав арбузного масла

№ п/п

Название кислот

Время удерживания компонентов, мин*

содержание, %

Лит.данные, % [5]

1

2

3

4

5

1

Тетрадекановая (миристиновая) (С14:0)

5,749

0,21

0,2-0,9

2

Пентадекановая (пентадециловая) (С15:0)

6,606

0,14

-

3

Гексадеценовая (пальмитолеиновая) (С16:1D9)

7,287

0,13

-

4

Гексадекановая (пальмитиновая) (С16:0)

7,524

15,31

7,6-28,12

5

9,12-октадекадиеновая (линолевая) (С18:2D9,12)

9,438

43,01

45-68,4

6

9-оксадеценовая (транс-9-пальмитолеиновая)

(С16:1D9)

9,553

8,23

-

7

6-октадеценовая (петроселиновая) (С18:1D6)

9,627

0,69

-

8

Октадекановая (стеариновая) (С18:0)

10,010

6,14

-

9

9,12-октадикадиен-1-ол

10,474

15,01

-

Окончание табл. 2

1

2

3

4

5

10

9 – октадеценовая (олеиновая) (С18:1D9)

10,625

3,16

9-35,3

11

Этиловый эфир октадекановой (стеариновой) (С18:0)

11,189

2,07

-

12

Сквален

16,283

1,3

-

13

Стерол

18,907

4,59

-

Примечание:* Время удерживания приведено для метиловых эфиров соответствующих жирных кислот.

 

Отличительной особенностью масла семян арбуза является наличие в нем сквалена (1,3 %). Это ценный компонент, который содержится также в печени акулы и амарантовом масле и некоторых других маслах. Он необходим организму человека, т.к. проявляет антиканцерогенное, антимикробное и фунгицидное действие. Доказано, что дефицит кислорода и окислительные повреждения клеток являются главными причинами старения организма, а также возникновения и развития опухолей. Сквален, попадая в организм человека, насыщает клетки кислородом и тем самым защищает клетки от кислородного голодания.

Сквален – это природный ненасыщенный углеводород тритерпенового ряда, принадлежащий к группе каротиноидов [6-9].

velik2.tif

Рис. 2. Структурная формула сквалена

Выводы

1. Найден оптимальный режим извлечения масла из семян арбуза, полученного методом сверхкритической флюидной экстракции с использованием в качестве растворителя сверхкритического диоксида углерода и сорастворителя этилового спирта.

2. Определен химический состав арбузного масла. Основными компонентами масла являются линолевая, польмитиновая, транс-9-пальмитолеиновая кислоты, а так же 9,12-октадикадиен-1-ол и стерол.


Библиографическая ссылка

Великородов А.В., Ковалев В.Б., Тырков А.Г., Носачев С.Б. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАСЛА СЕМЯН АРБУЗА, ВЫДЕЛЕННОГО МЕТОДОМ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ФЛЮИДНОЙ ЭКСТРАКЦИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 12-1. – С. 125-128;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6278 (дата обращения: 08.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074