CC BY
148
Химия растительного сырья. 2002. №3. С. 73-75
УДК 633.88
РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОГО СПОСОБА ВЫДЕЛЕНИЯ СУММЫ ДИТЕРПЕНОВЫХ ГЛИКОЗИДОВ ИЗ STEVIA REBAUDIANA BERTONI
© И.Ю. СитничуК, Е.Н. Стрижева2, А.А. Ефремов2 , Г.Г. Первышина2
1 Красноярский государственный университет, пр. Свободный, 79,
Красноярск, 660041, (Россия)
2Красноярский государственный торгово-экономический институт,
Красноярск, ул. Л. Прушинской, 2, 660075 (Россия) e-mail: [email protected]
Изучен процесс выделения и очистки суммы дитерпеновых гликозидов из стевии с использованием экстракции водой и органическими растворителями. Показано, что наиболее полно гликозиды выделяются водой с последующей очисткой с использованием катионообменных смол.
Введение
Stevia rebaudiana Bertoni - одна из 140 представителей рода Stevia. Это полукустарниковое растение семейства сложноцветовых. Родиной стевии считается Парагвай. Парагвайские индейцы называют ее Каа-хее, что означает медовая трава. Вид stevia rebaudiana впервые был описан в 1899 г. ботаником Бертони. В настоящее время стевию культивируют во многих странах Юго-Восточной Азии [1, 2].
Листья стевии сладкие на вкус, так как в них находятся сладкие низкокалорийные вещества -дитерпеновые гликозиды, тип ent-каурены [3].
Сладкие гликозиды имеют общее собирательное название «стевиозид». При употреблении стевиозида не происходит выброса инсулина в организме, что позволяет существенно снизить дозы инсулина у инсулинозависимых диабетиков. Также стевиозид препятствует развитию гипогликемических и гипергликемических состояний у больных диабетом.
Стевия является хорошим антибактериальным средством. Она гармонизирует все системы организма, обеспечивает тканевое дыхание и т.д. [3]. Все вышеперечисленное позволяет пропагандировать стевию и стевиозид как заменитель сахара в диетическом и медицинском питании.
Сладкие вещества стевии состоят из четырех дитерпеновых гликозидов: стевиозид (5-16%), ребаудиозид А (до 4%), ребаудиозид С (до 1,4%), дилкозид А (до 1%) [3-6]. Кроме того, в листьях стевии обнаружены никотиновая кислота (флавоноиды), аминокислоты, пектины, эфирные масла, а также минеральные элементы, такие как Са, К, Р, Mg, Zn, Fe; органические вещества, вкючающие Со, Mn; витамины группы А, Е, С, Р (рутин), бета-каротин [3].
Свежий лист стевии чуть слаще сахара, сухой лист - в 30-40 раз, экстракт - в 40-50 раз, концентрированный экстракт - в 80-120 раз. Дитерпеновые гликозиды: стевиозид - в 210 раз, ребаудиозид А - в 242 раза, ребаудиозид С - в 30 раз, дулкозид - в 30 раз слаще сахара [3].
Среднее содержание отдельных дитерпеновых гликозидов, их температура плавления и химические формулы приведены в таблице 1.
* Автор, с которым следует вести переписку.
74
И.Ю. Сишичук, E.H. Стрижева, А.А. Ефремов, Г.Г. Пе^ьшіи^
Таблица 1. Heкоторыe характеристики дитерпеновых гликозидов, содержащиеся в листьях стевии
Компоненты Формула Содержание % от сухой массы Температура плавления, °С Год выделения
Стевиозид С38^^60^^18 5,0-15,5 202-204 1931
Ребаудиозид А С44H7oО2з*3H2О 0,3-3,8 242-244 1975
Ребаудиозид В Сз8H6oО18*2H2О 0,03-0,07 193-195 1975
Ребаудиозид С С44H7oО22*3H2О 0,1-1,4 235-238 1975
Дулкозид 0,2-1,0 283-286 1977
В сумме сладких веществ в листьях стевии содержится от 8,2 до 17,9% от сухой массы листьев по отдельным образцам. Гликозиды экстрагируются спиртами и водой [3].
Несмотря на то, что гликозиды легко выделяются водой, получить чистый препарат суммы гликозидов без посторонних балластных веществ очень затруднительно. Эти затруднения связаны с тем, что водой извлекаются из растительного сырья также дубильные вещества, обычно окрашенные в темный цвет, аминокислоты, водорастворимые углеводы. В связи с этим получение стевиазида (суммы дитерпеновых гликозидов) предполагает наличие достаточно простых и надежных методов количественного выделения и простых методов их очистки.
В данной работе изучены и отработаны стадии выделения и очистки стевиазида из стевии с использованием адсорбционных методов.
Экспериментальная часть
В качестве сырья использовались листья стевии (Stevia rebaudiana), выращенной в Краснодарском крае. Влажность исходного сырья - 5,4 %.
Для разработки стадий выделения стевиазида представляло интерес определить количество экстрактивных веществ, извлекаемых различными растворителями с увеличивающейся полярностью. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Количество хлорофилла в листьях стевии было определено исчерпывающей экстракцией листьев стевии ацетоном с последующим отделением его от полифенольного комплекса и составило 2,1% на сухой вес сырья.
Обсуждение результатов
Как следует из данных таблицы 1, наибольшее количество экстрактивных веществ извлекается водой. Исчерпывающая экстракция водой позволяет получать 40,9% водорастворимых веществ. В состав водорастворимых веществ, как было показано отдельными экспериментами, входят дубильные вещества, моно- и олигосахара, водорастворимые красители, камеди. Сумма всех этих веществ составляет около 3032%. Тогда на сумму дитерпеновых гликозидов остается 8-10% от веса сухой навески исходного сырья.
Получение суммы дитерпеновых гликозидов осуществлялось двумя способами.
1) Исчерпывающая водная экстракция с последующим удалением дубильных веществ на сорбционной колонке, содержащей катионообменную смолу КУ-2, насыщенную катионами свинца, и через колонку со смолой КУ-2 для удаления попавших в раствор ионов свинца. Такой способ гарантировал отсутствие ионов свинца в растворе гликозидов, что было подтверждено с использованием атомно-абсорбционного анализа проб.
Таблица 2. Количественные характеристики экстрактивных веществ
Экстрагент Количество экстрактивных веществ, в % на сухой вес сырья. Последовательная экстракция Количество экстрактивных веществ, в % на сухой вес сырья. Исчерпывающая экстракция
Диэтиловый эфир 4,43 4,43
Этилацетат 0,87 3,44
Изопропиловый спирт 5,44 10,66
Вода 34,87 40,90
Исчерпывающая водная экстракция сырья производилась в аппарате Сокслета. Цвет раствора темнокоричневый.
Очистка раствора от дубильных веществ велась на двух колонках с катионообменной смолой. Первая колонка содержала катионит КУ-2, насыщенный ионами свинца. Вторая колонка - катионит КУ-2 в Н-форме. На выходе из колонки раствор имел бледно-желтую (почти бесцветный раствор).
Затем водный раствор, освобожденный от дубильных веществ, упаривали до состояния сиропа и осуществляли кристаллизацию в эксикаторе. Перекристаллизация производилась из этилового спирта при комнатной температуре.
В результате стевиозид получили в виде порошка серо-белого цвета, без запаха, сладкого на вкус с горчинкой.
2) Исчерпывающая экстракция ацетоном и изопропиловым спиртом.
Исчерпывающая экстракция сырья ацетоном (для удаления хлорофилла) проводилась в аппарате Сокслета. Цвет раствора зеленый.
Далее это же сырье экстрагировалось изопропиловым спиртом. Цвет раствора зеленовато-желтый. Раствор упаривали на вакуумном испарителе. Оставшийся зеленоватый осадок (смесь стевиозида с хлорофиллом) растворяли в горячей дистиллированной воде. Получившейся смеси давали отстояться и отфильтровывали через бумажный фильтр. Фильтрат желтого цвета. Затем водный раствор упаривали до состояния сиропа и осуществляли кристаллизацию в эксикаторе. Перекристаллизация производилась из этилового спирта при комнатной температуре.
Получали порошок стевиозида желто-коричнего цвета с выраженным сладким вкусом.
Таким образом, предложены два способа получения суммы дитерпеновых гликозидов: один - с использованием воды в качестве растворителя, другой - с использованием органических растворителей -ацетона и изопропанола.
Оба метода позволяют получать достаточно чистый препарат, состоящий из суммы дитерпеновых гликозидов
Естественно предположить, что метод А более предпочтителен, так как исключает попадание органических и неорганических веществ в готовый продукт. Среди неорганических веществ, которые могут попадать в готовый препарат, находят тяжелые металлы из исходного сырья, которые представляют угрозу организму человека. В этой связи представляет интерес оценить эколого-химическую безопасность готового продукта с точки зрения наличия в нем тяжелых металлов. Для этого определяли состав зольных элементов исходного сырья атомно-абсорбционным методом после растворения золы в 10%-ном растворе HCl. Показано, что в состав зольных элементов входят (в мг/кг): Zn - 11,2; Cu - 5,8; Mg - 870,0; Na -1010,0; Fe - 454,2; K - 5260,8; Ca - 4402,1; Pb - 1,11; Cd - 0,01; Ni - 4,7.
Таким образом, для получения экологически безопасных образцов суммы гликозидов необходимо очищать водный раствор от дубильных веществ с использованием катионообменной колонки с ионами свинца, а на второй колонке с катионообменной смолой в Н-форме очищать водный раствор от следов свинца и других элементов.
Список литературы
1. Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М.С. Гиляров. Редкол.: А.А. Баев, Г.Г. Винберг и др. М., 1986. 831 с.
2. Латинская Америка: Энциклопедический словарь. М., 1980. Т. 1. С. 479-480.
3. Ляховкин А.Г., Николаев А.П., Учитель В.Б. Стевия - медовая трава: Растение лекарственное и пищевое в вашем доме. СПб., 1999. 96 с.
4. Анализ выделеной смеси дитерпеновых гликозидов из растения Stevia rebaudiana методом тонкослойной хроматографии / В.А. Зубцов, Л. Л. Осипова, Е.И. Милородова, С.С. Рясинский // 6 совещ. по хим. реактивам. 5-9 окт. 1993: Тез. докл. и сообщ. / Уфим. нефт. ин-т. Уфа; Баку, 1993. С. 153.
5. Стевиозид - дитерпеновый гликозид из растения Stevia, его структура и биологическая роль / В.А. Зубцов, С.Г. Плетнева, Л. Л. Осипова, Е.И. Милородова // 6 совещ. по хим. реактивам, 5-9 окт., 1993: Тез. докл. и сообщ. / Уфим. нефт. ин-т. Уфа; Баку, 1993. С. 88.
6. Метод выделения смеси дитерпеновых гликозидов из растения Stevia rebaudiana / В.А. Зубцов,
Е.И. Милородова, Л. Л. Осипова, С.Г. Плетнева // 6 совещ. по хим. реактивам, 5-9 окт., 1993: Тез. докл. и
сообщ. / Уфим. нефт. ин-т. Уфа, Баку; 1993. С. 89.
Поступило в редакцию 27 мая 2002 г.
