Способ очистки и фракционирования гуминовых кислот и гуминоподобных веществ

Изобретение относится к очистке и фракционированию гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, экстрагированных из природных объектов. Способ включает трехкратную экстрацию из природного объекта 0,1 М раствором гидроксида натрия в 10% диметилсульфоксиде, очистку экстракта вначале на хроматографической колонке с использованием сефадекса LH-20, после чего раствор, полученный при элюировании хроматографической колонки водой, подвергают контактированию с детонационными наноалмазами в качестве сорбента, десорбцию целевого вещества из наноалмазов буферным раствором и сушку целевого продукта при 35°С в тонком слое. Способ позволяет специфически выделять гуминовые кислоты или гуминоподобные вещества определенного размера и стандартизированные по степени очистки.

 

Изобретение относится к фармации и химии природных соединений и может быть использовано как вариант для очистки и фракционирования гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, выделенных из природных объектов и находящих медицинское применение для повышения их специфической биологической активности.

Описание изобретения

Изобретение относится к фармацевтической химии и химии природных соединений и может быть использовано как вариант для очистки и фракционирования гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, находящих применение в медицине и стандартизированных по определенному размеру и степени очистки.

В настоящее время ГК рассматриваются как особый класс гетерополимеров (органоминеральных полимеров). Образованные в процессе гумификации ГВ представляют собой сложные ассоциаты различных компонентов (лигнинов, аминокислот, углеводов), связанных межмолекулярными связями и имеющих некоторое отличие в механизмах формирования в зависимости от географических, климатических, физических, биологических факторов. Главная особенность ГК - относительная независимость свойств от сравнительно небольших изменений состава, обусловленного особенностями формирования ГВ [1]. Гуминовые кислоты содержатся в таких природных объектах, как торф, лечебные грязи (донные отложения), уголь и др.

В широком смысле термин "гуминоподобные вещества" характеризует образованные в результате биосинтеза полимеры, например целлюлозу, лигнин, которые под действием биологических, физических или химических факторов подверглись деградации с образованием темно-окрашенных стабильных пигментов, по многим свойствам напоминающим свойства гуминовых кислот [2]. Гуминоподобные вещества характерны для таких природных объектов как чага, мумие, а также получатся искусственно например при гидролизе лигнина по определенной технологии. Накопившийся пласт исследований, сочетающих использование инструментальных и химических методов, позволяет убедительно говорить о присутствии в молекулах ГК и гуминоподобных веществах (ГПВ) характерных структурных фрагментов независимо от источника формирования.

Известен способ RU №2028149, С1 6 А61К 35/10 (дата публикации формулы изобретения 1995.02.09), где гуминовые кислоты, используемые для физиотерапии, экстрагируют из лечебной грязи. Для этого иловую сульфидную грязь предварительно подвергают декальцинированию и десульфированию раствором соляной кислоты. После этого экстрагирования щелочью, отстаивания щелочных экстрактов, осаждения при pH 1,0 и переосаждения, выделения целевого продукта и его высушивания используют низкоминерализованную грязь, декальцинирование, и десульфирование проводят последовательно трехкратной обработкой 2 М раствором в соотношении 1:5, 1:3 и 1:2 соответственно в течение 20 и 22 ч с последующим промыванием ее водой до отрицательной реакции Ca⁺² и Fe⁺³, щелочное экстрагирование осуществляют двукратной обработкой в течение 20-22 ч 0,5%-ным раствором гидроокиси натрия в соотношении 1:3 и 1:2, отстаивают щелочные экстракты в течение 48 ч, осадок отделяют и фильтруют через рыхлый фильтр, осаждение целевого продукта из фильтрата осуществляют его подкислением 50%-ной серной кислотой, выдерживают осадок при 40-45°С, отфильтровывают, промывают водой, этанолом до обесцвечивания, растворяют его в минимальном объеме 0,02 н. гидроокиси натрия и переосаждение проводят также 50%-ной серной кислотой, а выделение целевого продукта осуществляют после растворения промытого осадка при переосаждении в минимальном объеме 0,02 М раствора гидроокиси натрия его пропусканием через катионит КУ-2 в H⁺-форме до постоянного значения pH и высушивают при 35-40°С в тонком слое с принудительной вентиляцией.

Однако данный вариант обладает рядом недостатков: для повышения качества целевого продукта и максимальной очистки от примесных компонентов способ характеризуется многостадийностью и трудоемкостью. Длительность и многоэтапность процесса может являться фактором окислительных процессов и тем самым изменения нативных характеристик структур. Использование в процессе ионообменной смолы ограничивает возможности метода только для гуминовых кислот и исключает использование в качестве элюентов органических растворителей. При этом для достижения полного ионного обмена может потребоваться несколько процедур.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование известного способа выделения, очистки и фракционирования гуминовых кислот, а также возможность использования предлагаемого способа для гуминоподобных веществ, содержащихся в некоторых объектах природного происхождения и находящих медицинское применение.

Сущностью способа является специфическая возможность выделять с помощью детонационных наноалмазов гуминовые кислоты или гуминоподобные вещества определенного размера, а общий суммарный эффект всех стадий способа позволяет получать стандартизированные по степени очистки гуминовые кислоты или гуминоподобные вещества. Применяемые сорбенты позволяют использовать в качестве экстрагентов органические растворители. Так, согласно предлагаемому способу в качестве экстрагента используется 0,1 М раствор гидроксида натрия в 10% растворе диметилсульфоксида, что способствует более полному извлечению специфических веществ. Экстракт, полученный трехкратной обработкой природного источника гуминовых кислот (донные отложения, лечебные грязи, торф, уголь) или гуминоподобных веществ (чага, мумие и др.) раствором 0,1 М гидроксида натрия в 10% диметилсульфоксиде (ДМСО), подвергают предварительной очистке в режиме колоночной хроматографии с использованием в качестве сорбента сефадекс LH-20, а в качестве элюента дистиллированную воду. Очищенные с помощью гель-хроматографии гуминовые кислоты или гуминоподобные вещества выделяют из раствора сорбцией на детонационных наноалмазах, отмывают от несорбируемых фрагментов. Гуминовые кислоты или гуминоподобные вещества десорбируют с детонационных наноалмазов элюционным буфером или хелатором.

Пример 1.

250 г лечебной грязи трехкратно обрабатывают 200 мл раствора 0,1 М гидроксида натрия в 10% диметилсульфоксиде. Полученные извлечения объединяют, упаривают под вакуумом до объема 50 мл и центрифугируют при 5 тыс/об.мин. На хроматографическую колонку, заполненную сорбентом сефадекс LH-20 с объемом геля 200 мл, наносят 25 мл экстракта, элюцию проводят дистиллированной водой, сбор фракций по 5 мл, детекция спектрофотометрическая при λ=260 нм. Колонку отмывают и повторяют хроматографирование оставшегося объема. Собранный высокомолекулярный хроматографический пик объединяют и упаривают под вакуумом до объема 10 мл. В полученный раствор гуминовых кислот вносят 20 г детонационных наноалмазов марки RUDDM, смесь в течение 5 мин интенсивно перемешивают. Наночастицы собирают центрифугированием при 14500 об/мин в течение 3 мин. Отмытые частицы для десорбции целевого вещества обрабатывают фосфатным буферным раствором с рН 7,8 (состоящим из дигидрофосфата натрия и гидрофосфата натрия, см. Справочник биохимика Р.Досон, Д.Элиот. - М.: Мир. 1991). Десорбированную гуминовую кислоту сушат в вакуум-сушильном шкафу в тонком слое при температуре 35°C и остаточном давлении в рабочей камере около 1,3·10³ Па. Выход целевого продукта составляет 4 г.

Пример 2.

Гриб Чага (Inonotus obliquus) 10 г трехкратно обрабатывают в 20 мл 0,1 М гидроксида натрия в 10% диметилсульфоксиде, полученный экстракт объединяют и упаривают под вакуумом до объема 30 мл. На хроматографическую колонку, заполненную сорбентом сефадекс LH-20 с объемом геля 200 мл, наносят экстракт, элюцию проводят дистиллированной водой, сбор фракций по 5 мл, детекция спектрофотометрическая при λ=260 нм. Собранный высокомолекулярный хроматографический пик объединяют и упаривают под вакуумом до объема 10 мл. В полученный раствор гуминовых кислот вносят 20 г детонационных наноалмазов марки RUDDM, смесь в течение 5 мин интенсивно перемешивали. Наночастицы собирают центрифугированием при 14500 об/мин в течение 3 мин. Отмытые частицы для десорбции вещества обрабатывают буферным раствором с рН 7,8 на основе системы бикарбонат натрия - 5% СО₂ (см. Справочник биохимика Р.Досон, Д.Элиот. - М. Мир.: 1991). Десорбированые гуминоподобные вещества сушат в вакуум-сушильном шкафу в тонком слое при температуре 35°С и остаточном давлении в рабочей камере около 1,3·10³ Па. Выход целевого продукта составляет около 5 г.

Литература

1. Сухих А.С. Эпоксимодифицированные полисахаридные гели в химии гуминовых, гуминоподобных веществ и препаратов на их основе. Автореф. диссертации. - Тюмень, 2007. 21 с.

2. Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере / Е.С Елин. - Новосибирск: СО РАН, 2001.

3. Описание изобретения RU 2043107.

4. Справочник биохимика. Р.Досон, Д.Элиот, У.Элиот и др. М.: Мир. 1991. 544 с.

Способ очистки и фракционирования гуминовых кислот и гуминоподобных веществ, включающий их трехкратную экстрацию из природного объекта раствором, содержащим гидроксид натрия, очистку экстракта, сушку целевого продукта при 35° в тонком слое, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют 0,1 М раствором гидроксида натрия в 10% диметилсульфоксиде, объединенные экстракты подвергают центрифугированию при 5 тыс. об. мин, очистку экстракта осуществляют вначале на хроматографической колонке с использованием сефадекса LH-20, после чего раствор, полученный при элюировании хроматографической колонки водой, подвергают контактированию с детонационными наноалмазами в качестве сорбента, проводят отделение и отмывку наноалмазов от примесей и несорбированных фрагментов и осуществляют десорбцию целевого вещества из наноалмазов буферным раствором.