ПОЛУЧЕНИЕ СУММЫ АГЛИКОНОВЫХ ФЛАВОНОИДОВ ИЗ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ КОРНЕЙ Glycyrrhiza glabra L.

АННОТАЦИЯ

Разработан эффективный способ получения суммы агликоновых флавоноидов из отходов переработки корней Glycyrrhiza glabra L. Показано, что предварительная водная экстракция способствует удалению гидрофильных компонентов и приводит к увеличению содержания глабридина с 0,18±0,02% до 0,30±0,02%. Изучено влияние температуры и кинетики процесса экстракции с использованием 95% этанола. Установлено, что оптимальный температурный интервал составляет 30–40°С, обеспечивающий высокую селективность процесса. Показано, что экстракция носит двухстадийный характер: на начальном этапе происходит интенсивное извлечение целевых соединений, а затем система приближается к диффузионному равновесию. Применение многостадийной экстракции (4–5 последовательных стадий по 4–6 часов) позволяет достичь максимального выхода агликоновых флавоноидов до 96%. Полученные результаты подтверждают эффективность комплексной переработки отходов солодки и перспективность их использования в качестве источника биологически активных соединений.

ABSTRACT

An efficient method for obtaining the total aglycone flavonoids from the processing waste of Glycyrrhiza glabra L. roots has been developed. It was demonstrated that preliminary aqueous extraction facilitates the removal of hydrophilic components and increases the glabridin content from 0.18±0.02% to 0.30±0.02%. The effects of temperature and extraction kinetics using 95% ethanol were investigated, and the optimal temperature range was found to be 30–40°C, ensuring high selectivity of the process. The extraction follows a two-stage mechanism, with an initial intensive extraction of target compounds followed by a gradual approach to diffusion equilibrium. The application of multistage extraction (4–5 consecutive stages of 4–6 hours each) allows achieving a maximum yield of aglycone flavonoids of up to 96%. The obtained results confirm the efficiency of comprehensive processing of licorice waste and demonstrate its potential as a promising source of biologically active compounds.

Ключевые слова: Glycyrrhiza glabra L., солодка, отходы переработки, агликоновые флавоноиды, глабридин, биологически активные вещества.

Keywords: Glycyrrhiza glabra L., licorice, processing waste, aglycone flavonoids, glabridin, biologically active compounds.

Введение

В последние годы комплексная переработка растительного сырья рассматривается как одно из приоритетных направлений развития фармацевтической и биотехнологической промышленности, что обусловлено необходимостью рационального использования природных ресурсов и вовлечения вторичных продуктов переработки в хозяйственный оборот [1,2]. В этой связи особое внимание уделяется отходам растительного сырья как перспективному источнику биологически активных соединений.

Одним из наиболее ценных лекарственных растений является Glycyrrhiza glabra L. (солодка голая), широко распространённая в странах Центральной Азии, включая Узбекистан, и характеризующаяся богатым химическим составом. При промышленной переработке корней солодки образуется значительное количество отходов (шрота), которые, несмотря на извлечение глицирризиновой кислоты, сохраняют широкий спектр биологически активных веществ, в том числе фенольных соединений, содержание которых может достигать 6% [3,4]. Особое значение среди них имеют флавоноиды и их агликоновые формы, обладающие выраженной антиоксидантной, противовоспалительной и мембраностабилизирующей активностью. Наибольший практический интерес представляет глабридин, широко применяемый в фармацевтической и косметической промышленности. В последние годы интерес к данным соединениям значительно возрос, однако существующие технологии в основном ориентированы на извлечение водорастворимых компонентов и не обеспечивают эффективного выделения агликоновых форм флавоноидов [5,6].

В настоящее время предложен ряд современных методов извлечения биологически активных соединений, включая сверхкритическую флюидную и ультразвуковую экстракцию. Сверхкритическая экстракция характеризуется высокой селективностью, однако не всегда обеспечивает полное извлечение целевых компонентов из растительного сырья. Ультразвуковая экстракция позволяет интенсифицировать процесс и сократить его продолжительность, но сопровождается извлечением сопутствующих веществ, что усложняет последующие стадии очистки. Кроме того, применение указанных методов в промышленном масштабе ограничено высокой стоимостью оборудования и сложностью технологической реализации [7-10].

Анализ литературных данных показывает, что в мировой практике наиболее распространённой остаётся технология получения водорастворимого комплекса биологически активных веществ, составляющего до 40–50% массы исходного сырья [11]. Однако данные подходы не обеспечивают эффективного выделения агликоновых форм флавоноидов. В связи с этим актуальной задачей является разработка доступных и технологически эффективных методов извлечения агликоновых флавоноидов из отходов переработки корней солодки.

Таким образом, традиционные методы экстракции сохраняют свою актуальность благодаря технологической простоте, экономической доступности и возможности переработки значительных объёмов сырья. При этом ключевыми факторами, определяющими эффективность извлечения агликоновых флавоноидов, являются температура, продолжительность и стадийность процесса экстракции.

Цель исследования. Целью настоящего исследования является разработка эффективного способа получения суммы агликоновых флавоноидов из отходов переработки корней Glycyrrhiza glabra L. с оптимизацией параметров экстракционного процесса (температуры, продолжительности и стадийности).

Материалы и методы

В качестве объекта исследования использовали образцы корней Glycyrrhiza glabra L., заготовленные на территории Сырдарьинской области Республики Узбекистан в декабре. Сырьё высушивали до воздушно-сухого состояния и измельчали до размера частиц 2–4 мм.

Определение содержания глабридина проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с использованием хроматографической системы Shimadzu LC-20 (Япония), оснащённой двухнасосным модулем, автосамплером и УФ-детектором. Разделение осуществляли на обращённо-фазовой колонке Supelco C18 (150 × 4,6 мм, 5 мкм). В качестве подвижной фазы использовали смесь 0,1% раствора муравьиной кислоты (фаза А) и ацетонитрила (фаза В) при скорости потока 1,0 мл/мин. Температура колонки поддерживалась на уровне 40°С, детектирование проводили при длине волны 282 нм, объём инъекции составлял 20 мкл.

Все эксперименты проводили в трёхкратной повторности. Результаты представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение (Mean ± SD). Относительное стандартное отклонение (RSD) не превышало 5%, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости метода.  С целью повышения степени извлечения агликоновых флавоноидов исходное сырьё подвергали предварительной водной экстракции при температуре 50–60°С с последующим отделением водного экстракта и высушиванием остатка. Экстракцию агликоновых флавоноидов осуществляли 95% этанолом при температуре 20–50°С. Процесс проводили в 1–5 последовательных стадиях продолжительностью 1–6 часов каждая. Влияние температуры и времени экстракции на выход целевых соединений оценивали по данным количественного анализа методом ВЭЖХ.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием стандартных методов вариационной статистики. Достоверность различий оценивали при уровне значимости p < 0,05.

Результаты и обсуждение

В условиях проведённого хроматографического анализа глабридин характеризуется временем удерживания около 9,4 мин (рис. 1), что свидетельствует о достаточной селективности и надёжности применяемого метода. Сравнение хроматограмм стандартного образца и этанольного экстракта отходов корней солодки (рис. 2) подтверждает присутствие глабридина в исследуемых образцах.

Рисунок 1. Хроматограмма стандартного образца глабридина (tR ≈ 9,4 мин)

Рисунок 2. Хроматограмма этанольного экстракта отходов корней солодки

Количественный анализ показал, что содержание глабридина в исходном растительном сырье составляет 0,18 ± 0,02%. После проведения предварительной водной экстракции его содержание увеличивается до 0,30 ± 0,02%, что, вероятно, связано с удалением гидрофильных компонентов и относительным обогащением остатка агликоновыми флавоноидами. Полученные результаты согласуются с литературными данными о влиянии предварительной обработки сырья на повышение селективности экстракции фенольных соединений [12-16].

В продолжение проведённых исследований процесс выделения изофлавоноида глабридина и суммы флавоноидов из отходов корней Glycyrrhiza glabra L. (солодки голой) осуществляли с использованием сырья, измельчённого до размера 2–4 мм, при экстракции этанолом. Основное внимание было уделено изучению влияния температуры и кинетики процесса экстракции (рис.3).

Рисунок 3. Зависимость выхода агликоновых флавоноидов от температуры

Изучение влияния температуры показало, что повышение температуры способствует увеличению скорости перехода целевых компонентов в растворитель и, соответственно, росту выхода агликоновых флавоноидов. Однако при температурах выше 40°С наблюдается интенсивное извлечение сопутствующих веществ, что снижает селективность процесса и усложняет последующую очистку. В связи с этим оптимальным температурным интервалом признан диапазон 30–40°С, обеспечивающий баланс между выходом и селективностью экстракции. Исследование кинетики процесса (табл. 1) показало, что извлечение агликоновых флавоноидов носит выраженный двухстадийный характер. На начальном этапе (1–3 ч) наблюдается интенсивное увеличение выхода, что связано с быстрым вымыванием доступных соединений. На последующих стадиях скорость процесса снижается, и система постепенно приближается к диффузионному равновесию. Применение многостадийной экстракции существенно повышает полноту извлечения целевых веществ; проведение 4–5 последовательных стадий

Таблица 1.

Влияние времени экстракции на выход агликоновых флавоноидов.

позволяет достичь их максимального выхода. В оптимальных условиях (температура 30–40°С, 4–5 стадий по 4–6 часов) суммарный выход агликоновых флавоноидов достигает 96% от их исходного содержания в сырье.

Следует отметить, что полученные результаты сопоставимы или превосходят данные, приведённые в литературе для альтернативных методов экстракции, при этом предлагаемый подход отличается технологической простотой, доступностью и возможностью масштабирования для переработки значительных объёмов растительного сырья.

Выводы

В результате проведённых исследований установлено, что отходы переработки корней Glycyrrhiza glabra L. являются перспективным источником агликоновых флавоноидов. Показано, что предварительная водная экстракция способствует повышению содержания глабридина с 0,18±0,02% до 0,30±0,02%, что связано с удалением гидрофильных компонентов и повышением селективности процесса.

Установлено, что оптимальный температурный интервал экстракции составляет 30–40°С, обеспечивающий эффективное извлечение целевых соединений при минимальном переходе сопутствующих веществ. Показано, что кинетика процесса носит двухстадийный характер: интенсивное извлечение в первые 1–3 часа с последующим выходом на диффузионное равновесие. Определено, что применение многостадийной экстракции (4–5 последовательных стадий по 4–6 часов) позволяет достичь максимального выхода агликоновых флавоноидов до 96% от их исходного содержания в сырье.

Научная новизна работы заключается в обосновании эффективности предварительной водной обработки отходов солодки и оптимизации параметров экстракции (температура, продолжительность, стадийность) для целенаправленного получения суммы агликоновых флавоноидов. Практическая значимость заключается в разработке технологически простой и экономически эффективной схемы переработки отходов солодки, пригодной для масштабирования в условиях промышленного производства.

Список литературы:

1. Chen K., Yang R., Shen F.Q., Zhu H.L. Advances in pharmacological activities and mechanisms of glycyrrhizic acid // Current Medicinal Chemistry. – 2020. – Vol. 27. – P. 6219–6243.
2. Саноев А.И., Сагдуллаев Ш.Ш. Glycyrrhiza glabra ўсимлик илдизини комплекс қайта ишлаш технологияси // Agro Inform. – Тошкент, 2021. – Махсус сон №2. – Б. 3–6.
3. Pastorino G., Cornara L., Soares S., Rodrigues F., Oliveira M.B.P.P. Liquorice (Glycyrrhiza glabra): A phytochemical and pharmacological review // Phytotherapy Research. – 2018. – Vol. 32. – P. 2323–2339.
4. Simmler C., Chen S.-N., Pauli G.F. et al. Phytochemistry and biological properties of glabridin and related compounds from Glycyrrhiza species // Phytochemistry Reviews. – 2021. – Vol. 20. – P. 1189–1210. DOI: 10.1007/s11101-020-09715-6
5. Li J., Wang Y., Zhang L. et al. Bioactive compounds and pharmacological effects of Glycyrrhiza species: A review // Frontiers in Pharmacology. – 2022. – 13: 822336. DOI: 10.3389/fphar.2022.822336
6. Zhou Y., Zhang H., Liu X. et al. Advances in extraction, separation and bioactivity of flavonoids from Glycyrrhiza glabra L. // Industrial Crops and Products. – 2023. – Vol. 193. – 116231. DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.116231
7. Li X., Yu C., Sun W. et al. Chemical constituents and biological activities of Glycyrrhiza species: A review // Molecules. – 2020. – 25(3): 512. DOI: 10.3390/molecules25030512
8. Zhang Y., Li X., Wang Z. et al. Advances in extraction and purification of bioactive compounds from licorice (Glycyrrhiza glabra L.) // Separation and Purification Technology. – 2022. – 290: 120858. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.120858
9. Yan H., Wang H., Tian M. et al. Recent advances in extraction, separation and analysis of bioactive compounds from Glycyrrhiza glabra L. // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. – 2021. – 200: 114076. DOI: 10.1016/j.jpba.2021.114076
10. Aslani B. et al. Structural characterization and biological properties of glabridin // Phytochemistry. – 2018. – Vol. 152. – P. 112–121.
11. Chávez-González M.L., Sepulveda L., Verma D.K. et al. Conventional and emerging extraction processes of flavonoids // Processes. – 2020. – 8(4): 434. DOI: 10.3390/pr8040434
12. Taldaev A., Svotin A.A., Obukhov S.I. et al. Modification of biopharmaceutical parameters of flavonoids: a review // Frontiers in Chemistry. – 2025. – Vol. 13. – Article 1602967.
13. Sanoev A.I., Juraev O.T., Khalilov R.M., Sagdullaev Sh.Sh. Selection of optimal licorice processing waste for obtaining glabridin // Science and Innovation. – 2022. – P. 756–760.
14. Саноев А.И., Мукаррамов Н.И., Халилов Р.М., Сагдуллаев Ш.Ш. Сверхкритическая экстракция глабридина из шрота солодки // Фармацевтический журнал. – 2019. – №4. – С. 72–77.
15. Саноев А.И., Khalilov R.M., Sagdullaev Sh.Sh. Интенсификация экстракции глицирризиновой кислоты // Farmatsevtika jurnali. – 2024. – №6. – С. 41–47.
16. Wang Y., Wang Z., Li C. et al. Advances in the study of chemical constituents and pharmacological effects of Glycyrrhiza glabra L. // Journal of Ethnopharmacology. – 2021. – 267: 113523. DOI: 10.1016/j.jep.2020.113523