Development of new extraction directions of biologically active

Development of new extraction directions of biologically active substances from waste wood and woody greenery Kutakova Nataliya assistant professor department of timber-chemical production

Развитие новых направлений выделения БАВ из отходов древесины и древесной зелени Кутакова Наталья Алексеевна доцент кафедры лесохимических производств САФУ

The innovative center (IC) of biologically active substances and carbon adsorbents • Разработка новых направлений выделения из отходов древесины и древесной зелени биологически активных веществ. Development of new extraction directions of biologically active substances from waste wood and woody greenery. • Исследование состава и совершенствование технологии переработки морских водорослей с получением новых продуктов, обладающих биологической активностью и пригодных для лечения и профилактики некоторых заболеваний человека. Research of structure and improvement processing technology of marine algae with reception of the new products possessing biological activity and suitable for treatment and prevention of certain diseases of the person. • Новая технология синтеза активных углей в 3 -4 раза превосходящих по своим адсорбционным свойствам, выпускаемые промышленностью России. The new technology of active carbon synthesis adsorption properties of which are 3 -4 times exceed in the properties of activated carbons produced by Russian industry. Head IC: BOGDANOVICH Nikolay I. HEAD OF THE DEPARTMENT OF FOREST-CHEMICAL PRODUCTIONS PROFESSOR, D. Sc. (Tech. ) Northern (Arctic) Federal University

Структура отходов и основные продукты The structure of the waste and the main products Заготовка древесины Logging Древесная зелень Woody greenery Экстракты Extracts Целлюлозо-бумажное производство Pulp and paper industry Черный щелок Black liquor Сульфатное мыло Sulfate soap Нейтральные вещества Neutral substance Производство фанеры Production of plywood Береста The bark of the birch Бетулин Betulin

Состав древесной зелени (ДЗ) The composition of woody greenery (WG) Водорастворимые вещества Water-soluble substances • Витамины (vitamins) • Аминокислоты (amino acids) • Белки (proteins) • Простые фенольные (simple phenolic) • Сложные фенольные (complex phenolic) • Танниды (tannins) • Минеральные вещества (minerals) • Органические кислоты (organic acids) • Сахара (sugar) • • • Жирорастворимые вещества Fat-soluble substances Витамины (vitamins) Пигменты (pigments) хлорофиллы (chlorophylls) каротиноиды (carotenoids) Эфирные масла (essential oils) Липиды (lipids) нейтральные (neutral) фосфолипиды (phospholipids) гликолипиды (glycolipids) фосфатиды (phosphatides) стерины (sterols) Минеральные вещества (minerals)

Направления переработки ДЗ Areas of treatment (WG) Производство витаминной муки (Production of vitamin flour) 2) Производство эфирных масел (Production of essential oils) 3) Экстракционная переработка (Extraction processing) 1) Горячая вода (hot water) • Хвойный натуральный лечебный экстракт (Spruce extract of natural healing) • ВЭРВА – стимулятор роста (VERVA growth stimulator) Органические растворители (organic solvents) Хлорофилло-каротиновая паста (Chlorophyll-carotene paste) Хлорофиллин натрия (chlorophyllin sodium)+ провитаминный концентрат (provitamin concentrate) + бальзамическая паста (balsamic pasta)

Сравнение методов экстракции Comparison of extraction methods Petroleum ether Extractive substances, % Deflegmatsionny method Chlorophylls, mg/kg Carotenoids, mg/kg Extraction with ultrasound Method of infusion

Сравнение действия растворителей Comparison of effect of solvents Deflegmatsionny method Extractive substances, % Chlorophylls, mg/kg petroleum ether ethanol

Экстракция ДЗ этиловым спиртом The alcohol extraction of WG Измельчение (milling) ДЗ (WG) Метод настаивания (method of infusion) Дефлегмационный метод (Deflegmatsionny method) Экстракция (Extraction) Экстракция с ультразвуком (Extraction with ultrasound) Экстракт спиртовый (alcoholic extract) Анализ компонентов Исследование Регенерация спирта (Analysis of the components) биологической активности (Regeneration of alcohol) • Экстрактивные вещества (The study of biological (extractive substances) activity) • Хлорофиллы (chlorophylls) Сгущенный экстракт • Каротиноиды (carotenoids) (concentrated extract)

Влияние концентрации этанола Effect of ethanol concentration Deflegmatsionny method Extractive substances, % 65 % ethanol Chlorophylls, mg/kg 75 % ethanol Carotenoids, mg/kg 90 % ethanol

Состав спиртового экстракта The composition of alcoholic extract Free acid, % Lipids, % - neutral lipids - glycolipids - phospholipids Yield extractive substances, % 9, 2 44, 5 68, 1 29, 2 2, 7 25, 0

Двухступенчатая экстракция ДЗ The two-stage extraction WG 1 - петролейный эфир (petroleum ether) 2 – этанол (ethanol) petroleum ether WG steam stage I vent ethanol stage II water vapor I extract Carotenoids 160 -200 mg/kg Выход экстрактивных веществ 20 % Yield extractive substances 20 % II extract Chlorophylls 1200 -2700 mg/kg

Сравнение состава водных экстрактов Comparison of aqueous extracts, % Kind WG Solids Tannides Soluble sugar Watersoluble fibers Ascorbic аcid Without ultrasound, t = 85 о. С spruce 1, 98 0, 56 0, 40 0, 64 0, 008 pine 1, 38 1, 20 0, 42 0, 87 - - 0, 064 - 0, 001 Extraction with ultrasound, t = 60 о. С spruce 0, 90 1, 02 0, 49 Extraction with ultrasound, t = 85 о. С spruce 0, 88 5, 05 0, 40

Исследование биологической активности The study of biological activity 1 g/l 3 g/l Germination of acacia seeds, % days 2 g/l days

Проращивание семян ели Germination of seeds spruce Germination, % 1 - aqueous extract WG, 10 g/l Length of sprouts, mm 2 - water 3 - control

Структурная формула бетулина Structural formula of betulin

Способы извлечения бетулина Methods for extraction of betulin Активация бересты паром Activation of birch bark by steam Взрывной автогидролиз в щелочной среде The explosive autohydrolysis in alkaline medium Экстракция с добавкой активного угля Extraction with the addition of activated carbon Флюидная экстракция Fluid extraction Вакуумная сублимация (возгонка) Vacuum sublimation Вакуумный пиролиз Vacuum pyrolysis Экстракция этанолом с обработкой ультразвуком и др. Extraction of ethanol with ultrasound, etc.

Стадии экстракции Extraction stage Береста техническа я (bark of the birch technical) Спирт (Alcohol) Измельчение Сортировка (milling) (sorting) Экстракция, обработка ультразвуком и т. п. Мелочь fine particles (Ekstraktsiya, processing by ultrasound, etc. ) Экстракт (extract) Фильтрация Твердый остаток (filtering) (solid residue)

Результаты экстракции The results of the extraction Результаты извлечения бетулинасырца из бересты фракцией 2 мм (Results of the extraction of rough betulin from birch bark with 2 mm fractions) Результаты извлечения бетулинасырца из бересты фракцией 3, 5 -4 мм (Results of the extraction of rough betulin from birch bark with 3, 5 -4 mm fractions)

Сравнение выхода бетулина Comparison of the yield of betulin Betulin extraction method First ٭ Second ٭٭ Production method Deflegmation method Birch bark type Content of betulin, % of the amount of extractives 57, 3 91, 8 67, 6 - 64, 3 - 46, 4 - 76, 0 - 61, 6 92, 5 67, 0 91, 8 Infusion with double Manufacturing change of dissolvent Infusion with double change of dissolvent and ultrasound treatment Newly procured Infusion with double change of dissolvent Deflegmation method Manufacturing Infusion with double change of dissolvent and ultrasound treatment Content of recrystallized betulin, %

ИК-спектр бетулина The IR spectrum of betulin

Хроматограмма бетулинового экстракта Chromatogram of betulin extract from manufacturing birch bark Chromatogram of betulin extract from newly procured birch bark

Application of betulin in medicine antiviral (противовирус) antioxidatic (антиоксидант) anti. AIDS (Антиспид) (противогриппозная) antiedematous (противоотечная) anti-inflammatory antirheumatic antisclerous (антиревматическая) (антисклеротическая) (противоопухолевая) Biological activity of betulin and its derivatives antiallergic antiflu иммуномодулирующая antibacterial (Биологическая активность бетулина и его производных) (антибактериальная) антигельминтная antimicotic antiulcerous (противовоспалительная) antineoplastic (противоаллергическая) antimalarial (противомалярийная) (противогрибковая) (противоязвенная) антипероксидантная anticarcinogenic (противораковая) antiseptic антисептическая гиполипидемическая

THANKS FOR ATTENTION! Kutakova Nataliya assistant professor department of timber-chemical production E-mail: lesochim@narfu. ru