Изучение кинетики ультразвуковой экстракции биологически активных соединений из сырья Thymus vulgaris L. В водно-спиртовой среде

Изучение кинетики технологического процесса экстракции крайне необходимо в технологии переработки растительного сырья. Основными подходами математического описания получаемых результатов, являются моделирование массопереноса в соответствии со вторым законом Фика с вычисление коэффициентов диффузии и аппроксимация кинетических зависимостей уравнениями кинетики псевдо-реакции второго порядка. Тимьян обыкновенный (Thymus vulgaris L.) – многолетний, эфиромасличный полукустарник, произрастающий по всему миру, является перспективным источником флавоноидов и полифенольных кислот, обуславливающих его терапевтические свойства. Целью работы являлось изучение кинетики ультразвуковой экстракции биологически активных соединений в водноспиртовой среде из надземной массы тимьяна. Экстракты получены методом ультразвуковой экстракции. Общее содержание полифенолов определялось по реакции с реактивом Фолина-Чокалтеу, флавоноидов – по реакции комплексообразования с хлоридом алюминия, содержание хлорогеновой, феруловой и бензойной кислот – методом ВЭЖХ. Экспериментальные данные аппроксимированы уравнением реакции второго порядка. Установлены кинетические параметры процесса извлечения целевых соединений. Результаты исследования могут быть использованы при оптимизации процессов ультразвуковой экстракции фитокомпонентов из сырья представителей рода Thymus L. и применены в фармацевтической, косметологической и пищевой промышленности.

1. Бейдеман И.Н. Методика фенологических наблюдений при геоботанических исследованиях. – М.-Л.: «Изд-во Акад. наук СССР», 1954. – с. 130

2. Государственная Фармакопея Российской Федерации ХIV изд., 2018. – [Электронный ресурс] – URL: http://resource.rucml.ru/feml/pharmacopia/14_2/HTML/517/index.html

3. Середа Л.Н., Цветов Н.С. Оптимизация метода ультразвуковой экстракции биологически активных соединений водно-спиртовой смесью из плодов Vaccinium vitisidaea L., произрастающей на Кольском полуострове // Химия растительного сырья. – 2024. – №1. – С. 292-300. DOI: 10.14258/jcprm.20240113108

4. Anwar F., Mahrye, Khan R., Qadir R., Saadi S., Gruczynska-Sekowska E., Saari N., Brishti F.H. Exploring the Biochemical and Nutra‐Pharmaceutical Prospects of Some Thymus Species–A Review // Chemistry & Biodiversity. – 2024. – Vol. 21(7). – P. e202400500. DOI: 10.1002/cbdv.202400500

5. Apostolakis A., Grigorakis S., Makris D.P. Optimisation and comparative kinetics study of polyphenol extraction from olive leaves (Olea europaea) using heated water/glycerol mixtures // Separation and Purification Technology. – 2014. – Vol. 128. – P. 89-95. DOI: 10.1016/j.seppur.2014.03.010

6. Cavdarova M., Makris D. P. Extraction kinetics of phenolics from carob (Ceratonia siliqua L.) kibbles using environmentally benign solvents // Waste and Biomass Valorization. – 2014. – Vol. 5. – P. 773-779. DOI: 10.1007/s12649-014-9298-3

7. Chan C.H., Yusoff R., Ngoh G C. Modeling and kinetics study of conventional and assisted batch solvent extraction // Chemical engineering research and design. – 2014. – Vol. 92(6). – P. 1169-1186. DOI: 10.1016/j.cherd.2013.10.001

8. Harouna-Oumarou H.A. Fauduet H., Porte C., Ho Y.S. Comparison of kinetic models for the aqueous solid-liquid extraction of Tilia sapwood in a continuous stirred tank reactor // Chemical Engineering Communications. – 2007. – Vol. 194(4). – P. 537-552. DOI: 10.1080/00986440600992511

9. Ho Y.S., Harouna-Oumarou H.A., Fauduet H., Porte C. Kinetics and model building of leaching of water-soluble compounds of Tilia sapwood // Separation and Purification Technology. – 2005. – Vol. 45 (3). – P. 169-173. DOI: 10.1016/j.seppur.2005.03.007

10. Karageorgou I., Grigorakis S., Lalas S., Makris D.P. Enhanced extraction of antioxidant polyphenols from Moringa oleifera Lam. leaves using a biomolecule-based lowtransition temperature mixture // European food research and technology. – 2017. – Vol. 243. – P. 1839-1848. DOI: 10.1007/s00217-017-2887-1

11. Karakashov B., Grigorakis S., Loupassaki S., Mourtzinos I., Makris D.P. Optimisation of organic solvent-free polyphenol extraction from Hypericum triquetrifolium Turra using Box–Behnken experimental design and kinetics // International Journal of Industrial Chemistry. – 2015. – Vol. 6. – P. 85-92. DOI: 10.1007/s40090-015-0034-z

12. Meier U. Growth stages of mono- and dicotyledonous plants BBCH. – Quedlinburg, 2018. – p. 204. DOI: 10.5073/20180906-074619

13. Paleologou I., Vasiliou A., Grigorakis S., Makris D.P. Optimisation of a green ultrasound-assisted extraction process for potato peel (Solanum tuberosum) polyphenols using bio-solvents and response surface methodology // Biomass Conversion and Biorefinery. – 2016. – Vol. 6. – P. 289-299. DOI: 10.1007/s13399-015-0181-7

14. Patil S.M., Ramu R., Shirahatti P.S., Shivamallu C., Amachawadi R.G. A systematic review on ethnopharmacology, phytochemistry and pharmacological aspects of Thymus vulgaris Linn // Heliyon. – 2021. – Vol. 7(5). DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.

15. Rakotondramasy-Rabesiaka L., Havet J.L., Porte C., Fauduet H. Solid–liquid extraction of protopine from Fumaria officinalis L. – analysis determination, kinetic reaction and model building // Separation and Purification Technology. – 2007. – Vol. 54(2). – P. 253- 261. DOI: 10.1016/j.seppur.2006.09.015

16. Rakotondramasy-Rabesiaka L., Havet J.L., Porte C., Fauduet H. Solid–liquid extraction of protopine from Fumaria officinalis L. – Kinetic modelling of influential parameters // Industrial crops and products. – 2009. – Vol. 29 (2-3). – P. 516-523. DOI:10.1016/j.indcrop.2008.10.001

17. Rakotondramasy-Rabesiaka L., Havet J.L., Porte C., Fauduet H. Estimation of effective diffusion and transfer rate during the protopine extraction process from Fumaria officinalis L // Separation and Purification Technology. – 2010. – Vol. 76(2). – P. 126-131. DOI: 10.1016/j.seppur.2010.09.030

18. Seikova I., Simeonov E., Ivanova E. Protein leaching from tomato seed – experimental kinetics and prediction of effective diffusivity // Journal of Food Engineering. – 2004. – Vol. 61(2). – P. 165-171. DOI: 10.1016/S0260-8774(03)00083-9

19. Shehata E., Grigorakis S., Loupassaki S., Makris D.P. Extraction optimisation using water/glycerol for the efficient recovery of polyphenolic antioxidants from two Artemisia species // Separation and Purification Technology. – 2015. – Vol. 149. – P. 462-469. DOI: 10.1016/j.seppur.2015.06.017

20. Simeonov E., Tsibranska I., Minchev A. Solid-liquid extraction from plantsexperimental kinetics and modelling // Chemical Engineering Journal. – 1999. – Vol. 73(3). – P. 255-259. DOI: 10.1016/S1385-8947(99)00030-3

21. Stahl-Biskup E., Venskutonis R.P. Thyme // Handbook of herbs and spices. – 2012. – Vol. 1. – P. 499-525. DOI: 10.1533/9780857095671.499

22. Tzima K., Kallithraka S., Kotseridis Y., Makris D.P. Kinetic modelling for flavanol extraction from red grape (Vitis vinifera L.) pomace using aqueous organic acid solutions // International Food Research Journal. – 2014. – Vol. 21 (5). – Р. 1919-1924

23. Wongkittipong R., Prat L., Damronglerd S., Gourdon C. Solid-liquid extraction of andrographolide from plants – experimental study, kinetic reaction and model // Separation and Purification Technology. – 2004. – Vol. 40(2). – P. 147-154. DOI: 10.1016/j.seppur.2004.02.002