Оптимизация методов и режимов экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья

В работе рассмотрены традиционные и современные методы получения фенольных соединений из растительного сырья и клеточных (in vitro) культур растений и проведен сравнительный анализ. В качестве объектов исследования были выбраны Hypericum perforatum (чайный гриб), Melilotus officinalis (вербейник) и Portulaca oleracea (портулак). Актуальность исследования обусловлена возросшим спросом на природные фенольные соединения как источники антиоксидантов и функциональных ингредиентов, а также необходимостью разработки эффективных, экономически и экологически безопасных технологий их получения. Цель исследования – определение оптимального способа получения фенольных соединений с точки зрения выхода, стабильности и технологической эффективности биоактивных соединений. В работе использовался 70% этаноловый экстрагент, и сравнивались три метода – мацерация, экстракция Сокслетом и ультразвуковая экстракция (UAE). По результатам исследования установлено, что наибольшее количество фенольных соединений получалось методом Сокслета: в натуральном растительном сырье были зарегистрированы показатели 61,2±2,4 мг GAE/г для Hypericum perforatum, 56,3±1,9 мг GAE/г для melilotus officinalis и 45,7±1,5 мг GAE/г для Portulaca oleracea. Метод ультразвуковой экстракции показал значения GAE/г 58,4±2,1; 44,1±1,5 и 32,8±1,1 мг соответственно, что выше, чем у метода мацерации, но ниже, чем у Сокслета. Самые низкие показатели наблюдались при мацерации (в диапазоне 24,2-42,6 мг GAE/г). Было обнаружено, что в экстрактах, полученных из культур In vitro, содержание фенольных соединений в среднем на 10-20% ниже, чем в натуральном растительном сырье. В результате оптимизации параметров экстракции было обнаружено, что для эффективного получения фенольных соединений оптимальным является 70% этанол и температурный диапазон 50-70 °C, при этом максимальные значения регистрировались при 70 °C. Сравнительный анализ показал, что метод Сокслета обеспечивает максимальную урожайность, однако требует высоких температур и энергозатрат. И хотя метод ультразвуковой экстракции имеет немного более низкий выход, он более эффективен и перспективен с точки зрения короткого времени экстракции (30 минут), меньшего расхода растворителя и сохранения биологически активных соединений. Таким образом, результаты исследования показали, что выбор способа получения фенольных соединений должен зависеть от конкретной цели: для максимального выхода – метод Сокслета, а для технологической эффективности, энергоэффективности и сохранения качества продукции – предлагается метод ультразвуковой экстракции. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологий получения растительных экстрактов в пищевой промышленности и производстве функциональных продуктов.

1. Постановление Правительства Республики Казахстан от 28.06.2024 № 512 «Об утверждении Комплексного плана по развитию переработки сельскохозяйственной продукции на 2024–2028 годы» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://adilet.zan.kz/rus/docs/P2400000512 (дата обращения: 13.01.2026).

2. На поддержку пищевой промышленности в 2025 году выделили 44 млрд тенге [Электронный ресурс] // Kapital.kz. — 14.10.2025. — Режим доступа: https://kapital.kz/economic/141476/na-podderzhku-pishevoj-promyshlennosti-v-2025-godu-vydelili-44-mlrd-tenge.html (дата обращения: 13.01.2026).

3. Жакупова Г. Н. и др. Перспективы применения растений Северного Казахстана в производстве продуктов питания функционального назначения //Вестник Алматинского технологического университета. – 2025. – Т. 147. – №. 1. – С. 99-106. doi: 10.48184/2304-568X-2025-1-99-106

4. Petropoulos S. A. et al. Nutritional value, chemical composition and cytotoxic properties of common purslane (Portulaca oleracea L.) in relation to harvesting stage and plant part //Antioxidants. – 2019. – Т. 8. – №. 8. – С. 293. doi: 10.3390/antiox8080293

5. Fernández-Poyatos M. P., Llorent-Martínez E. J., Ruiz-Medina A. Phytochemical composition and antioxidant activity of Portulaca oleracea: Influence of the steaming cooking process //Foods. – 2021. – Т. 10. – №. 1. – С. 94. doi: 10.3390/foods10010094

6. Alara O. R., Abdurahman N. H., Ukaegbu C. I. Extraction of phenolic compounds: A review //Current research in food science. – 2021. – Т. 4. – С. 200-214. doi: 10.1016/j.crfs.2021.03.011

7. Xu L., Wang X. A Comprehensive Review of Phenolic Compounds in Horticultural Plants //International Journal of Molecular Sciences. – 2025. – Т. 26. – №. 12. – С. 5767. doi: 10.3390/ijms26125767

8. Assouguem A. et al. Innovative approaches in the extraction, identification, and application of secondary metabolites from plants //Phyton. – 2025. – Т. 94. – №. 6. – С. 1631. doi: 10.32604/phyton.2025.065750

9. Yüksel i. T. Automatic solvent extraction of bioactive molecules rich in phenolics and flavonoids from hypericum perforatum l.: optimization and multivariate analysis //gıda. – 2025. – т. 50. – №. 6. – с. 1200-1219. doi: 10.15237/gida.gd25123.

10. Zhang Q.-W. et al. Techniques for extraction and isolation of natural products: a comprehensive review // Chin. Med. 2018. Vol. 13. Art. 20. doi: 10.1186/s13020-018-0177-x

11. Shen L. et al. A comprehensive review of ultrasonic assisted extraction (UAE) for bioactive components: Principles, advantages, equipment, and combined technologies //Ultrasonics Sonochemistry. – 2023. – Т. 101. – С. 106646. doi: 10.1016/j.ultsonch.2023.106646

12. Мулдашева А. и др. Исследование различных методов извлечения полифенолов из растительного сырья: исследование различных методов извлечения полифенолов из растительного сырья //Наука и образование. – 2025. – Т. 4. – №. 2 (79). – С. 76-84. doi: 10.52578/2305-9397-2025-2-4-76-84

13. Lesellier E., Lefebvre T., Destandau E. Recent developments for the analysis and the extraction of bioactive compounds from Rosmarinus officinalis and medicinal plants of the Lamiaceae family //TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2021. – Т. 135. – С. 116158. doi: 10.1016/j.trac.2020.116158

14. Pingret D., Fabiano‐Tixier A. S., Chemat F. Ultrasound‐assisted extraction. – 2013. doi: 10.1039/9781849737579-00089

15. Uwineza P.A., Waśkiewicz A. Recent advances in supercritical fluid extraction of natural bioactive compounds from natural plant materials // Molecules. 2020. Vol. 25. P. 1–30. doi: 10.3390/molecules25173847

16. Destandau E., Michel T. Microwave-assisted extraction. – 2022. doi: 10.1039/9781849737579.

17. Wawrosch C., Zotchev S. B. Production of bioactive plant secondary metabolites through in vitro technologies—status and outlook //Applied Microbiology and Biotechnology. – 2021. – Т. 105. – №. 18. – С. 6649-6668 doi: 10.1007/s00253-021-11539-w

18. Laina K. T. et al. Optimization of Combined Ultrasound and Microwave-Assisted Extraction for Enhanced Bioactive Compounds Recovery from Four Medicinal Plants: Oregano, Rosemary, Hypericum, and Chamomile //Molecules. – 2024. – Т. 29. – №. 23. – С. 5773. doi.org/10.3390/molecules29235773

19. Yusoff I. M. et al. A review of ultrasound-assisted extraction for plant bioactive compounds: Phenolics, flavonoids, thymols, saponins and proteins //Food research international. – 2022. – Т. 157. – С. 111268. doi: 10.1016/j.foodres.2022.111268

20. Dias Bertoco Júnior F. et al. Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds and Flavonoids from Banana Inflorescence and Characterization of Its Fibrous Residue //Separations. – 2025. – Т. 12. – №. 5. – С. 109. doi: 10.3390/separations12050109