Березовый луб что это
Способ переработки луба берёзовой коры
Владельцы патента RU 2595332:
Изобретение относится к сельскохозяйственной промышленности. Согласно предложенному способу осуществляют измельчение луба березовой коры до фракции менее 1 мм и экстрагируют его водно-спиртовым раствором гидроксида калия в сверхвысокочастотном поле. Затем отделяют экстракт и сушат проэкстрагированный осадок. Способ обеспечивает утилизацию отходов деревообработки. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к лесохимической, химической и сельскохозяйственной отраслям промышленности, в частности к способам получения стимулятора роста растений, антисептика при предпосевной обработке семян, высокоэффективной добавки к почве и в качестве кормовой добавки.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение технологии переработки луба березовой коры и сокращение продолжительности экстракции.
Способ переработки луба березовой коры реализуется следующим образом: фракцию луба менее 1 мм помещают в реактор с обратным холодильником, добавляют водно-спиртовый раствор КОН, включают СВЧ-установку. Расход электрической энергии 0,05 кВт·ч. Экстрагирование проводят 15 мин. По истечении времени из реактора сливают экстракт через фильтр, полученный фильтрат в дальнейшем используют для обработки семян. Рафинат высушивают до воздушно-сухого состояния.
Ниже приведен график результатов наблюдений по выращиванию семян (фиг. 1).
Растворы большей концентрации действуют как ингибиторы. Кроме того, семена, обработанные растворами ЭВ любой концентрации, не подверглись гниению (экстракты служат антисептиками). В случае с водой и раствором гумата калия загнило 10 и 7% семян соответственно. Обработка гуматом калия в начале наблюдения дает повышение всхожести по сравнению с контролем (вода), позднее всхожесть в этих пробах выравнивается.
Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.
Таким образом, предлагаемый способ переработки луба березовой коры является экономичным, эффективным и производительным. Обеспечивает утилизацию отходов деревообработки древесины и расширяет сырьевую базу для получения ценных продуктов из луба березовой коры.
Способ переработки луба березовой коры, характеризующийся тем, что осуществляют измельчение луба березовой коры до фракции менее 1 мм, экстрагирование растворителем в течение 15 мин, отделение экстракта и сушку проэкстрагированного осадка, при этом процесс экстрагирования проводят в сверхвысокочастотном поле при расходе энергии 0,05 кВт·ч/кг луба, а в качестве растворителя используют водно-спиртовой раствор гидроксида калия в количестве 15, или 20, или 22, или 25% от массы луба.
Березовый луб что это
В коре большинства видов содержится тритерпеноидбетулин, один из немногочисленных белых органических пигментов. Из видов, растущих в России, максимальное содержание бетулина наблюдается в коре берёзы пушистой (Betulapubescens) – до 44 %.Он стал объектом тщательного исследования медиков, биологов, фармацевтов почти в 40 странах мира.Интерес к этому веществу в наши дни находится на новом пике, т.е. взамен устаревающим и неточным оценкам приходят современные методы физико-химических и фармакологических исследований. Кроме всего вышеупомянутого, бетулин являетсяэмульгирующим средством и абсолютно безвреден, даже после термической обработки[2].
Березовая кора имеет две четко различимые части – внешнюю (береста) и внутреннюю (луб), которые значительно отличаются по химическому составу. Наиболее богата экстрактивными веществами внешняя кора [3]. Луб березовой коры содержит меньше экстрактивных веществ и их состав отличается от состава веществ, экстрагируемых из бересты. Предлагаемые способы выделения ценных веществ из коры березы включают ее разделение на бересту и луб и последующую независимую переработку экстракционными методами [9]. Особое внимание в последнее время уделяется разработке методов экстракции из бересты тритерпеноида бетулина. Сам бетулин и его производные, например, бетулиновая кислота, проявляют высокую биологическую активность [1,11] и на их основе разрабатываются новые препараты. Во внутренней части коры (так называемом лубе) содержание целлюлозы варьируется от 19,3 до 25,2%, лигнина от 24,7 до 37,9%, легкогидролизуемых полисахаридов от 18,1 до 26,9%, трудногидролизуемых полисахаридов от 17,1 до 22,8% и золы от 1,1 до 2,4% [10]. Луб березы содержит от 9 до 12% дубильных и до 6,5% сахаристых веществ. Доброкачественность дубильного экстракта, получаемого из луба березовой коры, в зависимости от возраста и вида берез составляет от 42 до 71% [6,12]. Значительные ресурсы березовой коры представлены, так называемой комлевой корой, в которой отсутствует четко выраженная граница между берестой и лубом. В экстрактах коры этих берез наряду с бетулином содержатся его окисленные производные: бетулиновая кислота, бетулиновый альдегид, метиловый эфир бетулиновой кислоты, бетулоновый альдегид, бетулоновая кислота.Бетулин и бетулиновая кислота представляют интерес для медицины в качестве основы для разработки новых противовирусных агентов[4].
Бетулин– это тритерпеновый спирт ряда лупана, имеющий брутто-формулу С30Н50О2 и химическое название бетуленол. Он содержится в большом количестве растений (орешник, календула, солодка и пр.), но в промышленных масштабах его можно получить только экстракцией из бересты. Несмотря на то, что бетулиндавно известен своими целебными свойствами (он был открыт Т.Е. Ловицем– преемником М.В. Ломоносова – в 1778г.), в последние годы в мировой фармакологии наблюдается рост интереса к нему. На текущий момент доказанными считаются следующие свойства:
-антисептическое и ранозаживляющее свойства;
-не вызывает сомнений выраженная противовирусная активность бетулина, особенно в отношении всех форм вируса герпеса [9];
-являются ингибиторами вируса полиомиелита, лихорадочных и респираторных заболеваний;
-бетулин способен ингибировать развитие микробактерий туберкулеза;
-противогрибковое действие бетулина открывает широкие перспективы в его применении, как для профилактики, так и для лечения микозов кожи, ногтей и волос [9];
-учеными США и Японии доказана противомеланомная активность самого бетулина и его производных [9];
-при включении бетулина в крем он продемонстрировал солнцезащитное действие (UVA-UVB-фильтр) [11];
-активно ингибирует фермент эластазу, ответственный за потерю упругости эластичными волокнами кожи;
-стимулирует синтез коллагена и останавливает воспалительные процессы в коже, защищая ее от воздействия протеинкиназ;
-отбеливает кожу за счет тормозящего действия на меланогенез[1].
Предложены несколько способов выделения бетулина из коры березы:
-путем кипячения бересты с водой, а затем высушивания и дальнейшего извлечения алкоголем;
-осаждение спиртового (этанол) экстракта бересты уксуснокислым свинцом и удалениесвинцауглеаммиачной солью[8];
— березовую кору экстрагируют бензолом, выделившийся при охлаждении бетулин отфильтровывают и сушат [1];
— использовалась также последовательная экстракция измельченной коры петролейным эфиром, четыреххлористым углеродом и хлороформом [1];
— предложен многостадийный метод выделения бетулина из коры березы, включающий экстракцию трихлорэтиленом, прямое ацелирование экстракта и гидролиз диацетатабетулина [1];
— известен способ получения бетулина, заключающийся в том, что бересту предварительно измельчают в водной щелочи и экстрагируют изопропиловым спиртом [10];
-выделение бетулина из коры березы, активированной в условиях взрывного автогидролиза
Измельчение бересты в водном растворе щелочи является сложным в технологическом плане, так как производится механическим путем и требует больших энергетических затрат. Кроме того, недостатком данного способа является длительность операции извлечения и вследствие этого малая эффективность процесса.Близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения бетулина из бересты березы, включающий предварительное активирование ее в условиях неизобарногопарокрекинга при температуре 180 – 260oC, давления 2 – 5 МПа в течение 60-360 сек и последующую экстракцию в водно-спиртовой щелочной среде [4].Данный способ характеризуется недостаточной интенсивностью извлечения бетулина из бересты березы, что обусловлено слабым гидролизом в лигноуглеводном комплексе. В основном в момент резкого сброса давления происходит разрыхление бересты в пыль. Для полного же извлечения бетулина необходима еще одна стадия – исчерпывающий гидролиз лигноуглеводного комплекса измельченной бересты с использованием большого количества щелочи (на 3 г активированной бересты берут 20 г щелочи).Техническим результатом является сокращение продолжительности процесса, а также снижение расхода щелочи на стадии гидролиза.Поставленная задача решается тем, что в способе получения бетулина из бересты березы, включающем ее активацию при температуре 180-260oC, давлении 2– 5 МПа в течение 60 – 300 сек, обработку щелочью и экстракцию спиртом, согласно изобретению, активацию бересты березы и ее щелочной гидролиз проводят одновременно, причем щелочь берут в количестве 10 – 20% от веса абсолютно сухой бересты.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительным от прототипа признаком является проведение активации бересты одновременно с щелочным гидролизом, причем количество щелочи берут в указанных пределах.
Проведение гидролиза бересты совместно с ее активацией в условиях неизобарногопарокрекинга, т.е. при температуре 180– 260oC, давлении 2 – 5 МПа в течение 60 – 360 сек, позволяет провести исчерпывающий гидролиз лигноуглеводного комплекса бересты, что способствует повышению интенсивности извлечения бетулина. Кроме того, отпадает необходимость использования большого количества щелочи при гидролизе в условияхнеизобарногопарокрекинга, так как высокая температура и давление способствуют исчерпывающему гидролизу лигноуглеводного комплекса бересты и при малой концентрации щелочи. Благодаря совмещению стадий активации и щелочного гидролиза сокращается продолжительность извлечения бетулина, т.к. отпадает отдельная стадия обработки щелочью.Технологическую бересту предварительно подвергают активации в условиях неизобарногопарокрекинга в присутствии щелочи, взятой в количестве 5 – 20% от веса абсолютно сухой бересты. Неизобарныйпарокрекинг проводят при давлении 2 – 5 МПа, температуре 180 – 260oC, времени активации 60– 300 сек.Береста березы после проведения неизобарногопарокрекинга в присутствии щелочи представляет собой однородную, сметанообразную массу серого цвета.Гидролизат бересты (после активации в присутствии щелочи) разбавляют спиртом и кипятят в течение 2 м 5 минут, отделяют спиртовой раствор бетулина фильтрованием и концентрируют. Выпавший при этом в осадок бетулин отделяют фильтрованием.Предлагаемый способ позволяет существенно интенсифицировать процесс получения бетулина[7, 8].
В последние годычисло патентов снижается (рисунок). Пик исследований приходится на 2008-2010 годы. Анализ патентной информации, имеющейся на данное время, позволяет сделать вывод, о необходимости более полного изучения и, в особенности, разработки методик анализа и стандартизации суммарного экстракта из внешней коры березы и самого бетулина.
Количество вышедших патентов, посвященных бетулину по годам
Рецензенты:
Компанцев В.А, д.фарм.н., профессор кафедры неорганической, физической и коллоидной химии Пятигорского медико- фармацевтического института – филиала государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г.Пятигорск;
Василенко Ю.К., д.м.н., профессор кафедры биохимии и микробиологии Пятигорского медико-фармацевтического института – филиала государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г.Пятигорск.
Не хотите ли отведать березовой каши?
Почвенная публика традиционно приходит в энтузиазм от поиска русских корней. А уж березовая каша – хит всяких историй о забытой отечественной кухне. Которую предали забвению всякие немцы, да французы.
На память тут же приходит незабвенная каша из топора. Из топора, топорища, березового или соснового полена – разница, в общем, небольшая. Убежден, что нюансы вкусовой гаммы вы не различите.
Интернет полон рассказами о том, что нужно снять кору с березы. И под ней обнаружить тонкий слой луба или заболони. В котором-то – самый вкус. Его, якобы, нужно отварить, покрошить и получится что-то вроде манной каши.
Честно говоря, повторять этот эксперимент я не советую. По одной простой причине. Никаких реальных сведений, что в русской кухне было распространено это блюдо, нет. То есть с голодухи, можно и мох есть, и кору. Но вот кухня ли это?
Если же говорить лубе или заболони, то это действительно тонкий и мягкий слой между корой дерева и непосредственно древесиной. Вообще-то в хозяйстве он шел больше на плетение лаптей, корзин и т.п. Но в трудные годы народы Севера – карелы, якуты и др. использовался его в пищу. Естественно, русские переселенцы перенимали эти навыки выживания. Луб высушивался, дробился, перемалывался в пыль и добавлялся в муку. Понятно, что есть его в чистом виде невозможно.
Хлеб и каша из березового луба (заболони) традиционно использовался по всему Северу в голодные времена. При этом его применяли с меньшей охотой, чем сосновый – в свежем виде березовая заболонь гораздо тверже и обладает горьким вкусом. Соответственно березовый луб перемалывается в муку сложнее, чем сосновый. А полученная каша обладает специфическим запахом березы, хотя некоторым и нравится. В любом случае березовая мука – лишь добавка (по хорошему, не больше 20-30%) к ржаной или пшеничной. Хоть и немного, но в ней содержатся углеводы и крахмал.
Что такое эта самая решка (режка) уточняет Владимир Даль в своем словаре:
Другой исследователь – академик Петербургской академии наук Александр Миддендорф в 1878 году описывает уже якутский быт такими словами:
Какие выводы из этого можно сделать?
– Мука из луба использовалась в основном северными народами в голодное время. Русские переселенцы волей-неволей вынуждены были осваивать эти способы выживания. Однако реальной кухней этой назвать нельзя.
— Высушенный и размолотый луб можно было подмешивать к ржаной муке для выпечки хлеба. То есть это было просто средство экономии продуктов, вроде хлеба с лебедой.
— Никаких особых каш из луба не упоминается, поскольку его нужно было размалывать до состояния пыли, а не крупы. То есть подсыпать ложку-другую этой «муки» в похлебку или кашу было можно. А вот варить что-то на ней – вряд ли.
Единственный возможный, на мой взгляд, вариант «березовой каши» связан совсем не с ее корой. Из березового сока делалась т.н. березовая сыта – заквашенная сладкая водичка. Иногда с этой целью заливали кипятком березовые почки. Каша, сваренная на этой сыте, как вы понимаете, и могла называлась березовой. Но это уже совсем другая история.
Лубяной слой
Лубяной слой (или луб) – слой древесины, следующий сразу за пробковой корой, и предшествующий камбию. По сути, лубяной слой ещё относится к коре дерева. С точки зрения ботаники древесиной являются лишь слои следующие за камбием внутрь ствола. В живом дереве луб выполняет транспортную функцию для питательных веществ, эта функция основная.
Схема расположения древесных слоёв в бревне.
Нас интересует значение лубяного слоя для строительства срубов. Удалять или нет луб при обработке бревна?
Если речь идёт о механизированных способах обработки, то вопрос о сохранении лубяного слоя не стоит, поскольку при изготовлении оцилиндрованного бревна, например, нарушается даже заболонь – следующий за камбием слой. Практически, невозможно сохранить луб при обработке рубанком (строганное бревно).
При окорке бревна скобелем сохранить лубяной слой возможно.
Среди владельцев срубов, застройщиков, строителей, мастеров и экспертов специализированных строительных изданий существует немало как противников, так и сторонников сохранения луба. Мнения разделяются, примерно, поровну.
Заметим также, что сохранять камбий (если уж убирается луб) никто не рекомендует. Потому что камбий – богатая питательная среда для насекомых-вредителей и для развития грибка и плесени. Питательной средой, по идее, является и луб, поскольку, в нём – питательный древесный сок.
С другой стороны, это – пока дерево живое и растёт. В бревне питательные соки по лубу уже не проходят. В то же время лубяной слой защищает древесину от проникновения в неё влаги и пара. То есть он обладает некоторыми гидропарозащитными (или, скорее, сдерживающими) свойствами. И это для свежесрубленного бревна хорошо!
Защищая древесину от намокания луб как раз защищает её от гниения и плесени. А будучи паробарьером с ограниченной паропроницаемостью лубяной слой препятствует чрезмерно быстрому высыханию верхних слоёв бревна. Это хорошо, потому что бревно будет сохнуть равномерней, а значит, его усушка будет проходить тоже равномерней по всей толщине. В результате уменьшится степень коробления и растрескивания бревна.
Кстати, сторонники сохранения луба среди экспертов, указывают, что бревна с лубом меньше подвержены растрескиванию и поражению грибком:
Мнение эксперта делового журнала по деревообработке «Дерево.RU» о сохранении луба.
Затвердевание подсохшего луба и образование корочки защитит бревно от насекомых-вредителей.
Противники сохранения лубяного слоя указывают, однако, что на торцевом срезе бревна, с которого не удалён луб, следы поражения грибком чаще находятся по краю.
Поражение бревна грибком на торцевом срезе
Но если посмотреть внимательнее, то видно, что:
В целом, вопрос об удалении луба некритичен. Так или иначе, бревна обрабатывают биозащитными средствами, особенно, как следует из рассуждений выше, стоит защитить торцы. Оставлять или нет лубяной слой, зависит больше от эстетических ожиданий по внешнему виду сруба. Коричневатая грубая фактура бревна с лубяным слоем придаст срубу более дикий, брутальный вид. Кому-то это нравится, кому-то нет.
Березовый луб что это
В работе [1] исследован состав спирто-щелочных экстрактов луба. В качестве экстрагента, наиболее полно извлекающего вещества фенольной природы, использовали гидроксид натрия различных концентраций (от 0,5 до 1,5 %) в водном растворе этанола. Продолжительность процесса экстракции варьировалась от 30 до 90 мин.
Целью нашей работы является анализ экстрактов луба коры березы, полученных при экстракции в СВЧ-поле.
Нами был предложен вариант СВЧ-экстракции луба [2]. Экстракты из луба березовой коры получали методом спирто-щелочной экстракции с использованием планированного эксперимента с изменением трех параметров: концентрации спирта от 10 до 30 %, расхода KOH от 10 до 20 % от массы сырья, жидкостного модуля, равного от 10 до 20 [3]. Хроматографический анализ полученных образцов проводился с использованием ВЭЖХ-системы LC-30 »Nexera» (Shimadzu, Япония), включающего два насоса LC-30AD, дегазатор, автосамплер LC-30AC, термостат колонок CTO-20A, диодноматричный детектор SPD-M30A.
Использовали аналиты: галловая кислота, гесперидин, гиперозид, лютеолин, кверцетин, рутин, кумарин, феруловая кислота, хлорогеновая кислота, кофейная кислота, ванилиновая кислота, сиреневая кислота и эпикатехин.
Разделение проводили в обращенно-фазовом режиме на колонке ZorbaxSb-Aq (Agilent, США), размер частиц 3,5 мкм, размер 150 х 3,0 мм. Объем пробы, вводимый в колонку – 5 мкл, скорость потока элюента – 0,7 мл/мин. Температура термостата 40?С. Детектирование проводилось при длине волны 280 нм. Управление хроматографом, сбор и обработка данных осуществлялись с использованием ПО LabSolutions
Для хроматографического разделения в качестве элюента использовалась вода с 0,5 % муравьиной кислотой (раствор А) с ацетонитрилом с 0,5 % муравьиной кислотой (раствор В). Для сокращения продолжительности анализа использовано градиентное элюирование по следующей программе: 0-20 мин – 5 % В, 25 – 30 мин – 20 % В, 35 мин – 40 % В. Общее время анализа составило 35 минут. Хроматограмма стандартной смеси исследуемых соединений приведена на рис. 1.
Исходя из данных, полученных с помощью хроматограммы, в представленных для исследования образцах наиболее четко выявлено содержание следующих компонентов: галловой кислоты, кумарина, феруловой кислоты и лютеолина. Содержание эпикатехина в пробах минимальное.
Анализ стандартных образцов показал, что градуировочные зависимости линейны для всех исследуемых компонентов в диапазоне концентраций 0,02-10 мг/л, при этом коэффициент корреляции составил более 0,999. По полученным результатам рассчитаны пределы обнаружения для изучаемых соединений на основе 3s критерия, а также пределы детектирования (табл 1).
Рис. 1. Хроматограмма стандартной смеси исследуемых образцов с концентрацией 10 мг/л: 1 – галловая кислота; 2 – ванилиновая кислота; 3 – кофейная кислота; 4 – хлорогеновая кислота; 5 – эпикатехин; 6 – сиреневая кислота; 7 – кумарин; 8 – феруловая кислота; 9 – рутин; 10 – гиперозид; 11 – гесперидин; 12 – кверцетин; 13 – лютеолин
Данная методика была применена к исследуемым экстрактам. Обнаружено, что в экстрактах присутствуют все определяемые соединения, их содержание представлено в табл. 1.
В наибольшем количестве экстракты содержат кумарин, меньше всего – эпикатехин. Пределы обнаружения и детектирования для эпикатехина значительно превышают значения тех же параметров для кумарина. Пример хроматограммы экстракта показан на рис. 2.
Результаты определения содержания компонентов в экстрактах представлены в таблице 2. Галловая и сиреневая кислоты в экстрактах, полученных в разных условиях, содержатся примерно в равных количествах. По содержанию компонентов в экстрактах можно построить ряд в порядке убывания: ванилиновая кислота, галловая кислота, сиреневая кислота, рутин, эпикатехин.
Градуировочные зависимости площади пика (S) от концентрации c (мг/л) вида S= ac