Влияние ультразвуковой обработки бересты на выход бетулина при экстракции из Betula

Бетулин представляет собой природное пентациклическое тритерпеноидное соединение, обладающее широким спектром биологической активности. Промышленное использование бетулина в качестве фармацевтической субстанции требует решения нескольких ключевых задач – интенсификации процесса извлечения из растительного сырья и увеличения его биодоступности. Целью данной работы являлось исследование влияния предварительной ультразвуковой обработки измельченной бересты на эффективность последующей экстракции и характеристики целевого продукта. Результаты эксперимента показывают, что оптимизация мощности ультразвукового воздействия в диапазоне 250–300 Вт приводит к повышению выхода экстрактивных вещества до 37,0%, а после проведения этапа очистки от примесей выход кристаллического целевого продукта (бетулина) увеличивается на 14,9% по сравнению с контрольным образцом (без ультразвуковой обработки фитомассы), что в относительных величинах составляет превышение на 43%. Комплексный анализ чистоты полученного соединения (тонкослойная хроматография, инфракрасная спектроскопия, температура плавления 257–259 °C) подтвердил высокую эффективность предложенной методики очистки от сопутствующих примесей и сохранение структурной целостности целевого вещества. Таким образом, применение технологии жидкостной экстракции с ультразвуковой гомогенизацией фитомассы бересты позволяет увеличить выход целевого продукта с высокой степенью чистоты, а также сократить расход сырья и экстрагента. Указанные преимущества вносят существенный вклад в ресурсосбережение и обосновывают высокую технологическую и экономическую целесообразность масштабирования данного процесса.

1. Falamas A., Pinzaru S.C., Dehelean C., Peev C., Soica C. Betulin and its natural resource as potential anticancer drug candidate seen by FT-Raman and FT-IR spectroscopy // Journal of Raman Spectroscopy. 2011. Vol. 42, no. 1. P. 97–107. DOI: 10.1002/jrs.2658.

2. Воробьева О.А., Малыгина Д.С., Грубова Е.В., Мельникова Н.Б. Производные бетулина. Биологическая активность и повышение растворимости // Химия растительного сырья. 2019. N 4. С. 407–430. DOI: 10.14258/jcprm.2019045419. EDN: JWQQIC.

3. Ahmadu A.A., Delehouzé C., Haruna A., Mustapha L., Lawal B.A., Udobre A., et al. Betulin, a newly characterized compound in acacia auriculiformis bark, is a multi-target protein kinase inhibitor // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 15. P. 4599. DOI: 10.3390/molecules26154599.

4. Tang J.-J., Li J.-G., Qi W., Qiu W.-W., Li P.-S., Li B.-L., et al. Inhibition of SREBP by betulin improves hyperlipidemia and insulin resistance // Cell Metabolism. 2011. Vol. 13, no. 1. P. 44–56. DOI: 10.1016/j.cmet.2010.12.004.

5. Adepoju F.O., Sokolova K.V., Gette I.F., Danilova I.G., Tsurkan M.V., Mondragon A.C., et al. Protective effect of betulin on Streptozotocin–Nicotinamide-Induced diabetes in female rats // International Journal of Molecular Sciences. 2024. Vol. 25, no. 4. P. 2166. DOI: 10.3390/ijms25042166.

6. Ko B.-S., Kang S., Moon B.R., Ryuk J.A., Park S. A 70% ethanol extract of mistletoe rich in betulin, betulinic acid, and oleanolic acid potentiated β-cell function and mass and enhanced hepatic insulin sensitivity // Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2016. Vol. 2016. P. 1–13. DOI: 10.1155/2016/7836823.

7. Fu Z.H., Jiang Y., Liu J., Lin Z.H., Jin Y., Du S., et al. Inhibitory effect of betulin on lipopolysaccharide-induced microglial inflammatory response // Chinese Journal of Immunology. 2021. Vol. 37, no. 2. P. 128–133. DOI: 10.13431/j.cnki.immunol.j.20210019.

8. Zhang L., Ma Z., Wang R., Zhu M. Synthesis and characterization of methacrylate-functionalized betulin derivatives as antibacterial comonomer for dental restorative resins // ACS Biomaterials Science & Engineering. 2021. Vol. 7, no. 7. P. 3132–3140. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.1c00563.

9. Tuli H.S., Sak K., Gupta D.S., Kaur G., Aggarwal D., Parashar N.C., et al. Anti-inflammatory and anticancer properties of birch bark-derived betulin: recent developments // Plants. 2021. Vol. 10, no. 12. P. 2663. DOI: 10.3390/plants10122663.

10. Tao Y.W., Zhou H.D., Yu J. Protective effect of betulinic acid on osteoarthritis chondrocyte damage by regulating LncRNA MFI2-AS1 // Chinese Pharmacist. 2022. Vol. 25, no. 1. P. 49–54. DOI: 10.19962/j.cnki.issn1008-049X.2022.01.008.

11. Takibayeva A.T., Zhumabayeva G.K., Bakibaev A.A., Demets O.V., Lyapunova M.V., Mamaeva E.A., et al. Methods of analysis and identification of betulin and its derivatives // Molecules. 2023. Vol. 28, no. 16. P. 5946. DOI: 10.3390/molecules28165946.

12. Niu X., Zhu H., Mhatre S., Bi R., Ye Y., Rojas O.J. Betulin enables multifunctional cellulose-based insulative foams with low environmental impacts // ACS Nano. 2024. Vol. 18, no. 31. P. 20247–20257. DOI: 10.1021/acsnano.4c04011.

13. Аверьянова Е.В., Школьникова М.Н., Чугунова О.В. Исследование антиоксидантных свойств тритерпеноидов в составе жиросодержащих продуктов // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. N 2. С. 233–243. EDN: OZYTYK. DOI: 10.21603/2074-9414-2022-2-2358.

14. Аверьянова Е.В., Школьникова М.Н. Повышение эффективности бетулинсодержащих пищевых ингредиентов из бересты березы повислой (Betula Pendula Roth.) в составе пищевых систем // Химия растительного сырья. 2022. N 4. С. 333–341. DOI: 10.14258/jcprm.20220411171. EDN: GGNJYT.

15. Школьникова М.Н., Павлов И.Н., Аверьянова Е.В., Рожнов Е.Д., Чугунова О.В. Технологические аспекты переработки бересты в компонент пищевых систем для населения Арктики и Крайнего Севера // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. N 3. С. 371–382. DOI: 10.21285/achb.929. EDN: OWECVD.

16. Wang D.W., Meng T.C., Li X. Study on the screening of betulin nanoemulsion prescriptions and optimization of preparation process // Tianjin Traditional Chinese Medicine. 2025. Vol. 42, no. 4. P. 486–495.

17. Lv M., Zheng Y., Wu J., Shen Z., Guo B., Hu G., et al. Evoking ferroptosis by synergistic enhancement of a cyclopentadienyl iridium-betulin immune agonist // Angewandte Chemie International Edition. 2023. Vol. 62, no. 48. P. e202312897. DOI: 10.1002/anie.202312897.

18. Adepoju F.O., Duru K.C., Li E., Kovaleva E.G., Tsurkan M.V. Pharmacological potential of betulin as a multitarget compound // Biomolecules. 2023. Vol. 13, no. 7. P. 1105. DOI: 10.3390/biom13071105.

19. Patent no. 200580026510.3, People’s Republic of China. Method and apparatus for comprehensive utilization of microalgae with ultrasonic cell wall disruption / X. Wang, L. Huang, Y. Li, G. Li. Publ. 18.06.2008.

20. Логинов А.Г., Филиппова К.П., Клинцов В.В. Повышение точности проведения эксперимента на приборе ПТП // Дни науки – 2017: тезисы докл. конф. (г. Самара, 3–7 апреля 2017 г.). Самара: Изд-во СамГТУ, 2017. С. 172–173. EDN: ZWVTJX.

21. Robert S.M.J., Aeri V. Development and validation of a high-performance thin-layer chromatography method for simultaneous estimation of α-Amyrin, Betulin and β-Sitosterin in Leptadenia reticulata and Marsdenia tenacissima // Separation Science Plus. 2024. Vol. 7, no. 2. P. 2300092. DOI: 10.1002/sscp.202300092.

22. Сюй Х., Базарнова Ю.Г. PASS Online-прогнозирование фармакологических эффектов производных бетулина // БиоТех – 2024: тезисы докл. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Санкт-Петербург, 16–19 апреля 2024 г.). СПб.: Политех-Пресс, 2024. С. 23.

23. Кузнецова С.А., Скворцова Г.П., Маляр Ю.Н., Скурыдина Е.С., Веселова О.Ф. Выделение бетулина из бересты березы и изучение его физико-химических и фармакологических свойств // Химия растительного сырья. 2013. N 2. С. 93–100. EDN: RCYKPV.