Biomasa lesa ako surovina pre chemický a farmaceutický priemysel. Možnosti využitia lesnej biomasy pre priemyselné spracovanie.
Kvantifikácia jednotlivých zložiek dendromasy Pre získanie presných údajov o absolútnom, alebo relatívnom zastúpení častí stromov a porastov je potrebné vykonať analýzy časti stromov a po dôkladnom rozbore získané údaje syntetizujúcim spôsobom zovšeobecniť. Jednou z metód pre získanie výsledkov je metóda deštrukčnej analýzy, pri ktorej sa zisťuje hmotnosť podzemnej a nadzemnej časti biomasy a jej časti. Objem sa zisťuje dendrometricky, alebo xylometricky. Hmotnosť sa zisťuje v v čerstvom stave, alebo suchom ako tzv. sušina. Plocha listov sa určuje fotoplanimetrom.
Druhotné zdroje stromovej biomasy v lesnom hospodárstve • • • • •
tenčina, t.j. drevo do hrúbky 7 cm pne a korene zvyšky pri druhovaní dreva kôra listová zeleň.
Liečivá rastlina sa používa celá alebo len niektoré časti z nej, ktoré sa po úprave v rozličných formách používajú: •
priamo na liečenie chorôb, nepriamo - ako surovina na výrobu liečiv (galenických prípravkov), resp. ako surovina na izoláciu čistých látok, alebo zmesí (napr. silice - éterické oleje).
D r o g a – obsahuje zmes chemicky a terapeuticky rozdielnych látok. Ich množstvo a kvalita závisí od ontogenetického vývoja rastliny, od morfologickej rozdielnosti jednotlivých orgánov rastliny, od rajonizácie a spôsobu pestovania, od termínu zberu z pozberovej úpravy, od spôsobu sušenia. Drogou môže byť: -celá konzervovaná rastlina, napr. koreň púpavy s vňaťou Radix taraxaci cum herba, -časť konzervovanej rastliny, napr.: plod pestreca mariáneskeho Fructus cardui mariae, -produkt metabolizmu rastliny, napr.: silica mäty piepornej – Oleum menthae piperitae,
Obsahové látky sa podľa farmakologického účinku rozdeľujú na: Hlavné účinné látky – sú to biologicky aktívne zlúčeniny, ktoré sú nositeľmi farmakologického účinku a preto sa nazývajú aj účinné látky. Rastlinné drogy obsahujú zvyčajne malé množstvo účinných látok, spolu s ďalšími obsahovými látkami. Vedľajšie účinné látky (koefektory) – modifikujú účinok a môžu, ale nemusia tvoriť účinný komplex látok v droge.
Drogy sa podľa spôsobu použitia rozdeľujú na: liečivé drogy – s priamym použitím na liečenie, tzv. čajovinové drogy, s nepriamym použitím na liečenie, tzv. surovinové drogy, z ktorých sa izolujú obsahové látky, technické drogy (úžitkové) – používajú sa aj v iných odvetviach hospodárstva (dubová kôra – Cortex quercus v garbiarstve), omamné drogy – osobitná kategória – naturálne (hašiš, marihuana a iné), syntetické (LSD).
Droga, ktorá je uvedená v liekopise sa nazýva oficiálna droga. Droga, ktorá sa v liekopise nenachádza je neoficiálna. Posledné vydanie liekopisu u nás je z roku 1987 – Československý lékopis (Čsl. 4). V súčasnosti sa pripravuje nový slovenský liekopis a Slovenský farmaceutický kódex 1 (Codex pharmaceuticus slovacus. Editio prima). Droga používaná sa na liečebné účely musí spĺňať kritéria uvedené v liekopise, prípadne kritériá prvej akosti uvedené v príslušných normách (štátnych, odborových) pre liečivé drogy.
Zber liečivých rastlín Nadzemné časti zbierame vtedy, keď životné pochody vrcholia. Podzemné časti zbierame spravidla v čase vegetačného pokoja. Niektoré časti rastlín napr. listy môžeme zbierať aj viackrát ročne, preto nechávame časť listov na rastline, aby mohla prežiť a obnoviť listovú plochu. Listy prvý krát zbierame pred kvitnutím. Kvety zbierame hneď ako sa rozvinú. Aj vňať zbierame súčasne s kvitnutím. Nikdy ju netrháme, ale odrezávame ju. Plody zbierame v počiatočnom štádiu zrelosti, prípadne podľa požiadaviek na drogu. Podremné časti, t.j. hľuzy, cibule a korene zbierame po ukončení alebo pred začatím vegetačného obdobie. Čas zberu je dôležitým faktorom pre účinnosť drogy.
Náradie pre zber liečivých rastlín
Pestovanie liečivých rastlín Výhody oproti zberu voľne rastúcich druhov sú (Gromová, 1996): väčšia koncentrácia (početnosť) rastlín na ploche, pravidelná agrobiologická kontrola porastu, vyššie a stabilné úrody, možnosť použitia mechanizácie, prístupnosť zberu a spracovanie suroviny. Liečivé rastliny sa podľa periodicity vegetačného obdobia rozdeľujú na: -
jednoročné, dvojročné, viacročné a trváce.
Ekológia pestovania liečivých rastlín
a) Klimatické faktory b) Svetlo c) Teplo, nadmorská výška d) Voda, vlhkosť e) Edafické faktory f) Textúra pôd g) Minerálne zloženie pôdy, reakcia pôdy h) Terénne faktory
Konzervácia liečivých rastlín Sušenie Spôsob sušenia môže byť: prirodzeným teplom, umelým teplom.
Fermentácia Fermentácia je urýchlenie enzymatického procesu a syntézy obsahových látok, prípadne usmernenie ich rozkladu. Princíp fermentácie je v zaparení čerstvého rastlinného materiálu uloženého vo vrstve 0,3 – 0,5 a nechaného voľne na vzduchu maximálne 48 hodín. Obsahové látky vzniknuté fermentáciou sa potom stabilizujú sušením.
Iné metódy konzervácie Novými metódami konzervácie a stabilizácie obsahových látok sú: - lyofilizácia – čiže vysokovákuové odsatie vody s nasledujúcim zmrazením a vysušením na vlhkosť 2,0 – 4,5 %. droga si zachová pôvodný vzhľad a nedochádza v nej k zmene v obsahových látkach. - sušenie – studeným vzduchom, - infračerveným žiarením - stabilizácia dehydratáciou drogy - zmrazovanie - silážovanie, t.j. konzervácia drogy mliečnym kvasením.
Charakteristika najvýznamnejších skupín obsahových látok •Alkaloidy •Fytoncídy •Glykozidy •Lipidy •Sacharidy •Silice (éterické oleje)
Alkaloidy • • • • • •
Sú to dusíkaté organické makromolekuly, väčšinou deriváty aminokyselín V čistom stave sú bezfarebné, tuhé, kryštalické, až na výnimky málo rozpustné vo vode. Majú horkú chuť hlavne v tuhom skupenstve. Sú zásadité, s kyselinami vytvárajú vo vode rozpustné soli. Dajú sa vyzrážať z roztoku jodidmi ťažkých kovov. Sú biologického dôvodu, najčastejšie rastlinného.
Najznámejšie alkaloidy • • • • •
Hordeín Ricinín Piperín Nikotín Kurare
• • • • • •
Anabazín Kokaín Ópium Morfín Kofeín Teobromín
Glykozidy
• Toxické glykozidy obsahuje v máji kvitnúca konvalinka. Spôsobuje omámenosť, vracanie a nadmerné močenie.
• Náprsník červený a vlnatý sú často
používané liečivé rastliny. Obsahujú vzácne srdcové glykozidy, ale pri všetkých náprsníkových je nebezpečenstvo kumulácie a predávkovania. Nežiaduce účinky sú nevoľnosť, hnačka a vracanie.
Lipidy
• Majú nízku teplotu topenia • Nevyhnutné pre stavbu bunkových štruktúr a • • •
tkanív Sú zdrojom energie pre organizmus Chránia organizmus pred stratou tepla ako aj pred mechanickým poškodením Zúčastňujú sa na stavbe nervových buniek a obaľujú nervové vlákna
Vosky
• Patria medzi jednoduché lipidy • Rastlinné vosky sa nachádzajú na povrchu listov a • •
plodov Živočíšne vosky produkujú vodné vtáky Pre človeka má veľký hospodársky význam včelí vosk, ktorý včely využívajú pri výrobe plastov a lanolín, ktorý sa vyrába z ovčej vlny.
Izoprenoidé lipidy • Terpény sú prevažne látky rastlinného pôvodu, ktoré sú dôležité pre rastliny ako napr. lákače a opeľovače. Pretože sú farebné a voňavé. Terpény, terpenoidy alebo izoprenoidy sú prírodné zlúčeniny, hojne rozšírene v rastlinách ako ich sekundárne metabolity. Ich molekuly sú vybudované z dvoch alebo viacerých, reťazovito spojených molekúl izoprénu (C5H8).
• Steroidy
sú molekulové štruktúry živočíchov a človeka, niektoré sa nachádzajú aj v hubách a rastlinách. Patrí sem veľa fyziologicky účinných látok: cholesterol, kalcitfenoly, žlčové kyseliny,...
Sacharidy
• • • • • •
Prírodne zlúčeniny Skladajú sa z uhlíka, vodíka a kyslíka Predstavujú hlavný zdroj energie pre metabolické pochody Sú stavebnou jednotkou nukleových kyselín Majú zásobnú funkciu (škrob u rastlín, glykogén u húb a živočíchov) Tvoria rezervné látky v organizme
Éterické oleje • Sú ta látky silne aromatické, tekuté, • • • • • • • •
prchavé Skladajú sa z uhlíka, vodíka a kyslíka Nachádzajú sa v rôznych častiach rastlín od koreňov až po kvety a plody Vytvárajú sa v protoplazme rastlinných buniek Majú ochrannú, prípadne zásobnú funkciu. Na vzduchu a svetle veľmi rýchlo menia svoj chemizmus Okysličujú sa, tuhnú a menia farbu Sú ľahšie ako voda Sú rozpustné v alkohole alebo v tukoch.
Využitie éterických olejov • súčasť liečivých a kozmetických prípravkov • inhalačné zmesy • mydlá, dezodoranty, krémy, pasty
Účinok olejov • antiseptický - protizápalový • insekticídny
Spôsoby výroby a získavania éterických olejov • metóda vytláčania – • • •
lisovania metóda destilačná metóda extrakcie metóda fermentácie
Metóda vytláčania – lisovania spočíva v mechanickom narušení siličných kanálikov a vo vytláčaní silice. Výhodou je pôvodné nezmenené zloženie.
Metóda extrakcie spôsob, pri ktorom sa pôsobením rozpúšťadla zo suroviny vylúhujú éterické oleje. Extračná látka musí byť ľahko oddeliteľná od silice (najlepšie prchavá) a voči chemickému zloženiu éterických olejov musí byť indiferentná.
Metóda fermentácie využíva sa vtedy, keď éterické oleje sú vo forme glykozidou
Destilácia z ihličia • destilácii predchádza •
•
rezanie, sekanie, drtenie ihličia na obsah éterických olejov vplýva kvalita ihličia, čas zberu, ako aj spôsob uskladnenia najvhodnejší čas spracovania je ihneď po ťažbe
Základné technologické jednotky destilačného prístroja • drvič ihličia • vyvíjač pary • destilačný kotol so surovinou • kondenzačná nádoba • florentínska fľaša
Príklad destilačného zariadenia pre produkciu éterických olejov z ihličia
1 – destilačný kotol
3 – priestor pre kúrenie
5 – florentínska fľaša
2 – vyvíjač pary
4 – chladič
6 – nádoba na olej
Charakteristické ukazovatele éterických olejov vybraných druhov drevín Drevina
Rozpustnosť v % koncentácii alkoholu
Objemová hmotnosť v g.cm-3
Výťažnosť z chvojiny
Smrek obyčajný
90
0,866 – 0,903
0,15 – 0,25
Jedľa biela
70
0,855 – 0,875
0,60 – 1,30
Borovica obyčajná
80
0,861 – 0,915
0,21 – 1,30
Borievka obyčajná
90
0,850
1,10 – 1,60
Breza bradavičnatá - listy
80
0,900
0,04 – 0,048
Breza bradavičnatá - pupene
80
0,900
3,50 – 5,30
Topoľ čierny
nerozpustné v alkohole
0,800 – 0,900
0,50 – 0,70
Smrekovec opadavý
90
0,870
0,22
Najpoužívanejšie rastliny pre výťažky a výrobu silíc
• • • • • • • • • • •
Bazalka Bergamot Borievka Céder Citrón Cyprus Čajovník Eukalyptus Fenikel Fialka Rumanček
• • • • • • • • • • •
Jedľa Kadidlo Koriander Levanduľa Limeta Matä Mandarinka Šalvia Pomanač Rozmarín Klinčeky
Metodické pokyny pre stanovenie dynamiky destilácie éterických olejov Ihličie sa destiluje pomocou vodnej pary a získaný olej sa hodnotí len všeobecne. Destilácia sa môže vykonať aparátom s uzavretým obehom vody. Takéto aparáty môžeme rozdeliť do 2 skupín: 1/ Aparát typu Clevengera upravený Deryngom, kde surovina je ponorená vo vode 2/ Aparát Moritzov, kde surovina sa nachádza nad vodou a destilácia prebieha pomocou pary. Moritzov prístroj dáva lepšie výsledky v prípade, že éterické oleje sa nachádzajú na povrchu suroviny, alebo sa dá surovina jemne rozdrobiť. Pokiaľ sa destiluje nedezintregrovaná surovina, prípadne keď éterické oleje sú ťažko dostupné pre paru - vyššie výsledky sa dosahujú Deryngový prístrojom.
Na cvičení použijeme Deryngov aparát nasledovným spôsobom: a/ Ihličie rozdrobené na frekcie 2-3 mm veľké presne odvážime a 100 g dáme do banky a zalejeme 500 ml destilovanou vodu. b/ Najskôr sa vleje len polovica vody a po opláchnutí stien banky sa vleje druhá polovica. c/ Banka sa spojí s celým aparátom, zberač vody a chladič sa neplnia vodou. d/ Banka sa ohrieva po dobu 1-1,5 hod., počítajúc od začiatku varenia vody v banke a od predestilovania prvej kvapky. e/ Po skončení destilácie sa vypne chladič a po uplynutí 30 minút od skončenia ohrevu sa odčíta získaný výsledok. f/ Zistený objem éterického oleja sa vyjadrí v pomere 100 gramov v percentách
Deryngov prístroj 1/ Banka. 2/ Destilačná kolóna. 3/ Kondenzačná banka. 4/ Chladič. 5/ Kalibrovaný zberač. 6/ Prepadová rúrka. 7/ Trojcestný kohútik.
