Процессы экстракции или извлечения имеют большое значение в современной фармации. Путем извлечения получается основная группа галеновых препаратов - экстракты и настойки, а также новогаленовы препараты, извлечения из свежих растений и другие препараты. В производстве индивидуальных фитопрепаратов (алкалоидов, гликозидов и др.) начальной стадией является также экстракция лекарственного растительного сырья. Экстракционный процесс лежит в основе технологии многих препаратов, получаемых из сырья животного происхождения (препараты гормонов, ферментов).

Сущность процесса извлечения

В процессе извлечения преобладают диффузионные (массообменные) явления, основанные на выравнивании концентраций между растворителем (экстрагентом) и раствором веществ, содержащихся в клетке. Различают диффузию: молекулярную и конвективную.

Молекулярной диффузией называется обусловленный хаотическим движением молекул процесс постепенного взаимного проникновения веществ (жидких или газообразных), граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое. Интенсивность диффузии зависит от кинетической энергии молекул. Чем она выше, тем интенсивнее протекает диффузионный процесс. Например, газы легко диффундируют друг в друга, поскольку молекулы их движутся с большими скоростями. Жидкости и растворы, движение молекул в которых более ограничено, диффундируют значительно медленнее.

Движущей силой диффузионного процесса является разность концентраций растворенных веществ в соприкасающихся жидкостях. Чем больше разница концентраций, тем большее количество вещества продиффундирует при равных условиях за одно и то же время.

Молекулярная диффузия подчиняется закону, согласно которому на кинетику процесса наряду с перепадом концентрации веществ оказывают также влияние и другие факторы:

скорость диффузии увеличивается при повышении температуры, поскольку при этом увеличивается подвижность молекул и как следствие возрастает скорость их движения;

скорость диффузии зависит от молекулярной массы вещества и размера частиц: иначе говоря, чем меньше масса и радиус диффундирующих частиц, тем быстрее идет диффузия. Растворы белков, слизей и других подобных веществ диффундируют очень медленно, поскольку они являются высокомолекулярными соединениями. Совершенно другая картина наблюдается в растворах веществ, находящихся в состоянии молекулярной или ионно-молекулярной дисперсии. Эти вещества как имеющие относительно малые массы и размеры частиц диффундируют несравненно быстрее;

скорость диффузии зависит от вязкости среды, так как с увеличением ее уменьшается подвижность молекул;

на диффузионный процесс влияют величина поверхности, разделяющей вещества, а также толщина слоя, через который происходит диффузия. Очевидно, что чем больше поверхность раздела, тем больше продиффундирует вещества, и чем толще слой, тем медленнее идет выравнивание концентрации;

процесс диффузии требует определенного времени. Чем дольше длится диффузия, тем больше веществ переходит из одной среды в другую.

Конвективная диффузия происходит в результате сотрясения, изменения температуры, перемешивания, т. е. вследствие причин, вызывающих перемещение жидкости, а вместе с ней и растворенного вещества в турбулентном (беспорядочном) потоке. Иначе говоря, механизм конвективной диффузии состоит в переносе вещества не в виде молекул вещества, а в виде отдельных небольших объемов его раствора. Конвективная диффузия подчиняется закону, согласно которому скорость диффузии возрастает с увеличением поверхности контакта фаз, разности концентраций и продолжительности процесса.

При конвективной диффузии размер молекул диффундирующего вещества, вязкость растворителя, кинетическая энергия молекул становятся второстепенными факторами. Главными для скорости конвективного переноса вещества становятся гидродинамические условия, т. е. скорость и режим движения жидкости. Скорость конвективного переноса вещества во много раз больше скорости молекулярного переноса.

Разбираемые нами положения относятся к так называемой свободной молекулярной диффузии, т. е. к такому случаю, когда между соприкасающимися растворами или жидкостями нет никаких перегородок. Процесс же извлечения из лекарственного растительного сырья осложнен наличием клеточных стенок, физиологическое состояние которых может быть различным. Большинство галеновых препаратов изготовляют из высушенного растительного сырья, то есть из тканей с умерщвленными клетками, стенки которых приобретают свойства пористой перегородки, допускающей диффузию в обе стороны.

Извлечение следует рассматривать как сложный процесс, состоящий из отдельных моментов: диализа, десорбции, растворения и диффузии, протекающих одновременно как единое целое, как общий процесс. Процесс извлечения начинается с проникновения экстрагента внутрь частиц (кусочков) растительного сырья. По межклеточным ходам экстрагент получает возможность продиффундировать через клеточные стенки (диализ). По мере проникновения экстрагента в клетку ее содержимое начинает набухать и переходить в раствор (десорбция и растворение). Затем ввиду большой разницы между концентрацией раствора в клетке и вне ее начинается перенос растворенных веществ в экстрагент, находящийся вне клеток, наблюдается явление диализа.

Диффузионные процессы внутри клеток (внутренняя диффузия) подчиняются молекулярной диффузии, а извлеченные вещества с поверхности кусочков растительного материала поступают в общую массу экстрагента в основном конвективным путем, который активизируется перемешиванием или другими путями. Необходимо добавить, что вещества, находящиеся в клетке с разорванными стенками, значительно легче извлекаются экстрагентом - происходит простое вымывание. При извлечении веществ из корней, коры и древесины, клетки которых малопроницаемы для экстрагента, процесс вымывания из разрушенных клеток может превалировать над процессом диффузии. Большое значение имеет и химический состав клеточных стенок. Так, если они будут пропитаны церином, кутином или лигнином, то через такие клеточные стенки диализ будет протекать медленно. Пектины при набухании также представляют значительное препятствие для проникновения экстрагента внутрь клеток. В случае получения галеновых препаратов из свежих растений клетки умерщвляют этанолом. Он очень гигроскопичен и при соприкосновении с растительной клеткой обезвоживает ее, вызывая сильнейший плазмолиз. Умерщвление клеток сырья животного происхождения достигается теми же способами: сушкой и обезвоживанием этанолом и ацетоном.

Экстрагенты

К жидкостям, применяемым в качестве экстрагентов, предъявляется ряд общих требований. Экстрагент должен обладать: избирательной (селективной) растворимостью, т. е. способностью извлекать предпочтительно один или группу компонентов из смеси веществ; высокими диффузионными способностями; химической индифферентностью по отношению к извлекаемым веществам; Способностью препятствовать развитию в вытяжке микрофлоры; безвредностью для человеческого организма; летучестью, возможно низкой температурой кипения, после отгонки он не должен оставлять в вытяжке постороннего запаха; легкой регенерируемостью и возможностью повторного использования; быть дешевым и доступным.

Вода как экстрагент обладает широким диапазоном, т. е. она извлекает многие природные вещества (соли алкалоидов, гликозиды, гормоны, сапонины, дубильные вещества, слизи и др.). Что касается сопутствующих, обременяющих вытяжку веществ, то вода их извлекает в количестве, иногда значительно большем, чем следовало бы. Вода хорошо проникает через меточные стенки, если они не пропитаны жироподобными или иными гидрофобными веществами. Вода может быть причиной гидролиза действующих веществ, причем гидролиз усиливается действием ферментов, а также при нагревании. Водные извлечения нестойки, малоконцентрированы. Поэтому без предварительного сгущения они пригодны для употребления лишь на короткое время. Такими извлечениями являются настои и отвары, изготовляемые в аптеках. Наряду с этим вода широко применяется и при производстве густых и сухих экстрактов, приготовляемых с применением вакуум-выпаривания и сушки.

Этанол является хорошим растворителем многих алкалоидов, гликозидов, эфирных масел, смол и других веществ, которые способны растворяться в воде лишь в незначительных количествах. Сопровождающих веществ этанол извлекает тем больше, чем он больше разведен. В крепкий этанол не переходят ни камеди, ни слизи, ни белки. Этанол значительно труднее, чем вода, проникает через стенки клеток. Отнимая воду у белков и слизистых веществ, этанол может превращать их в осадки, закупоривающие поры клеток, и, таким образом, ухудшает диффузию. Чем ниже концентрация этанола, тем он легче проникает внутрь клетки, чем она выше, тем менее возможны гидролитические процессы. Этанол инактивирует ферменты. Несмотря на то, что этанол является лимитированным продуктом, отпускаемым фармацевтическим производствам в установленном порядке, он, обладая высокими извлекающими свойствами, широко применяется как экстрагент.

Эфир (этиловый) вследствие своих избирательных свойств находит применение при производстве некоторых экстрактов с последующим его полным удалением из препарата. Очень огнеопасен.

Глицерин по причине высокой вязкости как самостоятельный экстрагент не используется. Входит в состав извлекающих смесей при производстве некоторых настоек и экстрактов.

Жирные масла (подсолнечное, персиковое и др.) обладают избирательной способностью к экстрагированию. Область использования пока ограниченная.

Бензин используется в качестве вспомогательного экстрагента (чаще для обезжиривания сырья) перед основным процессом экстрагирования. Очень огнеопасен, особенно «легкий» бензин типа петролейного эфира. В качестве специальных или подсобных экстрагентов применяются хлороформ, дихлорэтан, ацетон и некоторые другие растворители.

Таким образом, ни один из применяемых в фармацевтическом производстве экстрагентов не удовлетворяет всем требованиям одновременно, поэтому в каждом случае экстрагент подбирают, считаясь также с выходом продукта, экономической целесообразностью и безопасностью. При необходимости используют сочетание экстрагентов, например при извлечении сердечных гликозидов применяют смесь из 95 объемов хлороформа и 5 объемов этанола 95%.

Управление экстракционным процессом

Для достижения наиболее полного и быстрого извлечения действующих веществ из лекарственного растительного сырья, помимо подбора экстрагента, должны быть созданы оптимальные условия для диффузионного процесса. Из факторов, влияющих на полноту и скорость извлечения, которые поддаются регулированию, и, следовательно, могут быть изменены в желательную сторону, основными являются степень измельчения, разность концентраций, температура, вязкость экстрагента, продолжительность извлечения и гидродинамические условия.

Степень измельчения сырья. Для обеспечения диффузионного процесса сырье должно быть измельчено. Согласно закону диффузии, количество извлекаемого вещества при всех прочих равных условиях будет тем больше, чем будет больше поверхность контакта между частицами сырья и экстрагентом. Следуя этому закону, необходимо было бы добиваться как можно более тонкого измельчения, однако практика показала, что буквальное выполнение условия закона диффузии в некоторых случаях приводит к противоположному результату - ухудшению процесса извлечения. При чрезмерно тонком измельчении сырье может слеживаться, а при содержании слизистых веществ ослизняться, в результате чего через такие массы экстрагент будет проходить чрезвычайно плохо. При слишком тонком измельчении резко увеличивается количество поврежденных клеток, что влечет за собой вымывание сопутствующих веществ и переход большого количества взвешенных частиц в извлечение. В результате вытяжки получаются мутные, трудно осветляемые и плохо фильтруемые.

Из сказанного следует, что степень измельчения устанавливается с учетом морфолого-анатомических особенностей перерабатываемого сырья и химической природы содержащихся в нем веществ, что находит отражение в соответствующих фармакопейных статьях и производственных регламентах.

Разность концентраций и гидродинамические условия. Разность концентраций является движущей силой диффузионного процесса, поэтому необходимо во время экстракции постоянно стремиться к максимальному перепаду концентраций. Достаточно высокую разность концентраций на границе раздела твердой (сырье) и жидкой (экстрагент) фаз можно поддерживать уже при малой скорости перемещения жидкости. При этом вещества, диффундирующие с поверхности кусочков растительного материала конвективными токами жидкости будут уноситься со скоростью, во много раз превышающей скорость молекулярной диффузии, и равномерно распределяться во всем объеме жидкости. При этом область вокруг частицы все время будет обновляться свежим экстрагентом, и таким образом движущая сила, т. е. разность концентраций, будет поддерживаться на должном уровне.

Простейшим приемом интенсификации процесса извлечения является перемешивание настаиваемой массы. Более совершенный способ - смена экстрагента. Ее можно производить периодически или непрерывно. Под периодической сменой экстрагента понимается слив вытяжки с сырья и залив его порцией свежего экстрагента. Под непрерывной сменой извлекателя понимается непрерывное истечение вытяжки из экстракционного сосуда и непрерывное поступление в сосуд свежего экстрагента. Перемешивание и периодическая смена экстрагента типичны для мацерационных методов получения извлечений. Непрерывная смена экстрагента находит применение при получении извлечений методами перколяции, быстро текущей реперколяции и другими интенсивными методами.

Температура экстрагента. Повышение температуры ускоряет процесс извлечения. Этот фактор оказывает сильное влияние, но в условиях производства галеновых препаратов им можно воспользоваться только для получения водных извлечений. Спиртовые и тем более эфирные извлечения проводятся при комнатной (и более низкой) температуре, поскольку с ее повышением увеличиваются потери экстрагентов, а следовательно, вредность и опасность работы с ними.

Использование температурного фактора при экстрагировании лекарственных веществ должно проводиться со строгим учетом их термолабильности. Повышение температуры экстрагента не показано и для эфирно-масличного сырья, поскольку эфирные масла при этом в значительной степени теряются. Необходимо принимать также во внимание, что при применении горячей воды происходит клейстеризация крахмала; вытяжки в этом случае становятся слизистыми и дальнейшая работа с ними значительно усложняется. Повышение температуры при извлечении желательно в тех случаях, когда экстрагируемым сырьем являются корни и корневища, кора и кожистые листья. Горячая вода в этом случае способствует лучшему сепарированию тканей и разрыву клеточных стенок, облегчает тем самым течение диффузионного процесса. Горячая вода часто необходима и для инактивации ферментов.

Вязкость экстрагента. Уже указывалось, что менее вязкие жидкости обладают большей диффузионной способностью. Среди экстрагентов наиболее вязким является глицерин, но он один, как уже упоминалось, не применяется. Чаще используются растительные масла. С целью активизации диффузионного процесса они применяются в подогретом виде - молекулы растворенных веществ (например, основания алкалоидов) в этом случае несравненно легче перемещаются между молекулами масла. У основных экстрагентов - воды и этанола с повышением температуры вязкость также несколько понижается, что принимается во внимание на производстве.

Продолжительность процесса экстракции. Из законов диффузии следует, что количество извлеченных веществ пропорционально времени. Однако на производстве стремятся к тому, чтобы полнота извлечения была достигнута в кратчайшее время, в максимальной степени, используя при этом все факторы, ведущие к интенсификации процесса извлечения. Таким образом, полнота и скорость извлечения действующих веществ являются равнодействующими многих факторов, влиянием которых нужно умело управлять.

К экстракционным препаратам наименьшей степени очистки (галеновым) относятся настои, отвары, настойки (в том числе гомеопатические матричные), экстракты, препараты свежего сырья. Суммарные препараты содержат сумму экстрактивных веществ, втом числе действующие (оказывают лечебное действие) и сопутствующие вещества (близкие к действующим веществам по растворимости и не оказывающие нежелательного действия на организм).

Суммарные фитопрепараты в минимальной степени освобождены от балластных веществ (смолы, дубильные идр.), оказывают мягкое действие, обусловленное всем комплексом соединений, входящих в их состав. Виды суммарных (галеновых) препаратов представлены нарис. 1.1.

Рис. 1.1. Суммарные (галеновые) фитопрепараты Настойки (tincturae)

Настойки - прозрачные жидкие спиртовые, водно-спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента.

Из сухого стандартного растительного сырья, содержащего несильнодействующие вещества, настойки получают при соотношении сырья и готового продукта (масса/объем) 1:5, а из сырья, содержащего сильнодействующие вещества, - 1:10.

Большинство настоек получают, используя в качестве экстрагента 70% этанол, реже - 40% этанол (настойки красавки, барбариса, зверобоя, лапчатки идр.) и крайне редко - этанол других концентраций: 90% (настойки мяты, стручкового перца), 95% (настойка лимонника) идр.

Настойки широко применяются в лечебной практике как самостоятельные препараты для внутреннего и наружного применения, в сочетании с другими настойками, а также в составе микстур, капель, мазей, пластырей. Схема производства настоек представлена нарис. 1.2.

Для экстрагирования лекарственного растительного сырья при получении настоек используют методы дробной мацерации и перко- ляции, очистку извлечения проводят фильтрованием после отстаивания на холоде (при температуре 8 °С).

Приготовление экстрагента. Количества крепкого этанола и воды, необходимые для приготовления экстрагента заданной концентрации, рассчитывают с учетом явления контракции. Для расчетов используют таблицы для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах Комитета стандартов, мер и измерительных приборов (в тексте - табл. ГОСТ):

Таблица 1. Плотность водно-спиртового раствора в зависимости от температуры и относительного содержания спирта (по массе).

Таблица II. Плотность водно-спиртового раствора в зависимости от температуры и относительного содержания спирта (по объему) при температуре плюс 20°С.

Таблица III. Относительное содержание спирта (по объему) в зависимости от показания стеклянного спиртомера и температуры раствора.

Таблица IV. Относительное содержание спирта (по объему) в зависимости от показания металлического спиртомера и температуры раствора.

Таблица V. Множители для определения объема этилового спирта при 20 °С, содержащегося в данном объеме водно-спиртового раствора, в зависимости от температуры.

Таблица VI. Объем спирта при 20°С, содержащегося в 1 кг водно-спиртового раствора в зависимости от содержания спирта в растворе (в процентах (под объему) при температуре + 20°С).

Метод дробной мацерации. Рассчитанное количество измельченного растительного сырья равномерно укладывают в перколятор (рис. 1.3) (3) на фильтр (4) из полотна, марли или ваты, каждую порцию слегка утрамбовывают деревянной палочкой. Уложенный материал прикрывают тонким слоем ваты или кусочком фильтровальной бумаги, либо небольшой марлевой салфеткой, сложенной вчетверо. Сверху помещают груз (кусочки фарфора или речную гальку) (2), чтобы растительное сырье не всплывало.

Перколятор с растительным сырьем укрепляют на штативе. Под перколятор помещают чистую сухую склянку-приемник с этикеткой, содержащей наименование приготовляемого препарата, фамилию и группу студента.

Экстрагент в перколятор можно подавать сверху или снизу, через сливной кран (5).

При наполнении сверху экстрагент в перколятор подают с такой скоростью, чтобы поверх материала сразу образовалось «зеркало» (1), т.е. неисчезающий постоянный слой жидкости. Далее прибавляют экстрагент так, чтобы он впитывался в материал сплошной массой, вытесняя воздух через открытый кран перколятора. «Зеркало» жидкости не должно исчезать (впитываться), иначе в растительный материал немедленно попадет воздух, препятствующий процессу экстракции. Когда экстрагент начнет вытекать из крана, его закрывают, вытекшую жидкость подают снова на сырье в перколятор и наливают еще столько экстрагента, чтобы над растительным материалом был слой жидкости толщиной 10-20 мм.

При наполнении снизу стеклянную воронку соединяют с длинным резиновым шлангом, второй конец которого соединен с нижним краном перколятора. Опустив воронку ниже перколятора, заполняют ее экстрагентом. Медленно поднимая воронку, вытесняют воздух из шланга и заставляют растворитель переливаться сплошным слоем в загруженный перколятор. Одновременно следует внимательно следить за своевременным прибавлением экстрагента в воронку. После вытеснения воздуха из перколятора и образования «зеркала» кран закрывают и воронку со шлангом отсоединяют.

Перколятор закрывают куском туго натянутого, смоченного водой пергамента поставляют намацерационную паузу, которая длится 24-48 ч.

По истечении мацерационной паузы открывают кран и сливают первую порцию извлечения В количестве 1/4 объема готового продукта. Оставшийся экстрагент подают на сырье до образования «зеркала». Через 1,0-1,5 ч извлечение снова сливают в таком же количестве, как в первый раз. В течение рабочего дня через равные промежутки времени производят всего четыре слива. Все порции извлечения объединяют.

Метод перколяции (от лат. percolare - обесцвечивать). Рассчитанное количество растительного сырья помещают в фарфоровую выпарительную чашку и смачивают равным количеством экстрагента,
хорошо перемешивают и уминают пестиком. При этом растительный материал должен сохранить сыпучесть и не содержать излишка экстрагента. Смоченный материал плотно закрывают и оставляют для набухания при комнатной температуре на 2-4 ч, изредка перемешивая. В учебных целях время набухания можно сократить.

Набухший растительный материал порциями укладывают в перко- лятор и заливают экстрагентом до «зеркала» (см. рис. 1.4).

Принцип перколяции состоит в экстрагировании растительного материала медленным и непрерывным током экстрагента, поступающего на сырье в перколяторе. Скорость добавления экстрагента должна быть равна скорости вытекания извлечения, чтобы толщина слоя свободной жидкости («зеркало») над материалом не изменялась.

Экстрагент вперколятор подается автоматически при помощи питателя - опрокинутой вверх дном склянки с экстрагентом, погруженной горлышком в экстрагент внутри перколятора. Между нижним краем горла питателя и поверхностью растительного материала должно оставаться расстояние 1-1,5 см. Иногда склянку удлиняют куском стеклянного дрота соответствующей длины, плотно вставляя его в горлышко склянки с помощью резинового кольца (рис. 1.4). Стеклянный дрот должен быть достаточного диаметра и не мешать вытеканию жидкости из питателя. Питатель поддерживает уровень жидкости в перколяторе на уровне нижнего края горлышка склянки или вставленного в него куска дрота.

Скорость вытекания извлечения из перколятора нужно отрегулировать нижним краном. Объем вытекающей жидкости за 1 ч должен составлять -I/12 часть рабочего объема перколятора (занятого сырьем).

где d - диаметр перколятора, см; А - высота столба сырья, см.

В лабораторных условиях при малых загрузках сырья скорость перколяции удобнее рассчитывать в каплях. Конец перколяции (истощение сырья) определяют по обесцвечиванию перколята, отсутствию разницы в плотности перколята и чистого экстрагента, отрицательному результату пробы на действующие вещества в вытекающей из перколятора жидкости.

Настойки из свежего сырья. Для получения извлечения из свежего сырья используют мацерацию крепким спиртом (7 сут) или бисмаце- рацию. В последнем случае первая экстракция проводится 96% этанолом, что способствует дегидратации, в результате чего мембраны клеток становятся пористой перегородкой, для второй экстракции берут спирт меньшей концентрации (например, 20%). Время первой мацерации составляет 14 дней, второй - 7 дней.

Очистка извлечения. Полученные извлечения оставляют для отстаивания в холодильнике при температуре 8-10°С доследующего занятия. После отстаивания извлечение фильтруют и проводят оценку качества.

Рекуперация этанола из отработанного сырья. Отработанное растительное сырье удерживает значительное количество экстрагента- до 150% без отжима и до 50% после отжима. Чтобы избежать потерь экстрагента и сделать производство более рентабельным, этанол необходимо рекуперировать, т.е. возвратить в производство. Рекуперация осуществляется двумя способами: вытеснением этанола из отработанного сырья водой, отгонкой этанола из отработанного сырья путем перегонки с водяным паром.

При рекуперации этанола вытеснением водой на отработанное сырье в том же экстракторе (перколяторе) подают трех-, пятикратное количество воды. После настаивания в течение 2 ч рекуперат медленно сливают. При этом этанол вытесняется водой из кусочков сырья. Полученный рекуперат будет содержать 5-12% этанола, его цвет и запах будет соответствовать исходному сырью. Вместе с этанолом врекуперате будут присутствовать все растворимые компоненты извлечения, поэтому рекуперат после укрепления можно использовать как экстрагент для того же вида сырья.

Для рекуперации путем перегонки с водяным паром применяют те же перегонные установки, что и для получения эфирных масел и ароматных вод. Сырье помещают в перегонный куб, снабженный паровой рубашкой и барботером (трубка, через которую внутрь сырья подается пар), или в перегонную колбу, которая в течение всего процесса перегонки подогревается на водяной бане. При подаче пара через барботер этанол увлекается паром, охлаждается в конденсаторе и собирается в приемник. При перегонке с водяным паром получают рекуперат с содержанием этанола 15-25%. В отгон попадают летучие вещества исходного растительного сырья, поэтому он имеет специфический запах сырья, из которого получен.

Рекуперат также можно использовать для экстракции того же вида сырья.

Оценка качества. Согласно современным требованиям в настойках определяют подлинность и количество биологически активных веществ по методикам частных фармакопейных статей, тяжелые металлы (не более 0,001%), сухой остаток (сумма экстрактивных веществ), плотность при помощи ареометра или пикнометра, содержание этанола.

Сухой остаток и плотность настойки отражают содержание суммы экстрактивных веществ, что важно для суммарных (галеновых) препаратов. Кроме того, эти показатели свидетельствуют о правильности проведения экстракции.

Для определения содержания этанола в настойках неприемлемо использование стеклянных и металлических спиртомеров, поскольку их показания основаны на плотности жидкости. Плотность настоек определяется не только присутствующим в ней этанолом, но и комплексом экстрактивных веществ, наличие которых сильно влияет на показания спиртомера/ареометра. В связи с этим количество этанола в настойке определяют по температуре кипения (ГФ XI в. 1 с. 26, метод 2, см. приложение). В последнее время с этой целью используют также газово-жидкостную хроматографию.

Учебное пособие содержит краткие сведения о растительном сырье, культуре клеток лекарственных растений, данные о химическом строении и свойствах действующих веществ фитохимических препаратов, теоретических основах процесса экстрагирования растительного сырья и других технологических процессов в производстве фитопрепаратов. Представлены данные о методах выделения и очистки различных лекарственных веществ из растений (физико-химической технологии), аппаратурном оформлении технологических процессов производства настоек, экстрактов, новогаленовых препаратов и индивидуальных соединений. Приведены примеры комплексной переработки лекарственного сырья. Учебное пособие предназначено для послевузовского профессионального образования провизоров, для студентов фармацевтических вузов, фармацевтических факультетов медицинских вузов, химических и технологических вузов, изучающих химию и технологию фитопрепаратов, а также для специалистов химико-фармацевтических заводов, фирм, фармацевтических фабрик, производственных лабораторий и работников научно-исследовательских технологических лабораторий, занимающихся разработкой технологии фитохимических препаратов.

Характеристика биологически активных веществ.
К биологически активным веществам (БАВ) относят соединения, активно воздействующие на организм человека и используемые в качестве лекарственных веществ. Лекарственные препараты - дозированные ЛС в определённой лекарственной форме. В зависимости от общности ТП, применяемого сырья и (в ряде случаев) действия на организм выделяют 8 групп лекарственных препаратов: химические препараты, химико-фармацевтические препараты, фитохимические препараты, антибиотики, витамины, эндокринные препараты, иммунологические препараты, препараты радиоактивных изотопов.

Химические препараты - индивидуальные химические соединения, вырабатываемые предприятиями химической промышленности для различных отраслей народного хозяйства и используемые в медицинской практике в качестве ЛС (например, натрия бромид, калия бромид, натрия гидрокарбонат, натрия тиосульфат).
Химико-фармацевтические препараты - химические вещества, вырабатываемые предприятиями химико-фармацевтической промышленности, как правило, на основе многостадийного тонкого органического синтеза. Эта группа препаратов включает противотуберкулёзные (фтивазид, изониазид и др.), местноанестезирующие (новокаин, тримекаин и др.).

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Химия и технология фитопрепаратов, Минина С.A., Каухова И.Е., 2004 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Краткое описание

Фитопрепараты - это лечебно-профилактические комплексы на растительной основе. Фитопрепараты содержат в малом объёме комплекс необходимых ежедневно пластических и регуляторных веществ растительного и минерального происхождения, заключенных в капсулу и употребляемых внутрь. Это самый простой способ, значительно более приятный, чем инъекции.

1)Фитопрепарат…1
2)Технология фитопрепарата…2
3)Лечение фитопрепаратами…4
4)Максимально очищенные фитопрепараты…5
5)Экстракты…7
6)Масляные экстракты (медицинские масла)…7

8)Сухие экстракты…9
9)Густые экстракты…9
10)Жидкие экстракты…11
11)Стандартизация и хранение экстрактов…12
12)Настойки…13
13)Технология настоек…13
14)Препараты из высушенного растительного сырья…16
5)Извлечение из свежих растений…16
16)Препараты из свежих растений…18
17)Соки свежих растений…18

Прикрепленные файлы: 1 файл

Министерство здравоохранения Свердловской области
Фармацевтический филиал ГБОУ СПО "СОМК"

«Технологический процесс приготовления фитопрепарата»

Выполнила: Рубцова Е. И.

г.Екатеринбург, 2012 г

1)Фитопрепарат…1

2)Технология фитопрепарата…2

3)Лечение фитопрепаратами…4

4)Максимально очищенные фитопрепараты…5

5)Экстракты…7

6)Масляные экстракты (медицинские масла)…7

7)Настои и отвары (экстракты-концентраты)…8

8)Сухие экстракты…9

9)Густые экстракты…9

10)Жидкие экстракты…11

11)Стандартизация и хранение экстрактов…12

12)Настойки…13

13)Технология настоек…13

14)Препараты из высушенного растительного сырья…16

15)Извлечение из свежих растений…16

16)Препараты из свежих растений…18

17)Соки свежих растений…18

Фитопрепараты - это лечебно-профилактические комплексы на растительной основе. Фитопрепараты содержат в малом объёме комплекс необходимых ежедневно пластических и регуляторных веществ растительного и минерального происхождения, заключенных в капсулу и употребляемых внутрь. Это самый простой способ, значительно более приятный, чем инъекции. К тому же он исключает возможность передозировки, так как все вещества находятся в составе органических соединений. Фитопрепараты чойс - средства, приводящие в движение саморегулирующие реакции организма, что восстанавливает естественное динамическое равновесие и открывает путь к излечению. Никого теперь не удивляет необходимость ежедневного использования в быту фильтра для воды, что является обязательным условием поддержания здоровья в современных условиях. Следует отметить, что чем дороже фильтр, тем лучше он справляется со своей задачей. Однако чистая вода нам нужна для здоровья не более, чем полноценное питание, важнейшим компонентом которого являются фитокомплексы. В США и Японии 80%, в Европе около 70% населения регулярно употребляют фитопрепараты. Для многих все же остается невыясненным вопрос, почему мы акцентируем внимание именно на коррекции питания. Ведь есть много других способов оздоровления: массаж, голодание, лечебная физкультура, баня, закаливание и т.д. Безусловно, все эти методы полезны. Но дело в том, что сколько бы мы ни пытались заставить данными способами свой организм правильно работать, все же без наличия внутри нас определенного количества и соотношения необходимых для всех процессов веществ, к полному здоровью мы прийти не сможем. В настоящее время в развитых странах всего мира, испытывающих такие же проблемы с несбалансированными рационами, как Украина, фитопрепараты выпускаются и потребляются в огромном количестве, что позволило в значительной степени повлиять на уровень здоровья целых наций. В США и Японии более 80%, в Европе около 70% населения регулярно употребляют фитопрепараты. В силу отсутствия достаточной информации по этому вопросу большинство украинцев пока еще считают регулярное использование фитопрепаратов «дорогой роскошью» или пытаются использовать их в качестве лекарств. Но давайте посмотрим на вопрос «дороговизны» с другой стороны. Было бы странным думать, что можно выпустить действительно качественный, проверенный продукт по незначительной цене. Ведь в его создание вкладываются огромные научные и промышленные ресурсы. Чем дороже продукт, тем лучше он справляется со своей задачей. В конечном итоге, поддержание здоровья, в финансовом отношении, выгоднее лечения болезней.

Технология фитопрепаратов

Инвестируя же средства в поддержание здоровья с помощью фитопрепаратов, со временем Вы убедитесь в несомненной выгоде этого пути. И будете совершенно правы. Технология фитопрепаратов позволяет сохранить все полезное для организма. Современные фитопрепараты чойс зачастую состоят из многих компонентов и обеспечивают многоплановый эффект. Важным преимуществом такого типа фитокомплексов является то, что за счет многокомпонентного состава усиливаются положительные эффекты всех входящих ингредиентов (синергизм), и ослабляются или полностью нивелируются отрицательные и побочные эффекты. Эта технология фитопрепарата позволяет использовать минимальные дозы активных веществ. Стоит отметить также, что аллергические реакции встречаются при применении фитопрепаратов в 10 раз реже, чем при использовании витаминных синтетических фармпрепаратов. Объяснение этому следует искать в близости природных компонентов, лежащих в основе лекарственного растительного сырья, ферментным системам человека. Интересным, с практической точки зрения, является и то, что многие фитопрепараты являются современным воплощением рецептов, прошедших успешную проверку на эффективность и безопасность в течение столетий, а иногда даже тысячелетий. Ученые, используя современные возможности биохимии и фармакологии, лишь подтвердили наличие в данных древних рецептах биологически активных ингредиентов и объяснили механизм действия многих из них. Многие травы, входящие в состав фитопрепаратов, питательны. Их следует включать в пищу, поскольку они полезны, а не потому, что Вы больны. Важный аспект, который имеет смысл осветить при разговоре о фитопрепаратах чойс, касается технологии их производства. Нередко у врачей и у пациентов возникают вопросы по поводу более высокой стоимости фитопрепаратов по сравнению с традиционными лекарственными сборами, представляющими собой мелко нарезанные и высушенные части растений. Дальнейшая их обработка происходит в домашних условиях, путем экстракции горячей водой или спиртом. Однако при сравнении этих двух, казалось бы, аналогичных по составу, групп средств, фитокомплексы всегда показывают большую эффективность, отличающуюся на порядок. Секрет кроется, без сомнения, в технологии. Как оказалось, наиболее щадящим для сохранения активных ингредиентов и наиболее полноценным с точки зрения их использования, является мелкодисперсное (пылевидное) измельчение частей растений специальными мельницами, а не экстракция ингредиентов водой, спиртом или эфиром. На примере многих лекарственных растений доказано, что оптимальным является использование не отдельных выделенных компонентов, а всего комплекса веществ, находящихся в растительной клетке. К тому же при этом сохраняются биологически активные компоненты растения, помогающие лучше всасываться веществам в нашем кишечнике. Такой подход позволяет многократно усиливать полезные свойства сырья, избегать передозировок, побочных эффектов и аллергических реакций. Естественно, что высокотехнологичное, энергоемкое, современное производство фитопрепаратов, приближающееся по сложности к производству фармпрепаратов, не только увеличивает их конечную стоимость, но и многократно повышает клиническую эффективность при сохранении высокой степени не токсичности. А теперь хотелось бы проиллюстрировать для наибольшей наглядности некоторые процессы, происходящие в нашем организме каждый день, с помощью упрощенных схем и рисунков. Большинство из нас премного наслышаны о витаминах, минералах и не сомневаются в их полезности. Но что же они из себя представляют? Практически все химические процессы в организме протекают с участием ферментов (энзимов). Они регулируют объем и скорость протекания этих процессов. Основу фермента составляет белковая молекула, которая сама по себе неактивна. Именно витамин или минерал является активатором фермента, подходя к нему, как «ключ к замку». (см. рис. 1):

Многих интересует вопрос: что такое «шлаки» и как с ними бороться. Большинство химических реакций в организме многоэтапные и протекают последовательно в виде цепочки с образованием конечных продуктов. Количеством конечного продукта и скоростью всех процессов в этой цепи определяется уровень функциональной активности каждого органа и всего организма в целом. Представим, что для получения какого-то необходимого вещества должна произойти химическая реакция в три этапа с участием разных ферментов (см. рис. 2). Дисбаланс и нехватка витаминов и минералов, как мы уже понимаем, приведет к снижению активности и разной скорости протекания процессов номер 1, 2 и 3. Вследствие этого, из 100% вступающего в цикл превращений вещества до конечной стадии будет доходить, к примеру, лишь 60%. И 40% застрянет на этапах процесса в виде промежуточных продуктов распада. Количеством конечного продукта будет обусловлено снижение функции органа до 60%, а 40% исходного вещества постоянно будет задерживаться, превращаясь в «шлак». Последний далее претерпевает ряд невообразимых превращений. Часть его разрушается, а остальное зашлаковывает организм. Шлаковые вещества откладываются в сосудах, ухудшая кровоток; оседают в связках, нарушая их эластичность, на гладкой поверхности суставов, в позвоночнике, что вызывает характерный хруст и боли при движениях. Это дает о себе знать наш «хороший знакомый»?- остеохондроз. И многие из нас чувствуют это уже на стадии зарождения болезни. А теперь представьте, что произойдет немного позже. Кстати, соотношение так называемых «внешних шлаков», поступающих по вине экологии, и «внутренних» как результата незаконченных или извращенных внутренних процессов составляет по многим данным 1:2 соответственно. То есть основной причиной зашлакованности организма является вовсе не экология, а нехватка витаминов, минералов и дисбаланс активности внутренних процессов, в том числе активности естественного процесса выведения шлаков. Он также регулируется специальными ферментами. И тогда процесс может выглядеть примерно так (см. рис.3):

Часто при выборе пищи мы руководствуемся только вкусовыми характеристиками. Однако пища должна представлять собой сбалансированный комплекс необходимых веществ (см. рис.4).

Но фактически наше питание во многом ущербно. Нарушено не только количество, но и соотношение его составляющих. К чему это приводит, Вы уже поняли. Фитокомплексы вырабатываются из натурального сырья и содержат все недостающие в нашем повседневном питании элементы в строго определенных соотношениях. Сделать питание действительно полноценным, как мы видим, можно, лишь соединив два источника необходимых веществ.

Лечение фитопрепаратами

А теперь подумайте, какие действия Вы собираетесь предпринять, для поддержания собственного здоровья и каков будет результат? А если болезнь уже поселилась в вашем организме? Что определит быстроту и степень восстановления здоровья при употреблении фитопрепаратов? Лечение фитопрепаратами эффективно. Все зависит от стадии болезни и глубины нарушений. Болезнь состоит образно из двух частей (см. рис.5). Они с течением времени проявляются постепенно, как гриб растет из земли (см. рис.6):

1. легкий функциональный сдвиг, устранимый с помощью фитопрепаратов за 1-2 месяца;
2. тяжелое функциональное расстройство, устранимое при применении фитопрепаратов за более длительный срок;
3. необратимое изменение все равно останется.

Практически любая болезнь начинается с обратимых функциональных сдвигов. Затем возникают анатомические нарушения - то, что навсегда изменяет строение тканей и органов. Повлиять на них с помощью одних фитокомплексов, конечно же, невозможно. Именно поэтому не все болезни поддаются полному излечению. И все же, если компенсировать хотя бы функциональные сдвиги при наличии необратимого изменения - самочувствие человека значительно улучшается, а главное - заболевание не прогрессирует и не приводит к осложнениям! Теперь Вы понимаете, насколько это важно! Почему, как правило, не приходится рассчитывать на очень быстрые ощутимые эффекты от применения фитопрепаратов? Ваше тело - дом для жизни. Как давно Вы наводили там полный порядок? А если бы Вы так же «часто» убирали в квартире, как много это заняло бы времени? А если уже предстоит капитальный ремонт? Разве это быстро? Систематический прием фитопрепаратов можно сравнить с поддержанием порядка в доме. Это своего рода «техника безопасности», предупреждающая возможность возникновения беды.

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

должен выдерживать испытания на чистоту – не содержать следов хлороформа, метиленхлорида, дихлорэтана.

В ГНЦЛС (г. Харьков) предложено экстрагирование с помощью сжиженного газа (хладон 12). Для этого высушенные семена измельчают комбинированным способом: сначала на молотковой или дисковой, затем на валковой дробилках до толщины лепестка 0,1-0,2 мм. Экстрагирование проводят по схеме, аналогичной приведенной на рис. 8.29. В этом случае купажирование подсолнечным маслом не проводят.

Полученное одним из приведенных способов масло шиповника – маслянистая жидкость бурого цвета с зеленоватым оттенком, горьковатого вкуса и специфического запаха. Кислотное число не более 5,5. Содержание суммы каротиноидов в пересчете на β -каротин не менее 0,5 г/л, содержание α - и β - токоферолов не менее 0,4 г/л. В случае получения масла шиповника с содержанием суммы каротиноидов ниже требований АНД, допускается добавление каротина микробиологического. Выпускают во флаконах по 100 мл.

8.8. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ФИТОПРЕПАРАТОВ

8.8.1. Полиэкстракты

В современной технологии фитопрепаратов известны так называемые полиэкстракты (полифракционные экстракты) - суммарные препараты, полученные путем последовательного экстрагирования ЛРС несколькими растворителями, например, с повышающейся полярностью. Из полученных извлечений экстрагент отгоняют, остатки сушат, порошки смешивают и получают полиэкстракт. Соединяя фракции сухих веществ можно отказаться от тех или иных фракций или искусственно увеличить в смеси количество наиболее активных фракций, создавая тем самым более эффективные препараты. Последовательное использование спиртоводных смесей различной концентрации, органических экстрагентов и растительных масел позволяет также из одного вида растительного сырья получать несколько препаратов – настойки, густые и сухие экстракты, а также масляные экстракты.

Впервые полиэкстракты были предложены Г.Я.Коганом, который успел разработать технологию только одного препарата полифракционного типа – экстракт коры крушины. Сегодня данное направление успешно развивается в

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

России. В результате проведенных исследований российскими учеными (г. Санкт-Петербург) предложен метод переработки лекарственного сырья, позволяющий на стадии экстрагирования извлечь природные комплексы липофильных и гидрофильных БАВ. Этот способ экстрагирования ЛРС основан на использовании систем несмешивающихся растворителей различной полярности – двухфазными системами экстрагентов (ДСЭ). Наиболее важной особенностью двухфазной экстракции (ДЭ), отличающей ее от других методов экстрагирования, является то, что в контакт с растительным материалом одновременно вступают два экстрагента, каждый из которых в отдельности способен извлекать либо гидрофильные, либо липофильные соединения. Такая технология позволяет быстро и с высокой эффективностью проводить комплексную переработку сырья и получать за одну технологическую стадию два продукта (извл е- чения) с высоким содержанием БАВ.

В качестве компонентов двухфазных систем используются растительные масла и водно-органические смеси различных концентраций. В состав водноорганической фазы входит растворитель, смешивающийся с водой (этанол, пропиленгликоль, полиэтиленоксиды, диметилсульфоксид). Применение двухфазной экстракции дает возможность значительно увеличить концентрацию липофильных БАВ в масляных извлечениях по сравнению с экстракцией только маслом, для производных хлорофилла – в 5-6 раз и более, для суммы каротиноидов в 2-3 раза. При этом выход липофильных БАВ в масляные извлечения достигает в случае производных хлорофилла 80-85% и суммы каротиноидов – 60-70%, что имеет большое практическое значение, так как именно в технологии масляных экстрактов трудно достигаются такие высокие выходы. При этом длительность процесса экстракции сокращается в 1,5-2 раза. Независимо от вида сырья на массоперенос липофильных веществ в масляную фазу в значительной мере влияют соотношение объемов водно-органической и масляной фаз, а также природа полярной фазы, которая в двухфазной системе экстрагентов обеспечивает процессы, предшествующие массопередаче липофильных веществ из сырья, а именно – проникновение экстрагента в сырье, смачивание и десорбцию. Метод двухфазной экстракции по эффективности извлечения гидрофильных БАВ не уступает экстракции водно-спиртовыми и водноорганическими растворителями, традиционно применяемыми в производстве суммарных фитопрепаратов. Так, при экстракции ДСЭ травы зверобоя и цвет-

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

ков календулы, полученные российскими учеными спирто-водные извлечения по показателям качества не отличаются от настоек, изготовленных традиционными методами, и соответствуют требованиям нормативной документации. Выход действующих веществ составляет 60-70%. Аналогичные результаты получены при экстракции ДСЭ плодов рябины и шиповника, травы сушеницы. При переработке бурых водорослей выход и качественный состав гидрофильных продуктов (маннита и альгината натрия), получаемых по промышленной технологии и при экстракции ДСЭ, практически не отличаются.

Кроме того, предложен метод экстрагирования растительного сырья двухфазными системами растворителей в присутствии ПАВ. Это одно из пе р- спективных направлений в развитии теории и практики двухфазной экстракции. Создавая определенное соотношение используемых ПАВ в составе ДСЭ, можно осуществлять направленный процесс экстрагирования комплекса действующих веществ из растительного материала. Такая технология переработки сырья при определенном соотношении ПАВ позволяет получить «эмульсионные» экстракты, которые могут использоваться как основа для мягких лекарственных форм и косметических средств или как готовая лекарственная форма. Методом «эмульсионной» экстракции были получены масляные экстракты зверобоя, ламинарии и сушеницы. Простое аппаратурное оформление, невысокая трудоемкость и экономичность обусловливают перспективность внедрения двухфазной экстракции в производство фитопрепаратов.

8.8.2. Фитомикросферы Фитомикросферы (сфероиды природных дейст-

вующих компонентов) – это перспективная лекарственная форма из ЛРС, которую получают новым для фитопроизводства способом.

Многоэтапный технологический процесс приготовления фитомикросфер на начальной стадии предусматривает получение экстракта из лекарственных трав. Затем следует адсорбция БАВ микропористой целлюлозой. В качестве основы для микросфер используется эластичная растительная целлюлоза, обладающая высокой поверхностной активностью и мно-

ЭКСТРАКЦИОННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

жеством пор, что способствует максимальному адсорбированию из жидкой среды действующих веществ и быстрому их освобождению при применении. Далее обеспечивается полное освобождение от воды и спирта путём испарения при низких температурах и собственно формирование микросфер. В результате довольно длительного и сложного процесса получаются сухие сферические гранулы – фитомикросферы. Полученные фитомикросферы стабильны, практически не содержат влаги (менее 5%).

Метод фитомикросферирования применяется французской фармацевтической лабораторией Groupe Michel Iderne для производства таких препаратов, как Витавин+ , Гинкго билоба+ , Оптимакс+ , Эхинацея+ , Интросан , ИдермАктив , Инвадерм , Стрессион , Клюквофит .

Таким образом, научные исследования в области создания препаратов растительного происхождения, развитие и совершенствование фитохимического производства позволят расширить номенклатуру природных лекарственных средств, отвечающих мировым стандартам, и направленных не только на обеспечение эффективного лечения, но и повышение качества жизни человека.