Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.01) на тему:Экстрагирование растительного сырья системами ограниченно смешивающихся растворителей в технологии сухих экстрактов на примере зверобоя продырявленного и клевера лугового

На правах рукописи

Со£

Сорокин Владислав Валерьевич

ЭКСТРАГИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ СИСТЕМАМИ ОГРАНИЧЕННО СМЕШИВАЮЩИХСЯ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТЕХНОЛОГИИ СУХИХ ЭКСТРАКТОВ НА ПРИМЕРЕ ЗВЕРОБОЯ ПРОДЫРЯВЛЕННОГО И КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО

15.00.01- Технология лекарств и организация фармацевтического дела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

СЮ345Э922

Санкт-Петербург 2009

003459922

Работа выполнена в ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии на кафедре промышленной технологии лекарственных препаратов.

Научный руководитель:

доктор фармацевтических наук, доцент Каухова Ирина Евгеньевна

Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук, профессор Молдавер Бенюмен Лейбович доктор фармацевтических наук, профессор Демина Наталья Борисовна

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР) РАСХН.

Защита состоится 17.02.2009г. в 14— часов на заседании Диссертационного Совета Д. 208.088.01 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии по адресу: 197227, Санкт-Петербург, пр. Испытателей, д. 14.

Автореферат разослан_января 2009г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 208.088.01, кандидат фармацевтических наук

Н. В. Марченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из основных направлений развития фармацевтической науки и практики является совершенствование технологии экстрагирования лекарственного растительного сырья (ЛРС) с целью повышения выхода БАВ, качества и расширения ассортимента фитопрепаратов.

В технологии фитопрепартов перспективным является метод двухфазной экстракции (ДЭ) (Вайнштейн, 1999; Каухова, 2004),.однако до сих пор в качестве гидрофобной фазы в системе использовался масляный или жировой компонент, выделение БАВ из которого представляет значительные трудности, при этом достигаемое увеличение выхода липофильных компонентов не сопровождалось увеличением выхода гидрофильных БАВ.

Замена масляного компонента двухфазной системы на органический легколетучий растворитель может позволить, при его последующем удалении, получать сухие экстракты, обогащенные как липофильными, так и гидрофильными БАВ, для дальнейшего создания на их основе новых фитопрепаратов.

В связи с этим актуальной является разработка технологий экстрагирования лекарственного растительного сырья системами экстрагентов, состоящими из раз-нополярных ограниченно смешивающихся органических растворителей с получением экстрактов, обогащенных БАВ с целью дальнейшего их введения в состав различных лекарственных форм.

При проведении исследований по интенсификации технологических процессов, разработке технологии фитопрепаратов актуальным является максимально возможное использование потенциала как известных и применяемых лекарственных растений, так и новых перспективных видов. Таким видом ЛРС является трава клевера лугового, все шире используемая в практической медицине для получения средств, обладающих гиполипидимическим, антисклеротическим, сосудоукреп-ляющим, противовоспалительным, желчегонным, диуретическим, противоязвенным и регенирирующим функцию печени действиями (Бабаскин и др., 1992, №£1, 2002; Вгоэвдег, 2004; Гаврилин и др., 2005).

Другим, актуальным в совершенствовании технологии фитопрепаратов объектом, является зверобой продырявленный. В связи с появлением в последние годы на отечественном рынке зарубежных аитидепрессантных препаратов на основе травы зверобоя, стандартизируемых по содержанию антраценпроизводных, возникла необходимость разработки обогащенных антраценпроизводными, эффективных, импортозамещающих средств, поскольку состояние депрессии, требующее лечения, испытывает почти 20 % взрослого населения и приблизительно у 8 % взрослых отмечается серьезные депрессивные нарушения (Горьков и др., 2000; 11егшск, 2002),

Таким образом, существует объективная необходимость в решении вопроса стандартизации сырья и препаратов зверобоя по содержанию антраценпроизводных, поскольку в настоящее время действующая НД предусматривает стандартизацию травы зверобоя и его препаратов лишь по содержанию суммы флавон гре-

счете на рутин.

Учитывая вышеизложенное, актуальным явилась теоретически обоснованн-разработка технологии экстрагирования растительного сырья системами органич ских растворителей с получением экстрактов, обогащенных БАВ.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научн исследовательских работ ГОУ ВПО СПХФА по теме «Разработка оригинальны отечественных импортозамещающих лекарственных средств, технологии произво ства и методов контроля их качества».

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы явилось теоретическое обоснование и эксп риментальная разработка технологии экстрагирования системами ограниченно см шивающихся органических растворителей лекарственного растительного сырья получением экстрактов, обогащенных БАВ.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:

1. Научно обосновать и экспериментально разработать с применением методо математического планирования составы систем экстрагентов, позволяющие макс мально извлекать сумму биологически активных веществ из JIPC на примере звер боя продырявленного (Hypericum perforatum L.) и клевера лугового (Trifoliu pratense L.), а также направленно осуществлять процесс экстрагирования БАВ. О ределить влияние параметров экстрагирования JIPC на выход БАВ из растительног лекарственного сырья.

2. Научно обосновать и разработать технологию сухих экстрактов зверобоя травы и клевера травы из полученных извлечений, обогащенных антраценпроизводны-ми и изофлавоноидами.

3. Разработать состав и технологию таблеток сухого экстракта зверобоя продь рявленного травы, обогащенных антраценпроизводными, покрытых кишечнора творимой оболочкой. Изучить возможность введения на стадии упаривания в жи кие извлечения вспомогательных веществ, позволяющих улучшить технологически и физико-химические показатели получаемых сухих экстрактов.

4. Разработать состав и технологию капсул с сухим экстрактом клевера луговог травы. Предложить для их стандартизации основные показатели качества и опред лить сроки годности.

5. Составить проекты нормативной документации на сухой экстракт клевера луг вого травы и зверобоя продырявленного травы, а также на полученные на их основ твердые лекарственные формы.

Научная новизна

Впервые теоретически обоснованы и экспериментально разработаны основ технологии экстрагирования растительного сырья системами экстрагентов, вкл чающих летучие органические растворители, с целью получения сухих экстракте На примере зверобоя и клевера лугового показано, что разработанная технологи обеспечивает более высокий выход липофильных и гидрофильных БАВ, а сухи экстракты отличаются от экстрактов, получаемых известными методами, боле широким спектром извлекаемых БАВ.

Исследована зависимость состава получаемых извлечений от полярности фаз двухфазной системы экстрагентов. Установлено, что системы с близкой полярностью фаз обеспечивают преимущественно экстракцию суммарного комплекса ли-пофильных и гидрофильных БАВ, тогда как резко разнополярные системы более эффективны для получения раздельно сухих экстрактов, обогащенных липофиль-ными или гидрофильными веществами, что позволяет, создавая определенное соотношение фаз, осуществлять направленный процесс экстрагирования БАВ. Изучено влияние вспомогательных веществ на технологические и физико-химические показатели сухих экстрактов зверобоя продырявленного. Показано, что добавление порошка лактозы на стадии упаривания извлечений улучшает технологические свойства целевого продукта.

Практическая значимость

Разработан состав систем экстрагентов, обеспечивающий выход антраценпро-изводных до 61,0%, что в 2 раза превышает выход антраценпроизводных, достигаемый при экстрагировании зверобоя в аналогичных условиях спиртом этиловым 40%. Выход флавоноидов при этом увеличивается в 1,5-2 раза.

Разработаны состав и технология таблеток с сухим экстрактом зверобоя, обогащенных АП, покрытых кишечнорастворимой оболочкой. Разработана технология и состав капсул с сухим экстрактом клевера.

Обоснован состав систем экстрагентов, обеспечивающий выход изофлавонои-дов из сырья клевера лугового до 92%, что в 1,8 раза превышает их выход при экстракции спиртом этиловым 70%; при этом в экстрагент переходит 75-80% суммы ситостеринов, практически не извлекающихся при традиционной экстракции.

Получены сухие экстракты клевера лугового с содержанием изофлавоноидов -11,7%, ситостеринов - 0,2%. Показана возможность как совместного, так и раздельного упаривания фаз двухфазной системы экстрагентов.

Составлены проекты ФСП на сухой экстракт зверобоя продырявленного травы и клевера лугового травы, а также на таблетки с сухим экстрактом зверобоя и на твердые желатиновые капсулы с сухим экстрактом клевера. Разработаны технологические схемы производства предлагаемых лекарственных средств. Разработан лабораторный регламент на производство сухого экстракта зверобоя с лактозой.

Материалы по разработке процесса экстрагирования БАВ из лекарственного растительного сырья системами органических растворителей используются в учебном процессе Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии (СПХФА) и Пятигорской фармацевтической академии при изучении дисциплин «Химия и технология фитопрепаратов» и «Фармацевтическая технология» по специальностям 2,400901 «Биотехнология» и 060108 «Фармация», а также при обучении слушателей и интернов на факультете дополнительного профессионального образования ФДПО СПХФА (акты внедрения от 06.10.2008, 18.11.2008).

Установленные закономерности экстрагирования растительного сырья системами ограниченно смешивающихся органических растворителей используются в научно-исследовательской работе, проводимой на кафедре промышленной технологии лекарственных препаратов СПХФА.

Апробация работы

Материалы диссертации прошли апробацию на Международном конгрессе "Традиционная медицина - 2007", Москва, 2007г., на региональной научной конференции студентов и аспирантов СПХФА «Молодые ученые - практическому здравоохранению», Санкт-Петербург, 2007, на межрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции», Пятигорск, 2006, 2007, на межрегиональной конференции Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии «Фамация из века в век», Санкт-Петербург, 2008.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 2 в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК».

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретической и экспериментальной разработки процесса экстрагирования системами, состоящими из ограниченно смешивающихся органических растворителей, позволяющих осуществлять направленный процесс извлечения комплекса действующих веществ.

2. Обоснование и разработка технологии сухих экстрактов, обогащенных БАВ зверобоя и клевера из извлечений, полученных методом экстракции системами органических растворителей.

3. Обоснование и разработка составов твердых лекарственных средств с сухими экстрактами зверобоя продырявленного травы и клевера лугового травы.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав экспериментальных исследований, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 49 таблиц и 91 рисунок. Список литературы включает 135 источников, в том числе 30 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрены современные технологии экстрагирования ЛРС и пути их совершенствования. Представлены сведения о химическом составе и фармакологических свойствах зверобоя продырявленного травы и клевера лугового травы. Рассмотрен рынок препаратов клевера и зверобоя травы.

Представлен обзор по современным вспомогательным веществам, используемым в технологии гранул, таблеток и капсул на основе растительного сырья. Раскрыты особенности технологии препаратов на основе сухих экстрактов растительного происхождения, представлены требования к их качеству.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе приведены методы и приборы, использованные для анализа лекарственного растительного сырья, сухих экстрактов и лекарственных средств на их основе.

Лекарственное растительное сырье, экстрагенты и вспомогательные вещества, использованные для получения сухих экстрактов, по показателям качества отвечали требованиям ГФ XII, ФС или соответствующей НД.

Фитохимический анализ ЛРС и полученных извлечений проводили с использованием методов спектроскопии в УФ и видимой области спектра, прямой и дифференциальной спектрофотометрии, тонкослойной хроматографии (ТСХ), газожидкостной хроматографии (ГЖХ).

В соответствии с требованиями ГФ XII было определено содержание остаточных органических растворителей в сухих экстрактах, определены сроки годности лекарственных средств.

Получение таблеток и покрытие оболочкой осуществляли с помощью лабораторного таблетного пресса фирмы «Korsh» и лабораторного аппарата кипящего слоя круглого сечения фирмы «Aeromatic A.G.».

Статистическую обработку результатов экспериментов проводили с помощью программ обработки данных Matead 13 и Statistica 6.0 и в соответствии с требованиями ГФ XI.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ СИСТЕМОЙ РАЗНОПОЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

3.1 Выбор состава двухфазной системы, состоящей из разнополярных органических растворителей

Для извлечения разнополярных групп БАВ за один технологический процесс нами в составе систем экстрагентов (спирт этиловый - вода -органический растворитель) нами был использованы такие органические растворители, как хлористый метилен, дихлорэтан, хлороформ, бензин «пищевой», спирт изобутиловый и др.

Наиболее широко применяемым экстрагснтом в технологии фитопрепаратов является спирт этиловый, обладающий рядом преимуществ (хорошая десорбируто-щая способность, низкая вязкость, невысокая температура кипения и пр.), поэтому был использован в смеси с водой во всех системах. В качестве третьего компонента ДСЭ использовали органический растворитель, который в одном случае был полярным, в другом случае - малополярным, а в третьем - неполярным, при этом они образовывали со спирто-водной смесью двухфазные системы (таблица 1). С учетом того, что в дальнейшем с целью получения сухих экстрактов будет необходимо их удаление, необходимо, чтобы они имели низкую температуру кипения и теплоту парообразования. Исходя из вышесказанного были выбраны системы экстрагентов следующего состава:

S спирт изобутиловый- спирт этиловый - вода;

S хлороформ - спирт этиловый- вода;

^ хлористый метилен - спирт этиловый - вода;

S бензин «пищевой» - спирт этиловый - вода.

Таблица 1 - Свойства растворителей, используемых в качестве экстрагентов

Диэлектрическая проницаемость Температура кипения, град. Плотность, г/см3 Дипольный момент, Д

Вода 78,2 100,0 1,00 1,7-1,9

Спирт этиловый 25,2 78,4 0,79 1,6-1,8

Хлороформ 4,7 61,3 1,49 1,2

Бензин «пищевой» 3,8 63,7 0,67 1,0-1,1

Хлористый метилен 9,1 40,0 1,33 1,6

Изобутиловый спирт 17,5 108 0,80 1,8

В качестве модельного объекта для разработки процесса экстрагирования ЛРС разнополярными органическими растворителями была выбрана зверобоя продырявленного трава, которая содержит группы веществ, различные по полярности (флаво-ноиды, антраценпроизводные и хлорофиллы), что позволило изучить распределение веществ в процессе экстрагирования ДСЭ по фазам.

При разработке технологии экстрагирования ЛРС трехкомпонентными смесями для выбора оптимального состава экстрагента использовали концентрационные треугольники (Ахназарова и др., 1985). При изучении зависимости экстрагирующей способности системы от её состава определили, что факторное пространство представляет собой правильный ^-1)-мерный комплекс.

Для трехкомпонентных систем симплекс-прямая содержания компонентов будет представлять собой равносторонний треугольник. Любая выбранная точка внутри треугольника отвечает одному составу. Как известно, состав может быть определен в процентах, весовых или объемных долях и т.д. В нашем случае в качестве расчетной единицы был выбран процент объема экстрагента в составе системы - ^

^Урастворихеля/^^ х ш

где Урастворителя - объем данного растворителя в ДСЭ, Усистемы - объем ДСЭ.

Были исследованы области существования двухфазных и однофазных систем в зависимости от соотношения компонентов. При выборе полярного органического экстрагента, ограниченно смешивающегося с водой, область существования двухфазной смеси не превышала 15% от всех возможных ее состояний, область существования двухфазной системы с малополярным растворителем (система хлороформ -спирт этиловый - вода ) превышала 60% от всех возможных состояний системы. Следовательно система хлороформ - спирт этиловый - вода позволяет получать фазы более различные по составу, чем система спирт изобутиловый - спирт этиловый - вода. При введении в состав системы неполярного растворителя (система бензин

«пищевой» - спирт этиловый - вода) различие в качественном составе БАВ в фазах еще более выражено.

13.2 Экстрагирование зверобоя продырявленного системой изобутиловый |спирт- этиловый спирт- вода.

Для оценки экстрагирующей способности системы спирт изобутиловый - спирт этиловый - вода были выбраны точки, которые мы распределили по плану Шеффе (Ахназарова и др, 1985) с целью минимизировать количество опытов. При этом, для увеличения точности исследования были выбраны дополнительные точки, по воз-

Проведенные исследования, результаты которых приведены в диссертационной работе, позволили выявить следующие закономерности (рисунок 1):

• выход флавоноидов максимален в области между линиями постоянства содержания воды, а именно от 20 до 50% воды в составе экстрагирующей системы, причем данная область пересекает поперек весь треугольник, что позволяет говорить о симметричности системы относительно спиртов - при уменьшении концентрации спирта этилового его замещает изобутиловый, обладающий в смеси, по видимому, практически равными экстрагирующими способностями со спиртом этиловым по отношению к флавоноидам, как гидрофильным БАВ.

• максимальная экстрагирующая способность системы по антраценпроизвод-ным (АП) наблюдается в системах, содержащих преимущественно изобутиловый спирт (50-80%) и небольшое количество этилового спирта (10-30%), которые, являясь менее полярными веществами, чем флавоноиды, лучше растворяются в менее полярных растворителях, чем в спирте этиловом.

Вода

Рисунок 1 - Влияние состава системы изобутиловый спирт - этиловый спирт - вода на выход БАВ

* величина выхода производных хлорофилла (ПХ) в экстрагент имеет максимум в однофазной области. Следует отметить, что при экстракции сырья водно-этанольной смесью с повышением концентрации спирта выход хлорофиллов также-увеличивается и достигает максимума при 100% содержании этанола в системе. Максимум концентрации ПХ, сравнимый с максимумом, полученным при экстракции сырья 100% этанолом, наблюдается также в области, смещенной к преимущественному содержанию изобутанола и меньшему количеству этанола и воды. Причем в данной области также наблюдаются высокие выходы анграценпроизводных и фла-воноидов.

Исходя из полученных данных, наилучшим по экстрактивной способности составом можно считать систему: спирт изобутиловый - 50%об., спирт этиловый -25%об., вода - 25%об. Следует отметить, что данная система лежит в однофазной области.

Т.о., как показали наши исследования, сочетание спиртов разной полярности способствует лучшему извлечению как полярных (флавоноиды, антраценпроизвод-ные), так и неполярных (хлорофиллы) БАВ. Однако, при этом существенного перераспределения БАВ по фазам ДСЭ не достигается, так как все экстрагируемые вещества присутствуют в обеих фазах.

3.3 Экстрагирование ЛРС системой хлороформ - этиловый спирт- вода.

В качестве исследуемых были выбраны системы с равным соотношением спирта этилового и воды, при этом количество хлороформа в смеси варьировалось.

При изменении содержании хлороформа в смеси менялись не только концентрации и выходы веществ в извлечениях, но и отношение количества вещества в верхней фазе к нижней, что дает возможность варьируя составом растворителей, получать фазы, обогащенные различными биологически активными соединениями (рисунки 2,3).____________________________

0

5 «

1 о О ег

э 5

О 5

£ Й ои

20 10

20 30 40 50

Содержание хлороформа в смеси, %об

70

Рисунок 2 - Влияние количественного содержания хлороформа в смеси на отношение выходов флавоноидов в хлороформно-спиртовой фазе к водно-спиртовой

20 30 40 50 60 70

Содержание хлороформа в смеси, %об

Рисунок 3 - Влияние количественного содержания хлороформа в смеси на отношение выходов антраценпроизводных в хлороформно-спиртовой фазе к водно-

спиртовой 10

Рисунок 5 - Влияние состава системы хлороформ - спирт этиловый - вода на выход БАВ 11

Данные, представленные на рисунке 4 показывают, что при увеличении количества хлороформа в смеси выходы флавоноидов и АП падают, а выход ПХ имеет область максимума при 25-50%об. содержании хлороформа в системе.

Содержание хлороформа в смеси, %об.

» Выход флавоноидов, °/о ш Выход антраценпроизводных, % Выход производных хлорофилла,1

Хлороформ

50% Спирт этиловый

Область максимума выходя флаиипоп-

ДОП

Рисунок 4 - Влияние количественного содержания хлороформа в смеси на выход БАВ зверобоя продырявленного Как следует из графиков, даже небольшие колебания в составе экстракционной системы позволяют изменять не только степень извлечения БАВ из сырья, но и их перераспределение по фазам. Следовательно, с помощью такой системы экстра-гентов возможно разделять вещества по фазам уже в процессе экстрагирования. При этом применение только двухфазного экстрагента позволяет извлечь комплекс ли-пофильных и гидрофильных БАВ.

Вода

Спирт этиловый

Наибольший выход суммы БАВ обеспечивает двухфазная область, расположенная под прямой TS (рисунок 5), любая точка на которой отражает состав системы с равным объемным содержанием спирта этилового и воды. Динамика изменения выходов БАВ по прямой 1-2-3 (система №1 - хлороформ -спирт этиловый-вода: 20%об -45%об -35%об, система №2 - хлороформ-спирт этиловый-вода: 25%об -45%об -30%об, система №3 - хлороформ- спирт этиловый-вода-: 30%об -45%об -25%об ) представлена на рисунках 6,7.

Т.о. «вниз» от системы №1 к системе №3 происходит уменьшение выхода всех БАВ, «вверх» же от системы №1 до системы «Т» (10% хлороформа, 45%об. спирта этилового, 45%об. воды) происходит увеличение выхода флавоноидов и антрацен-производных, при этом выход липофильной фракции (хлорофиллов) падает до минимального. Следовательно система №1, состава 20% хлороформа, 45%об. спирта этилового и 35%об. воды, обеспечивающая максимальный выход БАВ в экстрагент оптимальна для экстрагирования JIPC.

Таким образом, показано, что варьируя соотношение растворителей в двухфазной системе с хлоруглеводородным растворителем можно как извлекать с наибольшим выходом преимущественно или липофильную, или гидрофильную группу БАВ, так и целенаправленно получать извлечения, обогащенные комплексом БАВ.

а Выход флавоноидов в спирто-водную фазу, % Ш Выход флавоноидов в спирта-хлороформиую фазу, %

Рисунок 6 - Изменение выхода по фазам при переходе от системы №1 к системе №3

а Выход хлорофиллов в спирто-хлороформную фазу

13 Выход знраценлроизеодмых а спирто-еодиую фазу, %

■ Выход анраценпроизводных в спирто-хлороформную фазу, %

а Суммарный выход флоооноидоо,

%

■ Суммарный выход анграценпроизводных, %

Ш Суммарный выход хлорофиллов.

от системы №1 к ситеме №3

12 3

Изменение суммарного выхода при переходе

Рисунок 7 -

Область максимума выхода фланоиодов

Бензин

Область максимума выхода антраценпро-изводиых

Линия

70%

этанола

3.4 Экстрагирование ЛРС системой бензин - этиловый спирт - вода.

При изучении экстрагирующей способности системы бензин «пищевой» -спирт этиловый - вода наказано, что выходы всех групп БАВ в экстрагент увеличиваются в системах, в которых преобладает по объему органические растворители. Установлено, что максимальный выход гидрофильных БАВ наблюдается при той же концентрации этанола, что и при моноэкстракции, т.е. на линии 70% концентрации спирта в нижней фазе (рисунок 8). При движении по линии 70% спирта от водно-спиртового раствора наблюдается сначала повышение выхода как флавоноидов, так и антраценпроизводных, а затем происходит уменьшение их выхода. Область максимума выхода липофильной фракции отмечена в системах с преимущественным содержанием бензина в составе экстрахирующей смеси, ввиду близкой полярности данного класса БАВ и растворителя.

Спирт этиловый

Спирт этиловый

Область макси мума выхода

липофильной фракции

Бензин пищевой

Вода

Рисунок 8 - Влияние состава системы хлороформ - спирт этиловый - вода на выход БАВ

Одной из систем экстрагентов, позволяющей максимально извлечь комплекс БАВ, является система следующего состава: спирт этиловый - 40%об, бензин - 40%об, вода-20%об.

При изучении влияния скорости перемешивания на выход БАВ были использованы системы с бензином. В качестве двухфазной системы была использована система №1- спирт этиловый- бензин- вода в соотношении 2:2:1 (гидромодуль -1:20). При этом отношение массы сырья к объёму спирто-водной фазы составило 1:12. Поэтому нами для сравнения экстрагирующей способности были взяты система №2- спирт этиловый- вода в соотношении 2:1 (гидромодуль- 1:20) и система №3-спирт этиловый- вода в соотношении 2:1 ( гидромодуль-1:12).

Экстрагирование сырья проводили со скоростью 80об/мин и 250об/мин.

Таблица 2 - Влияние скорости перемешивания на выход БАВ в экстрагент.

Скорость перемешивания, об/мин Система № 1 (водпо-спиртовая фаза/ бензиновая фаза) Система №2 Система №3

Выход флавоноидов, % 80 36,1 34,0 32,4

250 66,5 48,1 46,3

Выход антраценпроизводных, % 80 28,6/7,2 37,7 36,4

250 66,5/12,9 53,2 52,4

Выход хлорофил- лов, % 80 26,5/23,9 35,0 26,4

250 50,0/28,1 47,5 45,5

Как следует из данных таблицы 2, увеличение скорости перемешивания способствует резкому повышению выхода БАВ в ДСЭ за счет увеличения скорости их перераспределения на границах раздела фаз. При этом удается увеличить выход флавоноидов в спирто-водную фазу в 1,4 раза, антраценпроизводных - в 1,25раза по сравнению с экстракцией спирто-водным экстрагентом. Можно отметить, что по окончании процесса экстракции БАВ распределяются по фазам в соответствии с их полярностью преимущественно в одну из фаз. Таким образом, система бензин-спирт этиловый вода может использоваться прежде всего для получения извлечений, обогащенных или гидрофильными'или липофильными БАВ.

Следует отметить, что при применении метода экстрагирования ЛРС двухфазной системой экстрагентов, состоящей из водно-спиртовой и масляной (жировой) фаз происходит увеличение выхода липофильных веществ с расширением спектра извлекаемых БАВ по сравнению с моноэкстракцией, однако качественный и количественный состав гидрофильных соединений (флавоноидов, антрахинонов и др.) в извлечениях практически не изменяется (Вайнштейн и др., 1999, Каухова, 2007). При использовании же в качестве экстрагента систем, состоящих из ограниченно смешивающихся органических растворителей, происходит увеличение выхода прежде всего гидрофильных БАВ.

Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ ЭКСТРАКТОВ ЗВЕРОБОЯ ПРОДЫРЯВЛЕННОГО ТРАВЫ

4.1 Разработка технологии экстрагирования зверобоя продырявленного травы

В настоящее время при промышленном производстве настойки зверобоя в качестве экстрагента используется этиловый спирт 40%, при этом извлекается в основном сумма флавоноидов, по содержанию которых стандартизируется качество готового продукта. Однако применение спирта данной концентрации для осуществления процесса экстрагирования травы зверобоя, как показывают результаты наших исследований (Сорокин и др., 2007), а также других авторов (Куркин и др., 1998, 2000), не обеспечивает высокого выхода флавоноидов в экстрагент, а также не извлекает комплекс БАВ. В настоящее время доказано, что основными веществами, отвечающими за антидепрессивное действие препаратов зверобоя являются производные антрацена (Горьков и др., 2000; Дробижев и др., 2002). В связи с этим при разработке технологии экстрагирования травы зверобоя продырявленного системами ограниченно смешивающихся органических растворителей, эффективность процесса оценивали по концентрации и выходу не только флавоноидов, но и антра-ценпроизводных в извлечениях.

Исходя из полученных ранее нами результатов исследования, в качестве систем экстрагентов использовали следующие смеси растворителей в различных объемных соотношениях: спирт этиловый, вода, бензин пищевой и спирт этиловый, вода, хлористый метилен. При исследовании процесса экстрагирования травы зверобоя методом мацерации при перемешивании без нагревания показано (рисунок 9), что из всех исследуемых экстрагентов наименьшей экстрагирующей способностью по отношению к флавоноидам, антраценпроизводным и хлорофиллам имеет система 1 - спирт этиловый 70%. При использовании системы 3 - бензин - спирт этиловый - вода (2:2:1), в отличие от системы 2 - хлористый метилен - спирт этиловый -вода (20:45:30), возрастает количество извлекаемых хлорофиллов в спирто-водной фазе, но незначительно уменьшается выход суммы флавоноидов и антраценпроиз-водных. Масса сухого остатка наибольшая при использовании в качестве экстрагента системы хлористый метилен-спирт этиловый -вода (рисунок 10).

Установлено, что концентрация флавоноидов и антраценпроизводных максимальна в сухом экстракте из вытяжек, полученных с применением в качестве экстрагента системы 3 - бензин-спирт этиловый -вода (рисунок 11). В тоже время концентрация производных хлорофилла в сухих экстрактах из вытяжек, полученных с применением в качестве экстрагентов систем 1 и 3, одинакова, а в сухом экстракте из вытяжек, полученных с применением в качестве экстрагента системы 2 - наименьшая.

36.4 !

_______; 1

Система

спирт этиловый 70%

□ флавоноиды

хлористый метилен-спирт-вода

2

■ Антраценпроизводные

бензин-спирт- вода

иХлорофиллы

Рисунок 9 -Выход БАВ в водно-спиртовую фазу при экстрагировании травы зверобоя различными системами экстрагентов .

бензин- спирт-вода этиловый

хлористым метилен-спирт-вода этиловый

спирт этиловый 70%

>18,7

5 10 15 20

Сухой остаток, % масс.

25

Рисунок 10 Масса сухого остатка, полученного при экстрагировании травы зверобоя различными системами экстрагентов

Рисунок 11 -Концентрация БАВ в сухом экстракте, полученном из вытяжки при экстрагировании травы зверобоя различными системами экстрагентов

На основании полученных результатов для извлечения комплекса БАВ зверобоя продырявленного травы была выбрана система 3 - бензин-спирт этиловый -вода (2:2:1), при этом концентрация антраценпроизводных в сухом экстракте, полученном из спирто-водного извлечения, была максимальна.

При сравнении эффективности экстрагирования травы зверобоя продырявленного моно- и двухфазными системами экстрагенгов различного состава, были использованы такие методы экстракции, как мацерация и ремацерация при перемешивании без нагревания, вакуум-пульсационный метод при нагревании. Было установлено, что при применении всех методов экстракции наилучшими экстрагирующими свойствами обладает система бензин-спирт этиловый - вода.

Анализ, проведенный методом ТСХ, показал что качественный состав водно-спиртовой фазы системы бензин-спирт эгиловый-вода и извлечения, полученного моноэкстракцией с применением спирта этилового 70% идентичен, бензиновая фаза при этом была обогащена производными хлорофилла.

4.2 Разработка технологии сухого экстракта зверобоя продырявленного травы, обогащенного антраценпроизводнымн

С применением в качестве экстрагента двухфазной системы бензин-спирт эти-ловый-вода методом мацерации с перемешиванием были получены сухие экстракты зверобоя продырявленного травы, в технологии которых, с целыо улучшения их технологических и биофармацевтических свойств на стадии упаривания, добавляли определенное количество наполнителей. В качестве наполнителей использовали лактозу, поливинилпирролидон (ПВП), полиэтиленгликоль-4000 (ПЭГ-4000), окси-этилированные высшие спирты ОС-20, широко применяемых в технологии готовых лекарственных средств.

Для сравнительной оценки растворения БАВ полученных сухих экстрактов в воде нами был введен показатель «коэффициент растворения», который определяли как отношение концентрации действующих веществ, полученной при измерении содержания БАВ в водных растворах, к теоретической (полученной расчетным путем, исходя из количественного содержания БАВ в сухих экстрактах).

Растворение сухих экстрактов в воде проводили следующим образом: навеску сухого экстракта растворяли в воде очищенной в отношении 1:20. Растворы перемешивали с помощью вибромешалки, фильтровали через плотный ватный фильтр и определяли концентрацию в фильтрате флавоноидов и антраценпроизводных.

Из рисунка 12 следует, что добавление наполнителя, как правило, улучшает растворение сухого полупродукта в воде, что по-видимому связано с увеличением гидрофильности сухого экстракта зверобоя в смеси с лактозой.

"Коэффициент растворения" флавоноидов СЭ+лактоза+ПЭГ-4000+ОС-20 СЭ+лактоза+ПЭГ-4000 СЭ+лактоза+ПВП СЭ+лактоза СЭ

■ .......... ' м-

1 ! !

■ ж

■ т

0,2 0,4 0,6 0,8

1,2

"Коэффициент растворения" антраценпроизводных СЭ +л а ктоза+ПЭ Г-4000+0с-20 СЭ +ла ктоза+ПЭГ-4000 СЭ+лактоза+ПВП СЭ+лактоза

СЭ в

0,2 0,4 0,6 0,8

-1

1,2

Рисунок 12 - Зависимость «коэффициента растворения» флавоноидов и антраценпроизводных сухого экстракта зверобоя от вводимого наполнителя

В качестве наполнителя была выбрана лактоза, так как сухой экстракт с лактозой (1:1) представляет собой гранулированный, не комкующийся, не электризующийся порошок.

Характеристика полученного сухого полупродукта зверобоя продырявленного представлена в таблицах 3, 4.

Таблица 3 - Характеристика сухого полупродукта зверобоя продырявленного (сухой экстракт с лактозой в соотношении 1:1 масс.).

Описание Порошок коричневого с красноватым оттенком цвета, со специфическим запахом

Подлинность +

Потеря в массе при высушивании, % 1,8±0,1

Тяжелые металлы, % 0,0080±0,0004

Количественное содержание: Флавоноиды, % Антраценпроизводные, % 8,30±0,25 0,261±0,008

Содержание остаточных органических растворителей Следы

Таблица 4 - Физико-химические и технологические свойства сухих экстрактов зверобоя травы___

Сухой экстракт Сухой экстракт с лактозой

Форма частиц Коричневые с красноватым оттенком пластинчатые частицы и их фрагменты Коричневатые с красноватым оттенком равноосные частицы и их фрагменты

Сыпучесть, г/с 3,8±0,3 8,3±0,5

Насыпная плотность, г/см3 0,770±0,020 0,792±0,024

Прессуемость, кгс/см2 3,33±0,23 4,2±0,35

Содержание влаги, % 1,54±0,04 1,80±0,13

Технологическая схема производства сухого экстракта зверобоя представлена в приложении А. На основании полученных экспериментальных данных разработан лабораторный регламент «Производство экстракта сухого зверобоя продырявленного травы с лактозой (1:1)».

Для оценки качества сухого экстракта в качестве основных действующих веществ предложено количественно определять содержание суммы АГ1 и флавонои-дов. Кроме того, в проект ФСП внесены такие показатели как описание, подлинность, потеря в массе при высушивании, тяжелые металлы, микробиологическая чистота, остаточные органические растворители.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ ЭКСТРАКТОВ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО ТРАВЫ 5.1. Изучение качественного состава биологически активных веществ в клевере луговом траве

Для изучения качественного состава и разработки методов идентификации БАВ клевера лугового травы, в частности изофлавоноидов, в полученных на его основе извлечений применяли методы бумажной и тонкослойной хроматографии, а также спектрофотометрию в видимой и УФ - области спектра. При разработке хро-матографических методов анализа БАВ клевера лугового нами установлено, что использование системы бензол-метанол (8:2) обеспечивает наиболее полное разделение изофлавоноидов.

Процентное содержание идентифицированных изофлавоноидов по отношению к их общей массе в сырье представлено на рисунке 13, из которого видно, что три установленных изофлавоноида составляют суммарно более 85% от общей суммы изофлавоноидов, причем преобладающим является биоханин-А.

Рисунок 13 - Количественный состав изофлавоноидов клевера лугового травы

Впервые в клевере луговом было определено содержание (3- ситостерина, которое составило 0.05%.

5.2 Экстрагирование клевера лугового водно-спиртовыми смесями.

В настоящее время для извлечения БАВ из травы клевера лугового чаще всего применяют водно-спиртовые смеси (Доркина и др., 2008). В результате изучения влияния измельченности клевера лугового травы, длительности настаивания, концентрации водно-спиртового экстрагента установлены параметры процесса экстрагирования, позволившие достичь максимального извлечения фитоэстрогенов из сырья с выходом 50-55% (таблица 5).

Таблица 5 - Параметры процесса экстрагирования клевера лугового травы методом мацерации______

Концентрация спир го-водной смеси, % 70

Длительность настаивания, час. 12

Измельченность сырья, мм. 0,5-1,0

Полученный в дальнейшем из водно-спиртового извлечения сухой экстракт имел показатели качества, представленные в таблице 6.

Таблица 6 - Показатели качества сухого экстракта клевера лугового, полученного из водно-спиртовой вытяжки________

Подлинность Влажность Содержание флавоноидов, % Содержание изофлавоноидов % Содержание ситостери-нов, %

Качественные реакции тех

+ + 4,6±0,3% 17,16 ±1,13 7,45±0,78 следы

Таким образом применение в качестве экстрагента 70% спирта не обеспечивает извлечение комплекса фитоэстрогенов клевера лугового. Поскольку, клевера лугового трава содержит комплекс фитоэстрогенов, обладающих как гидрофильными свойствами (изофлавоноиды), так и липофильными (фитостерины), при разработке технологии экстрагирования сырья необходимо использовать экстрагент, который бы извлекал из сырья сумму разнополярных БАВ.Поэтому в дальнейшем для экстрагирования травы клевера лугового нами были использованы системы экстрагентов, содержащие летучие органические растворители.

53 Экстрагирования клевера системой экстрагснтов с целью получения экстрактов, обогащенных БАВ

Как показали предварительные исследования, при экстрагировании клевера лугового травы системой экстрагентов хлороформ -спирт этиловый- вода, взятых в различных соотношениях, достигается выход флавоноидов в среднем на 20% выше, чем при использовании систем бензин-спирт этиловый-вода. Поэтому была исследована экстракционная способность ряда хлорорганических растворителей в составе двухфазных систем экстрагентов. Показано, что для максимального извлечения изофлавоноидов из сырья, причем за одну технологическую стадию, целесообразно использовать в качестве экстрагента смесь спирта этилового, хлористого метилена и воды в определенном соотношении (рисунок 14).

л Спирто-водная фаза ВХлорорганическая фаза

■ Система ДЭ (суммарно)

о

Хлористый метилен Дихлорэтан

Хлороформ

Четыреххлористый углерод

Рисунок 14 - Зависимость выхода изофлавоноидов клевера лугового от экстрагента в составе систем экстрагентов

В дальнейшем с помощью статистической программы (^айБйса 6.0» была получена зависимость выхода флавоноидов в экстрагент от состава системы (рисунок 15).

Зависимость выхода флавоноидов клевера лугового от состава экстрагирующей смеси Выход, % = 84,2476*х+69,2905*у+52,9619*г+30,5143*х*у+31,4786*х*г+73,4571 *у*г+143,55*х"у*г

Спирт этиловый

Вода

Выход, %

ШШ 65

Пво

□ 75

□ го

□ 65

□ 60 □ 55

Рисунок 15

- Зависимость выхода флавоноидов клевера лугового от состава систем экстрагентов

По результатам исследований в качестве оптимального для экстрагирования БАВ из сырья клевера лугового был выбран следующий состав экстрагирующей смеси: 30%об. - метилен хлористый, 45%об.- этиловый спирт, 25%об.- вода.

При этом суммарный выход флавоноидов в извлечениях колеблется в пределах 90-92% (таблица 7).

Таблица 7 - Выход флавоноидов в двухфазную систему экстрагентов хлористый метилен - спирт этиловый - вода - (30:45:25).__

БАВ Выход в спирто-водную фазу, % Выход в спирто-хлористометилено-вую фазу, % Суммарный выход в фазы, %

Флавоноиды 58,8±2,6 33,2±1,4 92,0±4,0

Исходя из анализа качественного и количественного состава извлечений в дальнейшем для получения сухого экстракта БАВ клевера лугового использовались обе фазы. В технологии сухого экстракта на стадии удаления экстрагента была исследована возможность одновременного упаривания фаз (таблица 8). Для этого к двухфазному извлечению добавляли по массе 3% спирта этилового, в результате система переходила в однофазное состояние.

Таблица 8 - Характеристика экстрактов клевера лугового

^-Экстракт Показатели Из двухфазного извлечения Суммарный (при раздельном выпаривании фаз) Суммарный (при одновременном выпаривании фаз)

Спирто-водная фаза Спирто-хлористо-метиленовая фаза

Выход сухого экстракта от массы сырья, % 15,70±0,72 6,68±0,31 22,38±1,10 25,30±1,24

Концентрация изо-флавоноидов, % 9,20±0,34 18,5±0,85 11,6±0,56 11,3±0,54

Концентрация си-тостеринов, % следы 1,03±0,05 0,21±0,01 0,19±0,01

Как следует из данных таблицы 8, упаривание экстракта возможно производить как пофазно, так и суммарно, при этом содержание целевых БАВ в суммарных экстрактах, полученных с применением систем экстрагентов, значительно превышает их концентрацию в экстракте, полученном при моноэкстракции спиртом этиловым 70%.

Технологическая схема производства сухого экстракта клевера представлена в приложении Б. Составлен проект ФСП на сухой экстракт клевера лугового.

Глава 6 РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИИ ТАБЛЕТОК И КАПСУЛ НА ОСНОВЕ СУХИХ ЭКСТРАКТОВ ЗВЕРОБОЯ ПРОДЫРЯВЛЕННОГО И

КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО

6Л Разработка состава и технологии таблеток, покрытых кишечнорастворимой оболочкой, на основе сухих экстрактов зверобоя продырявленного

При разработке состава таблеток, на основе сухого экстракта зверобоя, обогащенного АП, исходя из неустойчивости действующих веществ в кислой среде, была выбрана технология с нанесением кишечнорастворимой оболочки. В состав кишеч-норастворимых таблеток вводили сухой экстракт с лактозой, фракционный состав которого состоит из более крупных по размеру частицы (от 0,5 до 1,0 мм), в отличие от сухого экстракта без наполнителя (от 0,1 до 0,5 мм), при этом он также имеет хорошую сыпучесть. Концентрация антраценпроизводных в полученном сухом полупродукте с лактозой составила 0,261%. Поэтому, в соответствии с фармакологическими данными, доза составила 300мг.

Гранулят для последующего таблетирования получали в аппарате кипящего слоя АЕЯОМАПС СН4132 типа 8ТЯА1 (Швейцария). Таблетирование осуществляли на таблеточном прессе фирмы КОЯБСН типа ЕКО,

При разработке данного состава было определено, что при использование крахмала растворимого время распадаемости сокращается, чем при использованием крахмала картофельного. При этом прочность таблетки уменьшается незначительно. Значительное улучшение прессуемости и прочности таблетки обеспечивает введение в ее состав сорбита. В качестве увлажнителя использовали 10% раствор поливинилпир-ролидона.

Таблетки-ядра покрывали оболочкой на установке кипящего слоя АЕЛОМАИС СН4132 тип 8ТЯА1. В качестве раствора для покрытия использовали 10%) водный раствор шеллака.

В результате проведенного комплекса исследований был разработан состав таблетки сухого экстракта зверобоя, покрытый оболочкой, массой 0,550г. представленный в таблице 9.

Таблица 9 - Состав таблетки сухого экстракта зверобоя, покрытой оболочкой

Состав на одну таблетку-ядро Состав оболочки на одну таблетку

компоненты Содержание, г компоненты Содержание, г

Сухой экстракт с лактозой 0,3000 Шеллак 0,01505

Сорбит 0,1250 Олеиновая кислота 0,00301

Крахмал растворимый 0,0750 - -

Поливинилпирролидон низкомолекулярный медицинский 0,0035

Крахмал кукурузный 0,0250 - -

Кальция стеарат 0,0026 - -

Итого 0,532 Итого 0,018

Общая масса таблетки, покрытой кишечнорастворимой оболочкой - 0,550г.

Полученные таблетки с кишечнорастворимой оболочкой по показателям качества соответствовали требованиям ОФС «Таблетки» (ГФ XI).

Методом ускоренного хранения установлено, что таблетки зверобоя продырявленного травы, покрытые оболочкой, остаются стабильными в течение 69 суток при температуре 60°С, то есть срока, эквивалентного 3 годам хранения (ГФ XII).

6.2 Разработка состава и технологии получения капсул на основе сухого экстракта клевера лугового

На основании предварительно проведенного комплекса исследований была выбрана лекарственная форма в виде твердых желатиновых капсул. Для разработки капсул на основе сухого экстракта клевера лугового были взяты капсулы №1, в которые можно ввести 140±5мг сухого гранулята клевера лугового. Ввиду значительного удельного содержания сухого экстракта в общей массе гранулята для увеличения прочности гранулята в его состав вводили МКЦ. Гранулят имел наилучшую сыпучесть при введении в его состав 5-10% МКЦ, при этом время распадаемости удовлетворяло требованиям ГФ. В качестве увлажнителя использовали сироп лактозы 5%. Выбранный состав гранулята для производства капсул представлен в таблице 10.

Таблица 10 - Состав гранулята на одну капсулу сухого экстракта клевера

Компонент Содержание,г

Сухой экстракт 0,0750

Лактоза 0,0552

МКЦ 0,0098

ИТОГО 0,1400

Полученные капсулы полностью соответствовали требованиям ФС «Капсулы» (ГФХ1)).

Методом ускоренного хранения установлено, что капсулы клевера лугового тра-еы остаются стабильными в течение 46 суток при температуре 60°С, то есть срока, эквивалентного 2 годам хранения (ГФ XII).

Составлен проект ФСП'йа капсулы сухого экстракта клевера лугового.

выводы

1. Впервые теоретически обоснована и экспериментально разработана технология экстрагирования ЛРС системами ограниченно смешивающихся органических растворителей, позволяющая целенаправленно осуществлять процесс экстракции и максимально извлекать комплекс БАВ из лекарственного растительного сырья.

2. Исследована зависимость состава получаемых извлечений от полярности фаз системы зкетрагентов. Установлено, что системы, содержащие экстрагенты с близкой полярностью фаз (спирт изобутиловый -спирт этиловый -вода) обеспечивают извлечение суммарного комплекса липофильных (хлорофиллы, фитостерины) и гидрофильных (флавоноиды, ашраценпроизводные) БАВ, тогда как резко разнопо-лярные системы (бензин-спирт этиловый-вода) более эффективны для получения извлечений, обогащенных или липофильными, или гидрофильными БАВ. Системы с хлоруглеводородными растворителями могут быть использованы для достижения обеих целей.

3. Впервые показано, что применение в составе систем экстрагентов, состоящих из ограниченно смешивающихся органических растворителей позволяет увеличить выход флавоноидов и антраценпроизводных в 1,5-2 раза по сравнению с двухфазными системами экстрагентов на основе масляного и жирового компонента.

4. Показано, что наилучшей экстрагирующей способностью по отношению к флавоноидам, антраценнроизводным и производным хлорофилла обладает двухфазная система бензин - спирт этиловый - вода (2:2:1) при применении различных методов экстрагирования. При этом выход антраценпроизводных, как основных активных веществ травы зверобоя продырявленного, составляет 61,0%, что в 2 раза превышает выход антраценпроизводных, достигаемый при экстрагировании сырья спиртом этиловым 40%.

5. Установлено, что выход изофлавоноидов (фитоэстрогенов) из сырья клевера лугового при экстрагировании системой, состоящей из хлористого метилена, спирта этилового, воды (30:45:25), достигает 92%, что в 1,8 раза превышает их выход при экстракции спиртом этиловым 70%; при этом в извлечение переходит 75-80% суммы фитостеринов, практически не извлекающихся при экстракции водно-спиртовыми смесями.

6. Изучено влияние вспомогательных веществ на технологические и физико-химические показатели сухих экстрактов зверобоя продырявленного. Показано, что добавление лактозы на стадии упаривания извлечений уменьшает гигроскопичность, увеличивает сыпучесть и растворение сухого экстракта. Разработаны состав и технология таблеток сухого экстракта зверобоя продырявленного с лактозой (1:1), покрытых кишечнорастворимой оболочкой.

7. В результате применения разработанной технологии экстрагирования с целенаправленным обогащением БАВ. Получены сухие экстракты клевера лугового с содержанием изофлавоноидов - 11,7%, фитостеринов - 0,2%. Разработана технология и состав капсул сухого экстракта клевера лугового травы. Предложены их основные показатели качества.

8. Разработана нормативная документация - проекты ФСП на «Сухой экстракт зверобоя продырявленного травы с лактозой (1:1)», «Сухой экстракт клевера лугового травы» и «Капсулы сухого экстракта клевера лугового».

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Сорокин, В. В. Применение направленной экстракции при получении препаратов травы зверобоя / В. В. Сорокин, И. Е. Каухова, В. А. Вайнштейн // Фармация. - 2007. - №4. - С. 34-35.

2. Сорокин, В. В. Новый способ обогащения экстрактов из сырья традиционной медицины- зверобоя продырявленного/ В. В. Сорокин, И. Е. Каухова, В. А. Вайнштейн // Тез. докл. Международного конгресса "Традиционная медицина - 2007". - М., 2007. - С. 219-220.

3. Сорокин, В. В. Применение систем несмешивающихся растворителей для экстракции БАВ из травы зверобоя продырявленного / В. В. Сорокин // Тез. докл. Региональной научной конференции студентов и аспирантов «Молодые ученые -практическому здравоохранению» - СПб., 2007. - С. 147 - 149.

4. Изучение экстрагирующей способности одно- и двухфазных систем экстра-гентов для извлечения флавоноидов из травы клевера лугового / В. В. Сорокин, В. А. Вайнштейн, И. Е. Каухова, Т. X. Чибиляев // Химико-фармацевтический журнал. - 2008. - №8 (42). - С. 23-25.

5. Влияние экстрагентов и способов экстрагирования зверобоя продырявленного травы на выход биологически активных веществ/ В. В. Сорокин, И. Е. Каухова, В. А. Вайнштейн, Ю. А. Татаурова //Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2007. - Вып. 62.-С. 215-217.

6. Перспективы применения метода кулонометрии для определения количественного содержания биологически активных соединений в зверобоя продырявленного траве / Г. М. Алексеева, В. В. Сорокин, И. Е. Каухова, Е. В. Смола // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2008. - Вып. 63. - С. 201 - 202.

7. Исследование влияния ряда хлорорганических растворителей в составе двухфазных систем экстрагентов на извлечение флавоноидов из лекарственного растительного сырья / В. В. Сорокин, И. Е. Каухова, В. А. Вайнштейн, Е. В. Холодных, В. В. Сердюк // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. - Пятигорск, 2008. - Вып. 63. - С. 333 -335.

8. Сорокин, В. В. Разработка технологии настойки клевера лугового травы / В. В. Сорокин, В. А. Басевич, И. Е. Каухова // Современное состояние и пути оптимизации лекарственного обеспечения населения: сб. науч. тр. - Пермь, 2008.-С. 55-56.

9. Сорокин, В. В. Разработка состава системы экстрагентов для экстрагирования биологических активных веществ клевера лугового / В. В. Сорокин // Фармация из века в век: сб. науч. трудов. - СПб., 2008. - ч.2. - С. 129 - 132.

Приложение А

Технологическая схема получения сухого экстракта зверобоя продырявленного с лактозой (1:1)

DP.2.1 Подготовка воздуха

ВР.2.2 Приготовление дезра-створов

ВР.2.3 Подготовка помещений

ВР.2.4 Подготовка оборудования

ВР.2.5 Подготовка персонала

BP.3.I Измельчение ЛРС

ВР.3.2 Просев ЛРС

ВР.3.3 Приготовление систем экстрагентов

ТП.5.1 Отделение шрота

ТП.5.2 Разделение фаз

ТПЛЗ Отстяийяние

ТП.5.4 Фильтрация

ВР.1 Подготовка воды

Кт, Кх

Кмб

ВР.2 Подготовка

Кх, Кт производства

Кмб

ТП.6.1 Смешение с лактозой

ТП.б.2 Выпаривание

ВР.З Подготовка сырья и

Кт, Кх окстрагентоа

i

ТП.4 Кт, Кх Экстрагирование сырья

-

ТП.5 Кт Разделение и очистка фаз

•

Водно-спиртовое извлечение

г

ТП.6 Кт Сгущение водно-спиртовой фазы

i

ТП.7 Кт Сушка сгущенной вытяжки

1

ТП.8 Кт Измельчение экстракта

1

УМО.9 Кт, Кх Км Фасоака и упаковка

Отходы

Потери

Шрот

Потери

Бензиновое извлечение

Потери

Отходы

+ Потери

Приложение Б

Технологическая схема получения сухого экстракта клевера лугового

ВР.2.1 Подготовка воздуха

ВР.2.2 Приготовление дезра-створов

ВР.2.3 Подготовка помещений

ВР.2.4 Подготовка оборудования

ВР.2.5 Подготовка персонала

ВР.3.1 Измельчение ЛРС

ВР.3.2 Просев ЛРС

ВР.3.3 Приготовление систем экстрагентов

ТП.5.1 Отделение шрота

ТП.5.2 Отстаивание

ТП.5.3 Фильтрация

ТП.5.4 Объединение фаз

ВР.1 Кт,Кх Кмб Подготовка воды

ВР.2 Кх,Кт Кмб Подг произ этовка водетва

ВР.З Кт,Кх Подготовка сырья и экстрагентов

_

ТП.4 Кт, Кх Экстрагирование сырья

>

ТП.5 Кт Очистка и объединение фаз

Отходы

Потери

Шрот

Потери

■7П.6 Сгущение вытяжки Кт

•

ТП.7 Кт Сушка сгущенной вытяжки

1

1 СО 1 Измельчение экстракта

1 т

УМО.9 Кт, Кх Км Фасовка и упаковка

Потери

Отходы

Потери

Юля éme¡

Юля Sme¡

На правах рукописи

Сорокин Владислав Валерьевич

Экстрагирование растительного сырья системами

ограниченно смешивающихся растворителей в технологии сухих экстрактов на примере зверобоя продырявленного и клевера лугового

Специальность 15.00.01-технология лекарств и организация фармацевтического дела

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Печать Н.В. Андриановой

Подписано к печати 14.01.2009. Формат 60 х 90/16. Бумага тип. Печать ризограф. Гарнитура «Тайме». Печ. л.3,0. Тираж 100 экз. Заказ 767

Санкт-Петербург 2009

Одним из основных направлений развития фармацевтической науки и практики является совершенствование технологии экстрагирования лекарственного растительного сырья (ЛРС) с целью повышения выхода БАВ, качества и расширения ассортимента фитопрепаратов.

В технологии фитопрепаратов перспективным является метод двухфазной экстракции (ДЭ) (Вайнштейн, 1999; Каухова, 2004), однако до сих пор в качестве гидрофобной фазы в системе использовался масляный или жировой компонент, выделение БАВ из которого представляет значительные трудности, при этом достигаемое увеличение выхода липофильных компонентов не сопровождалось увеличением выхода гидрофильных БАВ.

Замена масляного компонента двухфазной системы на органический легколетучий растворитель может позволить, при его последующем удалении, получать сухие экстракты, обогащенные как липофильными, так и гидрофильными БАВ, для дальнейшего создания на их основе новых фитопрепаратов.

В связи с этим актуальной является разработка технологий экстрагирования лекарственного растительного сырья системами экстрагентов, состоящими из разнополярных ограниченно смешивающихся органических растворителей с получением экстрактов, обогащенных БАВ с целью дальнейшего их введения в состав различных лекарственных форм.

При проведении исследований по интенсификации технологических процессов, разработке технологии фитопрепаратов актуальным является максимально возможное использование потенциала как известных к применяемых лекарственных растений, так и новых перспективных видов. Таким видом ЛРС является трава клевера лугового, все шире используемая в практической медицине для получения средств, обладающих гиполипидимическим, антисклеротическим, сосудоукрепляющим, противовоспалительным, желчегонным, диуретическим, противоязвенным и регенирирующим функцию печени действиями (Бабаскин и др., 1992, 2002; Вгоззпег, 2004; Гаврилин и др., 2005).

Другим, актуальным в совершенствовании технологии фитопрепаратов объектом, является зверобой продырявленный. В связи с появлением в последние годы на отечественном рынке зарубежных антидепрессантных препаратов на основе травы зверобоя, стандартизируемых по содержанию антраценпроизводных, возникла необходимость разработки обогащенных антраценпроизводными, эффективных, импортозамещающих средств, поскольку состояние депрессии, требующее лечения, испытывает почти 20 % взрослого населения и приблизительно у 8 % взрослых отмечается серьезные депрессивные нарушения (Горьков и др., 2000; Кегшск, 2002).

Таким образом, существует объективная необходимость в решении вопроса стандартизации сырья и препаратов зверобоя по содержанию антраценпроизводных, поскольку в настоящее время действующая НД предусматривает стандартизацию травы зверобоя и его препаратов лишь по содержанию суммы флавоноидов в пересчете на рутин.

Учитывая вышеизложенное, актуальным явилась теоретически обоснованная разработка технологии экстрагирования растительного сырья системами органических растворителей с получением экстрактов, обогащенных БАВ.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы явилось теоретическое обоснование и экспериментальная разработка технологии экстрагирования системами ограниченно смешивающихся органических растворителей лекарственного растительного сырья с получением экстрактов, обогащенных БАВ.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Научно обосновать и экспериментально разработать с применением методов математического планирования составы систем экстрагентов, позволяющие максимально извлекать сумму биологически активных веществ из JIPC на примере зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum L.) и клевера лугового (Trifolium pratense L.), а также направленно осуществлять процесс экстрагирования БАВ. Определить влияние параметров экстрагирования J1PC на выход БАВ из растительного лекарственного сырья.

2. Научно обосновать и разработать технологию сухих экстрактов зверобоя травы и клевера травы из полученных извлечений, обогащенных антраценпроизводными и изофлавоноидами.

3. Разработать состав и технологию таблеток сухого экстракта зверобоя продырявленного травы, обогащенных антраценпроизводными, покрытых кишечнорастворимой оболочкой. Изучить возможность введения на стадии упаривания в жидкие извлечения вспомогательных веществ, позволяющих улучшить технологические и физико-химические показатели получаемых сухих экстрактов.

4. Разработать состав и технологию капсул с сухим экстрактом клевера лугового травы. Предложить для их стандартизации основные показатели качества и определить сроки годности.

5. Составить проекты нормативной документации на сухой экстракт клевера лугового травы и зверобоя продырявленного травы, а также на полученные на их основе твердые лекарственные формы.

Научная новизна

Впервые теоретически обоснованы и экспериментально разработаны основы технологии экстрагирования растительного сырья системами экстрагентов, включающих летучие органические растворители, с целью получения сухих экстрактов. На примере зверобоя и клевера лугового показано, что разработанная технология обеспечивает более высокий выход липофильных и гидрофильных БАВ, а сухие экстракты отличаются от экстрактов, получаемых известными методами, более широким спектром извлекаемых БАВ. позволяющие максимально извлекать сумму биологически активных веществ из JIPC на примере зверобоя продырявленного (Hypericum perforatum L.) и клевера лугового (Trifolium pratense L.), а также направленно осуществлять процесс экстрагирования Б Aß. Определить влияние параметров экстрагирования JIPC на выход БАВ из растительного лекарственного сырья.

2. Научно обосновать и разработать технологию сухих экстрактов зверобоя травы и клевера травы из полученных извлечений, обогащенных антраценпроизводными и изофлавоноидами.

3. Разработать состав и технологию таблеток сухого экстракта зверобоя продырявленного травы, обогащенных антраценпроизводными, покрытых кишечнорастворимой оболочкой. Изучить возможность введения на стадии упаривания в жидкие извлечения вспомогательных веществ, позволяющих улучшить технологические и физико-химические показатели получаемых сухих экстрактов.

4. Разработать состав и технологию капсул с сухим экстрактом клевера лугового травы. Предложить для их стандартизации основные показатели качества и определить сроки годности.

5. Составить проекты нормативной документации на сухой экстракт клевера лугового травы и зверобоя продырявленного травы, а также на полученные на их основе твердые лекарственные формы.

Научная новизна

Впервые теоретически обоснованы и экспериментально разработаны основы технологии экстрагирования растительного сырья системами экстрагентов, включающих летучие органические растворители, с целью получения сухих экстрактов. На примере зверобоя и клевера лугового показано, что разработанная технология обеспечивает более высокий выход липофильных и гидрофильных БАВ, а сухие экстракты отличаются от экстрактов, получаемых известными методами, более широким спектром извлекаемых БАВ.

Исследована зависимость состава получаемых извлечений от полярности фаз двухфазной системы экстрагентов. Установлено, что системы с близкой полярностью фаз обеспечивают преимущественно экстракцию суммарного комплекса липофильных и гидрофильных БАВ, тогда как резко разнополярные системы более эффективны для получения раздельно сухих экстрактов, обогащенных липофильными или гидрофильными веществами, что позволяет, создавая определенное соотношение фаз, осуществлять направленный процесс экстрагирования БАВ.

Изучено влияние вспомогательных веществ на технологические и физико-химические показатели сухих экстрактов зверобоя продырявленного. Показано, что добавление порошка лактозы на стадии упаривания извлечений улучшает технологические свойства целевого продукта.

Практическая значимость

Разработан состав систем экстрагентов, обеспечивающий выход антраценпроизводных до 61,0%, что в 2 раза превышает выход антраценпроизводных, достигаемый при экстрагировании зверобоя в аналогичных условиях спиртом этиловым 40%. Выход флавоноидов при этом увеличивается в 1,5-2 раза.

Разработаны состав и технология таблеток с сухим экстрактом зверобоя, обогащенных АП, покрытых кишечнорастворимой оболочкой. Разработана технология и состав капсул с сухим экстрактом клевера.

Обоснован состав систем экстрагентов, обеспечивающий выход изофлавоноидов из сырья клевера лугового до 92%, что в 1,8 раза превышает их выход при экстракции спиртом этиловым 70%; при этом в экстрагент переходит 75-80% суммы ситостеринов, практически не извлекающихся при традиционной экстракции.

Получены сухие экстракты клевера лугового с содержанием изофлавоноидов - 11,7%, ситостеринов - 0,2%. Показана возможность как совместного, так и раздельного упаривания фаз двухфазной системы экстрагентов.

Составлены проекты ФСП на сухой экстракт зверобоя продырявленного травы и клевера лугового травы, а также на таблетки с сухим экстрактом зверобоя и на твердые желатиновые капсулы с сухим экстрактом клевера. Разработаны технологические схемы производства предлагаемых лекарственных средств. Разработан лабораторный регламент на производство сухого экстракта зверобоя с лактозой.

Материалы по разработке процесса экстрагирования БАБ из лекарственного растительного сырья системами органических растворителей используются в учебном процессе Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии (СПХФА) и Пятигорской фармацевтической академии при изучении дисциплин «Химия и технология фитопрепаратов» и < «Фармацевтическая технология» по специальностям 2400901 «Биотехнология» и 060108 «Фармация», а также при обучении слушателей и интернов на факультете дополнительного профессионального образования ФДПО СПХФА (акты внедрения от 06.10.2008, 18.11.2008).

Установленные закономерности экстрагирования растительного сырья системами ограниченно смешивающихся органических растворителей используются в научно-исследовательской работе, проводимой на кафедре промышленной технологии лекарственных препаратов СПХФА.

Апробация работы

Материалы диссертации прошли апробацию на Международном конгрессе "Традиционная медицина — 2007", Москва, 2007г., на региональной научной конференции студентов и аспирантов СПХФА «Молодые ученые — практическому здравоохранению», Санкт-Петербург, 2007, на межрегиональной конференции Пятигорской фармацевтической академии «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции», Пятигорск, 2006, 2007, на межрегиональной конференции

Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии «Фамация из века в век», Санкт-Петербург, 2008.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 2 в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК».

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретической и экспериментальной разработки процесса экстрагирования системами, состоящими из ограниченно смешивающихся органических растворителей, позволяющих осуществлять направленный процесс извлечения комплекса действующих веществ.

2. Обоснование и разработка технологии сухих экстрактов, обогащенных БАВ зверобоя и клевера из извлечений, полученных методом экстракции системами органических растворителей.

3. Обоснование и разработка составов твердых лекарственных средств с сухими экстрактами зверобоя продырявленного травы и клевера лугового травы.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав экспериментальных исследований, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, содержит 49 таблиц и 91 рисунок. Список литературы включает 135 источников, в том числе 30 на иностранных языках.

выводы

1. Впервые теоретически обоснована и экспериментально разработана технология экстрагирования ЛРС системами ограниченно смешивающихся органических растворителей, позволяющая целенаправленно осуществлять процесс экстракции и максимально извлекать комплекс БАВ из лекарственного растительного сырья.

2. Исследована зависимость состава получаемых извлечений от полярности фаз системы экстрагентов. Установлено, что системы, содержащие экстрагенты с близкой полярностью фаз (спирт изобутиловый — спирт этиловый -вода) обеспечивают извлечение суммарного комплекса липофильных (хлорофиллы, фитостерины) и гидрофильных (флавоноиды, антраценпроизводные) БАВ, тогда как резко разнополярные системы (бензин-спирт этиловый-вода) более эффективны для получения извлечений, обогащенных или липофильными, или гидрофильными БАВ. Системы с хлоруглеводородными растворителями могут быть использованы для достижения обеих целей.

3. Впервые показано, что применение в составе систем экстрагентов, состоящих из ограниченно смешивающихся органических растворителей позволяет увеличить выход флавоноидов и антраценпроизводных в 1,5-2 раза по сравнению с двухфазными системами экстрагентов на основе масляного и жирового компонента.

4. Показано, что наилучшей экстрагирующей способностью по отношению к флавоноидам, антраценпроизводным и производным хлорофилла обладает двухфазная система бензин - спирт этиловый - вода (2:2:1) при применении различных методов экстрагирования. При этом выход антраценпроизводных, как основных активных веществ травы зверобоя продырявленного, составляет 61,0%, что в 2 раза превышает выход антраценпроизводных, достигаемый при экстрагировании сырья спиртом этиловым 40%.

5. Установлено, что выход изофлавоноидов (фитоэстрогенов) из сырья клевера лугового при экстрагировании системой, состоящей из хлористого метилена, спирта этилового, воды (30:45:25), достигает 92%, что в 1,8 раза превышает их выход при экстракции спиртом этиловым 70%; при этом в извлечение переходит 75-80% суммы фитостеринов, практически не извлекающихся при экстракции водно-спиртовыми смесями.

6. Изучено влияние вспомогательных веществ на технологические и физико-химические показатели сухих экстрактов зверобоя продырявленного. Показано, что добавление лактозы на стадии упаривания извлечений уменьшает гигроскопичность, увеличивает сыпучесть и растворение сухого экстракта. Разработаны состав и технология таблеток сухого экстракта зверобоя продырявленного с лактозой (1:1), покрытых кишечнорастворимой оболочкой.

7. В результате применения разработанной технологии экстрагирования с целенаправленным обогащением БАВ. Получены сухие экстракты клевера лугового с содержанием изофлавоноидов — 11,7%, фитостеринов — 0,2%. Разработана технология и состав капсул сухого экстракта клевера лугового травы. Предложены их основные показатели качества.

8. Разработана нормативная документация - проекты ФСП на «Сухой экстракт зверобоя продырявленного травы с лактозой (1:1)», «Сухой экстракт клевера лугового травы» и «Капсулы сухого экстракта клевера лугового».