Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИНУЛИНА И ПЕКТИНА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА (HELIANTHUS TUBEROSUS) И СОЗДАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НА ИХ ОСНОВЕ

48514о2

На правах рукописи

КИСИЕВА МАНАНА ТЕНГИЗОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИНУЛИНА И ПЕКТИНА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА (НЕЫАЗЧТНив ТиВЕИОЗШ) И СОЗДАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НА ИХ ОСНОВЕ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата фармацевтических наук

¡1 4 июл 2011

ПЯТИГОРСК 2011

4851482

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор фармацевтических наук, профессор Компанцев Владислав Алексеевич

доктор фармацевтических неук, профессор ЛазарянДжон Седракович

кандидат фармацевтических наук Кичев Дмитрий Геннадьевич

ГОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Защита состоится «18» октября 2011 года в 900 часов на заседании Диссертационного совета Д 208.069.01 по защитам диссертаций при ГОУ ВПО «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (357532, Ставропольский край, Пятигорск, пр. Калинина, 11).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан «27» июня 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.В. Компанцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сахарный диабет является одной из важнейших проблем, стоящих перед здравоохранением РФ. Актуальность поиска эффективных гипогликемических лекарственных средств обусловлена стремительным ростом числа больных сахарным диабетом, их ранней инвалидизацией и высокой смертностью, что связано с развитием диабетических осложнений. В профилактике и комплексном лечении больных сахарным диабетом важное значение имеет фитотерапия, которая обладает преимуществом перед лечением синтетическими лекарственными препаратами, так как может длительно применяться, не оказывая существенных побочных действий.

В фитотерашги больных сахарным диабетом широкое применение получили инулинсодержащие БАДы («Долголет», «Инулин Форте» и др.).

Ранее сотрудниками Пятигорской ГФА предложен инулин-пектиновый концентрат сухой из клубней топинамбура, который рекомендуется в качестве гипогликемического и детоксицируЮщего средства [Н.С. Зяблицева, 1998 г]. Полисахариды клубней топинамбура (инулин и пектин) дополняют и усиливают биологическое действие друг друга на организм человека. Однако, содержание пектина в концентрате невысокое, что обусловлено неэффективностью экстрагирования пектина раствором кислоты лимонной. Кроме того, пектин, полученный этим способом, и, соответственно, инулин-пектиновый концентрат сухой, обладают низкой детоксицирующей активностью. Поэтому совершенствование способа получения суммарного препарата инулина и пектина из клубней топинамбура является актуальной задачей.

Использование ферментных препаратов позволяет повысить выход пектина, улучшить его физико-химические свойства (уронидную составляющую, степень этерификации, сорбционную емкость и др.) и, как следствие, детоксицирующую активность при сохранении экологически чистого процесса получения [В.П. Саловарова, 2007 г; Г.Н. Румянцева 2007 г].

3

Принимая во внимание тот факт, что терапия больных сахарным диабетом предусматривает коррекцию осложнений, в композицию инулина и пектина необходимо включить компонент природного происхождения, который не только усилит гипогликемическое действие, но и уменьшит развитие и прогрессирование диабетических осложнений.

С этой точки зрения эффективным является таурин, представленный на фармацевтическом рынке РФ препаратом Дибикор. Таурин (2-аминоэтансульфоновая кислота) является естественным метаболитом, оказывает влияние непосредственно на патогенетические процессы, уменьшая развитие и прогрессирование макро- и микроангиопатий.

Учитывая вышеизложенное, совершенствование способа получения суммарного препарата инулина и пектина из клубней топинамбура, создание эффективного лекарственного средства для комплексного лечения больных сахарным диабетом, включающего инулин, пектин и таурин является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование способов получения инулина и пектина из клубней топинамбура и создание комбинированного лекарственного средства, содержащего инулин, пектин и таурин.

Для реализации поставленной цели сочли необходимым решение следующих задач:

> Разработать способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием обработки сырья ферментным препаратом.

> Провести сравнительное изучение физико-химических свойств пеюшна, полученного по разработанному способу с использованием ферментного препарата, и пектина, полученного известным способом экстрагирования раствором кислоты лимонной.

> Разработать способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) из клубней топинамбура и методики анализа пектоинулина.

> Усовершенствовать способ получения сиропа фруктозосодержащего из клубней топинамбура и провести его анализ.

> Изучить специфическую активность пекгоинулина и предложенной композиции пекгоинулина с таурином.

> Разработать состав, методики анализа, нормы качества и изучить стабильность ЛС «Пекгоинулин Т» с целью установления срока годности.

Научная новизна. Проведены исследования, в ходе которых из 14 ферментных препаратов отечественных и зарубежных производителей выбран наиболее эффективный - Максазим МИР К для обработки сырья с целью получения пектина из клубней топинамбура. Подобраны оптимальные параметры проведения ферментативной обработки (буферный раствор, рН, количество ферментного препарата, время, температура, соотношение сырье : буферный раствор). По результатам исследований разработан способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата.

Экспериментально доказано увеличение выхода пектина после ферментативной обработки сырья по сравнению с существующим способом экстрагирования раствором кислоты лимонной.

Результаты сравнительного изучения физико-химических свойств пектина, полученного по разработанному способу с ферментативной обработкой сырья, и пектина, полученного путем экстрагирования раствором кислоты лимонной, свидетельствуют не только об эффективности предложенного способа, но и об улучшении качественных показателей пектина, характеризующих детоксицирующую активность.

Разработан способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пекгоинулина) с использованием ферментного препарата Максазим МЧР К. Анализ пекгоинулина и инулин-пектинового концентрата сухого позволяет утверждать, что экстрагирование с использованием ферментного препарата повышает содержание пектина в пектоинулине и его связывающую способность ионов свинца(П).

С использованием ферментного препарата Максазим №4Р К усовершенствован способ получения сиропа фруктозосодержащего из клубней топинамбура с повышенным содержанием фруктозы и пектина, что определяет увеличение связывающей способности ионов свинца(П).

Проведено сравнительное фармакологическое исследование пектоинулина с инулин-пектиновым концентратом сухим и установлено, что пектоинулин обладает более высокой детоксицирующей активностью.

На основании результатов проведенных фармакологических исследований обоснована целесообразность и эффективность композиции пектоинулина с таурином, обладающей выраженным гипогликемическим и детоксицирующим действием.

Проведен выбор методик качественного и количественного анализа ЛС «Пектоинулин Т». Для подтверждения подлинности и количественного определения ингредиентов ЛС «Пектоинулин Т» использовали качественные реакции (с а-нафтолом, карбазолом и свинца(П) ацетатом основным, нингидрином), титриметрический (метод Бертрана в модификации Маю на и Шоорля), гравиметрический (кальций-пектатный) и спектрофотометрический (с нингидрином) методы. Предлагаемые методики валидированы по показателям: специфичность, правильность, линейность, прецизионность.

На разработанный способ получения пектоинулина из клубней топинамбура подготовлена документация, которая передана на рассмотрение в ФГУ «Федеральный институт промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам».

Практическая значимость работы. Разработан способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) и методики качественного и количественного анализа пектоинулина.

Обоснован состав и разработаны методики качественного и количественного анализа ЛС «Пектоинулин Т».

Установлен срок годности разработанного ЛС «Пектоинулин Т», составляющий два года хранения в естественных условиях.

6

Внедрение результатов в практику. По результатам проведенных исследований разработаны:

Проект ФСП «Пектоинулин Т» и пояснительная записка к нему. Акт апробации методик показателей качества «Пектоинулин Т» получен от ООО Научно-производственной фирмы «Пекто» (г. Нальчик).

Проект ТУ «Пектоинулин» и технологическая инструкция к нему. Акт апробации методик показателей качества пектоинулина получен от ООО Научно-производственной фирмы «Пекто» (г. Нальчик).

Связь задач исследований с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ГОУ ВПО Пятигорской государственной фармацевтической академии Росздрава.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на региональных конференциях «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск 2010, 2011) и на первой межрегиональной конференции «Актуальные проблемы фармации» (Владикавказ, 2010). По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 3 из них - в журналах, рекомендуемых ВАК; опубликована монография.

Основные положения, выдвигаемые на защиту:

> результаты исследований по разработке способа получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата;

> данные сравнительного анализа физико-химических свойств пектина, полученного после ферментативной обработки сырья, с пектином, полученным экстрагированием раствором кислоты лимонной;

> разработка способа получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) и совершенствование способа получения сиропа фрукгозосодержащего из клубней топинамбура;

> результаты фармакологических исследований пектоинулина и композиции пектоинулина с таурином;

> разработка состава, методик анализа, норм качества и установление срока годности ЛС «Пектоинулин Т».

Объем и структу ра диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах текста компьютерного набора, состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, общих выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 42 таблицами и 21 рисунком. Библиография включает 152 источника, из которых 24 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В клубнях топинамбура большее содержание пектиновых веществ приходится на протопектин, для извлечения которого необходимо наличие гидролизующего агента. Перспективным направлением получения пектина из растительного сырья является совершенствование существующих способов за счет использования в качестве гидролизующих агентов ферментных препаратов, которые, благодаря эффективности действия, позволяют повысить выход полисахарида, улучшить его физико-химические свойства.

Объекты и методы исследования Объектами исследования явились высушенные измельченные клубни топинамбура (НеНапЙШБ гиЬегсяш) для получения суммарного препарата инулина и пектина, а также свежие клубни топинамбура для получения сиропа фруктозосодержащего.

В исследованиях использовали 14 ферментных препаратов отечественных и зарубежных производителей (табл. 1), которые представлены в жидкой форме, не требуют предварительного приготовления, обладают комплексной ферментативной активностью, стандартизуются по наибольшей активности.

Ферментные препараты соответствуют спецификациям чистоты, предъявляемым Совместным экспертным комитетом по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ и Кодексом по пищевым химикатам для ферментов.

Для получения инулина и пектина использовали воду очищенную (ФС 42-2619-97), спирт этиловый различной концентрации (ГОСТ 18300-82), цитратные буферные растворы (ГФ ХП, ч. 1).

8

Таблица 1 - Ферментные препараты и их характеристики в соответствии со спгцифика1(иями

Ферментный препарат Ферментативная активность Рабочая зона

РН и"С

Алкалаза Ив протеазная 6,5-8,5 55-70

Брюзайм ВвХ ксиланазная, р-глюканазная, целлюлазная 3,5-6,0 45-65

Нейтраза 0.8Л протеазная 5,5-7,5 45-55

Рагшдаза пресс пекгиназная, гемщелшолазная 3,0-5,0 5-50

Целюкласг 1.5Л ФГ целлюлазная 4,5-6,0 50-60

Максазим КОТ К протеазная 4,2-5,3 40-65

Максазим Б протеазная 5,0-7,0 40-65

КоролазаЛЮ протеазная 3,0-9,0 50-70

Рохалаза ОС целлюлазная, (3-глюканазная, ксиланазная 4,0-7,0 40-70

Рохапект ЮЛ пектиназная 3,2 50

Рохапект ДА6Л пектиназная, арабаиазная 3,2 50

Рохапект УФ пектиназная, арабаназная 3,2 50

Рохавин МИкс пекгиназная 3,9 30

Рохавин ЛИкс пектиназная 3,9 30

В анализе пектина использовали методы: вискозиметрический для

определения молярной массы, спектральный для определения уронидной составляющей, титриметрические для определения степени этерификации, содержания свободных карбоксильных групп, связывающей способности ионов свинца(П), гравиметрический.

В анализе сиропа фруктозосодержащего использовали методы: титр «метрический (метод Бертрана в модификации Макэна и Шоорля, алкалиметрия, комплексонометрия, аргентометрия), гравиметрический.

В анализе суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина), ЛС «Пектоинулин Т» использовали качественные реакции, гравиметрический (кальций-пекгатный), титриметрический (метод Бертрана в модификации Макэна и Шоорля), спектральный (с нингидрином) методы анализа.

Испытание микробиологической чистоты ЛС «Пектоинулин Т» проводили в соответствии с ОФС «Микробиологическая чистота ГФ XII».

Оценку фармакологической активности композиций полисахаридов клубней топинамбура проводили согласно методическим указаниям Фармакологического Комитета МЗ РФ на кафедрах биохимии и микробиологии; биологии, физиологии и патологии Пятигорской ГФА.

В опытах in vivo определялись острая токсичность композиций по методу Кербера, их детоксицирующая активность по методу В.В. Гацура (на модели «гексеналового сна») и по уровню экскреции ионов свинца(П) (определение концентрации ионов свинца(П) в суточной порции мочи крыс), и гипогликемическая активность (определение глюкозооксидазным методом содержания глюкозы в крови крыс в норме после курсового введения композиций и в условиях экспериментального аллоксанового диабета).

Валидационную оценку методик анализа проводили по таким характеристикам как специфичность, линейность, правильность и прецизионность в соответствии с проектом ОФС «Валидация аналитических методик ГФХП».

Статистическую обработку результатов экспериментов проводили в соответствии с требованиями ГФ ХП, расчеты - с помощью компьютерной программы Excel версии 2007.

Разработка способа получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментативной обработки сырья

Разработка способа получения пектина из клубней топинамбура предполагала выбор ферментного препарата для обработки сырья и подбор условий проведения ферментативного гидролиза.

Экспериментально было доказано, что ферментные препараты неактивны в нейтральной среде (в воде), а одновременное выделение инулина и пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата невозможно, что связано с гидролизом инулина в условиях ферментативной обработки сырья. В связи с этим, выделение пектина с использованием ферментного препарата было проведено из выжимок, оставшихся после получения инулина и пектина водорастворимого известным способом трехкратного водного экстрагирования. Первоначальные условия проведения ферментативной обработки выжимок клубней топинамбура были выбраны с учетом рабочих зон ферментных препаратов, указанных в соответствующих спецификациях.

Выделенный пектин был очищен от сопутствующих веществ, образующихся в процессе ферментативной обработки сырья, трехкратным переосаждением.

Средние значения результатов выхода пектина в трех сериях опытов после обработки сырья ферментными препаратами приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Выход пектина в зависимости от ферментного препарата

Ферментный препарат Выход пектина, % в пересчете на сухое сырье

Целюкласт 1,5Л ФГ з,и

Нейтраза 0,8JI 3,04

Алкалаза FG 3,08

Рапвдаза Пресс 3,15

Максазим NNP S 3,30

Максазим NNP К 3,51

Брюзайм BGX 3,22

Рохапекг ДА6Л 2,98

Рохапект ЮЛ 2,96

Рохапект УФ 2,85

Рохапаза ОС 3,17

Королаза Л10 3,24

Рохавин МИкс 2,96

Рохавин ЛИ кс 2,73

В качестве оптимального ферментного препарата был выбран Максазим

NNP К, при применении которого выход пектина из выжимок клубней топинамбура оказался наибольшим.

Следующим важным этапом в разработке способа получения пектина явился подбор оптимальных условий ферментативной обработки сырья (буферный раствор, рН, количество ферментного препарата, время обработки, температура, соотношение сырье : буферный раствор). По подбору каждого параметра обработки сырья ферментным препаратом Максазим NNP К были проведены три серии экспериментов, в ходе которых были установлены следующие условия швлечения пектина из выжимок клубней топинамбура:

❖ цитратный буферный раствор с рН=4,5;

❖ количество ферментного препарата ОД мл на 1 г исходного сырья;

❖ время обработки 24 часа;

❖ температура 60°С;

❖ соотношение сырье : буферный раствор 1:6.

11

Таким образом, по результатам исследований был разработан способ получения пектина с использованием ферментативной обработки выжимок клубней топинам бура.

Эффективность разработанного способа получения пектина ю выжимок клубней топинамбура была подтверждена экспериментально (табл. 3).

Таблица 3 - Выход пектина в зависимости от способа получения

Способ получения пектина Выход пектина, %

в пересчете на сухое сырье от содержания в выжимках

Экстрагирование раствором кислоты лимонной 4,68 61,38

Экстрагирование с использованием ферментативной обработки сырья 6,50 95,81

Подбор оптимальных условий ферментативной обработки сырья с

использованием Максазима NNP К позволил увеличить выход пектина (до 6,5%), как по сравнению с использованием первоначальных параметров обработки ферментным препаратом (табл. 2), так и по сравнению с экстрагированием раствором кислоты лимонной.

Анализ физико-химических свойств пектина, полученного при обработке клубней топинамбура ферментным препаратом

Сравнительный анализ физико-химических свойств пектина, полученного после ферментативной обработки клубней топинамбура (ПФ) и пектина, полученного экстрагированием раствором кислоты лимонной (ПК), представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Анализ физико-химических свойств пектинов

Показатели Пектин, полученный после ферментативной обработки сырья Пектин, полученный экстрагированием раствором кислоты лимонной

Средняя молярная масса, г/моль 5248 19376

Средняя степень полимеризации 29 110

Константа Хаггинса 0,13 0,55

Уронидная составляющая, % 85,3 ±1,1 81,5 ± 1,2

Степень этерификации, % 7,2 ±0,3 57,6 ±1,7

Содержание свободных карбоксильных групп, % 41,4 ±0,3 5,4 ±0,4

Связывающая способность ионов свинца(11), мг/г 310,8 ±3,8 142,4 ± 3,5

рН раствора 2% 3,8 ±0,3 3,2 ±0,4

Зола общая, % 2,5 ± 0,05 2,2 ± 0,1

Полученные результаты показали высокое содержание уронидной составляющей (85,3±1,1%), низкую степень этерификации (7,2±0,3%), большее содержание свободных карбоксильных групп (41,4±0,3%), увеличение связывающей способности ионов свинца(П) (310,8±3,8 мг/г) ПФ, что характеризует более высокую детоксицируюгцую активность.

Данные исследования сорбционной емкости пектинов приведены в таблице 5.

Таблица 5 — Зависимость концентрации ионов свинца(И) в водной фазе

растворов от времени сорбции пектинами

Время, мин. Концентрация ионов свинца(П) в растворе, ммоль/л Связывание ионов свннца(11), %

Пектин, полученный после ферментативной обработки сырья

0 (стандартный раствор) 41,69 ----

10 18,63 55,31

20 17,74 57,45

30 17,74 57,45

40 17,74 57,45

60 17,74 57,45

60 (при1=-18"С) 16,85 59,58

60 (при 1=+100"С) 18,63 55,31

Время, мин. Пектин, полученный экстрагированием раствором кислоты лимонной

0 (стандартный раствор) 41,69 -----

10 31,95 23,36

20 31,15 23,28

30 31,05 25,52

40 31,05 25,52

60 31,05 25,52

60 (при1=-18"С) 31,95 23,36

60 (при 1=Н00"С) | 32,82 21,28

В растворе с ПФ процесс адсорбции ионов свинца(И) шел быстрее,

равновесие наступало уже через 20 минут. Количество ионов свинца(П) (%), связавшихся пектином, полученным после ферментативной обработки сырья, в два раза больше аналогичного показателя пектина, полученного экстрагированием раствором кислоты лимонной. При нагревании или замораживании этот показатель в обоих случаях мало изменялся.

Изучение кинетики процесса комплексообразования пекгинатов свинца показало линейную зависимость 1пС -1 (рис. 1), что говорит о первом порядке реакции комплексообразования. По уравнению кинетики первого порядка

рассчитаны средние константы скорости процесса комплексообразования ПФ -61,25 10'3мин1 иПК -21,6 10"3мин"'.

Оценку адсорбционной способности ПФ и ПК проводили на основе экспериментальных и теоретически рассчитанных по уравнениям Фрейндлиха и Ленгмюра величин адсорбции. Изотермы сорбции ионов свинца(П) ПФ и ПК представлены на рисунке 2.

Рисунок2- Изотермы сорбции ионов свинцаЩ) ПФ (1) и ПК(2): 1 -экспериментальная; 2, }- расчетные по уравнениям Фрейндлиха и Ленгмюра соответственно

По представленным изотермам следует, что функциональная зависимость величин сорбции ПФ и ПК от равновесной концентрации ионов свинца(П) больше подчиняется уравнению адсорбции Фрейндлиха. Это свидетельствует о том, что поверхность пектинов неоднородна.

Разработка способа получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) из клубней топинамбура

Известный способ получения суммарного препарата инулина и пектина (инулин-пектинового концентрата сухого) имеет недостатки (невысокий выход пектина и его низкие качественные характеристики, невысокая детоксицирующая активность). Поэтому для разработки эффективного способа получения суммарного препарата инулина и пектина го клубней топинамбура использовали способ получения пектина после обработки сырья ферментным препаратом Максазим №ч'Р К.

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ''мин Рисунок 1 - Графики зависимости концентрации ионов свинца(П) от времени сорбции в водной фазе растворов при контакте с пектинами

Одновременное выделение инулина и пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата невозможно вследствие гидролиза инулина в условиях ферментативной обработки сырья. Поэтому инулин был получен известным способом - трехкратным водным экстрагированием с включением стадии очистки (трехкратным переосаждением). Выделение пектина из выжимок клубней топинамбура было проведено по разработанному способу с использованием ферментного препарата. Способ получения

суммарного препарата инулина и пектина - пектоинулина схематично

Пектоинулин представляет собой аморфный порошок светло-серого цвета сладковатого вкуса без запаха и состоит из 2 фракций: ^ инулиновой, содержащей инулин и пектин водорастворимый; ^ пектиновой, содержащей полученный по разработанному способу с использованием ферментативной обработки сырья пектин.

15

Анализ пектоинулина, полученного с использованием ферментного препарата Максазим ИМР К из клубней топинамбура

Сравнительный анализ пектоинулина и инулин-пектинового концентрата сухого (ИПК), наработанного известным способом, проводили по ряду показателей, приведенных в таблице 6.

Таблица 6—Анализ пектоинулина и инулин-пектинового концентрата сухого

Показатели Пектоинулин Инулин-пектиновый концентрат сухой

Потеря в массе при высушивании, % 4,1 ± 0,3 4,3 ±0,3

Выход, % в пересчете на сухое сырье 40,0 ±0,4 38,9 ±0,3

Выход, % от содержания в сырье: инулин пектин 95,7 ±0,1 96,7 ±0,1

89.9 ±0,2 66,1 ±0,3

Содержание, % в пересчете на сухое вещество: инулин пектин свободные моносахариды 78,8 ± ОД 84,4 ±0,3

193 ±03 12 5 ±0,2

1,5 ±0,2 2,6 ± 0,2

Связывающая способность ионов свинца(П), мг/г 75,9 ±1,1 32,5 ± 0,8

Выход пектоинулина выше, чем инулин-пектинового концентрата сухого.

Содержание инулина и свободных моносахаридов в пектоинулине меньше, чем в ИПК, что связано с включением стадии очистки (трехкратное переосаждение), а содержание пектина больше. Связывающая способность ионов свинца(П) пектоинулина в два раза больше данного показателя ИПК.

На суммарный препарат «Пекгоинулин» разработан проект ТУ (табл.7).

Таблица 7— Спецификация суммарного препарата «Пектоинулин»

Показатели качества Методы испытания Нормы качества

Описание Визуальный Аморфный порошок, светлосерого цвета, сладковатого вкуса

Растворимость ГФХП, ч.1, с. 92 Умеренно растворим в воде, практически нерастворим в спирте этиловом 96%

Потеря в массе при высушивании, % ГФ XI, вып. 1, с. 176 Не более 5,0%

Зола общая, % ГФХ11, ч.1, с. 115 Не более 1,0%

Подлинность: Инулин Пектин Цветная реакция с раствором а-нафтола спиртовым 20% Красно-фиолетовое окрашивание

Цветная реакция с раствором карбазола спиртовым 0,5% Красно-фиолетовое окрашивание

Реакция осаждения с раствором свинца(11) ацетата основного 10% Белый осадок, постепенно окрашивающийся в оранжевый цвет с красноватым оттенком

Количественное определение: Инулин Пектин Титримегрический Не менее 75,0%

Гравиметрический Не менее 18,3%

Содержание примеси, свободных моносахаридов, % Титримегрический Не более 1,6%

Совершенствование способа получения сиропа фруктозосодержащего из клубней топинамбура и его сравнительный анализ

Для повышения биологической ценности сиропа фруктозосодержащего были проведены исследования по совершенствованию способа получения сиропа го клубней топинамбура. Известный способ получения сиропа предполагает получение сока и водного извлечения из свежих клубней топинамбура, что позволяет извлечь только водорастворимый пектин, а фракция связанного пектина (протопектина) остается в выжимках. Выжимки, оставшиеся после получения сиропа по известному способу, подвергли ферментативной обработки по разработанному способу выделения пектина. Полученное извлечение объединяли с соком и водным извлечением.

Сравнительный анализ сиропа фруктозосодержащего, полученного с использованием ферментного препарата Максазим №чР К (табл. 8) показал, что усовершенствованный способ дает возможность получать сироп не только с более высоким содержанием фруктозы, но и дополнительно обогащенный пектинами, что повышает его связывающую способность ионов свинца(П).

Таблица 8 — Сравнительный анализ сиропа фруктозосодержащего (СФС)

Наименование показателей Результаты определения показателей

СФС, полученного ферментативным способом СФС, полученного известным способом

Сухие вещества, % 70,7±0,3 70,3±0Д

Зола общая, % 2,9±0,07 2,7±0,08

РН от 4,1 до 4,2 от 4,3 до 4,4

Кислотность общая, % в пересчете на яблочную кислоту 2,£¿0,5 1,7±0,3

Моносахариды, % фруктоза глюкоза 49,0±0,7 42,8±0,6

9,9±0,3 8,1±0,2

Олигосахариды, % 5,2±0,9 5,1±0,7

Пектины, % 3,7±0,5 2,2±0,3

Связывающая способность ионов свинца(И), мг/г 11,3±1,5 5,9±1Д

Хлорид-ионы, % 1,6±0,1 1,4±0,1

Фармакологические исследования композиций на основе полисахаридов клубней топинамбура Фармакологические исследования были проведены при консультативной

помощи профессора, д.м.н. Василенко Ю.К.

В опытах на белых крысах определялись острая токсичность композиций

по Керберу, их детоксицирующая активность по методу В.В. Гацура и по уровню экскреции ионов свинца(П), а также их влияние на уровень глюкозы в крови здоровых животных и животных с экспериментальным диабетом.

Установлено, что 1ЛЭ50 пекгоинулина и композиции пектоинулина с таурином >5000 мг/кг. Согласно классификации Сидорова данные композиции были отнесены к классу практически нетоксичных веществ.

Исследования детоксицирующей активности показали большую детоксицирующую активность пектоинулина в сравнении с инулин-пектиновым концентратом сухим (табл. 9,10).

Таблица 9 - Влияние исследуемых композиций на продолжительность гексеналового сна у здоровых крыс___ ■________

Группа животных Длительность ска, мия.

М± m изменения к контролю, %

Животные, получавшие гексенал (контрольная группа), п=5 176,6±1,08

Животные, получавшие пектоинулин в дозе 515 мг/кг и гексенал, п=5 114,2±7,17 - 35%

Животные, получавшие инулин-пектиновый концентрат сухой в дозе 515 мг/кг и гексенал, п=5 145,4±5,71 - 18%

Животные, получавшие композицию пектоинулина с таурином в дозе 530 мг/кг и гексенал, п=5 81,3±1,65 - 54%

Животные, получавшие таурин в дозе 15 мг/кг и гексенал, п=5 157,8±6,37 - 11%

Примечание: * - различия достоверные по отношению к контролю (р<0,001); л - различия достоверные по отношению к контролю (р<0,05); # - различия достоверные по отношению к опыту с пекгоинулином (р<0,01).

Таблица 10 - Влияние исследуемых композиций на уровень экскреции ионов свинца(11) у здоровых крыс___

Группа животных Концентрация ионов свинца(11) в суточной порции мочи крыс, мг/мл

М± m изменения к контролю, %

Животные, получавшие СА (контрольная группа), п=4 1,0091±0,0260

Животные, получавшие пектоинулин в дозе 515 мг/кг и СА, п=4 0,3105±0,0420 -69%

Животные, получавшие инулин-пектиновый концентрат сухой в дозе 515 мг/кг и СА, п=4 0,6986±0,0495*# - 31%

Животные, получавшие композицию пектоинулина с таурином в дозе 530 мг/кг и СА, п=4 0,2846*0,0259 - 72%

Животные, получавшие таурин в дозе 15 мг/кг и СА, п=4 0,9833±0,0299* -3%

Примечание: СА - свинца(Н) ацетат в дозе 50 мг/кг; * - различия достоверные по отношению к контролю (р<0,001); # - различия достоверные по отношению к опыту с пекгоинулином (р<0,001); А - различия не достоверные по отношению к опыту с пекгоинулином (р>0,5); ф -различия не достоверные по отношению к контролю (р>0,1).

18

Введение таурина в композицию пекгоинулина повысило детоксицирующую активность в тесте продолжительности гексеналового сна, но не влияло на уровень экскреции ионов свинца(П) (р>0,5).

Изучение гипогликемической активности композиции пекгоинулина с таурином проводили с целью оценки эффективности и целесообразности ее последующего применения.

Уровень глюкозы в крови крыс в норме при курсовом введении композиций достоверно не изменился по отношению к контролю (р>0,05), имелась лишь незначительная тенденция к снижению содержания глюкозы в крови.

Изучение влияния пекгоинулина и его композиции с таурином на уровень

глюкозы в крови крыс с экспериментальным аллоксановым диабетом показало

наибольшее снижение уровня глюкозы в крови в группе животных, получавшей

композицию пекгоинулина с таурином (-39%, р<0,001) (табл. 11).

Таблица 11 - Влияние исследуемых композиций на уровень глюкозы в крови крыс с аллоксановым диабетом

Группа животных Уровень глюкозы в крови, ммоль/л; М ± га Изменения к контролю, %

Интактные животные, п=6 6,22±0,91 ...

Животные, получавшие воду очищенную (контрольная группа), п=6 16,89±1,21 —

Животные, получавшие пектоинулин, п=6 14,26±0,4] -16%

Животные, получавшие композицию пекгоинулина с таурином, п=6 10,23±0,76Т* -39%

Животные, получавшие таурин, п=6 13,16±0,61 -22%

Примечание: * - различия достоверные по отношению к контролю (р<0,001); # - различия достоверные по отношению к опыту с пектоинулином (р<0,001).

Результаты фармакологических исследований свидетельствуют об

усилении гипогликемического и детоксицирующего действия пекгоинулина

при включении в композицию таурина и дают основание для разработки на его

основе комбинированного лекарственного средства.

Разработка состава, методик анализа, норм качества и установление срока годности лекарственного средства «Пектоинулин Т»

Результатом исследований явилась разработка состава (табл. 12), методик анализа, норм качества и установление срока годности ЛС «Пектоинулин Т».

Дозировки ингредиентов ЛС установлены на основании проведенных фармакологических исследований: пекгоинулина 18,0 г и таурина 0,5 г на разовую дозу.

На ЛС «Пектоинулин Т» разработан проект ФСП (табл. 12). Таблица 12 - Спецификация ЛС «Пектоинулин Т»

Показатели качества Методы испытания Нормы качества

Описание Визуальный Аморфный порошок светло-серого цвета, без запаха и со сладковатым вкусом

Подлинность: Инулин Пектин Таурин Визуальный (с а-нафтолом) Красно-фиолетовое окрашивание раствора (10 мкг/проба)

Визуальный (с карбазолом) Красно-фиолетовое окрашивание раствора (20 мкг/проба)

Визуальный (со свинца(11) ацетатом основным) Белый осадок, постепенно окрашивающийся в оранжевый цвета с красноватым оттенком (20 мкг/проба)

Визуальный (с нингилрином) Сине-фиолетовое окрашивание раствора (5 мкг/проба)

Зола общая, % ГФХИ.ч.1, с. 115 Не более 1%

Растворимость ГФХ11, ч.1,с. 92 Умеренно растворим в воде, практически нерастворим в спирте этиловом 96%

рН раствора 10% ГФХН, ч.1, с. 89 От 5,0 до 6,0

Потеря в массе при высушивании, % ГФ XI, вып. 1, с. 176 Не более 5%

Количественное определение: Инулин Пектин Таурин Титриметрия Не менее 73,0%

Гравиметрия Не менее 18,0%

Спектрофотометрия От 2,57% до 2,84%

Содержание примеси свободных моносахаридов, % Титриметрия Не более 1,6%

Микробиологическая чистота ГФXII, ч. \.,с. 160 Категория 3.2

Срок годности 2 года

Методики идентификации ингредиентов ЛС «Пектоинулин Т» чувствительны и специфичны.

Методики количественного определения ингредиентов ЛС «Пектоинулин Т» специфичны, правильны, линейны, прецизионы (табл. 13).

Установлен срок хранения в естественных условиях ЛС «Пектоинулин Т» - 2 года.

Таблиг{а 13 — Валидационные характеристики методик количественного определения ингредиентов ЛС «Пектоинулин Т»

Методика анализа ингредиента в ЛС Валидационные критерии

Правильность Линейность Прецизионность

Титриметрический метод определения инулина (метод Бертрана в модификации Макэна и Шоорля) Иср,% =99,8 ББ = 0,86 1^0,% = 0,87 1 =1,03; 1 =2,14 выч табл £ср, % = ± 0,32 от 3,1 до 4,6 мт/мл у=0,364х-0,117 г =0,992 ЮТ, % = 0,49

Гравиметрический метод определения пектина (кальций-пектатный метод) Иср, % = 100,3 80 = 0,76 МО, % = 0,75 1 = 1,59; 1 =2,14 выч табп 1,68 от 76 до 113 мг/пробе у=1,010х- 0Д83 г=0,997 1^0,% = 0,45

Спектрофотометрический метод определения таурина (с нингидрином) 1Ц,,% =100,6 БО= 1,15 ЯБР, % = 1,15 1 =1,90; г = 2,14 выч табл £ср, % = ± 1,40 от 0,9 до 1,3 мкг/мл у=0,0101х +0,0016 г =0,999 Шда,%=1,11

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Разработан способ получения пектина из клубней топинамбура с

использованием ферментного препарата Максазим >ШР К, который позволяет повысить его выход (до 6,5%) по сравнению с существующим способом экстрагирования раствором кислота лимонной.

2. Сравнительный анализ пектина, полученного по разработанному способу из клубней топинамбура, с пектином, полученным экстрагированием раствором кислоты лимонной, показал улучшение физико-химических свойств первого, характеризующих более высокую детоксицирующую активность (уронидная составляющая (85,3±1,1%), степень этерификации (7,2±0,3%), содержание свободных карбоксильных групп (41,4±0,3%), связывающая способность ионов свинца(П) (310,8±3,8 мг/г)).

3. Изучена сорбционная емкость пектинов и кинетика процесса комплексообразования. Связывание ионов свинца(П) (%) пектином, полученным по разработанному способу, в два раза выше аналогичного показателя пектина, полученного известным способом. Образование свинца пектината в обоих случаях протекало по уравнению кинетики первого порядка с постоянной константой скорости. Сорбционный процесс лучше описывался уравнением Фрейндлиха, следовательно, поверхность пектинов неоднородна.

4. Разработаны способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пекгоинулина), который дает возможность повысить его выход (до 40,0%) и

21

детоксициругащую активность, и методики его качественного и количественного анализа.

5. Проведен сравнительный анализ пекгоинулина с инулин-пекгиновым концентратом сухим, который показал меньшее содержание инулина и свободных моносахаридов и большее содержание пектина в пегстоинулине. Связывающая способность ионов свинца(П) пекгоинулина в два раза выше аналогичного показателя инулин-пектинового концентрата сухого.

6. Усовершенствован способ получения СФС из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата Максазим NNP К, который позволяет повысить содержание в сиропе фруктозы (до 49,0%), пектина (до 3,7%) и связывающую способность ионов свинца(П) (до 11,3 мг/г).

7. В опытах in vivo по определению продолжительности гексеналового сна и уровня экскреции ионов свинца(П) установлено, что пекгоинулин обладает более высокой детоксицирующей активностью, чем инулин-пектиновый концентрат сухой. Включение таурина усиливает детоксицирующую активность пекгоинулина на модели «гексеналового сна». Композиция пекгоинулина с таурином по гипогликемическому действию достоверно превосходит отдельно применяемые пектоинулин и таурин.

8. Разработаны состав, методики анализа и нормы качества ЛС «Пектоинулин Т», включающего пекгоинулина 18,0 г и таурина 0,5 г на разовую дозу. Все методики валидированы (специфичны, правильны, линейны, прецизионы). Установлен срок хранения ЛС «Пектоинулин Т» в естественных условиях - 2 года.

9. Разработаны проекты ФСП «Пектоинулин Т» и ТУ «Пектоинулин». Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Топинамбур, химическое и фармакогностическое исследования, применение в медицинских и пищевых целях: монография / Н.С. Зяблицева, А.Л. Белоусова, В.А. Компанцев, О.И. Попова, М.Т. Кисиева.- Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2010.-136 с.

2. Выбор условий извлечения пектина из клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.) с использованием ферментного препарата Максазим NNP К / М.Т. Кисиева [и др.] // Вестн. РУДН: Серия Медицина.- 2010,- № 4.- С. 237-241.

3. Исследование сорбционной способности пектина, полученного кислотным экстрагированием из клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.) / М.Т. Кисиева [и др.] // Сибир. мед. журн.- 2010.- № 8,- С. 147-150.

4. Сравнительное изучение сорбционной способности пектина, полученного различными способами из клубней топинамбура (HelianthuS tuberosuS L.) / М.Т. Кисиева [и др.] //Сибир. мед. журн.- 2011.-№ 1.-С. 161-164.

5. Разработка пищевых продуктов и лечебных препаратов на основе клубней и травы топинамбура / Н.С. Зяблицева, АЛ. Белоусова, И.И.Самокиш, В.А. Компанцев, А.М. Шевченко, М.Т. Кисиева,- Пятигорск, 2009.- 25 е.- Деп. в ВИНИТИ РАН 27.07.2009, № 497- В2009.

6. Извлечение пектина из клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.) с использованием ферментных препаратов / М.Т. Кисиева [и др.] // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр. / под ред. М.В. Гаврилина.- Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2010 - Вып. 65.- С. 195-196.

7. Кисиева, М.Т. Изучение влияния ферментных препаратов на выход пектина из клубней топинамбура / М.Т. Кисиева // Бюллетень Северного государственного медицинского университета: сб. науч. тр.- Архангельск, 2010.-Вып. 24, № 1.-е. 258.

8. Кисиева, М.Т. Сравнительное изучение уронидной составляющей пектина из клубней топинамбура / М.Т. Кисиева, В.А. Компанцев // Бюллетень Северного государственного медицинского университета: сб. науч. тр,-Архангельск, 2010.- Вып. 25, № 2.- С. 48.

9. Изучение физико-химических свойств растворов природных полимеров / Кисиева М.Т. [и др.] // Бюллетень федерального центра сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова: сб. тезисов.- Спб., 2010,- № 2.- С. 97-98.

10. Кисиева, М.Т. Предварительные исследования определения степени

этерификации пектина, полученного различными способами из клубней

топинамбура / М.Т. Кисиева //Актуальные проблемы фармации: сб. тр. I

межрегион, конф. - Владикавказ, 2010.- С. 29-31.

Выражаю глубокую благодарность за консультативную помощь старшему преподавателю, к.ф.н. Зяблицевой Н.С., профессору, д.м.н. Василенко Ю.К., зав. кафедрой физической и коллоидной химии, доценту, к.ф.н. МыкоцЛЛ.

КИСИЕВА МАНАНА ТЕНГГООВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИНУЛИНА И ПЕКТИНА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА (НЕЫАКТНШ ТиВЕЛОБШ) И СОЗДАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НА ИХ ОСНОВЕ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата фармацевтических наук

Подписано к печати «20» июня 2011 г. Формат 60x84 1/16 Бумага книжно-журнальная. Печать ротапринтная. Усл. печат. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 600

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (357532, г. Пятигорск, пр. Калинина, 11)

Актуальность проблемы. Сахарный диабет является одной из важнейших проблем, стоящих перед здравоохранением РФ. Актуальность поиска эффективных гипогликемических лекарственных средств обусловлена стремительным ростом числа больных сахарным диабетом, их ранней инвалидизацией и высокой смертностью, что связано с развитием диабетических осложнений. В профилактике и комплексном лечении больных сахарным диабетом важное значение имеет фитотерапия, которая обладает преимуществом перед лечением синтетическими лекарственными препаратами, так как может длительно применяться, не оказывая существенных побочных действий.

В фитотерапии больных сахарным диабетом широкое применение получили инулинсодержащие БАДы («Долголет», «Инулин Форте» и др.).

Ранее сотрудниками Пятигорской ГФА предложен инулин-пектиновый концентрат сухой из клубней топинамбура, который рекомендуется в качестве гипогликемического и детоксицирующего средства [Н.С. Зяблицева, 1998 г]. Полисахариды клубней топинамбура (инулин и пектин) дополняют и усиливают биологическое действие друг друга на организм человека. Однако, содержание пектина в концентрате невысокое, что обусловлено неэффективностью экстрагирования пектина раствором кислоты лимонной. Кроме того, пектин, полученный этим способом, и, соответственно, инулин-пектиновый концентрат сухой, обладают низкой детоксицирующей активностью. Поэтому совершенствование способа получения суммарного препарата инулина и пектина из клубней топинамбура является актуальной задачей.

Использование ферментных препаратов позволяет повысить выход пектина, улучшить его физико-химические свойства (уронидную составляющую, степень этерификации, сорбционную емкость и др.) и, как следствие, детоксицирующую активность при сохранении экологически чистого процесса получения [В.П. Саловарова, 2007 г; Г.Н. Румянцева 2007 г].

Принимая во внимание тот факт, что терапия больных "сахарным диабетом предусматривает коррекцию осложнений, в композицию инулина и пектина необходимо включить компонент природного происхождения, который не только усилит гипогликемическое действие, но и уменьшит развитие и прогрессирование диабетических осложнений.

С этой точки зрения эффективным является таурин, представленный 'на фармацевтическом рынке РФ препаратом Дибикор. Таурин (2-аминоэтансульфоновая кислота) является естественным метаболитом, оказывает влияние непосредственно на патогенетические процессы, уменьшая развитие и прогрессирование макро- и микроангиопатий.

Учитывая вышеизложенное, совершенствование способа получения суммарного препарата инулина и пектина из клубней топинамбура, создание эффективного лекарственного средства для комплексного лечения больных сахарным диабетом, включающего инулин, пектин и таурин является актуальной проблемой.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование способов получения инулина и пектина из клубней топинамбура и создание комбинированного лекарственного средства, содержащего инулин, пектин и таурин.

Для реализации поставленной цели сочли необходимым решение следующих задач:

Разработать способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием обработки сырья ферментным препаратом.

Провести сравнительное изучение физико-химических свойств пектина, полученного по разработанному способу с использованием ферментного препарата, и пектина, полученного известным способом экстрагирования раствором кислоты лимонной.

Разработать способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) из клубней топинамбура и методики анализа пектоинулина.

Усовершенствовать способ получения сиропа фруктозосодержащего из клубней топинамбура и провести его анализ. '

Изучить специфическую активность пектоинулина и предложенной композиции пектоинулина с таурином.

Разработать состав, методики анализа, нормы качества и изучить стабильность ЛС «Пектоинулин Т» с целью установления срока годности.

Научная новизна. Проведены исследования, в ходе которых из 14 ферментных препаратов отечественных и зарубежных производителей выбран наиболее эффективный - Максазим ИЫРК для обработки сырья с целью получения пектина из клубней топинамбура. Подобраны оптимальные параметры проведения ферментативной обработки (буферный раствор, рН, количество ферментного препарата, время, температура, соотношение сырье : буферный раствор). По результатам исследований разработан способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата.

Экспериментально доказано увеличение выхода пектина после ферментативной обработки сырья по сравнению с существующим способом экстрагирования раствором кислоты лимонной.

Результаты сравнительного изучения физико-химических свойств пектина, полученного по разработанному способу с ферментативной обработкой сырья, и пектина, полученного путем экстрагирования раствором кислоты лимонной, свидетельствуют не только об эффективности предложенного способа, но и об улучшении качественных показателей пектина, характеризующих детоксицирующую активность.

Разработан способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) с использованием ферментного препарата Максазим ІчПЯР К. Анализ пектоинулина и инулин-пектинового концентрата сухого позволяет утверждать, что экстрагирование с использованием ферментного препарата повышает содержание пектина в пектоинулине и его связывающую способность свинца(П) ионов.

С использованием ферментного препарата Максазим КЫР К усовершенствован способ получения сиропа фруктозосодержащего из клубней 7 топинамбура с повышенным содержанием фруктозы и пектина, что определяет увеличение связывающей способности свинца(П) ионов.

Проведено сравнительное фармакологическое исследование пектоинулина с инулин-пектиновым концентратом сухим и установлено, что пектоинулин обладает более высокой детоксицирующей активностью.

На основании результатов проведенных фармакологических исследований обоснована целесообразность и эффективность композиции пектоинулина с таурином, обладающей выраженным гипогликемическим и детоксицирующим действием.

Проведен выбор методик качественного и количественного анализа ЛС «Пектоинулин Т». Для подтверждения подлинности и количественного определения ингредиентов ЛС «Пектоинулин Т» использовали качественные реакции (с а-нафтолом, карбазолом и свинца(П) ацетатом основным, нингидрином), титриметрический (метод Бертрана в модификации Макэна и Шоорля), гравиметрический (кальций-пектатный) и спектрофотометрический (с нингидрином) методы. Предлагаемые методики валидированы по показателям: специфичность, правильность, линейность, прецизионность.

На разработанный способ получения пектоинулина из клубней топинамбура подготовлена документация, которая передана на рассмотрение в ФГУ «Федеральный институт промышленной собственности Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам».

Практическая значимость работы. Разработан способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) и методики качественного и количественного анализа пектоинулина.

Обоснован состав и разработаны методики качественного и количественного анализа ЛС«Пектоинулин Т».

Установлен срок годности разработанного ЛС «Пектоинулин Т», составляющий два года хранения в естественных условиях.

Внедрение результатов в практику. По результатам проведенных исследований разработаны:

Проект ФСП «Пектоинулин Т» и пояснительная записка к нему. Акт апробации методик показателей качества «Пектоинулин Т» получен от ООО Научно-производственной фирмы «Пекто» (г. Нальчик).

Проект ТУ «Пектоинулин» и технологическая инструкция к нему. Акт апробации методик показателей качества пектоинулина получен от ООО Научно-производственной фирмы «Пекто» (г. Нальчик).

Связь задач исследований с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР ГОУ ВПО Пятигорской государственной фармацевтической академии Росздрава.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на региональных конференциях «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск 2010, 2011) и на первой межрегиональной конференции «Актуальные проблемы фармации» (Владикавказ, 2010). По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 3 из них - в журналах, рекомендуемых ВАК; опубликована монография.

Основные положения, выдвигаемые на защиту: результаты исследований по разработке способа получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата; данные сравнительного анализа физико-химических свойств пектина, полученного после ферментативной обработки сырья, с пектином, полученным экстрагированием раствором кислоты лимонной; разработка способа получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина) и совершенствование способа получения сиропа фруктозосодержащего из клубней топинамбура; результаты фармакологических исследований пектоинулина и композиции пектоинулина с таурином; > разработка состава, методик анализа, норм качества и установление срока годности ЛС «Пектоинулин Т».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 I страницах текста компьютерного набора, состоит из введения, обзора литературы, 5 9 глав собственных исследований, общих выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 42 таблицами и 21 рисунком. Библиография включает 152 источника, из которых 24 на иностранных языках.

Сокращения и обозначения, используемые в диссертации

Аф - адсорбционная способность по Фрейндлиху

А„ - адсорбционная способность по Ленгмюру

БАД - биологически активная добавка

ГФ — государственная фармакопея

ИГЖ - инулин-пектиновый концентрат сухой

ПИФ — пектоинулин, полученный с использованием ферментного препарата ПИФТ - композиция пектоинулин а с таурином

ПК — пектин, полученный экстрагированием раствором кислоты лимонной ПФ — пектин, полученный после ферментативной обработки сырья СА — свинца(П) ацетат

СС - связывающая способность свинца(П) ионов

СФС - сироп фруктозосодержащий

СЭ - степень этерификации

ТУ - технические условия

ТИ - технологическая инструкция

ФП — ферментный препарат

ФСП - фармакопейная статья предприятия

JECFA - совместный экспертный комитет по пищевым добавкам FAO/WHO - продовольственная и сельскохозяйственная организация ВОЗ FCC - кодекс по пищевым химикатам USP-NP - United States Pharmacopoeia

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментного препарата Максазим 1\П\ГРК, который позволяет повысить его выход (до 6,5%) по сравнению с существующим способом экстрагирования раствором кислоты лимонной.

2. Сравнительный анализ пектина, полученного по разработанному способу из клубней топинамбура, с пектином, полученным экстрагированием раствором кислоты лимонной, показал улучшение физико-химических свойств первого, характеризующих более высокую детоксицирующую активность (уронидная составляющая (85,3±1,1%), степень этерификации (7,2±0,3%), содержание свободных карбоксильных групп (41,4±0,3%), связывающая способность свинца(И) ионов (310,8±3,8 мг/г)).

3. Изучена сорбционная емкость пектинов и кинетика процесса комплексообразования. Связывание свинца(П) ионов (%) пектином, полученным по разработанному способу, в два раза выше аналогичного показателя пектина, полученного известным способом. Образование свинца пектината в обоих случаях протекало по уравнению кинетики первого порядка с постоянной константой скорости. Сорбционный процесс лучше описывался уравнением Фрейндлиха, следовательно, поверхность пектинов неоднородна.

4. Разработаны способ получения суммарного препарата инулина и пектина (пектоинулина), который дает возможность повысить его выход (до 40,0%) и детоксицирующую активность, и методики его качественного и количественного анализа.

5. Проведен сравнительный анализ пектоинулина с инулин-пектиновым концентратом сухим, который показал меньшее содержание инулина и свободных моносахаридов и большее содержание пектина в пектоинулине. Связывающая способность свинца(П) ионов пектоинулина в два раза выше аналогичного показателя инулин-пектинового концентрата сухого.

6. Усовершенствован способ получения СФС из клубней топинамбура с

126 использованием ферментного препарата Максазим NNPK, который позволяет повысить содержание в сиропе фруктозы (до 49,0%), пектина (до 3,7%) и связывающую способность свинца(П) ионов (до 11,3 мг/г).

7. В опытах in vivo по определению продолжительности гексеналового сна и уровня экскреции свинца(П) ионов установлено, что пектоинулин обладает более высокой детоксицирующей активностью, чем инулин-пектиновый концентрат сухой. Включение таурина усиливает детоксицирующую активность пектоинулина на модели «гексеналового сна». Композиция пектоинулина с таурином по гипогликемическому действию достоверно превосходит отдельно применяемые пектоинулини таурин.

8. Разработаны состав, методики анализа и нормы качества JIC «Пектоинулин Т», включающего пектоинулина 18,0 г и таурина 0,5 г на разовую дозу. Все методики валидированы (специфичны, правильны, линейны, прецизионы). Установлен срок хранения ЛС «Пектоинулин Т» в естественных условиях - 2 года.

9. Разработаны проекты ФСП «Пектоинулин Т» и ТУ «Пектоинулин».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ

Клубни топинамбура- (НеНапЙшэ ШЬегоБиз) уникальны по химическому составу, так как содержат два ценных полисахарида — инулин и пектин, и, кроме того, позволяют получать экологически чистые продукты, что обусловлено способностью данного сырья практически не накапливать токсичные соединения (нитраты, нитриты, тяжелые металлы и др.). Многочисленные БАДы, применяемые в комплексном лечении больных сахарным диабетом, содержат весь комплекс биологически активных веществ клубней топинамбура и малоэффективны ввиду того, что основные действующие вещества содержатся в связанном состоянии в сырье.

Представляет интерес сочетание инулина и пектина, так как эти полисахариды клубней топинамбура (инулин и пектин) дополняют и усиливают биологическое действие друг друга на организм человека, оказывая гипогликемическое1 и детоксицирующее действие.

Для получения инулина и, пектина предпочтительнее использовать высушенные измельченные клубни топинамбура, так как это обеспечивает круглогодичное производство.

Из клубней, топинамбура получен инулин-пектиновый концентрат сухой, который рекомендуется в качестве гипогликемического и детоксицирующего средства. Однако, содержание пектина в» концентрате невысокое, так как выход пектина при экстрагировании раствором- кислоты лимонной низкий, что обусловлено неэффективностью данного способа выделения полисахарида. Кроме того, пектин, полученный экстрагированием раствором кислоты лимонной, имеет невысокую связывающую способность, а, соответственно, концентрат обладает низкой детоксицирующей активностью.

В литературе имеются сведения о применении ферментных препаратов > для получения пектина из различного растительного сырья, что позволяет повысить его выход, улучшить физико-химические свойства (в том числе, связывающую > способность), обеспечить экологически чистый процесс производства. Ферментные препараты увеличивают выход пектина за счет перехода протопектина» в' растворимое состояние вследствие расщепления его связей с- компонентами клеточных стенок растительного сырья, а также частичным гидролизом гликозидных связей полигалактуроновых цепей протопектина и образованием пектина с меньшей степенью полимеризации. Способ получения пектина из клубней топинамбура с использованием ферментативной обработки сырья не известен.

Поэтому совершенствование способа получения суммарного препарата инулина и пектина из клубней топинамбура с использованием эффективных способов их извлечения из сырья является важным.

Комплексная терапия больных сахарным диабетом предусматривает применение также препаратов, которые корректируют многочисленные

36 диабетические осложнения. В связи с этим целесообразно и представляет интерес включение в композицию инулина и пектина компонента природного происхождения, который не только усилит гипогликемическое действие, но и будет оказывать действие на развитие и прогрессирование осложнений сахарного диабета.

Представляется перспективным сочетание инулин-пектиновой композиции с естественным метаболитом - таурином, который не является чужеродным в обмене веществ человека и может оказывать влияние непосредственно на патогенетические процессы, уменьшая развитие и прогрессирование диабетических осложнений.

В настоящее время в РФ успешно применяется препарат таурина Дибикор. Результаты многочисленных клинических исследований препарата показали, что действие таурина направлено на лечение не только сахарного диабета, но и его осложнений.

Все компоненты предлагаемого комбинированного лекарственного средства практически не обладают побочными эффектами, оказывают гепатопротекторное действие, что также важно для больных сахарным диабетом.

Таким образом, совершенствование способов получения инулина и пектина из клубней топинамбура с целью создания эффективного комбинированного лекарственного средства на их основе с включением в состав таурина является актуальной проблемой.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

ЧАСТЬ

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ ФЕРМЕНТНЫМ ПРЕПАРАТОМ

Разработка способа- получения пектина. из клубней топинамбура: с ферментативной; обработкой; сырья предполагает выбор ферментного препарата (ФП) и подбор условий проведения ферментативной обработки (рН, количество ФП, время;, температура, буферный, раствор' для- установления и поддержания, оптимального значения рН, соотношение сырье : буферный раствор). В исследованиях, по разработке способа получения пектина; из клубней топинамбура с ферментативной обработкой сырья использовали ФП, обладающие различной активностью (целлюлазноЩ гейшцеллюлазной, протеазной. и др.). Это обусловлен' тем;, что;, протопектин.» в: сырье: находится в< связанном» состоянии-.с:, различными: структурными, ' компонентами: клеточной® стенки (целлюлозой; гемицеллюлазами и структурными белками) [1,119]. ФП отличаются, от чистых ферментов тем;, что * содержат несколько ферментов с преобладанием какого-либо одного [18]. В качестве сырья использовали высушенные измельченные клубни топинамбура, именуемые порошком клубней топинамбура, и предоставленные ООО «Рязанские просторы» (г. Москва).

Использование высушенных измельченных клубней топинамбура, обеспечивает возможность получения« инулина и пектина в: течение* всего года. Свежие клубни.топинамбура пригодны.в течение 2-3 месяцев после уборки-, так как при дальнейшем- их хранении' наблюдается; постепенный гидролиз инулина до фруктозы, за счет ферментативных процессов,, и; последующая ее эпимеризация в глюкозу [15,36,37,118].

2.1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

В исследованиях использовали 14 . ФП отечественных и зарубежных производителей (таблица 1):, . , •