Разработка новой технологии получения и хранения сухих экстрактов

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3

 

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….5

1. Теоретические основы процесса экстрагирования……………………….5
2. Основные факторы, влияющие на полноту и скорость

экстрагирования………………………………………………………………..15

3. Общая характеристика сухих экстрактов, методов их

получения и  стандартизации………………………………………………....33

4. Общая характеристика сухого экстракта бессмертника…………….…58

 

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И  МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………60

2.1 Описание сырья………………………………………………….…………60

2.2 Описание экстрагентов…………………………………………………….62

2.3 Технологическая схема  производства…………………………………….64

2.4 Аппаратурная схема  производства…………………………………………66

2.5 Описание технологического  процесса……………………………….……67

2.6 Стандартизации сухого экстракта бессмертника………………………..70

 

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СУХОГО ЭКСТРАКТА

БЕССМЕРТНИКА……………………………………………………………….74

3.1 Результаты определения  органолептических свойств…………………….74

3.2 Результаты определения  физических параметров…………………….…75

3.3 Результаты качественного  анализа…………………………………………76

3.4 Результаты количественного  анализа………………………………………77

3.5 Определение сроков  хранения сухого экстракта……………………….83

 

ВЫВОДЫ…………………………………………………………………….…86

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………….…87

ВВЕДЕНИЕ

 

Лекарственные средства, получаемые из растений (фитохимические препараты и непосредственно лекарственное растительное сырьё), широко применяются в медицинской практике и играют важную роль в лекарственной терапии. Они входят более чем в 85 фармакотерапевтитеских групп лекарственных средств и в большинстве своем не имеют равноценных синтетических заменителей.[3]

Кроме того, в  настоящее  время  в связи  с  ухудшением  экологической  ситуации  и  повышением  цен  на  многие лекарственные  препараты весьма актуально создание новых фитопрепаратов, которые по сравнению с синтетическими  дешевле,  и  самое    главное,  оказывают   не  только симптоматическое,  но   и  более целевое   патогенетическое    воздействие.  Также, растительные    лекарственные    препараты   не токсичны  или малотоксичны, что дает  возможность применять их более длительное  время без  риска  возникновения побочных явлений. [9]

Поэтому в последнее  десятилетие во всем мире наблюдается  повышенный интерес практической медицины к лекарственным препаратам, получаемым из растительного сырья. Эта тенденция наблюдается не только в странах, традиционно использующих лекарственные растения в большом ассортименте (Индия, Китай, Вьетнам и др.), но и в странах с высокоразвитой химико-фармацевтической промышленностью, имеющих большие возможности для проведения широкомасштабных работ в области синтеза лекарственных веществ (США, Япония, ФРГ, Венгрия  и др.).

Увеличение спроса на лекарственные средства растительного  происхождения вызвало необходимость расширения производственных мощностей, а, следовательно, и совершенствования технологии, интенсификации производственных процессов, замены устаревших видов технологического оборудования, увеличения заготовок растительного сырья и улучшения его качества. [33]

В данных условиях наиболее широкое распространение в настоящее время находят растительные экстракты – концентрированные извлечения из лекарственного растительного сырья. Приоритетным направлением их использования являются сухие растительные экстракты (extracta sicca) - это концентрированные извлечения из лекарственного растительного сырья, представляющие собой сыпучие массы с содержанием влаги не более  5%.

 Их следует считать  наиболее рациональным типом  экстрактов учитывая возможность максимального сохранения экстрагируемых биологически активных веществ,  увеличения сроков хранения и возможность транспортирования на длительные расстояния. Они удобны в применении, имеют минимально возможную массу. Большим плюсом является возможность комбинировать экстракты на стадии изготовления с другими функциональными продуктами. Также решается проблема стандартизации качества исходного сырья и готовой продукции. [14]

Однако сухие экстракты  имеют и недостатки, а именно, это их высокая гигроскопичность, вследствие чего они превращаются в комкообразные массы, утрачивающие сыпучесть. Но данная проблема решаема. Отсыреваемость сухих экстрактов можно регулировать следующими способами: правильным подбором экстрагента; добавлением наполнителей (аэросил, сахар и т. д.); правильным выбором упаковки и условий хранения. [38]

При разработке технологии фитохимических препаратов основной задачей является обеспечение максимального выхода целевого продукта (отношение выхода действующих веществ к содержанию их в растительном сырье). Успешное решение этой задачи во многом зависит от наличия возможно более полной информации о химическом составе выделяемых веществ, контроля исходного растительного сырья и полупродуктов на стадиях производства. С другой стороны, необходимо наличие оборудования для отработки технологии. [36]

Производство сухих  экстрактов осуществляют, в основном, по типовой технологической схеме, включающей подготовку сырья (сушка, очистка  от примесей, измельчение и т.д.), экстрагирование, концентрирование полученных извлечений, их очистку (фильтрация, центрифугирование), сушку,  а при необходимости - хроматографирование, кристаллизацию.

Однако, основным этапом является экстрагирование – процесс извлечения биологически активных веществ. На данной стадии одним из вариантов повышения эффективности процесса является применение комбинированных экстрагентов, имеющих в своём составе 2 и более компонента, участвующих в процессе извлечения БАВ (например, этилацетат-этанол, дихлорэтан-хлороформ). [18]

Достаточно важным является и вопрос хранения готового продукта. Определение оптимальных параметров хранения позволяет максимально продолжительное время использовать полезные свойства выделенных веществ и обеспечивает безопасность данного препарата.

Цель работы: разработка новой технологии получения и хранения сухих экстрактов, как наиболее перспективных лекарственных форм,  и её апробация в лабораторных условиях.

Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие  задачи:

- изучить доступную литературу и сделать литературный обзор по технологии получения и хранения сухих растительных экстрактов

- экспериментально получить сухой экстракт с применением комбинированного экстрагента

- провести оценку показателей  качества готовой продукции на  основании органолептических и  физико-химических испытаний

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теоретические основы процесса экстрагирования

 

На современном этапе развития в химико-фармацевтической промышленности используется около 150 видов лекарственного растительного сырья, из которого производят более 600 фитохимических препаратов. Данные препараты объединяет то, что в основе технологии производства всех видов препаратов находится процесс экстрагирования суммы веществ из растительного сырья. [20]

Экстракция (от позднелат. extractio — извлечение) или экстрагирование –это процесс разделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов).

Различают экстрагирование в системе твердое тело - жидкость и в системе жидкость - жидкость. Наиболее широко в фармацевтическом производстве применяют экстрагирование в системе твердое тело - жидкость, где твердым телом является лекарственное растительное сырье, а жидкостью - экстрагент. Жидкостная экстракция используется при очистке вытяжек в производстве максимально очищенных препаратов и препаратов индивидуальных веществ из лекарственного растительного сырья. [42]

Физическая сущность процесса экстрагирования заключается в переходе извлекаемых веществ из одной фазы (твердой или жидкой) в фазу жидкого экстрагента при их взаимном соприкосновении.

Процесс экстрагирования управляется:

- общими законами массопередачи (в частности законами диффузии и равновесного распределения);

- свойствами растительной или животной ткани;

- физико-химическим сродством растворителя и извлекаемого вещества.

Рассмотрим общие законы массообмена. Процесс экстрагирования относится к массообменным процессам или процессам массопередачи. В общем случае процессом массопередачи называют перенос вещества в направлении достижения равновесия. Большинство видов массопередачи (в частности массопередачи в системах: твердое тело-жидкость и жидкость-жидкость) происходят вследствие процессов диффузии. [38]

Диффузия - процесс выравнивания концентрации между растворителем и раствором вещества. Экстрагирование в системе твердое тело - жидкость приводит к образованию двух фаз: раствор веществ в сырье; раствор веществ в экстрагенте, омывающем сырье. [20]

Переход веществ из одной фазы в другую посредством диффузии осуществляется до тех пор, пока они имеют различную концентрацию. Поэтому разность концентрации является движущей силой процесса диффузии.

Растворитель внутри клетки вступает в контакт с клеточным содержимым. При этом растворимые вещества растворяются, высокомолекулярные соединения (ВМС) и коллоидные вещества набухают, далее неограниченно набухающие ВМС переходят в золь, а часть гелей пептизируется. Степень набухания сырья зависит от химической природы жидкости. Наиболее сильное набухание вызывает вода, наименьшее — неполярные растворители (масло, бензин и др.). Набухаемость сырья при экстрагировании спиртом зависит от содержания в нём воды. Являясь гидрофильным веществом, спирт вступает в конкуренцию с клеточным коллоидом за воду. [40]

Из наружных разрушенных растительных клеток экстрагент вымывает растворимые и нерастворимые вещества (крахмал, слизь, белки, пектиновые вещества и др.). Через макропоры клеток протекает процесс диффузии, а через микропоры оболочки клеток — процессы осмоса и диализа.

Осмос — диффузия молекул растворителя через пористую перегородку, разделяющую раствор и растворитель, до выравнивания концентраций экстрагируемых веществ. [20]

Диализ — диффузия через полупроницаемую пористую перегородку низкомолекулярных веществ до выравнивания концентраций. [20]

Таким образом, в клетку проникает экстрагент, а через оболочку в извлечение — различные соли и другие соединения. В связи с тем, что некоторые вещества внутри клеток связаны силами притяжения, растворитель должен их преодолеть, т.е. в процессе экстракции будет также происходить процесс десорбции ряда веществ. [38]

В результате в клетке создаётся концентрированный раствор — «первичный сок». Благодаря разности осмотических давлений растворимые вещества выходят из клетки, а в неё проникает растворитель; «сталкивание» процессов осмоса и диализа приводит к набуханию растительного материала.

Но всё же основным физико-химическим процессом является диффузия, протекающая до наступления динамического равновесия концентраций растворённых веществ в клетке и вне её. Следовательно, экстракция веществ никогда не проходит полностью, т.е. в растительной клетке всегда остаётся часть растворимых веществ. [10]

Различают молекулярную диффузию и конвективную диффузию.

Молекулярная диффузия - процесс взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое, за счет беспорядочного хаотического движения молекул. [42]

Интенсивность молекулярной диффузии зависит от кинетической энергии молекул. Например, газы легко диффундируют друг в друга, их молекулы движутся с большими скоростями; молекулярная диффузия в жидкостях и растворах твердых веществ замедлена. Математическое выражение молекулярной диффузии может быть представлено следующим образом (закон Фика или Щукарева-Фика):

 

dM / dt - скорость диффузии кг / с;

dC - разность концентраций, на границе раздела фаз, кг/м³;

 dx - изменение толщины диффузионного слоя, м;

F - поверхность раздела фаз, м²;

D - коэффициент молекулярной диффузии, который показывает количество вещества (кг), которое диффундирует в единицу времени (с), через единицу площади (м²); при разности концентраций, равной единице (кг/м³) и толщине слоя - 1 м. Знак «-» означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации (из клетки). [38]

Математическое выражение коэффициента молекулярной диффузии было дано Эйнштейном:

R - газовая постоянная, 8,32 Дж/град. моль;

T - абсолютная температура;

N₀ - число Авогадро (6,06 ×10²³);

η- вязкость, н/(с×м²);

r - радиус диффундирующих частиц.

Анализ вышеприведенного уравнения позволяет сделать вывод, что скорость молекулярной диффузии увеличивается с: увеличением разности концентраций; увеличением температуры; увеличением измельченности твердой фазы (т. е. поверхности массообмена); уменьшением вязкости экстрагента (специальный подбор экстрагентов, нагревание экстрагентов); уменьшением толщины диффузионного слоя (за счет применения ультразвуковых или гидравлических пульсаций в системе на границе раздела фаз). [20]