CC BY
38
Вестник Ка^ЖМУ №4-2018 УДК 615.1:547.992
А.М. Джумабаева, З.Б. Сакипова, А.Т. Кабденова
Казахский Национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова
ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЫРЬЯ FERULAAKITSCHKENSIS И FERULAKELLERI
В статье представлены результаты изучения технологических факторов, влияющихна полноту выхода биологических активных веществ. Установлены параметры качества: пористость, порозность,удельная масса, насыпная масса, объемная масса, свободный объемслоя сырья, а также коэффициенты поглощения экстрагентов корней Ферулы акичкенской (Ferulaakitschkensis) и Ферулы Келлера ^еги1аке11еп), которые позволяют повысить эффективность технологии экстрагирования. Сравнительное изучение зависимости выхода экстрактивных веществ от степени измельчения сырья показало оптимальность размера 3 -5 мм.
Ключевые слова: ферула келлера, ферула акичкенская, пористость, порозность, насыпная масса, объемная масса, удельная масса, свободный объем слоя, коэффициент поглощения экстрагента, экстрактивные вещества
Введение. Инновационные технологии, новые подходы к созданию лекарственных препаратов, сочетание классических технологических приемов с новейшими тенденциями делает фармацевтическое производство направлением с позитивной динамикой развития. Но наряду с появлением новых синтетических препаратов, а также биотехнологической продукции остается актуальным использование растительного сырья для получения лекарственных средств. Фитопрепараты имеют ряд бесспорных преимуществ перед синтетическими средствами и являются препаратами выбора в различных возрастных группах, в
том числе и для целей профилактической медицины. По данным ВОЗ к 2020 году количество фитопрепаратов в ассортименте лекарственных средств составит 60%. Так, поданным литературы [1] из 1335 наименований новых действующих веществ, введенных на фармацевтический рынок с 1981 по 2010 гг.на долю растительных средств приходится около 65%. Поэтому разработка новых фитосредств и введение их в промышленное производство - одна из первоочередных задач фармацевтической науки. Учитывая, что государствами - членами ЕАЭС взят курс на импортозамещение [2],в том числе и в области разработки лекарственных средств, актуальным является поиск отечественных сырьевых ресурсов
фитопрепаратов. Привлекают внимание представители отечественной флоры: Ферулы акичкенской (Ferulaakitschkensis)и Ферулы Келлера ^еш1акеПеп), которые имеют достаточные сырьевые запасы, опыт применения в народной медицине [3-5].Одним из основных, обязательных в разработке фитопрепаратов этапов, является изучение технологических параметров сырья, которые
дают возможность оптимизировать
технологию, а определение суммы экстрактивных веществ позволяет осуществить подбор параметров экстрагирования и является одним из критериев качества сырья, согласно требованиям фармакопей [6,7].Целью работы было определить технологические параметры корней Ферулы акичкенской и Ферулы Келлера : пористость, порозность, удельную массу, насыпную массу, объемную массу, свободный объем слоя сырья, атакже коэффициенты поглощения экстрагентов и суммы экстрактивных веществ для разработки эффективного способа получения целевого продукта.
Материалы и методы. В качестве объектов исследования намибыли использованы корни Ферулы акичкенской и Ферулы Келлера, заготовленные в сентябре-октябре 2017 на территории Заилийского Алатау (Алматинская область).Подготовка проб для исследования. Сырье высушивали методом естественной воздушно-теневой сушки и измельчали. Изучали зависимость выхода экстрактивных веществ от степени дисперсности сырья. Определение каждого параметра проводили с 5образцами каждой серии сырья. Результаты обрабатывали методом математической статистики, согласно требованиям Фармакопеи [8, 9].Определение насыпной массы. Насыпную массу ^н) определяли как отношение массы измельченного сырья при естественной влажности к занятому сырьем полному объему, который включает поры частиц и пустоты между ними. В мерный цилиндр помещали измельченное сырье, слегка встряхивали для выравнивания сырья и определяли полный объем, который оно занимало. После этого сырье взвешивали. Насыпную массу ^н, г/см3) рассчитывали по формуле:
ЮеиЫ1к ХажМММ №4-2018
dн = Рн / V*
где: Р н - масса измельченного сырья при определенной влажности, г; Vн - объем, который занимает сырье, см3.
Определение удельной массы. Удельная масса ^у) - отношение массы абсолютно сухого измельченного сырья к объему растительного сырья. Около 5,0 г (точная навеска) помещали в пикнометр емкостью 100 мл, заливали водой очищенной на 2/3 объема и выдерживали на кипящий водяной бане в течение 1,5-2 ч, периодически перемешивая для удаления
воздуха из сырья. После этого пикнометр охлаждали до 20°С, доводили объем до метки водой очищенной. Таким образом определяли массу пикнометра с сырьем и водой. Предварительно определяли вес пикнометра с водой.
Удельную массу ^у, г/см3) рассчитывали по формуле:
Р х dж Р + G - F
dy = ■
где: Р - масса абсолютно сухого сырья, г;
G - масса пикнометра с водой, г;
F - масса пикнометра с водой и сырьем, г;
dж - удельная масса воды, г/см3 ^ж =0,9982 г /).
Определение объемной массы. Объемную массу ^0), определяли как соотношение измельченного сырья при определенной влажности к его полному объему, который включает поры, трещины и капилляры, заполненные воздухом. Около 10,0 г (точная навеска) измельченного до 2-3 мм сырья быстро
помещали в мерный цилиндр с жидкостью (вода очищенная) и определяли объем. По разности объемов в мерном цилиндре определяли объем, который занимает сырье.
Объемную массу ^0, г/см3) рассчитывали по формуле :
do = Р0^0,
где: Р0 - масса измельченного сырья при определенной влажности, г; Vo - объем, который занимает сырье, см3.
Определение порозности сырья. Порозность слоя характеризовала величину полостей между частицами растительного материала. Она определялась как отношение разницы между
объемной и насыпной массами к объемной массе.
Порозность сырья (Пш) рассчитывали по формуле:
do х dн
do ,
Пш = ■
где: do - объемная масса сырья, г/см3; dн - насыпная масса сырья, г/см3.
Определения пористости сырья. Пористость характеризовала величину полостей внутри частиц сырья и определялась как отношение
разницы между удельной массой(плотностью) и объемной массой к удельной массе. Пористость (Пс) сырья рассчитывали по формуле :
dу х dо
dу ,
где: dу - удельная масса сырья, г / см3; do - объемная масса сырья, г/см3.
Пс = ■
Вестник Ка^ЖМУ №4-2018
Определение свободного объема слоя. Свободный объем слоя характеризовал относительный объем пустот в единице слоя сырья (полости внутри частиц и между ними)и определялся как отношение между разницей
удельной массы и насыпной массы кудельной массе.
Свободный объем слоя (V) рассчитывали по формуле:
dу х dн
V=
dу
где: dy - удельная масса сырья, г/см3; dн - насыпная масса сырья, г/см3.
Определение коэффициента полощения экстрагента. Коэффициент поглощения экстрагента (Х) - это количество растворителя, который заполнял межклеточные поры, вакуоли, воздушные полости в сырье и неизвлекался из шрота. Около 5,0 г измельченного сырья, взвешенного с точностью до ± 0,01 г, помещали в мерный цилиндр и заливали экстрагентом (вода и этанол 30%,
50%, 70%, 96%) таким образом, чтобы сырье было покрыто полностью, и оставляли на несколько часов.Затем сырье фильтровали через бумажный фильтр. Фильтрат помещали в другой мерный цилиндр и фиксировали его объем.
Коэффициент поглощения экстрагента (Х, мл / г) рассчитывали по формуле:
V х VI
V=
Р
где: V - объем экстрагента, которым заполняли сырье, мл;
VI - объем экстрагента, полученного после поглощения сырьем, мл;
Р - масса измельченного сырья, г.
Определение экстрактивных веществ. Экстрактивные вещества извлекали из сырья водой и смесями воды и этанола с возрастающей концентрацией последнего (30%,50%, 70%, 96%).Около 1,0 г (точная навеска) сырья, просеянной сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм, помещали в коническую колбу емкостью 200-250 мл, добавляли 50 мл растворителя, колбу закрывали пробкой, взвешивали (с точностью до 0,01 г) и оставляли на один час. Затем колбу соединяли с обратным холодильником, нагревали на водяной бане, поддерживая слабое кипение в течение 2 ч. После охлаждения колбу снова взвешивали, закрыв заранее той же пробкой, и потерю в массе заполняли растворителем. Содержимое колбы
взбалтывали и фильтровали через сухой бумажный фильтр всухую колбу емкостью 150200 мл. 25 млфильтрата пипеткой перенос или в заранее высушенную при температуре 100-105 °С до
постоянной массы и точно взвешенную фарфоровую чашку диаметром 7-9 см и выпаривали на водяной бане досуха. Чашку с остатком сушили при температуре 100-105 °С до постоянной массы, затем охлаждали в течение 30 мин в эксикаторе с безводным кальция хлоридом и взвешивали. Результаты после расчета представлены в таблице 3. Содержание экстрактивных веществ (Х,%) в пересчете на абсолютно сухое сырье вычисляли по формуле:
т х 200 х100
Х =------------------------
т1 х (100 - W)
где: т - масса сухого остатка, г; т1 - масса сырья, г;
W - потеря в массе при высушивании сырья, %.
Результаты и обсуждение. Результаты приведены в таблицах 1 (корни Ферулы
изучения технологических параметров акичкенской) и 2 (корни Ферулы Келлера).
.в,'
ФЫмлк КаяГПЖи №4-2018
Таблица 1 - Технологические параметры корней Ферулы акичкенской Технологический параметр Степень измельчения сырья, мм_
Технологический параметр Степень измельчения сырья, мм
1-3 3-5 5-7
Удельная масса ^у) г/см3 5,26±0,12 4,98±0,03 4,91±0,11
Насыпная масса ^н), г/см3 0,25±0,01 0,18±0,01 0,13±0,01
Объемная масса ^о), г/см3 0,22±0,01 0,21±0,01 0,17±0,04
Пористость (Пс) 0,95±0,01 0,96±0,01 0,94±0,01
Порозность (Пж) 0,06±0,34 0,05±0,26 0,23±0,01
Свободный объем слоя сырья (V) 0,95±0,01 0,94±0,01 0,95±0,01
Коэффициенты поглощения экстрагента
Вода очищенная 6,05±0,25 6,76±0,32 6,94±0,41
20 % этанол 4,12±0,22 4,72±0,26 5,05±0,29
50 % этанол 3,88±0,14 4,35±0,12 4,62±0,27
70 % этанол 3,25±0,16 3,94±0,09 4,11±0,17
96 % этанол 2,14±0,15 3,61±0,09 3,94±0,10
Таблица 2 - Технологический параметр Степень измельчения сырья корней Ферулы Келлера, мм
Технологический параметр Степень измельчения сырья, мм
1-3 3-5 5-7
Удельная масса ^у) г/см3 5,25±0,12 4,97±0,03 4,92±0,11
Насыпная масса ^н), г/см3 0,24±0,01 0,18±0,01 0,12±0,01
Объемная масса ^0), г/см3 0,22±0,01 0,22±0,01 0,16±0,04
Пористость (Пс) 0,95±0,01 0,94±0,01 0,93±0,01
Порозность (Пж) 0,05±0,34 0,06±0,26 0,22±0,01
Свободный объем слоя сырья (V) 0,94±0,01 0,92±0,01 0,94±0,01
Коэффициенты поглощения экстрагента
Вода очищенная 6,06±0,25 6,73±0,32 6,96±0,41
20 % этанол 4,11±0,22 4,71±0,26 5,04±0,29
50 % этанол 3,84±0,14 4,37±0,12 4,60±0,27
70 % этанол 3,24±0,16 3,92±0,09 4,12±0,17
96 % этанол 2,12±0,15 3,63±0,09 3,93±0,10
Экстрактивных веществ объектов исследования приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Содержание экстрактивных веществ в объекта х исследования Наименование экстрагента Объект исследования / степень измельчения сырья, мм корней Ферулы акичкенскойи Ферулы Келлера_
Экстрагент Объект исследования / степень измельчения сырья, мм
Корни Ферулы Акичкенской Корни Ферулы Келлера
1-3 3-5 5 -7 1-3 3-5 5 -7
Содержание экстрактивных веществ, %
Вода 30,91 30,55 30,04 31,24 29,26 28,14
очищенная
Этанол 20% 30,05 29,55 28,30 30,85 28,47 28,28
Этанол 50% 29,12 28,95 28,26 24,10 21,65 20,12
Этанол 70% 29,11 28,93 28,22 22,65 20,55 19,16
Этанол 96 % 21,32 20,90 20,61 19,42 18,83 18,04
Как видно из экспериментальных данных, приведенных в таблицах, оптимальной степенью измельчения для сырья объектов
исследования является 3-5 мм, наблюдается оптимальный выход экстрактивных веществ и полное смачивание сырья, без его
Вестник Ка^НМУ №4-2018
шз
время, что отрицательно влияет на рентабельность технологического процесса.
Выводы.
Исследованы
принудительного перемешивания. Следует отметить, что при измельчении сырья до 1-3 мм выход экстрактивных веществувеличивается, однако качество продукта снижается и это может быть обусловлено значительной степенью загрязнения вытяжки механическими элементами сырья и повышенным выходом соэкстрактивных веществ.Степень измельчения 5-7 мм не позволяет в полной мере извлечь БАВ за определенное
масса, насыпная масса, объемная масса, свободный объем слоя сырья, а также коэффициенты поглощения экстрагентов) корней Ферулы акичкенской и Ферулы Келлера, установлены их числовые значения. Рациональное применение полученных данных в технологии экстракционных продуктов позволит повысить эффективность процесса их получения. Изучение технологических факторов и выхода экстрактивных веществ в сравнительном аспектев зависимости от размера частиц сырья позволило выбрать оптимальную степень измельчения 3-5 мм.
технологические
параметры(пористость, порозность, удельная
СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ
1 Newman D.J., Cragg G.M. Natural products assources of new drugs over the 30 years from 1981 to 2010 // J. Nat. Prod. - 2012. - №3 (75). - Р. 311-335.
2 Послания Главыгосударства народу Казахстана о т 14 декабря 2012года "Стратегия "Казахстан-2050": новый политический курс состоявшегося государства". [Интернет ресурс]. Режим доступа: http://strategy2050.kz/ru/news/6178.
3 В.Ю.Аверина Ареалы и ресурсы лекарственных растений Казахстана. - Алма-Ата: Гылым, 1994. - 167 с.
4 Кукенов М.К. Изучение лекарственныхрастений Казахстана. Распространение и запасы лекарственных растений в западных Тянь-Шаня. - Алма-Ата:1988. - 129 с.
5 Л.М.Грудзинская, Н.Г. Гемеджиева, Н.В. Нелина, Ж.Ж. Каржаубекова Аннотированный список лекарственных ьрастений Казахстана: Справочное издание. - Алматы: 2014. - 200 с.
6 Государственная Фармакопея Республики Казахстан. - Алматы: Издательский дом "ЖибекЖолы»,
7 Государственная фармакопея СССР. Вып.2Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье/МЗ СССР. -М.: Медицина,1989. - 400 с.
ty^h: Эксперимент жYзiнде дэрыж еамдж шиюзаттары FERULAАKITSCHKENSIS жэне FERULAKELLERI тамырларыныц фармако-технологиялы; кeрсеткiштерi аны;талды: меншжт салма;, кeлемдi салма; себыу салма;, кеуектыж, куыстылык;, шиюзат кабатыныц ерюн келем^ экстрагентт сору коэффициент жэне экстрактивт заттардыц жалпы сомасы. Алынган нэтижелер биологиялы; белсендi заттарды экстрактiлеу жагдайлары мен оптимальды тэсiлiн жэне фармакопеялы; сапалы эктракталу технологиялы; процесiн болжауга мYмкiндiк бередi.
ТYЙiндi сездер: Дэрыж есiмдiк шикiзаты, технологиялы; параметрлер, биологиялы; белсендi заттар, ferulaаkitschkensis, ferulakelleri.
2009. - 804 с.
А.М. Джумабаева, З.Б.Сакипова, А.Т. Кабденова,
С.Ж. Асфендияров атындагы К,азац УлттыцмедицинаyHueepcumemi
FERULAAKITSCHKENSIS ЖЭНЕ FERULAKELLERI ШИК1ЗАТТАРЫНЫН, ТЕХНОЛОГИЯЛЫК К6РСЕТК1ШТЕР1Н ЗЕРТТЕУ
Vestnik KazNMU №4-2018
А. Jumabayeva, Z. Sakipova, A. tobdenova,
Asfendiyarov Kazakh National medical university
THE STUDY OF THE TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF THE ROOTS SUBSTANCE FERULAАKITSCHKENSIS, FERULAKELLERI
Resume: On the basis of experimental work on the roots raw material FERULAAKITSCHKENSIS, FERULAKELLERI, following pharmaco-technological parameters were identified: unit weight, volume weight, bulk weight, sponginess, porosity, free volume of raw material layer, the coefficient of extractant absorption and sum of extractive substances. The obtained results can be applied for forecasting the optimal method and conditions of extracting biologically active substances and technological process of obtaining extract of pharmacopoeial quality.
Keywords: roots raw material, technological parameters, biologically active substances, ferulaakitschkensis, ferulakelleri
