CC BY
10
УДК 615.451.16/.014; 582.998; 581.144.4
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-10-106-110
ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛИСТЬЕВ АЛЬФРЕДИИ ПОНИКШЕЙ (ALFREDIA CERNUA) С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА УСЛОВИЙ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ
Семёнова1 Н.Н., Компанцев1 Д.В., Шаталова1 Т.А., Мартынова1 Н.Н., Шилова2 И.В., Смоленская1 Г.В., Стригун1 Н.С.
1Пятигорский медико-фармацевтический институт -филиал ФГБОУ ВО ВолгГму, г. Пятигорск, Российская Федерация
2Государственное учреждение Научно-исследовательский институт фармакологии Томского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, г. Томск, Российская Федерация
Аннотация. Альфредия поникшая (Alfredia cernua) привлекает внимание исследователей своим химическим составом и проявлением разнообразных видов фармакологической активности. Известно, что в надземной части растения были обнаружены тритерпеновые соединения, флаво-ноиды, фенолкарбоновые кислоты, полисахариды, аминокислоты, каротиноиды, дубильные вещества, макро- и микроэлементы. Экстракты альфредии, полученные из травы с использованием спирта этилового различной концентрации, проявляют антиоксидантную, ноотропную, анксиоли-тическую и диуретическую активность. Нормативная документация на сырье (траву) в настоящее время не утверждена, не разработана технология удобных для приема, дозированных лекарственных форм. Целью исследования является изучение технологических показателей листьев альфредии поникшей (Alfredia cernua) для выбора условий экстрагирования и разработки оптимальной экстракционной лекарственной формы. В качестве объекта исследования использовали траву альфредии поникшей, заготовленную в 2017 году в Томской области. В результате проведенных исследований были определены товароведческие и технологические показатели листьев альфредии поникшей. Показатели были использованы для математического расчета возможных условий экстрагирования сырья. Для проведения эффективного процесса экстрагирования (статические методы) необходимо использовать не менее 6 ступеней экстракции при соотношении фаз от 2,0 до 3,0. Ключевые слова: трава и листья альфредии поникшей, товароведческие и технологические показатели, эффективность экстрагирования, условия экстрагирования._
STUDY OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF LEAVES OF ALFREDII DROOPING (ALFRE-DIA CERNUA) TO SELECT THE CONDITIONS OF EXTRACTION
Semenova1 N.N., Kompancev1 D.V., Shatalova1 T.A., Martynova1 N.N., Shilova21. V., Smolenskaya1 G. V., Strigun1 N.S.
1Pyatigorsk medical and pharmaceutical Institute-branch of the Federal state budgetary educational institution of higher education «Volgogradstate medical University», Pyatigorsk, Russian Federation
2Research Institute of pharmacology and regenerative medicine named after E.D. Goldberg Federal state budgetary educational institution «Tomsk national research medical center of the Russian Academy of Sciences», Tomsk, Russian Federation
Annotation. Alfredia cernua attracts the attention of the researchers for its chemical composition and the manifestation of various types of pharmacological activity. It is known that triter-pene compounds, flavonoids, phenolcarbonic acids, polysaccha-rides, amino acids, carotenoids, tannins, macro - and microelements were found in the above-ground part of the plant. Extracts of Alfredia cernua obtained from herbs with the use of ethyl alcohol in various concentrations, exhibit antioxidant, nootropic, anksioliticescuu and diuretic activity. Regulatory documentation for raw materials (grass) is currently not approved, the technology is not developed convenient for the reception, dosage forms. The aim of the study is to study the technological parameters of the leaves of Alfredia cernua to select the extraction conditions and to develop an optimal extraction dosage form. The object of the study used the grass of Alfredia cernua (The grass was collected in 2017 in the Tomsk region.) In result of researches was defined commodity and technological characteristics of the leaves of alfredii drooping. Indicators were used for mathematical calculation ofpossible conditions of extraction of raw materials. To carry out an effective extraction process (static methods) it is necessary to use at least 6 extraction stages at a phase ratio of 2,0 to 3,0.
Key words: grass and the leaves of Alfredia cernua, merchandising and technological parameters, efficiency of extraction, terms of extraction._
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
REFERENCES
1 Шилова И.В., Суслов Н.И., Самылина И.А. Химический состав и ноотропная активность растений Сибири. -Томск, 2010. 236 с.
[2] Шилова И.В., Самылина И.А., Суслов Н. И. Разработка ноотропных средств на основе растений Сибири. -Томск, «Печатная мануфактура», 2013. 268 с.
[3] Фитоэкстракционные препараты. Растворы: учебное пособие по фармацевтической технологии (7 семестр) / В.И. Погорелов, Л.А. Мичник, О.В. Мичник, Т.А. Шаталова, Н.В. Никитина, Н.А. Романцова, Е.А. Куль-гав.- Пятигорск, 2012. 372 с.
[4] Пшуков Ю.Г. Методика одновременного определения коэффициента поглощения, коэффициента образования внутреннего сока и коэффициента увеличения объёма при растворении экстрактивных веществ // Фармация. 1990. №4. С. 24-28.
[5] Разработка технологии и анализ экстракта цветков бузины черной жидкого. /Гюльбякова Х.Н., Шаталова Т.А., Масловская Е.А. //Современные проблемы науки и образования. 2013. №1. С. 384.
[6] 0ФС.1.5.3.0007.15 Определение влажности лекарственного растительного сырья (режим доступа: http://pharmacopoeia.ru/ofs-1-5-3-0007-15-opredelenie-vlazhnosti-lekarstvermogo-rastitelnogo-syrya/)
[7] 0ФС.1.5.3.0006.15 Определение содержания экстрактивных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах. [Электронный ресурс] режим доступа: http://pharmacopoeia.ru/ofs-1-5-3-0006-15-opredelenie-soderzhaniya-ekstraktivnyh-veshhestv-v-lekarstvennom-rastitelnom-syre-i-lekarstvennyh-rastitelnyh-preparatah/)
[8] Государственная фармакопея Союза Советских социалистических республик. Одиннадцатое издание. Выпуск 1. Общие методы анализа./ Под ред. Ананьева А. Р. [и др.].-Москва, 1987. [Электронный ресурс] режим доступа: http://www.nehudlit.ru/books/detail5911.html
[1] Shilova I.V., Suslov N.I. Samylina I.A. Chemical composition and nootropic activity of plants in Siberia. - Tomsk, 2010, 236 p. (in Russian)
[2] Shilova I. V., Samylina I.A., Suslov N.I. Development of nootropic drugs on the basis of plants of Siberia. - Tomsk, «Pechatnaya manufaktura», 2013, 268 p. (in Russian)
[3] Phytoextraction drugs. Solutions: a training manual for pharmaceutical technology (7th semester) / V.I. Pogore-lov, L.A. Michnik O.V. Michnik, T.A. Shatalova, N.V. Nikitina, N.A. Romantsova, E.A. Kulgav.- Pyatigorsk, 2012, 372 p. (in Russian)
[4] Pshukov G. the Method of simultaneous determination of the absorption coefficient, the coefficient of formation of internal juice and the coefficient of volume increase in the dissolution of extractive substances. // Farmaciya,1990, N° 4, p.p. 24-28.
[5] Development of technology and analysis of the liquid extract of the flowers of the Sambucus nigra. / Gyul'byakova H.N., SHatalova T.A., Maslovskaya E.A. //Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2013, №№1, p. 384.
[6] TPS.1.5.3.0007.15 Determination of humidity of medicinal plant raw materials [Electronic resource] (access mode: http://pharmacopoeia.ru/ofs-1-5-3-0007-15-opredelenie-vlazhnosti-lekarstvennogo-rastitelnogo-syrya/)
[7] TPS.1.5.3.0006.15 Determination of the content of extractive substances in medicinal plant raw materials and medicinal plant preparations. [Electronic resource] (access mode: http://pharmacopoeia.ru/ofs-1-5-3-0006-15-opre-delenie-soderzhaniya-ekstraktivnyh-veshhestv-v-le-karstvennom-rastitelnom-syre-i-lekarstvennyh-rastitel-nyh-preparatah/)
[8] State Pharmacopoeia of the Union of Soviet socialist republics. Eleventh edition. Issue 1. General methods of analysis./ Under the editorship Anan'ev A.R. [et al.]- Moscow, 1987. [Electronic resource] (access mode:
_http://www.nehudlit.ru/books/detail5911.html_
Альфредия поникшая (AIfredia сегпиа) не входит в настоящее время в список фармакопейных лекарственных растений. Однако, она привлекла внимание исследователей своим химическим составом и проявлением разнообразных видов фармакологической активности. В надземной части растения были обнаружены тритер-пеновые соединения, флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты, полисахариды, аминокислоты, каротиноиды, дубильные вещества, макро- и микроэлементы [1]. Также было установлено, что экстракты альфредии, полученные из травы с использованием спирта этилового различной концентрации, проявляют антиокси-дантную, ноотропную, анксиолитическую и диуретическую активность [2], то есть снижают эмоциональное напряжение, ослабляют чувство тревоги, страха, беспокойства; улучшают умственную деятельность, стимулируют познавательные функции, обучение и память, повышают устойчивость мозга к различным повреждающим факторам, в том числе к экстремальным
нагрузкам. Несмотря на широкие исследования состава сырья и изучение фармакологической активности спиртовых экстрактов травы альфредии, нормативная документация на сырье (траву) в настоящее время не утверждена, не разработана технология удобных для приема, дозированных лекарственных форм. Одной из промежуточных стадий технологического процесса капсул, гранул, таблеток, содержащих растительные экстракты, является экстракция сырья, основанная на научно-обоснованной технологии [3]. Для разработки оптимального процесса экстракции, выбора способа проведения технологического процесса необходимо изучить технологические характеристики растительного сырья и оценить возможности осуществления экстрагирования различными способами [4, 5].
Целью исследования является изучение технологических показателей листьев альфредии поникшей (АШ^а сегпиа) для выбора условий экстрагирования
---■—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
и разработки оптимальной экстракционной лекарственной формы.
Материалы и методы исследования. В качестве объекта исследования использовали траву альфредии поникшей, заготовленную в 2017 году в Томской области. Предварительно была изучена обоснованность применения всей надземной части [2] альфредии поникшей для получения лекарственных форм. Трава альфредии была разделена на стебли и листья, которые были измельчены до 1 мм. Из образцов сырья были получены извлечения (соотношение фаз 1:10) с использованием спирта этилового разной концентрации (95%, 70%, 40%) и воды очищенной. Анализ извлечений показал, что стебли не содержат значимых количеств биологически активных веществ, декларированных в траве альфредии [1], т.е. все ценные химические компоненты содержатся в листьях. Поэтому все дальнейшие исследования были проведены с листьями аль-фредии поникшей.
Сведения о товароведческих (влажность, содержание экстрактивных веществ) и технологических характеристиках растительного сырья (коэффициент поглощения сырья - Кп, коэффициент образования внутреннего сока - К; коэффициент увеличения объёма при растворении экстрактивных веществ - Z) дают возможность: 1) рассчитать математически процесс экстракции, 2) выбрать способ экстрагирования сырья, 3) рассчитать эффективность процесса, 4) сделать прогноз концентрации спирта и биологически активных веществ в готовом продукте, 5) нормировать качество готового экстракта, 6) получить представление о предельно возможной степени истощения сырья. Влажность листьев альфредии (W) и содержание экстрактивных веществ (X) определяли по методикам, указанным в Государственной фармакопее 13 издания [6, 7].
Определение технологических показателей проводили для 3-х образцов сырья по известной методике [4]. Методика. 20 г сырья с известной влажностью (W) и содержанием экстрактивных веществ (X), измельченных до частиц размером 3-5 мм, помещали в предварительно взвешенный перколятор и взвешивали (определяли массу сырья). Затем сырье заливали экс-трагентом до образования «зеркала» и взвешивали (определяли массу экстрагента, взятого для экстракции, f). Сырье настаивали 72 часа, перемешивая жидкую фазу не менее 6 раз в сутки. После настаивания извлечение сливали, затем проводили двукратную продувку воздуха через слой сырья с интервалом 20 мин. Продолжительность каждой продувки составляла 1 мин, давление воздуха около 0,1 атм. Извлечение взвешивали (определяли d). Объем извлечения определяли расчетным путем, используя плотность извлечения ри, которую определяли с помощью пикнометра (с объемом Vi). 5 мл вытяжки помещали в бюкс, выпаривали
на водяной бане досуха и высушивали при температуре 100 -105° С в течение 3 часов. Бюкс охлаждали в эксикаторе и высушивали (определяли Ь).
Коэффициент поглощения (Кп) рассчитывали по формуле (1):
Кп=(У-а): в, (1).
Коэффициент образования внутреннего сока рассчитывали по формуле (2):
К=а^[100^ - ф+в-(Х + ^)]:(Ш0^ри), (2).
Коэффициент увеличения объема при растворении экстрактивных веществ (2) рассчитывали по формуле (3):
2=(Угр1+Ь-с):(Ь^р0, (3)
р1 - плотность растворителя (ее находили с помощью таблицы 1 ГФ 11 издания [8] по концентрации спирта в растворителе в процентах по массе Рр.) Величину Рр рассчитывали по формуле:
Рр=(100•f•P):(GW+100•f), (4)
где в - масса сырья, г; W - потеря в массе при высушивании, %; X - концентрация экстрактивных веществ в сырье, %; f - масса экстрагента, взятого для экстракции, г; V- объем экстрагента, взятого для экстракции, см3; р - плотность экстрагента, г/ см3; Р - концентрация спирта в экстрагенте, % по массе; Рр - концентрация спирта в растворителе, % по массе; а - объем полученного извлечения, см3; d - масса полученного извлечения, г; с - масса извлечения, взятого на анализ, г; V1 - объем извлечения, взятого на анализ, см3; Ь-масса сухого остатка, г; Кп - коэффициент поглощения сырья, см3/г; К- коэффициент образования внутреннего сока, см3/г; 2- коэффициент увеличения объема при растворении экстрактивных веществ, г/ см3.
На следующем этапе исследования мы изучали зависимость эффективности процесса экстрагирования (8, %) от величины коэффициента распределения веществ (т|), содержащихся в растительной клетке (влага и экстрактивные вещества). Этот коэффициент рассчитывается как отношение объема экстракта вне клетки (внешний сок, определяется значением «у, см3») к объему экстракта внутри клетки (внутренний сок, определяется значением «К, см3/г») и равен п=у/К.
Формулы расчета эффективности (5, 6) имеют вид
[5]:
Для п от 0,33 до 1,0:
Б = 54 ,43д - 2,496 + (д • 1дп)/(0,007 -0,0014д +0,017^2 ); (5)
Для п от 1,0 до 2,0:
Б = 51 ,06 + 94,6^ + 1дп/(0,025 - 0,0155д + 0,013^2 ); (6)
где п =у/К - коэффициент распределения веществ или отношение объёма внешнего сока к внутреннему; п - число ступеней экстракции; у - отношение объёма извлечения, отбираемого в качестве готовой продукции, к массе сырья.
Достижение высокой эффективности экстрагирования при использовании статических методов экстрагирования осуществляется двумя путями: увеличением ступеней экстракции и увеличением соотношения фаз [3, 5]. Поиск оптимального числа ступеней экстракции проводят расчетным путем. Для этого изучают изменение эффективности экстракции (8, %) сырья в зависимости от числа ступеней экстракции (щ= 3, 4, 5....7) при постоянном значении п=у/К; где «у=const» и равно 1,0, а значение «К=const» соответствует экспериментально найденным величинам для воды очищенной и каждой концентрации спирта этилового. Снижение концентрации сухих веществ, при увеличении соотношения фаз, компенсируется путём увеличения
Товароведческие и технологичес
количества ступеней экстракции [3, 5]. Для этого изучают изменение эффективности экстракции (8, %) сырья в зависимости от постоянного, выбранного ранее, числа ступеней экстракции (пр^гЛ:) при изменяющемся значении ц=у/К; где «у» изменяется в интервале от 1,0 до 3,0, а значение «К» соответствует экспериментально найденным величинам для воды очищенной и каждой концентрации спирта этилового.
Результаты исследования. Результаты определения товароведческих и технологических показателей листьев альфредии поникшей представлены в таблице 1.
Таблица 1
показатели листьев альфредии
Концентрация спирта этилового, % Коэффициенты
W, % X, % Кп, см3/г К, см3/г Z, г/см3
95% 6,83±0,22 10,59±0,38 5,91±0,18 6,23±0,21 0,36±0,02
70% 23,79±0,64 6,16±0,21 6,34±0,23 0,49±0,02
40% 26,80±0,75 6,38±0,25 6,58±0,26 0,51±0,02
вода очищенная 27,44±0,82 6,29±0,22 6,48±0,24 0,44±0,02
Результаты анализа листьев альфредии поникшей, представленные в таблице 1, показывают, что влажность составляет 6,83±0,22%; содержание экстрактивных веществ при экстракции разными экстрагентами -10,59-27,44%; Кп-5,91-6,38 см3/г; К-6,23-6,58 см3/г; г-0,36-0,51 г/см3.
Результаты изучения изменение эффективности экстракции (8, %) сырья в зависимости от числа ступеней экстракции (п1= 3, 4, 5.. ..7) при постоянном значении п=у/К; где «у=const» представлены на рисунке 1. Из анализа представленной зависимости следует: 1) при числе ступеней экстракции равном 3 (общепринятом в промышленности [3]), эффективность
экстракции очень низка и равна 42,11% (вода очищенная), 33,03% (40% этанол), 39,60% (70% этанол), 34,38% (95% этанол) и в большинстве случаев даже не достигает 40%; 2) при увеличении числа ступеней экстракции эффективность возрастает и при п=6 достигает 55,62% (вода очищенная), 44,57% (40% этанол), 52,64% (70% этанол), 46,26% (95% этанол). Прирост эффективности после п=6 становится незначительным (менее 3%). Поэтому мы сочли возможным рекомендовать использовать число ступеней экстракции не более 6 (например, число диффузоров при реализации процесса перколяции).
Рис. 1. Зависимость эффективности экстракции от числа диффузоров в батарее при ^гоой
Примечание: 1-экстрагент - вода очищенная, 2- экстрагент - этанол 40%, 3- экстрагент - этанол 70%, 4- экстрагент ■
этанол 95%)
Таким образом, увеличение числа ступеней экстракции при экстрагировании листьев альфредии приводит к увеличению эффективности до 46-55%.
Результаты изучения изменение эффективности экстракции (8, %) сырья в зависимости от величины соотношения фаз (у) при постоянном значении п=6 представлены в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость эффективности экстракции от величины соотношения фаз
у, см3 Эффективность экстрагирования, %
Вода очищенная Этанол 40% Этанол 70% Этанол 95%
1,0 55,56 44,57 52,64 46,26
1,2 62,33 51,37 59,4 53,11
1,4 67,87 57,12 65,06 58,84
1,6 72,52 62,04 69,82 63,79
1,8 74,59 66,34 73,92 67,98
2,0 78,45 70,04 77,53 71,65
2,2 81,89 73,38 80,9 74,97
2,4 85,49 76,36 84,11 77,97
2,6 87,26 79,18 86,43 80,82
2,8 89,02 81,81 88,14 83,51
3,0 90,01 82,02 89,04 85,71
Из анализа представленной в таблице 2 зависимости следует: 1) при увеличении соотношения фаз до 2,0 эффективность экстрагирования увеличивается до 78,45% (вода очищенная), 70,04% (40% этанол), 77,53% (70% этанол), 71,65% (95% этанол);
2) при увеличении соотношения фаз до 3,0 эффективность экстрагирования увеличивается до 82-90%.
Выводы. В результате проведенных исследований были определены товароведческие и
технологические показатели листьев альфредии поникшей. Показатели были использованы для определения возможных условий экстрагирования сырья. Для проведения эффективного процесса экстрагирования (статические методы) необходимо использовать не менее 6 ступеней экстракции при соотношении фаз от 2,0 до 3,0.
Конфликт интересов - нет.
