CC BY
27
УДК 547.455. 6; 615.012.1
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2019-21-11-41-47
РАЦИОНАЛЬНАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ СУБСТАНЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРОВ ГЛЮКОЗЫ С ХЛОРИДОМ
НАТРИЯ
Хворова Л. С., Лукин Н.Д., Баранова Л.В.
Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов - филиал ФГБНУ «Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН. Московская обл., Российская Федерация
RATIONAL PHARMACEUTICAL SUBSTANCE FOR OBTAINING GLUCOSE SOLUTIONS WITH SODIUM
CHLORIDE
Khvorova L.S., Lukin N.D., Baranova L.V.
All-Russian research Institute of starch products - the branch of "Federal research center offood systems V.M. Gorbatov" RAS. Moscow Region, Russian Federation
Аннотация: В настоящее время обеспечение здравоохранения РФ кристаллической глюкозой и её растворами, в том числе глюкозы с хлоридом натрия, производится по импорту. Проведенные исследования позволили создать технологию фармацевтической субстанции в виде двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия (ДС). ДС это белый кристаллический порошок соленого вкуса с химической формулой (СбН120б)2'МаС1И20, содержит в кристаллической решетке глюкозу и 14-16 % хлорида натрия, приближён к составу «Раствора декстрозы 2,5 % + натрия хлорид 0,4 %» и «Раствора декстрозы5 % + натрия хлорид 0,9 %», является рациональной субстанцией для их получения. ДС, благодаря перекристаллизации глюкозы и хлорида натрия в технологической линии ДС, обладает высокой степенью чистоты и может использоваться для приготовления инфу-зионных растворов без дополнительной очистки в условиях фармацевтических предприятий, больниц или производственных аптек. Его хранение и транспортировка требует меньше площадей; объём перевозок, в сравнении с растворами снижается более, чем в 20 раз, пропорционально сокращаются и затраты на транспортировку.
Annotation: Currently, the provision of health care of the Russian Federation with crystalline glucose and its solutions, including glucose with sodium chloride, is made by import. The conducted researches allowed to create technology of pharmaceutical substance in the form of double compound of glucose with sodium chloride (DS). DS is a white crystalline powder of salty taste with the chemical formula (C6H12O6j2.NaCl.H2O, contains in the crystal lattice, glucose and 14-16 % sodium chloride, similar to the composition of "dextrose Solution of 2.5 % + sodium chloride at 0.4% and Solution deKcmpo3bi5 % + sodium chloride 0,9 %," is a rational substance for their production. DS, due to the recrystallization of glucose and sodium chloride in the process line DS, has a high degree ofpurity and can be used for the preparation of infusion solutions without additional purification in the conditions of pharmaceutical enterprises, hospitals or industrial pharmacies. Its storage and transportation requires less space; the volume of transportation, in comparison with solutions is reduced by more than 20 times, proportionally reduced and transportation costs. The product
Продукт эффективен для применения в медицине, пищевой и химической промышленности, ветеринарии, спортивном питании.
Ключевые слова: кристаллическая глюкоза с хлоридом натрия, кристаллизация, фармацевтическая субстанция, применение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Губин М.М. Производство инфузионных растворов в России: особенности и перспективы // Ремедиум. 2009. № 3. С.55-59.
[2] Государственная фармакопея РФ, Х1У издание. Т. 3. 2018
[3] Трихина В.В. Австриевских А.Н. Специализированный продукт для коррекции водно-солевого баланса в организме рабочих горячих цехов металлургических предприятий //Техника и технология пищевых производств. 2017. № 2 (45). С. 106-111.
[4] Лукин Н.Д., Ананских В.В., Лапидус Т.В., Хворова Л.С. Технологический контроль производства сахаристых крахмалопродуктов. Методическое пособие. - М.:Россельхозака-демия, 2007. -261 с.
[5] Исаков Ю.Ф., Михельсон В.А., Штатнов М.К. Инфузионная терапия и парентеральное питание в детской хирургии. М.: Медицина, 1985. 288 с. Файл формата DJVU https://www.twirpx.com/file/10445 89/. Доступ 29.01.13.
[6] Андреев Н.Р., Хворова Л.С. Новый пищевой продукт, лекарственное средство, ветеринарный препарат //Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2013, 6: 73.
[7] Calloud. Annalen der Pharmacie. Bd. Х1У.1825. S. 308.
[8] Pasteur. Annalen die Chemie et de phis. Bd. XX1. 1851. S. 67.
is effective for use in medicine, food and chemical industry, veterinary medicine, sports nutrition.
Keywords: crystalline glucose with sodium chloride, crystallization, pharmaceutical substance, application
REFERENCES
[1] Gubin M.M. Proizvodstvo infuzionnykh rastvorov v Rossii: osobennosti i perspektivy Remedium. 2009. № 3. S.55-59.
[2] Gosudarstvennaya farmakopeya RF, XIV iz-danie. T. 3. 2018.
[3] Trikhina V.V. Аvstrievskikh А.N. Spetsializirovannyj produkt dlya korrektsii vodno-solevogo balansa v organizme rabochikh goryachikh tsekhov metallurgicheskikh predpriyatij. Tekhnika i tekhnologiya pishhevykh proizvodstv. 2017. № 2 (45). S. 106-111.
[4] Lukin N.D., Аnanskikh V.V., Lapidus T.V., KHvorova L.S. Tekhnologicheskij kontrol' proizvodstva sakharistykh krakhmaloproduktov. Metodicheskoe posobie. - M.:Rossel'khozakademiya, 2007. -261 c.
[5] Isakov YU.F., Mikhel'son VA., SHtatnov M.K. Infuzionnaya terapiya i parenteral'noe pitanie v detskoj khirurgii. M.: Meditsina, 1985. 288 s. Fajl formata DJVU https://www.twirpx.com/file/1044589/. Dostup 29.01.13
[6] Аndreev N.R., KHvorova L.S. Novyj pishhevoj produkt, lekarstvennoe sredstvo, veterinarnyj preparat. Vestnik rossijskoj sel'skokhozyajstvennoj nauki. 2013, 6: 73.
[7] Calloud. Annalen der Pharmacie. Bd. Х1V.1825. S. 308.
[8] Pasteur. Annalen die Chemie et de phis. Bd. XX1.1851. S. 67.
Введение - Кристаллическая глюкоза является важнейшим пищевым продуктом и лекарственным средством стратегического назначения. В настоящее время из-за отсутствия отечественного производства кристаллической глюкозы обеспечение потребности
здравоохранения РФ в ней осуществляется по импорту. Глюкоза в основном используется для выработки инфузионных растворов, сорбита и аскорбиновой кислоты на российских фармацевтических предприятиях. Кроме того для медицинских целей за рубежом закупают и готовые лекарственные препараты - инфузионные растворы глюкозы и глюкозы с хлоридом натрия [1]. А так как растворы по большей части имеют концентрацию 5-10% и импортируют их из зарубежных стран (ОАЭ, Югославии, Индии), то приходится оплачивать и транспортные расходы за перевозку больших объемов воды растворов, что не рентабельно.
Статья посвящена разработке порошкообразной кристаллической субстанции глюкозы с хлоридом натрия для приготовления лекарственных растворов глюкозы с хлоридом натрия, применяемых для возмещения дефицита воды и ионов натрия при различных заболеваниях, а также в качестве источника энергии [2]. Перспективным является применение продукта в ветеринарии, для спортсменов и рабочих горячих цехов [3], а также в пищевой промышленности. Кристаллический продукт не имеет аналогов в мире и может служить перспективным объектом для экспорта.
Объекты и методы исследований - Концентрацию сухих веществ в растворах и утфеле определяли рефрактометрическим, прозрачность раствора на стадии нуклеации колориметрическим методами [4], содержание хлорида натрия в порошке и растворах по методу Мора, а форму и размер кристаллов контролировали микроскопом БМЬМ (фирмы Leica, Германия). В качестве установок для опытов по кристаллизации использовали роторный испаритель EVELA N-1100 (фирмы «Tokai Togio», Япония) и установку с кристаллизаторами 1 и 5 л (конструкции ВНИИ крахмалопродуктов).
Результаты и обсуждение - Анализ рецептур инфузионных растворов глюкозы с хлоридом натрия, применяемых в лечебной практике, по данным Госфармакопеи РФ, 14 изд [2] и Исакова Ю.Ф. с соавторами [5] показывает их различие по содержанию хлорида натрия от 3,85 до 15,25 % в сухих веществах (СВ) раствора. Наиболее близким к максимальным значениям хлорида натрия в растворах в соответствии с табл. 1 является кристаллическое двойное соединение глюкозы с хлоридом натрия (ДС), которое и принято за основу для создания порошковой формы субстанции для приготовления растворов с содержанием хлорида натрия в пределах 13,96 -15,25 % [6].
Это химическое соединение известно с 1825 г, когда его кристаллы впервые получил и описал Calloud [7]. Химический состав кристаллов соответствовал формуле двойного соединения (СбН12Об)2'№СШ20. Содержание хлорида натрия в формуле соответствует 13,96 % по СВ двойного соединения, т.е. приближенное к растворам «Декстроза 2,5 %+ + натрия хлорид 0,4 %» и «Декстроза 5 % + натрия хлорид 0,9 %». В связи с этим проведены исследования по разработке технологии получения фармацевтической субстанции для упомянутых инфузион-ных растворов в виде кристаллического двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия.
Таблица 1
Состав инфузионных растворов глюкозы с хлоридом натрия
Инфузионные растворы Состав препарата, % % хлорида натрия по СВ раствора
глюкоза хлорид натрия
Раствор глюкоза + натрия хлорид 5 0,9 15,25
« 2,5 0,4 13,79
« 5 0,45 8,26
« 5 0,3 5,66
« 5 0,225 4,31
« 5 0,2 3,85
Порошкообразный ДС по формуле (С6Нl206)2Naa■H20 360 58.44 13.96
Форма кристаллов ДС зависит от условий кристаллизации: степени пересыщения раствора, интенсивности перемешивания, количества и природы примесей. По данным Пастера [8] кристалл ДС представляет собой две шестигранные пирамиды, сложенные основаниями, грани которых являются равнобедренными треугольниками (рис. 1). Соотношение длины и ширины кристалла приблизительно равно 6 : 3,5.
Рис. 1 - Форма кристаллов двойного соединения глюкозы с хлористым натрием: а -правильная гексагональная призма; б - исходная форма - ромбоэдральная призма
Существование двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия ограничено температурными пределами 28,5-92,50С. При смешивании с водой при температурах ниже 28,5 0С и выше 92,50С ДС распадается на составные части глюкозу и хлорид натрия. Температурные условия существования ДС в присутствии воды определяют и условия технологии его получения. Данные по растворимости ДС в воде для удобства пользования мы представили в виде графиков на рис. 2. Графики демонстрируют содержание хлорида натрия в насыщенных растворах ДС в процентном отношении к СВ в среднем 14 % и глюкозе 16,4 %.
40 50 ео
Температура, О С
Рис. 2 - Содержание ^С1 в насыщенном растворе ДС: ---по отношению к СВ раствора; -по отношению к глюкозе
Минимальное содержание хлорида натрия 13,87 % в СВ насыщенных растворов ДС наблюдается в интервале температур 50-650С и возрастает до 14,1 % за пределами указанного интервала. Представленные данные легли в основу экспериментальных исследований по созданию технологии получения рациональной порошковой фармацевтической субстанции для приготовления инфузионных растворов глюкозы с хлоридом натрия. Процесс кристаллизакции - сложный многопараметровый процесс, в котором выход и качество кристаллов зависит от начальной и конечной концентрации сухих веществ раствора, скорости нуклеации и кристаллизации ДС, температуры, коэффициента пересыщения раствора, скорости охлаждения, интенсивности перемешивания. При кристаллизации ДС из растворов глюкозы с хлоридом натрия нуклеация кристаллов происходит самопроизвольно. Однако длительность кристаллизации при этом увеличивается на 40-60 мин. При добавке затравочных кристаллов 0,005% по массе сиропа «заводка» кристаллов происходит в течение 5 мин, благодаря чему сокращается продолжительность кристаллизации и возрастает равномерность кристаллов ДС. На рис. 3 представлены графики наращивания кристаллической массы ДС в процессе кристаллизации при снижении температуры утфелей. Графики подтверждают получение утфелей с высоким выходом кристаллов за короткий промежуток времени - 7ч при скорости охлаждения 6-70С в час, что является ускоренным технологическим процессом в производстве кристаллической глюкозы.
Графики также показывают, что наибольшее содержание кристаллов (48-49 %) имеют утфели с СВ 78,20-78,94%. Кристаллы из утфеля выделяли на центрифуге с промывкой их водой или водой и раствором хлорида натрия, высушивали. Кристаллы ДС, промытые водой, содержали 14 % хлорида натрия. В кристаллах ДС, промытых водой, а затем раствором хлорида натрия, содержание №С1 возрастало до 15-16 %. Оттеки, получаемые при центрифугировании ДС, возвращали в производство ДС на стадию приготовления очередной порции исходных сиропов.
a.
и
n о
U
-я
А
/> ///
//■■'
А- ■
1 2 3 4 5 Б 7
Время, ч
Рис. 3 - Кинетика наращивания кристаллической массы ДС при снижении температуры от 80 до 30 0С и СВ исходного сиропа,%: - • -78.94; —78.20;-- 77.82; ---75.45
Показатели технологического режима кристаллизации ДС представлены в табл. 2.
Таблица 2
Основные показатели технологического режима кристаллизации ДС
№ Наименование параметров Нормы
Исходный сироп
1 Содержание сухих веществ, % 78-79
2 Содержание хлорида натрия, по СВ раствора, % 15-16
3 Скорость охлаждения, град/час 6-7
4 Температурный интервал кристаллизации, 0С 80-30
Межкристальный раствор в конце кристаллизации кристалли-
5 Содержанис сухих веществ,% 59,3-60,3
6 Содержание хлорида натрия по СВ, % 14-15
Из таблицы следует, что исходные растворы при кристаллизации истощались от 78-79 % до 59,3 % СВ, а получаемые утфели содержали высокое, около 50 % кристаллов. Физико-химические показатели готового продукта ДС представлены в табл. 3. Кристаллы ДС, содержащие в кристаллической решетке глюкозу и хлорид натрия, в качестве фармацевтической субстанции обладают большим преимуществом перед отдельно взятыми кристаллическими субстанциями (глюкозой и хлоридом натрия) для приготовления растворов «Декстроза 2,5 % + натрия хлорид 0,4 %» и «Декстроза 5 % + натрия хлорид 0,9 %».
Таблица 3
Физико-химические показатели кристаллического двойного соединения глюкозы с хло-
ридом натрия
№ п/п Показатели Нормы
1 Внешний вид Белый кристаллический порошок
2 Вкус Соленый
3 Химическая формула (С6Нl206)2Naa■H20
4 Молекулярная масса 436,44 Да
5 Химический состав В соответствии с формулой
7 Содержание влаги, % не более 4,3
8 Содержание хлорида натрия, % по СВ ДС 14-16
9 Общая микробиологическая чистота, КОЕ/г, не более содержание грибов, КОЕ/г, не более 100 10
Кристаллическое ДС имеет высокое качество, высокая степень чистоты его как по содержанию примесей, так и микробиологической чистоте обеспечивается перекристаллизацией исходных ингредиентов и высокой концентрацией натрия хлорида на стадии производства и в готовом продукте. Технологическая линия получения ДС включает стадии: приготовления раствора глюкозы с хлоридом натрия; фильтрования и упаривания раствора; кристаллизации ДС из раствора; отделения кристаллов ДС от маточного раствора центрифугированием; сушки кристаллов, рассева и упаковки. Она легко совмещается с технологической схемой глюкозного производства. Хранение и транспортировка ДС требует меньше площадей; объём перевозок, в сравнении с растворами снижается более, чем в 20 раз, пропорционально сокращаются и затраты на транспортирование. При использовании продукта в качестве фармацевтической субстанции можно легко и быстро, благодаря его высокой растворимости, приготовить раствор для инъекций. Наиболее выгодно получать растворы непосредственно в условиях производства глюкозы из сырых кристаллов ДС, или в условиях больниц и производственных аптек из сухих кристаллов. Двойное соединение глюкозы с хлоридом натрия не имеет аналогов в мире, может служить объектом для экспорта.
Заключение. Для удовлетворения потребности здравоохранения РФ глюкозу и растворы из неё закупают за рубежом. Разработана рациональная кристаллическая субстанция в виде двойного соединения глюкозы с хлоридом натрия (ДС), содержащая по химическому составу приближенная к составу инфузионных растворов «Декстроза 2,5 % + натрия хлорид 0,4 %» и «Декстроза 5 % + натрия хлорид 0,9 %» и предназначенная для их приготовления. Определены условия и технологический режим кристаллизации ДС в политермических условиях в течение 7 ч. Продукт эффективен для применения в медицине, пищевой и химической промышленности, ветеринарии, спортивном питании.
