Екстракційні препарати. Теоретичні основи екстрагування лікарської рослинної сировини. Характеристика екстрагентів

На даний час лікарські засоби рослинного походження складають майже 40 % всіх готових препаратів. Жоден процес одержання цих препаратів не обходитеся без екстрагування.

Всі екстрактивні препарати із лік. рослинної сировини за технологією одержання можна розділити на 3 групи:

1. сумарні (галенові) препарати;
2. новогаленові (максимально очищені) препарати;
3. препарати індивідуальних речовин.

Галенові препарати необхідно розглядати як специфічну групу лікарських засобів, що разом із хіміко-фармацевтичними та ін­шими препаратами входять до складу ліків. Галеновими вони називаються за прізвищем відомого римського лікаря і фармацев­та Клавдія Галена, що жив у 131—201 pp. н. є. Термін «галенові препарати» з’явився у XIII столітті.

Витяжки із сировини у виробництві галенових препаратів (на­стойки, екстракти тощо) не є хімічно індивідуальними речовина­ми, вони являють собою складні комплекси, що часто діють інак­ше, ніж окрема хімічно чиста речовина. Тому й лікувальна дія галенових препаратів зумовлена всім комплексом біологічно ак­тивних речовин, посилюючи, послаблюючи або видозмінюючи дію основних речовин.

У 60-і роки XIX століття з’явилися нові препарати галенового типу, названі новогаленовими. Вони є витяжками з лікарських рослин, цілком або частково звільненими від супутніх речовин, тому мають ще й назву максимально очищених препаратів (МОП). Це також сумарні препарати, але з вузьким спектром дії на орга­нізм і зі своїми особливостями. Так, глибоке очищення підвищує їх стабільність, усуває побічну дію ряду супутніх речовин (смоли, таніни тощо), дозволяє рекомендувати їх для парентерального за­стосування.

Промислове виробництво лікарських препаратів індивідуаль­них речовин було організоване в колишньому СРСР у середині XX століття. Якщо порівняно недавно їх виробництво вважалося важкодоступним, то завдяки досягненням у галузі хімії, фізики, технології ліків та фармакології стали можливими їх виділення, всебічне дослідження та аналіз. Поширення набули препарати ін­дивідуальних алкалоїдів, серцевих глікозидів та ін.

Основу виробництва екстракційних препаратів становлять про­цеси екстракції. У фармації вони широко впроваджені для одер­жання препаратів із лікарської рослинної сировини (настойки, ек­стракти рідкі, густі та сухі, екстракти-концентрати, максимально очищені, тобто новогаленові препарати, витяжки зі свіжих рос­лин тощо) та із сировини тваринного походження (препарати гор­монів, ферментів, препарати неспецифічної дії — пантокрин, вітогепат та ін.).

Вирізняють екстрагування в системі тверде тіло — рідина та у системі рідина — рідина, або рідинну екстракцію. Найчастіше у фармацевтичному виробництві екстрагування в системі твер­де тіло — рідина, де твердим тілом є лікарська рослинна сирови­на або сировина тваринного походження, а рідиною — екстрагент. Рідинну екстракцію використовують при очищенні витяжок у ви­робництві максимально очищених препаратів і препаратів індиві­дуальних речовин з лікарської рослинної сировини.

Процес екстрагування – це фракційне розділення твердого тіла на розчинну і нерозчинну частини, в результаті чого одержують екстрактивні речовини. Цей процес відноситься до масообмінних процесів і проходить за рахунок дифузії із зони з високою концентрацією. Такою зоною є клітини рослинного або тваринного матеріалу, які містять біологічно – активні речовини. При екстрагуванні спостерігається дифузія БАР із внутрішніх структур частинок матеріалу в екстрагент і закінчується цей процес при досягненні рівноваги, тобто такого стану, коли із матеріалу в екстрагент переходить така ж кількість молекул, як із екстрагенту в матеріал, тобто концентрація залишається постійною. Дифузія буває молекулярною і конвективною.

Молекулярна дифузія – це процес переносу БАР за рахунок хаотичного руху молекул в нерухомому середовищі. Молекулярна дифузія, характеризується рівнянням:

Х = DF ——— τ,

Де Х – кількість продифундованої речовини, г;

F – поверхня розподілу фаз, м 2 ;

С₁ – С₂ – різниця концентрації речовин;

D – коефіцієнт молекулярної дифузії

Коефіцієнт молекулярної дифузії виражається рівнянням:

де R – Універсальна газова стала; 8,32 Дж/град-моль;

N – число Авогадро (6,06*10 23 );

Т – абсолютна температура, К;

г – радіус частинок, які дифундують;

Коефіцієнт молекулярної дифузії характеризує здатність даної речовини проникати внаслідок дифузії в нерухоме середовище і як видно з рівняння збільшується при збільшенні температури і зменшенні в’язкості середовища та розміру частинок речовини, які дифундують.

Отже, чим менший радіус дифундуючих частинок, тим швид­ше відбувається дифузія. Наприклад, розчинам білків, слизів, пектинів та інших, що мають великі молекули, властиві дуже низькі коефіцієнти дифузії. Речовини з малими розмірами моле­кул (якими частіше бувають БАР) дифундують набагато швидше.

Конвективна дифузія – це процес переносу речовин у вигляді невеликих об’ємів розчину. Це відбувається при збовтуванні, перемішуванні. Механізм конвективної дифузії полягає в переносі речовини у вигляді невеликих об’ємів його розчину, всередині якого має місце молекулярна дифузія. В цьому процесі головними є гідродинамічні умови, тобто швидкість і режим руху екстрагенту.

Конвективна дифузія може бути вільною і примусовою. Вільна дифузія проходить за рахунок різниці густини екстрагенту та розчину, зміни температури, гідростатичного стовпця рідини. Примусова дифузія відбувається при перемішуванні мішалками, насосами, вібрацією.

Конвективна дифузія характеризується рівнянням конвективної дифузії:

Х = β . F (С₁ – С_{2) .} τ

де Х – кількість продифундованої речовини, г;

F – поверхня розподілу фаз, м 2 ;

С₁ – С₂ – різниця концентрації речовин;

β – коефіцієнт конвективної дифузії

Коефіцієнт конвективної дифузії показує, яка кількість речовини передається через 1 м. кв. поверхні фазового контакту в середовище протягом 1 секунди при різниці концентрацій між шарами, рівній одиниці.

Він визначається дослідним шляхом і залежить від гідродинамічних умов проведення процесу.

Приготування водних витяжок з лікарської рослинної сировини, що містить різні БАР (табл. 3.2)

Враховуючи, що дубильні речовини розчиняються в гарячій воді і при охолодженні випадають в осад, відвари з ЛРС, що містять дубильні речовини (кора дуба, кореневище перстачу, гірчака зміїного та ін.), проціджують відразу після зняття з киплячої водяної бані без охолодження. Таку ж технологію застосовують при виготовленні відварів з листя мучниці і брусниці, що містять разом з арбутином значну кількість дубильних речовин. При охолодженні разом з дубильними речовинами буде осідати й арбутин.

2.2. ЛРС, що містить сапоніни

Готують відвари за загальними правилами (коріння солодки, синюхи, сенеги та ін.) Найбільш повна витяжка сапонінів відбувається у слабколужному середовищі. У зв’язку з цим у відвар вводиться натрію гідрокарбонат (1 г натрію гідрокарбонату на 10 г ЛРС). Нагрівають ЛРС, що містить сапоніни, не більше 30 хв., тому що це призводить до розкладання БАР.

2.3. ЛРС, що містить антраглікозиди

До цієї групи відноситься сировина коріння ревеню, кори крушини, листя сени та ін. З них готують відвари, оскільки форма настою внаслідок морфолого-анатомічних особливостей сировини не забезпечує повної витяжки діючих речовин. Однак, надмірне продовження терміну нагрівання (понад 30 хвилин) викликає розщеплення похідних антрахінону. Відвари з листя сени проціджують після повного охолодження, щоб звільнитися від смолистих речовин, які мають подразнювальну дію на слизові оболонки шлунково-кишкового тракту.

• 2.4. Кумарини та їх похідні мало розчиняються у воді; легше розчиняються в гарячій воді і етиловому спирті.
• 2.5. Флавоноїди – аглікони важко розчиняються у воді, розчинні лише в гарячій воді і спирті. Глікозидні форми флавоноїдів легше розчиняються у воді.
• 2.6. ЛРС, що містить ефірні олії

З лікарської сировини, яка містить леткі ефірні олії (листя м’яти, шавлії, евкаліпта, кореневища і корені валеріани, квітки ромашки та ін.) завжди готують настої у щільно закритих інфундирках або чаї. У процесі настоювання перемішувати не рекомендується. Проціджують після повного охолодженім настою.

• 2.7. Органічні кислоти – мурашина, оцтова, лимонна, яблучна, амінокислоти та ін. розчиняються у воді; фенолокислоти – бензойна, саліцилова легко розчиняються у спирті, однак, у концентрації, в яких вони знаходяться в рослинах, вони розчиняються в гарячій воді.
• 2.8. ЛРС, що містить слиз

Ця група водних витягів відрізняється від звичайних настоїв і відварів високою в’язкістю, обумовленою переходом у витяжку високомолекулярної природної сполуки – слизу. Найбільш часто використовують слизи кореня алтея і насіння льону.

Корінь алтея містить до 10% слизу і близько 38 % крохмалю, що необхідно враховувати при виготовленні лікарських форм. Основною діючою речовиною є слиз, який має обволікаючу, відхаркувальну і протизапальну дію. Тому необхідно одержати витяжку з максимальним вмістом слизу і мінімальною кількістю крохмалю. Відомо, що при вилученні крохмалю настої стають дуже в’язкими, а в’язкість середовища заважає вилученню слизу в процесі настоювання. Враховуючи, що слиз кореня алтея являє собою необмежено набухаючу високомолекулярну і добре розчинну у холодній воді речовину, а крохмаль – обмежено набухаючу високомолекулярну речовину і розчиняється тільки в гарячій воді, настій кореня алтея готують способом холодного настоювання при кімнатній температурі. З метою запобігання механічного переходу зерен крохмалю у витяжку, сировину після настоювання не віджимають, як цс роблять при одержанні витяжок з інших видів рослинної сировини. При цьому зменшується не тільки об’єм витяжки, але й кількість слизу в ньому. Тому для розрахунку кількості води, що додається до заданого об’єму настою, та забезпечення необхідного вмісту слизу користуються не коефіцієнтами водопоглинання, а експериментально встановленими витратними коефіцієнтами.

При відсутності вказівок у рецепті щодо кількості кореня алтея, відповідно до вимог ГФ XI, готують 5 % настій, тобто беруть 5 частин кореня алтею і 100 частин води. Порізаний корінь заливають водою кімнатної температури, настоюють при кімнатній температурі впродовж 30 хв., після чого рідину проціджують через 2 шари марлі, не віджимаючи залишок. Експериментально встановлено, що при настоюванні 5 г кореня алтею, замоченого у 100 мл води, виходить усього 77 мл настою. При додаванні відсутніх 23 мл води відбудеться розбавлення настою і зменшення вмісту слизу. Для виправлення лікарської форми використовують витратний коефіцієнт, який розраховується шляхом співставлення виписаного об’єму настою до отриманого об’єму (100:77 = 1,3). Витратний коефіцієнт показує, у скільки разів слід збільшити кількість кореня і води, щоб одержати необхідну кількість настою.

Таким чином, для одержання 5 % настою кореня алтея необхідно взяти 6,5 г (5,0×1,3) і води 130 мл (100×1,3). Для інших концентрацій настою з алтейного кореня витратні коефіцієнти становлять: 1 % – 1,05; 2 % – 1,10; 3 % – 1,15; 4 % – 1,20; 5 % – 1,30.

Настій кореня алтею можна готувати, використовуючи сухий екстракт- концентрат у співвідношенні 1:1.

Слиз з насіння льону готують у співвідношенні 1:30. Насіння льону швидко промивають від пилу холодною водою, потім додають гарячу воду (близько 95 °С) і збовтують впродовж 15 хв.. Слиз проціджують через полотно у склянку. Насіння льону не подрібнюють, тому що слиз знаходиться в епідермісі насіннєвої оболонки і швидко витягується. При подрібненні насіння у витяжку будуть переходити жирні олії, білкові і фарбувальні речовини. Одержання слизу з насіння льону можливо методом холодного настоювання впродовж 2 год. при періодичному помішуванні.

Слиз бульб салепу. Бульби салепу містять до 50 % слизу, тому лікформи готують у концентрації 1:100. 1г порошку бульб салепу змочують 1 мл етанолу з метою витіснення повітря з маси порошку і кращої його змочуванності водою. Додають 10 мл холодної води і негайно додають 88 мл окропу. Збовтують до охолодження. Слиз проціджують через марлю у склянку і застосовують свіжоприготовленим, оскільки він швидко піддається мікробному обсіменінню.

Слиз з насіння подорожника блошиного готують у співвідношенні 1:10 шляхом збовтування насіння з гарячою водою або окропом впродовж 1 год. Застосовують при лікуванні хронічних атонічних і спастичних закрепів.

2.9. Водні витяжки з сильнодіючої ЛРС

Стандартність ЛРС – один з основних факторів, що впливають на якість водних витягів. Сировина, яка застосовується для приготування водних витягів, повинна бути стандартизованою, тобто відповідати вимогам нормативної документації. Сильнодіюча ЛРС повинна мати аналітичний паспорт, в якому присутні дані про кількість діючих речовин у відсотках (%) для алкалоїдів чи в біологічних одиницях (БО) на 1 г сировини для серцевих глікозидів. Дозволяється застосовувати сировину підвищеної кондиції. У такому випадку сировини беруть відповідно менше, розраховуючи за формулою (ГФ XI, т. 2, с. 148):

де X – кількість рослинної сировини завищеною кондиції, г; А – кількість стандартної сировини, прописаної в рецепті, г; Б – фактична кількість алкалоїдів (%) або БО в 1 г сировини для серцевих глікозидів; В – стандартний вміст алкалоїдів (%) або серцевих глікозидів (БО).

Сировина з меншим вмістом діючих речовин у порівнянні із стандартом для виготовлення водних витягів не використовують.

Сировина, що містить алкалоїди

Відомо, що алкалоїди в ЛРС знаходяться у вигляді солей, розчинних у воді, або у вигляді основ, важко розчинних у воді. Тому ГФ XI рекомендує при виготовленні настоїв чи відварів додавати хлористоводневу кислоту (у перерахунку на хлорид водню). В аптеці користуються концентрованим розчином хлористоводневої (соляної) кислоти (1:10), що відповідає 0,83 % концентрації хлориду водню. Можливо використання замість хлористоводневої кислоти кристалічної лимонної кислоти або її 1 % водний розчин.

Кислота береться за масою в кількості, що дорівнює кількості алкалоїдів, які містяться у виписаній кількості сировини.

Наприклад:

Настій трави термопсису – 200 мл.

Трава термопсису відноситься до групи сильнодіючої ЛРС, тому, відповідно до вказівки ГФ XI, настій готують у концентрації 1:400, тобто беруть 0,5 г трави термопсису для приготування 200 мл настою. Трава термопсису на вимогу ГФ XI повинна містити не менше 1 % алкалоїдів. При використанні сировини з великою кількістю діючих речовин (наприклад, 1,4 % алкалоїдів) наважка нестандартної сировини становить:

Кількість кислоти, що додається, розраховується наступним чином:

тобто у 36 г трави термопсису міститься 0,005 г алкалоїдів. Кислоти лимонної слід, взяти 0,005 г або 0,5 мл (10 крапель) 1 % розчину.

Розчину кислоти хлористоводневої (1:10) треба взяти:

Технологія приготування

В інфундирку вміщують 0,36 г подрібненої до 5 мм трави термопсису, додають 200 мл води очищеної і 12 крапель розчину кислоти хлористоводневої (1:10) або 10 крапель 1 % розчину лимонної кислоти. Настоюють на киплячій водяній бані 15 хв. і охолоджують 45 хв. при кімнатній температурі, періодично помішуючи. Проціджують і доводять водою до 200 мл.

Винятком є приготування витяжки з маткових ріжок (спориньї), для виготовлення якого ГФ XI рекомендує додавати кислоти хлористоводневої в 4 рази більше, ніж міститься алкалоїдів в зважувальиій сировині.

Сировина, що містить серцеві глікозиди

З сировини, що містить серцеві глікозиди (трава горицвіту, лист конвалії, лист наперстянки) готують настої. Істотним моментом у технології цієї групи настоїв є суворе дотримання встановленого ступеня подрібненій сировини, тривалості настоювання і температурного режиму. Серцеві глікозиди дуже термолабільні речовини і відхилення від встановленого режиму призводить до їх розкладання і зменшення біологічної активності. Скорочення терміну охолодження приготовлених настоїв утрудняє перехід у витяжку глікозидів наперстянки, горицвіту. Настої з ЛРС, що містять серцеві глікозиди, повинні готуватися із сировини з біологічною активністю, яка відповідає вимогам ГФ XI. У випадку більш високого вмісту необхідно провести перерахунок і взяти сировини відповідно менше. Сировину з меншою біологічною активністю для приготування настоїв не застосовують.

Наприклад:

Настій трави горицвіту весняного з 6-200.

Згідно фармакопеї, стандартна трава горицвіту повинна містити не менше 50 БО в 1 г сировини. Трави, що містить 70 БО в 1 г, слід взяти менше:

При виготовленні водних витяжок користуються даними ГФ з вмісту алкалоїдів і серцевих глікозидів у ЛРС.

• 1. Вміст алкалоїдів у траві термопсису – 1,5 %, траві чистотілу – 0,2 %, ріжки – 0,05 %.
• 2. З ріжків готують відвар у режимі “cito”, тобто нагрівають на водяній бані впродовж 25 хв. і штучно охолоджують. ЛРС ріжків використовують тільки свіжозмеленою, тому що в ній міститься 25-40 % жирної олії, що при окисленні сприяє швидкому розкладанню діючих речовин.
• 3. Згідно ГФ XI, біологічна активність листя наперстянки становить 50-66 ЖОД або 10,3-12,6 КОД; трави горицвіту 50-66 ЖОД або 6,3-8,0 КОД, трави конвалії 120 ЖОД або 20 КОД.
• 4. Настої з трави термопсису і трави горицвіту можна приготувати з використанням сухих екстрактів-концентратів у співвідношенні 1:1.
• 2.10. Препарати зі свіжих рослин

Галенові і новогаленові препарати зазвичай одержують з висушеної рослинної сировини. Проте діючі речовини багатьох рослинних матеріалів під час сушіння і подальшого зберігання піддаються зміні внаслідок ензиматичних процесів, випаровування, дії кисню повітря та ін. факторів. Відомо, що після 1 року зберігання вміст ефірної олії в коренях валеріани зменшується на 50 %. У ряді випадків препарати, одержані із свіжих рослин мають більшу активність, ніж відповідні препарати з висушеної сировини. Так, настоянка зі свіжих коренів валеріани у 2-3 рази активніше настоянки, одержаної з висушених коренів. Фітонцидна активність спостерігається, як правило, лише у препаратах, приготовлених із свіжої лікарської сировини.

Препарати зі свіжих рослин поділяють на дві групи: екстракційні препарати (настоянки, екстракти) і соки.

Соки – це рідкі лікарські форми із свіжих рослин. Промитий і просушений на повітрі свіжозібраний рослинний матеріал подрібнюють на вальцях, траворізках або м’ясорубці. Отриману масу віджимають. Сік піддають швидкому нагріванню до температури 70-75 °С з наступним швидким охолодженням. Потім сік відстоюють у прохолодному місці впродовж 2-3 днів, фільтрують через 2-3 шари марлі, вимірюють об’єм і консервують додаванням 95 % спирту в кількості 20 % по відношенню до об’єму соку.

Промисловістю випускаються соки алое, каланхое, подорожника та ні. У домашніх умовах готують і застосовують соки овочів (капусти, картоплі, моркви), фруктів, а також соки з лікарських рослин (трави чистотілу, квіток каштана кінського та ін.).

Приготування соків з ЛРС у домашніх умовах

Сік чистотілу готують з трави чистотілу, зібраної у період цвітіння. Зібрану траву промивають холодною водою, просушують у приміщенні впродовж 1-2 год. і пропускають через м’ясорубку. Сік проціджують через 2-3 шари марлі і консервують етиловим спиртом (на 100 мл соку додають 20 мл 95 % етилового спирту).

За такою ж методикою можна готувати соки з інших лікарських рослин. Сік кульбаби готують з листя, зібраного у травні, без суцвіть і квітконіжок.

Сік з рути запашної готують у співвідношенні 1:6, як консервант застосовують 95 % етиловий спирт. Приготований сік витримують впродовж 10 днів у теплому і темному приміщенні, потім проціджують. Приймають сік по 10-15 крапель 3 рази на день при запамороченні, тахікардії, задусі, спазмолітичних болях у животі, судомах, істерії, загальній слабкості, епілепсії.

Сік з квіток каштану кінського готують у співвідношенні 1:2 із застосуванням 40 % етилового спирту. Свіжозібрані квітки каштану пропускають через м’ясорубку і потім проціджують через 2-3 шари марлі і відразу ж додають подвійну кількість 40 % етилового спирту по відношенню до об’єму соку.

Застосовують сік при варикозному розширенні вен, атеросклерозі, тромбофлебіті по 1 -2 столових ложки 4-5 разів па день до їди.

Зберігають соки при температурі 8-10 °С.

Коктейлі – складні за складом лікарські форми, виготовлені на основі витягів з ЛРС (настоїв, відварів з додаванням фруктових, овочевих соків та інших добавок). Справжні коктейлі готують за допомогою спеціальних установок з додаванням кисню і піноутворюючих речовин, що сприяє кращому всмоктуванню БАР: яєчного білка (білок 1 яйця на 1 л коктейлю), 10-20 мл 1 % розчину метилцелюлози або желатину на 200 мл коктейлю; 0,05 г сухого екстракту солодки на 100-200 мл коктейлю.