Дисперсiйний аналiз експериментальних даних настойки листя шовковиці

Джерело мінливостi	Число ступенiв свободи	Сума квадратiв	Середнiй квадрат	Fексп.	F0,05	Гіпотеза Но
у1 – вміст екстрактивних речовин
Фактор А Фактор В Фактор С Фактор D Залишок Загальна сума	3 3 3 3 6 15	2824,293 2839,740 2871,091 2841,174 528,3300 28,88774	941,4310 946,5800 957,0303 947,0580 88,055	10,69140 10,74987 10,86855 10,75530	0,6841 0,6841 0,6841 0,6841	α ≠ 0 β ≠ 0 γ ≠ 0 δ = 0
у2 – вміст суми флавоноїдів
Фактор А Фактор В Фактор С Фактор D Залишок Загальна сума	3 3 3 3 6 15	392,0462 388,8358 393,4598 387,0698 45,34500 6,668700	130,6821 129,6229 131,1533 129,0233 7,557500	17,29171 17,15011 17,35405 17,07222	0,6841 0,6841 0,6841 0,6841	α ≠ 0 β = 0 γ ≠ 0 δ ≠ 0
у3 – вміст дубильних речовин
Фактор А Фактор В Фактор С Фактор D Залишок Загальна сума	3 3 3 3 6 15	141,3730 144,2782 141,3262 140,3786 12,23400 3,5836	47,12433 48,09273 47,10873 46,79287 2,039000	23,11149 23,58643 23,10384 22,94893	0,6841 0,6841 0,6841 0,6841	α ≠ 0 β = 0 γ = 0 δ ≠ 0
D – функція бажаності
Фактор А Фактор В Фактор С Фактор D Залишок Загальна сума	3 3 3 3 6 15	12,8073 14,33516 15,14755 12,77484 2,03274	4,269101 4,778385 5,049184 4,258279 8,83868	0,483 0,54062 0,57126 0,48178	0,6841 0,6841 0,6841 0,6841	α ≠ 0 β ≠ 0 γ = 0 δ ≠ 0

Таблиця 4.16

Чотирифакторний експеримент на основі 4х 4 гіпер-греко-латинського квадрат та результати дослідження настойки листя шовковиці

№ серії	А	В	С	D	у1	у2	у3	D
1	а1	b1	с1	d1	3,21	0,20	6,42	0,8433
2	а1	b2	с2	d4	3,31	0,17	7,41	0,8966
3	а1	b3	с3	d2	2,61	0,19	8,00	0,8434
4	а1	b4	с4	d3	1,85	0,10	5,73	0,0000
5	а1	b1	с2	d3	3,85	0,20	7,45	0,9254
6	а2	b2	с1	d2	2,41	0,11	6,58	0,3173
7	а2	b3	с4	d4	2,71	0,20	5,45	0,6136
8	а2	b4	с3	d1	2,32	0,10	5,25	0,1960
9	а2	b1	с3	d4	1,82	0,12	4,02	0,0000
10	а2	b2	с4	d1	2,04	0,16	7,41	0,5247
11	а3	b3	с1	d3	2,05	0,18	6,04	0,4784
12	а3	b4	с2	d2	2,45	0,17	8,95	0,7851
13	а3	b1	с4	d2	1,43	0,07	5,29	0,0000
14	а3	b2	с3	d3	3,12	0,18	7,41	0,8929
15	а3	b3	с2	d1	2,45	0,17	8,95	0,7898
16	а4	b4	с1	d4	1,61	0,05	5,83	0,0000
Примітки: 1. у1 – вміст дубильних речовин, %; 2. у2 – вміст флавоноїдів, %; 3. у3 – вміст екстрактивних речовин, %; 4. D – функція бажаності.

Для опрацювання результатів дослідження була складена програма в режимі Ехсеl, що дозволило оперативно здійснювати статистичну обробку результатів досліджень.

Для ефективності вилучення діючих речовин із рослинної сировини екстрагент та ЛРС повинні володіти певними технологічними характеристиками. Ряд залежності впливу технологічних характеристик на кількість вилучених екстрактивних речовин має наступний вигляд: С > D > В > А.

Найбільшу кількість екстрактивних речовин було вилучено при використані співвідношення сировина:екстрагент (фактор С) 1:5, набагато гірші результати отримані при використанні співвідношення 1:1; приблизно рівні результати при застосуванні 1:10, якому поступається співвідношення 1:20 (найменша кількість вилучених екстрактивних речовин).

На першому місці за позитивним впливом на вихід екстрактивних речовин, з усіх методів одержання настойки листя шовковиці (фактор D) стоїть дробна мацерація, на другому – турбоекстракція, на третьому – перколяція, у яких приблизно рівні результати і останнє місце займає мацерація.

Із усіх зразків екстрагенту (фактор В) найкращі результати впливу на вихід екстрактивних речовин забезпечує 40 % спирт етиловий, не набагато гірші результати – 60 % спирт етиловий, на третьому місці за позитивним впливом стоїть 70 % спирт етиловий, а найгірші результати отримані при застосуванні екстрагенту 50 % спирту етилового.

Ранжований ряд переваг для рівнів фактору А, за позитивним впливом на вихід екстрактивних речовин при виготовленні настойки шовковиці, має наступний вигляд: не подрібнена сировина ≥ сировина розміром 5 і більше мм > 3- 4 мм > сировина із розміром часток 0- 2 мм.

На вихід дубильних речовин найбільше впливає співвідношення сировина:екстрагент та ступінь подрібнення сировини, які впливають приблизно однаково. Також значний, але менший вплив мають вид застосовуваного екстрагенту та метод одержання настойки, які чинять аналогічний вплив: С ≥ А >> В ≥ D.

При вивченні фактора С, найкращий результат одержуємо при використанні співвідношення сировина:екстрагент 1:5, на другому місці співвідношення 1:10, на третьому – 1:1 і останнє місце посідає співвідношення 1:20.

Ряд переваг фактора С має такий вигляд: с2 > с3 > с1 > с4. При використанні співвідношення сировина:екстрагент 1:5 та 1:10 вихід дубильних речовин значно більший, аніж при застосуванні співвідношення 1:1 та 1:20.

Приблизно аналогічний вплив на вихід дубильних речовин у настойці шовковиці має фактор А- ступінь подрібнення сировини.

Серед усієї сировини із різним ступенем подрібнення найкращий результат забезпечила сировина із розміром часток 5 і більше мм; на другому місці стоїть неподрібнена сировина, а найгірші показники у листя шовковиці із ступенем подрібнення 3- 4 мм.

Ряд переваг для виду екстрагенту (фактор В) за позитивним впливом на вихід дубильних речовин можна представити наступним чином: спирт етиловий 40 % > спирт етиловий 50 % > спирт етиловий 60 % >спирт етиловий 70 %.

При вивченні впливу на вихід дубильних речовин методу одержання настойки (фактор D) найкращий результат одержуємо при застосуванні перколяції та турбоекстракції, дещо гірші результати спостерігаються при використанні методу мацерації та дробної мацерації. Ранжований ряд переваг для рівнів фактору D має наступний вигляд: d3 > d1 > d4 > d2.

Найбільш значущим фактором для процесу екстракції суми флавоноїдів із листя шовковиці за результатами статистичної обробки є вид екстрагенту (фактор В), за ними стоїть ступінь подрібнення сировини (фактор А) та співвідношення сировина:екстрагент (фактор С), яким поступається фактор D – метод одержання настойки.

Встановлено, що найкраще здійснюється вилучення суми флавоноїдів із листя шовковиці тоді, коли у якості екстрагенту використовують спирт етиловий 60 %, якому значно уступають усі інші екстрагенти по екстрактивних властивостях. Після нього, за позитивним впливом, стоїть спирт етиловий 40 %, спирт етиловий 50 % та спирт етиловий 70 %, що дає найгірші результати.

Ряд переваг для фактору «Ступінь подрібнення» має наступний вигляд: не подрібнена сировина > 3 – 4 мм > 5 і більше мм > 0– 2 мм.

Наступною за своєю впливовістю на процес екстрагування суми флавоноїдів із листя шовковиці є група співвідношення сировина:екстрагент. Ранжований ряд переваг для рівнів фактору С, за позитивним впливом на вихід суми флавоноїдів при виготовленні настойки шовковиці, має наступний вигляд: с2 >> с3 ≥ с1 ≥ с4. Перше місце займає співвідношення 1:5, за ним 1:10, 1:1 та 1:20, які приблизно в однаковій мірі впливають на вилучення суми флавоноїдів.

При оцінюванні впливу методу одержання настойки на вихід суми флавоноїдів встановлено, що найкращі показники при використанні перколяції як методу одержання настойки, не набагато гірші результати при застосування турбоекстракції; їм поступаються мацерація та дробна мацерація, які посідають третє та четверте місце відповідно.

Проведені дослідження показали, що у жодному факторі немає єдиного «лідера», який би покращував усі вивчені показники. Тому ми застосували функцію бажаності як узагальнений показник, що дозволив отримані значення перевести в безрозмірні величини (рис. 4.9.), статистична обробка яких дасть відповідь, які фактори є найбільш перспективними для подальшого їх вивчення при розробці складу і технології настойки листя шовковиці.

4,02----4,84----5,66----6,49----7,31----8,13----8,95 вміст екстрактивних речовин, %;

0,10----0,12----0,14----0,15----0,17----0,19----0,2 вміст флавоноїдів, %;

1,4------1,83----2,26----2,69----3,12 ---3,55----3,99 вміст дубильних речовин, %.

Рис. 4.9. Функція бажаності.

Позитивний вплив вивчених факторів на сукупний показник згідно з дисперсійним аналізом функції бажаності можна відобразити таким рядом переваг: С > В >А ≥ D.

У групі співвідношення сировина:екстрагент на першому місці стоїть співвідношення 1:5, за ним із великим відривом за позитивним впливом можна розмістити 1:10, якому поступається 1:1; ряд замикає співвідношення 1:20.

В групі фактору В «лідером» виявився екстрагент спирт етиловий 40 %, наступне місце займає спирт етиловий 60 %, на третьому – спирт етиловий 50 %. Останнє місце посідає екстрагент – спирт етиловий 70 %.

У факторі А найкращі результати отримали при використанні сировини із ступенем подрібнення 3- 4 мм, якому приблизно рівні результати при використання сировини із розміром часток 0- 2 мм, далі 5 і більше мм. Замикає групу не подрібнена сировина.

Ранжований ряд переваг для методу одержання настойки, що відображає його вплив на сукупний показник, має такий вигляд: турбоекстракція > перколяція > дробна мацерація > мацерація.

Отже, за сукупністю всіх показників, були вибрані такі фактори одержання настойки листя шовковиці, як співвідношення сировина:екстрагент 1:5, екстрагент – спирт етиловий 40 %, ступінь подрібнення сировини – 5 і більше мм, метод одержання настойки – турбоекстракція.

Таким чином, метод математичної статистики дозволив нам теоретично обґрунтувати різні технологічні чинники, які практично співпадають і підтверджують результати всебічних експериментальних досліджень щодо розробки складу настойки шовковиці та будуть корисними для розробки технології екстрактивного препарату.

Попередньо проведені технологічні, фізико-хімічні, математичні дослідження настойок не дозволили остаточно обґрунтувати оптимальний склад настойки листя шовковиці. Тому для остаточного вибору та обґрунтування оптимального складу настойки були проведені фармакологічні дослідження цукрознижувальної дії настойок.

4.5. Вивчення фармакологічних властивостей 40 % та 70% настойок листя шовковиці

Вивчення фармакологічних властивостей 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці проводили шляхом визначення гострої токсичності та дослідження можливої цукрознижувальної дії настоянок в умовах глюкозного навантаження з використанням внутрішньоочеревинного тесту толерантності до глюкози (ВТТГ) при одноразовому та превентивному (протягом 14 днів) введенні препаратів.

4.5.1. Визначення гострої токсичності 40 % та 70% спиртових настойок листя шовковиці

З метою визначення ЛД₅₀ та відтворення клініки гострого отруєння гостру токсичність 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці вивчали відповідно до методичних рекомендацій ДФЦ МОЗ України [69] на щурах обох статей за умов одноразового внутрішньошлункового введення. Шлях введення обраний згідно з пропонованою лікарською формою – спиртова настойка. За даними літератури ЛД₅₀ спирту етилового ректифікованого найвищої очистки при внутрішньошлунковому введенні щурам становить 8,6 мл/кг [79], а максимально переносима доза спирту етилового для внутрішньошлункового введення щурам складає 17-20 мл/кг [109]. Значення доз обирали згідно з методичними рекомендаціями ДФЦ МОЗ України та літературними даними щодо гострої токсичності спирту етилового для лабораторних тварин [79], в яких зазначено, що при виборі доз для внутрішньошлункового введення рідких лікарських форм з низькою концентрацією діючої речовини, зокрема – настойок, обмежуючим показником при виборі дози для внутрішньошлункового введення є максимально допустимий об’єм: для щурів становить 20 мл/кг, якщо при цьому не спостерігається загибелі, введення більшої дози, як правило, є недоцільним.

Зважаючи на вищенаведене для проведення дослідження нами була обрана доза для спиртових настойок шовковиці – 20 мл/кг, яку вводили одноразово внутрішньошлунково статевозрілим щурам самцям та самкам з масою тіла 180,0-200,0 г. Дослідження проводили згідно методики, наведеної в розділі 2.

Отримані експериментальні дані статистично обробляли методом варіаційної статистики за допомогою статистичної програми Statistica 6.0. При застосуванні метода математичної статистики був прийнятий рівень значущості р<0,05. Для отримання статистичних висновків при порівнянні статистичних виборок відносних перемінних, після того, як однофакторний дисперсійний аналіз (або дисперсійний аналіз для експериментів з даними, які повторюються ANOVA MR) виявив відмінності між експериментальними групами, використовували критерії Ньюмана-Кейлса [93].

Комплекс проведених досліджень з вивчення гострої токсичності потенційних лікарських засобів дозволив встановити відсутність токсичної дії при одноразовому внутрішньошлунковому введенні щурам-самцям та щурам-самкам 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці в дозі 20 мл/кг. Про це свідчить відсутність загибелі тварин, відсутність достовірних в порівнянні з групами інтактних тварин (контроль № 1) змін з боку маси тіла та масових коефіцієнтів внутрішніх органів. Зважаючи на те, що загальноприйнята в Україні токсикологічна класифікація речовин враховує їх дози в мг/кг, був здійснений перерахунок і встановлено, що 40 % спиртову настойку шовковиці вводили в дозі 18420 мг/кг, 70 % спиртову настойку шовковиці – в дозі 17106 мг/кг. Значення доз свідчать про те, що ЛД₅₀ 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці знаходиться далеко за межами 15000 мг/кг та згідно з загальноприйнятою токсикологічною класифікацією речовин [80] спиртові настойки шовковиці при внутрішньошлунковому введенні належать до VІ класу токсичності – відносно нешкідливих речовин.

Таблиця 4.17

Параметри гострої токсичності 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці при одноразовому внутрішньошлунковому введенні щурам обох статей

Об’єкт дослідження	ЛД50, мг/кг	Клас токсичності
40 % спиртова настойка шовковиці	> 18420 (20 мл/кг)	VI відносно нешкідливі речовини (ЛД50 >15000 мг/кг)

Продовження табл. 4.17

70 % спиртова настойка шовковиці

> 17106 (20 мл/кг)

VI відносно нешкідливі речовини (ЛД50 >15000 мг/кг)

4.5.2. Дослідження можливої цукрознижувальної дії 40 % та 70 % спиртових настойок шовковиці

Попередно проведені технологічні і фізико-хімічні дослідження настойок не дозволили обґрунтувати оптимальний склад настойки листя шовковиці. Тому для вибору та обґрунтування оптимального складу настойки нами були проведені дослідження цукрознижувальної дії.

Дослідження цукрознижувальної дії 40 % та 70 % настойок листя шовковиці проводили в умовах глюкозного навантаження у нормоглікемічних щурів з використанням внутрішньоочеревинного тесту толерантності до глюкози (ВТТГ) при одноразовому та превентивному (протягом 14 днів) введенні препаратів.

Настойки вводили тваринам в дозі 0,2 мл/кг. Значення дози було обрано та розраховано з тих міркувань, що такі настойки зазвичай призначаються пацієнтам по 40-60 крапель тричі на день, отже максимальна добова доза складає 180 крапель або 3 мл на людину середньою вагою 70 кг. Отже добова терапевтична доза для людини складає 0,04 мл/кг. Використовуючи коефіцієнти видової чутливості Риболовлєва Ю.Р. та його метод перерахунку дози для людини на дозу для щура [109]: 0,04мл/кг /0,45=Хмл/кг/1,89, визначали, що умовнотерапевтична доза для щура становить 0,2 мл/кг.

Як препарат порівняння було обрано єдиний рослинний лікарський засіб із доведеною цукрознижувальною активністю, який зареєстровано та дозволено до застосування в Україні – рослинний збір «Арфазетин» (виробник – ЗАТ „Ліктрави”, м. Житомир) у вигляді настою в дозі 24 мл/кг. До складу рослинного збору «Арфазетин» входять: коріння елеутерококу, трава звіробою, пагони чорниці, стулки квасолі, квітки ромашки. Комплекс БАР забезпечує гіпоглікемічну дію збору «Арфазетин» при цукровому діабеті ІІ типу, що дає можливість у ряді випадків знизити добові дози пероральних антидіабетичних засобів та підвищити толерантність до вуглеводів. При цукровому діабеті І типу помітного гіпоглікемічного впливу збору «Арфазетин» не відмічено. Значення дози настою збору для щурів 24 мл/кг було визначено як наведено для настойок та виходячи із інструкції до застосування, коефіцієнти видової чутливості та метод перерахунку терапевтичної дози для людини на дозу для щура за Риболовлєвим Ю.Р. (терапевтична доза настою для людини середньою вагою 70 кг складає на день 300-400 мл/70 кг=5,7мл/кг, далі: 5,7/0,45=Х/1,89=24 мл/кг) [100]. Результати дослідження наведені в таблицях 4.18, 4.19.

Таблиця 4.18

Вплив одноразового введення настойок шовковиці 40 % та 70 % у порівнянні зі збором «Арфазетин» на динаміку рівня глюкози в крові нормоглікемічних щурів в умовах ВТТГ

Групи тварин	Кількість тварин у групі	Динаміка вмісту глюкози (С, ммоль/л) та гіпоглікемічної дії (%)
		вихідні дані	15 хв		30 хв		60 хв
		С, ммоль/л	С, ммоль/л	%	С, ммоль/л	%	С, ммоль/л	%
Контроль (глюкоза)	8	0,90±0,04	3,24±0,20*	-	2,85±0,19*	-	2,37±0,15*	-
40 % СНШ, 0,2 мл/кг + глюкоза	8	0,85±0,04	2,52±0,60*/**	22,22	2,19±0,24*/**	23,16	1,78±0,16*	24,90
70 % СНШ, 0,2 мл/кг + глюкоза	8	0,90±0,04	2,93±0,41*	9,57	2,10±0,34*/**	26,32	2,09±0,29*	11,81
Збір "Арфазетин", 24 мл/кг + глюкоза	8	0,87±0,04	3,01±0,21*	7,10	2,28±0,29*/**	20,00	2,08±0,27*	12,24
Примітки: 1.* - відхилення показника достовірне щодо вихідних даних, р≤0,05; 2. ** - відхилення показника прямує до достовірного щодо контролю, р≤0,05.

Таблиця 4.19

Вплив превентивного протягом 14 днів введення настойок шовковиці 40 % та 70 % у порівнянні зі збором «Арфазетин» на динаміку рівня глюкози в крові нормоглікемічних щурів в умовах ВТТГ

Групи тварин	Кількість тварин у групі	Динаміка вмісту глюкози (С, ммоль/л) та гіпоглікемічної дії (%)
		вихідні дані	15 хв		30 хв		60 хв
		С, ммоль/л	С, ммоль/л	%	С, ммоль/л	%	С, ммоль/л	%
Контроль (глюкоза)	8	1,06±0,07	3,35±0,30*	-	2,92±0,32*	-	1,46±0,15	-
40 % СНШ, 0,2 мл/кг + глюкоза	8	1,10±0,06	1,82±0,60*/**	45,67	1,19±0,08*/**	59,25	1,24±0,17	15,07
70 % СНШ, 0,2 мл/кг + глюкоза	8	1,11±0,06	2,17±0,25*/**	35,22	1,67±0,20*/**	42,81	1,42±0,17	0,00
Збір "Арфазетин", 24 мл/кг + глюкоза	8	1,11±0,07	2,61±0,20*/**	22,09	2,07±0,10*/**	29,11	1,54±0,17	0,00
Примітки: 1.* - відхилення показника достовірне щодо вихідних даних, р≤0,05; 2. ** - відхилення показника достовірне щодо контролю, р≤0,05.

Аналіз впливу одноразового введення 40 % та 70 % настойок шовковиці у порівнянні зі збором «Арфазетин» на динаміку рівня глюкози в крові нормоглікемічних щурів в умовах ВТТГ, наведений в табл. (табл. 4.18).

Внутрішньочеревинне введення глюкози в дозі 3 г/кг призвело до розвитку гострої гіперглікемії, яка проявилася достовірним в порівнянні з вихідними даними підвищенням рівня глюкози в усіх групах тварин. Так рівень глюкози в крові щурів через 15, 30 та 60 хвилин після введення глюкози достовірно перевищував вихідний в групі контролю – у 3,6; 3,2 та 2,6 рази відповідно, в групі 40 % СНШ – у 3,0; 2,6 та 2 рази відповідно, в групі 70 % СНШ – у 3,3; 2,3 та 2,3 рази відповідно, в групі арфазетину – в 3,5; 2,6 та 2,4 рази відповідно (табл. 4.18).

Під впливом одноразового введення 40 % СНШ в дозі 0,2 мл/кг в порівнянні з контрольною групою спостерігається тенденція до зниження рівня глюкози, що проявляється цукрознижувальною дією через 15 хвилин, 30 та 60 хвилин на рівні 22,22 %, 23,16 % та 24,90 % відповідно.

Значна цукрознижувальна активність 70 % СНШ в дозі 0,2 мл/кг при одноразовому введенні спостерігалась тільки через 30 хвилин після введення глюкози і склала 26,32%, а через 15 та 60 хвилин після введення глюкози вона була незначною на рівні 10 % (табл. 4.18).

Препарат порівняння настій збору „Арфазетин” при одноразовому введенні в дозі 24 мл/кг проявив цукрознижувальну активність 20% через 30 хвилин після введення глюкози, а через 15 та 60 – незначущу на рівні близько 10 % (табл. 4.18).

Порівняльний аналіз динаміки цукрознижувальної дії 40 % та 70 % СНШ та референс-препарата настою збору «Арфазетин» показав, що найвираженішу та найтривалішу цукрознижувальну дію при одноразовому введенні проявила 40 % спиртова настойка шовковиці (табл. 4.18). Так 40 % СНШ має перевагу над 70 % СНШ та референсним збором „Арфазетин” на максимумі гіперглікемії через 15 хвилин після введення глюкози – у 2,3 та 3,1 рази відповідно, та на мінімумі гіперглікемії через 60 хвилин – у 2,1 та 2 рази відповідно. Через 30 хвилин після введення глюкози цурознижувальні властивості всіх трьох препаратів були приблизно на одному рівні: 40 % СНШ – 23,16%, 70 % СНШ – 26,32% та настою збору „Арфазетин” – 20%.

Аналіз впливу превентивного протягом 14 днів введення 40 % спиртової настойки шовковиці та 70 % спиртової настойки шовковиці у порівнянні зі збором «Арфазетин» на динаміку рівня глюкози в крові нормоглікемічних щурів в умовах ВТТГ, наведено в табл. 4.19. Аналіз даних, наведених в таблиці 4.18, показав, що внутрішньочеревинне введення глюкози в дозі 3 г/кг призвело до розвитку гострої гіперглікемії, яка проявилася достовірним в порівнянні з вихідними даними підвищенням рівня глюкози в усіх групах тварин. Так рівень глюкози в крові щурів через 15 хвилин, 30 хвилин та 60 хвилин після введення глюкози достовірно перевищував вихідний в групі контролю – у 3,2; 2,8 та 1,4 рази відповідно, в групі 40 % СНШ – у 1,7; 1,1 та 1,1 рази відповідно, в групі 70 % СНШ – у 2,0; 1,5 та 1,3 рази відповідно, в групі «Арфазетину» – в 2,4; 1,9 та 1,4 рази відповідно.

В цих умовах 40 % СНШ при превентивному (профілактичному) внутріньошлунковому введенні в дозі 0,2 мл/кг протягом 14 діб проявила достовірну по відношенню до контрольної групи цукрознижувальну дію, яка становить 45,67 % та 59,25 % через 15 та 30 хвилин після введення глюкози, а через 60 хвилин знижується до 15% (табл. 4.19).

Превентивне внутріньошлункове введення щурам в дозі 0,2 мл/кг протягом 14 діб 70 % СНШ сприяло достовірному в порівнянні з контрольною групою зниженню рівня глюкози в крові тварин на 35,22 % та 42,81 % через 15 та 30 хвилин після введення глюкози відповідно (табл. 4.19). Через 60 хвилин після введення глюкози рівень цукру в крові щурів цієї групи був на рівні контрольної групи (табл. 4.19).

Настій збору „Арфазетин” при превентивному внутріньошлунковому введенні в дозі 24 мл/кг протягом 14 діб проявив достовірну в порівнянні з групою контролю цукрознижувальну активність через 15 та 30 хвилин після введення глюкози, яка дорівнює 22,09 % та 29,11 % відповідно, до 60-ї хвилини цукрознижувальний ефект збору знизився до 0 (табл. 4.19).

Порівняльний аналіз цукрознижувальної дії препаратів, що вивчаються, дозволяє зробити висновок про те, що найвираженішу цукрознижувальну дію при тривалому протягом 14 діб введенні проявляє 40 % спиртова настойка шовковиці в дозі 0,2 мл/кг, яка дорівнює 45,67 % та 59,25 % через 15 та 30 хвилин після введення глюкози відповідно (табл. 4.19). За вираженістю цукрознижувальних властивостей 40 % спиртова настойка шовковиці має перевагу над такими 70 % спиртової настойки шовковиці в дозі 0,2 мл/кг та препарату порівняння настою збору „Арфазетин” в дозі 24 мл/кг через 15 хвилин після введення глюкози – в 1,3 та 2,1 рази відповідно, через 30 хвилин – у 1,4 та 2,0 рази відповідно (табл. 4.19).

Узагальнюючи вищевикладені результати дослідження впливу одноразового та превентивного (протягом 14 днів) введення 40 % та 70 % спиртової настойки шовковиці у порівнянні з настоєм збору «Арфазетин» на динаміку рівня глюкози в крові нормоглікемічних щурів в умовах гострої гіперглікемії внутрішньоочеревинного тесту толерантності до глюкози можна зробити висновки про те, що потенційним цукрознижувальним засобом при одноразовому та тривалому введенні може бути 40 % спиртова настойка шовковиці, яка має перевагу над єдиним рослинним лікарський засобом з доказаною цуркознижувальною активністю зареєстрованим та дозволеним до застосування в Україні збором „Арфазетин” в середньому в 2,5 рази. Також установлено, що вираженість цукрознижувальної активності 40 % спиртової настойки шовковиці тим більша, чим триваліше її введення: її активність зростає з 20% при її одноразовому до 59 % при її 14-добовому введенні (табл. 4.18- 4.19).

Таким чином, проведені комплексні технологічні, фізико-хімічні, математичні та фармакологічні дослідження дозволили остаточно обґрунтувати оптимальну рецептуру настойки:

листя шовковиці – 5,0;

спирту етилового 40 % – до 100 мл.

Висновки до розділу 4

1. Теоретично і експериментально на підставі технологічних, фізико-хімічних, математичних та фармакологічних досліджень обґрунтовано науковий підхід до розробки складу і технології настойки листя шовковиці.

2. Вперше вивчено технологічні властивості листя шовковиці: питома густина, насипна густина до і після усадки, об’ємна густина, пористість сировини, порозність шару, вологість, вільний об’єм, коефіцієнт поглинання, коефіцієнт набухання, а також вміст екстрактивних речовин при вилученні їх різними розчинниками. Дані показники дозволяють визначити доброякісність сировини та спрогнозувати різні технологічні, технічні і економічні аспекти отримання настойки.

3. Встановлено, що ступінь подрібнення сировини не суттєво впливає на процес екстрагування з листя шовковиці. Використання неподрібненого сухого листя шовковиці у виробництві настойки дозволить знизити витрати на технологічний процес шляхом зменшення витрат електоренергії на подрібнення сировини і дозволить скоротити час отримання настойки.

4. Обґрунтовано вид лікарської форми – настойка та використання як екстрагента спирту етилового 40 %, оскільки найвищий вихід екстрактивних та діючих речовин та цукрознижувальну дію забезпечує використання саме цього розчинника. На підставі експериментальних даних було обрано оптимальне співвідношення сировини та екстрагенту – 1:5.

5. Експериментально встановлено та підтверджено теоретично шляхом математичної статистики дані параметри екстрагування біологічно активних речовин із листя шовковиці при виготовленні настойки.

6. Проведені фармакологічні дослідження настойки листя шовковиці. Встановлено, що 40 % спиртова настойка шовковиці є потенційним цукрознижувальним засобом при одноразовому та тривалому введенні.

7. На підставі комплексних технологічних, фізико-хімічних, математичних та фармакологічних досліджень обґрунтована оптимальна рецептура настойки шовковиці: листя шовковиці – 5,0; спирту етилового 40 % – до 100 мл.

Розділ 5

ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ НАСТОЙКИ ЛИСТЯ ШОВКОВИЦІ МЕТОДОМ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ КАВІТАЦІЇ

5.1. Вивчення впливу гідродинамічної кавітації на екстрагент

Характерною особливістю процесів екстрагування з рослинної сировини є значна тривалість процесу через низьку швидкість дифузії, масообміну тощо. Нами були проведені експериментальні дослідження з вивчення динаміки вилучення діючих речовин з листя шовковиці для виявлення балансу часу за звичайних умов методом мацерації, які наведені в 4 розділі. Було встановлено, що максимальну кількість біологічно активних речовин можна вилучити із листя шовковиці за 1-2 доби. Довготривалість процесу екстрагування (класично до 7 діб) є суттєвим недоліком отримання настойок та негативно позначається на собівартості готового продукту. Сучасні наукові дослідження спрямовані на пошук нових методів інтенсифікації процесу екстрагування [136].

На кінетику процесу масообміну можна вплинути різними методами, але особливий інтерес становить гідродинамічна кавітація. Явище кавітації широко використовується для інтенсифікації ряду технологічних процесів: подрібнення твердих часток в суспензії, розчинення твердих часток, екстрагування, тощо. Останнє пояснюється механізмом захлопування кавітаційних бульбашок поблизу твердих поверхонь. У момент захлопування радіальна швидкість стінок бульбашок деколи перевищує швидкість звуку, а тиск – більше 1 ГПа (більше 10000 атм.), що викликає формування і поширення ударних хвиль. Якщо бульбашки знаходяться на відстані до (4-5) максимальних радіусів від твердої поверхні, то в неї вдаряє тонка кумулятивна цівка, діаметром менше 0,1 мм із швидкістю рівній 10 м/с. Все це ініціює конвективний масоперенос в пористих частках.

Експерименти з вивчення кавітації проводяться тривалий час, але і досі ця проблема залишається актуальною, особливо при виробництві фармацевтичних препаратів. Кавітація виникає при тиску, який близький до тиску насиченої пари, проте для води і інших рідин відомі більш-менш значні відхилення [17].

Особливий інтерес становить використання гідродинамічної кавітації, при якій суттєвий негативний вплив на БАР практично відсутній. Використовують, як правило кавітаційні гідродинамічні пристрої динамічного або статичного типу [57, 104]. Тому, нами були проведені експериментальні дослідження на кавітаційному гідродинамічному пристрої динамічного типу, основним елементом якого є крильчатка з високою швидкістю обертів.

На рис. 5.1. наведена схема гідродинамічного кавітатора.

Рис. 5.1. Схема гідродинамічного кавітатора: 1 – електродвигун; 2 – пустотілий вал; 3 – крильчатка; 4 – робоча ємність; 5 – рама; 6, 7 – манометри; 8, 9 – патрубки.

Експериментальна установка складається з електродвигуна 1, робочої ємності 4, виготовленої з органічного скла, робочого органу (крильчатка) 3, закріпленого на пустотілий вал 2, рами 5, манометрів 6, 7 та патрубків 8, 9.

На першому етапі наших досліджень ми вивчали вплив гідродинамічної кавітації на різні фізико-хімічні властивості відомих екстрагентів.

При дослідженні впливу гідродинамічної кавітації на різні фізико-хімічні показники води очищеної, спирту етилового 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 96 % проводили визначення густини, рН та показника заломлення до і після кавітації. Результати наведені в таблицях 5.1-5.3.

Таблиця 5.1.

Результати визначення показника заломлення в кавітованих і некавітованих рідинах

Об’єкт дослідження	Значення показника заломлення
	До кавітації	Після кавітації
Вода очищена	1,3332±0,0013	1,3334±0,0024
Спирт етиловий 40 %	1,3508±0,0005	1,3529±0,0002
Спирт етиловий 50 %	1,3546±0,0013	1,3569±0,0001
Спирт етиловий 60 %	1,3580±0,0004	1,3596±0,0002
Спирт етиловий 70 %	1,3607±0,0003	1,3615±0,0002
Спирт етиловий 96 %	1,3610±0,0002	1,3638±0,0004

Визначення показника заломлення показує, що існує тенденція до збільшення, під дією кавітації набувають змін оптичні властивості рідин, які не залежать від природи розчинника (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Вплив кавітаційної обробки рідини на показник заломлення різних екстрагентів.

Таблиця 5.2.

Результати визначення густини в кавітованих і некавітованих рідинах

Об’єкт дослідження	Значення густини
	До кавітації	Після кавітації
Вода очищена	1,0000±0,0001	1,000±0,0001
Спирт етиловий 40 %	0,9468±0,0004	0,9490±0,0056
Спирт етиловий 50 %	0,9288±0,0004	0,9270±0,0013
Спирт етиловий 60 %	0,9102±0,0004	0,9110±0,0019
Спирт етиловий 70 %	0,8854±0,0006	0,8852±0,0004
Спирт етиловий 96 %	0,8060±0,0004	0,8336±0,0006

Аналіз експериментальних даних таблиці 5.2 показує, що кавітація практично не впливає на густину розчинників і дана закономірність не залежить від концентрації спирту етилового (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Вплив кавітаційної обробки рідини на густину розчину різних екстрагентів.

Таблиця 5.3.

Результати визначення показника рН в кавітованих і некавітованих рідинах

Об’єкт дослідження	Значення рН
	До кавітації	Після кавітації
Вода очищена	7,10±0,02	7,25±0,01
Спирт етиловий 40 %	5,38±0,02	6,16±0,01
Спирт етиловий 50 %	5,97±0,01	6,29±0,01
Спирт етиловий 60 %	5,45±0,03	6,92±0,01
Спирт етиловий 70 %	6,40±0,05	6,84±0,03
Спирт етиловий 96 %	8,03±0,02	8,62±0,07

Як свідчать результати досліджень (табл. 5.3 та рис 5.4), при дії гідродинамічної кавітації на спирт різної концентрації і на воду очищену значення рН у всіх випадках змінюється в нейтральний бік. Це можна пояснити тим, що під час гідрокавітаціної обробки відбувається дегазація СО₂ з рідини у повітря, що підтверджується даними сучасних наукових досліджень [19]. При цьому відповідно зменшується концентрація вуглекислого газу і показник рН зміщується в нейтральний бік.

Рис. 5.4. Вплив кавітаційної обробки рідини на pH розчину різних екстрагентів.

Таким чином, досліджені різні фізико-хімічні властивості відомих розчинників показують, що гідродинамічна кавітація є могутнім фактором впливу, яка знижує міцність рідин на розрив та сприяє утворенню і розвитку активних кавітаційних пухирців.

5.2. Дослідження умов впливу гідродинамічної кавітації на вилучення біологічно активних речовин із листя шовковиці

Характерною особливістю процесів екстрагування з рослинної сировини є значна тривалість процесу через низьку швидкість дифузії, мас-обміну тощо. Нами були проведені дослідження з вивчення динаміки вилучення діючих речовин з листя шовковиці для виявлення балансу часу за звичайних умов методом мацерації. Було встановлено, що максимальну кількість біологічно активних речовин можна вилучити із листя шовковиці за 1-2 доби. Довготривалість процесу екстрагування (класично до 7 діб) є суттєвим недоліком отримання настойок та негативно позначається на собівартості готового продукту. Сучасні наукові дослідження спрямовані на пошук нових методів інтенсифікації процесу екстрагування. Особливий інтерес становить використання гідродинамічної кавітації, при якій суттєвий негативний вплив на БАР практично відсутній. Тому, нами були проведені експериментальні дослідження на кавітаційному гідродинамічному пристрої динамічного типу, основним елементом якого є крильчатка з високою швидкістю обертів.

Дослідження впливу гідродинамічної кавітації на процес екстракції БАР із листя шовковиці проводили із використанням різних технологій кавітаційної обробки:

1. Рослинну сировину заливали екстрагентом і піддавали обробці у гідродинамічному кавітаторі. Встановлено, що процес екстракції відбувався швидко, але разом із діючими речовинами у настойці містилось багато баластних і супутніх речовин; настойка була досить каламутною.

2. Рослинну сировину заливали екстрагентом (спиртом етиловим 40 %), до якого додавали кавітовану воду очищену. Процес екстракції відбувався досить повільно.

3. Рослинну сировину заливали екстрагентом (спиртом етиловим 40 %), який попередньо обробляли у гідродинамічному кавітаторі.

Результати дослідження представлені на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Залежність виходу екстрактивних речовин (ЕР) у витяжку від часу та способу кавітаційної обробки.

Із даних результатів досліджень можна зробити висновок про доцільність застосування третьої технології екстракції біологічно-активних речовин за допомогою впливу гідродинамічної кавітації. У всіх наступних дослідженнях ми використовували дану технологію екстракції.

Враховуючи результати проведених експериментальних досліджень, ми зробили висновок, що при промисловому виробництві застосування кавітаційних пристроїв доцільно впроваджувати на стадії приготування екстрагента. Сучасні уявлення про динаміку і механізм фізичних і хімічних процесів, що супроводжують кавітацію, дозволяють вважати, що локальна концентрація енергії у момент руйнування кавітаційних бульбашок призводить до розщеплення молекул, які проникають у бульбашку на стадії її розширення. Внаслідок цього кавітаційно оброблений екстрагент збагачується достатньою кількість мономерних молекул, іонів і радикалів. Це призводить до підвищення активності такого екстрагенту в цілому.

При дослідженні впливу гідродинамічної кавітації на різні фізико-хімічні показники нашого екстрагенту – 40 % спирту етилового встановлено (табл. 5.4), що кавітація практично не впливає на густину спирту, але набувають змін оптичні властивості рідини, в’язкість та величина рН.

Таблиця 5.4