Фармакогностическое изучение растений рода тимьян (Thymus L.) как перспективного источника получения фитопрепаратов

372

6.7.1 Изучение технологических характеристик сырья и разработка

жидкого экстракта вакуум-фильтрационным способом

Из литературы известно, что одним из важных этапов при разработке жидких экстрактов является использование рационального способа экстрагирования, позволяющего максимально извлекать действующие вещества. Полнота и скорость экстрагирования зависит от технологических свойств сырья. Как показали многочисленные исследования выход биологически активных веществ из лекарственно растительного сырья увеличивается при использовании для измельчения сырья двухвалковых измельчителей, в которых одновременно с процессом раздавливания происходит и истирание сырья [165, 214, 263].

Подготовленное таким образом растительное сырье эффективно экстрагировать вакуум-фильтрационным способом, предложенным В. И.

Литвиненко с соавторами [263]. Ими было показано, что данный способ экстрагирования имеет значительные преимущества по сравнению с классическими методами экстрагирования (перколяция, реперколяция и др.)

[214, 248, 263]: например, сокращение времени (5-10 раз) получения извлечения, увеличение эффективности экстракции (на 20-50%), применение более компактного оборудования и в связи с этим сокращение производственных площадей и т.д. [235, 248, 263].

В связи с чем, мы решили изучить возможность использования для получения жидкого экстракта чабреца метода вакуум-фильтрационного способа экстрагирования.

На первом этапе нами была проведена подготовка сырья для экстрагирования. С этой целью растительное сырье чабреца измельчали на двухвалковом измельчителе ПД 320-160/160, пропуская его через него трижды.

Сырье равномерно подавали на измельчитель, подправляя распределение его специальным веслом. Сырье должно равномерно распределяться по всей

372

поверхности валков, не вызывая заклинивания и резкого торможения вращения.

Измельченное сырье при этом имеет вид равномерно раздавленных лепестков толщиной 1,0-1,5 мм. Далее проводили сравнительное исследование технологических характеристик подготовленного тонкоизмельченного сырья и сырья, измельченного согласно ГФ XI издания (размер частиц 5 мм) и

используемого для экстрагирования классическими методами: содержание действующих веществ, влажность, коэффициент спиртопоглощения и насыпная масса [83].

В исходном сырье определяли содержание: флавоноидов по методике,

описанной в главе 4 (глава 4, раздел 4.1). Параллельно проводили определение влажности сырья в соответствии с методикой, предложенной в ГФ XI издания

[83].

Полученные данные представлены в таблице 70.

Таблица 70 –Технологические характеристики сырья тимьяна ползучего различной степени измельчения

Как видно из таблицы 70, содержание флавоноидов и влажность сырья соответствуют требованиям нормативной документации (ФС Чабреца трава), в

соответствии с которой влажность сырья не должна превышать 13%, а

содержание флавоноидов не менее 0,9%.

Коэффициенты поглощения в технологическом процессе необходимы для расчета количества экстрагента, а так же с целью учета расходования спирта,

373

оставшегося в отработанном сырье, и его частичном возвращении с помощью процесса рекуперации в технологический процесс [5].

Коэффициент спиртопоглощения травы тимьяна ползучего определяли по общеизвестной методике [5] для различных концентраций этанола: 20%, 30%, 40%, 50%, 70% и 96%. Используя данный коэффициент, учитывали потери спирта в набухшем сырье и рассчитали его количество для проведения процессов экстрагирования. Результаты эксперимента представлены в таблице

71.

Таблица 71 – Результаты определения коэффициента спиртопоглощения травы тимьяна ползучего

Проведенные результаты показали: чем больше размер частиц сырья, тем больше коэффициент спиртопоглощения, однако с повышением концентрации спирта этилового, коэффициент спиртопоглощения уменьшается.

К факторам, влияющим на процесс экстрагирования биологически активных веществ и технологические свойства сырья относится также выбор экстрагента, максимально их извлекающий. Для получения экстрактов наиболее широко применяется спирт этиловый различной концентрации,

который экстрагирует большинство природных биологически активных веществ, в том числе и флавоноиды [4, 5]. Для выбора оптимального экстрагента было изучено влияние используемой концентрации спирта этилового на извлечение флавоноидов из сырья.

Процесс экстрагирования проводили следующим образом: точную навеску сырья (около 10,0 г), измельченного до 5,0±0,5 мм высушенного сырья

374

тимьяна ползучего помещали в цилиндр с притертой пробкой, заливали 30,0 мл экстрагента, герметично закрывали. Оставляли настаиваться при периодическом помешивании на 7 суток, после выстаивания извлечение полностью сливали, фильтровали [102] и оценивали его качество по содержанию суммы флавоноидов (таблица 72).

Таблица 72 – Результаты определения оптимального экстрагента

Полученные данные свидетельствуют, что все исследуемые экстрагенты извлекают флавоноидные соединения в той или иной степени. Максимальное извлечение – флавоноидов наблюдается в извлечениях, полученных с применением спирта этилового 50%. Поэтому в дальнейшем в качестве оптимального экстрагента нами выбран спирт этиловый 50%.

С целью определения преимущественного способа экстрагирования нами была проведена сравнительная оценка 2-х вариантов экстрагирования: промышленным способом – ускоренной дробной мацерации (модификации ЦАНИИ) и вакуум-фильтрационной экстракции. Для этого в лабораторных условиях моделировали данные процессы экстрагирования.

Для ускоренной дробной мацерации (модификация ЦАНИИ) траву тимьяна ползучего, измельченную и просеянную сквозь сито с диаметром отверстий 5,0 мм (20,0 г) укладывали по 7,0 г в 3 диффузора. В диффузор №1 заливали 60 мл экстрагента и оставляли на 24 часа, затем вытяжку переводили в диффузор №2. Одновременно в первый диффузор заливали 5 мл экстрагента. Оба диффузора оставляли на 6 часов. Далее вытяжку из диффузора №2 переводили в диффузор №3, а вытяжку из первого – во второй. В диффузор №1 заливали 5,0 мл экстрагента, настаивали 6 часов. После настаивания получали

375

первую порцию готового продукта. Вытяжки из диффузора №2 переводили в диффузор №3, а из №1 – в №2, настаивали 6 часов. Получали второй слив готового продукта. Затем вытяжку из второго диффузора переводили в третий, настаивали 6 часов и получали третий слив готового продукта. Все сливы объединяли и подвергали очистке [102].

При фильтрационной экстракции 20,0 г тонко-измельченного сырья равномерно распределяли на воронке Бюхнера, которую присоединяли к колбе Бунзена. Затем пропускали («фильтровали») сквозь сырье водно – спиртовый раствор (50%) и постоянно сохраняя «зеркало» экстрагента, осуществляли сбор извлечения. Одну загрузку сырья массой 20,0 г использовали для последовательного получения пяти отдельных сливов, объемом 20,0 мл. Первые три слива экстракта получали самотеком, а затем экстрагирование вели с подключением вакуума для преодоления гидросопротивления набухающего сырья. Полученные вытяжки объединяли и выпаривали под вакуумом до 20,0

мл. Результаты выбора метода экстрагирования приведены в таблице 73. Таблица 73 – Результаты изучения влияния метода экстрагирования на

содержание флавоноидов

Изучение влияния метода экстрагирования на содержание флавоноидов показало, что при использовании метода ускоренной дробной мацерации в модификации ЦАНИИ истощение сырья по флавоноидам происходит только на 49,83 %, что согласуется и с литературными данными, а при фильтрационной экстракции на 87,00 %. Кроме того, при методе фильтрационной экстракции наряду с повышением выхода флавоноидов, значительно сокращается время экстракции.

376

При определении оптимального режима экстрагирования мы также использовали расчетные формулы, которые были апробированны и предложены для вакуум-фильтрационного экстрагирования [198, 263]. Так, для эффективного экстрагирования действующих веществ, слой укладки подготовленного (тонкоизмельченного) сырья в лабораторном экстракторе обычно составляет 7-8 см. На следующем этапе нами была изучена динамика выхода суммы флавоноидов и, в соответствии истощение сырья тимьяна ползучего, по отдельным сливам, которые получали в соотношении 1:1 к массе растительного сырья. С этой целью 100 г, сырья чабреца помещали в лабораторный экстрактор с ложным дном, покрытым фильтровальной бумагой и пропускали через сырье без использования вакуума (самотеком) спирт этиловый 50%, при этом собирали по 100 мл 5 сливов отдельно. Во время экстрагирования над сырьем постоянно было «зеркало» спирта этилового 50%.

В результате во время экстрагирования происходило преимущественно растворение и вымывание флавоноидов и других биологически активных веществ, а не преобладали диффузионные процессы, происходящие при использовании традиционных методов экстрагирования [198]. Постоянное поступление «чистого» экстрагента сверху и вытеснение при этом обогащенного действующими веществами извлечения из сырья обеспечивало максимальную разность концентрации на границе разделения фаз «твердое тело-жидкость». Общеизвестно, что указанная разность концентраций, имеет большое значение в процессе экстрагирования, поэтому было прогнозировано максимальное истощение сырья по флавоноидам. Кроме того, особая подготовка сырья, способствующая разрушению клеток растительного сырья и позволявшая тем самым превалировать процессам растворения и смыва флавоноидов процессам их диффузии, позволила увеличивать скорость извлечения флавоноидов. В результате, полнота и скорость экстрагирования флавоноидов и других биологически активных веществ при вакуум фильтрационном способе экстракции показывают на его преимущества над другими традиционными методами экстрагирования (рисунок 232).

377

В итоге, при экстрагировании сырья чабреца с помощью вакуум-

фильтрационного метода можно добиться истощения сырья по содержанию флавоноидов, извлекаемых спиртом этиловым 50% на 87%, что указывает на высокую эффективность экстракции, по сравнению с промышленным методом экстрагирования (эффективность экстракции 49,83%). Учитывая все исследованные факторы, в лабораторных условиях была разработана технология получения жидкого экстракта чабреца методом вакуум фильтрационной экстракции (рисунок 233). Согласно которой подготовленное растительное сырье, первоначально измельчают последовательно на двухвалковом измельчителе, а затем на бичевой мельнице до размера частиц менее 1 мм. Далее загружают подготовленное сырье чабреца в лабораторный экстрактор с высотой слоя 8 см. В экстрактор равномерно заливают спирт этиловый 50% при открытом спускном кране по всей поверхности сырья (при этом сохраняя «зеркало» экстрагента) до тех пор, пока фронт «движущегося» извлечения достигнет ложного дна, далее кран перекрывают и оставляют на 2-3

часа (для набухания сырья). При достижении набухания сырья кран открывают и начинают собирать экстракт, постоянно добавляя «свежий» экстрагент.

Извлечение собирают до тех пор, пока объем жидкости в приемнике будет составлять 1:5 по отношению к массе загруженного сырья. Использование

378