Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы получения экстракционных препаратов из лекарственного растительного сырья. Учебно-методическое пособие
.pdf
11
2. Когда и как следует собирать лекарственное растительное
сырье?
3. От чего зависит выбор способа и режима сушки?
4. Достоинства тепловой сушки?
5. Что включает в себя доведение лекарственного растительного
сырья до стандартного состояния?
6. От чего зависит качество лекарственного растительного сырья?
1.2 Качество лекарственного растительного сырья
Качество – совокупность свойств лекарственного растительного
сырья, которые выражаются в нормах и показателях, и строго
регламентируется государством в нормативных документах.
Для определения качества ЛРС необходимо провести полный
товароведческий анализ сырья, включающий определение его подлинности
и доброкачественности. Цель товароведческого анализа – дать объективное
заключение о возможности использования сырья в медицинской практике.
Подлинность (идентичность) – соответствие исследуемого объекта
наименованию, под которым оно поступило для анализа. Первоначально
подлинность сырья устанавливают по макроскопическому анализу, далее
проводят микроскопический анализ, качественный химический анализ и
люминесцентный анализ.
Макроскопический анализ основан на определении морфологических
признаков. Техника макроскопического анализа сводится к изучению
невооруженным глазом или под лупой внешнего вида лекарственного
растительного сырья, измерению его отдельных частей, органолептическим
пробам (определению цвета, запаха, вкуса). При этом руководствуются
соответствующей нормативной документацией, в частности,
Государственной фармакопеей, разделом «Внешние признаки».
Микроскопический анализ является основным методом определения
подлинности. Для этого готовят микропрепараты, поперечные или
продольные срезы. Микроскопический анализ заключается в том, чтобы в
общей картине анатомического строения различных органов и тканей
отыскать характерные диагностические признаки, по которым изучаемый
объект можно отличить от анатомических частей другого растения.
12
Руководствуются при этом нормативной документацией на исследуемый
вид сырья, разделом «Микроскопия».
Качественный химический анализ включает в себя следующие
реакции:
1. Качественные реакции, для проведения которых готовят водные
или водно-спиртовые извлечения из исследуемого сырья. Эффект реакции
(изменение окраски, выпадение осадка, образование газа и др.) наблюдают
при добавлении соответствующего реактива к полученному извлечению.
2. Микрохимические реакции – проводят одновременно с
микроскопическим анализом лекарственного растительного сырья,
наблюдая их результаты под микроскопом.
3. Гистохимические реакции – реакции, с помощью которых можно
определить те или иные соединения непосредственно в местах их
локализации. Эти реакции проводят на срезах свежего или фиксированного
материала. Результаты реакции наблюдают под микроскопом.
Люминесцентный анализ применяют при исследовании ЛРС,
содержащего природные соединения, обладающие люминесценцией
(например, антраценпроизводные). Препараты в люминесцентном
микроскопе рассматривают в ультрафиолетовом свете, наблюдая
собственную люминесценцию. Ценным преимуществом люминесцентной
микроскопии является то, что этот метод можно применять для изучения
толстых непрозрачных срезов сухого растительного сырья.
Для выявления различных групп природных соединений в
лекарственном растительном сырье при его идентификации часто
используются хроматографические методы. Распределительная
хроматография на бумаге и в тонком слое сорбента позволяет не только
обнаружить, но и определить качественный состав природных соединений,
имеющих диагностическое значение при идентификации определенных
видов лекарственного растительного сырья.
Доброкачественность – соответствие лекарственного растительного
сырья требованиям нормативной документации. Доброкачественность
лекарственного растительного сырья определяется (Приложение А, Б):
- количеством действующих веществ;
- чистотой сырья;
- степенью измельчения;
- влажностью;
13
- содержанием золы.
Это все числовые показатели, значения которых для каждого
конкретного сырья сравнивают с показателями для этого сырья,
представленными в нормативной документации. Если значение хотя бы
одного показателя отклоняется от нормы, то лекарственное растительное
сырье считается недоброкачественным.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое качество ЛРС?
2. Что такое подлинность сырья и какие анализы входят в ее
определение?
3. Что такое доброкачественность растительного сырья и какие
показатели в нее входят?
1.3 Особенности извлечения биологически активных веществ
В лекарственных растениях биологически активные вещества принято
делить на действующие и сопутствующие.
Действующие вещества – вещества, содержащиеся в лекарственном
растительном сырье, которые определяют его терапевтическое и/или
профилактическое действие.
Сопутствующие вещества – оказывают влияние на проявление у
лекарственного растительного сырья лечебного эффекта, его силу и
продолжительность, но их действие не определяет основного эффекта.
В роли сопутствующих веществ могут выступать как первичные, так
и вторичные метаболиты, их действие может быть, как положительным, так
и отрицательным. В случае отрицательного влияния сопутствующих
веществ их следует относить к балластным веществам.
Балластные вещества – соединения, с которыми не связана
терапевтическая активность того или иного лекарственного растения.
Балластные вещества нередко затрудняют изготовление или поддержание
стабильности лекарственных форм.
Биологически активные вещества делятся на первичные метаболиты
и продукты вторичного метаболизма.
14
Первичные метаболиты – это вещества первичного синтеза:
аминокислоты, белки, липиды, углеводы, ферменты, витамины,
органические кислоты.
Вторичные метаболиты – более сложные вещества, которые
образуются из первичных метаболитов. В растениях вещества первичного
синтеза распадаются до более простых веществ с выделением энергии, а
далее из этих простых веществ с затратой выделившейся энергии
образуются вещества вторичного синтеза. К ним относятся: терпеноиды
(эфирные масла, смолы, горечи и др.), гликозиды (сердечные, сапонины,
горечи), фенольные соединения (кумарины, флавоноиды, дубильные
вещества и др.), алкалоиды и др.
Любое растительное сырье всегда содержит сложный набор
первичных и вторичных соединений, которые определяют множественный
характер действия лекарственного растения. За счет выраженного
фармакологического эффекта вещества вторичного синтеза применяются в
медицинской практике значительно чаще и шире, чем вещества первичного
синтеза. Рассмотрим кратко особенности извлечения некоторых вторичных
метаболитов.
Алкалоиды (от араб. «alkali» – щелочь и греч. «eidos» – вид,
подобный) – группа природных азотсодержащих органических соединений
основного характера. Азот, как правило, содержится в гетероциклах, но
иногда находится в боковой цепи. Большинство алкалоидов – очень сильные
яды, которые быстро всасываются в желудочно-кишечном тракте живого
организма. В небольших дозах они оказывают терапевтическое действие.
Алкалоиды содержатся в траве чистотела, термопсиса; листьях
красавки, белены, дурмана и др.
Особенности извлечения:
Алкалоиды в сырье могут содержаться в виде солей и в виде
оснований. Алкалоиды-соли в воде растворимы, а алкалоиды-основания -
нет. Чтобы их растворить, воду необходимо подкислить. Подкисление воды
способствует переводу труднорастворимых соединений алкалоидов в
легкорастворимые соли алкалоидов. С этой целью добавляют лимонную,
виннокаменную и хлористоводородную кислоты. Кислоты берут по весу
столько, сколько содержится алкалоидов в чистом виде во взятом ЛРС.
Эфирные масла (Olea aetherea) – летучие жидкие смеси органических
веществ, вырабатываемые растениями и обуславливающие их запах. За
15
летучесть и способность перегоняться с водяным паром названы эфирными,
а маслами – за сходство по консистенции с жирными растительными
маслами. Эфирные масла содержатся в цветках ромашки аптечной; листьях
мяты перечной, шалфея лекарственного, эвкалипта прутовидного; плодах
укропа пахучего, аниса обыкновенного, тмина, фенхеля, можжевельника;
березовых и сосновых почках; траве тысячелистника, душицы, тимьяна
обыкновенного; побегах багульника; шишках ели обыкновенной;
корневищах аира болотного, корневищах с корнями валерианы.
Особенности извлечения:
1. из эфиросодержащего сырья готовят только настои;
2. эфирные масла отличаются термолабильностью и летучестью,
поэтому настои готовят в плотно закрытой инфундирке;
3. сырье при настаивании не перемешивают;
4. настой процеживают после полного охлаждения, чтобы не
произошла потеря действующих веществ.
Гликозиды – это сложные органические соединения, молекула
которых состоит из двух частей: сахарной (гликон) и несахарной (агликон).
Наиболее распространены сердечные гликозиды.
Особенности извлечения:
Сердечные гликозиды содержат в своем составе сложную эфирную
группировку, поэтому при настаивании необходимо строго соблюдать
режим экстракции (температуру и время), чтобы не разложились
действующие вещества, и не открывать инфундирку.
Сердечные гликозиды очень нестойкие соединения – легко
разрушаются под действием кислот, щелочей и при длительном
воздействии высокой температуры.
Сапонины – (от латинского «sapo» – мыло) это гликозиды,
содержащие азот, представляют собой бесцветные или желтоватые
вещества, хорошо растворимые в гидрофильных растворителях (воде,
этаноле) и нерастворимые в гидрофобных растворителях (диэтиловый эфир,
бензол, хлороформ). Водные растворы сапонинов при встряхивании
образуют обильную, очень стойкую пену, подобно мыльной, за что они и
получили свое название.
Наиболее богаты сапонинами корни солодки, корневища с корнями
синюхи, корни аралии, элеутерококка, женьшеня, трава хвоща и др.
Особенности извлечения:
16
1. из сырья, содержащего сапонины, всегда готовят отвар;
2. наиболее полное извлечение сапонинов происходит при слегка
щелочной реакции экстрагента, поэтому перед настаиванием
рекомендовано добавлять соду (натрия гидрокарбонат NaHCO3) в
соотношении 1 г на 10 г сырья.
Дубильные вещества (танниды) – аморфные, безазотистые,
неядовитые, высокомолекулярные полифенолы с молекулярной массой 5003000, способные образовывать прочные связи с белками и алкалоидами,
осаждая их, а также обладающие вяжущим действием. Растворимы в воде
этаноле, ацетоне, бутаноле, нерастворимы в хлороформе, бензоле,
диэтиловом эфире.
Дубильные вещества содержатся в коре дуба, калины; корневищах
змеевика, лапчатки, бадана; соплодиях ольхи; плодах черемухи, черники и
др.
Особенности извлечения:
1. сырье плотное, поэтому готовят отвары, используя фарфоровые,
предварительно прогретые инфундирки;
2. растворимость дубильных веществ с понижением температуры
снижается: дубильные вещества хорошо растворимы в горячей воде, а при
охлаждении они выпадают в осадок, поэтому водные извлечения
процеживают в заранее прогретый мерный цилиндр сразу в горячем виде,
не дожидаясь полного охлаждения и не настаивая при комнатной
температуре;
3. сырье нельзя настаивать с использованием металлических
предметов, так как образуются таннаты тяжелых металлов;
4. выход дубильных веществ значительно повышается, если сырье
предварительно подвергнуть действию ультразвука.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое действующие вещества? Сопутствующие?
Балластные?
2. Примеры первичных метаболитов?
3. Как образуются вторичные метаболиты? Приведите их
примеры.
4. Что такое алкалоиды и каковы особенности их извлечения из
лекарственного растительного сырья?
17
5. Что такое эфирные масла и в чем заключаются особенности их
извлечения из сырья?
6. Какие особенности в извлечении сердечных гликозидов?
7. Что такое сапонины и как учитывают их свойства при
извлечении из растительного сырья?
8. Что такое дубильные вещества и какова специфика их
извлечения?
1.4 Основы экстрагирования
Экстракция (от лат. extraho - извлекаю) – способ извлечения
вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего
растворителя (экстрагента).
Экстрагенты – вещества, способные избирательно извлекать
отдельные компоненты из твердых материалов (при выщелачивании
либо экстрагировании) или жидких смесей (при жидкостной экстракции).
Экстрагирование растительного материала имеет много
особенностей. Биологически активные вещества заключены в клетку,
поэтому экстрагент должен проникнуть в нее, преодолев клеточный барьер.
Процесс экстрагирования различен для свежего и высушенного сырья. В
свежем сырье действующие вещества находятся в растворе внутри клетки,
в высушенном – в виде сухих конгломератов в полости клетки
(адсорбированы на ее стенках). Этим обусловлен разный подход к
экстрагированию материала: из свежего сырья он сводится к вымыванию
клеточного сока из разрушенных клеток и открытых пор. Перенос
действующих веществ из неразрушенных клеток в экстрагент не
происходит.
Высушенный растительный материал имеет губчатую структуру:
клетки теряют свойство полупроницаемости и приобретают свойства
пористой перегородки. Через нее становится возможен процесс диализа, т.е.
диффузия действующих веществ наружу через пористую перегородку.
При измельчении высушенного сырья оболочки клетки разрываются
и в процессе экстракции вымываются действующие, сопутствующие и
балластные вещества.
18
Механизм извлечения действующих веществ
Процесс экстрагирования проходит в три стадии: 1) смачивание сырья
(капиллярная пропитка), 2) образование первичного сока, 3) массообмен.
1. Смачивание сырья. По микротрещинам, порам, межклеточным
ходам, как по капиллярам экстрагент пропитывает растительное сырье.
Процесс проникновения экстрагента в клетку определяется степенью
гидрофильности материала, природой экстрагента, числом и размером пор
в клеточной стенке. Чем больше сродство экстрагента к материалу, тем он
быстрее смачивает стенки капилляра, проникает в сырье. Происходит
поглощение экстрагента сырьем (водопоглощение, спиртопоглощение),
которое характеризуется коэффициентом поглощения (Кп). Через пористую
оболочку высушенного сырья экстрагент проникает внутрь клетки.
2. Образование «первичного сока». После проникновения экстрагента
внутрь клетки протекает процесс десорбции, растворения БАВ. Поступая
внутрь клетки, экстрагент вытесняет воздух и смачивает сухой остаток. При
этом сначала растворяются вещества, обладающие большей способностью
к диффузии – НМВ (низкомолекулярные вещества), т.е. кислоты, соли,
сахара, гликозиды. Затем начинается растворение ВМВ
(высокомолекулярных веществ), коллоидов. Внутри клетки образуется
концентрированный раствор – «первичный сок». Создается разность
концентраций БАВ по обе стороны пористой перегородки.
3. Массообмен. На этой стадии идет выравнивание концентрации БАВ
по обе стороны клеточной оболочки (внутри клетки и вне ее) до достижения
состояния подвижного диффузионного равновесия, что означает
завершение процесса при данном режиме экстракции. Выравнивание
концентрации идет за счет диффузии экстрагента внутрь клетки и диализа
веществ из клетки через пористую клеточную оболочку и диффузии от
клеточной мембраны в глубь жидкости, содержащейся вне клетки.
В первую очередь диффундируют вещества с небольшой
молекулярной массой, медленнее – ВМС, в последнюю очередь – вещества
коллоидного характера. Внутри клеток, в основном, остаются
нерастворимые вещества.
Движущей силой процесса экстракции является разность
концентраций БАВ в сырье и экстрагенте.
Процесс экстракции завершается, когда выравниваются
концентрации БАВ по обе стороны клеточной оболочки (внутри клетки и
19
вне ее). Если процесс экстракции вновь активировать (например, подать
тепло, воздействовать ультразвуком, добавить новую порцию экстрагента и
др.), то экстракция продолжится до наступления нового равновесия БАВ по
обе стороны клеточной оболочки.
Факторы, влияющие на полноту и скорость экстракции:
1. Измельченность сырья (степень и характер измельчения – в
соответствии с НД).
2. Соотношение массы сырья и объема экстрагента.
3. Свойства экстрагента (pH, вязкость, десорбирующая и
растворяющая способность и др.).
4. Режим экстрагирования (время, температура, характер и скорость
движения экстрагента (перемешивание, вибрация, колебания жидкости,
циркуляция экстрагента), использование таких физических методов
воздействия, как ультразвук, токи высокой частоты и др.).
Факторы, влияющие на качество извлечений:
1-4. Те же самые, см. выше.
5. Стандартность растительного сырья;
6. Микробиологическая чистота лекарственного растительного
сырья.
7. Правильный выбор режима экстрагирования с учетом физико-
химической природы действующих и сопутствующих веществ и их
концентрации.
8. Материал и конструктивные особенности аппаратуры.
Для обеспечения полноты извлечения действующих веществ и
максимальной скорости экстрагирования к экстрагенту предъявляются
следующие требования:
1. Узкий спектр действия (извлечение определенной группы
действующих веществ).
2. Избирательная способность (максимальное извлечение
действующих веществ и минимальное сопутствующих);
3. Легкость проникновения (диффундирование) через стенки
клетки;
4. Химическая и фармакологическая индифферентность (т.е. не
должен взаимодействовать с экстрагируемыми веществами и оказывать
вредное воздействие на организм человека);
5. Малая токсичность, невысокая стоимость и др.
20
Идеального растворителя для экстракции растительного сырья,
отвечающего всем вышеперечисленным требованиям, пока нет.
Комбинируя известные экстрагенты, можно получать такие растворители,
которые будут наиболее оптимальны в том или ином случае. Наиболее часто
в качестве экстрагента применяют воду и этанол – растворитель, который
при смешивании с водой дает растворы разной степени полярности, что
позволяет использовать его для избирательного экстрагирования различных
биологически активных веществ.
Достоинства воды как экстрагента:
1. хорошо проникает через клеточные оболочки, не пропитанные
гидрофобными веществами;
2. хорошо растворяет и извлекает большинство действующих
веществ;
3. биологически безвредна;
4. повсеместно распространена;
5. применение воды очищенной экономически выгодно (доступно
по стоимости).
Недостатки воды как экстрагента:
1. возможность гидролитического расщепления многих веществ
(солей, сложных эфиров и др.), особенно в присутствии ферментов и при
повышенной температуре;
2. не растворяет и не извлекает гидрофобные вещества;
3. не обладает антисептическими свойствами – является хорошей
средой для развития микроорганизмов.
Достоинства этанола как экстрагента:
1. является хорошим растворителем многих алкалоидов, гликозидов,
эфирных масел, смол и других веществ, которые в воде растворяются в
незначительных количествах;
2. чем крепче спирт, тем менее возможны гидролитические процессы,
поскольку спирт инактивирует ферменты;
3. является бактерицидной средой: в извлечениях, содержащих не
менее 20 % спирта, не развиваются ни микроорганизмы, ни плесени;
4. достаточно летуч и спиртовые извлечения легко сгущаются до
густых жидкостей и порошкообразных веществ (для обеспечения
сохранности термолабильных веществ выпаривание и сушку проводят под
вакуумом);
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]