Режим экстракции лекарственного сырья

1. Теоретические основы процесса экстрагирования

Процесс экстракции имеет место в технологии всех экстракционных препаратов (водные извлечения, настойки, экстракты и др.) и при получении индивидуальных веществ из растительного и животного сырья.

Экстракция — частный случай процессов массообмена, в которых имеет место переход массы вещества из одной среды в другую. При экстракции осуществляется переход вещества из сырья (отдающая среда) в экстрагент (воспринимающая среда).

Экстракция — сложный процесс, объединяющий несколько более простых процессов, относящихся по своей сути тоже к массообменным. Процесс экстракции включает следующие процессы:

Все они идут одновременно, взаимно влияют друг на друга и составляют процесс экстракции. Основным процессом, обеспечивающим извлечение веществ из сырья, является диффузия.

Диффузия — это процесс постепенного взаимного проникновения веществ, граничащих друг с другом. Она основана на выравнивании концентрации вещества в отдающей и воспринимающей средах. Движущей силой диффузии является разность концентраций. При выравнивании концентраций диффузия приостанавливается. Различают молекулярную и конвективную диффузии, свободную и внутреннюю.

Молекулярная диффузия обусловлена хаотическим движением молекул. Отличительной особенностью ее является то, что перенос вещества осуществляется в виде молекул, а среды неподвижны относительно друг друга.

Скорость молекулярной диффузии определяется уравнением Фика:

( 1 ) , где

— скорость диффузии, определяемая массой вещества, перешедшей из одной среды в другую за единицу времени;

F — площадь контакта отдающей и воспринимающей сред;

dc — разность концентраций вещества в средах;

dx — изменение толщины диффузионного слоя;

D — коэффициент молекулярной диффузии:

( 2 ) , где

R — универсальная газовая постоянная;

T — абсолютная температура;

N_o — число Авогадро;

r — вязкость экстрагента;

 — радиус частиц ( молекул ) вещества.

Как видно из уравнений, скорость молекулярной диффузии прямо пропорциональна поверхности контакта сред, разности концентраций, температуре. Обратная зависимость от толщины диффузного слоя, вязкости экстрагента и радиуса частиц.

Конвективная диффузия отличается от молекулярной тем, что перенос вещества осуществляется не отдельными молекулами, а объемами его раствора. Происходит конвективная диффузия в результате перемещения экстрагента относительно сырья, а скорость ее выражается следующим уравнением:

( 3 ) , где

 — коэффициент конвективной диффузии;

— скорость диффузии, определяемая массой вещества, перешедшей из одной среды в другую за единицу времени;

F — площадь контакта отдающей и воспринимающей сред;

dc — разность концентраций вещества в средах;

dx — изменение толщины диффузионного слоя.

Коэффициент конвективной диффузии показывает количество вещества, переходящее через 1 м поверхности контакта в воспринимающую среду (экстрагент) в течение 1 с при разности концентраций, равной 1.

Скорость конвективной диффузии значительно выше молекулярной. Молекулярную и конвективную диффузии можно отнести к свободной диффузии, если между отдающей и воспринимающей средами нет перегородки. В процессе экстракции лекарственного сырья дело обстоит сложнее в связи с тем, что отдающая и воспринимающая среды разделены клеточной перегородкой. Если растительная клетка живая (свежее сырье), она имеет пристенный слой протоплазмы, который делает оболочку полупроницаемой, т.е. она проницаема для экстрагента и непроницаема для содержащихся в клетке веществ. Поглощение живой клеткой экстрагента представляет собой процесс осмоса экстрагирования веществ из клетки при этом не наблюдается.

Внутренняя диффузия. По-другому ведет себя клетка высушенного сырья (мертвая клетка). Вследствие гибели протоплазмы клеточная оболочка теряет характер полупроницаемой и приобретает свойства пористой перегородки, а характер диффузии через нее составляет процесс диализа. Диализ, имеющий место при экстракции растительного сырья можно считать также внутренней диффузией, так как она происходит внутри частичек сырья.

Составляющим процессом экстракции является десорбция — процесс противоположный адсорбции. Десорбция имеет место в клетках, когда в них проникает экстрагент. Экстрактивные вещества в клетках находятся в адсорбированном состоянии, т.е. они прочно связаны силами адсорбции с внутриклеточным содержимым. Экстрагент преодолевает эти силы, десорбирует вещества. Процесс экстракции идет по следующей схеме:

Экстрагент проникает в кусочки сырья, по межклеточным каналам достигает поверхности клетки, через простую клеточную оболочку поступает внутрь клетки.

Внутри клетки после десорбции экстрактивные вещества растворяются в экстрагенте.

За счет разности концентраций начинается диализ — переход веществ из клетки через клеточную перегородку.

В результате диализа на поверхности растительного сырья образуется неподвижный диффузионный слой. В нем имеет место молекулярная диф-фузия. Толщина его различна и зависит от скорости движения экстрагента относительно сырья. Диффузионный слой является сопротивлением для экстракции веществ, т.к. замедляет выход веществ из сырья.

Преодолев диффузионный слой, экстрактивные вещества распределяются по всему объему экстрагента по законам свободной конвективной диффузии.

Процесс экстрагирования в целом может быть выражен следующим математическим уравнением:

S = KFdc( 4 ) , где

S — количество извлеченного вещества;

F — поверхность контакта сред;

dc — разность концентраций;

K — коэффициент массопередачи;

Коэффициент массопередачи объединяет все виды диффузии:

( 5 ) , где

 — коэффициент конвективной диффузии;

D_b — коэффициент внутренней диффузии ( диализа );

 — толщина диффузионного слоя, в котором происходит молекулярная диффузия;

D_c — коэффициент молекулярной диффузии.

В зависимости от метода экстракции значение коэффициента различно. При высокой скорости движения экстрагента значение второго и третьего слагаемых может быть минимальным или даже равным 0 в связи с тем, что существенно увеличивается коэффициент конвективной диффузии и соответственно уменьшается диффузионный слой.

Однако при любом методе экстракции внутренняя диффузия (диализ) имеет место и значение коэффициента значимо.

Источник

Теоретические основы экстрагирования

Для осуществления процесса экстракции и получения водного извлечения необходимы: лекарственное растительное сырье, эк­страгент, соответствующая аппаратура. Метод и режим экстраги­рования (температура, время, рН экстрагента и др. ) выбирают с учетом вида сырья (свежее или высушенное), анатомо-морфоло­гических (гистологических) особенностей сырья, физико-хими­ческих свойств действующих веществ, влияния сопутствующих (в ряде случаев — балластных) веществ.

Лекарственное растительное сырье.Водные извлечения изготав­ливают из различных тканей и органов, как правило, высушен­ного растительного сырья (цветков, листьев, коры, корней), ко­торым присуща определенная клеточная структура. Требования к качеству сырья сформулированы в частных статьях Государствен­ной фармакопеи.

Клеточные оболочки растений прочные и имеют сложный состав: их основу составляет набухающая в воде целлюлоза, рас­творимые и нерастворимые пектины, увеличивающий прочность стенок лигнин. Клеточная мембрана содержит вкрапления кутина, суберина, которые вообще не смачиваются водой. Кле­точная оболочка высушенного сырья отличается от оболочки живой клетки. В живой клетке пристеночный слой протоплазмы делает оболочку полупроницаемой. Оболочка живой клетки не пропускает содержащиеся в клетке вещества, отделяет раствор внутри клеток (клеточный сок) от жидкости вне ее. Например, вода не станет сладкой, если в нее поместить свежие корни солодки. Вода способна проникать внутрь живой клетки в ре­зультате осмоса.

В процессе сушки клетки растительного сырья теряют влагу, протоплазма их сморщивается и содержимое клеток превращает­ся в сухой остаток; внутренняя часть клетки заполняется воздухом и в целом высушенный растительный материал приобретает губ­чатую структуру. Клетка высушенного растения теряет свойство полупроницаемости из-за гибели протоплазмы и приобретает свой­ства пористой перегородки (ультрофильтрация). Через нее стано­вится возможен процесс диализа, т. е. диффузия действующих ве­ществ наружу через пористую перегородку. Кроме того, при из­мельчении высушенного сырья оболочки клетки разрываются и в процессе экстракции вымываются действующие, сопутствующие и балластные вещества.

Сухой остаток в клетке представляет собой комплекс веществ, имеющих различные физико-химические свойства: нераствори­мые, растворимые, гидрофильные набухающие и ненабухающие в воде вещества; при этом часто растворимые вещества адсорбци-онно связаны с нерастворимыми веществами.

Экстрагент.Экстрагирование веществ из растительной клетки представляет собой сложный процесс. Извлекатель, прежде чем попасть внутрь клеток и растворить в них вещества, сначала дол­жен пройти через клеточную оболочку, а образовавшийся кон­центрированный раствор из клетки должен выйти обратно. В ап­течных условиях для изготовления настоев и отваров применяют очищенную воду.

Вода очищенная, полученная любым из способов, должна пол­ностью отвечать требованиям нормативных документов. В некото­рых случаях для извлечения действующих веществ из растений применяют подкисленную воду или к воде добавляют натрия гид­рокарбонат. Как экстрагент вода очищенная обладает целым ря­дом положительных свойств:

достаточно хорошо извлекает большинство действующих ве­ществ, хорошо проникая через клеточные стенки, имея большую диффузионную способность, являясь хорошим десорбентом и рас­творителем;

биологически безвредна (фармакологически индифферентна); экономически выгодна, удобна с точки зрения техники без­опасности.

К отрицательным свойствам воды очищенной следует Отнести: нерастворимость в ней липофильных лекарственных веществ; большое поверхностное натяжение;

возможность гидролиза солей, сложных эфиров и других ве­ществ, особенно в присутствии ферментов и при нагревании;

отсутствие антисептических свойств (вода является хорошей средой для развития микроорганизмов); высокая температура кипения (100 С); высокая теплота парообразования (2, 264 10 3 кДж/кг); не все вещества десорбирует и расширяет достаточно эффек­тивно (основания алкалоидов, агликоны и др. ).

Поверхностное натяжение и вязкость экстрагента имеют боль­шое значение в процессе экстрагирования. Пропитывая сырье, экстрагент должен растекаться по поверхности клеток. Увеличе­ние поверхности контакта фаз ускоряет процесс растворения. Чем больше поверхностное натяжение, тем труднее пропитывается растительный материал.

Диффузионные процессы протекают быстрее в менее вязких средах — коэффициент диффузии обратно пропорционален вяз­кости экстрагента. Большая вязкость экстрагента и его поверхност­ное натяжение затрудняют проникновение жидкости в узкие ка­пилляры клеточных оболочек. На вязкость извлекателя большое влияние оказывает температура, поэтому при необходимости ис­пользовать вязкий экстрагент его целесообразно нагревать.

Присутствие поверхностно-активных веществ (обычно в кон­центрациях 0, 01—0, 1%) может существенно ускорить процесс

экстракции за счет снижения межфазного натяжения, улучшения смачивания клеток, ускорения ряда физико-химических процес­сов, солюбилизации экстрагируемых веществ (например, эфир­ных масел). При изготовлении водных извлечений в условиях ап­теки ПАВ обычно не добавляют.

Механизм извлечения действующих веществ из растительного сырья.Процесс экстрагирования проходит в три стадии: смачива­ние сырья (капиллярная пропитка); образование первичного сока;

Смачивание сырья. Благодаря наличию в растительном сырье гидрофильных веществ оно легко смачивается водой и в первую очередь из разрушенных клеток вымываются растворимые и нерас­творимые вещества. По микротрещинам, порам, межклеточным ходам, как по капиллярам, экстрагент пропитывает растительное сырье, вытесняя воздух. Происходит поглощение экстрагента сы­рьем (водопоглощение), которое характеризуется коэффициен­том водопоглощения (К_в). Через пористую оболочку высушенного сырья экстрагент проникает внутрь клетки. Смачивание происхо­дит также за счет наличия в сырье гидрофильных веществ, кото­рые набухают в присутствии воды (слизи, пектиновые вещества). Продолжительность набухания сырья зависит как от его анатомо-морфологической структуры (листьев, корней и т. д. ), так и из­мельченное™.

Образование первичного сока. После проникновения экстраген­та внутрь клетки протекает процесс десорбции. Большинство ве­ществ внутри клетки адсорбционно связаны с другими вещества­ми или сорбированы оболочкой клетки. Впервые это явление об­наружил русский физиолог и биохимик М. С. Цвет. В его экспери­ментах с хлорофиллом бензин не извлекал хлорофилл из расте­ний, хотя после экстракции его из клеток — растворял. Спирт этиловый и извлекал, и растворял, так как является для хлоро­филла не только растворителем, но и десорбентом. После десорб­ции идет процесс растворения.

Поступая внутрь клетки, экстрагент вытесняет воздух и смачи­вает сухой остаток, при этом образуются различные дисперсные системы: истинные растворы, растворы ВМВ, разрушаются ад­сорбционные связи нерастворимых комплексов. Сначала раство­ряются вещества (низкомолекулярные — кислоты, соли, сахара, гликозиды), обладающие большей способностью к диффузии. За­тем начинается растворение ВМВ, коллоидов, неограниченно набухающие вещества при этом быстро набухают и пептизируют-ся, ограниченно набухающие — образуют гели (поэтому, напри­мер, пектиновые вещества могут быть извлечены только после гидролиза при нагревании). Внутри клетки образуется концентри­рованный раствор («первичный сок»). Создается разность концен­траций по обе стороны пористой перегородки.

Массообмен. Включает в себя массопередачу — перенос веще­ства из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз и массоотдачу — перенос вещества от границы раздела в глубь фазы. На этой стадии идет выравнивание концентрации по обе стороны клеточной оболочки (внутри клетки и вые ее) до достижения со­стояния подвижного диффузионного равновесия, что означает завершение процесса при данном режиме экстракции. Выравни­вание концентрации идет за счет диффузии экстрагента внутрь клетки, 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: минеральные соли, красящие и другие веще­ства; медленнее — ВМВ, в последнюю очередь — вещества колло­идного характера; внутри клеток в основном остаются нераство­римые вещества. В процессе экстрагирования происходит молеку­лярная диффузия и диффузия в результате конвекции.

Молекулярная диффузия (лат. diffusio — распростране­ние, перенос частиц, рассеивание) происходит за счет хаотического движения молекул в жидкости и зависит от запаса кинетической энергии частиц (молекул, ионов). На скорость молекулярной диф­фузии оказывают влияние измельченность растительного матери­ала, толщина его слоя и клеточных оболочек, объем экстрагента и продолжительность экстрагирования.

Явление молекулярной диффузии было описано немецким уче­ным А. Фиком (1855), экспериментально проверено Щукаревым (1896) и в настоящее время носит название «закон Фика—Щука-рева». Математическое выражение этого закона имеет вид:

где S — масса продиффундировавшего вещества, кг; τ — время диффузии, с; — скорость диффузионного процесса, кг·с -1 ; dC — разность концентраций, кг/м 3 ; dx — толщина слоя диффу­зии, м; dC/dx — градиент концентрации (изменение концентрации вещества на расстоянии dx), кг/м 4 ; F— площадь диффузионного обмена, м 2 ; D — коэффициент молекулярной диффузии, м 2 /с; знак «минус» показывает направление движения потока от боль­ших концентраций к меньшим.

Математическое выражение коэффициента молекулярной диффузии было дано А. Эйнштейном (1905). Коэффициент диффузии показывает количество вещества в 1 кг, продиффун­дировавшего за 1 с через поверхность в 1 м 2 при разности концен­траций 1 кг/м 3 .

Конвективная диффузия (коэффициент конвективной диффузии в) связана с переносом вещества в результате переме­щения жидкости при изменении температуры, перемешивании, обработке ультразвуком и воздействии других факторов, что су­щественно ускоряет процесс экстракции. При конвективной диф­фузии размер молекул экстрагируемых веществ, вязкость экстра­гента, кинетическая энергия молекул становятся второстепенны­ми. Главными становятся гидродинамические условия (скорость и режим движения жидкости).

Общая диффузия. Массообмен при экстракции из расти­тельного сырья может быть представлен суммой диффузии внут­ренней (Д_вн|), диффузии молекулярной (Д_мол) в пределах погра­ничного слоя и конвективной (Д_конв):

Эти процессы идут самостоятельно и одновременно как еди­ное целое, один общий процесс.

Таким образом, в основе экстракции лежат следующие физи­ко-химические и химические процессы:

на стадии смачивания сырья — капиллярная пропитка, диф­фузия экстрагента через пористую мембрану высушенной расти­тельной клетки;

на стадии образования первичного сока — растворение низко­молекулярных веществ и образование растворимых соединений, десорбция и растворение, гидролиз пектиновых веществ, внутри­клеточная и внеклеточная диффузия веществ (вымывание);

на стадии массообмена — молекулярная диффузия, диффузия путем конвекции, мембранная диффузия (диализ веществ через пористую оболочку клетки).

Возможно также простое вымывание экстрактивных веществ из клеток, разрушенных при измельчении. Оно превалирует при по­лучении водных извлечений из грубых частей растений. Например, дубильные вещества содержатся между пучками сосудов в длинных веретенообразных клетках, которые вскрываются при измельчении в поперечном направлении.

При чрезмерном измельчении сырья вымываются не только действующие, но и балластные вещества в значительном количе­стве. При оптимальном измельчении любое сырье отсеивают от пыли (размер частиц 0, 2 мм).

Факторы, влияющие на скорость, полноту экстракции и каче­ство водных извлечений.На динамику экстракции влияют множе­ство факторов: анатомическое (гистологическое) строение расти­тельного материала, измельченность сырья; природа экстрагента и его свойства (рН, вязкость, десорбирующая и растворяющая способность и др. ), соотношение массы сырья и объема экстра­гента; режим экстрагирования (время, температура, использова-

ние таких физических методов воздействия, как ультразвук, токи высокой частоты и др. ), используемая аппаратура.

Все перечисленные выше факторы влияют не только на ско­рость экстракции, но и на качество водного извлечения. Кроме этого большое значение для обеспечения надлежащего качества водного извлечения имеют: стандартность растительного сырья; микробиологическая чистота лекарственного растительного сы­рья; правильный выбор режима экстрагирования с учетом физи­ко-химической природы действующих и сопутствующих веществ и их концентрации; материал и конструктивные особенности ап­паратуры.

Измельченность сырья. Скорость диффузионного процесса (dS/dτ) можно повысить, увеличив площадь диффузионного обмена (F) и уменьшив толщину слоя диффузии (dх), т. е. измельчив сырье тем мельче, чем оно крупнее и толще клеточная оболочка.

В настоящее время сырье поступает в аптеку в резанно-прессо-ванном виде, в виде брикетов (прямоугольных, круглых), гра­нул, в пакетах (конвертах-фильтрах), что требует индивидуально­го подхода при расчетах и осуществлении процесса экстракции. Если сырье поступает в аптеку в неизмельченном виде (лист брус­ники, толокнянки, сенны, эвкалипта), его режут ножницами, толкут в ступке или измельчают с помощью приборов (кофемол­ки, РТ-2) до размера частиц, указанных в нормативных докумен­тах (табл. 18. 1). Сырье должно быть измельчено без остатка (во избежание потерь действующих веществ).

Размер частиц некоторых видов измельченного сырья в соответствии с ГФ

Pазмер частиц, мм
Наименование сырья	измельченного сырья	порошка
Корни ревеня	—	0, 16
Листья толокнянки, брусники	_
Слоевища ламинарии	0, 20-0, 4 (шинкованные)
Побеги багульника болотного	—
Листья эвкалипта прутовидного	—
Кора: крушины дуба калины	0,16 0,5 —
Цветки пижмы	—

Размер частиц, мм
Наименование сырья	измельченного сырья	порошка
Листья крапивы, наперстянки. мать-и-мачехи, белены, вахты трехлистной	0, 1 6
Листья подорожника большого, почечного чая, сенны, дурмана, полыни горькой	—
Трава: горицвета весеннего, полыни горькой, череды, пастушьей сумки, чистотела, золототысячника, хвоща, сушеницы топяной, зверобоя. тысячелистника, пустырника, душицы, горца птичьего, перечного и почечуйного, фиалки термопсиса ланцетного	— 0, 16
Чага	—
Корни: аралии маньчжурской, стальника, одуванчика, змеевика, аира алтея
0, 31 —
Корневища и корни: девясила, родиолы розовой, марены валерианы	— 0, 2
Столбики с рыльцами кукурузы	—
Листья мяты перечной (кусочки цельного сырья)	—
Соплодия ольхи	—
Корень женьшеня	—
Шишки ели обыкновенной	—
Трава тимьяна (цельное)	1-10	—
Трава чабреца (цельное)	0, 5-15	—
Цветки липы	0, 5-20	—
Корневища с корнями синюхи	7—20	—
Листья шалфея (кусочки цельного сырья)	1-35	—

Не измельчают плоды укропа пахучего, аниса обыкновенного, тмина, фенхеля, можжевельника, черники, жостера слабитель­ного, шиповника; боярышника; почки березовые и сосновые; се­мена лимонника и льна; цветки василька синего, ромашки аптеч­ной. Следует помнить, что чрезмерное измельчение может приве­сти к отрицательным последствиям: увлажнению и слеживанию сырья, затруднению проникновения экстрагента внутрь раститель­ных клеток; вымыванию из разрушенных клеток всего содержи­мого, большого количества балластных веществ (ВMB: белков, пектинов и др. ), их набуханию; получению мутных, плохо фильт­руемых извлечений.

Из некоторых видов сырья (листьев наперстянки, травы тер­мопсиса, корней алтея, корней солодки и др. ) изготавливают растительные порошки. Измельченность сырья в этом случае мо­жет быть до 0, 16 мм, при изготовлении водных извлечений их не используют, а применяют при изготовлении других лекарствен­ных форм: порошков, мазей, суппозиториев, пилюль.

Соотношение массы сырья и объема экстрагента. Оптимальное соотношение сырья и экстрагента обеспечивает разность концен­трации (dC) при экстракции через толщину слоя сырья (dx), т. е. необходимый градиент концентрации (dC/dx). Соотношение объема экстрагента и массы сырья зависит от концентрации извлечения и величины общей потери экстрагента в процессе экстрагирования.

Концентрация извлечения. Как правило, массу расти­тельного сырья и объем извлечения указывают в прописи рецепта в виде соотношения, например: «10, 0 — 200 ml»; «ex 10, 0 — 200 ml»; «10, 0: 200 ml». При отсутствии указания массы сырья руководству­ются требованиями нормативных документов и, учитывая физи­ко-химические и фармакологические свойства действующих ве­ществ, извлечения изготавливают в стандартных концентрациях.

Стандартные концентрации некоторых водных извлечений

Листья наперстянки, трава термопсиса,

трава чистотела. 1; 4()0

Корневища с корнями валерианы,

корни истода, рожки спорыньи,

трава горицвета, трава (листья, цветки)

ландыша, семена льна. 1; 3()

Корни алтея, трава душицы, плоды шиповника . 1: 20

Сырье общего списка (кора дуба,

цветки ромашки, листья брусники и др. ). 1: 10

Для некоторых видов лекарственного растительного сырья су­ществует ряд инструкций, ФСП, в которых указана другая кон­центрация для изготовления водных извлечений (например, бе­резового гриба чаги, травы душицы, корней истода, листьев по­чечного чая и др. ).

Нестандартные концентрации водных извлечений некоторых видов сырья

Шишки ели обыкновенной. 1: 5

Корень девясила . 1: 12, 5

Брикет листьев толокнянки, травы багульника

болотного. .. 1 — 20

Листья сенны, брикет цветков календулы. 1: 25

Цветки липы. 1: 28, 5

Брикет листьев мяты. 1: 40

Брикет цветков боярышника. 1: 50

Изготовленные водные извлечения могут быть использованы для пенных или кислородных пенных коктейлей. Водные извлече­ния для ингаляций и лечебных ванн изготавливают в концентра­ции 1: 10); при этом готовую вытяжку для ванн можно использо­вать в соотношении с водой, как 1: 100.

Растворы для примочек, спринцеваний, ванночек для местно­го применения готовят более высокой концентрации — 1: 5 или I: 3. Для примочек используют лекарственное сырье с размером частиц до 2 мм и обработанное водой температурой 90 — 95 °С.

Расчет объема экстрагента с использованием коэффициента водопоглощения. При изготовлении из­влечения из сухого растительного сырья его объем получается зна­чительно меньше, чем выписанный в рецепте, так как в процессе экстракции возможны потери объема экстрагента за счет: поглоще­ния растительным материалом (абсорбция растительным сырьем); испарения при нагревании; смачивания материала аппаратуры.

Поглощение экстрагента растительным материалом обусловле­но капиллярным смачиванием и процессом набухания ВМВ. Оно составляет около 84 % общей потери и его следует учесть при рас­четах объема экстрагента. Для этого используют коэффициент во-допоглощения (К_в), который является величиной, показывающей объем воды, мл, удерживаемый 1 г измельченного растительного сырья после отжима его в перфорированном стакане инфундирки.

В нормативных документах приведены коэффициенты для каж­дого вида сырья. Дополнительный объем экстрагента рассчитыва­ют по формуле:

где m₁; m₂; т_п — масса каждого вида лекарственного растительно­го сырья, г; K_в1; К_в2; К_вn — коэффициенты водопоглощения соот­ветствующих видов сырья, мл/г.

Общий объем экстрагента, который следует взять для получе­ния необходимого объема извлечения, включает объем извлече­ния, указанный в рецепте, и дополнительно рассчитанный объем экстрагента, удерживаемый сырьем. Установлено, что при изго­товлении водных извлечений с учетом К_в количество действую-

щих веществ, переходящих в водную вытяжку, увеличивается на 13 — 20% поэтому, если К_в в таблице отсутствует, то дополни­тельный объем экстрагента рассчитывают, исходя из его средних значений: для корней, корневищ, коры — 1, 5 мл/г; для трав, цвет­ков, листьев — 2, 0 мл/г; для семян — 3. 0 мл/г; для брикетирован­ного сырья — 2, 3 мл/г.

Если экстрагированию подвергают сырье массой менее 1 г, поглощение воды сырьем не учитывают и К_в при расчете объема экстрагента не используют.

Потерю объема экстрагента за счет смачивания стенок аппара­туры и испарения учитывают после изготовления извлечения, доводя полученный объем необходимым количеством воды до указанного в рецепте.

Более правильным было бы использовать не коэффициент во-допотребления К_в, а коэффициент общей потери К_n, который сле­довало бы рассчитать для каждого вида сырья с учетом характера процесса экстрагирования.

Расчет массы сырья и объема экстрагента с помощью расходного коэффициента. При изготов­лении водного извлечения из корней алтея расчеты имеют не­которые особенности. После завершения процесса экстракции сырье не отжимают, чтобы избежать попадания в водное извлече­ние зерен крахмала. Но в этом случае количество его получается намного меньше, чем указано в рецепте. Поэтому при расчетах используют не К_в, а расходный коэффициент К_р — отношение теоретически выписанного в рецепте объема настоя корней алтея и концентрации действующих веществ к практически получен­ному объему и концентрации. Он показывает, во сколько раз следует увеличить массу сырья и объем экстрагента, чтобы полу­чить выписанный объем водного извлечения требуемой концен­трации.

Так, например, если взять 5 г корней алтея и 100 мл воды очищенной, настоя (без отжима сырья) получится всего 77 мл.

Если 5 г сырья удерживают 23 мл извлечения, следовательно, 1 г сырья удерживает 4, 6 мл (23: 5), т. е. 4, 6 мл — постоянная величина, полученная из расчета: (100 мл — 77 мл): 5 = 4, 6 мл и показывающая, что 1 г корня алтея удерживает 4, 6 мл водного извлечения. Таким образом, Кр для 5 % концентрации можно рас­считать по формуле:

Кр=

Х₁ = 6,5 г сырья для получения 100 мл 5 % настоя
100 мл — 77 мл

Х₂ = 130 мл воды для получения 100 мл настоя.

В нормативных документах приведены значения К_р с учетом концентрации, %, извлечения.

К_р. 1, 05 1, 10 1, 15 1, 20 1, 30

Для расчета К_р любой концентрации настоя корней алтея ис­пользуют формулу: К_р — 100 мл: 100 мл — (М• 4, 6 мл/г), где М — навеска сырья, г, для изготовления 100 мл водного извлечения необходимой концентрации, %.

При изготовлении водных извлечений из растительного сырья нельзя использовать концентрированные растворы других лекар­ственных веществ. Уменьшение объема экстрагента (воды) при вычитании объемов концентрированных растворов приведет к изменению оптимального соотношения массы сырья и объема экстрагента, а использование концентрированных растворов в составе экстрагента приведет к химической деструкции экстраги­руемых и содержащихся в концентрированных растворах веществ при нагревании.

Режим экстрагирования (время, температура, использование физических методов воздействия: ультразвук, токи высокой час­тоты и др.).

Нагревание имеет существенное значение для ускорения про­цесса экстракции и повышения выхода экстрактивных веществ в извлечение. При нагревании повышается растворимость (дубиль­ные вещества, соли алкалоидов, пектиновые вещества и др. ), уско­ряется диффузия молекул экстрагента и экстрагируемых веществ, диализ веществ, происходит гибель микроорганизмов, инактивируются ферменты. Однако продолжительное действие высокой температуры может привести к негативным последствиям:

разрушению термолабильных веществ (например, сердечных гликозидов, некоторых витаминов);

понижению растворимости некоторых веществ при повыше­нии температуры и потере летучих компонентов (например, ма­сел эфирных);

увеличению выхода сопутствующих и балластных веществ (крах­мала, дубильных веществ, пектина, инулина и др. ), помутнению. повышению вязкости, снижению качества препарата.

Выбор оптимального режима экстрагирования зависит от анатомо-морфологической (гистологической) структуры растительного сырья и от химического состава действующих и сопутствующих веществ. Водные извлечения могут быть изготовлены на кипящей водяной бане; открытом огне; путем воздействия токов высокой

частоты, сжиженными газами (в промышленных условиях); в тер­мосах, в воде очищенной, нагретой до кипения.

Методом холодного экстрагирования (настаивания при ком­натной температуре) изготавливают настой корней алтея, так как в сырье кроме слизи содержится крахмал, который при нагрева­нии набухает, растворяется и превращается в клейстер внутри клеток, в результате экстракция действующих веществ затрудня­ется и блокируется фармакологическое действие полисахаридов слизистой природы.

Из рыхлого тонкого, ломкого сырья, мягкой анатомо-гисто-логической структуры: листьев, трав, стеблей, цветков обычно изготавливают водные извлечения с более мягким режимом экст­рагирования (настои). Настои могут быть изготовлены также из сырья с плотной анатомо-морфологической структурой, но со­держащего термолабильные или летучие вещества, например, эфирные масла (корневища с корнями валерианы, корневища аира, плоды кориандра, можжевельника, тмина, фенхеля). Изго­товление водных извлечений из плотного сырья (коры, корней, корневищ), а также кожистых листьев толокнянки и брусники, листьев ольхи клейкой, содержащих много дубильных веществ; листьев сенны, содержащих антрагликозиды, требует более жест­ких условий экстракции, из них изготавливают отвары. В ряде слу­чаев целесообразно изготавливать отвар из некоторых трав, цвет­ков, содержащих агликоны флавоноидов (цветков бессмертника песчаного, липы, травы череды, хвоща полевою, сушеницы то-пяной). Термин «отвар» следует считать неточным, так как про­цесс отваривания предполагает длительное нагревание при кипе­нии самого водного извлечения. Такого режима изготовления вод­ных извлечений в ГФ нет, есть более жесткие условия настаива­ния на кипящей водяной бане.

После помещения инфундирного стакана с лекарственным сырьем на водяную баню время настаивания замечают от момента повторного закипания воды в инфундирном аппарате. По истече­нии времени настаивания инфундирку с содержимым оставляют охлаждаться при комнатной температуре для дальнейшего извле­чения действующих веществ (табл. 18. 2). Постепенное охлаждение до комнатной температуры способствует обогащению настоев ВМВ, которые медленно дифундируют, некоторыми другими ле­карственными веществами, сердечными гликозидами, флавонои-дами. Более длительное настаивание при комнатной температуре увеличивает также выход балластных веществ.

В процессе настаивания и охлаждения извлечения периодиче­ски перемешивают.

Исключения по режимам экстрагирования составляют:

отвары из сырья — источника дубильных веществ (коры дуба, корневищ лапчатки, змеевика), а также отвары из листьев брус-

Источник