Технология получения препаратов из облепихи и шиповника

Современные технологии создания фитопрепаратов:

Использование ультразвука

Ультразвуковые (УЗ) колебания успешно используются в процессах, проходящих в жидких средах, т.к. только в них возникает специфический процесс - УЗ кавитация, обеспечивающий максимальные энергетические воздействия на различные вещества. Воздействие УЗ колебаний на различные технологические процессы позволяет:

не менее чем в 10-1000 раз ускорить процессы, протекающие между двумя или несколькими неоднородными средами (растворение,очистку, обезжиривание,

дегазация, окрашивание, измельчение, эмульгирование, экстрагирование, кристаллизацию, полимеризацию, гомогенизацию, химические и электрохимические реакции и др.);

увеличить выход экстрактивных веществ и модифицировать их свойства;

удалить вредные примеси и простерилизовать продукт;

получить тонкодисперсные эмульсии и суспензии.

Одной из наиболее продолжительных стадий переработки растительного сырья является стадия экстракции. Традиционные методы экстракции (перколяция и мацерация) являются очень длительными и трудоемкими.

Средняя продолжительность экстракции - от 6ч. до нескольких суток. Интенсивные способы переработки (например, с помощью РПА) требуют наличия специального оборудования и имеют другие ограничения.

С помощью ультразвука частотой 19-44 кГц из растений с сокращением процесса экстракции на 1-2 порядка можно извлекать флавоноиды, дубильные вещества, фенолгликозиды, связанные кумарины, антоцианы, фенолкарбоновые кислоты . При этом, значительно возрастает выход экстрактивных веществ.

Например, выход розового и облепихового масла увеличивается на 10-15%, атропина на 18-25%, валериановой кислоты - на 20%, платифиллина - на 15%, фуранохромонов - на 30%, кверцетина на 47%, эргостерина - на 45-60%, урсоловой кислоты - на 10%.

Процесс экстрагирования, как правило, включает две фазы:

- осмотическое набухание с растворением содержимого клетки (движение растворителя внутрь клетки);

- экстрагирование (диализ), при котором из клетки через клеточные мембраны, поры и капилляры происходит транспорт экстрактивных веществ в объем растворителя.

Процесс набухания, в среднем, продолжается от 4 до 6 ч, и зависит от скорости вытеснения воздуха из клетки. Кроме того, часть воздуха остается внутри клетки.

При применении ультразвука имеет место звукокапиллярный эффект, который не только ускоряет вытеснение пузырьков воздуха, но и создает условия для их растворения в жидкости. В результате имеетместо резкое сокращения процесса набухания сырья.

На эффективность процесса экстрагирования оказывает влияние морфолого-анатомическое строение сырья и его дисперсность.

Для растений, трава которых имеет тонкую рыхлую листовую пластинку с мягкими оболочками клеток и большим количеством межклеточных пространств, размер частиц не играет существенной роли и может колебаться от 2 до 8 мм. К таким растениям относятся ландыш, полынь горькая, мята перечная, зверобой, красавка, наперстянка, горицвет, тысячелистник, ромашка, ноготки и др. Такое сырье быстро набухает.

Если же обработке подвергается сильно одревесневшее сырье, то для интенсификации процесса экстрагирования важно обеспечить высокую степень дисперсности частиц для минимизации коэффициента отражения звуковой энергии, усиления процесса растворения и вымывания содержимого из разрушенных клеток. Чем меньше частицы измельченного сухого сырья, тем больше вновь образовавшихся капиллярных каналов и ниже адсорбционная прочность сырья. Оптимальный выход действующих веществ при использовании УЗ для обработки корней или корневищ чемерицы, женьшеня, стальника, родиолы, заманихи, красавки, валерианы, лопуха, крестовника и др. имеет место при размерах частиц 0,25-1,0 мм, для коры дуба, крушины, боярышника, кожуры граната - 0,5-1,5 мм.

Хорошо поддается экстракции измельченное сырье, раздавленное в "лепесток". Полное истощение такого сырья наступает при величине частиц 0,5 мм и воздействии УЗ в течение 15 мин (частота 19 кГц, интенсивность 2 Вт/см 52 0), при величине частиц 1 мм - через 1 ч озвучивания. При величине частиц 2 мм через 2 ч озвучивания экстрагируется 97%, при величине частиц 8-10 мм отмечается выход 55% биологически активных веществ, что близко к данным, полученным при экстракции без применения УЗ. Для одревесневевшего сырья (корней, корневищ, коры, плодов, семян) особенно важна стадия замачивания. Как правило, из полностью замоченного сырья экстракция идетбыстрее, в то время как при использовании суховоздушного сырья порой такой эффект не наблюдается или проявляется незначительно, поскольку звук как бы "глушится" в буферной зоне, содержащей много газовых включений. Тем не менее УЗ ускоряет экстракцию действующих веществ и из суховоздушного сырья.

С увеличением температуры экстрагента начинается интенсивное образование газовых пузырьков на границах раздела и интенсивность передачи УЗ энергии падает. Поэтому рекомендуемый диапазон температур, обеспечивающий максимальный выход действующих веществ, должен находиться в диапазоне 30-60 оС. При этом необходимо учитывать повышение температуры экстрагента за счет поглощения ультразвука и следить за тем, чтобы она не превышала допустимых значений. При выборе экстрагента нет особых ограничений на использование различных растворителей, если они не взрывоопасны и не разлагаются. Различные спирты ингибируют окислительные процессы, возникающие в УЗ поле. В связи с этим при экстрагировании предпочтение следует отдавать спиртово-водным смесям. При применении УЗ практикуется добавление к экстракту глицерина, ПАВ, которые задерживают образование кавитации - инициатора деструктивных изменений. В отдельных случаях в качестве ингибиторов рекомендуется использовать слабые органические кислоты: винную, лимонную, аскорбиновую.

Добавление к экстрагенту небольших количеств ПАВ (0,1-0,3%) обеспечивает увеличение выхода полезных веществ.

Выход экстрактивных веществ при УЗ экстрагировании в значительной степени зависит от параметров озвучивания: соотношения сырья и экстрагента и значения интенсивности УЗ.

Доступ к каждой частице для ультразвука может быть достигнут или интенсивным перемешиванием, или уменьшением удельной нагрузки, т.е. соотношения сырье/экстрагент. Чтобы предотвратить деструкцию биологически активных веществ по действием УЗ, необходимо в озвучиваемую среду вводить вещества, ингибирующие окислительные процессы. К таким веществамотносятся сульфиты, гидрохинон, глицерин, фенольные соединения, аскорбиновая кислота, тиосоединения и др. Стабилизируют процессы деструкции инертные газы, азот, водород и др., которые осуществляют "газовую защиту". Если в озвучиваемой среде присутствует кислород, то процесс окисления может значительно ускориться. Приемлемая интенсивность УЗ воздействия составляет около 1,5-2,3 Вт/см 2. Частота УЗ колебаний может составлять от 19 кГц до 1 МГц. При этом отдается предпочтение аппаратуре с низкочастотными колебаниями ввиду ее более высокой экономичности за счет меньшего поглощения энергии пульсирующими пузырьками в режиме кавитации и меньшей направленности излучения, что позволяет озвучивать большую площадь, уменьшив тем самым "мертвые зоны". Практический опыт использования УЗ для извлечения биологически активных веществ из растений подтверждает его экономическую выгоду по сравнению с другими способами в отношении сокращения времени процесса на 1-2 порядка и увеличения выхода экстрактивных веществ.

Сверхкритическая жидкостная экстракция

С помощью сверхкритической СО2-экстракции лекарственного растительного сырья может быть получен широкий спектр экстрактов, содержащих малополярные и среднеполярные биологически активные вещества в нативном состоянии с высокой биологической активностью, которые могут быть использованы для создания функциональных пищевых продуктов, эффективных фармацевтических, косметических препаратов и БАД. При использовании модификаторов (одного или более дополнительных растворителей) возможности метода и диапазон извлекаемых веществ может быть значительно расширен. В СК СО2-экстрактах в нативном состоянии сохраняются природные биологически активные вещества лекарственных растений, сохраняется естественный вкус и аромат сырья, полученные экстракты не содержат остаточных растворителей, достигается очистка от микробиологической и химической контаминации.

Среди наиболее перспективных препаратов, для производства которыхцелесообразно использовать СО2-экстракты - лекарственные формы в мягких желатиновых капсулах и во флаконах: масла облепиховое, зародышей пшеницы, кедровое, расторопши, аронии, амаранта и др. Эти препараты традиционно применяются для лечения заболеваний печени, кожи, ЖКТ, рака и других болезней. Существующие технологии выделения жирных масел, за исключением, пожалуй, только метода холодного прессования, не могут обеспечить отсутствие микробной и химической контаминации, отсутствие следов органических растворителей, что негативно влияет на качество субстанций.

Так масла, полученные с помощью экстракции фреонами, как правило, содержат примеси четыреххлористого углерода и других хлорированных углеводородов

Масла, полученные методом холодного прессования зачастую имеют микробиологическое загрязнение, содержат меньшее количество БАВ.

Масла, полученные на экструдерах, обычно более окрашенные, содержат меньшее количество антиоксидантов, что свидетельствует об окислительных процессах, прошедших в процессе производства. Этих недостатков лишены масла, полученные методом СК СО2-экстракции.

С помощью сверхкритической СО2-экстракции лекарственного растительного сырья получают широкий спектр экстрактов, содержащих биологически активные вещества в нативном состоянии с высокой биологической активностью, которые могут быть использованы для создания функциональных пищевых продуктов, эффективных фармацевтических, косметических препаратов и БАД. Потребности в СК СО2-экстрактах растительного лекарственного и ароматического сырья возрастают на 7-10% в год. Ассортимент производимых экстрактов включает несколько сотен наименований. Ежегодный объем производства некоторых СК СО2-экстрактов (20-30) достигает нескольких десятков и сотен тонн в год (ромашка, петрушка, семена моркови, календула и др.). Некоторые экстракты (напр. экстракт хмеля ) производятся в объемах до нескольких тысяч тонн в год.

Мировой рынок эфирных масел, ароматизаторов иСО2-экстрактов для парфюмерии и косметики составляет не менее 20,0 млрд $US. Некоторые сорта производятся десятками тысяч тонн - мятное, лавандовое, цитрусовые масла. Некоторые масла производятся в количестве нескольких килограммов в год. Цена на масла также варьируется от нескольких долларов до нескольких тысяч долларов за кг.

Традиционные способы производства эфирных масел - дистилляция, экстракция органическими растворителями и иногда, прессование. Но во всех случаях на качество конечного продукта влияют множество нежелательных процессов - воздействие пара, кислорода, высокой температуры при дистилляции, сложность отгонки остаточных растворителей и пр.

СК СО2 при давлениях 70-150 атм проявляет высокую селективность к выделению летучих ароматических соединений. При этом почти не экстрагируются триглицериды, свободные жирные кислоты, старины и другие соединения большей молекулярной массы. Таким образом, с помощью СК СО2 существует возможность выделения летучих компонентов в нативном состоянии, в отличие от традиционных способов получения эфирных масел методом дистилляции с водяным паром, во время которого активно протекают процессы окисления, гидратации, конденсации и пр.

Задачи и цели, которые могут быть достигнуты с помощью СК СО2:

* Экстракция из природного лекарственного сырья нативных экстрактов, фракционирование и выделение субстанций, обогащенных определенными группами биологически активных веществ;

* Создание препаратов и БАД антиоксидантного, антиатеросклеротического, гепатозащитного, противоракового и др. типа действия;

* Получение микрочастиц и наночастиц лекарственных препаратов для создания систем контролируемой доставки и контролируемого высвобождения лекарственных препаратов.

* Модификация биофармацевтических свойств лекарственных субстанций, создание нового поколения лекарственных препаратов и лекарственных форм

* Мягкая стерилизация и подготовка к технологическому использованию лабильных фармацевтическихсубстанций.

* Удаление следов органических растворителей и микропримесей.

* Анализ лекарственных препаратов и субстанций, контроль содержания микропримесей широкого спектра соединений в субстанциях и биологических жидкостях, фармакокинетика.

* Получение медицинских полимерных материалов с контролируемой пористостью; импрегнация полимерных материалов в среде сверхкритического растворителя с целью модификации их свойств, импрегнация полимеров специальными средствами.

Заключение

Использование различных извлечений из растительного сырья известно с глубокой древности и не потеряло своего значения до настоящего времени. Препараты из растений являются основными средствами для лечения многих заболеваний. На долю препаратов растительного происхождения приходится 90% лекарств, применяемых для лечения сердечно-сосудистой системы, 80% средств для лечения гинекологических заболеваний и 79% -- для лечения дыхательных путей.Возросший в последнее время интерес к фитотерапии неслучаен, поскольку лекарства растительного происхождения имеют ряд преимуществ перед химиотерапевтическими препаратами. В состав лекарственных растений входят природные вещества, необходимые организму для нормальной жизнедеятельности: витамины, углеводы, макро- и микроэлементы, ферменты, гормоны и др. Комплекс веществ, содержащийся в растениях, действует поливалентно, стимулируя различные системы организма или компенсируя их недостаточную функцию. Это действие (более мягкое, пролонгированное), как правило, не вызывает аллергических заболеваний и осложнений. За счет диуретического действия большинство из них может повышать антитоксическую функцию печени, стабилизировать мембраны клеток желудочно-кишечного тракта. Весьма важными моментами являются простота и дешевизна способов получения лекарств из растений, а такжедоступность лекарственного растительного сырья. Сложность применения фитотерапии заключается в том, что не всегда известно действие лекарственных растений на молекулярном уровне (в сравнении с химиотерапией) и химический состав биологически активных веществ. Вместе с тем химический состав растений непостоянен и зависит от климатических, почвенных, экологических условий произрастания. При сушке и неправильном хранении растения теряют биологически активные вещества, а их фармакологическая ценность резко падает. Водные извлечения нестабильны при хранении; в них возможны явления гидролитического расщепления, окислительно-восстановительные реакции, микробная порча; их трудно стандартизировать.
А все эти причины указывают на то, что фармацевтическая индустрия нуждается в новых технологических приемах, новом современном оборудовании и обучении специалистов.

Думаю, что мне удалось раскрыть тему моей курсовой работы и показать на примере плодов таких растений как облепиха и шиповник технологию изготовления различных препаратов, а также показать, насколько важны фитопрепараты в современной медицине.

Список литературы

1. Киселева Т.Л. История, современное состояние и перспективы развития фитотерапии - М.: Мосгорпечать, 1997. - Т. 1. - С. 77-112.

2. Губанов И. А. -- Шиповник иглистый // Иллюстрированный определитель растений Средней России. В 3 т. -- М.: Т-во науч. изд. КМК, Ин-т технолог. иссл., 2003. -- Т. 2. Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные). -- С. 395.

3. Соколов С. Я. Род 1. Облепиха -- Hippophaл L. // Деревья и кустарники СССР. Дикорастущие, культивируемые и перспективные для интродукции. / Ред. тома С. Я. Соколов. -- М.--Л.: Изд-во АН СССР, 1958. -- Т. IV. Покрытосеменные. Семейства Бобовые -- Гранатовые. -- С. 896--898. -- 976 с.

Размещено на Allbest.ru