ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ЭКСТРАКТА ТРАВЫ Melissa officinalis, ОБЛАДАЮЩЕГО СЕДАТИВНОЙ АКТИВНОСТЬЮ

АННОТАЦИЯ

С целью установления оптимальных режимов сушки экстракта из травы Melissa officinalis, изучены следующие параметры: концентрация раствора; скорость подачи раствора; температура сушильного агента на входе и выходе; давление при подаче раствора в сушильную камеру. Установили следующие оптимальные режимы сушки: температура теплоносителя при входе – 160-170°С; температура теплоносителя на выходе – 60-70°С, скорость подачи раствора – 4,5 л/ч*м³; сухой остаток высушиваемого раствора – 15%; давление воздуха, подаваемого через форсунку – 0,15 МПа. Предложена технология получения сухого экстракта из травы M. Officinalis, основанная на экстракци водой в динамических условиях. Фармакологические исследования показали, что наиболее выраженное седативное действие сухого экстракта M. officinalis наблюдалось при введении дозы 25 мг/кг.

ABSTRACT

Determine the optimal drying conditions for the extract obtained from Melissa officinalis herb, the following parameters were investigated: solution concentration, feed rate, inlet and outlet temperatures of the drying agent, and the pressure at which the solution was introduced into the drying chamber. The optimal drying conditions were established as follows: inlet temperature of the heat carrier – 160–170 °C; outlet temperature – 60–70 °C; solution feed rate – 4.5 L/h·m³; dry matter content in the processed solution – 15%; air pressure supplied through the nozzle – 0.15 MPa. A technology for producing dry extract from Melissa officinalis herb was proposed, based on water extraction under dynamic conditions. Pharmacological studies demonstrated that the most pronounced sedative effect of the dry Melissa officinalis extract was observed at a dose of 25 mg/kg.

Ключевые слова: Melissa officinalis, сушка экстракта, сухой экстракт, седативная действия.

Keywords: Melissa officinalis, extract drying, dry extract, sedative effect.

Введение. Мелисса лекарственная – Melissa officinalis (семейства Яснотковые (Lamiaceae)) – это многолетнее травянистое растение из семейства яснотковых. Её родиной являются берега Средиземного моря. Оттуда она постепенно распространилась по всей Южной и Центральной Европе, югу России и Кавказу [1]. Мелисса относится к эфиромасличным культурам. Содержание эфирного масла в ней доходит до 0,3%, а в некоторых случаях достигает и 0,8%. За невероятный аромат травы отвечают такие вещества, как нераль и гераниаль, они входят в состав масла. Помимо этого, ароматное растение содержит стерины и сапонины, флавоноиды, фенилпропаноиды и монотерпены, дубильные вещества, кумарины, фенольные кислоты и урсоловую кислоту [2,3].  

Обладая таким комплексом биологически активных веществ, фармакологический эффект мелиссы характеризуется успокаивающим действием при чрезмерной возбудимости, бессоннице, истерии и при «климактерическом синдроме» [4]. Показано, что экстракт мелиссы из M.officinalis в дозе 600 мг смягчает негативное влияние «Моделирование стрессоров определенной интенсивности» DISS на настроение, значительно повысив самооценку спокойствия и снизив самооценку бдительности. Кроме того, после приема дозы 300 мг наблюдалось значительное увеличение скорости математических вычислений без снижения точности [5]. В современной медицине настой травы мелиссы зарегистрирован в РФ и рекомендуют применять в качестве вспомогательного седативного и антидепрессантного средства в комплексном лечении заболеваний нервной и сердечно-сосудистой системы. Настой в качестве самостоятельного средства назначают при бессоннице [4, 6]. Однако отсутствует возможности производства различных твердых лекарственных форм (таблетки, капсулы и др.) на основе жидких экстрактов.

Целью данной работы является разработка технологии получения сухого экстракта Melissa officinalis и изучение его седативного действия.

Материалы и методы

Водные экстракты получили в динамических условиях методом экстракции с циркулированием экстрагента [7, 8]. Для этого в экстрактор с рубашкой для подачи пара и установленным насосом для циркулирования экстрагента загружали M. Officinalis, заливали воду (гидромодуль 1:6), в рубашку экстрактора подавали пар и проводили экстракцию, экстрагент циркулировали снизу кверху экстрактора, при температуре 60С. Первую экстракцию проводили в течение 5 часов, затем экстракт сливали. В экстрактор заливали новую порцию очищенной воды и проводили экстракцию в условиях аналогично первой экстракции. Второй экстракт сливали и проводили третью экстракцию аналогично второй экстракции (гидромодуль общий 1:18). Полученные экстракты охлаждали, объединяли, отфильтровывали на нутч-фильтре (вакуум -0,8…-0,4 кгс/см²), заправленном бельтингом. Отфильтрованный экстракт концентрировали (вакуум -0,8…-0,6 кгс/см², температура 60С) до содержания сухой массы 60%. Полученный концентрат сливали в ёмкость и при интенсивном перемешивании добавляли 96% этиловый спирт в объемном соотношении концентрат – спирт 1:4. Затем закрывали крышку емкости и оставляли на 6 часов. Выпавший осадок отделяли фильтрованием на нутч-фильтре. Далее 70% спиртовый экстракт   порциями подавали в выпарной аппарат и концентрировали при температуре не выше 60 С. В конце процесса в выпарной аппарат подавали очищенную воду и продолжали процесс до полного удаления спирта. Высушиваемый раствор разбавляли очищенной водой до содержания сухого остатка – 15%. Полученный концентрат разделили ровно на 20 порций и использовали в исследованиях по подбору оптимальных условий в распылительной сушилке “Anhydro №2”.

С целью установления оптимальных режимов сушки, обеспечивающих требуемое качество конечного продукта, проводили эксперименты по установлению температуры сушки, скорости подачи раствора, давления воздуха, подаваемого на форсунку распылителя и концентрацию раствора согласно методики приведенной в [9, 10].

Максимальная производительность сушилки “Anhydro №2” с объемом сушильной камеры 0,9 м³ и мощностью калорифера 9 кВт составляет 10 л/ч по испаренной влаге при сушке чистой воды.

С целью выявления оптимального режима температуры теплоносителя при входе первые 5 порций концентрата сушили при различной температуре теплоносителя при входе, на выходе 80 °С, подавая со скоростью 4 л/ч.

 С целью выявления температуры теплоносителя на выходе следующие 5 порций готового раствора сушили при температуре теплоносителя при входе 165 ±5 °С, на выходе – при различной температуре, подавая раствор со скоростью 5 л/ч.

Для определения оптимальной скорости подачи исходного раствора провели опыты при разной скорости подачи 11-15 порции исследуемых растворов в сушилку. Сушку раствора проводили при температуре теплоносителя при входе 160 ±5 °С, на выходе 60±5 °С.

Для определения оптимальной концентрации раствора исследуемый раствор сгущали или разбавляли до содержания сухих остатков 5, 10, 15, 20%. Приготовленные растворы сушили при температуре теплоносителя при входе 160 ±5 °С, на выходе 60±5 °С со скоростью 4 л/ч.

Изучение влияния сухого экстракта мелиссы (СЭМ), полученного по предлагаемой технологии, на двигательную активность мышей исследовали на основе методики [11]. Для этого, СЭМ вводили перорально ежедневно в течение пяти дней в дозах 25, 50 и 100 мг/кг. Эксперименты проводились на мышах массой 18-20г. Было сформировано 3 группы животных согласно вводимым дозам и одна контрольная группа, в каждой группе по шесть мышей.

Влияние на ориентировочную двигательную активность определялась по методу Н.П. Лапину [11]. Интенсивность двигательной активности оценивалась подсчётом числа пересечений лучей креста начерченного на поверхности стола под стеклянным колпаком (D, h = 25 сантиметров) в течение 1 минуты. Подсчитывали среднее число пересечений в каждой группе мышей в контроле и через 2 часа после введения веществ.

Исследовали седативное действие СЭМ. Для этого изучали влияние СЭМ на продолжительность сна, вызываемого этаминалом натрия [11] у мышей самцов массой 18-20г. Животные были разделены на 3 групы по 6 мышей в каждой. Животных усыпляли внутрибрюшинным введением этаминала натрия в дозе 40 мг/кг. СЭМ вводили перорально в дозах 25, 50 и 100 мг/кг за 1 час до введения этаминала натрия.

Результаты и их обсуждение

Технологические исследования

Исследование по выявлению температуры теплоносителя при входе показали, что увеличение температуры на входе в сушильную камеру повышает производительность сушилки. С другой стороны, увеличение температуры теплоносителя на входе выше 180°С приводил к ухудшению органолептических показателей готового продукта: появляется горелый запах, ухудшение вкуса и цвета. Поэтому температуру теплоносителя при входе выбрали 160-170°С (табл. 1).

Таблица 1.

Влияние температуры теплоносителя при входе на процесс сушки

Результаты экспериментов по установлению температуры теплоносителя на выходе выявили, что при температуре на выходе 50°С массовая доля воды в сухом экстракте высокая, при 90°С – потеря сухого экстракта увеличивается. Это можно объяснить тем, что при понижении влажности снижается плотность продукта, за счет чего с воздухом выбрасывается большее его количество. Поэтому температуру теплоносителя при выходе выбрали 60-70°С (табл. 2).

Таблица 2.

Влияние температуры теплоносителя при выходе на процесс сушки

Далее были проведены исследования для определения оптимальной скорости подачи высушиваемого раствора. Установили, что увеличение скорости подачи водного экстракта приводит к увеличению производительности сушилки. Однако при скорости подачи более 4 л/ч раствор плохо высушивается, и часть экстракта прилипает к стенкам камеры сушилки, а также влажность конечного продукта превышает допустимую норму. Принимая во внимание вышеизложенное, для производства сухого экстракта мелиссы выбрана скорость подачи раствора – 4 л/ч, т.е. в пересчёте производительности на единицу объёма во времени составила 4,5 л/ч*м³ (табл. 3).

Таблица 3.

Влияние скорости подачи раствора на процесс сушки

Исследования по определению оптимальной концентрации раствора показали, что высушиваемый раствор, имеющий сухой остаток 10-15%, является оптимальным, так как 5%-ный раствор не соответствует по количеству влаги, а 20%-ный раствор – вязкий и насос не может стабильно и равномерно перекачивать его из ёмкости в сушилку. Кроме того, цвет получаемого продукта слишком темный и он имеет горелый запах (табл. 4).

Таблица 4.

Влияние концентрации раствора на процесс сушки

Степень распыления раствора форсункой в сушильной камере зависит от давления подаваемого воздуха. Оптимальное давление обеспечивает хорошее высушивание раствора в камере. Для этого изучены следующие параметры давления воздуха: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 МПа. На основании результатов исследований установили, оптимальное давление подаваемого воздуха на форсунку является 0,15 МПа.

На основе полученных результатов разработана технология получения сухого экстракта M. officinalis (рис. 1).

Рисунок 1. Блок-схема производства сухого экстракта M. officinalis

Выход целевого продукта составляет 8% к массе сырья. Сухой экстракт содержит 2.8 % рутина.

Биологическая исследования

Исследования по изучению влияния сухого экстракта M. officinalis (СЭМ) на двигательную активность мышей показали, что при введении его в дозах – 10 мг/кг, 25 мг/кг и 50 мг/кг в течении 5 дней все исследуемые дозы, проявили успокаивающее действие на двигательную активность мышей. Самое выраженное успокаивающее действие на двигательную активность мышей наблюдалось при введении СЭМ в дозе 25 мг/кг. При этом успокаивающий эффект составлял 30.2%, в то время как дозы 50 и 100 мг/кг оказывали не стабильное действие (рис. 2).

Рисунок 2. Влияние сухого экстракта мелиссы на двигательную активность мышей

Примечание. *- достоверно по отношению к контрольной группе (р<0.05)

Изучали влияние СЭМ на продолжительность сна, вызываемого этаминалом натрия [9] показали, что у контрольных мышей средняя продолжительность сна составила 55.8%. При введении СЭМ в исследуемых дозах средняя продолжительность сна составила 48.7, 32.9 и 24.5% соответственно. Наиболее выраженное седативное действие наблюдалось при введении дозы 25 мг/кг (табл. 5).

Таблица 5.

Влияние СЭМ на продолжительность сна у мышей, вызванного этаминалом-натрия (M±m, n=6)

Выводы

1. В результате проведенных исследований установлен оптимальный режим сушки водного раствора из травы M. officinalis, включающий следуюшие режимы сушки: температура теплоносителя при входе – 160-170 °С; температура теплоносителя на выходе – 60-70 °С, скорость подачи раствора – 4,5 л/ч*м³; сухой остаток высушиваемого раствора – 15%; давление воздуха, подаваемого через форсунку – 0,15 МПа.
2. На основе полученных результатов разработана технология получения сухого экстракта из травы M. Officinalis, основанной на экстракции водой в динамических условиях.

3.  Доказано седативной свойство сухой экстракта травы M. officinalis.

Список литературы:

1. Курдюков Е.Е., Гаранина Е.О., Плешакова Д.А., Фриндак К.А. Применение лекарственного растительного сырья мелиссы лекарственной // Международный научно-исследовательский журнал. -2023.-№11 (137).-С.1-4.
2. Абрамчук А.В. Лекарственные растения Урала/А.В. Абрамчук, Г.Г.Карташева. - Екатеринбург, 2010. – 510 с.
3. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений/Т.А. Гончарова. - М.: изд-во Дом МСП, 2001. - Т.1 - 560 с.
4. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений / Т.А. Гончарова. - М.: изд-во Дом МСП, 2001. - Т.2 - 528 с.
5. Kennedy D.O., Little W., Scholey A.B. Attenuation of laboratory-induced stress in humans after acute administration of Melissa officinalis (Lemon Balm) // Psychosomatic medicine. – Hagerstown: Lippincott Williams & Wilkins.-2004. – V. 66 (4). – P. 607−613.
6. Государственный реестр лекарственных средств.-Т.1. Официальное издание, М.:ООО «Информационно-издательское агентство «Ремедиум»,2008. -1398 с.
7. Нуридуллаева К.Н., Кариева Ё.С., Халилов Р.М. Оптимизация процесса экстракции инулина из корней одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.) // Химия растительного сырья. – 2024. – №2. – С. 374–384. DOI: 10.14258/jcprm.20240212299.
8. Ergasheva S.A., Mamatkhanova M.A., Nabiev A., Karimov A.M., Khalilov R.M., Mamatkhanov A.U. Development of the flow chart for obtaining and studying the antihypoxic activity of dry extracts from the aerial part of Scutellaria adenostegia herbs // Pharmaceutical Chemistry Journal.-2021.-V. 55.-P. 580–584. DOI: 10.1007/s11094-021-02462-5.
9. Abdurakhmanov B.A., Ibragimov T.F., Sotimov G.B., Khalilov R.M. Optimal conditions for purification and drying of dry extract from the aerial part of Hypericum scabrum and Hypericum perforatum // Pharmaceutical Chemistry Journal.-2023.-V. 57.-P. 669–674. DOI:10.1007/s11094-023-02936-8.
10. Эргашева Ш.А., Маматханова М.А., Хаджибаев Т.А. Халилов Р.М., Маматханов А.У. Выбор оптимальных условий для процесса сушки водного экстракта из надземной части Scutellaria adenostegia // Химия и химическая технология.  Ташкент, 2024. – №1. – С. 58-62. DOI: 10.34920/cce202419.
11. Лапин И.П., Слепокуров М.В. Анксиогенная активность фенилэтиламина в тесте социальной изоляции на мышах // Фармакол. и токсикол.-1991.-Т. 54, №6.- С. 9-11.