Разработка технологии получения сухого экстракт на основе флавоноидов из травы череды трехраздельной

Введение. Научные исследования, направленные на изучение фитохимии травы череды трехраз­дельной – Bidentis tripartite L (сем. Астровых – Asteraceaе) ведутся в нескольких направлениях: расширение сырьевой базы, выделение и определение биологически активных веществ (БАВ) и создание на их основе оригинальных лекарственных средств. В народной медицине траву череды трехраздельной в основном применяют как мочегонное, потогонное и жаропонижающее средство, а также при различных диатезах, нейродермитах [1,2].

В настоящее время для лечения аллергических заболеваний используется трава череды трехраз­дельной, либо её водная и спиртовая настойки, содержащие все составляющие данного растения и обладающие разнонаправленным действием [3, 4]. Кроме того водный настой является нестойким продуктом, а спиртовая настойка не может быть применена у части больных из-за непереносимости спирта, наличия алкоголизма, тяжелых заболеваний печени. Литературные поиски также показали, что трава череды трехраздельной применяется, в основном, в составе фитосборов для наружного применения как противоаллергическое средство. Недостатками вышеперечисленных противоаллергических средств являются сложность стандартизации растительных экстрактов, недостаточная терапевтическая эффективность и наличие в составе экстрактов различных сопутствующих веществ.

Вышеприведенные данные показывают, что разработка нового стандартизо-ванного противоаллер­гического средства на основе суммы флавоноидов из травы череды трехраздельной, предназначенного для перорального применения представляется важным для нужд практической аллергологии.

В результате совместных исследований Инсти­тута химии растительных веществ (Узбекистан) и Института иммунологии (Узбекистан) на основе флавоноидов травы череды трехраздельной создан новый оригинальный препарат «Аллергодаф» антигистаминного и противоаллергического действия.

Субстанция «Экстракт череды сухой», полученный по предлагаемой технологии, имеет следующие показатели: содержание суммы флавоноидов в пересчете на лютеолин - не менее 7,0%; потеря массы при высушивании - не более 5,0 %; тяжелые металлы - не более 0,01%; сульфатная зола - не более 1,0%; остаточное количество бутанола - не более 0,04% [5].

Одна таблетка препарата «Аллергодаф» содержит 0,4 г экстракта череды сухого и вспомогательные вещества, такие как кальция стеарат, крахмал картофельный, кислота лимонная и натрия гидрокарбонат – до получения таблетки массой 0,5г [6].

Ранее было сообщено о результатах исследований экстракции флавоноидов, где показано, что наибольший выход флавоноидов наблюдается при шестикратной экстракции измельченного растительного сырья с размерами частиц 2-6 мм 70% этиловым спиртом при комнатной температуре [7]. Продолжая исследования, нами изучены параметры, влияющие на очистку кубового остатка водно-спиртового экстракта и его сушку.

Цель исследования. Установление оптимальных условий очистки и сушки водно-спиртового экстракта, полученного из травы череды трехраздельной, произрастающей на территории Узбекистана, которые позволят осуществить производство «Экстракта череды сухой», являющегося субстанцией препарата «Аллергодаф» для лечения аллергических заболеваний.

Полученные научные результаты и их обсуждение

Очистка водно-спиртового экстракта, полученного из травы череды трехраздельной. В используемом для экспериментов сырье содержание суммы флавоноидов составило 1,7% от массы сырья.

В экстракт наряду с флавоноидами переходят сопутствующие вещества. Очистку кубового остатка водно-спиртового экстракта из травы череды трехраздельной проводили органическими раство­рителями не смешивающимися с водой, методом экстракции в системе жидкость-жидкость.

Опыты проводили следующим образом: в экстракторы загружали по 0,5кг воздушно-сухой травы череды трехраздельной со степенью измельчения частиц 2-6 мм. Экстракцию проводили в одинаковых условиях методом настаивания 70% этиловым спиртом, пятикратно при комнатной температуре. Объединенные спиртовые извлечения из каждого экстрактора упаривали до 200 мл, помещали в делительные колонки объемом по 1 л и концентрат разбавляли водой в объемном соотношении 1:1. Затем водно-спиртовый раствор флавоноидов пятикратно обрабатывали: 1 – экстракционным бензином, 2 – хлороформом, 3 – бутанолом, 4 – этилацетатом. Извлечения анализировали на выход суммы флавоноидов и сопутствующих веществ (рис. 1).

Как видно из рис. 1, при обработке экстракционным бензином выход суммы флавоноидов наименьший. Этилацетат и хлороформ вместе с сопутствующими веществами извлекает и часть суммы флавоноидов. Бутанол по извлекающей флавоноиды и сопутствующие вещества способности превосходит от остальных рассмотренных растворителей. В результате определили, что для очистки концентрированного спиртового экстракта из травы череды от сопутствующих веществ его необходимо обрабатывать экстракционным бензином, с последующим извлечением флавоноидов бутанолом.

Рисунок 1. Влияние растворителей на выход флавоноидов и сопутствующих веществ

Следующим этапом исследований явилось изучение динамики очистки кубового остатка экстракционным бензином и извлечения флавоноидов бутанолом. Опыты проводили следующим образом: 0,5 кг сырья экстрагировали вышеописанным методом и объединенные спиртовые извлечения упаривали до 800 мл, концентрат разбавляли водой в объемном соотношении 1:1. Первоначально водно-спиртовый раствор флавоноидов шестикратно обрабатывали экстракционным бензином по 200 мл, затем из очищенного водного раствора флавоноиды извлекали бутанолом по 200 мл восьмикратно в одинаковых условиях. Каждую партию извлечения анализировали на выход сопутствующих веществ и флавоноидов в каждом сливе (рис. 2).

Из результатов, приведенных на рис. 2, установили, что для удаления сопутствующих веществ из концентрированного спиртового экстракта из травы череды необходимо не менее двух экстракций экстракционным бензином, а для извлечения флавоноидов из очищенного раствора – не менее пяти экстракций бутанолом.

Рисунок 2. Динамика извлечения флавоноидов из водного раствора различными органическими растворителями

Сушка флавоноидов и получение субстанции «Экстракт череды сухой». Суммарные субстанции, получаемые из растительного сырья, как известно, являются гигроскопичными продуктами. Полученный бутанольный густой экстракт после высушивания представляет собой порошок, который со временем быстро осмоляется и соответственно при хранении темнеет. Для получения стабильной при хранении и удовлетворительной по товарному виду субстанции мы изучили процесс сушки с подбором наполнителей.

Полученные бутанольные извлечения высушивали в вакуум-сушильном шкафу “ШСВ-45К” (Россия) при температуре (60 ± 5) °C, вакууме 0,6-0,8 кгс/см² и в сушилке инфракрасного излучения “ИКС-2М” (Россия) при температуре (70 ± 5) °C. Эксперименты показали, что процесс сушки без наполнителей длится долго, к тому же высушенная масса трудно отделялась от поверхности противня сушилки. Кроме того, полученные массы обладали свойством быстро осмоляться. Результаты экспериментов также показали, что содержание флавоноидов в сухом экстракте, высушенном в вакуум- сушильном шкафу, составило 21 %, а в сухом экстракте из сушилки инфракрасного излучения – 18 %. Это может объясняться, что инфракрасное излучение приводит к частичному расщеплению флавоноидов. Поэтому сушку суммы флавоноидов из травы череды трехраздельной предложено проводить в вакуум-сушильном шкафу.

Большое значение имеет равномерное распределение действующего вещества в лекарственных формах, которое зависит от таких факторов, как измельченность субстанции, соотношение действующих веществ и наполнителей при приготовлении лекарственной формы. Если при высушивании флавоноидов использовать часть наполнителя, достигается желаемая измельченность субстанции, которая дает возможность равномерного распределения действующего вещества в лекарственной форме. Кроме того, высушивание флавоноидов с добавлением наполнителя способствует ускорению процесса сушки и уменьшению гигроскопичности сухого экстракта.

Исходя из вышеизложенного, при получении сухого экстракта череды трехраздельной было решено добавлять наполнители, такие как крахмал или микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ), которые разрешены МЗ РУз для использования в качестве наполнителя при производстве таблеток или капсул. Для этого в экстрактор загружали по 4 кг воздушно-сухой травы череды трехраздельной со степенью измельчения частиц 2-6 мм и пятикратно экстрагировали флавоноиды 70% этиловым спиртом при комнатной температуре. Объединенные спиртовые экстракты отфильтровывали, упаривали до 1,6 л и разбавляли водой в объемном соотношении 1:1. Водный раствор трехкратно обрабатывали экстракционным бензином по 1,6 л. Из очищенного водного раствора флавоноиды пятикратно извлекали бутанолом по 1,6 л. Бутанольные извлечения объединяли и делили на восемь частей. Каждую часть бутанольного экстракта сгущали, добавляли по 300 мл дистиллированной воды, 200 мл содержимого колбы отгоняли с целью удаления остаточного количества бутанола. Содержание сухих веществ в водных растворах определяли с помощью рефрактометра марки RL-3 (Польша). Каждую партию водных растворов флавоноидов смешивали с разным количеством наполнителя в различных соотношениях сухих веществ водного раствора к наполнителю. Полученные массы сушили в вакуум- сушильном шкафу при температуре 60 °С и вакууме 0,6-0,8 кгс/см², измельчали на мельнице при одинаковых условиях, просеивали через сито с диаметром отверстий 0,5 мм и анализировали (табл. 1).

Таблица 1.

Подбор наполнителя для сушки флавоноидов из травы череды трехраздельной

Из табл. 1 видно, что при высушивании флавоноидов с добавлением крахмала, полученные образцы сухого экстракта череды трехраздельной трудно измельчаемы, прилипающего характера. Кроме того, после двукратного измельчения и просеивания этих образцов остаётся около 20% неизмельченных фракций.

Удовлетворяющие результаты получены при экспериментах, проведенных с использованием МКЦ. При соотношении сухих веществ водного раствора флавоноидов к МКЦ 1:1 получены легко измельчаемые образцы, отвечающие по содержанию флавоноидов требованиям проекта временной фармакопейной статьи.

На основе полученных результатов разработан промышленный способ получения «Экстракта череды сухой» из травы череды трехраздельной (рис. 3).

Измельченную (1) и взвешенную (2) воздушно–сухую надземную часть травы череды загружают в экстрактор (3), куда заливают 200 л 70% этилового спирта из мерника (4). Экстракцию флавоноидов проводят в течение 8 часов. По истечении времени первый этанольный экстракт в количестве 120,0-125,0 л сливают в сборник (7), который фильтрует через друк-фильтр (6) и отфильтрованный экстракт собирают в сборник (8).

В экстрактор (3) заливают из мерника (4) 125 л 70%-ного этилового спирта и проводят вторую экстракцию, затем проводят третью, четвертую и пятую экстракции аналогично первой. Получают 630,0 л отфильтрованного спиртового экстракта, который порциями по 20,0 - 25,0 л подают в вакуум – циркуляционный выпарной аппарат (10), где упаривание ведут при температуре 50-60 °С и вакууме 0,04-0,08 МПа (04-08 кгс/см²).

Упаренный спиртовый экстракт в количестве 10,0 л сливают в реактор (11), где разбавляют 10л воды и двукратно обрабатывают экстракционным бензином по 2,5 л. Очищенный концентрат загружают в стеклянный реактор с мешалкой (14) и пятикратно экстрагируют флавоноидов бутанолом по 5 л. Бутанольный экстракт подают в выпарной аппарат (16), где сгущают при температуре не выше 60°С. Далее для вытеснения остаточного количества бутанола в выпарной аппарат (16) подают 7,0-8,0 л очищенной воды и продолжают процесс сгущения до 4,0 л.

Очищенный водный концентрат в горячем виде тщательно перемешивают с 2,2 кг микрокристаллической целлюлозы до получения однородной массы. Влажную массу сушат в вакуумно-сушильном шкафу (19) при температуре 70°С и вакууме 04-08 кгс/см². Высушенную массу измельчают в мельнице (20) до прохода через сито с отверстием 0,25 мм. Получают 4,3 кг готового продукта – сухой экстракт череды с содержанием суммы флавоноидов не менее 10,0 %.

1-Молотковая мельница, 2 – Весы, 3-Экстрактор, 4,12,15- Мерники, 5-Теплообменник, 6-Друк – фильтр, 7,8,9,13,17-Сборники, 10, 16-Выпарные аппараты, 11, 14-Реакторы, 18-Мешалка, 19-Сушильный шкаф, 20-Мельница роторная

Рисунок 3. Аппаратурная схема производства сухого экстракта череды

Разработанная технология апробирована с получением 5 серий субстанции, отвечающей требованиям проекта ВФС.

При получении 5 серии образцов сухого экстракта череды проведен постадийный контроль флавоноидов (см. табл. 2).

Таблица 2.

Постадийный контроль экстракта череды сухой

Из табл. 2 выясняется, что в предлагаемой технологии выход суммы флавоноидов от содержания в сырье составляет 85,2 %.

Выводы: В результате проведенных исследований установлен оптимальный режим очистки водно-спиртового экстракта из травы череды трехраздельной, заключающийся в обработке экстракционным бензином не менее двух раз и пятикратной экстракции суммы флавоноидов бутанолом. Установлено необходимое количество, добавляемого МКЦ, которое должно быть в соотношении сухих веществ водного раствора флавоноидов к МКЦ 1:1. Разработана технология получения субстанции «Экстракт череды сухой», являющейся субстанцией антигистаминного и противоаллергического препарата «Аллергодаф». Проведен постадийный контроль производства экстракта череды сухого и установлено, что по разработанной технологии выход суммы флавоноидов составляет - 85,2 % от содержания в сырье.