Застосування ультразвуку у виробництві настойок з деяких видів рослинної сировини

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

15.00.01 - технологія ліків та організація фармацевтичної справи

ЗАСТОСУВАННЯ УЛЬТРАЗВУКУ У ВИРОБНИЦТВІ НАСТОЙОК З ДЕЯКИХ ВИДІВ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ

Бойко Микола Миколайович

Харків - 2010

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

настойка береза ультразвуковий екстрагування

Актуальність теми. В останні роки лікарські препарати рослинного походження набувають все більшої популярності у фармакотерапії при лікуванні багатьох хронічних та повільноплинних захворювань. Лікарські препарати рослинного походження представлені: хімічно чистими речовинами, виділеними з рослин, на основі яких синтезовані численні аналоги, та очищеними комплексами природних сполук (у вигляді субстанцій), і великою групою комплексних препаратів з рослин (настої, відвари, збори, настойки, екстракти та ін.), а також самою рослинною сировиною. Широке застосування лікарських препаратів, біологічно активних добавок і косметичних засобів на основі біологічно активних речовин (БАР) з рослинної сировини вимагає удосконалення технологій їх одержання, пошуку нових ефективних шляхів інтенсифікації процесу екстрагування та розробки оптимальних схем аналітичного постадійного контролю виробництва. Тільки таким чином можна забезпечити раціональний підхід до розробки оптимальної технології виробництва нових та удосконалення технології виробництва вже існуючих препаратів.

Одним із відомих фізичних факторів, які дозволяють інтенсифікувати процес екстрагування БАР з рослинної сировини, є ультразвук. У літературі питанню застосування ультразвуку в процесах екстрагування присвячена низка наукових робіт таких учених, як: П. М. Макаренка, Г. К. Гончаренка, І. О. Муравйова, Г. І. Молчанова та ін. Однак, як свідчать дані літератури, теоретичні основи недостатньо розроблені, а отже, і можливості та переваги практичного застосування ультразвуку в процесі екстрагування повністю не розкриті. Тому застосування ультразвуку для інтенсифікації процесу екстрагування, з'ясування технологічних особливостей ведення процесу екстрагування з використанням ультразвуку у виробництві екстракційних препаратів мають важливе практичне значення у технології одержання екстракційних препаратів та є актуальним питанням сучасного фармацевтичного виробництва.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Національного фармацевтичного університету («Фармакогностичне вивчення біологічно активних речовин, створення лікарських засобів рослинного походження», номер державної реєстрації 0103U000476) і проблемної комісії «Фармація» МОЗ та АМН України. Тема дисертаційної роботи затверджена РПК «Фармація» МОЗ та АМН України (протокол № 40 від 15.02.2006 р.).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - науково обґрунтувати й експериментально з'ясувати можливості та переваги застосування ультразвуку в технології отримання екстракційних препаратів на прикладі настойок із трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

· проаналізувати та узагальнити дані літератури щодо застосування ультразвуку при екстрагуванні біологічно активних речовин з рослинної сировини;

· дослідити технологічні властивості обраних видів лікарської рослинної сировини та вивчити фізико-хімічні властивості настойок, одержаних за допомогою мацерації та ультразвукової технології, визначити їх кількісні та якісні показники й розробити проекти аналітичної нормативної документації на запропоновані препарати;

· вивчити кінетичні процеси змочування рослинної сировини та екстрагування БАР із неї;

· експериметально обґрунтувати параметри екстрагування БАР з рослинної сировини під дією ультразвуку;

· розробити проекти технологічних регламентів отримання настойок в умовах виробництва за допомогою ультразвуку;

· розробити методики якісного та кількісного аналізу БАР у запропонованих препаратах;

· експериментально визначити термін та умови зберігання настойок отриманих за допомогою ультразвуку;

· провести порівняльні біологічні дослідження отриманих настойок.

Об'єкти дослідження. Трава кропиви собачої, трава хвоща польового, листя берези бородавчастої та настойки отримані з них за допомогою ультразвуку.

Предмет дослідження. Технологічні властивості рослинної сировини, а також фізико-хімічні властивості настойок, одержаних за допомогою ультразвуку та мацерації; кінетичні закономірності технологічного процесу отримання настойок із трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої за допомогою ультразвуку.

Методи дослідження. При виконанні поставлених у роботі завдань були застосовані такі методи дослідження:

· технологічні (насипна щільність, об'ємна щільність, питома густина, пористість, коефіцієнт поглинання екстрагенту тощо);

· фізико-хімічні (визначення екстрактивних речовин для ЛРС та настойок, втрата маси при висушуванні для ЛРС, тонкошарова хроматографія для витяжок, УФ/ВИД - спектроскопія для витяжок та ін.);

· стандартні біологічні методи для настойок;

· математичні (метод математичного моделювання та статистика).

Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна роботи полягає у розширенні можливостей використання ультразвуку в технології одержання екстракційних препаратів на прикладі настойок із трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої.

Уперше оптимізовані технологічні параметри здійснення процесу отримання екстракційних препаратів із трави кропиви собачої, трави хвоща польового та листя берези бородавчастої за допомогою ультразвуку, що відображено у двох патентах України на корисну модель № 38556 «Спосіб екстракції рослинної сировини» зареєстровано 12.01.2009 р. та корисну модель № 39788 «Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку» зареєстровано 10.03.2009 р., а також теоретично обґрунтовано оптимальний час ультразвукового екстрагування; запропонована математична модель обчислення насипної густини із суміші частинок одного або кількох видів сировини, що необхідно для теоретичних розрахунків та організації технологічного процесу.

Набули подальшого розвитку математичні моделі опису кінетики процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною та кінетики процесу екстрагування біологічно активних речовин.

Удосконалено методику вивчення процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною.

Практичне значення одержаних результатів. Дані отримані в результаті проведеного дослідження розширюють відомості про вплив ультразвуку на процес екстрагування, а відтак дозволяють робити рекомендації стосовно вибору умов інтенсифікації процесу ектсрагування БАР з трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої. Розроблено діючий макет ультразвукової установки та створено технічний опис та інструкцію до її експлуатації (протокол випробувань ННЦ «Інститут метрології» № 06-04-97/17 від 17 лютого 2009 р.). Технологія отримання настойок за допомогою ультразвуку покладена в основу проектів технологічних промислових регламентів на виробництво настойки берези, настойки хвоща польового, настойки пустирника (в лабораторних умовах виробництва на базі ВАТ «Лубнифарм», м. Лубни, Україна (акти впровадження технологічних промислових регламентвів від 22.11.2008 р.; акти впровадження технології отримання настойок за допомогою ультразвуку від 27.11.2008р.)). На підставі результатів експериментальних досліджень складено проекти АНД на настойки, що отримуються за допомогою технології з використанням ультразвуку. За попередніми розрахунками, економічний ефект від впровадження даної технології для отримання настойок з трави кропиви собачої складає 178215 грн/рік, трави хвоща польового - 395196 грн/рік, листя берези бородавчастої - 417696 грн/рік.

Викладені в роботі наукові положення можуть бути покладені в основу опрацювання технологічного процесу отримання екстракційних препаратів за допомогою ультразвуку.

Фрагменти роботи впроваджені в навчальний процес кафедр: технології ліків Запорізького державного медичного університету (акт впровадження від 26.10.2008 р.); технології ліків та клінічної фармації Національної медичної академії післядипломної освіти ім. П. Л. Шупика (акт впровадження від 10.11.2008 р.); технології ліків Тернопільського державного медичного університету ім. І. Я. Горбачевського (акт впровадження від 25.11.2008 р.); технології біологічно активних сполук, фармації та біотехнології Національного університету «Львівська політехніка» (акт впровадження від 02.12.2008 р.); технології ліків, організації та економіки фармації Луганського державного медичного університету (акт впровадження від 22.12.2008 р.).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто: проведено аналіз літературних джерел щодо застосування ультразвуку в технології екстрагування БАР із рослинної сировини; опрацьовані технології одержання настойок із трави хвоща польового, листя берези бородавчастої та трави кропиви собачої за допомогою ультразвуку; розроблено та відпрацьовано методики кількісного визначення біологічно активних речовин у настойках; проведено технологічні та фізико-хімічні дослідження; складено, на підставі результатів експериментальних досліджень проекти технологічних регламентів і АНД на виробництво настойок за допомогою ультразвукової технології; Автором у співавторстві: сплановано проведення експериментальних досліджень, обговорені їх результати та сформульовано висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: науково-практичній конференції «Фармацевтичне право в системі правовідносин: виробник - лікар - пацієнт - провізор - ліки - контролюючі та правоохоронні органи» (м. Харків, 2005); ІІ Міжнародній науково-практичній конференції «Створення, виробництво, стандартизація, фармакоекономічні дослідження лікарських засобів та біологічно активних добавок» (м. Харків, 2006); науково-практичній конференції «Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики» (м. Запоріжжя, 2006); науково-практичній конференції «Економічна освіта та наука: досвід та перспективи розвитку» (м. Харків, 2007); ІІ Міжнародній науково-практичній конференції «Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів» (м. Тернопіль, 2007); Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів» (м. Львів, 2008); І Науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні досягнення фармацевтичної технології» (м. Харків, 2008).

Публікації. Основні результати дослідження відображено в 15 публікаціях, у тому числі 6 статей у наукових фахових виданнях, 2 патенти на корисну модель та 7 тез доповідей.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 148 сторінках друкованого тексту, складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел та додатків. Робота ілюстрована 46 рисунками та 45 таблицями. Список використаних джерел містить 179 найменувань, серед яких 49 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і завдання дослідження, визначена наукова новизна та практичне значення.

У першому розділі «Сучасний стан розробки галенових препаратів» розглянуті питання щодо теоретичних засад опису процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною та процесу екстрагування БАР з рослинної сировини. Аналіз літературного огляду щодо застосування ультразвуку при одержанні витяжок із рослинної сировини дозволив встановити, що використання ультразвуку при екстрагуванні є доцільним, але мало вивченим питанням. Висвітлена також проблема стандартизації та контролю якості фітохімічних препаратів.

У другому розділі «Об'єкти та методи досліджень» наведено методологію проведення досліджень та подано характеристики об'єктів і методів дослідження, вказані основні характеристики діючої ультразвукової макетної установки.

Третій розділ «Розробка технології одержання настойок» присвячений розробці технології одержання настойок з рослинної сировини за допомогою ультразвуку та ультразвуку в імпульсному режимі.

Для прогнозування потрібної кількості рослинної сировини до завантаження в екстрактор та обчислення необхідної кількості екстрагенту для заливання рослинної сировини потрібно знати насипну щільність подрібненої рослинної сировини та коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною тощо. З цією метою була вивчена залежність насипної щільності рослинної сировини від розміру її частинок та запропонована математична модель обчислення насипної щільності із суміші частинок обраної рослинної сировини.

Результати досліджень залежності насипної щільності рослинної сировини від розміру її частинок наведено на рис. 1.



Із рис. 1 видно, що залежність насипної щільності рослинної сировини добре описується степеневою функцією, що дало нам можливість використати ці залежності в подальших розрахунках насипної щільності з суміші частинок рослинної сировини.

Для обчислення насипної щільності з суміші частинок рослинної сировини, а також із суміші різних видів рослинної сировини було отримане рівняння (1):

,(1)

де _см - насипна щільність суміші, г/см³;

m_i - маса і-тої фракції, г;

ш_і - об'ємна частка фракції з характерним розміром частинок d_і, об.ч;

_і - масова частка фракції з розміром частинок d_і, мас.ч;

V_i - об'єм, який займає і-та фракція, см³;

_і - насипна щільність і-тої фракції, г/см³;

_і^об - об'ємна щільність сировини, г/см³.

Рівняння (1) було отримане з класичного рівняння (2). При введенні в рівняння (2) об'ємної щільності рослинної сировини воно перетворюється у рівняння (1):

(2)

Використовуючи рівняння (1), ми розраховували насипну щільність рослинної сировини більш точно порівняно із загальноприйнятим рівнянням (3):

(3)

Переваги формули (1) проявляються при обчисленні насипної щільності модельних сумішей із суміші частинок різних видів рослинної сировини (листя берези бородавчастої, трави хвоща польового та кропиви собачої).

У ході відпрацювання технології отримання настойок із рослинної сировини були визначені її основні технологічні параметри: вологість, питома густина, насипна і об'ємна щільність, пористість та коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною. Результати досліджень наведені у табл. 1 для домінуючого або середнього розміру частинок сировини. Цей розмір частинок використовувався в подальших експериментах із вивчення кінетики поглинання екстрагенту та кінетики екстрагування БАР з рослинної сировини як при мацерації, так і при ультразвуковій екстракції. Вивчені технологічні параметри рослинної сировини були використані для розрахунків технологічного процесу отримання настойок із листя берези бородавчастої, трави кропиви собачої та хвоща польового за допомогою ультразвуку та методу порівняння - мацерації.

Таблиця 1 Основні технологічні параметри рослинної сировии
№ з/п	Технологічний параметр та його позначення	Одиниці виміру	Результати визначень
			трава хвоща польового	трава кропиви собачої	листя берези бородавчастої
1	Вологість (W)	% мас.	11,6	9,9	10,0
2	Питома густина (y)	г/см3	1,550,02	1,310,01	1,180,03
3	Об'ємна щільність (об)	г/см3	0,500,02	0,480,01	0,520,01
4	Насипна щільність (н)	г/см3	0,1310,003	0,0810,002	0,1090,002
5	Пористість (П)	см3/см3 ЛРС	0,68	0,63	0,56
6	Коефіцієнт поглинання	-	3,30,1	3,40,1	2,950,08
7	Розмір частинок сировини, (di)	мм	2-3	3-4	4-5

Примітка: число повторень n = 3

Із метою визначення часу початку дії ультразвуку було експериментально вивчено процес поглинання екстрагенту рослинною сировиною у часовому просторі та запропоновано теоретичну модель опису цього процесу. На основі проведених досліджень встановлено, що 15 хв замочування сировини достатньо для поглинання екстрагенту сировиною більш ніж на 50% від граничної маси. Це дає можливість для виявлення ефективного впливу ультразвукових коливань, як на процес поглинання екстрагенту, так і на процес виходу БАР із рослинної сировини. Тому цей час (15 хв) було обрано для початку дії ультразвуку.

Для вивчення процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною був запропонований та використаний швидкий та простий метод центрифугування з метою відділення вільного екстрагенту від частинок рослинної сировини.

Математична модель процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною виражається у рівнянні (4):

,(4)

де k₂ - константа швидкості поглинання екстрагенту рослинною сировиною, (гхв)^-1;

m_к, m - кінцева та поточна маса екстрагенту в наважці просоченої сировини, г;

t - час поглинання екстрагенту, хв.

Отримана математична модель дозволяє прогнозувати кінетику поглинання екстрагенту рослинною сировиною та використовувати її в розрахунках при екстрагуванні. Розраховані константи процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною k₂ та m_k наведені в таблиці 2.

Таблиця 2. Константи процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною k2 та mk
Тип рослинної сировини	Концентрація етанолу (v/v)	Константа k2 (гхв)-1	Константа mk (г)
Листя берези бородавчастої	40	0,152 0,005	0,938 0,028
Трава кропиви собачої	70	0,284 0,022	0,803 0,022
Трава хвоща польового	50	0,381 0,035	1,022 0,014

Примітка: число повторень n = 2

Для наукового обґрунтування оптимального співвідношення маси рослинної сировини до об'єму екстрагенту, який заливається, було експериментально вивчено залежність концентрації БАР та їх виходу в екстрагент від співвідношення об'єму екстрагенту до маси рослинної сировини. Експериментальні дані залежності зображені на рис.2.



Як видно з рис. 2, концентрація БАР (гідроксикоричних кислот) у витяжках із рослинної сировини при зростанні співвідношення об'єму екстрагенту до маси сировини знижується. Відповідно можна зробити висновок, що концентрація БАР у витяжках зростає при зменшенні співвідношення об'єму екстрагенту до маси рослинної сироивни, тобто при технології отримання настойок або екстрактів слід рекомендувати вибір співвідношення об'єму екстрагенту до маси рослинної сировини, який має бути найменшим. Тому при отриманні настойок слід дотримуватися співвідношення 1:5 (одна частина рослинної сировини на п'ять частин продукту що зливається).

Під час вивчення залежності виходу БАР у витяжки було отримано дані, наведені на рис. 3.



Експериментальні дані переходу БАР з рослинної сировини у витяжки від співвідношення об'єму екстрагенту до маси сировини показують, що чим менше це співвідношення, тим менший перехід БАР. Проте ця різниця не перевищує 5% для діапазону промислового співвідношення маси рослинної сировини до об'єму екстрагенту для настойок 1:5 та 1:10. Тому для економії екстрагенту та підвищення концентрації БАР у витяжках у промисловій технології одержання настойок слід обирати найменше співвідношення з можливих.

При визначенні ефективності технології отримання настойок за допомогою ультразвукового екстрагування порівняно з традиційним методом мацерації необхідно порівняти кінетичні криві накопичення біологічно активних речовин у настойках за однакових умов. На рис. 4 наведено експериментальні дані та теоретичні криві накопичення БАР у настойці (на прикладі трави хвоща польового).

Із графіків, наведених на рис. 4, видно, що концентрація БАР у настойці на 50% v/v етиловому спирті з трави хвоща польового при мацерації досягає рівноважної величини приблизно за 1440 хв, а при ультразвуковому екстрагуванні (при інтенсивності ультразвуку 5,3  0,4 Вт/см², частоті коливань 22 1,65 кГц, питомому навантаженні масою рослинної сировини поверхні випромінювача 5,26 г/см², співвідношенні маси рослинної сировини і об'єму продукту, який зливається 1:5, розміру частинок трави хвоща польового 2-3 мм та 15 хвилин попереднього замочування концентрація БАР) досягає рівноважної величини за 240 хв (для листя берези бородавчастої - 240 хв, для трави кропиви собачої - 330 хв).

Для вибору орієнтовного часу дії ультразвуку для екстрагування оптимальної кількості БАР із рослинної сировини у періодичних умовах роботи екстрактрора нами було застосоване таке рівняння:

,(5)

де П - питома продуктивність процесу екстрагування (кількість БАР, яка отримується за час екстрагування по відношенню до початкової маси), г/(гхв);

C(t) - концентрація БАР у витяжці в поточний момент часу, г/100мл;

V - об'єм екстрагенту, який заливається, мл;

ц - об'ємна частина екстрагенту, яка зливається;

m₀ - початкова маса БАР у ЛРС, г;

t_доп - час допоміжних робіт (завантаження рослинної сировини, злив витяжки, відвантаження шроту тощо, ми прийняли рівним 120 хв);

t - поточний час процесу екстрагування, хв.

На рис. 5 відображені криві залежності продуктивності процесу екстрагування БАР (флавоноїдів) від часу із рослинної сировини під дією ультразвуку. Із наведених кривих на рис. 5 видно, що залежність продуктивності екстрагування від часу має три зони (зона швидкого росту; зона швидкого спаду; зона повільного спаду продуктивності), які можна поділити точкою максимуму І; та точкою ІІ коли відбувається зміна випуклості на увігнутість. На нашу думку саме зона з точкою ІІ більш раціональна з точки зору вибору часу зупинки процесу екстрагування, оскільки саме з неї починається зона повільного спаду продуктивності. Отже оптимальна продуктивність при ультразвуковій дії за наших умов процесу: для листя берези бородавчастої припадає на ділянку 100-150 хв, тому можна прийняти час ультразвукового екстрагування для листа берези - 120 хв; для трави хвоща польового припадає на ту ж ділянку, що і у листа берези (100-150) хв, тому час ультразвукового екстрагування для трави хвоща польового можна прийняти той самий - 120 хв; для трави кропиви собачої оптимальний час ультразвукового екстрагування припадає на ділянку 150 - 200 хв, тому можна обрати оптимальний час ультразвукового екстрагування для трави кропиви собачої 180 хв. Як видно з наведених вище даних - це значно коротше за час екстрагування до настання рівноваги.

Для теоретичного опису кінетики екстрагування БАР з рослинної сировини ми використовували таку математичну модель (6):

,(6)

де С(t), C_k - концентрація в довільний момент часу та кінцева концентрація БАР у настойці, г/100 мл;

k - константа швидкості накопичення БАР в екстрагенті (хв^-1), це складена константа, яка дорівнює

;

m₀ - маса БАР у системі, г;

V- об'єм екстрагенту, мл;

t - поточний час екстрагування, хв;

A - константа.

Після математичних перетворень рівняння (6) можна використовувати для обчислення констант k та А за експериментальними даними (що відображено на рис. 6 на прикладі хвоща польового).

Як видно з даних рис. 6, ультразвук дуже впливає на константу швидкості екстрагування БАР з трави хвоща польового k. Розраховані константи k при мацерації та дії ультразвуку наведені в табл. 3.

Таблиця 3. Константи k для рослинної сировини при мацерації та дії ультразвуку

Тип рослинної сировини	Константа k при мацерації, хв-1	Константа k при ультразвуковій дії, хв-1
Трава хвоща польового	0,0047 0,0004	0,0165 0,0007
Трава кропиви собачої	0,0020 0,0001	0,0076 0,0004
Листя берези бородавчастої	0,0049 0,0003	0,018 0,001

Примітка: число повторень n = 2

Дані, наведені в табл. 3, свідчать, що костанта швидкості ектстрагування БАР з листя берези бородавчастої, трави кропиви собачої та хвоща польового при дії ультразвуку в зазначених умовах зростає майже у 3,6 рази.

На підставі проведених досліджень розроблені технологічні та апаратурні схеми, проекти технологічних промислових регламентів виробництва настойок за допомогою ультразвуку при маштабуванні його до промислового маштабу.

Технологія отримання настойок за допомогою ультразвуку включає такі стадії виробничого процесу: підготовка виробництва, підготовка рослинної сировини та екстрагенту, підготовка закупорювальних матеріалів та флаконів до наповнення, отримання настойки за допомогою ультразвуку, пакування, фасування та відвантаження готової продукції, регенерація спирту зі шроту. Блок - схема технологічного процесу виробництва настойок наведена на рис. 7.

Очікуваний економічний ефект від упровадження ультразвукової технології одержання екстракційних препаратів на прикладі настойки з трави кропиви собачої - 178215 грн/рік; настойки трави хвоща польового - 365196 грн/рік та листя берези бородавчастої - 417696 грн/рік.

Технологія отримання настойок за допомогою ультразвуку з трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої опрацьована в лабораторних умовах ВАТ «Лубнифарм».

Четвертий розділ «Фізико-хімічні дослідження, якісний аналіз та кількісне визначення біологічно активних речовин у рослинній сировині і настойках» присвячений розробці якісного та кількісного аналізів отриманих настойок та вивченню кількісного вмісту БАР у використовуваній рослинній сировині. Оскільки дані щодо кількісного вмісту БАР у сировині та препаратах у різних авторів відрізняються, нами спочатку було проведене якісне хроматографічне вивчення витяжок із ЛРС з метою виявлення компонентів та підбору речовин, які були б придатні для застосування як стандартні сполуки в кількісному аналізі. Ідентифікацію витяжок з рослинної сировини та настойок виконували методом ТШХ у системі розчинників: н-бутиловий спирт - оцтова кислота льодяна - вода (4:1:2 v/v/v) та за допомогою реакцій ідентифікації. Як речовини - свідки використовували кверцетин, гіперозид, рутин, хлорогенову кислоту. При розробці методик кількісного та якісного аналізів були застосовані загальноприйняті методи фізико-хімічних досліджень згідно з ДФУ, які дозволяють об'єктивно оцінювати якість готової продукції.

Для кількісного визначення БАР у настойках та ЛРС був обраний експресний, економний та простий метод спектрофотометричного визначення таких основних груп БАР: флавоноїди в перерахунку на рутин з оптимально підібраною кількістю розчинів алюмінію хлориду та кислоти оцтової у 70% v/v спирті при 4105 нм (залежно від різновиду рослинної сировини); гідроксикоричних кислот в перерахунку на кислоту хлорогенову в 20% v/v спирті при 327 нм та таніну в перерахунку на кислоту галову в 40% v/v спирті при 270 нм для настойки з листя берези бородавчастої.

Дані основних фізико-хімічних показників якості рослинної сировини та настойок, отриманих з неї за допомогою ультразвуку, наведені в табл. 4.

У п'ятому розділі «Мікробіологічні та фармакологічні дослідження отриманих настойок» наведені результати порівняльних аналізів мікробіологічних показників настойок, одержаних за допомогою ультразвуку та за допомогою мацерації, які свідчать, що вони відповідають вимогам ДФУ до випробування мікробіологічної чистоти нестерильних лікарських засобів (дослідження із мікробіологічної чистоти настойок проводилися на базі Лабораторії мікробіологічних та імунологічних досліджень НФаУ під керівництвом проф. Філімонової Н. І.).



Біологічні ефекти настойок, одержаних за допомогою ультразвуку, порівняно з настойками, отриманими шляхом мацерації, статистично не відрізняються один від одного (дослідження порівняльної біологічної дії настойок із рослинної сировини проводилися на базі Центральної науково-дослідної лабораторії НФаУ під керівництвом проф. Яковлевої Л. В.).

Таблиця 4. Основні показники якості рослинної сировини та настойок, отриманих з неї, за допомогою ультразвуку
Назва сировини / настойки	Флавоноїди в перерахунку на рутин, мас. частка (ЛРС) або г/100 мл (настойки)	Гідроксикоричні кислоти в перерахунку на кислоту хлорогенову, мас. частка (ЛРС) або г/100 мл (настойки)	Таніни в перерахунку на кислоту галову, мас. частка (ЛРС) або г/100 мл (настойки)	Екстрактивні речовини, мас. частка (ЛРС) або г/см3 (настойки)	Відносна густина, г/см3	Вміст етанолу, v/v
Трава хвоща польового	0,0127 0,0004	0,0224 0,0009	-	0,242 0,004	-	-
Настойка з трави хвоща польового	0,131 0,004	0,213 0,009	-	0,0178 0,0002	0,955 0,005	46,80,2
Трава кропиви собачої	0,0070 0,0002	0,032 0,001	-	0,283 0,004	-	-
Настойка з трави кропиви собачої	0,0261 0,0008	0,131 0,005	-	0,0151 0,02	0,893 0,005	66,50,2
Листя берези бородавчастої	0,040 0,001	0,041 0,001	0,058 0,002	0,395 0,006	-	-
Настойка з листя берези бородавчастої	0,243 0,007	0,244 0,008	0,34 0,01	0,0188 0,0002	0,958 0,005	37,40,2

Примітка: число повторень n = 3

На підставі проведених досліджень були розроблені проекти аналітичної нормативної документації на настойки кропиви собачої, берези бородавчастої та хвоща польового одержаних за допомогою ультразвуку.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. У дисертаційній роботі на прикладі настойок із трави хвоща польового, кропиви собачої та листя берези бородавчастої науково обґрунтовані можливості та експериментально доведені переваги застосування ультразвуку в технології отримання екстракційних препаратів.

2. Визначені основні технологічні параметри рослинної сировини: вологість; насипна і об'ємна щільність; коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною; залежність насипної густини сировини від розміру її частинок; вміст екстрактивних речовин та БАР; фізико-хімічні параметри настойок: кількісний вміст флавоноїдів, гідроксикоричних кислот, танінів; екстрактивні речовини; відносна густина, вміст етанолу у настойках.

3. Вивчено поглинання маси екстрагенту сировиною у часі; екстрагування БАР з рослинної сировини у часі, а також набули подальшого розвитку математичні моделі описання цих процесів, в яких взаємопов'язані основні технологічні параметри сировини. Це дає змогу більш точно розрахувати потрібну масу сировини для заповнення нею екстрактора та вибору необхідного часу замочування сировини для початку дії ультразвуку і прогнозування концентрації БАР у настойках. Запропонована проста і швидка методика вивчення динаміки поглинання екстрагенту рослинною сировиною у часі.

4. Обґрунтовані оптимальні параметри екстрагування БАР із рослинної сировини за допомогою ультразвуку. При інтенсивності ультразвуку - 5,30,4 Вт/смІ; частоті коливань - 221,65 кГц; питомому навантаженні - маса рослинної сировини на поверхню випромінювача 5,26 г/смІ; час змочування ЛРС - 15 хв; час дії ультразвуку для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 120 хв, для трави кропиви собачої - 180 хв, процес екстрагування скорочується у 8-12 разів у порівнянні з мацерацією впродовж доби. Використан ультразвук в імпульсному режимі при вищенаведених умовах (при часі дії ультразвуку в імпульсі 0,10 сек та часі між імпульсами 0,05 сек) при цьому час екстрагування складає для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 180 хв, для трави кропиви собачої - 240 хв. Новизна використання ультразвуку та ультразвуку в імпульсному режимі в технології екстрагування БАР з ЛРС захищена патентами України на корисну модель № 38556 «Спосіб екстракції рослинної сировини» зареєстровано 12.01.2009 р. та корисну модель № 39788 «Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку» зареєстровано 10.03.2009 р.

5. Результати досліджень технології екстракції за допомогою ультразвуку використані у проектах технологічних регламентів на виробництво настойок з листя берези бородавчастої, трави хвоща польового та кропиви собачої (акт впровадження від 22.11.2008 р.).

6. Експериментально доведена стабільність настойок із листя берези бородавчастої, трави хвоща польового та трави кропиви собачої отриманих за допомогою ультразвуку протягом 2-х років зберігання при двох температурних режимах: 8-15С та 15-25С;

7. Розроблено методики якісного та кількісного визначення суми флавоноїдів в перерахунку на рутин, суми гідроксикоричних кислот в перерахунку на кислоту хлорогенову та таніну в перерахунку на кислоту галову, що містяться у настойках. Розроблено проекти АНД на отримувану продукцію.

8.Біологічними дослідженнями встановлено, що мікробіологічні показники та фармакологічні властивості настойок отриманих мацерацією та при дії ультразвуку відповідають вимогам ДФУ та мають мінімальні розбіжності одна від одної.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бойко М. М. Вивчення кінетики поглинання екстрагенту під час процесу екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Вісник фармації. - 2008. - № 2 (54). - С. 17-20. (Особистий внесок - проведення експериментальних досліджень, узагальнення результатів, обговорення та написання статті).

2. Бойко М. М. Вивчення впливу ультразвуку на кінетику вилучення біологічно активних речовин з рослиннї сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Український журнал клінічної та лабораторної медицини. - 2008. - Т.3. - № 3. - С. 53-55. (Особистий внесок - планування та проведення експерименту, узагальнення результатів, участь у написанні статті).

3. Бойко М. М. Обґрунтування схеми розробки аналітичного контролю виробництва фітохімічних засобів отримуваних за допомогою ультразвуку / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Запорожский медицинский журнал. - 2008. - № 4(49). - С. 84-88. (Особистий внесок - розробка методів аналізу БАР у фітопрепаратах, виконання досліджень та оформлення результатів).

4. Бойко М. М. Визначення насипної щільності суміші частинок із різної лікарської рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Вісник фармації. - 2009. - № 1(57). - С. 33-35. (Особистий внесок - визначена насипна щільність рослинної сировини та запропонована математична модель, участь у підготовці статті).

5. Бойко М. М. Вивчення впливу імпульсного ультразвуку на швидкість вилучення біологічно активних речовин з рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Фітотерапія. Науково-практичний часопис. - 2009. - № 1. - С. 60-64. (Особистий внесок - вивчення кінетики процесу екстракції БАР з рослинної сировини під дією імпульсного ультразвуку, участь у написанні статті).

6. Бойко М. М. Математичне описання процесу екстракції біологічно активних сполук із рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Український журнал клінічної та лабораторної медицини. - 2009. - Т. 4, № 1. - С. 38-40. (Особистий внесок - проведення експерименту, розробка математичної моделі процесу екстракції, підготовка статті).

7. Пат. 38556 UA, МПК (2006) B01D 11/02; B01J 19/10. Спосіб екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев; Національний фармацевтичний університет. u 2008 09763; Заявл. 25.07.2008; Опубл. 12.01.2009, Бюл. № 1. - 4 с. (Особистий внесок - планування та проведення експерименту, узагальнення результатів, участь у підготовці матеріалів до публікації).

8. Пат. 39788 UA, МПК (2009) B01D 11/02; B01J 19/10. Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку / М. М. Бойко, О. І. Зайцев; Національний фармацевтичний університет. u 2008 12356; Заявл. 20.10.2008; Опубл. 10.03.2009, Бюл. № 5. - 4 с. (Особистий внесок - проведення експерименту, підготовка матеріалів до публікації).

9. Бойко Н. Н. Ультразвук как перспективный физический фактор в производстве фитопрепаратов / Н. Н. Бойко, А. И. Зайцев // Ліки України. Спеціалізоване інформаційне видання. Матеріали науково-практичної конференції «Фармацевтичне право в системі правовідносин: виробник-лікар-пацієнт-провізор-ліки-контролюючі та правоохоронні органи». - 2005. - № 9 (98) (додаток). - С. 169.

10. Бойко М. М. Перспективи застосування ультразвуку при виробництві настойок та екстрактів / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Збірник наукових статей «Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики» випуск ХV. - Запоріжжя: Вид-во ЗДМУ, 2006. - Т.2. - С. 442-443.

11. Бойко М. М. Доцільність застосування ультразвуку у фіто-фармацевтичній промисловості / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Створення, виробництво, стандартизація, фармакоекономічні дослідження лікарських засобів та біологічно активних добавок: тези доп. ІІ Міжнародної науково-практичної конференціїї (12-13 жовтня 2006р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФаУ, 2006. - С. 133.

12. Бойко М. М. Вивчення основних технологічних параметрів лікарської рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів: тези доп. ІІ Міжнародної науково-практичної конференції (11-12 жовтня 2007 р., м. Тернопіль). - Науково-практичний журнал Фармацевтичний часопис. - 2007.- № 4 (4). - С.26-27.

13. Бойко М. М. Економічне обґрунтутання застосуваняя ультразвуку як засобу інтенсифікації процесу екстракції у фітохімічній галузі / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Економічна освіта та наука: досвід та перспективи розвитку: мат. наук.-практ. конф. (22 -23 листопада 2007 р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФаУ, 2007. - С. 306-307.

14. Бойко М. М. Застосування ультразвуку в процесі екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів: тези доп. Національної наук.-техн. конф. з міжн. участю - Львів: Вид-во Нац. Універс. «Львівська політехніка», 2008. - С. 190.

15. Бойко М. М. Вплив ультразвуку на швидкість екстракції БАР з рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Сучасні дослідження фармацевтичної технології: мат. І наук.-практ. конф. з міжн. участю (20-21 листопада 2008 р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФаУ, 2008. - С. 132.

Размещено на Allbest.ru

...