Факторы, влияющие на полноту вытяжки биологически активных веществ из лекарственного растительного сырья

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОЛНОТУ ВЫТЯЖКИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ.

В последние годы наблюдается повышенный интерес к фитотерапии. Водные извлечения из лекарственного растительного сырья обладают высокой биодоступностью, по сравнению с индивидуальными лекарственными веществами, так как близки природе человека. Обладают более мягким действием на организм, низким уровнем проявления побочного эффекта, лучше переносятся и могут применяться длительно, что особенно важно в педиатрии и гериатрии.

Растения для лечения различных заболеваний используют издавна. Из 20 тысяч видов растений, произратающих на территории нашей страны, в народной медицине применяют около 3 тысяч, официнальная медицина использует всего 200.

Водные извлечения применяли в медицине еще задолго до знаменитого римского врача Клавдия Галена (131 – 201 гг. н.э.). Они не потеряли актуальности до нашего времени. В древности основные приёмы изготовления водных извлечений были сходны с приёмами изготовления пищи: измельчение, вымачивание, отваривание и пр. Водные извлечения и лекарства на их основе часто отличались сложностью состава.

В технологии изготовления водных извлечений долгое время преобладал эмпиризм. Научный подход к изготовлению водных извлечений наметился с момента выхода ГФ СССР VII издания.

В настоящее время не может быть универсальной технологии водных извлечений из растительного лекарственного сырья, содержащего различные группы действующих веществ. Для каждого сырья должна быть индивидуальная рациональная технология, с помощью которой возможно извлечение максимума действующих веществ.

На динамику экстракционного процесса, следовательно, и на качество настоев и отваров оказывают влияние следующие факторы:

- соотношение количества сырья и экстрагента;

- стандартность сырья;

- гистологическое строение сырья;

- степень измельчения сырья;

- материал применяемой аппаратуры;

- температура и время настаивания;

- влияние ферментов и микрофлоры;

- химический состав действующих веществ;

- рН среды.

Соотношение сырья и экстрагента:

Если используется лекарственное растительное сырьё простого списка (кора дуба, цветки ромашки, листья брусники), то настои и отвары готовят в соотношении 1 : 10.

Водные вытяжки из травы горицвета, корневищ с корнями валерианы, рожек спорыньи, травы (листьев, цветков) ландыша, корней истода, сенеги, синюхи, мыльнянки, клубней морского лука, семени льна изготовляют в соотношении 1 : 30.

Из корней алтея, травы душицы, плодов шиповника вытяжки изготовляют в соотношении 1 : 20.

Извлечения из лекарственного растительного сырья, содержащего сильнодействующие вещества (травы термопсиса, листьев наперстянки, травы чистотела и др.), изготовляют по прописи врача, а при отсутствии указаний о количестве сырья – в соотношении 1 : 400 и в основном из экстрактов – концентратов.

Нестандартные концентрации водных извлечений некоторых видов сырья:

Шишки ели обыкновенной 1 : 5

Корень девясила 1 : 12,5

Брикет листьев толокнянки, травы богульника 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

Для получения полноценных вытяжек необходимо использовать максимально возможное при данных условиях количество воды, так как надо учитывать, что часть жидкости после извлечения всегда удерживается (поглощается) растительным материалом, поэтому готовой вытяжки получается меньше, чем было взято воды. Для получения требуемого количества вытяжки приходится добавлять воду, что приводит к частичному разбавлению настоя или отвара. Количество поглощаемой воды зависит гистологического строения и степени измельчения сырья. Поэтому необходимо использовать индивидуальные коэффициенты поглощения воды сырьём.

Коэффициент водопоглощения показывает количество жидкости, удерживаемое 1,0г растительного сырья стандартной степени измельчения после его отжатия в перфорированном стакане инфундирки.

Для наиболее часто применяемых видов сырья коэффициенты водопоглощения приведены в ГФ, а также в приказе МЗ РФ от 21. 10. 1997 № 308. Таким образом, количество воды, необходимое для приготовления настоя или отвара, определяют суммированием объема извлечения, указанного в рецепте, и дополнительного количества воды, которое рассчитывают путем умножения массы сырья на коэффициент водопоглощения.

Изготовленные водные извлечения могут быть использованы для пенных или кислородных пенных коктейлей. Водные извлечения, применяемые для ингаляций, лечебных ванн, изготавливают в концентрации 1 : 10. При этом готовую вытяжку для ванн можно использовать в соотношении: 1 л извлечения на 100 л воды.

Растворы для примочек, спринцеваний, местных ванночек изготовляют в более высокой концентрации – 1 : 5 или 1 : 3.

Стандартность сырья.

Состав и концентрация водных извлечений, сила и характер их действия на организм зависят от исходного сырья и, в частности от содержания в нем действующих веществ. Стандартным называется сырье, отвечающее требованиям НТД. Для получения водных вытяжек может применяться только стандартное сырье или с большим содержанием действующих веществ и повышенной биологической активностью.

В этом случае необходимо произвести перерасчет нестандартного сырья по формуле:

,

где Х – количество сырья с повышенным содержанием действующих

веществ, г;

А – количество сырья, прописанное в рецепте, г;

С – фактическое количество действующих веществ в сырье,

выраженное в процентах или числом ЕД в 1,0 г сырья;

В – стандартное содержание действующих веществ в тех же

единицах.

Применять сырьё, содержащее действующих веществ меньше, чем это предусмотрено НТД, недопустимо, так как это приводит к получению водных вытяжек с повышенным содержанием сопутствующих веществ, мутных и менее стойких при хранении.

Кроме нормирования по содержанию действующих веществ, растительное лекарственное сырьё должно соответствовать определённой степени микробиологической чистоты.

Гистологическое строение сырья.

При изготовлении водных вытяжек выбор способа экстракции растительного материала, как правило, определяется его гистологическим строением. Из рыхлого, тонкого, ломкого сырья мягкой анатомо – гистологической структуры (цветки, листья, травы, стебли) обычно изготовляют настои. Настои также могут быть приготовлены из сырья с плотной анатомо – морфологической структурой, но содержащего термолабильные или летучие вещества, например, эфирные масла (корневища с корнями валерианы, аира, плоды кориандра, можжевельника, тмина, фенхеля). Изготовление водных извлечений из плотного сырья (коры, корни, корневища), а также кожистых листьев толокнянки и брусники, листьев ольхи клейкой, содержащих много дубильных веществ, листьев сенны, содержащих антрагликозиды – отвары.

Степень измельчения растительного материала.

Для различных видов сырья существует своё оптимальное значение степени измельчения. В соответствии с ГФ оптимальное значение для трав, листьев и цветков – не более 5 мм (исключение: кожистые листья брусники, толокнянки – не более 1 мм, трава тимьяна – до 1 мм, слоевище ламинарии – до 3 мм, побеги багульника, листья эвкалипта – до 5 мм, листья мяты, соплодия ольхи, шишки ели – до 10 мм, цветки липы – в пределах – 0,5 – 20 мм, листья шалфея – в пределах 1 – 35 мм, листья сенны – 7 мм, кора калины – 7 мм, корневища с корнями синюхи – от 7 до 20 мм, соответственно, трава чабреца – толщиной до 5 мм, длиной до 15 мм, трава зверобоя – 7 мм). Не измельчают: мелкие нежесткие цветки лаванды, ромашки аптечной, василька синего; плоды укропа пахучего, аниса обыкновенного, тмина, фенхеля, можжевельника, черники, жостера слабительного, шиповника, боярышника, почки берёзовые и почки сосны, семена лимонника и льна. Оптимальное измельчение для плодов и семян – не более 3 мм. Ниже и выше оптимальной степени измельчать не рекомендуется, так как в вытяжку попадает большое количество балластных веществ. Сырьё должно быть измельчено без остатка (во избежание потерь действующих веществ). После измельчения сырьё обязательно надо отсеять от пыли. Чрезмерное измельчение может привести к отрицательным последствиям:

- увлажнению и слёживанию сырья, затруднению проникновения экстрагента внутрь растительных клеток;

- вымыванию из разрушенных клеток всего содержимого, большого количества балластных веществ (ВМС, белков, пектина и др.), их набуханию;

- получению мутных, плохо фильтруемых извлечений.

Для изготовления примочек используют лекарственное сырьё с размером частиц до 2 мм, обработанное в воде при 90 – 95^оС.

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

Материал применяемой аппаратуры.

Рис. №1 Рис. №2

Изготовление водных извлечений проводят с использованием инфундирных (инфундирно – стерилизационнных) аппаратов, в которые помещают 1 – 3 инфундирки в зависимости от конструкции (см. рисунок №1)

Материал, из которого сделана инфундирка (см. рис №2) , также может влиять на качество изготовляемых настоев и отваров. Он не должен взаимодействовать с растительным материалом и извлекаемыми действующими веществами, обладать достаточной теплопроводностью и механической прочностью. При выборе инфундирки необходимо учитывать то обстоятельство, что скорость повышения температуры внутри инфундирки во время извлечения зависит от материала, из которого она сделана. В частности, в фарфоровых инфундирках, которые обладают меньшей теплопроводностью, жидкость нагревается медленней, чем в металлической, поэтому их целесообразно предварительно подогреть в течение 15 минут на кипящей водяной бане (до температуры стенок 90 – 92^оС).

Для отжимания сырья используют пресс – цедилку (см. рисунок №3), имеющую вид небольшого металлического сита с пестиком, со вставной сетчатой основой или деколятор – металлический перфорированный цилиндр (см. рисунок №4), имеющий пробку – поршень и закрывающийся крышкой. В деколятор помещают растительное сырьё и подвешивают его в инфундирку, содержащую воду. Поршень служит для отжимания оставшегося после извлечения в деколяторе растительного сырья.

Рис. №3 Пресс – цедилка Рис.№4 Деколятор

а – металлическое сито;

б – вставная перфорированная основа;

в – отжимной диск.

Температура и продолжительность время настаивания.

Режим настаивания, то есть температурные условия экстракции и продолжительность контакта растительного сырья с экстрагентом оказывает сильное влияние на качественный и количественный состав вытяжки. У большинства экстрагируемых веществ с повышением температуры увеличивается растворимость и диффузия. При этом важно, что температура повышается постепенно, а ,следовательно, пектины, белки, камеди успевают раствориться и продиффундировать раньше, чем свернуться или набухнуть. Кроме того, воздействие температуры приводят к гибели микроорганизмов, что очень важно для сохранения качества водных извлечений.

С другой стороны, продолжительное воздействие высокой температуры приводит к разрушению термолабильных веществ, например гликозидов сердечной группы, эфирных масел. Применение нагревания нежелательно вследствие значительного увеличения выхода сопутствующих веществ и потери летучих компонентов.

В аптечной практике для изготовления водных вытяжек используют методы горячего – Infusa calide parata (настои, отвары, слизи) и холодного – Infusa frigide parata (только для настоя корня алтея) экстрагирования.

Для отдельных видов растительного сырья (гриб чага, трава душицы, листья дягиля и др.) предусмотрены определённые методики изготовления, изложенные в соответствующих инструкциях.

Режим экстрагирования зависит от вида извлечения и его объёма

Таким образом, технологический процесс настоев и отваров отличается только по времени температурного воздействия. В фармакопеях разных стран приводятся различные режимы настаивания.

Большое влияние на качество вытяжки оказывает время охлаждения и температура процеживаемой вытяжки в зависимости от химического состава лекарственного сырья.

Настои процеживают только после полного охлаждения, не ранее, чем через 45 минут. Это связано с тем, что 15 – минутное настаивание на водяной бане, как правило, недостаточно для полного извлечения действующих веществ из растительного сырья и при охлаждении идёт дополнительный процесс извлечения.

Для некоторых настоев охлаждение важно ещё потому, что их действующие вещества лучше растворимы в холодной, чем в горячей воде. Например, гликозиды наперстянки (в частности, дигитоксин) или горицвета (адонивернозид) при нагревании настоя на кипящей водяной бане коагулируют и переходят снова в раствор только в процессе охлаждения настоя.

В других случаях в процессе охлаждения вытяжки происходит её самоочищение от некоторых сопутствующих (балластных) веществ, которые обладают малой растворимостью в холодной воде и выпадают в осадок

(смолы и др.).

Стадия охлаждения для отваров короче, чем для настоев, что связано с более длительным сроком их настаивания на водяной бане и содержанием значительного количества ВМС, растворы которых после охлаждения сильно загустевают и плохо процеживаются.

Влияние ферментов и микрофлоры.

В лекарственных растениях содержатся многочисленные ферменты, являющиеся веществами белковой природы. Под влиянием ферментов в живом растении происходят сложные процессы образования и разложения различных веществ и таким образом, обуславливают в нём процессы жизнедеятельности. При жизни растения действия ферментов направляются и регулируются растением. При отмирании растений начинается глубоко идущий распад веществ (в том числе и действующих) вследствие хаотического действия ферментов – этот процесс называют автолизом, то есть полное собственное растворение (разрушение) веществ, входящих в клетку.

Деятельность ферментов протекает преимущественно во влажной и слабокислой среде. Кратковременное температурное воздействие выше 60 – 70^оС обычно приводит к денатурации и инактивации ферментов. Действие ферментов не мгновенно. Поэтому, если залить растительный материал холодной водой, и поставить нагревать, то за - 10 минут, пока температура воды достигнет 60 – 70^оС (температура инактивации ферментов), последние не произведут заметного разложения действующих веществ. И в то же время холодная вода создаёт лучшие условия для извлечения действующих веществ из растительного материала, который содержит значительное количество белковых веществ.

Разрушительная деятельность ферментов прекращается при высушивании растений. Все виды свежих растений необходимо высушивать возможно быстрее после их сбора. В аптеках водные вытяжки изготовляют только из высушенного растительного сырья.

При изготовлении водных вытяжек необходимо учитывать, что растительное сырьё не свободно от микроорганизмов. Даже в хорошо консервированном сырье обычно находятся различные почвенные микроорганизмы. Микрофлора может попасть в вытяжку и в процессе её изготовления из воздуха и, вызывая различные бродильные процессы (молочнокислое, уксуснокислое, спиртовое брожение), привести к порче. Температура кипящей водяной бани приводит к гибели микроорганизмов.

Химический состав действующих веществ.

Химический состав действующих веществ, их устойчивость, растворимость в горячей и холодной воде, совместимость и другие свойства в значительной степени влияют на процесс экстракции, что определяет особенности технологии водных извлечений их различного сырья.

Сырьё, содержащее дубильные вещества (кора дуба, корневище лапчатки, корневища кровохлёбки и змеевика, листья толокнянки).

Из данного сырья всегда изготовляют отвары, которые фильтруют сразу без охлаждения, так как при охлаждении дубильные вещества выпадают в осадок. Обязательная этикетка «Перед употреблением взбалтывать».

Сырьё, содержащее сапонины (корни сенеги и синюхи, трава хвоща).

Из такого сырья всегда изготовляют отвары. Оптимальной средой для извлечения сапонинов считается щелочная, поэтому рекомендуют добавлять натрия гидрокарбонат непосредственно в инфундирку перед настаиванием (1,0 на 10,0 сырья).

Сырьё, содержащее антрагликозиды (корни ревеня, кора крушины, листья сенны).

Из этого сырья изготовляют отвары. Из коры крушины отвары изготовляют по общим правилам. При этом следует учитывать срок сбора коры (используют после годичной выдержки). Из корня ревеня изготовляют то, что прописано в рецепте (настой или отвар), так как эти извлечения оказывают прямо противоположное терапевтическое действие (отвары слабительное, настои – закрепляющее). Отвары из листьев сенны фильтруют после полного охлаждения (3 – 4 часа), чтобы освободиться от смолистых веществ, обладающих сильным раздражающим действием на слизистую желудка и кишечника.

Сырьё, содержащее эфирные масла (листья мяты, корневища с корнями валерианы, плоды аниса).

Из этого сырья всегда изготовляют настои при плотно закрытой инфундирке и без перемешивания. Фильтруют после полного охлаждения, так как идёт большая потеря эфирных масел, хорошо перегоняющихся с водяным паром.

Сырьё, содержащее сердечные гликозиды (трава горицвета, листья наперстянки, трава ландыша).

Изготовляют из этого сырья только настои. При получении вытяжки необходимо следить за температурой, временем, значением рН. Обращают внимание на стандартность сырья. Настой из корней валерианы, травы адониса и ландыша изготовляют в соотношении 1 : 30, из других видов сырья – 1 : 400. В настоящее время сильнодействующее лекарственное растительное сырьё в аптеки не поступает. Поэтому при поступлении рецептов на водные извлечения из такого сырья их изготовляют из стандартизованных экстрактов – концентратов.

Сырьё, содержащее слизи.

Чаще изготовляют слизь корня алтея. Корень алтея содержит до 10% слизи и 38% крахмала. Нужно получить извлечение с максимальным содержанием слизи и минимальным содержанием крахмала, так как он является балластным веществом. Слизь является неограниченно набухающим ВМС (хорошо растворяется в холодной воде), а крахмал ограниченно набухающим (растворяется только в горячей воде). В связи с этим извлечение получают настаиванием при комнатной температуре в течение 30 минут, и после этого сырьё не отжимают.

Слизь из семян льна изготовляют в концентрации 1 : 30. Семена не измельчают, так как слизь находится в эпидермисе и, кроме того, при измельчении семян в слизь переходят балластные вещества. Семена помещают в подставку, быстро обмывают холодной водой от пыли и добавляют воду (95^оС) и взбалтывают 15 минут. Слизь фильтруют через марлю во флакон для отпуска.

рН среды

При изготовлении настоев и отваров из алкалоидосодержащего сырья (трава термопсиса, листья красавки, трава плауна баранца, корень ипекакуаны, спорынья, кора хины и др.) алкалоиды экстрагируют водой, подкисленной хлористоводородной кислотой в концентрации 0,83%.

Обычно алкалоиды содержатся в растениях в виде оснований, таннатов или солей органических кислот, труднорастворимых в воде. Обработка сырья указанной кислотой необходима для перевода алкалоидов в легкорастворимые соли, что обеспечивает максимальный переход их в вытяжку.

По указанию ГФ кислоты берут по массе столько, сколько содержится алкалоидов во взятом количестве растительного сырья в пересчёте на хлористый водород. Количество алкалоидов в растительном сырье указано в частных статьях на стандартное растительное сырьё.

рН должно быть нейтральное при получении водных вытяжек из сырья, содержащего сердечные гликозиды (листья наперстянки, трава горицвета, желтушника, клубни морского лука и др.). В кислой и щелочной средах сердечные гликозиды расщепляются до генинов, которые обладают меньшей биологической активностью.

Из сырья, содержащего сапонины (корень истода, сенеги, корневище и корень синюхи, солодковый корень, трава хвоща и др.), биологически активные вещества наиболее полно экстрагируются в слегка щелочной среде, чаще в присутствии натрия гидрокарбоната, который добавляют из расчёта 1,0 г на 10,0 г сырья, но лишь в том случае, если он прописан в рецепте.