ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ: ГУСТЫЕ И СУХИЕ ЭКСТРАКТЫ
Экстракты (от лат. extractum — вытяжка, извлечение) представляют собой концентрированные вытяжки из лекарственного растительного сырья (ЛРС).
Они могут быть классифицированы в зависимости от консистенции на экстракты жидкие (Extracta fluida), экстракты густые (Extracta spissa) и экстракты сухие (Extracta sicca); или от используемого экстрагента: водные (Extracta aquosa), спиртовые (Extracta spirituosa), эфирные (Extracta aetherea), масляные (Extracta oleosa) и полученные с помощью сжиженных газов. Кроме того, выделяют стандартизованные экстракты (Extracta standartisata) или экстракты-концентраты.
Жидкие экстракты бывают только спиртовыми; остальные могут быть спиртовыми, водными, эфирными и др.
Густые и сухие экстракты
Густые экстракты — это концентрированные извлечения из лекарственного растительного сырья, представляющего собой вязкие массы с содержанием влаги не более 25%. Они обычно не выливаются из сосуда, а растягиваются в нити, сливающиеся затем в сплошную массу.
Густые экстракты вследствие высокой вязкости используют как связывающие и формообразующие вещества при изготовлении пилюль в условиях аптеки. Кроме того, они могут входить в качестве корригентов в составы сиропов, микстур или эликсиров. Густые экстракты используют в качестве полупродуктов для ряда лекарственных форм (настойки, таблетки).
К недостаткам густых экстрактов относится неудобство их использования, требующее определенных приемов в отвешивании. Кроме того, в сухом воздухе они подсыхают и становятся твердыми; во влажном воздухе — отсыревают и плесневеют. Поэтому они требуют герметичной упаковки.
Сухие экстракты — это концентрированные извлечения из лекарственного растительного сырья, представляющие собой сыпучие массы с содержанием влаги не более 5%. Их следует считать наиболее рациональным типом экстрактов. Они удобны в применении, имеют минимально возможную массу. К недостаткам сухих экстрактов относится их высокая гигроскопичность, вследствие чего они превращаются в комкообразные массы, утрачивающие сыпучесть.
Сухие экстракты подразделяют на экстракты с лимитированным верхним пределом действующих веществ и на экстракты с нелимитированным верхним пределом действующих веществ.
Экстракты с лимитированным верхним пределом действующих веществ получают из сырья, содержащего высокоактивные в биологическом отношении соединения. Такие экстракты должны содержать действующие вещества в строго определенном количестве. Этого добиваются добавлением наполнителей или смешиванием в определенных соотношениях экстрактов, содержащих действующие вещества больше и меньше нормы. В качестве наполнителей используют молочный сахар, глюкозу, декстрин картофельный и др. Наполнители чаще добавляют к высушенному продукту на стадии размола.
Экстракты с нелимитированным верхним пределом действующих веществ получают без добавления к ним наполнителей. Такие экстракты получают из лекарственного сырья, содержащего несильнодействующие вещества.
Процесс производства густых экстрактов включает три основные стадии: 1) получение вытяжки; 2) ее очистка и 3) сгущение. Производство сухих экстрактов может быть осуществлено по двум схемам. В первом случае процесс состоит из четырех стадий: 1) получение вытяжки; 2) очистка вытяжки; 3) сгущение вытяжки; 4) высушивание сгущенной вытяжки. Во втором случае процесс производства сухих экстрактов проводится минуя стадию сгущения, и тогда он включает три стадии: 1) получение вытяжки;
2) очистка вытяжки; 3) высушивание жидкой или слегка сгущенной вытяжки. Высушивание жидкой вытяжки может проводиться в распылительных или сублимационных (лиофильных, молекулярных) сушилках. Слегка сгущенную вытяжку высушивают в вакуум-вальцовых сушилках.
В производстве густых и сухих экстрактов в качестве экстрагентов используют воду (в некоторых случаях горячую), водные растворы аммиака, хлороформную воду, этанол различных концентраций, органические растворители, сжиженные газы, растительные и минеральные масла.
В производстве густых и сухих экстрактов для получения извлечений из сырья используют различные способы: 1) ремацерацию и ее варианты; 2) перколяцию; 3) реперколяцию; 4) циркуляционное экстрагирование; 5) противоточное экстрагирование в батарее перколяторов с циркуляционным перемешиванием; 6) непрерывное противоточное экстрагирование с перемещением сырья и экстрагента; а также другие методы, включающие измельчение сырья в среде экстрагента; вихревую экстракцию; экстракцию с использованием электромагнитных колебаний, ультразвука, электрических разрядов, электроплазмолиза, электродиализа и др.
Перколяция. Процесс перколяции на стадиях намачивания и настаивания осуществляется так же, как и при получении настоек и жидких экстрактов. Собственно перколяцию ведут с той же скоростью до полного истощения сырья без разделения на первичные и вторичные извлечения, так как затем все полученные извлечения сгущают или высушивают.
Реперколяция. Имеет преимущество перед перколяцией и ремацерацией в том, что расходуется меньшее количество свежего экстрагента и вытяжки получаются более концентрированными. Из вариантов реперколяции чаще применяют противоточное экстрагирование в батарее перколяторов (из 3-х и более). Экстрагент, попадающий в первый (хвостовой) перколятор, проходит последовательно через всю батарею и сливается в виде насыщенной вытяжки из последнего (головного) перколятора.
Источник
65. Методы очистки спиртовых и водных густых экстрактов в технологии фитопрепаратов.
Белки — высокомолекулярные азотистые органические вещества, их молекулярная масса колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. В растительном организме белки участвуют в фотосинтезе различных веществ, белки-ферменты обусловливают направление и скорость химических превращений, гормоны обеспечивают регуляцию процессов жизнедеятельности клетки. Белки составляют основу растительных тканей (покровных и др.), входят в состав клеточных мембран, а также определяют защитные функции растительного организма.
Методы удаления белков
1.Тепловая денатурация. Типичный пример денатурации бели -его свёртывание (коагуляция) при воздействии повышенной температуры. С ростом температуры тепловая энергия может стать больше энергии нековалентных связей в молекуле белка и вызвать их разрыв с возникновением новой конфигурации.
2.Отстаивание в прохладном месте. При понижении температуры белки выпадают в осадок. Этот метод широко применяют в производстве настоек и экстрактов.
3.Дегидратация. Осаждение белка из раствора можно вызвать действием органических растворителей (этанола, метанола, ацетона), которые должны смешиваться с водой. Растворители вызывают разрушение гидратной оболочки вокруг белковой молекулы (глобулы), способствующей устойчивости белковых растворов и препятствующей осаждению белка. Белковые молекулы содержат на своей поверхности гидрофильные группы. Вокруг молекул ориентируются молекулы воды. Если отнять у белковых молекул связанные с ними молекулы воды и уменьшить их гидратацию, они начнут слипаться, образуя более крупные частицы белка, и начнут оседать из раствора в виде осадка. То есть возникает коагуляция белка.
4.Высаливание — осаждение белков из раствора при добавлении солей.
5.Осаждение солями тяжелых металлов. В производстве очищенных (новогаленовых) препаратов для удаления белков из вытяжек применяют растворы тяжелых металлов (уксусно-кислого свинца, гидроксид меди и др.), образующие с белками нерастворимые соединения.
6.Диализ. Для отделения лекарственных веществ от белков используют коллоидный характер их водных растворов (диаметр белковых частиц в растворе превышает 0,001 мкм). Белки не проникают через поры полупроницаемых мембран (например, пергаментные плёнки), что используют для разделения содержащихся в первичной вытяжке ионизированных и высокомолекулярных веществ с помощью диализа или для ускорения процесса методом электродиализа при производстве алкалоидов.
7.Создание изоэлектричсской точки. Аминокислоты, входящие в состав белков, в связи с наличием карбоксильной и аминной групп обладают амфотерными свойствами. Изоэлектрическая точка — значение pH среды, при котором аминокислота нейтральна. В изоэлектрической точке белковые молекулы имеют, как правило наименьшую растворимость и склонны к ассоциации.
Ферменты или энзимы — белки с каталитическими свойствами(то есть специфические белки, являющиеся биологическими катализаторами).
Углеводы (сахара, сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.
•Осаждение полисахаридов путем добавления этилового спирта или ацетона, вызывающего изменение их растворимости вследствие разрушения гидратной оболочки.
•Разрушение полисахаридов путём ферментации. К извлечению добавляют ферменты, катализирующие процесс гидролиза по ацетальным связям до олигосахаридов и моносахаридов, содержание которых допустимо в экстрактах. Например, в процессе производства холосаса для разрушения пектиновых веществ применяют ферментативный гидролиз с помощью фермента псктиназы. При этом пектиновые вещества разрушаются по гликозидным связям с образованием сахаров, растворимых в воде. Вязкость раствора при этом уменьшается, фильтрация улучшается.
•Осаждение путём добавления солей тяжелых металлов (ацетата свинца и др.) используют при производстве новогаленовых препаратов.
•Высаливание (удаление растворимых полисахаридов за счёт дегидратации под влиянием солей, что приводит к их осаждению).
Липиды — органические вещества, не растворимые в воде и хорошо растворимые в органических растворителях (экстрагентах). По своей структуре липиды представляют собой сложные эфиры жирных кислот. Липиды подразделяют на четыре группы жиры и жирные масла, воски, фосфолипиды, гликолипиды
Методы удаления липидов
1.Предварительное обезжиривание растительного сырья путём обработки неполярными растворителями (бензином, этиловым или петролейным эфиром). Метод используют редко в связи с необходимостью большого количества экстрагента, что определяет трудности а аппаратурном оформлении при его удалении, повышение требований к соблюдению правил техники безопасности, проведение сушки растительного материала для дальнейшего экстрагирования. Более целесообразно удаление жироподобных балластных веществ обработкой предварительно сконцентрированной вытяжки. В этом случае процесс менее трудоемок и технологически проще. Этот метод используют при получении сухого экстракта чилибухи.
2.Замена одного экстрагента другим, например неполярного полярным. Неполярный экстрагент отгоняют, на конечном этапе отгонки добавляют воду, затем оставшийся экстрагент удаляют полностью Можно кубовый остаток обрабатывать небольшими порциями воды. Метод применим, если лекарственные вещества растворимы в воде Маслянистый осадок балластных веществ обычно отделяют на супер, центрифугах. Этот способ используют в технологии экстрактов красавки и черногорки.
Источник
2.Густые экстракты. Способы получения вытяжек, очистка, стандартизация, хранение. Технология густого экстракта полыни.
Густые экстракты-концентрированные извлечения, представляющие собой густую малоподвижную массу, содержание влаги в которых находится а пределах от 15-25%.
Густые экстракты получают путем отгонки экстрагента и (при необходимости) последующей сушки сгущенного экстракта. Большинство густых экстрактов служат полупродуктами для получения различных лекарственных форм и комбинированных препарабов. Экстракты следует расфасовывать в герметично закрывающуюся тару, т.к. многие из них гигроскопичны.
Для получения густых экстрактов возможно использование различных растворителей с учетом специфических свойств извлекаемого вещества (растворитель из готового продукта удаляют) .Наиболее часто применяют очищенную воду, кипящую воду и водно-спиртовые растворы. Если процесс экстрагирования осуществляется водой в батарее экстрактов, к экстрагенту добавляют консервант (0.5% хлороформа)
Экстрагирование осуществляется следующими методами
-ступенчатая (дробная) мацерация с периодическим перемешиванием
-противоточная периодическая экстракция в батарее перколяторов (получение концентрированной вытяжки)
-циркуляционная экстракция с отгонкой легколетучего экстрагента (на установке Сокслет)
-противоточная непрерывная экстракция
Для получения стабильных при хранении экстрактов и исключения их побочных эффектов из готовой продукции часто удаляют балластные вещества.
Густые экстракты готовят в соотношении 1:0.25.т.е. из 1 части сырья по массе получаю 0.25 массовой части густого экстракта. Если сырье экстрагируют методом перколяции, берут 8-ми кратное количество извлекателя по отношению к сырью, т.е. на 1 массовую часть сырья-8 объемных частей экстрагента.
В технологии густых экстрактов используют методы очистки
-отстаивание вытяжки при температуре не выше 10°С
-замену растворителя (спирт на воду)
Полученные осадки отфильтровывают. Кроме осаждения балластных веществ, могут применятся методы адсорбции и экстракции ж-ж.
В технологии нет сушки в отличии от производства сухих экстрактов
Технология получения густого экстракта полыни
1 Подготовка лекарственного сырья
2 Подготовка экстрагента
3 Экстрагирование растительного сырья
4 Очистка извлечения
5 Упаривание извлечения
6. Добавление разбавителя
Полученную методом перколяции вытяжку упаривают в вакуум-выпарном аппарате до 1/5 первоначального объема, к кубовому остатку добавляют равный объем 96% спирта. Смесь отстаивают в течении часа в холодильнике и фильтруют, фильтрат упаривают до густой консистенции в вакуум-выпарном аппарате
3.Методы разделения алкалоидов
В растениях содержится смесь алкалоидов в разных количествах. Содержание смеси алкалоидов от 1-2% до десятых или сотых долей процента сухой массы растения. Поэтому сначала отделяют смесь алкалоидов общими методами, освобождая ее от балластных и сопутствующих веществ, затем разделяют алкалоиды. Разделение алкалоидов основано на использовании специфических физико-химических свойств отдельных алкалоидов (растворимости, температуры кипения, основности, полярности, образования химических производных)
1.Вакуум-перегонка (разделение алкалоидов на основании разных температур кипения)
2.Дробная кристаллизация (разделение на основании разной растворимости)
3.Экстракция жидкости жидкостью (избирательная экстракция отдельных компонентов смеси, т.е. разделение на основе селективной растворимости соединений в различных растворителях).
4.Дробный перевод алкалоидов из солей в основания (разделение на основе различной основности соединений при сочетании с их избирательной экстракцией из водного раствора органическими растворителями(хлороформ, 1,2-дихлорэтан)).
5.Сорбция алкалоидов на тонкодисперсных молекулярных сорбентах и избирательное их элюирование (десорбция) с использованием элюоотропного ряда растворителей(разделение алкалоидов на основе их различной полярности)
6.Получение производных алкалоидов, отличающихся свойствами от исходных, например наличие фенольного гидроксила позволяет получить феноляты, кетонной группы-гидразоны и семикарбанозы.
7.Противоточное распределение (разделение на основе различных коэф распределения алкалоидов с системе несмешивающихся растворителей, т.е. отделение алкалоидов путем многократной экстракции ж-ж, при этом часто используют буферные растворы с разными значениями рН)
-разделение на основе вакуум-разгонки и различной растворимости соединений
Разделение за сет разгонки в вакууме (остаточное давление 1-2 мм рт.ст). например разделение гигрина и кускгигрина. При остаточном давлении у них разные температуры кипения тем самым можно разделить фракционной вакуум-разгонкой. Иногда этот метод используют для выделения одного соединения из смеси.
Метод разделения на основе разной растворимости. Например если добавить к сернокислой водной вытяжке 25% раствора аммиака до определенного рН, то один алкалоид выпадет в осадок, а другой нет. (например разделение морфина и кодеина)
-избирательная экстракция ж-ж
Соли отдельных алкалоидов могут растворятся в органических растворителях, что позволяет осуществлять их избирательную экстракцию (ж-ж) из водных растворов. Один вид алкалоида будет оставаться в водном растворе, а другой растворятся в хлороформе.
-разделение алкалоидов по основности.
разделение алкалоидов по основности осуществляют дробным подщелачиванием водного раствора солей алкалоидов щелочами или раствором аммиака. При этом в основания переходят сначала слабоосновные алкалоиды, затем соединения средней основности, а далее сильные основания. Таким образом, постепенно повышая значения рН и проводя избирательную экстракцию водного раствора органическим растворителем, можно разделить алкалоиды.
Аналогично происходит разделение оснований алкалоидов, находящихся в органических жидкостях. Слабые основания не образуют солей со слабыми кислотами и остаются в органических растворителях, а сильные основания в виде ацетатов переходят в водный раствор.
Иногда для создания определенного значения рН используют водные буферные растворы с добавлением хлороформа. Один алкалоид остается в водном растворе, а другой в хлороформе.
Разделение алкалоидов методом колоночной распределительной хроматографии
Этот метод разделения алкалоидов основан на первоначальной молекулярной адсорбции алкалоидов на тонкодисперсных адсорбентах с последующей избирательной десорбцией (элюированием) отдельных соединений растворителями, различающимися полярностью. Таким образом, различная полярность алкалоидов позволяет использовать метод избирательного элюирования при их разделении.
Колоночная распределительная хроматография — физико-химический метод разделения смесей веществ, находящихся в растворе, путём пропускания этого раствора через колонку, заполненную минеральными или органическими твердыми веществами с развитой поверхностью контакта. Твердое вещество называют адсорбентом, а сорбируемое из раствора вещество — адсорбатом. Процесс поглощения веществ из раствора поверхностью тонкодисперсных твёрдых адсорбентов — адсорбция, процесс возвращения вещества в жидкую фазу (вымывание, элюирование) — десорбция. Колоночная хроматография позволяет выделить из смеси компонентов, находящихся в растворе, индивидуальные вещества в неизменённом виде.
Источник
