3 курс / Фармакология / Технология_производства_экстракционных_фитопрепаратов_Карабинцева

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Н. О. Карабинцева, С. Ю. Клепикова

Технология производства экстракционных фитопрепаратов

Учебно-методическое пособие

Новосибирск

2010

УДК 615.451:66(075) ББК 35.66:42.143я73

К21

Рекомендовано Центральным координационным методическим советом НГМУ в качестве учебнометодического пособия для студентов фармацевтического факультета

Рецензенты

зав. кафедрой фармакогнозии с курсом ботаники НГМУ, д-р фарм. наук, профессор М. А. Ханина

зав. кафедрой управления и экономики фармации, медицинского и фармацевтического товароведения НГМУ, канд. фарм. наук, доцент И. А. Джупарова

Карабинцева, Н. О.

К21 Технология производства экстракционных фитопрепаратов : учеб.-метод. пособие / Н. О. Карабинцева, С. Ю. Кле- пикова.—Новосибирск:СибмедиздатНГМУ,2010.—130с.

Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной и аудиторной подготовки студентов фармацевтического факультета очной и заочной форм обучения. В пособии приводятся информационные материалы по общим вопросам технологии производства экстракционных фитопрепаратов, определения мацерации, дробной мацерации, перколяции, реперколяции, экстракции; содержатся технологические и аппаратурные схемы производства, имеются тестовые и ситуационные задания для самоподготовки студентов.

УДК 615.451:66(075) ББК 35.66:42.143я73

©Карабинцева Н. О., Клепикова С. Ю., 2010

©НГМУ, 2010

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебно-методическое пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом по специальности 060108 «Фармация» и программой по дисциплине «Фармацевтическаятехнология».Пособиепредназначенодляформирования умений и навыков, необходимых для практической деятельности провизора в области фармацевтической технологии готовых лекарственных средств.

В основу изложения материала положена модульная система, интегрированно отражающая взаимосвязь различных разделов дисциплины: процессов и аппаратов фармацевтической технологии, машин и оборудования, технологии готовых лекарственных форм, а также характеристик и производства исходных материалов — лекарственных и вспомогательных веществ.

Пособие включает теоретическое обоснование и описание лабораторных работ по следующим модулям: технология настоек, жидких, густых, сухих и масляных экстрактов. В основу модульной системы положены классификации лекарственных форм и технологические аспекты их получения.

Структура каждой темы отображает соответствующие разделы программы, теоретическую часть, которая включает: характеристику лекарственной формы и используемые технологические процессы, классификацию, описание основных технологических этапов получения, вспомогательные ингредиенты, а также лабораторные работы. Кроме того, в пособии представлены основные схемы оборудования с кратким описанием принципов работы, обучающие задачи (расчетные и ситуационные), а также тестовые задания.

Пособие способствует формированию у студентов знаний, умений и навыков, касающихся выбора рациональной технологии, стандартизации и упаковке соответствующих лекарственных форм, условий их хранения и применения.

4

Тема 1

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА НАСТОЕК

Актуальность темы. Настойки пользуются большой популярностью среди населения, это связано с тем, что растительные спиртосодержащие лекарственные препараты содержат неповторимые по составу сочетания биологически активных веществ, обеспечивающие широкий спектр лечебно-профилактического действия.

Цель занятия:

—приобрести навыки по получению настоек из различных видов лекарственного сырья; овладеть методами мацерации и перколяции; научиться рассчитывать практический выход препарата; научиться оценивать результаты работы с использованием справочной литературы; приобрести навыки по составлению аппаратурной схемы производства настоек.

Студент должен

иметь представление:

—о значении фармацевтической технологии в современной фармацевтической практике;

—об основных направлениях, подходах и методологических принципах современного изготовления и производства лекарственных препаратов;

знать:

—характеристику основных видов сырья, используемых в производстве настоек;

—теоретические основы экстрагирования;

—расчет необходимого количества экстрагента (этанола);

—способы производства настоек;

—номенклатуру и особенности технологии настоек;

—стандартизацию настоек и общие методы испытания;

—технику безопасности при работе в фитохимической лабо-

ратории;

5

уметь:

—провести расчет необходимого количества сырья и экстрагента для выполнения поставленной задачи;

—приготовить спирто-водный раствор нужной концентрации;

—измельчить лекарственное сырье;

—осуществить загрузку перколятора;

—проводить процесс перколяции;

—проводить процесс отстаивания и фильтрации вытяжки;

—оформить полученную продукцию.

владеть навыками:

—получения настоек на фармацевтических производствах;

—постадийного контроля качества и стандартизации лекарственных препаратов и лекарственных средств;

—выбора оптимальных условий хранения лечебно-диагнос- тических препаратов и оценки их качества в процессе длительного хранения.

Вопросы для самоподготовки:

1.Общая характеристика экстракционных препаратов.

2.Теория экстрагирования. Движущие силы. Роль молекулярной и конвективной диффузии. Динамика процесса экстрагирования.

3.Экстрагенты: требования, классификация. Рациональный выбор экстрагента.

4.Настойки, характеристика как лекарственной формы.

5.Технологическая схема процесса.

6.Методы получения настоек.

7.Используемая аппаратура.

8.Мацерация.

9.Перколяция.

10.Интенсификация процесса экстрагирования.

11.Очистка настоек: отстаивание, фильтрование, центрифуги-

рование.

12.Стандартизация настоек:

—органолептические показатели;

—плотность;

—определение концентрации этанола;

—определение количества действующих веществ;

6

—определение сухого остатка;

—определение тяжелых металлов.

13.Рекуперация этанола из отработанного сырья.

14.Упаковка. Условия и правила хранения настоек.

15.Классификация настоек. Частная технология. Особые случаи (настойка мяты).

Информационный материал для подготовки

Настойки (Tincturae) представляют собой окрашенные жидкие спиртовые, или водно-спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента.

Настойки — лекарственная форма, введенная в медицинскую практику Парацельсом (1493–1541), не утратившая своего значения до настоящего времени. Они официальны по ГФ XI.

При изготовлении настоек из 1 весовой части растительного сырья получают 5 объемных частей готового продукта, из сильнодействующего сырья — 10 частей. В отдельных случаях настойки готовят (1:10) из сырья, не содержащего сильнодействующих веществ (арника, календула, боярышник) и в других соотношениях.

Настойки могут быть простыми, получаемыми из одного вида сырья, и сложными, представляющими смесь извлечений из нескольких растений, иногда с добавлением лекарственных веществ. Для получения настоек чаще используют высушенный растительный материал, а в некоторых случаях – свежее сырье.

Теоретические основы экстрагирования

Процесс экстрагирования относится к массообменным и определяется основными законами массопередачи: молекулярной диффузией, массоотдачей, массопроводимостью.

При экстрагировании процесс массопередачи происходит в системах твердое тело — жидкость или жидкость — жидкость. В фармацевтической промышленности наиболее широко распространена экстракция в системе твердое тело — жидкость. Экстракция в системе жидкость — жидкость применяется при очистке получаемых вытяжек из лекарственного сырья или для выделения индивидуальных веществ.

7

Экстрагирование твердых материалов представляет собой процесс разделения твердого тела на растворимую и нерастворимую части. В отличие от процесса растворения, когда переход вещества в раствор происходит полностью, при экстрагировании он осуществляется частично, образуя две фазы: раствор веществ в сырье и раствор экстрактивных веществ в экстрагенте, омывающем сырье.

Переход веществ из одной фазы в другую осуществляется до тех пор, пока они имеют разную концентрацию, являющуюся движущей силой процесса экстрагирования. Предельным состоянием массобмена является достижение равновесия системы, выравнивание скорости перехода веществ из одной фазы в другую и обратно при данных условиях.

Перенос веществ в экстрагент осуществляется молекулярной и конвективной диффузией.

Молекулярная диффузия обусловлена беспорядочным движением молекул, граничащих друг с другом и находящихся в макроскопическом покое. Математическое выражение молекулярной диффузии, определяющей скорость процесса, представлено уравнением первого закона Фика:

dMdτ = −DF dxdc,

dM

где dτ —скоростьдиффузии,кг/м;dc—разностьконцентрацийна границеразделафаз,кг/м3;dx—изменениетолщиныдиффузионного слоя, м2; D — коэффициент молекулярной диффузии — показывает количество вещества (кг), которое диффундирует в единицу времени (с), через единицу площади (м2), при разности концентраций, равной единице (кг/м3) и толщине слоя — 1 м; знак (–) означает направление процесса в сторону уменьшения концентрации (из клетки).

Скорость молекулярной диффузии зависит от температуры, радиуса диффундирующих молекул вещества, вязкости среды.

Конвективная диффузия — это перенос вещества в виде небольших объемов раствора. Математическое выражение скорости диффузии представлено уравнением:

dMdτ = −βF dxdc,

8

где β — коэффициент конвективной диффузии. Он показывает, какое количество вещества передается через 1 м2 поверхности фазового контакта в воспринимающую среду в течение 1 с при разности концентрации между слоями, равной единице.

Конвективная диффузия может быть естественной и принудительной. Естественная (свободная) происходит за счет разности плотностей экстрагента и раствора, изменения температуры и гидростатического столба жидкости. Принудительная возникает при перемешивании мешалками, насосами, вибрацией. Коэффициент конвективной диффузии определяется опытным путем и зависит от гидродинамических условий проведения процесса, а ее скорость в 1012 раз выше молекулярной. Конвективная диффузия представляет больший практический интерес, так как способствует интенсификации процесса массообмена.

Экстрагирование растительного сырья. Процесс экстраги-

рования высушенного растительного сырья является многостадийным и начинается с проникновения экстрагента в материал, смачивания веществ, находящихся внутри клетки, растворения и десорбции их, вымывания клеточного содержимого из разрушенных клеток, диффузией через поры клеточной оболочки и заканчивается массопереносом веществ от поверхности материала в раствор.

Проникновение экстрагента. Оболочки клеток обладают ди-

фильными свойствами, с преобладанием гидрофильности. Процесс проникновения экстрагента в клетку определяется степенью гидрофильности материала, природой экстрагента, числом и размером пор в клеточной стенке.

Смачивание веществ. Процесс смачивания веществ тесно связан с проникновением экстрагента в сырье и зависит от их сродства. Поступая в сырье по макро- и микротрещинам, межклеточным ходам, диффузией через поры клеточной оболочки, экстрагент проникает внутрь клетки и контактирует с высохшим клеточным соком. Дляоблегченияпроникновенияэкстрагентаиулучшениясмачивания содержимого клеток рекомендуется добавлять ПАВ (иногда достаточна концентрация 0,01–0,1 %), обеспечивающие снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

Растворение биологически активных веществ раститель-

ного материала. По мере поступления экстрагента в сырье происходит десорбция и растворение биологически активных веществ, которые определяются их сродством. Скорость растворения зависит

9

от скорости массопередачи от поверхности твердого тела, а для веществ, находящихся внутри клеток, определяется скоростью массопередачи через пористую перегородку сначала в экстрагент межклеточного пространства, а затем — в омывающий сырье.

Массоперенос веществ через пористые клеточные мембра-

ны. Массоперенос растворенных в клеточном соке веществ через поры клеточных стенок в межклеточные пространства и далее на поверхность растительного материала осуществляется путем внутренней диффузии. Ее скорость определяется разностью концентра по обе стороны клеточной стенки, зависит от толщины и количества слоев клеточных мембран, числа и диаметра пор, которые не бывают постоянными, а колеблются в широких пределах у разных видов растительного сырья. Перенос вещества с поверхности клеток происходит за счет свободной молекулярной диффузии Скорость диффузии в этом случае можно выразить следующим образом:

dMdF = −DВН dxdc,

где х — толщина слоя, через который проходит диффузия. Одновременно с поступлением экстрагента в сырье образуется

встречный поток жидкости с растворенными в ней биологически активными веществами. Общая скорость экстрагирования определяется как разность скоростей движения экстрагента и раствора.

Массопередача вещества от поверхности растительного материала в экстрагент. В настоящее время предложено несколько теорий для объяснения этого процесса, например, пленочная теория массоотдачи веществ и теория диффузионного слоя.

Согласно пленочной теории массоотдача веществ происходит путем молекулярной диффузии через неподвижную пленку экстрагента, находящегося на поверхности материала. Вещества с поверхности растительного сырья переносятся в поток экстрагента путем свободной молекулярной диффузии, скорость которой зависит от площади и толщины пленки.

По теории диффузионного слоя на поверхности сырья имеется пристенный, пограничный (ламинарный) слой, в который переносятся вещества из пор растительного материала. Скорость массопереноса в большей степени зависит от толщины этого слоя, который в свою

10