Информационно-познавательный сайт     Фармация 

Технология лекарств

Часть первая. Общие вопросы

Глава III. Вспомогательные вещества. Лекарственные формы и основные технологические операции при изготовлении лекарств


 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация
 

 

 

 

Ссылки по теме:

Вспомогательные вещества

Лекарственные формы

Основные технологические операции

 

Основные технологические операции

 

К технологическим операциям, наиболее часто применяемым в аптечной практике, относятся измельчение, просеивание, растворение, процеживание и фильтрование, извлечение. Помимо производственной функции, эти процессы фармацевтической технологии в значительной степени предопределяют лечебное действие изготовленных в аптеке лекарств.

 

Измельчение

Процесс уменьшения размера частиц материала, приводящий к увеличению удельной поверхности измельчаемого вещества, называется измельчением, или дроблением. В фармацевтической технологии процесс измельчения применяется в следующих случаях:

1) при получении товарного продукта — порошки, сборы, присыпки;

2) для обеспечения проведения основного процесса (экстракции, растворения, грануляции). В этом случае измельчение является вспомогательным процессом.

При практическом осуществлении процесса измельчения необходимо знать, до какой степени следует измельчать лекарственное вещество.

Степенью измельчения называют отношение размера наиболее крупных кусков измельченного материала до измельчения к размерам наиболее крупных кусков материала после измельчения:

где dн — размер куска материала до измельчения; dk — размер куска материала после измельчения.

 

В зависимости от величины степени измельчения i различают следующие виды измельчения (дробления):

крупное 2—6

среднее 6—10

мелкое 10—50

тонкое 50—100

сверхтонкое 100—10 000 (1—100 нм)

 

Сверхтонкое измельчение приводит к получению коллоидных частиц. Выбор машины для измельчения определяется по ГФХ (статья №857) свойствами измельчаемых веществ и требуемой степенью измельчения.

В фармацевтической практике приходится иметь дело с двумя группами веществ:

1) аморфными — переохлажденные жидкости — стекло, смолы, полимеры (их иногда выделяют в особую группу твердых веществ);

2) твердыми кристаллическими.

Аморфные вещества (amorphus — бесформенный) характеризуются изотропией свойств, т. е. физические свойства данного вещества (упругость, теплопроводность, прочность и др.) распространяются одинаково по всем направлениям. Это означает, что при измельчении аморфное тело будет распадаться по самым разнообразным непредвиденным направлениям (неправильный излом). Если аморфное тело охладить, то оно будет образовывать ложнокристаллическую структуру и станет более хрупким. Измельчать его будет легче.

Вообще силы сцепления между элементарными частицами аморфных тел невелики и аморфные вещества легко измельчаются (смолы, полимеры, аморфный кремний, вольфрам и т. д.).

Кристаллические вещества характеризуются наличием кристаллической структуры. Кристаллы этой структуры могут быть самыми разнообразными по форме (в настоящее время различают 14 кристаллографических типов решеток). По характеру взаимодействия между частицами могут быть атомные, ионные и молекулярные решетки.

Кристаллические тела в отличие от аморфных отличаются анизотропией свойств — физические свойства кристалла неодинаковы по различным направлениям. Прежде всего это относится к механической прочности кристалла: кристаллы легче всего раскалываются по определенным плоскостям.

Цель измельчения кристаллических веществ заключается в разрушении кристаллической решетки, переводе тела в мелкодисперсное состояние.

Для того чтобы быстро и с наименьшими затратами энергии gровести измельчение кристаллических тел, необходимо знать строение и тип кристаллической решетки измельчаемого вещества.

К задачам измельчения относятся: 1) уменьшение расстояния между элементарными частицами и увеличение удельной поверхности вещества; 2) получение веществ с несколько измененными свойствами, в том числе и физико-химическими. Измельченные вещества лучше растворяются, быстрее и полнее участвуют в химических реакциях и т. д. Это объясняется как увеличением удельной поверхности вещества, так и обнажением большого числа чистых поверхностей и образованием свободных радикалов. Например, при измельчении силикагеля происходит разрыв связей по поверхности кристаллов, обнажаются чистые поверхности, увеличивается удельная поверхность, что приводит к увеличению адсорбционной способности.

Различают два основных вида измельчения в зависимости от характера прилагаемой силы и свойств тела: 1) объемное дробление; 2) поверхностное дробление.

Объемное дробление. Сила при этом типе измельчения, вызывающая разрушение тела, приложена перпендикулярно к дробимому телу. Различают следующие виды объемного дробления: раздавливание, раскалывание, стесненный и свободный удары. Процесс объемного дробления складывается из нескольких стадий: 1) стадии упругой деформации; 2) стадии пластичной деформации; 3) собственно дробления.

На стадии упругой деформации тело под влиянием приложенной силы подвергается деформации сжатия (т. е. сближения элементарных частиц по горизонтали и вертикали), при этом размеры тела уменьшаются. При сближении элементарных частиц возрастают силы упругости, возникающие вследствие увеличения силы взаимного отталкивания. Эти силы упругости, противодействуя силам деформации, подчиняются закону Гука, согласно которому напряжение деформированного тела пропорционально относительной деформации. Из этого закона следует, что чем больше деформация, тем больше напряжение тела.

Если на этой стадии дальнейшее приложение сил прекратить, то сжатое тело приобретает первоначальную форму (отсюда понятие — обратимая, упругая деформация). Тело возвращается к первоначальной форме потому, что действие сил упругости направлено на восстановление его первоначальной формы.

При несколько больших напряжениях, превышающих предел упругости, тело теряет упругие свойства и начинает деформироваться (каждому телу присущ определенный предел упругости). Начало процесса деформации тела знаменует начало второй стадии измельчения — стадии пластичной деформации. Происходящая на данной стадии потеря упругих свойств телом выражается в изменении его формы. При напряжениях, превышающих предел упругости, возникают так называемые остаточные деформации. Но деформация пластична, и тело еще не разрушается. Если снять приложенную силу, то тело сохранит целостность новой формы. Стадия заканчивается по достижении напряжения, равного пределу прочности тела. Если продолжать воздействие силы на тело, то оно начинает разрушаться. Наступает последняя стадия процесса измельчения — стадия собственно дробления. Она характеризуется тем, что для данного тела при повышении предела его прочности целостность кристаллической решетки тела нарушается.

В теле (кристаллах) появляются микротрещины по плоскостям спайки в кристалле, т. е. по плоскостям наименьшей прочности, после чего наступает его разрушение.

От прочности тела в огромной степени зависит количество энергии, которое затрачивается на это дробление.

Поверхностное дробление основано на деформации сдвига в случае, когда к телу приложены две силы:

1) перпендикулярно к поверхности тела и

2) тангенциально (по касательной к поверхности тела — параллельно его плоскости).

При таких условиях происходит перекос и срыв тонких пластин (слоев) с поверхности тела (отсюда и термин «поверхностное дробление»). В этом случае стадии измельчения те же, что и при объемном дроблении (упругая и пластичная деформация и собственно дробление). Продукт при таком типе измельчения состоит из более мелких частиц.

В реальных условиях имеет место сочетание поверхностного и объемного дробления — продукт измельчения при этом будет состоять из частиц разного размера (крупных и мелких). Если необходим продукт с частицами определенного размера, то измельченный материал подвергают ситовой классификации, т. е. просеиванию.

 

Просеивание.

В результате дробления в измельченном материале образуются частицы самой разнообразной величины.

Для достаточно точного определения размера этих частиц (а это необходимо для оценки измельченного материала) существуют следующие методы:

1. Воздушная сепарация — разделение частиц в псевдоожиженном слое. Более крупные частицы в этом случае располагаются внизу, менее крупные — в центре, мелкие — вверху. В фармацевтической практике этот метод разделения применяется редко.

2. Гидравлическая классификация — разделение частиц по скорости их оседания. Также редко применяют в фармацевтической практике.

3. Ситовая классификация — разделение материала на фракции с помощью сит. Является основным методом работы в фармацевтической технологии.

В результате простого просеивания, т. е. просеивания через одно сито (в дальнейшем мы будем говорить только о просеивании через одно сито), исходный материал делится на две фракции: 1) просев (нижний продукт) — материал, прошедший сквозь сито; 2) отсев (верхний продукт) — материал, не прошедший сквозь сито и оставшийся на сите, т. е. наверху.

Форма отверстий в сите (сетке) может быть круглой, квадратной, прямоугольной (две последние применяются крайне редко).

Форма отверстий сита выбирается в соответствии с природой просеиваемого материала и зависит от способа получения сита.

В зависимости от способа получения различают следующие виды сит: 1) сетчатые, 2) перфорированные (штампованные), 3) колосниковые.

По используемым материалам сетки сита бывают матерчатые и синтетические (тканые, плетеные, вязаные), проволочные (сварные, стержневые, крученые, сборные).

Сетчатые сита представляют собой сетку из матерчатых, проволочных или синтетических нитей (капрон, нейлон, лавсан). Из матерчатых нитей главным образом применяют шелковые (шелковые сита), а в случае использования проволоки — специальные сорта нержавеющей стали и латунь (сплав меди и цинка в равных соотношениях). Образование ситовой поверхности (переплетение) всегда производится в определенном порядке в соответствии с так называемой формулой сита.

Перфорированные (штампованные) сита — это металлические пластины с частыми круглыми или квадратными отверстиями (пробивными). Материалом для изготовления перфорированных сит являются нержавеющая сталь, алюминий, жесть. Сита прочные и долговечные. Недостаток металлических сит — невозможность получить мелкие отверстия (наименьший диаметр отверстия металлического сита 0,3 мм).

Колосниковые сита представляют собой сочетания металлических фасонных пластин (стальных или чугунных). Их часто называют колосниковыми решетками. Это очень прочные и тяжелые сита. Производительность их невелика. Применяются редко и только в случае просеивания крупного твердого материала.

Все сита нумеруют в зависимости от величины отверстия и типа материала, из которого они изготовлены.

В ГФХ имеется статья № 857 «Измельчение и просеивание», содержащая номера сит по Государственному стандарту, которые применяются в фармации. Для фармацевтического ситового анализа лекарственного материала используется (по ГФХ) 16 сит с отверстиями размером в свету от 0,1 до 10 мм.

Номер шелкового сита по ГОСТ 4403—67 указывает, какое количество отверстий приходится на 1 см. Номер металлического проволочного сита соответствует размеру стороны отверстия в свету в миллиметрах. Номер пробивных сит с круглыми отверстиями соответствует диаметру отверстий в миллиметрах, умноженному на 10. Полнота просеивания в большой степени зависит от влажности материала. Излишняя влажность вызывает слипание отдельных частиц, забивающих сетки и прилипающих к ней. Сухой материал, как правило, просеивается лучше.

Однако если просеиваемый материал слишком сухой, может возникнуть явление электризации. Возникновение электрического заряда при трении различных тел (в данном случае сита и материала) носит название трибоэлектрического эффекта. В результате этого явления может произойти слипание частиц и увеличение их размера, что резко снижает просеиваемость. Кроме того, просеиваемый материал может принять противоположный по сравнению с ситом заряд. В этом случае будет происходить взаимное отталкивание сетки и материала и просеивание резко замедлится. Поэтому при просеивании необходимо каким-то образом снимать возникающие на сите и в материале заряды. Это можно сделать заземлением сита или с помощью радиоактивных изотопов (60Со), которые обладают способностью снимать заряд с материала.

Еще одним неудобством просеивания слишком сухого материала является значительное пылеобразование, которое возникает при трении сухого материала и которое в случае, если сито не закрыто, может привести к большим материальным потерям и загрязнению воздуха. Поэтому просеивание пылящих порошков проводят под тягой, а сито накрывают крышкой.

 

Процеживание и фильтрование

Процеживание и фильтрование в аптечной практике используют для очистки лекарств от нерастворимых примесей.

Процеживание применяют для удаления сравнительно грубозернистых примесей; фильтрование предполагает более тщательную очистку жидкости, в том числе удаление мелких взвешенных частиц (мутей), делающих раствор не вполне прозрачным.

Фильтрование и процеживание представляют собой процессы пропускания жидкости через различные пористые материалы, дающие возможность относительно свободного протекания раствора, но механически задерживающие нерастворимые примеси, иногда поглощающие их, а также некоторые растворимые вещества (адсорбция).

В аптечной практике для процеживания обычно используют гигроскопическую, по возможности длинноволокнистую, вату, гигроскопическую марлю, вату вместе с марлей, полотно, бязь, редко фланель; в специальных случаях — длинноволокнистый асбест. Весьма интересно изучение новых синтетических волокнистых материалов — ваты из капрона, перлона, лавсана и т. п. Фильтрование производят при помощи фильтровальной бумаги и стеклянных фильтров.

Для удобного использования фильтрующих материалов одновременно с ними применяют воронки из стекла. По-видимому, в большом числе случаев пригодны также воронки из пластмасс. Наиболее часто применяют простейшие гладкие стеклянные воронки, имеющие при вершине угол 45° и 60°. Последние обычны при химических лабораторных работах. При наличии узкогорлых флаконов воронки для удобства использования должны иметь достаточно узкую сточную трубку. Кроме того, во избежание боя и попадания в раствор мелких осколков стекла воронки, особенно их сточные трубки, должны быть достаточно толстостенными. Удобны, но, к сожалению, практически не используются воронки с шарообразным вздутием при вершине конуса, служащие для приготовления толстого и крепко держащегося фильтра из ваты.

Иногда рекомендуются, но для аптечной работы совершенно излишни воронки, имеющие угол 60° и редкие рифли или продольные выступы на внутренней поверхности. При аналитических работах эти воронки, предназначенные для фильтрования через гладкие бумажные фильтры, очень удобны и дают большой выигрыш во времени.

Для аптечных работ весьма желательно, но пока еще не вырабатываются промышленностью, стеклянные воронки с невысокими продольными выступами, расположенными снаружи на месте перехода вершины конуса воронки в сточную трубку и служащие для облегчения выхода из склянки воздуха, вытесняемого фильтруемым раствором (пластмассовые воронки это-то типа имеются в продаже).

При использовании волокнистых материалов, в частности ваты, небольшой кусочек последней аккуратно подвертывают со всех сторон по направлению к центру с таким расчетом, чтобы получился округлый тампон. Последний подвернутыми краями вниз надевают на кончик стеклянной палочки или на сжатый кончик пинцета и вкладывают в устье воронки. Для надежной фиксации тампона внутреннюю поверхность воронки целесообразно слегка увлажнить.

Процеживание небольших количеств жидкостей через марлю, полотно и другие ткани также производят с помощью воронок, и этот процесс не нуждается в специальных пояснениях. Не следует применять слишком большие куски ткани, так как, не говоря уже о значительных потерях жидкости вследствие впитывания в ткань, углы последней, свисая из воронки вниз, работают наподобие сифона, вызывая значительные потери жидкости.

При процеживании больших количеств жидкостей целесообразно использовать специальные держатели, имеющие вид квадратной, обычно деревянной, рамки с вертикально укрепленными по углам односторонними остриями, на которых укрепляют углы куска ткани. Удобны тенакулы, имеющие вид раздвижных рамок и позволяющие поддерживать колаторки различной величины. Тенакулу вместе с укрепленной колаторкой помещают на чашку, таз, кастрюлю, широкое горло банки или на специальный четырехногий штатив, поставленный над приемным сосудом.

При процеживании сквозь ватно-марлевые колаторки используют воронки, на которых расправлен кусок марли, сложенный вдвое в виде квадрата; между его слоями уложен равновеликий или меньший тонкий кусочек ваты.

Фильтрование сквозь фильтровальную бумагу производят при помощи гладких или складчатых фильтров, вложенных в воронку. Гладкие фильтры представляют собой круглый кусок фильтровальной бумаги, сложенный вчетверо по двум взаимно перекрещивающимся складкам. Одну из сторон получившегося равнобокового сектора круга оттягивают в виде кармана и вкладывают в воронку с углом 60°. Гладкие фильтры приспособлены для аналитических работ; в обычных воронках они работают медленно и для аптечных работ неудобны.

Плоеные (складчатые) фильтры имеют вид круга, сложенного в 16—32 складки в виде гармоники. Кончик такого фильтра укрепляют при помощи ватного колпачка и вкладывают возможно глубже в воронку. Расправленный фильтр опирается на стенки воронки своими ребристыми выступами. Верхний край фильтра должен располагаться несколько ниже края воронки. Не следует делать излишне острых фильтров: их носик при наливании в них жидкости очень легко прорывается.

Подготовленные фильтры перед использованием следует переворачивать наружной стороной внутрь и предварительно промывать чистым растворителем или в отдельных случаях раствором, предназначенным для фильтрования. Это промывание необходимо для удаления с наружной стороны фильтра волосков материала, из которого он сделан. В противном случае раствор неизбежно подвергается вторичному загрязнению. Нужно запомнить правило: не сливать промывную жидкость из воронки в отпускную склянку. Волоски, попадающие внутрь последней, удаляются подчас с очень большим трудом. Во избежание напрасной потери времени для полоскания отпускной склянки следует употреблять лишь последнюю, обычно третью, а при получении инъекционных растворов — даже пятую порцию промывной жидкости.

Воронку с промытым фильтром укрепляют в кольце специального штатива или вставляют непосредственно в отпускную склянку. В последнем случае между внутренней стенкой горлышка склянки и сточной трубки воронки необходимо устраивать прокладку из вчетверо сложенной и перегнутой под прямым углом узкой полоски пергамента, целлофана или плотной бумаги для свободного выпуска воздуха из отпускной склянки. Кроме того, необходимо следить, чтобы выпускной кончик воронки располагался ниже внутреннего отверстия горла склянки. В противном случае неизбежно выбрасывание постепенно сжимающегося воздуха из склянки, наполняющейся фильтратом, внутрь воронки с одновременным выталкиванием ватного фильтра или прекращением фильтрации.

Качество фильтрации, т. е. полнота удаления суспендированных примесей, зависит от плотности фильтра, или, точнее, от поперечника фильтровальных капилляров, а также их длины и извилистости. При применении более толстой и плотной фильтровальной бумаги, а также при утолщении и особенно при уплотнении ватных тампонов качество фильтрации возрастает. Скорость фильтрования при этом уменьшается. По закону Пуазейля скорость фильтрации определяется соотношением:

 


где S— скорость фильтрования; V — объем фильтрата; t — время фильтрования; r — радиус сечения фильтрующих капилляров; Р — давление фильтрации, т. е. разница давлений по обе стороны фильтра; F — поверхность фильтра; N — число капилляров на единицу фильтрующей поверхности; η — вязкость жидкости; l — средняя длина капилляров.

Используя процеживание, особенно фильтрование, необходимо твердо помнить о том, что фильтровальные материалы нельзя уподоблять ситам, отделяющим частицы, поперечник которых превышает поперечник отверстий сита. Необходимо учитывать, что некоторые фильтровальные материалы, в том числе фильтровальная бумага, являются адсорбентами ионообменного типа.

Обычная фильтровальная бумага содержит в своем составе ряд зольных примесей, в том числе соли трехвалентного железа. Эта примесь часто является причиной порчи ряда растворов. Например, растворы натрия салицилата при фильтровании сквозь бумагу часто розовеют, растворы танина темнеют, растворы адреналина и многих других фенольных соединений окисляются, теряя свое фармакологическое действие. При необходимости фильтрования таких растворов обязательно применение стеклянных или бумажных фильтров из беззольной бумаги.

Применение фильтровальных материалов, способных легко окисляться, нецелесообразно при фильтровании растворов сильных окислителей (KMnO4, AgNO3, СrО3).

Предварительное многократное промывание бумажных фильтров и ваты горячей водой, удаляющей большинство легко-окисляющихся примесей, значительно увеличивает устойчивость названных материалов к действию перечисленных окислителей.

При фильтровании водных растворов едких щелочей, имеющих концентрацию менее 20%, не следует пользоваться фильтрующими материалами, содержащими клетчатку, например-фильтровальной бумагой. Под воздействием этих растворов клетчатка сильно набухает и становится студенистой. При этом фильтрование прекращается, а бумажные фильтры, как правило, прорываются. Водные растворы едких щелочей крепче 20%, а также их спиртовые растворы хорошо фильтруются сквозь бумагу, которая становится при этом полупрозрачной.

Для фильтрования растворов окислителей и щелочей, а также концентрированных кислот в случае необходимости может быть использован хорошо промытый соляной кислотой и водой, а затем прокаленный длинноволокнистый асбест. Для удобства его применения целесообразно в обычную стеклянную воронку вкладывать сначала круглую перфорированную фильтровальную пластинку из фарфора.

В фармацевтической практике при изготовлении жидких лекарств или при очистке их ингредиентов никогда не следует применять стеклянной ваты. Она дает значительное количество очень тонких, малозаметных, но тем не менее очень опасных стеклянных обломков в виде игл.

Для модернизации операций процеживания и фильтрования, а также для сокращения значительного расхода фильтровальных материалов рекомендуется применять стеклянные фильтры.

Стеклянные фильтры представляют собой пористую пластинку, получаемую спеканием при высокой температуре стеклянного порошка, содержащего зерна определенной одинаковой величины. Пористые стеклянные пластинки впаивают в стеклянные воронки или другие обоймы, имеющие различную форму.

Для фармацевтической практики наиболее удобны фильтры в форме воронок Бюхнера, имеющие верхнюю часть в форме цилиндра разной ширины и высоты. Вследствие меньшей площади фильтрующей поверхности и связанной с этим меньшей скоростью фильтрования обычные конические воронки менее целесообразны.

 

Таблица №4. Фильтры, используемые в практической работе фармацевта

Особенности фильтра

Номер фильтра

1

2

3

4

Средний поперечник пор, мкм

90-150

40-90

20-40

10-20

Условия фильтрации

Фильтрование идёт легко, под давлением собственной массы жидкости

Фильтрование идёт медленно, целесообразно слабое отсасывание

Необходимо отсасывание

Необходимо разрежение не менее 200 мм рт.ст.

Качество фильтрации

Удаляются частицы, различаемые невооружённым глазом

Удаляются обыкновенные взвеси

Удаляются обычные мути

Удаляются тонкие мути

 

Стеклянные фильтры, соответственно средней величине поперечника пор фильтрующих пластинок, выпускаются в настоящее время под пятью номерами (табл. 4). Фильтр № 5 в аптечной работе не применяется. Фильтр № 1 заменяет процеживание сквозь вату, фильтр № 2 — обычную фильтровальную бумагу, фильтр № 3 обеспечивает очистку раствора, равноценную фильтрованию сквозь плотную фильтровальную бумагу, фильтр № 4 — сквозь очень плотную.

Фильтры № 3 и 4, особенно последний, быстро загрязняются. Очистку стеклянных фильтров производят промыванием водой под небольшим давлением; вполне достаточно давление в водопроводной сети. Воду подводят к фильтровальной пластинке со стороны сточной трубки фильтра при помощи резинового шланга. Для удаления плохо отмывающихся органических загрязнений стеклянные фильтры очищают теплой хромовой смесью или свежеприготовленной смесью концентрированной соляной кислоты с калия перманганатом (держать под тягой!).

 

Извлечение.

Под извлечением понимают процесс перехода лекарственных веществ из лекарственного растительного или иного сырья в вытяжку, приготовленную с помощью воды или спирта.

В настоящее время получение спиртовых вытяжек (извлечений), требующее больших затрат времени, полностью перенесено в фармацевтическую промышленность. На долю аптеки осталось приготовление лишь водных извлечений, которые могут быть получены примерно в течение часа, что делает исполнение выписанного на извлечение рецепта весьма быстрым.

Термин «извлечение» применяется не только для обозначения технологического процесса приготовления вытяжки; извлечением называют и жидкость, полученную в его результате, хотя более рационально было бы назвать ее вытяжкой.

Водные извлечения являются давно применяющимися лекарствами. Они не требуют ни сложной аппаратуры, ни дорогостоящих извлекателей. Эти обстоятельства не в последнюю очередь явились причиной того, что извлечения, появившиеся еще до Галена, сохранили определенное значение и в настоящее время. Водные извлечения служат как для наружного, так и для внутреннего применения.

Некоторые извлечения, согласно указаниям ГФХ, могут быть приготовлены путем растворения в воде соответствующих экстрактов.

В качестве исходных материалов для изготовления водных извлечений используют различные надземные и подземные части лекарственных растений (листья, цветки, кору и корневища, траву и т. п.).

С фармацевтической точки зрения, состав растительных материалов условно разграничивают на два типа компонентов: действующие и сопутствующие вещества.

К категории действующих веществ относятся разнообразные соединения, обладающие выраженной фармакологической активностью и представляющие интерес для лечебных целей. Действующими веществами лекарственных растений могут быть многие алкалоиды, дубильные вещества, витамины, эфирные масла и другие, как правило, сложные органические соединения.

Сопутствующими веществами называются естественные спутники действующих веществ, играющие в организмах лекарственных растений несомненно важную биологическую роль, но не представляющие самостоятельного интереса с терапевтической точки зрения. Часть сопутствующих веществ (например, белки, сахара, крахмал) представляют собой соединения, лишенные выраженного фармакологического действия. Другие характеризуются заметным, подчас даже сильным нежелательным, например раздражающим, действием. Некоторые сопутствующие вещества усиливают всасывание действующих веществ из желудочно-кишечного тракта (сапонины) и за этот счет усиливают действие последних; другие, наоборот, замедляют всасывание и нередко обеспечивают эффект дюрантного (продленного) действия (дубильные вещества); ряд сопутствующих веществ обладает обволакивающим свойством и ослабляет местное раздражающее действие (слизи, камеди). Сопутствующие вещества, не принимающие существенного участия в ценном терапевтическом воздействии, которым характеризуется данный растительный объект, часто называют «балластными» веществами (клетчатка, жиры, воски, стерины, крахмал, протеины и т. п.). Однако отнесение того или иного соединения к категории балластных веществ весьма условно.

Многочисленные компоненты лекарственного растительного сырья отличаются весьма различной растворимостью, которая определяет химический состав растительных вытяжек. Компоненты исходного материала, переходящие в раствор при действии того или иного растворителя, носят общее название экстрактивных веществ.

По физико-химической природе водные вытяжки из растительных материалов представляют собой многокомпонентные истинные растворы низко и высокомолекулярных соединений. Очень часто эти растворы содержат коллоидные компоненты (обычно коллоидные электролиты) и, как правило, небольшое количество водонерастворимых (суспендированных и эмульгированных) примесей.

Состав водных вытяжек зависит не только от состава исходных материалов, но и от температуры, при которой их получали.
При обработке растительных материалов холодной водой в состав получаемой вытяжки переходят белки, сахара, слизи, камеди, некоторые пектиновые вещества, многие органические кислоты, растворимые соли металлов и органических оснований, в том числе алкалоидов, многие гликозиды, дубильные вещества, пигменты, следы эфирного масла.

Вытяжки, приготовленные с помощью холодной воды, характеризуются значительным содержанием различных ферментов,, приводящих к быстрому изменению многих компонентов извлечения. Особенно недолговечными в этих условиях являются соединения, имеющие гликозидную природу, и многочисленные вещества, обладающие характером фенолов, особенно многоатомных.

При получении водных вытяжек из растительных материалов на холоду сумма экстрактивных веществ освобождается от клетчатки, лигнина, гемицеллюлозы, крахмала, жиров, воскообразных и смолоподобных веществ, стеринов, хлорофилла и других компонентов сырья, нерастворимых в холодной воде.

Вытяжки, получаемые из растительных материалов путем недолговременной обработки горячей водой, отличаются отсутствием белков и ферментов, денатурирующихся при высокой температуре в присутствии воды. Большинство водорастворимых веществ извлекается горячей водой с большой полнотой. Особенно это относится к эфирным маслам, высокомолекулярным дубильным веществам (часто выпадающим в осадок при, охлаждении горячей вытяжки) и пектинам. В вытяжки, приготовленные на горячей воде, переходит в виде клейстера крахмал, содержащийся в растительных материалах.

При долговременной обработке растительных материалов водой при температуре, близкой к кипению, получаются сильно видоизмененные вытяжки. В этих случаях остаются неизменными лишь термостабильные составные части растительных материалов.

При длительном кипячении с водой ферменты денатурируются, белки подвергаются свертыванию и выпаданию в осадок.. Некоагулирующие белки подвергаются более или менее глубокому гидролитическому расщеплению.

Соединения, имеющие сложноэфирную природу, и большинство гликозидов при долговременной обработке кипящей или почти кипящей водой подвергаются гидролизу. Многие высокомолекулярные вещества деполимеризуются. Крахмалы не только клейстеризуются, но в большей или меньшей степени декстринизируются и осахариваются, особенно в кислых средах.

В длительно нагревающейся вытяжке происходят многочисленные окислительные реакции, сопровождающиеся образованием темноокрашенных соединений. Летучие вещества подвергаются улетучиванию. Потери обычно тем больше, чем более долговременной была тепловая обработка извлечения и чем выше была температура.

 

Краткие теоретические основы извлечения.

В аптечных условиях исходным материалом при извлечении, как правило, являются высушенные и измельченные части, органы или ткани различных лекарственных растений — травы, корни, корневища, клубни, кора, цветки, плоды и т. д.

Особенностями исходных материалов, применяемых для получения большинства вытяжек, являются клеточная структура и характерный для биологических объектов сложный состав, слагающийся из ряда растворимых и нерастворимых компонентов.

По сравнению с обычным растворением, отличающимся полным и, как правило, беспрепятственным переходом исходного вещества в раствор, извлечение является более сложным процессом. На первый взгляд оно характеризуется тем, что взятый -исходный материал никогда не переходит в раствор полностью. В вытяжку переходит обычно лишь часть экстрактивных веществ, растворимых в данном растворителе. Основная масса исходного материала остается в виде нерастворимого остатка ж в большинстве случаев отбрасывается.

Как технологический процесс извлечение сырья, имеющего клеточную структуру, осложняется тем, что растворимые компоненты исходного материала помещаются внутри замкнутых клеточных полостей. При приготовлении вытяжки растворитель должен сначала проникнуть внутрь клеток, а затем впоследствии образовавшийся раствор должен выйти из них наружу. Кроме того, часть растворимых компонентов исходного клеточного материала может оказаться недоступной для действия растворителя вследствие образования адсорбционных соединений с различными нерастворимыми микроструктурами, находящимися внутри клетки. Соответственно сказанному, жидкость, применяемая для получения полноценной вытяжки, должна обладать способностью не только растворять ценные вещества, но в случае необходимости и десорбировать их и выносить образовавшийся раствор за пределы клеточных полостей. В связи с указанной своеобразной технологической ролью, отводимой применяющейся жидкости, последнюю часто называют экстрагент, или извлекатель.

Высушенные растительные материалы богаты гидрофильными компонентами, поэтому они гигроскопичны, хорошо смачиваются водой и в значительном количестве поглощают воду за счет набухания. Губчатая микроструктура и наличие большого количества тонких и тончайших трубок (сосудов) обусловливают капиллярные свойства большинства растительных материалов. При обливании их водой жидкость под воздействием капиллярных сил активно всасывается растительными тканями и через систему сосудов межклеточного пространства и поры клеточных стенках проникает внутрь клеток и наполняет их полости.

После пропитывания материала водой внутри клеток происходят процессы набухания ограниченно набухающих соединений (клетчатка, гемицеллюлоза, крахмал, пектины) и растворение многочисленных неограниченно набухающих и растворимых компонентов протоплазмы и клеточного сока.

В результате растворения, неограниченного набухания и десорбции экстрактивных веществ клеточные полости спустя некоторое время наполняются концентрированным раствором — «первичным соком».

Высокая концентрация первичного сока, находящегося внутри клеточных полостей материала, создает значительное осмотическое давление. Последнее в свою очередь является причиной диффузионного обмена между содержимым клеток и окружающей жидкостью, обладающей меньшим осмотическим давлением. Диффузионный обмен вначале протекает весьма интенсивно, но по мере выравнивания концентраций растворенных веществ по обе стороны клеточных мембран постепенно затухает. Скорость диффузии различных веществ весьма различна: низкомолекулярные вещества диффундируют с большей, а высокомолекулярные — с меньшей скоростью. Наименьшей диффузионной способностью отличаются коллоидные компоненты растительных материалов.

Диффузионный обмен, или массопередача, является процессом спонтанным (самопроизвольным). В этом сложном физико-химическом процессе различают два принципиально различных механизма переноса вещества: 1) диффузию молекулярную и 2) диффузию конвективную.

Молекулярная диффузия осуществляется за счет собственного теплового движения молекул (броуновского движения). Основная особенность процесса молекулярной диффузии — взаимная неподвижность фаз (в данном случае растительного материала и экстрагента). Протекая в неподвижных фазах, молекулярная диффузия является медленным процессом.

Конвективная диффузия в отличие от молекулярной обусловлена движением фаз в результате встряхивания, перемешивания, изменения температуры и других внешних воздействий. В жидкой или газообразной среде — это основной вид диффузии, осуществляемой за счет перемещающихся внутри данной фазы конвективных потоков, несущих диффундирующее вещество. Его перенос осуществляется вследствие перемещения отдельных весьма малых (элементарных) объемов жидкой пли газообразной фазы, причем вещества внутри этих элементарных объемов переносятся посредством молекулярной диффузии, характерной для неподвижной фазы, которой и является элементарный объем жидкости или газа.

Конвективная диффузия — процесс более быстрый, чем диффузия молекулярная: ее скорость в 10—12 раз выше.

Диффузионный обмен продолжается до тех пор, пока концентрации растворов, находящихся внутри и снаружи клеточных полостей, не станут одинаковыми. Выравнивание концентраций приводит к подвижному равновесному состоянию, которое характеризуется одинаковой скоростью диффузии растворенных веществ в ту и в другую сторону. Наступающее диффузионное равновесие означает окончание процесса экстракции.

По окончании экстракции и сливания образовавшейся вытяжки извлеченный растительный материал остается пропитанным вытяжкой. Количество впитанной жидкости достигает 100—150% от массы растительного материала. Само собой разумеется, что вместе с извлечением, впитанным в растительный материал, в последнем остается часть экстрактивных, в том числе действующих, веществ, составляющих предмет и цель технологической обработки. Поэтому вытяжка, полученная сливанием жидкости с извлеченного материала без дальнейшей обработки, всегда содержит экстрактивных веществ меньше, чем соответственное количество исходного растительного материала.

Потери экстрактивных веществ, вызванные впитыванием вытяжки в извлеченный растительный материал, часто называют потерями на диффузии. На практике их уменьшения обычно достигают путем возможно сильного выжимания извлеченного растительного материала при помощи разнообразных приспособлений. Выжатую жидкость присоединяют к ранее слитой вытяжке.

 

Влияние свойств растительного материала

Состав вытяжек и полнота извлечения растительных материалов при их обработке водой в значительной степени зависят от степени измельченности исходного сырья.

Рыхлые материалы, содержащие большое количество межклеточных пространств и состоящие из тонкостенных паренхиматозных клеток, легко проницаемы для воды и представляют собой относительно небольшие препятствия для извлечения их содержимого. Этими особенностями отличаются многие цветки, листья, травы.

Материалы, имеющие плотную структуру и состояние из толстостенных клеток с одревесневшими стенками, экстрагируются более трудно. Во многих случаях клеточная структура составляет серьезное препятствие для экстракции растительных объектов водой. Чем крупнее куски экстрагируемых материалов, тем более длинным и трудным является путь, который при экстракции должны пройти растворитель и образовавшийся в клетках раствор. Однако отсюда нельзя делать вывод о целесообразности возможно тонкого измельчения извлекаемых объектов.

В тонкоизмельченных растительных материалах большое число клеток оказывается разрушенным вследствие повреждения их оболочек. Из вскрытых клеток при обработке их жидкостями механически вымываются не только растворимые, но и нерастворимые вещества: крахмальные зерна, мелкие обрывки тканей, коагулянты белковых тел и т. п. В результате полученное извлечение оказывается загрязненным большим количеством трудно удаляемых мелких и мельчайших хлопьев. Кроме того, тонкоизмельченные материалы с сильно поврежденным целлюлозным скелетом отличаются способностью к набуханию, сопровождающемуся большими потерями жидкости и частым слипанием растительных порошков в плотные ослизняющиеся комки, трудно проницаемые для растворителя.

Во избежание подобных осложнений при экстрагировании клеточных материалов и получения недоброкачественных вытяжек на практике вместо нецелесообразного применения тонко-измельченных материалов применяют порошки средней крупности с поперечником 5 мм, а в отдельных случаях — даже 10 мм по наибольшему поперечнику.

По предписанию ГФХ (статья № 349), для приготовления экстемпоральных водных извлечений семена и плоды измельчают до частиц размером не более 0,5 мм, стебли, кору, корни и корневища — не более 3 мм, листья, цветки и травы — до частиц размером не более 5 мм.

Большинство цветков (ромашка, бузина, коровяк, тысячелистник, мальва, лаванда) экстрагируется измельченными вследствие малых размеров или легкой проницаемости для воды и чрезмерного крошения при изрезывании. Однако цветки подсолнечника, соцветия липы и арники, отличающиеся крупными размерами, должны изрезываться аналогично большинству растительных материалов.

Кора дуба и крушины ломкой достаточно хорошо экстрагируются водой при изрезывании до частиц размером 3—5 мм в поперечнике, тогда как кора гранатника должна превращаться в крупный порошок. Материалы, содержащие экстрагируемые соединения, находящиеся в наружных слоях покровных оболочек (слизь в семенах льна и айвы), экстрагируются в измельченном виде.

Качество получаемых вытяжек в значительной мере зависит не только от степени, но и от способа измельчения растительных материалов. Стебли, кору, листья, цветки, травы, большинство корней и корневищ предпочтительно измельчать путем изрезывания.

 

Влияние температуры

Скорость диффузионного обмена, а следовательно, и скорость экстрагирования растительных материалов сильно зависят от температуры, при которой производится извлечение. Можно считать, что повышение температуры на 40 °С увеличивает скорость диффузии в 2 раза. Поэтому экстрагирование при помощи нагретых растворителей является эффективным приемом для интенсификации процесса извлечения, тем более что растворимость многих растворимых компонентов растительных материалов при нагревании увеличивается.

Вытяжки, получаемые с помощью горячей воды, интересны тем, что в них отсутствуют активные ферменты и большая часть белков, коагулирующих при нагревании выше 60°С. Крахмал, содержащийся в исходных материалах, под воздействием горячей воды клейстеризуется и переходит в состав вытяжки. По сравнению с холодными извлечениями в состав настоев и отваров переходит значительно большее количество пектиновых веществ и других соединений, трудно растворимых, медленно диффундирующих или образующихся в результате гидролиза нерастворимых нативных компонентов исходных материалов. Большими преимуществами вытяжек, приготовленных с помощью горячей воды, являются их относительная стерильность и связанная с этим столь же относительная устойчивость.

Однако в случае извлечения лекарственного растительного материала, содержащего термолабильные вещества, или использования легколетучих экстрагентов повышение температуры недопустимо, так как это приводит к разрушению первых и улетучиванию вторых.

 

По материалам И.С.Ажгихин. Технология лекарств.

 

Предыдущая страница Следующая страница

 


© Сайт защищён авторскими правами.

E-mail: portal.inform@gmail.com

 

Рейтинг@Mail.ru