Разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной, обеспечивающих дезинфицирующее, бактерицидное, противовоспалительное действия - Дипломная работа

Целью данного проекта является разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной, обеспечивающих дезинфицирующее, бактерицидное, противовоспалительное действия. По фактору цены российский рынок зубной пасты делится на четыре основных сегмента: - экономичный сегмент, в котором представлены зубные пасты по цене менее 25 рублей, этот сегмент является наиболее массовым; Разработка комплексной технологии экстракции из эхинацеи пурпурной позволит максимально извлечь все компоненты жиро-, спирто-и водорастворимых БАВ, необходимые для создания новой зубной пасты, обладающей дезинфицирующим, бактерицидным и противовоспалительным действием. На рисунке 1 представлена надземная часть растения эхинацеи пурпурной, его составные части и корневище. Основной целью данного курсового проекта являляется разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной, обеспечивающих дезинфицирующее, бактерицидное, противовоспалительное действия.В результате выполнения данной работы проведен анализ научно-технической литературы по теме исследования, изучены особенности химического состава эхинацеи пурпурной, исследована возможность применения разнополярных растворителей для извлечения биологически активных компонентов из эхинацеи пурпурной, предложена рецептура зубной пасты, содержащей водно-спиртовой и CO2-экстракт эхинацеи пурпурной, составлена технологическая схема.

Издавна люди прибегали к различным средствам для поддержания своей красивой улыбки. Хорошо известно, что такие болезни как гингивит, пародонтит, пародонтоз, кариес и многие другие приводят к потере зубов. А ведь именно с них начинается очень значимый для человеческого организма процесс - пищеварение. В настоящее время отечественная косметическая промышленность выпускает большой ассортимент средств по уходу за полостью рта - зубные пасты, эликсиры, порошок. Наиболее распространенным видом из них являются зубные пасты. В наш век высоких технологий мы можем разработать рецептуру зубной пасты, которая позволит не только улучшить внешний вид, но и позаботится о здоровье всей полости рта.

Актуальность данного проекта заключается в разработке рецептуры зубной пасты, объединяющей свойства как гигиенической пасты, так и лечебно- профилактической.

Целью данного проекта является разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной, обеспечивающих дезинфицирующее, бактерицидное, противовоспалительное действия.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: - анализ эхинацеи пурпурной, выращенной на территории СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ ЗОС «ВИЛАР» (Краснодарский край, ст. Васюринская);

- анализ химического состава эхинацеи пурпурной;

- разработка рецептуры зубной пасты с использованием экстрактов из эхинацеи пурпурной;

- разработка технологии производства зубной пасты с заданными свойствами;

- выбор и совершенствование оборудования технологической схемы;

- исследование свойств полученной зубной пасты в лабораторных условиях.

Термины и определения

Зубная паста - средство пастообразной или гелеобразной консистенции для ухода за зубами и полостью рта. Удаляет остатки пищи, зубной налет, оказывает противовоспалительное, антисептическое и дезодорирующее действие. Представляет собой суспензию мела или других абразивно-полирующих материалов в водно-глицериновых растворах с добавлением поверхностно-активных, гелеобразующих, ароматизирующих и биологически активных веществ.

Абразивные вещества - мелкозернистые или порошкообразные твердые вещества, применяемые для шлифовки, полировки или обработки каких-либо поверхностей.

Поверхностно - активные вещества (ПАВ) - вещества, снижающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз и обеспечивающие взаимопроникновение несмешивающихся фаз. В косметике применяется как пенообразующее вещество.

Экстракт - продукт экстракции, т. е. извлечения (вытяжки), активных компонентов из различных видов сырья. В зависимости от природы экстрагента различают водно-спиртовые, спиртовые, глицериновые, водно-гликолевые, масляные экстракты, а также CO2-экстракты.

Нормативные ссылки

В данном курсовом проекте использованы ссылки на ниже перечисленные нормативные документы.

ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ

ГОСТ Р 1.5-2002 ГСС РФ. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению

ГОСТ 7.0.5-2008 СИБИД. Библиографическая ссылка, библиографическое описание. Общие требования и правила составления

ГОСТ 7.82-2001 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов. Общие требования и правила составления

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 29188.0 - 91 Изделия парфюмерно-косметические. Правила приемки, отбор проб, методы органолептических испытаний

ГОСТ 28303 - 89 Изделия парфюмерно-косметические. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

ГОСТ 7983-99 Пасты зубные. Общие технические условия

ГОСТ 52621-2006 Изделия парфюмерно-косметические. Колориметрические методы определения массовых долей ртути, свинца, мышьяка

ГОСТ Р 51391 - 99 Изделия парфюмерно-косметические. Информация для потребителей. Общие требования

ГОСТ 2.104-68 ЕСКД. Основные надписи

ГОСТ 2.106-96 ЕСКД. Текстовые документы

ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 29227-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Общие требования

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования

МР КУБГТУ4. 4.3-2004 Система менеджмента качества УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Выпускные квалификационные работы закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения 52-ФЗ от 30.03.99г.

Технический регламент Таможенного Союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» (ТР ТС 009/2011).

1. Аналитический обзор

1.1 Обзор рынка

Зубная паста представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из абразивных, влагоудерживающих, связующих, ароматизирующих веществ, воды, а также может содержать лечебно- профилактические, поверхностно- активные, вкусовые и консервирующие добавки в различных комбинациях. По структуре зубная паста представляет собой суспезию образивных веществ в вязкой гелеобразной основе.

Зубные пасты выпускаются в виде крема, геля или пасты. Различают гигиенические и лечебно- профилактические зубные пасты.

Средства гигиены полости рта должны удовлетворять следующим требованиям: безвредность для организма, очищающие и полирующие свойства за счет применения мягких абразивных веществ, приятное освежающее средство, хороший вкус и аромат.

К лечебно-профилактическим средствам требования значительно шире: они должны обладать всеми свойствами гигиенических средств, кроме того положительно влиять на состояние мягких тканей пародонта, эмали и дентин зубов в результате ввода в их состав различных лечебно-профилактических добавок и биологически активных компонентов.

В зависимости от эффективности этих добавок зубные средства могут быть антикариесными, антипародонтозными, противовоспалительными, а так же предназначенными для устранения повышенной чувствительности зуба и зубного налета.

В состав лечебно-профилактических паст, кроме перечисленных компонентов, входят профилактические препараты (соли, ферменты, витамины, экстракты лекарственных растений, и микроэлементов и др.). Эти пасты применяются для профилактики кариеса, кровоточивости десен, отложения зубного налета и других заболеваний полости рта. В зависимости от вида входящих в их состав биологически активных компонентов эти пасты можно разделить на следующие группы: противовоспалительные, противокариесные и укрепляющие десны.

По фактору цены российский рынок зубной пасты делится на четыре основных сегмента: - экономичный сегмент, в котором представлены зубные пасты по цене менее 25 рублей, этот сегмент является наиболее массовым;

- средний сегмент, где представлены пасты по цене 25-45 рублей;

- премиум сегмент, образованный пастами по цене 45-60 рублей;

- сегмент суперпремиум, включающий пасты по цене свыше 60 рублей.

Дорогая зубная паста преимущественно представлена продукцией крупных международных производителей, аналогов которой в России практически не производится. В экономичном и среднем ценовых сегментах широко представлены отечественные производители, которые конкурируют с продукцией белорусского, болгарского, турецкого, индийского производства.

Крупных производителей зубной пасты в России насчитывается не более десяти. Среди них ведущее положение занимают три компании: ОАО «Концерн «Калина» (г. Екатеринбург), ОАО «Невская косметика» (г. Санкт-Петербург), ОАО «Косметическое объединение «Свобода» (г. Москва). В целом на долю трех отмеченных компаний приходится до 90% объема производства зубной пасты в России.

Они выпускают широкий ассортимент зубных паст. В составе лечебно- профилактических зубных паст имеются экстракты лекарственных растений, но в основном это водные и водно-спиртовые экстракты. А нам хорошо известно, что растительный материал содержит большое количество биологически активных компонентов, которые различны по своим свойствам и строению - начиная от низкомолекулярных водорастворимых веществ до высокомолекулярных жиров, белков и углеводов, экстрагировать которые необходимо при помощи органических полярных и не полярных растворителей.

Разработка комплексной технологии экстракции из эхинацеи пурпурной позволит максимально извлечь все компоненты жиро-, спирто- и водорастворимых БАВ, необходимые для создания новой зубной пасты, обладающей дезинфицирующим, бактерицидным и противовоспалительным действием.

1.2 Изучение эхинацеи пурпурной

Родина эхинацеи - прерии Северной Америки. Там до сих пор сохранились заросли этого растения. Индейцы лечили эхинацеей кашель, ангину, зубную, желудочно-кишечные боли. Отваром промывали глаза и гнойные раны. Чай из листьев этого растения применяли для лечения артрита, ревматизма, свинки, кори, ожогов. Траву эхинацеи скармливали скоту, чтобы он лучше набирал вес. Индейцы считали ее сильнейшим противоядием при укусах змей и ядовитых насекомых.

В России эхинацею стали выращивать в начале XIX века изза красоты и яркости цветочных корзинок. Цветоводам наверняка знакома ближайшая родственница эхинацеи - рудбекия. Ее «лохматые», оранжево-желтые или малиновые корзинки с темно-бордовыми, выпуклыми помпонами-серединками в наших садах не редкость. Да и саму эхинацею иногда объединяют в один род с рудбекией. И все-таки они разные. Именно эхинацея пурпурная является ценнейшим лекарственным растением.

Первый препарат из этого растения был создан в 1871 году. Его автор Майер был настолько уверен в своем детище, что на глазах у публики позволял гремучей змее ужалить себя, после чего применял «очиститель крови». Но лишь 45 лет спустя этот препарат получил признание и началось его исследование.

Оказалось, что эхинацея - мощный иммуностимулятор с широким спектром терапевтической активности. Последние тридцать лет, когда перед человечеством встала реальная угроза иммунодефицита, эхинацею начали изучать во всем мире: в США, Канаде, Европе, Новой Зеландии.

На основе эхинацеи пурпурной создано около 230 препаратов. Они применяются при лечении инфекционных и воспалительных заболеваний дыхательных путей, мочеполовой системы, опорно-двигательного аппарата. Настойка эхинацеи улучшает состояние больных ревматоидным артритом, больных сахарным диабетом и после радиоактивного облучения. Эхинацея пурпурная и препараты на ее основе с успехом применяются для лечения хронического пиелонефрита, воспалений щитовидной железы, стоматологических заболеваний.

Ботаническая характеристика сырья эхинацеи пурпурной

Эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea Moench) - многолетнее травянистое растение семейства сложноцветных (Compositae) или астровых (Asteraceae). Род эхинацеи включает пять видов растений, которые в диком виде встречаются в приатлантических районах Северной Америки и Мексики. Это многолетние корневищные растения с прямым стеблем до 1-1,5м высоты с красивыми пурпуровыми соцветиями. Имеют специфический вкус и запах. Корзинки многоцветковые на длинных ножках, поникающие; обертка полушаровидная, листочки обертки расположены в 2-4 ряда, ланцевидные, более или менее оттопыренные. Цветоложе коническое, усаженное шиловидными прицветниками (вследствие продольного свертывания ланцевидно-линейных вначале прицветников), на верхушке заостренными, щетиновидными, обычно темно-окрашенными и превышающими трубчатыми цветами; язычковые цветы с недоразвитым пестиком, долго удерживающиеся, внутренние трубчатые цветы обоеполые; семянки обратно пирамидальные толстоватые четырехгранные, с хохолком в виде небольшой зубчатой окраины. Стебель простой или слабо разветвленный, голый или рассеяно коротковолосистый, красноватый, пористый. Листья шероховатые, чаще по краю зубчатые, нижние - яйцевидные на длинных крылатых черешках, на верхушке острые, обычно с пятью продольными жилками, при основании суживающиеся до слабосерцевидных 5-15 (20) см длиной, 2,5-7,5 см шириной, более широко расположенные по стеблю - ланцевидные или продолговато яйцевидные, сидячие или почти сидячие, с тремя жилками [1, 2, 3].

На рисунке 1 представлена надземная часть растения эхинацеи пурпурной, его составные части и корневище.

Рисунок 1.1 - Эхинацея пурпурная - Echinacea purpurea Moench: 1 - верхняя часть цветущего растения;

2 - корневище с корнями, основанием стеблей и черешков листьев;

3 - трубчатый цветок;

4 - язычковый (краевой) цветок;

5 - корзинка с удаленными язычковыми цветками в продольном разрезе;

6 - семянка.

Рациональные приемы сбора сырья

Установлено, что большее количество экстрактивных веществ в корнях накапливается при возделывании культуры прямым посевом семян в почву, в сравнении с рассадным выращиванием.

Учитывая перспективность применения эхинацеи пурпурной в практической медицине, с 1990 года были проведены опыты по ее интродукции на Приморской плодово-ягодной опытной станции, расположенной в южной прибрежной зоне Приморья. Для посева были использованы семена, предоставленные Северокавказской ЗОС ВИЛАР. Фенологические наблюдения, изучение биологических особенностей и динамики роста эхинацеи пурпурной проводили в течение шести вегетационных сезонов (1990-1996гг.). Данный интродуцент в условиях южного Приморья нормально развивался и давал жизнеспособные семена. Заготавливают цветочные корзинки, собирают их в июле - августе, корневища с корнями - поздней осенью [1, 3, 4].

Фитохимический состав эхинацеи пурпурной

Химический анализ растений рода Echinacea, выращенных на опытной станции «ВИЛАР» (Краснодарский край) определил в их составе 7 основных групп биологически активных веществ, которые включают полисахариды, флавоноиды, производные кофейной кислоты (в том числе гидроксикоричные кислоты), эссенциальные липиды, алкиламиды. Кроме этого, все части растения содержат эфирное масло (в цветках 0,13-0,48%, в корнях 0,04-0,22%). Главной составной частью масла является нециклический сесквитерпен С15Н28 (до 80%). В корнях обнаружены гликозид эхинакозид С35Н46О20 (до 1 %) - при гидролизе расщепляется на пирокатехин-этанол, кофейную кислоту, две молекулы глюкозы и одну молекулу рамнозы; бетаин (0,1%), смолы (1,9%), органические кислоты (пальмитиновая, линолевая, церотиновая), а также фитостерины. По литературным данным, основными действующими веществами, обладающими иммуностимулирующей активностью, являются полисахариды и гидроксикоричные кислоты. Причем кислотами этой группы, а также другими биологически активными веществами богата надземная часть эхинацеи пурпурной. Содержание экстрактивных веществ в листьях больше, чем в корневой системе и стебле растения. Помимо этого в растении содержатся: мальтоза, макро- и микроэлементы (кальций, калий, магний, железо, цинк, кобальт, марганец, никель, ванадий и др.); провитамин А и витамин С, фенольные соединения (рутин, антоцианы); белки, сбалансированные по аминокислотному составу; сапонины, липофильные вещества [2].

Эхиназиды

Данный компонент аккумулируется в корнях и в незначительных количествах присутствует в цветке. Эхиназиды могут быть эффективными в уничтожении большого количества вирусов, бактерий, грибков и простейших. Проявляют защитный эффект против свободных радикалов, образующихся при разрушении коллагена типа III. Эти данные представляют доводы в пользу местного применение экстрактов эхинацеи как для лечения, так и для предотвращения фоточувствительности кожи под воздействием ультрафиолетового облучения.

Алкиламиды

Содержатся в самой большой концентрации в корнях эхинацеи пурпурной; имеют умеренные анестезирующие свойства. Они придают характерное для эхинацеи ощущение покалывания на языке при ее приеме внутрь.

Сахара и полисахариды

Углеводы выполняют в организме многочисленные функции, важнейшей из которых является функция энергообеспечения органов и тканей. Являясь важными компонентами внутриклеточных структур и клеточных оболочек, углеводы выполняют структурную и защитную функции, участвуют в иммунологических реакциях, в построении иммуноглобулинов и интерферона.

Из эхинацеи пурпурной были выделены простые сахара: арабиноза, галактоза, глюкоза, ксилоза, манноза, рамноза, пентозаны, фруктоза; дисахариды - сахароза и полисахариды: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, инулин, пектин.

Простые сахара (моносахариды) - Белые кристаллические вещества сладкого вкуса, хорошо растворимые в воде, плохо в спирте и нерастворимые в эфире. В зависимости от числа атомов углерода в цепи монозы делятся на тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, и т. д. Моносахариды содержат неразветвленные углеродные цепи, замкнутые в шестичленный пиранозный или в пятичленный фуранозный. В корнях эхинацеи пурпурной в мае фруктозы минимальное количество, которое возрастает на протяжении лета и осени.

Дисахариды (биозы) - группа самых простых олигосахаридов, молекулы которых содержат два остатка одинаковых или разных моносахаридов, связанных гликозидной связью. В состав большинства природных дисахаридов входят гексозы, реже - пентозы. Основным представителем данной группы является сахароза, которая была обнаружена в стеблях и листьях эхинацеи пурпурной. Относится к типичным сахароподобным углеводам; это твердое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, имеет сладкий вкус.

Полисахариды - высокомолекулярные несахароподобные углеводы, построенные из остатков молекул моносахаридов и не содержащие фрагментов неуглеводного характера. Это одна из важнейших групп биополимеров, широко распространенных в растениях, микроорганизмах и животных. Они выполняют важнейшие функции в жизненных процессах. Важнейшие природные представители: крахмал и целлюлоза. Крахмал - главный резервный полисахарид растений. Накапливается в виде зерен в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях. Бесцветное аморфное вещество, не растворимое в холодной воде, диэтиловом эфире, этаноле. Целлюлоза - главная составная часть клеточных стенок растений. Вместе с сопровождающими ее веществами она играет роль каркаса, несущего основную механическую нагрузку в растениях. В надземной части эхинацеи пурпурной обнаружено высокое содержание крахмала, а суммарное содержание клетчатки, пектинов, гемицеллюлезы и других нерастворимых углеводов составило 38% в пересчете на сухое вещество. Из эхинацеи пурпурной был выделен ксикоглюкан, а из выжатого сока - пектиноподобный полисахарид. Составляющие полисахаридов, стимулируя фибробласты и угнетая гиалуронидазу энзимов, которая разрушает внутриклеточный цемент, называемый гиалуроновой кислотой, способствуют регенерации ткани. Полисахариды эхинацеи усиливают фагоцитоз микрофагов и стимулируют выработку макрофагами нескольких важных для иммунной системы компонентов.

Фенольные соединения

Фенольные соединения - наиболее распространенный и многочисленный класс природных, чрезвычайно разнообразных по химическому строению соединений. Эти соединения влияют на многие физиологические функции организма человека. Например, такие фенольные соединения, как кумарин, кверцетин, рутин и флавон (рис. 1.2). Фенольные соединения проявляют адаптогенное и стимулирующее действие, оказывают фотосенсибилизирующее действие, обладают спазмолитическим действием; применяются при неврозах и коронарной недостаточности. Из флавоноидов в наземной части эхинацеи пурпурной характерны кверцетин и рутин.

а) б) в)

Рисунок 1.2 - Фенольные соединения: а) рутин, б) кверцетин, в) флавон.

Феруловая кислота (З-гидрокси-4-метокси-фенилпропеновая кислота) является широко распространенным природным соединением растительного происхождения (рис. 1.3). Обладая широким спектром биологической активности и низкой токсичностью, служит активным компонентом растительных лекарственных препаратов.

Рисунок 1.3 - Феруловая кислота

Проведенные ранее исследования показали наличие у феруловой кислоты противовоспалительной, антиаллергической, противоопухолевой, антитоксической, антибактериальной, противовирусной активности. Фармакологические эффекты кислоты обусловлены, в большей степени, ее мощным антиоксидантным действием - торможением процессов перекисного окисления липидов в биомембранах.

Дубильные вещества - соединения, относящиеся к фенолам, проявляют Р-витаминную активность. Широко встречаются в пищевых и лекарственных растениях. Имеют желто-оранжевый цвет. Укрепляют капилляры, способствуют выведению из организма солей тяжелых металлов, радионуклидов, снижают риск развития онкологических заболеваний. К дубильным веществам относится танин (рис. 1.4), широко применяемый в качестве наружного противовоспалительного средства при ожогах и воспалениях слизистых оболочек ротовой полости, носа и гортани. При соприкосновении его с поверхностью воспаленных слизистых оболочек происходит денатурация белков, находящихся в слизи и тканевом экссудате, они уплотняются. Дубильные вещества также способны проникать через клеточные оболочки и вызывать обратимое уплотнение протоплазмы нервных окончаний (рецепторов) от воздействия раздражающих веществ.

Рисунок 1.4 - Танин

Катехин - вещество, относящееся к группе дубильных веществ (рис.1.5). Являются производными флавонов и антоцианов. Обладают Р-витаминной активностью. В растениях эхинацеи пурпурной обнаружены вещества катехиновой группы: в корнях - 5,6%, в листьях - 9%.

Рисунок 1.5 - Катехин

Кофейная кислота (3",4"-дигидроксикоричная кислота), представленная на рисунке 1.6, обладает антибактериальной, противогрибковой, антиоксидантной и мембраностимулирующей активностью.

Рисунок 1.6 - Кофейная кислота

Основным веществом этой группы является цикориевая кислота (рис.1.7). Ее максимальное количество колеблется от 0,2 до 1,29 %. Количество цикориевой кислоты может варьироваться в зависимости от возраста растения, продолжительности его культивирования и фазы вегетации. Все это необходимо учитывать при заготовке сырья, его идентификации, а также при разработке фармакопейных документов.

Рисунок 1.7 - Цикоревая кислота

Другие гидрофильные вещества

В 1914 году в корнях эхинацеи были обнаружены белки. Их количество колебалось от 5,17 до 5,31%. В надземной же части растения белка значительно больше и для эхинацеи пурпурной составляет 18,3-20 %, в том числе легко растворимого - 11,8-12,8 %. Белок сбалансирован по аминокислотному составу.

У эхинацеи пурпурной идентифицированы гликопротеины, доказана их иммунная активность и антигенная специфичность in vitro.

В прошлом веке из растения были выделены алкалоиды. Для эхинацеи пурпурной характерно наличие бетаина-глицина. Отжатый сок из данного растения, используемый для производства препаратов, стандартизуется по бетаину.Сапонины эхинацеи пурпурной обладают вируснейтрализующей и иммуностимулирующей активностью. В надземной части обнаружены органические кислоты (3,3 %), а в корнях молочная кислота (рис1.8).

Рисунок 1.8 - Молочная кислота

В листьях эхинацеи пурпурной содержится 8,56? 102% провитамина А (рис 1.9), который повышает иммунитет, зрение, улучшает рост костной ткани, является прекрасным средством в борьбе со старением и развитием онкологических заболеваний, снижает риск сердечнососудистых заболеваний. Усиливает действие половых гормонов, укрепляет волосы, ногти, положительно влияет на кожу (угри, экземы, сухость).

Рисунок 1.9 - Провитамин А А также 1,72 %? 10-4 % витамина С. В корнях его количество составило 8,3?10-4 %, в свежих соцветиях - 2,14?10-4 %. В свежих листьях и стеблях эхинацеи пурпурной содержится 230 мг витамина С на 100 г массы. Это важно, так как витамин С является природным антиоксидантом; он важен для роста и восстановления клеток тканей, десен, кровеносных сосудов, костей и зубов, способствует усвоению организмом железа, ускоряет выздоровление. При дефиците витамина С наблюдается кровоточивость десен, выпадение зубов, частые простуды, варикозное расширение вен, геморрой, излишний вес, повышенная утомляемость, раздражительность, плохая концентрация внимания, депрессии, бессонница, раннее образование морщин, выпадение волос, ухудшение зрения.

Липофильные вещества

Эфирное масло - важный компонент химического состава представителей рода эхинацея. В корнях его количество колеблется от 0,01 до 0,024 %, в листьях - от 0,01 до 0,64 %, а в соцветиях от 0,08 до 0,12 %. Эфирное масло эхинацеи содержит в значительных количествах ненасыщенные углеводороды. В составе масла, выделенного из корней, обнаружено 31 вещество. Основными компонентами являются а-пинен, b-пинен, мирцен, цимол, борнеол (рис. 1.10)

а) б) в) г) д)

Рисунок 1.10 Ненасыщенные УВ а) цимол , б) борнеол, в) мирцен , г) а-пинен, д) b-пинен.

В эфирном масле надземной части эхинацеи пурпурной обнаружены: борнилацетат, гермакрен-Д, кариофилен; выделены также n - метоксикоричная кислота (рис. 1.11) и ванилин (рис. 1.12).

Рисунок 1.11 n-метоксикоричная кислота

Рисунок 1.12 Ванилин

В корнях эхинацеи пурпурной обнаружены смолистые вещества темно- коричневого цвета со слабым специфическим запахом и неприятным, горько- соленым вкусом. Смола размягчается при температуре 35-40°С, а разжижается при 95°С. Лучшим растворителем является спирт. Кислотное число смолы равно 37-69, число омыления - 210, эфирное число - 173. В смоле не установлено наличие эфирного масла и камедей.

Другие липофильные вещества

В липофильной фракции эхинацеи обнаружены фитостеролы. Прежде всего это р-систотерин, а также систотерин-З-Р-О-глюкозид и стигмастерин.

В корнях содержится олеиновая, линолевая, церотиновая, пальмитиновая, миристиновая и льняная кислоты. В надземной части эхинацеи пурпурной найдены 13-гидрокси-октдека-92,11Е, 152-триеновая кислота, производные лабдана.

Макро- и микроэлементы

В свежих корнях эхинацеи пурпурной идентифицированы следующие макро- и микроэлементы: кальций (776 мг на 100 г сырья), калий (314 мг), алюминий (129 мг), магний (117 мг), хлор (76 мг) и железо (48 мг). Обнаружены карбонаты, сульфаты, хлориды, фосфаты и силикаты, а также микроэлементы: молибден, селен, серебро, кобальт, никель, цинк, барий, бериллий, ванадий и марганец [5, 6, 7, 8, 9].

Из анализа химического состава лекарственного сырья эхинацеи пурпурной становится очевидно, что растение богато разнообразными БАВ, обладающими рядом желательных для косметических средств свойств. Например: гидорксикоричные кислоты повышают кожный иммунитет; полисахариды обладают регенерирующим, увлажняющим действием, смягчают кожу; каротиноиды играют важную роль в обменных процессах кожи, предотвращают образование морщин, способствуют регенерации кожи, являются природными антиоксидантами; витамин С - один из главных антиоксидантов, который укрепляет стенки сосудов, повышает иммунитет кожи, оказывает отбеливающее и регенерирующее действие; белки обладают активным восстанавливающим, противовоспалительным и питательным действием; дубильные вещества обладают противовоспалительным, смягчающим действием, способны увеличивать устойчивость кровеносных сосудов; органические кислоты стимулируют восстановление клеток кожи, смягчают, питают, увлажняют и разглаживают кожу, предотвращают образование морщин. Исходя из перечисленных свойств БАВ эхинацеи, необходимо было предложить направления использования экстрактов в косметических средствах.

Сравнительный анализ препаратов из эхинацеи пурпурной

Из экстрактов эхинацеи пурпурной производят огромное количество препаратов. В промышленных масштабах выпускаются, главным образом, лекарственные средства, изготовленные на основе сока или спиртового экстракта травы.

Они применяются при лечении инфекционных и воспалительных заболеваний дыхательных путей, мочеполовой системы, опорно-двигательного аппарата. Улучшают состояние больных ревматоидным артритом и сахарным диабетом. Препараты на основе эхинаци пурпурной применяются для лечения хронического пиелонефрита, воспалений щитовидной железы, стоматологических заболеваний. Однако, по устоявшемуся мнению, главными в осуществлении лечебно-профилактической активности этих препаратов являются их иммуностимулирующие свойства. За счет этого эффекта применение препаратов из эхинацеи пурпурой показано для профилактики простудных заболеваний и гриппа, при длительном приеме антибиотиков, оздоровлении лиц, перенесших воздействие радиации или проживающих в зонах, неблагоприятных по радиационному уровню.

Итальянские исследователи в 70-х годах обнаружили, что эффективное заживление ран обусловлено веществом, выделенным из эхинацеи и названным эхииацин В. Оно представляло собой мукополисахарид, медленно повышающий содержание гиалуроновой кислоты, биологическое значениекоторой заключается главным образом в «цементировании» или «склеивании» соединительной ткани человеческого организма. Гиалуроновая кислота «заставляет» соединительную ткань синтезировать клетки, называемые фибробластами и способные синтезировать волокнистые структуры соединительной ткани.

Проведенные в 1978 году в Германии опыты на клетках мышей показали, что 50-80% клеток приобретают устойчивость к вирусам гриппа, микозам (в частности, грибковому возникновению лишая) и вирусам, вызывающим стоматиты.

Наиболее важным явилось обнаружение иммуностимулирующих свойств высокоактивных полисахаридных молекул, содержащихся в растении. Механизм повышения иммунитета под воздействием препарата, по-видимому, заключается в следующем. Соединение карбогидратных рецепторов на клеточной поверхности Т-лимфоцитов сопровождается их преобразованием. Активируется фагоцитоз, то есть поглощение инородных клеток, вызывающих заболевание, бактерий, проникших в человеческий организм, «клетками- убийцами». Стоящие на страже нашего здоровья «клетки-убийцы» в дополнение к этому находят и уничтожают в нашем организме инфицированные вирусом клетки. Поскольку антивирусная активность - достаточно редкое свойство даже у современных препаратов, эхинацея вполне заслуживает особого внимания.

Возможно, антивирусная активность обусловлена высвобождением фибробластами и Т-лимфоцитами интерферона, как бы закрывающего клеточные поверхности и стимулирующего синтез межклеточных протеинов, которые, в свою очередь, блокируют транскрипции вирусной РНК и достаточно эффективно останавливают распространение вирусной инфекции.

Именно поэтому особенно важно использовать препараты эхинацеи в начале возникновения эпидемий гриппа, приуроченных к весенне-осеннему периоду. Однако превышение дозы препаратов из эхинацеи приводит не к усилению, а к ослаблению эффекта.

Противовоспалительные качества эхинацеи являются действенными при многих других заболеваниях и применяются в стоматологии, дерматологии, гинекологии, урологии, для лечения воспалительных заболеваний внутренних органов. В том числе печени.

На различных экспериментальных моделях in vitro и in vivo продемонстрированы антивирусная, ранозаживляющая, дезинфицирующая, бактерицидная, противовоспалительная и антиоксидантная активность препаратов из эхинацеи. Самые известные из них - Иммунал, Иммунорм, Настойка эхинацеи и Леденцы с эхинацеей доктора Тайсса, Эхинацея композитум С, Эстифан, лечебная зубная паста «Дентафорс» с экстрактом эхинацеи и другие.

Перечисленные препараты состоят из свежего сока эхинацеи пурпурной, полученного прессованием, и вспомогательного вещества - этилового спирта, таблетки содержат сухой экстракт. Данные технологии имеют ряд недостатков: - применяемый экстрагент не способен извлечь из сырья большую группу жирорастворимых БАВ, а экстракция водорастворимых веществ не может пройти с необходимой глубиной;

- в качестве сырья используют только свежие растения эхинацеи, что значительно сокращает возможности переработки;

- при высушивание экстрактов, как правило, применяют высокие температурные режимы, что значительно ухудшает качество содержащихся в них БАВ, а также приводит к их потери при испарении.

Таким образом, становится ясным, что разработка и использование новой комплексной технологии получения продуктов из сырья - эхинацеи пурпурной является важной и перспективной задачей, а подбор растворителей для извлечения разных по полярности компонентов - важным этапом исследований.

Сравнительный анализ процессов экстракции

Экстракция (от лат. Extragere - извлекаю, вытягиваю) - это процесс извлечения необходимых БАВ из растительного и животного материала с помощью избирательных растворителей (экстрагентов) [10, 11, 12].

Экстрагенты - вещества, способные избирательно извлекать отдельные компоненты из твердых материалов (при экстрагировании) или жидких смесей (при жидкостной экстракции). Экстрагентами служат вода, спирты, углеводороды, водные растворы неорганических кислот и щелочей, эфиры, фосфорорганические кислоты, инертные газы и другие.

Известно, что различные растворители экстрагируют разные группы веществ (рисунок 2). Растворимость компонентов растений в том или ином экстрагенте зависит от его полярности, так как подобное растворяется в подобном [13, 14, 15, 16]. Изменяя полярность растворителя, можно варьировать спектр извлекаемых веществ или делить экстрактивные вещества на фракции.

Рисунок 1.13- Экстракционная способность разнополярных растворителей

Выбор экстрагента определяется степенью гидрофильности извлекаемых веществ. Для экстрагирования полярных веществ используют полярные растворители: воду, метанол, глицерин; для неполярных - хлороформ, эфир этиловый и другие органические растворители. Наиболее часто в качестве экстрагента применяют этанол - малополярный растворитель, который при смешивании с водой дает растворы с разной степенью полярности, что позволяет использовать его для избирательного экстрагирования различных БАВ. Используют также и такие растворители, как пропиленгликоль, диоксид углерода (СО2) и другие.

Как известно, растения содержат огромное количество компонентов, в том числе БАВ, но ни один из них сам по себе не является ответственным за уникальные свойства лекарственного сырья, и только их совокупность обеспечивает способность, в частности эхинацеи пурпурной, эффективно предупреждать различные заболевания. Чтобы извлечь комплекс жиро-, спирто и водорастворимых БАВ эхинацеи недостаточно использовать для экстракции один растворитель, необходимо подобрать группу оптимальных экстрагентов разной полярности [1, 17].

Цели и задачи исследования

Основной целью данного курсового проекта являляется разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной, обеспечивающих дезинфицирующее, бактерицидное, противовоспалительное действия.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: - анализ эхинацеи пурпурной, выращенной на территории СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ ЗОС «ВИЛАР» (Краснодарский край, ст. Васюринская);

- анализ химического состава эхинацеи пурпурной;

- разработка рецептуры зубной пасты с использованием натуральных ингредиентов из эхинацеи пурпурной;

- разработка технологии производства зубной пасты с заданными свойствами;

- исследование свойств полученной зубной пасты в лабораторных условиях. лекарственный эхинацея зубной паста

2. Методическая часть

Объектом исследования служила эхинацея пурпурная (Echinacea Purpurea Moench), выращенная на территории Краснодарского края, на СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ ЗОС «ВИЛАР» (станица Васюринская).

Сырьем, согласно ВФС 42-2371-94, является собранная в фазу массового цветения и высушенная трава многолетнего культивируемого травянистого растения эхинацеи пурпурной [3].

Цельное сырье: куски стеблей, листья, отдельные цветочные корзинки и цветки, реже бутоны. Стебли округлые в поперечном сечении, ребристые, голые или рассеяно жесткоопушенные, длиной до 35 см, диаметром до 1 см. Листья обратно-яйцевидные до яйцевидно-ланцетных, неравнокрупно-зубчатые, реже цельнокрайние, с 3 - 5 продольными жилками., опушенные. Отдельные цветочные корзинки с выпуклым, полым, густо усаженным прицветником, цветоложем.

Обертка сплюснуто-полушаровидная, трехрядная; листочки обертки ланцетные, остроконечные, черепитчато расположенные, отогнутые, голые по краям, опушенные с внешней стороны. Прицветники узколанцетные, с шиловидным окончанием, превышающие по длине трубчатые цветки. Краевые цветки в корзинке - язычковые, длиной до 6 см, пестичные, бесплодные,

В результате выполнения данной работы проведен анализ научно-технической литературы по теме исследования, изучены особенности химического состава эхинацеи пурпурной, исследована возможность применения разнополярных растворителей для извлечения биологически активных компонентов из эхинацеи пурпурной, предложена рецептура зубной пасты, содержащей водно-спиртовой и CO2-экстракт эхинацеи пурпурной, составлена технологическая схема.

Результатом научной деятельности планируется подача патента на зубную пасту с экстрактами эхинацеи и материалы заявки на полезную модель технологии извлечения экстрактивных веществ.

1. Атлас лекарственных растений СССР. М.: Медицина, 1962. - 702 с.

2. Баширова Р.М. Сравнительные морфологические и биохимические характеристики Echinacea purpurea (Moench) Башкирской и Краснодарской продукции // Итоги биологических исследований, Вып. 6, Уфа, 2000. - С. 36-38.

3. Временная фармакопейная статья 42-2371-94. Трава эхинацеи пурпурной.

4. Харакоз М.Ф. Лекарственные растения Краснодарского края. 2-е изд., перераб. И доп.- Краснодар, 1980. - 183 с.

5. Биохимия растений, пер. с англ., М., 1968, гл. 22; Запрометов М.Н., Основы биохимии фенольных соединений М., 1974.

6. Боряев В.Е. Товароведение дикорастущих плодов, ягод и лекарственно-технического сырья: Учебник для вузов. -М.:Экономика, 1991. -207 с.

7. Васильев А.В., Полоз Т.П., Соколов Н.Н.: Лекарственные растения России - неиссякаемый источник для создания новых высокоэффективных лечебно- профилактических препаратов и биологически активных пищевых добавок // Вопросы медицинской химии. - 2000. -№2. - Ц. 20-28

8. Практикум по технологии косметических средств. Биологически активные вещества в косметике / Н.Г. Луценко, В.Е. Ким, Т.В. Пучкова - М.; Школа косметических Химиков, 2004. - 160с.

9. Рабинович В.А, Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л: Химия,1977 стр. 170.

10. Моррисон Дж., Фрейзер Г., Экстракция в аналитической химии, пер. с англ., Л.,1960.

11. Пратт Г.Р. К., Экстракция жидкость - жидкость в теории и в практике, в сборнике: Жидкостная экстракция, М., 1958.

12. Фомин В.В. Химия Экстракционных процессов, М., 1960.

13. Броунштейн Б.И., Железняк А.С. Физико-химические основы жидкостные экстракции. Н. - Л., 1966.

14. Золотов Ю.А. Экстракция в неорганическом анализе. М.: изд. МГУ,1988. 80сс.

15. Золотов Ю.А. Экстракция внутрикомплексных соединений. М.: Наука, 1968. 313с.

16. Золотов Ю.А. Экстракция в аналитической химии и радиохимии. М., 1961.

17. Баньковский А.И. Химическое изучение некоторых лекарственных растений и разработка методов получения препаратов из них. - М.: Медицина, 1970. - 385с.

Размещено на .ru