Застосування ультразвуку у виробництві настойок з деяких видів рослинної сировини - Автореферат

Широке застосування лікарських препаратів, біологічно активних добавок і косметичних засобів на основі біологічно активних речовин (БАР) з рослинної сировини вимагає удосконалення технологій їх одержання, пошуку нових ефективних шляхів інтенсифікації процесу екстрагування та розробки оптимальних схем аналітичного постадійного контролю виробництва. Одним із відомих фізичних факторів, які дозволяють інтенсифікувати процес екстрагування БАР з рослинної сировини, є ультразвук. Тому застосування ультразвуку для інтенсифікації процесу екстрагування, зясування технологічних особливостей ведення процесу екстрагування з використанням ультразвуку у виробництві екстракційних препаратів мають важливе практичне значення у технології одержання екстракційних препаратів та є актуальним питанням сучасного фармацевтичного виробництва. Мета роботи - науково обґрунтувати й експериментально зясувати можливості та переваги застосування ультразвуку в технології отримання екстракційних препаратів на прикладі настойок із трави кропиви собачої, хвоща польового та листя берези бородавчастої. Уперше оптимізовані технологічні параметри здійснення процесу отримання екстракційних препаратів із трави кропиви собачої, трави хвоща польового та листя берези бородавчастої за допомогою ультразвуку, що відображено у двох патентах України на корисну модель № 38556 «Спосіб екстракції рослинної сировини» зареєстровано 12.01.2009 р. та корисну модель № 39788 «Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку» зареєстровано 10.03.2009 р., а також теоретично обґрунтовано оптимальний час ультразвукового екстрагування; запропонована математична модель обчислення насипної густини із суміші частинок одного або кількох видів сировини, що необхідно для теоретичних розрахунків та організації технологічного процесу.Аналіз літературного огляду щодо застосування ультразвуку при одержанні витяжок із рослинної сировини дозволив встановити, що використання ультразвуку при екстрагуванні є доцільним, але мало вивченим питанням.Для прогнозування потрібної кількості рослинної сировини до завантаження в екстрактор та обчислення необхідної кількості екстрагенту для заливання рослинної сировини потрібно знати насипну щільність подрібненої рослинної сировини та коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною тощо. 1 видно, що залежність насипної щільності рослинної сировини добре описується степеневою функцією , що дало нам можливість використати ці залежності в подальших розрахунках насипної щільності з суміші частинок рослинної сировини. Для обчислення насипної щільності з суміші частинок рослинної сировини, а також із суміші різних видів рослинної сировини було отримане рівняння (1): ,(1) де rcm - насипна щільність суміші, г/см3; У ході відпрацювання технології отримання настойок із рослинної сировини були визначені її основні технологічні параметри: вологість, питома густина, насипна і обємна щільність, пористість та коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною. Математична модель процесу поглинання екстрагенту рослинною сировиною виражається у рівнянні (4): ,(4) де k2 - константа швидкості поглинання екстрагенту рослинною сировиною, (г?хв)-1;Вивчено поглинання маси екстрагенту сировиною у часі; екстрагування БАР з рослинної сировини у часі, а також набули подальшого розвитку математичні моделі описання цих процесів, в яких взаємоповязані основні технологічні параметри сировини. При інтенсивності ультразвуку - 5,3±0,4 Вт/см?; частоті коливань - 22±1,65 КГЦ; питомому навантаженні - маса рослинної сировини на поверхню випромінювача 5,26 г/см?; час змочування ЛРС - 15 хв; час дії ультразвуку для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 120 хв, для трави кропиви собачої - 180 хв, процес екстрагування скорочується у 8-12 разів у порівнянні з мацерацією впродовж доби. Використан ультразвук в імпульсному режимі при вищенаведених умовах (при часі дії ультразвуку в імпульсі 0,10 сек та часі між імпульсами 0,05 сек) при цьому час екстрагування складає для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 180 хв, для трави кропиви собачої - 240 хв. Новизна використання ультразвуку та ультразвуку в імпульсному режимі в технології екстрагування БАР з ЛРС захищена патентами України на корисну модель № 38556 «Спосіб екстракції рослинної сировини» зареєстровано 12.01.2009 р. та корисну модель № 39788 «Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку» зареєстровано 10.03.2009 р.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. У дисертаційній роботі на прикладі настойок із трави хвоща польового, кропиви собачої та листя берези бородавчастої науково обґрунтовані можливості та експериментально доведені переваги застосування ультразвуку в технології отримання екстракційних препаратів.

2. Визначені основні технологічні параметри рослинної сировини: вологість; насипна і обємна щільність; коефіцієнт поглинання екстрагенту рослинною сировиною; залежність насипної густини сировини від розміру її частинок; вміст екстрактивних речовин та БАР; фізико-хімічні параметри настойок: кількісний вміст флавоноїдів, гідроксикоричних кислот, танінів; екстрактивні речовини; відносна густина, вміст етанолу у настойках.

3. Вивчено поглинання маси екстрагенту сировиною у часі; екстрагування БАР з рослинної сировини у часі, а також набули подальшого розвитку математичні моделі описання цих процесів, в яких взаємоповязані основні технологічні параметри сировини. Це дає змогу більш точно розрахувати потрібну масу сировини для заповнення нею екстрактора та вибору необхідного часу замочування сировини для початку дії ультразвуку і прогнозування концентрації БАР у настойках. Запропонована проста і швидка методика вивчення динаміки поглинання екстрагенту рослинною сировиною у часі.

4. Обґрунтовані оптимальні параметри екстрагування БАР із рослинної сировини за допомогою ультразвуку. При інтенсивності ультразвуку - 5,3±0,4 Вт/см?; частоті коливань - 22±1,65 КГЦ; питомому навантаженні - маса рослинної сировини на поверхню випромінювача 5,26 г/см?; час змочування ЛРС - 15 хв; час дії ультразвуку для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 120 хв, для трави кропиви собачої - 180 хв, процес екстрагування скорочується у 8-12 разів у порівнянні з мацерацією впродовж доби. Використан ультразвук в імпульсному режимі при вищенаведених умовах (при часі дії ультразвуку в імпульсі 0,10 сек та часі між імпульсами 0,05 сек) при цьому час екстрагування складає для трави хвоща польового та листя берези бородавчастої - 180 хв, для трави кропиви собачої - 240 хв. Новизна використання ультразвуку та ультразвуку в імпульсному режимі в технології екстрагування БАР з ЛРС захищена патентами України на корисну модель № 38556 «Спосіб екстракції рослинної сировини» зареєстровано 12.01.2009 р. та корисну модель № 39788 «Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку» зареєстровано 10.03.2009 р.

5. Результати досліджень технології екстракції за допомогою ультразвуку використані у проектах технологічних регламентів на виробництво настойок з листя берези бородавчастої, трави хвоща польового та кропиви собачої (акт впровадження від 22.11.2008 р.).

6. Експериментально доведена стабільність настойок із листя берези бородавчастої, трави хвоща польового та трави кропиви собачої отриманих за допомогою ультразвуку протягом 2-х років зберігання при двох температурних режимах: 8-15°С та 15-25°С;

7. Розроблено методики якісного та кількісного визначення суми флавоноїдів в перерахунку на рутин, суми гідроксикоричних кислот в перерахунку на кислоту хлорогенову та таніну в перерахунку на кислоту галову, що містяться у настойках. Розроблено проекти АНД на отримувану продукцію.

8.Біологічними дослідженнями встановлено, що мікробіологічні показники та фармакологічні властивості настойок отриманих мацерацією та при дії ультразвуку відповідають вимогам ДФУ та мають мінімальні розбіжності одна від одної.

1. Бойко М. М. Вивчення кінетики поглинання екстрагенту під час процесу екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Вісник фармації. - 2008. - № 2 (54). - С. 17-20. (Особистий внесок - проведення експериментальних досліджень, узагальнення результатів, обговорення та написання статті).

2. Бойко М. М. Вивчення впливу ультразвуку на кінетику вилучення біологічно активних речовин з рослиннї сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Український журнал клінічної та лабораторної медицини. - 2008. - Т.3. - № 3. - С. 53-55. (Особистий внесок - планування та проведення експерименту, узагальнення результатів, участь у написанні статті).

3. Бойко М. М. Обґрунтування схеми розробки аналітичного контролю виробництва фітохімічних засобів отримуваних за допомогою ультразвуку / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Запорожский медицинский журнал. - 2008. - № 4(49). - С. 84-88. (Особистий внесок - розробка методів аналізу БАР у фітопрепаратах, виконання досліджень та оформлення результатів).

4. Бойко М. М. Визначення насипної щільності суміші частинок із різної лікарської рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Вісник фармації. - 2009. - № 1(57). - С. 33-35. (Особистий внесок - визначена насипна щільність рослинної сировини та запропонована математична модель, участь у підготовці статті).

5. Бойко М. М. Вивчення впливу імпульсного ультразвуку на швидкість вилучення біологічно активних речовин з рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Фітотерапія. Науково-практичний часопис. - 2009. - № 1. - С. 60-64. (Особистий внесок - вивчення кінетики процесу екстракції БАР з рослинної сировини під дією імпульсного ультразвуку, участь у написанні статті).

6. Бойко М. М. Математичне описання процесу екстракції біологічно активних сполук із рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Український журнал клінічної та лабораторної медицини. - 2009. - Т. 4, № 1. - С. 38-40. (Особистий внесок - проведення експерименту, розробка математичної моделі процесу екстракції, підготовка статті).

7. Пат. 38556 UA, МПК (2006) B01D 11/02; B01J 19/10. Спосіб екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев; Національний фармацевтичний університет. u 2008 09763; Заявл. 25.07.2008; Опубл. 12.01.2009, Бюл. № 1. - 4 с. (Особистий внесок - планування та проведення експерименту, узагальнення результатів, участь у підготовці матеріалів до публікації).

8. Пат. 39788 UA, МПК (2009) B01D 11/02; B01J 19/10. Спосіб водно-спиртової екстракції рослинної сировини з використанням імпульсного ультразвуку / М. М. Бойко, О. І. Зайцев; Національний фармацевтичний університет. u 2008 12356; Заявл. 20.10.2008; Опубл. 10.03.2009, Бюл. № 5. - 4 с. (Особистий внесок - проведення експерименту, підготовка матеріалів до публікації).

9. Бойко Н. Н. Ультразвук как перспективный физический фактор в производстве фитопрепаратов / Н. Н. Бойко, А. И. Зайцев // Ліки України. Спеціалізоване інформаційне видання. Матеріали науково-практичної конференції «Фармацевтичне право в системі правовідносин: виробник-лікар-пацієнт-провізор-ліки-контролюючі та правоохоронні органи». - 2005. - № 9 (98) (додаток). - С. 169.

10. Бойко М. М. Перспективи застосування ультразвуку при виробництві настойок та екстрактів / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Збірник наукових статей «Актуальні питання фармацевтичної та медичної науки та практики» випуск XV. - Запоріжжя: Вид-во ЗДМУ, 2006. - Т.2. - С. 442-443.

11. Бойко М. М. Доцільність застосування ультразвуку у фіто-фармацевтичній промисловості / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Створення, виробництво, стандартизація, фармакоекономічні дослідження лікарських засобів та біологічно активних добавок: тези доп. ІІ Міжнародної науково-практичної конференціїї (12-13 жовтня 2006р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФАУ, 2006. - С. 133.

12. Бойко М. М. Вивчення основних технологічних параметрів лікарської рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів: тези доп. ІІ Міжнародної науково-практичної конференції (11-12 жовтня 2007 р., м. Тернопіль). - Науково-практичний журнал Фармацевтичний часопис. - 2007.- № 4 (4). - С.26-27.

13. Бойко М. М. Економічне обґрунтутання застосуваняя ультразвуку як засобу інтенсифікації процесу екстракції у фітохімічній галузі / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Економічна освіта та наука: досвід та перспективи розвитку: мат. наук.-практ. конф. (22 -23 листопада 2007 р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФАУ, 2007. - С. 306-307.

14. Бойко М. М. Застосування ультразвуку в процесі екстракції рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів: тези доп. Національної наук.-техн. конф. з міжн. участю - Львів: Вид-во Нац. Універс. «Львівська політехніка», 2008. - С. 190.

15. Бойко М. М. Вплив ультразвуку на швидкість екстракції БАР з рослинної сировини / М. М. Бойко, О. І. Зайцев // Сучасні дослідження фармацевтичної технології: мат. І наук.-практ. конф. з міжн. участю (20-21 листопада 2008 р., м. Харків). - Х.: Вид-во НФАУ, 2008. - С. 132.

Размещено на .ru