Фиты. 1. Исторические этапы развития фитохимии и организации производства фитопрепаратов

• Название: 1. Исторические этапы развития фитохимии и организации производства фитопрепаратов
• Анкор: Фиты.docx
• Дата: 01.04.2017
• Размер: 3.58 Mb.
• Имя файла: Фиты.docx
• Тип: Документы; #4403
• страница: 12 из 13

67. Характеристика пектиновых веществ. Методы очистки извлечений от них в производстве фитопрепаратов.

К коллоидным полисахаридам относят и пектиновые вещества (комплексная группа кислых полисахаридов), входящие в состав практически всех растений. В большом количестве они содержатся в плодах и корнях, в незначительном — во всех органах растений. В 1943 г. комитетом Американского химического общества принята общепризнанная номенклатура пектиновых веществ. Пектиновыми веществами называют производные углеводов (природные полимеры), состоящие из остатков П-галактуроновой кислоты, образующие цепи полигалакгуроновых кислот Высокомолекулярные полигалактуроновыс кислоты называют пектовыми кислотами, а их соли (нормальные или кислые) — пектатами.



Политлакгуронопая кислота.

• Высокомолекулярные полигалактуроновые кислоты, небольшая часть карбоксильных групп которых .верифицирована метиловым спиртом, называют пектиновыми кислотами, их соли — нормальными или кислыми пектинатами. Пектиновые кислоты, часть карбоксильных групп которых в различной степени этерифицирована или нейтрализована, называют пектинами.Пектиновые вещества могут содержать также большое количество нейтральных сахарных компонентов (а-арабинозу, D-галактозу, о-рамнозу). Между блоками галактуроновой кислоты вклиниваются остатки моносахаров. При атом содержание галактуроновой кислоты находится в пределах 78-83%.

Растворимость пектиновых веществ в воде зависит от ряда факторов, в первую очередь, от степени полимеризации. С увеличением размеров молекул растворимость пектиновых веществ уменьшается. Пск-тинаты калия, натрия и аммония, а также продукты взаимодействия пектиновых кислот с аминами хорошо растворимы в воде. Соли пектиновых кислот с тяжёлыми металлами не растворимы в воде. В органических растворителях пектиновые вещества обычно не растворимы.

Пектиновые соединения могут быть выделены из водных растворов осаждением с помощью органических растворителей (спирта или ацетона). Чем выше молекулярная масса вещества, тем лучше оно осаждается (после коагуляции).

Способность пектиновых веществ образовывать гели в присутствии сахара и солей кальция используют в пищевой промышленности для приготовления желе, повидла и т.д.

68. Сушка в технологии сухих экстрактов. Конвективные сушилки.

Методы сушки делятся на конвективные, контактные, терморадиационные, сублимационные, высокочастотные.

Движущая сила процесса сушки — разность между упругостью пара растворителя над материалом (Ры) и парциальным давлением паров этого растворителя в воздухе в состоянии насыщения (Рп). Сушка протекает при Рм> Рп, при Рм = Рп заканчивается. Следовательно, чем больше разность (Рм- Рп), тем интенсивнее идёт процесс испарения. Равенство этих показателей (Рм = Рп) — устойчивая влажность материала, называемая равновесной.

Процесс сушки — тепломассообменный процесс, описывается уравнением массопередачи:

W = KF (Рм - Рп) *Т,

где W — количество испарившейся влаги, кг; К — коэффициент массопередачи, кг/Пам2с; F — поверхность раздела фаз, м2; Рм — давление паров влаги у поверхности материала, Па; Рп — парциальное давление паров в воздухе, Па; Т — время процесса, с.

Скорость сушки (V, кг/м2-с) определяется количеством влаги (If), испаряемой с единицы поверхности (/) высушиваемого материала за единицу времени.

В материале различают два вида влаги: свободную и связанную. Свободная влага удаляется по закону испарения с открытой поверхности, т.е. Рм » Рп. Связанную (капиллярными силами или силами химического состава) влагу удалить трудно, поскольку Рм « Рп в этом случае необходимо повышение рабочей температуры.

На фитохимических предприятиях для получения сухих экстрактов наиболее часто используют вакуум-сушилки контактного типа и конвективные распылительные сушилки.

Вакуум-сушилки. Вакуум при сушке так же, как и в процессе выпарки, используют для снижения температуры и увеличения скорости сушки, что способствует повышению качества экстрактов. Указанные вакуум-сушилки позволяют регенерировать органические растворители. К сушилкам контактного типа, в которых теплообмен осуществляют через обогреваемую поверхность, относятся полочные и вакуум-вальцовые сушилки. Полочные сушилки (сушилки Пассбурга) предложены давно, в настоящее время их используют редко на малотоннажных производствах.



Сушилка состоит из сушильного шкафа (1), имеющего несколько полых полок (2), конденсатора (3) и сборника отгона (4). Густой экстракт заливают на противни и устанавливают на обогреваемые полки. Пар подают как в рубашку сушилки, так и внутрь полок.



Сушилка состоит из корпуса (I) с рубашкой для обогрева стенок сушилки. Это предотвращает конденсацию вторичного пара на их поверхности. Внутри смонтировано два полых валка (2), вращающихся навстречу друг другу. Внутрь валка через полый вал подают пар, а с другой стороны отводят конденсат. В процессе вращения валков густой экстракт наносят на их поверхность тонким слоем, в результате обогрева валка из него за половину оборота испаряется влага. Недостатки указанных сушилок — сложность конструкции, необходимость их герметизации и относительно малая производительность.

Распылительные сушилки используют для получения сухих экстрактов из водных вытяжек. В распылительных сушилках одновременно протекает два процесса — выпарки и сушки. Извлечение распыляют на мелкие капли (диаметром 10-50 мкм), образующие туманное облако. Распылённая жидкость попадает в поток горячего воздуха, нагретого до 100-200 “С. Чем мельче капли, тем больше их поверхность, а чем больше поверхность, тем скорее идёт процесс выпарки.

Быстрота процесса сушки обусловлена не только большой поверхностью распылённой жидкости, но и повышенной температурой нагретого воздуха. При соприкосновении с нагретым воздухом из капли удаляется жидкость, а твёрдые частички улавливают в матерчатых фильтрах, которые периодически встряхивают с помощью механизма (7). Отработанный воздух удаляют по воздухопроводу (8) вентилятором (9). Сухой экстракт скребками на шнек (11) и выводят из сушилки.



Сублимационная (лиофильная) сушка — сушка материалов в замороженном состоянии. При таком методе сушки устранение влаги из материала происходит путём сублимации, т.е. перехода из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое. Полученные лиофильной сушкой порошки гигроскопичны и легко растворимы. Этот метод сушки позволяет сохранить основные биологические свойства материалов и широко используется в производстве лекарственных препаратов, в том числе растительного происхождения. Сущность метода состоит в том, что при пониженном давлении из предварительно замороженного материала или раствора сублимируется лёд, превращающийся непосредственно в пар. Процесс сублимации состоит из трёх периодов: предварительного замораживания, сублимации льда и удаления пара, удаления связанной влаги при температуре выше 0 С.

•Важное достоинство сублимационной сушилки — сушка термолабильных препаратов непосредственно из растворов без предварительного концентрирования.

•Недостатки сублимационной сушилки — громоздкость и сложность оборудования (необходима тщательная герметизация)

69. Производство фламина.

Фламин содержит смесь флавоноидов.



Сырьё — цветки бессмертника песчаного (Flores Helychrysiarenarii). Бессмертник песчаный [Helichrysum arenarium (L.) Moench.] — многолетнее травянистое растение семейства сложноцветных высотой 15-30 см. Всё растение беловато-войлочноопушённое, цветочные корзинки жёлтые, собраны в щитковидные соцветия. Растение цветёт с конца июня до сентября. Собирают не вполне распустившиеся щитки. Растение встречается в степях на песчаных почвах, по солнечным склонам, широко распространено в степных районах Европейской части России, Предкавказья, Средней Азии и Южной Сибири. В западных районах России иногда произрастает в лесостепной и лесной зонах (в сухих сосновых борах).

Химический состав. В цветках бессмертника содержатся флавоновые гликозиды, относящиеся к флавонам, флавонолам, флаванонам, халконам, а также стерины, эфирные масла, смолы, фенольные соединения. В смеси флавоноидов обнаружены кемпферол, апигенин, салипурнозид, изосалипурнозид и другие вещества.

Применение. Фламин оказывает желчегонное и противовоспалительное действия, назначают при холецистите, холангите. Вып.т в таблетках по 0,05 г.

Технология.

1.Экстракция. Грубо измельчённые (или не измельчённые) цветки бессмертника песчаного экстрагируют 50% этиловым спиртом методом противоточной экстракции в батарее из шести лерколя-торов. Загруженное в головной экстрактор сырьё настаивают 5 ч, затем вытяжку сливают со скоростью 1/5 полезного объёма экстрактора в час.

2.Выпарка. Выпарку осуществляют в вакууме на роторном испарителе до 1/5 первоначального объёма, что приводит к отгонке этилового спирта и получению концентрированного водного остатка. В результате выпарки происходит замена растворителя (50% спирта водой), в результате балластные вещества (смолы, фитостерины) отделяются от флавоноидов [балластные вещества не растворимы в воде, а флавоноиды растворимы в тёплой (55-60 "С) воде).

3.Фильтрация. Тёплый раствор отфильтровывают через обогреваемый нутч-фильтр и освобождают от осадка неполярных балластных веществ.

4.Экстракция жидкость-жидкость. Предварительно готовят экстрагент — смесь этилацетата и спирта в соотношении 9:1. Спирт увеличивает растворимость флавоноидов в этилацетате, поэтому увеличивается коэффициент распределения при сочетании фаз вода-этил ацетат. Ранее процесс экстрагирования осуществляли в аппарате с мешалкой при перемешивании в течение 5—10 мин и последующем отстаивании в течение 2 ч, проводили 6-7 экстракций. Экспериментально показано, что для проведения процесса жидкостной экстракции целесообразно использование непрерывно действующего противоточного насадочного горизонтального экстрактора Гончаренко. При использовании секционного экстрактора Гончаренко (длина 4,7 м, диаметр 0,2 м) время экстракции сокращается в 4 раза, выход гликозидов достигает 95%. Этилацетатные извлечения отстаивают, тщательно отделяя водный слой.

5.Выпарка. На роторной плёночной установке в вакууме отгоняют этилацетат до получения густого остатка, который передают в таблетный цех (если таблетки фламина изготавливают на этом же предприятии) или на сушку.

6.Сушка. Густой остаток сушат в полочной вакуум-сушилке до остаточной влажности не выше 5%. Сухой порошок фламина можно получить и на роторном плёночном вакуум-выпарном аппарате при использовании роторов с шарнирно закреплёнными лопастями (скребками). Сухую массу измельчают до получения однородного порошка фламина.

Фламин представляет собой жёлтый негигроскопичный порошок с содержанием флавоноидов 95% и более, со слабым специфическим запахом и горьким вкусом. Фламин растворим в 50% и 96% этиловом спирте, плохо растворим в воде, практически не растворим в хлороформе, бензоле и дихлорэтане.

Общий выход препарата составляет приблизительно 70% от содержания флавоноидов в сырье. Количественное определение флавоноидов в сырье осуществляют массометрическим методом, применяя вышеизложенную очистку флавоноидов.

Совершенствование технологии может обеспечить комплексное использование сырья для получения фламина и сухого экстракта бессмертника, содержащего полисахариды. Для этого цветки бессмертника экстрагируют кипящей водой, к охлаждённой вытяжке добавляют расчётное количество спирта-ректификата. Осадок, содержащий полисахариды, используют для получения экстракта, а раствор для получения фламина.

70. Соки. Их классификация. Частные технологии соков подорожника и алоэ.

ТП получения соков состоит из следующих стадий.

1.Вымытый и высушенный на воздухе свежесобранный растительный материал измельчают на траворезках, вальцовых дробилках или волчках до получения кашицеобразной смеси.

2.Измельчённую массу подвергают прессованию под высоким давлением на гидравлических прессах. При небольшом количестве сока в материале до прессования его настаивают со спиртом.

3.Очистка сока. Полученные соки содержат большое количество белков, ферментов, слизи и поэтому неустойчивы. Для очистки их обрабатывают 95% спиртом, осаждающим белковые, слизистые и пектиновые вещества. Если терапевтическими активными веществами служат гликозиды, то для более глубокой очистки от примесей ферментов сок нагревают при 77-78 *С в течение 30 мин. Затем сок отстаивают и фильтруют. Иногда осадок удаляют центрифугированием.

4.Отфильтрованный сок подвергают стандартизации. Для консервации к нему добавляют спирт до концентрации 15-20%, хлорэтон (1 ДД-трихлор,2-метилпропанол-2) до концентрации 0,5%. Содержание сильнодействующих веществ должно быть регламентировано.

Иногда рекомендуют использовать концентрированные соки, получаемые на основе применения лиофильной сушки. Они значительно стабильнее при хранении, но способ их приготовления требует больших затрат электроэнергии, трудоёмок, что повышает стоимость продукции. Номенклатура соков приведена в табл.



71. Препараты биогенных стимуляторов. Их классификация. Особенности технологии лекарственных средств на основе растительного сырья. Технология экстракта алоэ.

Название «биогенные стимуляторы» было впервые дано академиком В.П. Филатовым для веществ, образующихся в тканях животных и растений при неблагоприятных условиях, стимулирующих различные биохимические процессы и повышающих сопротивляемость организма. Образование биогенных стимуляторов следует рассматривать как выработанный эволюционным путём способ приспособления обмена веществ организма к действию условий среды (если оно не превышает определённого предела). Они образуются всюду, где идёт борьба за жизнь живых организмов. Поэтому понятно нахождение биогенных стимуляторов в морской воде, морских и озёрных грязях, иле, чернозёме, так как они содержат остатки животных и растительных организмов, погибших в борьбе за существование.

Биогенные стимуляторы не являются белками (тканевые препараты сохраняют своё биологическое действие и после осаждения белков). Они представляют собой сложные комплексы веществ, из которых выделены представители следующих групп органических кислот — дикарбоновые кислоты, оке и кислоты жирного ряда, непредельные ароматические кислоты и оксикислоты, ароматические кислоты с высокой молекулярной массой. Биогенные стимуляторы устойчивы к высоким температурам (сохраняют свою биологическую активность при стерилизации растворов при 120 *С в течение 1 ч), растворимы в воде, способны частично перегоняться с водяным паром. В качестве лечебных средств, содержащих биогенные стимуляторы, промышленность выпускает несколько препаратов: экстракт листьев алоэ, пелоидин (получ.путем экстрации иловой лечебной грязи, содерж.так же и сложный солевой комплекс), пелоидодистиллят(продукт отгонки лиманной грязи), торфот (отгон из торфа)

Экстракт листьев алоэ (Exiractum Alois). Сырьё — листья алоэ древовидного (столетника), растение семейства лилейных (Liliaceae). Производящее растение выращивают в теплицах. Используют растения не моложе 2 лет. В листьях содержатся антрагликозиды, смолы, следы эфирного масла и горькие вещества. Для получения препарата срезают нижние листья, помещают их на 10-12 сут в темноту при 4-8 *С (обычно выдерживают в холодильнике), затем удаляют почерневшие части.

1.Измельчение листьев. Листья промывают водой, отрезают зубцы и измельчают на мельницах типа волчка.

2.Экстрагирование. Измельчённые листья загружают в эмалированный аппарат с рубашкой и мешалкой, заливают водой в соотношении 1:3 и настаивают 2 ч. Затем в рубашку аппарата подают пар, содержимое нагревают и кипятят в течение 2 мин (происходят денатурация и свёртывание белков). Осадок отфильтровывают на нутч-фильтре, фильтрат охлаждают и анализируют на окисляемость (титрованием раствором перманганата калия). В соответствии с результатами анализа фильтрат разбавляют таким количеством воды, чтобы окисляемость его составляла 1500 мг кислорода на 1 л фильтрата. К фильтрату добавляют натрия хлорид (7 г на 1 л) для изотоничности раствора, кипятят 2 мин и фильтруют.

3.Ампулирование. Прозрачный экстракт разливают в ампулы по 1 мл, запаивают и стерилизуют в автоклаве при 120 С в течение 1 ч.

Препарат представляет собой прозрачную жидкость от светло-жёлтого до желтовато-красного цвета, pH = 5,0-Условия хранения — тёмное прохладное место. Применяют препарат при заболеваниях глаз, для повышения сопротивляемости организма.

72. Электрохимический метод выделения и очистки алкалоидов.

Электрохимический метод выделения и очистки алкалоидов (метод электродиализа)

Для отделения алкалоидов от балластных веществ предварительно осуществляют экстракцию растительного материала водноспиртовым раствором или водой. При этом алкалоиды переходят в вытяжку в виде солей. Процесс очистки осуществляют в электродиализаторе (1) (рис. 11-22), разделённом полупроницаемыми мембранами (2) на три камеры. Мембраны изготавливают из пергамента, целлофана или керамики. В одной из камер устанавливают катод (3), в другой — анод (4). В среднюю камеру заливают вытяжку с алкалоидами, а боковые камеры заполняют очищенной водой. Через систему пропускают постоянный ток плотностью 0,03 а/см2 (катод). Процесс ведут до отрицательной реакции на алкалоиды в средней камере. При пропускании электрического тока катионы солей алкалоидов вместе с другими катионами переходят в катодное пространство, а анионы — в анодное. В катодной камере раствор подкисляют уксусной или винной кислотой, чтобы алкалоиды находились в виде солей. Значение pH раствора должно быть в пределах 5-6.

Метод электродиализа позволяет отделять алкалоиды с сопутствующими солями от основной массы примесей (углеводов, белков, пигментов, смол и др.), являющихся недиссоциированными высокомолекулярными соединениями. Для дальнейшего отделения от минеральных или органических солей алкалоиды осаждают в виде оснований 25% раствором аммиака и экстрагируют из щелочной среды органическим растворителем (дихлорэтаном, хлороформом, хлористым метиленом идр.).



Недостатки представленного варианта электродиализа следующие.

•Низкий (20-25%) выход по току (отношение в процентах полезно затраченного на выделение алкалоидов электричества к общим его затратам), так как основное количество электроэнергии затрачивается на перенос легкоподвижных Н+ и ОН- (имеют высокие числа переноса), а также за счёт обратной свободной диффузии ионов.

• Сложность подбора материала для изготовления мембран (диафрагм) в связи с заиливанием их коллоидными частицами, находящимися в извлечении.

• Необходимость охлаждения электролизера при длительной работе.

• Потребность поддержания значения в катодной камере pH = 5-6 для сохранения алкалоидов в растворённом виде.

Для повышения выхода по току целесообразно использование ионитных мембран (гомогенных и гетерогенных). Гомогенные мембраны состоят лишь из ионообменных смол, а гетерогенные представляют собой эластичные листы.Гетерогенные мембраны имеют преимущество перед гомогенными по физико-механическим свойствам. Электропроводность мембран зависит от физической структуры, удельной плотности ионогенных групп и т.д. Свободная диффузия через ионитные мембраны электролитов затруднена. Ионитные мембраны сами активно воздействуют на передвижение ионов, существенно влияя на выход по току (повышается до 70— 80%) и числа переноса (рис. 11-23).

Процесс разделения алкалоидов и балластных веществ можно осуществить путём молекулярной фильтрации через миллипоры.

Элсктродиализ можно совмещать с процессом экстракции алкалоидов из растительного сырья. В этом случае в среднюю камеру электролизера загружают растительный материал и заливают экстрагент. Процесс экстракции ускоряется и совмещается с очисткой, так как алкалоиды переходят в катодную камеру.

На опытном заводе ХНИХФИ разработан метод экстракции в электрическом поле без применения искусственных мембран (ими служат оболочки клеток). Процесс ведут при плотности тока на катоде (AJ), равной 0,65 а/дмг. Выход алкалоидов составляет 91-92% такового без применения электрического поля за вдвое меньшее время. Разработана конструкция элсктроэкстрактора производственного типа на 500 л, на котором проводят экстракцию скополамина из коробочек дурмана индейского




Он представляет собой аппарат из электронепроницаемого материала. Конусное днище (2) из нержавеющей стали присоединено к стенкам болтами и герметизировано резиновыми прокладками. Катодом служит перфорированная пластина из нержавеющей стали (4). Сверху пластины уложена фильтрующая прослойка (3). Штуцер (6) соединён с трубопроводом. Экстракцию осуществляют 0,5% раствором серной кислоты. Над загруженным сырьём устанавливают пять угольных стержненей(анод)

Подключают электроды к источнику постоянного тока. При экстракции на сырьё непрерывно подают растворитель и с такой же скоростью при помощи вакуума из приёмника отсасывают извлечение.

Преимущества экстракции в электрическом поде в производственных условиях следующие.

•Возможность совместной переработки семян и коробочек дурмана индейского.

•Увеличение выхода скоподамина в извлечение.

•Уменьшение длительности экстракции вдвое.

•Исключение стадии обезжиривания семян.