Фиты. 1. Исторические этапы развития фитохимии и организации производства фитопрепаратов
 Скачать 3.58 Mb.
|
|
6. Ионообменный метод выделения и очистки алкалоидов. Теоритические основы технологии. Аппаратурная схема Экстракцию алкалоидов из растительного сырья при ионообменной очистке производят водой или разбавленным раствором сильной кислоты (хлороводородной, серной). Выбор экстрагента зависит от основности алкалоидов и характера органических кислот, в виде солей которых алкалоиды содержатся в растительном сырье. Соли слабых оснований и кислот в воде подвергаются гидролизу, основания алкалоидов плохо растворимы в воде. Использование растворов перечисленных кислот способствует образованию менее гидролизуемых солей, избыток ионов водорода способствует сдвигу реакции гидролиза в сторону образования соли. Ионный обмен алкалоидов оптимально осуществляется в водной среде, так как алкалоиды в виде солей имеют большую степень ионизации. Основные принципы адсорбционной ионообменной технологии алкалоидов: -Выбор ионита и условий адсорбции должен обеспечивать преимущественную и максимальную адсорбцию извлекаемой соли алкалоида и её минимальную остаточную концентрацию в растворе в условиях равновесия. -Десорбирующий растворитель должен быть выбран так, чтобы в условиях равновесия элюат с относительно высокой концентрацией вещества находился в равновесии с адсорбентом с малым количеством вещества, чтобы из десорбирующего растворителя адсорбция алкалоидов была минимальной. -Важен выбор оптимального значения pH раствора. Этот показатель должен обеспечивать максимальную ионизацию солей алкалоидов в растворе и в то же время не допускать снижения величины сорбции иона алкалоида за счёт конкурирующего действия ионов водорода при увеличении концентрации последнего. -Для десорбции алкалоидов из ионита, необходимо, чтобы в растворе находилось избыточное количество вытесняющего иона. Обычно применяют неводные растворы вытесняющего компонента. В неводных растворителях снижается степень ионизации оснований алкалоидов, т.е. создаются условия для максимально эффективной десорбции органических ионов неорганическими. Недостатки водных растворов щёлочей следующие. -Меньший выход алкалоидов, так как они частично ионизированы и подвергаются обратной сорбции. -Алкалоиды в водной среде могут подвергаться разложению, также возможна потеря алкалоидов, так как они в воде плохо растворимы и в процессе десорбции будет образовываться их суспензия в воде. -При десорбции в элюат переходит много балластных веществ. Для выделения алкалоидов необходимо использовать сильнокислотные иониты, так как на них лучше сорбируются алкалоиды и меньше — балластные вещества. К сильнокислотным относят катиониты, содержащие сильно диссоциированные кислотные группы (сульфокислотные, фосфорнокислотные), способные к обмену катионов ионогенных групп на другие катионы в щелочной, нейтральной и кислой средах. Слабокислотные — катиониты, содержащие слабо диссоциированные кислотные группы (карбоксильные, фенольные и др.), способные обменивать свой ион водорода в заметной степени на другие катионы лишь в щелочной среде. Характеристика ионитов Ионит представляет собой сложный нерастворимый поливалентный каркас (ион), связанный ионной связью с подвижными ионами противоположного знака. В катионитах высокомолекулярный каркас — колоссальный фиксированный поливалентный анион, заряды которого уравновешены подвижными катионами, способными при контакте с растворами электролитов к обмену с внешними катионами. Иониты представляют собой твёрдые пористые вещества. Требования -иониты должны растворятся в воде -должны обладать механической способностью, их набухаемость должна составлять 10-15% их собственной массы -иониты должны быть химически стойкими, т.е. не вступать в реакцию с выделяемыми веществами. -должны иметь достаточную обменную способность, обладать избирательностью сорбции к выделяемым соединениям. Обменную емкость ионита выражают мг*экв/г сухой смолы. Полная объемная емкость ионита(величина постоянная) определена количеством ионногенных групп, входящих в состав ионита, т.е соответствует состоянию предельного насыщения всех способных к ионообмену активных групп обмениваемыми ионами. В динамических условиях полную динамическую емкость ионита определяют пропусканием раствора хлорида кальция. Равновесная объемная емкость ионита (величина переменная)зависит от факторов, которые определяют состояние равновесия в системе раствор-ион (рН, концент,t) В процессе ионнообменной сорбции стремится создать такие условия, чтобы равновесная объемная емкость максимально приблизилась к полной обменной емкости ионита по выделяемому веществу. Эффективность процесса сорбции ионитом характеризуется величинй коэффициента избирательности Кизб=[AlkH]u[AlkH]p/[H+]u[H+]p Где Кизб-коэффиц избирательности,[AlkH]u[AlkH]p-концентрация алкалоидов в ионите/в маточнике после прохождения через колонку, [H+]u[H+]p-концентрация ионов водорода на ионите/в маточнике. Чем Кизб>1, тем больше избирательность поглощения катиона алкалоидов из раствора. 7.Теоретические основы измельчения. Используемое оборудование для подготовки растительного сырья к процессу экстракции. Технологические свойства растительного материала. Измельчение проводят в изолированных помещениях. Степень измельчения оценивают отношением диаметра наиболее крупных кусков до измельчения к диаметру наиболее крупных кусков после измельчения. Требования к измельченному сырью: -Сохранение состава и фармакологических свойств лв -Экономичность процесса измельчения (наименьшие затраты эжнергии и минимальные потери материала) -Достижение требуемых размеров измельченного сырья Оборудование: Траво- и корнерезки: для грубого измельчения сырья . Хрупкие материалы предварительно смачивают для уменьшения хрупкости, а после измельчения высушивают. На корнерезках обычно измельчают растительный материал, содержащий большое количество слизи. -Нож совершает возвратно-поступательные движения, степень измельченности сырья зависит от скорости подачи сырья и движения ножа Валки: Хрупкий материал измельчают на валках. При их применении образуется меньше пыли. -величина щели волков регулируют степень измельчения сырья. Валки с рифлеными поверхностями служат для предварительного измельчения материала. С помощью гладких валков измельчают материалы с величиной кусков в 20-22 раза, а на рифленых – в 5-10 раз меньше диаметра валка. Для мелкого измельчения используют многопарные валки. Мельница Эксцельсиор : используют для измельчения корней, коры, листьев. Это ударно-центробежная мельница типа дисмембратора, состоящая их двух дисков- неподвижного и вращающегося со скоростью 250-300 об/мин. На дисках расположены выступы с заостренными концами (зубья) они входят в зазоры других. Измельчение сырья происходит за счет удара, растирания, разрезания и разрывания. В зависимости от расстояния между дисками получают материал разной крупности. В центре мельницы происходит грубое измельчение, а по мере передвижения к периферии- более тонкое( за счет центробежной силы). Измельчение сырья целесообразно проводить на валковых дробилках. Т.к. при экстракции динамическое равновесие по л в в системе твердое тело-жидкость наступает в 1,5 раза быстрее. Т.к. при раздавливании сырья происходит разрыв воздухоностных полостей и образованию в тканях микротрещин, что приводит к более быстрому проникновению экстрагента в сырье. Коэффициент массопередачи при экстракции сырья, измельченного вальцеванием, в 2 раза больше, чем измельченного обычными методами. Чтобы условия экстрагирования растительного сырья характеризовались воспроизводимостью, показатели измельченного сырья должны находиться в допустимых пределах и контролироваться перед экстракцией. В связи с образованием при измельчении растительного материала большого количества пыли необходимо применять меры по распространении на рабочем месте (вентиляцию). Для выбора емкости оборудования, подбора загрузочных средств, расчета количества экстрагента и проведения оптимизации процесса экстрагирования. -Определение насыпной массы(плотности): это масса единицы объема свободно насыпаемого измельченного сырья, обычно выражаемая в г/см3. Ее необходимо для выбора размера реактора. -Анализ фракционного состава: при экстрагировании растительного материала большое значение имеет характер и крупность измельчения сырья. Измельчение позволяет увеличить межфазную поверхность растительного материала при экстрагировании. В зависимости от органа растения и его анатомическикого строения рекомендуют следующую измельченность сырья -листья, цветки, травы -3-5 мм -корни, стебли, кора-1-3 мм -плоды, семена-0,3-0,5 мм Для оценки однородности определяют его фракционный состав с помощью ситового анализа с использованием комплекта фармакопейных сит. -Определение сыпучести: для определения используют виброустройство для снятия сыпучих характеристик . Величину сыпучести используют при расчете загружающих устройств и определении времени загрузки в экстрактор.. Второй метод определения основан на определении угла естественного откоса, зависящего от геометрических параметров конуса, образующегося при свободном засыпании материала на ровную поверхность. Чем меньше угол, тем лучше сыпучесть. -Определение пористости(порозности) слоя растительного сырья- одни из важных характеристик, определяющих его гидродинамическое сопротивление и межфазную эффективную поверхность. Различают пористость внутреннюю (поры внутри частиц сырья0 и внешнюю (объем между частицами сырья в слое). При решении гидродинамических вопросов микропористость частиц не учитывают, т.к. жидкость движется в основном по каналам между частицами (в свободном объеме слоя). -Набухаемость сырья- при расчете необходимого количества экстрагента для получения настоек или жидких экстрактов и выборе коэффициента заполнения экстракторов следует учитывать количество жидкой фазы, остающейся в растительном материале за счет его набухания, и увеличение объема набухшего сырья. При изготовлении настоев и отваров определяют коэффициент водопоглощения-количество жидкости, удерживаемой 1г растительного сырья после его обжатия в перфорированном стакане инфундирки. Аналогичным образом определяют массу или объем экстрагента, поглощаемый единицей растительного сырья. Далее определяем пористость (порозность) слоя набухшего растительного сырья. 8.Характеристика настоек. Методы получения, стандартизация и хранения Настойки - прозрачные, разбавленные, окрашенные жидкие спиртовые и спирто-водные извлечения из лекарственного растительного сырья, получаемые без нагревания и удаления экстрагента. Настойки- разбавленные по сравнению с экстрактоами извлечения. Настойки бывают простые-из одного вида сырья и сложные из нескольких видов. Для экстрации сырья используют медоды мацирации, ремацирации, мацирация с принудительной циркуляцией экстрагента, турбоэкстракция, виброэкстракция, перколяция, растворение густых или сухих экстрактов.  Методы получения: метод мацерации и перколяции. Для выбора технологического режима исследуют кинетику экстрагирования растительного материала и определяют время учтановления динамического равновесия в системе твердое вещество-жидкость по действующим веществам. Исходя из полученных результатов ,подбирают режим настаивания и скорость вытеснения извлечения экстрагентом (если пользуются методом перколяции). Приготовление 1:5 из одной массовой части сырья, соержащей несильнодействующие вещества, получают 5 объемных частей готового продукта, 1:10 ксли сырье содержит сильнодействующие вещества. Стандартизация Анализ согласно ГФ,ФСП. Если в настойках содержатся такие лекарственны вещества, как алкалоиды, гликозиды, дубильные вещества, кислоты и др, их содержание определяют количественно и доводят до требуемой норы. При невозможности количественного определения лекарственных веществ настойки стандартизуют по количеству сухого экстракта. Проверяют микробиологическую чистоту настоек. Настойки должны сохранять вкус и запах сырья, из которого они приготовлены, и быть прозрачными. Иметь плотность 0,805-0,980 г\см3. В настойках определяют содержание действующих веществ, содержание спирта, содержание тяжелых металлов по ГФ 11. Определение тяжелых металлов. 5 мл настойки выпаривают до суха, прибавляют 1 мл концентрированной серной кислоты, сухой остаток осторожно сжигают и прокаливают. Полученный остаток обрабатывают при нагревании 5 мл насыщенного раствора ацетата аммония, фильтруют через безводынй фильтр, промывают 5 мл воды и доводят фильтрат до 100мл. 10мл полученного раствора не должно содержать тяжеллых метеллов более, чем 10 мл этолонного раствора т.е. не более 0.001% в препарате (ГФ11) Определение сухого остатка. 5 мл настойки помещают во взешенный бюкс высотой 2-3 м и диаметром 5-7 см, выпаривают на водяной бане досуха и сушат в течении 2ч при температуре 102-105°С, затем охлаждают в эксикаторе в течении 30мин и взвешивают. Содержание сухого остатка выражают в массо-объемных процентах.(ГФ11) Количественное определение спирта осуществляют методами отгонки спирта и по температуре кипения настойки. -метод отгонки спирта основан на его отгонки из круглодонной колбы вместимостью 200-250 мл. Количество настойки, используемое для анализа, зависит от предположительной концентрации спирта в экстрагенте. При концентрации до 20% количество настойки равно 75мл, 20-50% -20мл, 50% и выше-25 мл. Отмеренное количество настойки доводят водой до 75 мл и проводят отгонку на установке с холодильником Либиха в мерную колбу емкостью 50мл ( в указанных условиях спирт полностью отгоняется). Для равномерного кипения в колбу с жидкостью добавляют капилляры, пемзу или кусочки прокаленного фосфора. Если жидкость при перегонке сильно пенится, добавляют фосфорную или серную кислоту (2-3 мл), хлорид кальция, парафин или воск (2-3г). Доводят температуру отгона до 20°С и добавляют воду до метки. Плотность отгона определяют пикнометром, по алкоголеметрическим таблицам находят содержание спирта а процентах по объему. Содержание спирта в настойке вычисляют по формуле:Х=50*а/б, где 50- объем отгона, мл; а-содержание спирта в отгоне, %; б-объем настойки, используемый для анализа, мл. -Если в настойке содержится эфир, эфирные масла, хлороформ или камфора, их перед отгонкой удаляют. С этой целью к отмеренной настойке в делительной воронке добавляют равный объем насыщенного раствора натрия хлорида и такой же объем петролейного эфира (темп кип 40-50°С). Смесь взбалтывают в течении 32-3 мин. После разделения водный слой сливают, обработку проводят повторным количеством петролейного эфира. Объемные эфирные вытяжки обрабатывают половинным количеством насыщенного раствора натрия хлорида. Все спиртоводные вытяжки объединяют и заливают в колбу для отгона, в течении 30с продувают через жидкость воздух для удаления следов эфира и осуществляют отгонку. При наличии летучих кислот и щелочей их нейтрализуют щелочами или кислотами. -определение температуры кипения настойки в приборе с термометром и ценой деления 0,1 и пределами шкалы от 50 до 100°С. Полученный при определении температуры кипения результат приводят к нормальному делению: при дпвлении ниже 760 мм рт ст. поправку 0,04° на 1 мм прибавляют к установленной температуре, при давлении выще 760 мм рт ст-вычитают. Содержание спирта в настойке отпределяют по тпблице (ГФ11). 9. Производство адонизида . Препараты группы адонизида относят к новогаленовым (сердечные гликозиды). Сырье: в качестве сырья используют траву горцвета весеннего. В растении содержится смесь, около 20 гликозидов, производных строфантидина и адонигтоксигенина, основной-адонитоксин.  Технология производства 1.Измельчение. траву измельчают на мельницах эксцельсиор до полной массы частиц размером 3-5 мм. 2.Приготовление экстрагента(мерник 4). Экстрагенитом служит раствор («универсальный извлекатель» т.к. имеет преимущественную емкость по отношению к карденолидам), состоящий из 95% хлороформа и 5% концентрированного этилового спирта ( по объему). Спирт добавляют ук хлороформу для десорбции гликозидов. Хлороформ растворяет гликозиды, но не экстрагирует их из сырья. 3Экстракция. Траву из приемника (2) загружают в экстрактор (3) установки «Сокслет». Используют метод циркуляционной экстракции. Сначала сырье послойно згружают, заливая экстрагентом, и настоивают 2ч. Затем добавляют избыток экстрагента, вытяжка через сифон (8) самопроизвольно сливается в вакуум-выпарной аппарат(5), обогреваемый горячей водой или текучим паром. Вторичный пар конденсируется в холодильнике (6), экстрагент поступает в сборник (7) и снова подяется на сырье. Циркуляция проходит 5-6 раз(контролируют полноту экстракции гликозидов). Обычно в еонденсаторе растворитель охлаждают лишь до 45-50°С, чтобы интенфицировать процесс экстракции и уменьшить расход охлаждающей воды. Спирто-хлороформная сесь хорошо экстрагирует сердечные гликозиды, а также хлорофилл, смолы, липиды, органические кислоты и др.В вытяжку не переходят белки, углеводы, сли и др водорастворимые балластные вещества. 4.Выпарка вытяжки (1-я стадия очистки). Из полученной вытяжки отгоняют растворитель до 1/3-1/4 первоначального объема. К концентрированному остатку добавляют приблизительно равное количество воды (9) и в вакууме (при 500мм рт ст) окончательно отгоняют хлороформ. Создание вакуума необходимо для предотвращения гидролиза и разрушения гликозидов в связи с их термолабильностью. Таким образом осуществляют замену одного растворителя (хлороформа) другим (водой). Гликозиды переходят в водный раствор, а балластные вещества (хлорофилл, смолы, липиды идр) выпадают в осадок. Смесь поступает в отстойник(10). Суспензию фильтруют через фильтр (11) для удаления смолообразного осадка. Хромотографическая адсорбция (2- стадия очистки). Для окончательной очистки от примесей водорастворимых пигментов и органических кислот водный раствор подвергают фильтрации через слой хромаграфического оксида алюминия на фильрте (12) в сборник (15).  |