Использование различных извлечений из растительного сырья известно с глубокой древности и не потеряло своего значения до настоящего времени. Препараты из растений являются основными средствами для лечения многих заболеваний. На долю препаратов растительного происхождения приходится 90% лекарств, применяемых для лечения сердечно-сосудистой системы, 80% средств для лечения гинекологических заболеваний и 79% — для лечения дыхательных путей.
Возросший в последнее время интерес к фитотерапии неслучаен, поскольку лекарства растительного происхождения имеют ряд преимуществ перед химиотерапевтическими препаратами. В состав лекарственных растений входят природные вещества, необходимые организму для нормальной жизнедеятельности: витамины, углеводы, макро- и микроэлементы, ферменты, гормоны и др. Комплекс веществ, содержащийся в растениях, действует поливалентно, стимулируя различные системы организма или компенсируя их недостаточную функцию. Это действие (более мягкое, пролонгированное), как правило, не вызывает аллергических заболеваний и осложнений. Кроме того, лекарственные растения обладают антиокси-дантным действием и способностью выводить токсические вещества и продукты метаболизма. За счет диуретического действия большинство из них может повышать антитоксическую функцию печени, стабилизировать мембраны клеток желудочно-кишечного тракта. Весьма важными моментами являются простота и дешевизна способов получения лекарств из растений, а также доступность лекарственного растительного сырья. Сложность применения фитотерапии заключается в том, что не всегда известно действие лекарственных растений на молекулярном уровне (в сравнении с химиотерапией) и химический состав биологически активных веществ. Вместе с тем химический состав растений непостоянен и зависит от климатических, почвенных, экологических условий произрастания. При сушке и неправильном хранении растения теряют биологически активные вещества, а их фармакологическая ценность резко падает. Водные извлечения нестабильны при хранении; в них возможны явления гидролитического расщепления, окислительно-восстановительные реакции, микробная порча; их трудно стандартизировать.
Однако нельзя противопоставлять лечение лекарственными растениями или препаратами из них терапии синтетическими веществами. В острой стадии заболевания, когда необходимо срочное воздействие лекарства, следует применять синтетические препараты. Затем больному назначают лекарственные препараты растительного происхождения. Применение лекарств растительного происхождения (фитопрепаратов) совместно с синтетическими дает возможность уменьшить или полностью нивелировать побочные действия последних.
Различают фитопрепараты из свежих растений (натуральные и сгущенные соки и извлечения) и высушенного сырья (настойки, экстракты, максимально очищенные препараты и индивидуальные вещества).
В настоящее время, несмотря на определенные успехи в области получения экстракционных средств, многие традиционные технологические процессы, широко используемые на фармацевтических производствах (особенно на фармацевтических фабриках), малоэффективны, длительны по времени и требуют больших расходов сырья. Отсутствие инженерных расчетов процесса экстрагирования, несовершенство используемой аппаратуры и методов экстракции снижает качество экстракционных лекарств и создает условия для загрязнения окружающей среды. Указанное выше определяет пути совершенствования производства экстракционных средств. Это, прежде всего, дальнейшая разработка теоретических основ процесса экстрагирования растительного сырья, создание методик инженерного расчета процесса экстрагирования и использование математических методов для расчета оптимальных условий технологий; поиск и применение новых экстрагентов, интенсификация методов экстракции и использование более совершенной аппаратуры, а также внедрение безотходных технологий производства лекарственных средств.
Одним из путей совершенствования производства экстракционных средств из растительного сырья является поиск и применение новых экстрагентов.
Экстракция сжиженными газами известна давно, но не получила пока широкого применения в фармацевтическом производстве по ряду причин, в том числе из-за отсутствия специальной аппаратуры для экстракции. Сжиженные газы, обладая хорошей смачивающей и проникающей способностью, а также низкой вязкостью, способны легко и быстро проникать в сырье и извлекать до 88-98% действующих веществ, что значительно больше, чем при использовании известных методов экстрагирования: мацерации, перколяции и др. Кроме того, сжиженная углекислота легко и быстро отгоняется из экстракта при комнатной температуре, что особенно важно при производстве экстрактов из сырья, содержащего термолабильные вещества и эфирные масла. Высокая избирательная способность сжиженных газов позволяет получать нативные экстракты. Процесс извлечения проходит в несколько раз быстрее, чем при использовании других экстрагентов, что экономически более выгодно и часто характеризуется почти полным отсутствием водорастворимых балластных веществ. Поскольку процесс идет в замкнутом пространстве, это позволяет предохранить окружающую среду от вредных выбросов.
Однако биологически активный комплекс, извлекаемый сжиженными газами, отличается от извлекаемого классическими растворителями, характеризуется повышенным содержанием жирорастворимых и меньшим содержанием водорастворимых веществ. Поэтому сжиженные газы чаще используют для извлечения липофильных комплексов из растительного сырья (например, для производства облепихового масла). Чтобы получить извлечение комплексного состава, включающего все биологически активные вещества, присутствующие в исходном сырье, предлагается использовать смесь растворителей на базе сжиженных газов или же после экстрагирования сжиженным газом оставшийся шрот подвергать дополнительному извлечению водой с последующим упариванием и объединением извлечений.
Поскольку многие традиционные методы экстрагирования, получившие практическое применение, неоптимальны, а потери действующих веществ и связанные с ними потери лекарственного сырья из-за несовершенства технологии весьма существенны, то основной задачей экстракционных производств является интенсификация и оптимизация технологии экстрагирования сырья. ,
Как отмечалось ранее, гидродинамические условия оказывают существенное влияние на процесс экстрагирования.
Метод вихревой экстракции или турбоэкстращш является одним из видов гидродинамического воздействия, сущность которого заключается в перемешивании смеси экстрагента и сырья с очень высокой скоростью. Быстроходные мешалки, снабженные острыми лопастями, осуществляют не только перемешивание, но и частичное измельчение сырья в процессе экстрагирования. Высокая скорость перемешивания создает условия неравномерного давления на поток обрабатываемой смеси, и возникающие эффекты пульсации и кавитации в системе повышают скорость внутренней диффузии. Время экстрагирования сырья сокращается до нескольких минут.
Использование роторно-пульсационного аппарата (РПА) совмещает операции экстрагирования и диспергирования сырья. Экстрагирование с применением РПА основано на циркуляции обрабатываемой среды при различной кратности твердой и жидкой фаз. При использовании РПА происходит интенсивное механическое воздействие на частицы сырья, возникает эффективная турбулизация и пульсация потока, процесс повторяется до получения концентрированного извлечения. Повышается производительность процесса и увеличивается выход действующих веществ. Применение РПА эффективно в производстве облепихового масла, настоек валерианы, календулы, комплекса каротиноидов из плодов шиповника, оксиме-тилантрахинонов из коры крушины, танина из листьев скумпии и т.д.
Установлено, что кратковременное (5-10 мин) воздействие электрического тока на 30-40% увеличивает выход резерпина по сравнению с его экстракцией методом мацерации. При этом выход алкалоидов из сырья в количестве 93,5% достигался через 2 ч 10 мин. А для выхода алкалоидов в количестве 90% с применением метода противотока и периодического настаивания необходимо 4 дня.
Основные преимущества этого способа перед другими — возможность ведения процесса при небольшом соотношении сырья и экстрагента (1:2,1:2); отсутствие движущихся металлических частей, приводящих к дезактивации ферментов и гормонов; уменьшение в 10 раз микробной обсемененности обрабатываемого сырья, что весьма важно при производстве органопрепаратов; совмещение в одном процессе нескольких технологических стадий (измельчения, извлечения и т.д.), сокращение в 1,5-2 раза энергозатрат.
Обработка растительного сырья электрическим током низкой и высокой частоты (электроплазмолис) заключается в разрушающем действии электрического тока на белково-липидные мембраны растительных тканей с сохранением целостности клеточных оболочек. Электрический ток нарушает протоплазматическую проницаемость клеток, максимально увеличивая ее проницаемость как для ионов, так и для неэлектролитов при полном разрушении всех белково-ли-пидных мембран.
Электроплазмолис перспективен при получении извлечений из свежего растительного и животного сырья.
К нетрадиционным методам обработки лекарственного сырья относятся электродиализ — диффузия электролитов через полупроницаемую пористую перегородку под действием электрического тока. Движущей силой процесса является разность концентраций экстрагируемых веществ по обе стороны полупроницаемой мембраны, роль которой выполняют оболочки клеток. Ионы биологически активных веществ, которые представляют собой электролиты (соли алкалоидов, кислоты, макро- и микроэлементы, сапонины, некоторые витамины и др.), в результате наведенной поляризации ускоряют свое движение внутри клеток и частиц сырья. При этом увеличивается внешняя и внутренняя диффузия.