STUDING THE TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS AND NUMERICAL INDICATORS OF THE RAW MATERIALS OF PERSEA AMERICANA MILL

Full Text

Введение Мировой фармацевтический рынок характеризуется растущим спросом на лекарственные препараты растительного происхождения. Это обусловлено широким спектром терапевтического действия, низкой токсичностью, высокой эффективностью и минимализацией побочных эффектов таких средств [1, 6, 8, 11]. В медицинской практике при лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата используется группа лекарственных препаратов, в состав которых включены неомыляемые соединения из мякоти авокадо [4, 5]. Известно, что в гомеопатии и народной медицине используются и другие части растения. Например, семена авокадо обладают противовоспалительной, анальгезирующей, антиоксидантной и антибактериальной активностью и применяются при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта. В 2021 г. проведены исследования, доказывающие, что компонент семян авокадо способен останавливать рост раковых клеток при лейкемии [4, 14]. Семена авокадо составляют значительную долю от общего объема плодов около 13-18% от веса целого плода, однако научные исследования их фитохимической природы и биологических эффектов остаются недостаточными. В современной медицинской практике применяется препарат, изготовленный из мякоти авокадо, «Пиаскледин 300» (производитель Laboratoires Expanscience, Франция) для лечения остеоартроза. Однако препаратов, созданных на основе семян авокадо, которые обладают богатым химическим составом, пока не существует [17]. Химический состав семян авокадо характеризуется высоким содержанием фенольных соединений, что может обусловливать их биологическую активность и положительное воздействие на здоровье. Современные научные исследования демонстрируют потенциал семян авокадо в лечении гиперхолестеринемии, воспалительных процессов и сахарного диабета. Установлены значительные вазопротективные эффекты экстракта семян авокадо при сосудистых повреждениях, вызванных сахарным диабетом [12]. В связи с выраженными антиоксидантными свойствами, доказано, что порошок, полученный из семян авокадо, является эффективным средством для нейтрализации окислительного стресса. Он также рассматривается как альтернативный метод терапии репродуктивных нарушений, вызванных отравлением фунгицидными препаратами [13]. Семена содержат больше растворимых растительных волокон, чем мякоть, что позволяет эффективно предотвращать запоры при их употреблении внутрь. Также доказана эффективность в профилактике язвы желудка, предотвращающая возникновение этого заболевания [15, 16]. Семена авокадо также богаты дубильными веществами, каротиноидами и токоферолами, которые ингибируют рост in vitro клеточных линий рака предстательной железы [18]. В современных научных исследованиях выявлена антиоксидантная активность и антиканцерогенные свойства горячего напитка, приготовленного на основе порошка из семян авокадо. Данный напиток может рассматриваться как альтернатива кофе [19]. Кроме того, семена авокадо сопряжены с расходами, связанными с утилизацией, обработкой, транспортировкой и хранением их как отходов пищевой промышленности. Внедрение процессов вторичной переработки семян авокадо позволит существенно сократить указанные расходы Лекарственное растительное сырьё должно быть стандартным, то есть отвечать требованиям нормативной документации. Стандарты качества на семена авокадо отсутствуют, несмотря на значительный опыт применения этого вида сырья в народной медицине. При отсутствии частной фармакопейной статьи (монографии) на конкретный вид лекарственного растительного сырья разрабатывается полная спецификация, которая составляется аналогично частным фармакопейным статьям (монографиям) на лекарственное растительное сырье [9]. Согласно требованиям Государственной фармакопеи Российской Федерации (ГФ) XIV издания ОФС.1.5.1.0001.15 «Лекарственное растительное сырье. Фармацевтические субстанции растительного происхождения» [2] обязательными показателями качества растительного сырья, которые позволяют судить о правильности заготовительного процесса, являются: влажность, зола общая, зола, нерастворимая в 10% растворе кислоты хлористоводородной, степень измельченности, содержание посторонних примесей и др. Важным элементом исследования является установление технологических характеристик сырья: удельная, насыпная и объемная массы, пористость, порозность, свободный объем слоя сырья, насыпная плотность, сыпучесть, коэффициенты поглощения экстрагентов. Для сырья, которое в последующем используется для получения экстракционных лекарственных форм, проводят определение экстрактивных веществ. Представленные показатели необходимы для подбора рациональных условий экстрагирования и реализации эффективной технологии получения лекарственных растительных препаратов. Цель исследования - определение технологических характеристик и отдельных числовых показателей семян авокадо для разработки проекта фармакопейной статьи. Методика В качестве объекта использовали семена авокадо (Perseae americanae Mill. semina). Семена освобождали от остатков околоплодника (эндокарпия), измельчали на мельнице лабораторной ЛМ-201 (ООО «ПЛАУН-системы», Россия)) и сушили конвективным способом в сушильном шкафу OF-12G (JEIO TECH, Корея) при температуре 30±2оС в течение 24 часов до остаточной влажности не более 5%. Определение параметров проводили с тремя образцами каждой серии сырья авокадо. Методики исследования приведены в литературе [3, 7, 10]. 1) Исследование числовых показателей. Измельченность сырья и содержание посторонних примесей (электромагнитный ситовой шейкер RP 200N (CISA, Испания)), общая зола в растительном сырье и нерастворимая в хлористоводородной кислоты разведённой 10% (электропечь лабораторная муфельная LOIP LF-7/13-G1 (LOIP, Россия)), остаточная влажность (влагомер термогравиметрический инфракрасный MA-150 (Sartorius AG, Германия)), содержание экстрактивных веществ в сырье - определяли по методикам, описанным в ГФ XV [3]. 2) Исследование технологических характеристик. Фракционный состав - ситовой анализ (электромагнитный ситовой шейкер RP 200N (CISA, Испания)), степень сыпучести (тестер сыпучести GTL (ERWEKA GmbH, Германия)), насыпная плотность (тестер насыпной плотности SVM 221 (ERWEKA GmbH, Германия)) - определяли по методикам, описанным в ГФ РФ XV [3]; объемные характеристики удельной, объемной и насыпной масс, показатели пористости, порозности и свободный объем слоя сырья, а также коэффициент поглощения экстрагента [6, 10]. 3) Определение количественного содержания биологически активных веществ (БАВ). Жирные и эфирные масла определяли по методикам, описанным в ГФ РФ XV [3]; сумму флавоноидов и каротиноиды определяли по методикам, описанным в ГФ РФ XIV [2] (спектрофотометр СФ-2000 (ОКБ Спектр, Россия): длина волны от 190 до 1100 нм, диапазон оптической плотности - 0,3-3,0) Статистическую обработку результатов исследований проводили в соответствии с ГФ XV ОФС.1.1.0013 «Статистическая обработка результатов физических, физико-химических и химических испытаний» [3]. Результаты исследования и их обсуждение Результаты определения числовых показателей сырья семена авокадо приведены в таблицах 1 и 2. Таблица 1. Числовые показатели сырья авокадо Показатель Метод Экспериментальные данные Серия 1 Серия 2 Серия 3 Влажность, % ОФС.1.2.1.0010 6,52±0,33 6,52 ±0,33 6,49±0,33 Зола общая, % ОФС.1.2.2.2.0013 2,70±0,14 2,80±0,14 2,70±0,14 Зола, нерастворимая в 10% растворе HCl, % ОФС.1.5.3.0005 0,96±0,05 0,96±0,05 0,94±0,05 Посторонние примеси Другие части растения, не более, % ОФС.1.5.3.0004 не обнаружено Органическая примесь, не более, % не обнаружено Минеральная примесь, не более, % не обнаружено Измельченность сырья частиц, не проходящих сквозь сито с отверстиями размером 5 мм, % ОФС.1.5.3.0004 не более 5,0 частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями размером 0,25 мм, % не более 5,0 Из данных таблицы 1 видно, что влажность семян авокадо менее 7%, что не превышает допустимый предел влажности для данной морфологической группы - не более 15%. Содержание золы общей не более 3%, а золы, нерастворимой в хлористоводородной кислоте разведённой 10%, не более 1%. Это свидетельствует о низком содержании в сырье минеральных веществ, свойственных растению, и посторонних минеральных примесей, попавших при сборе и сушке. Испытание по определению экстрактивных веществ проводилось методом однократной экстракции (Методика 1) с использованием растворителей: воды очищенной, спирта этилового 40, 70 и 96%. Результаты определения содержания экстрактивных веществ представлены в таблице 2. Таблица 2. Содержание экстрактивных веществ в сырье семян авокадо Экстрагент Содержание экстрактивных веществ, не менее % Серия 1 Серия 2 Серия 3 Вода очищенная 11,84 11,86 11,84 Спирт этиловый 40% 26,85 26,86 26,86 Спирт этиловый 70% 26,09 26,10 26,09 Спирт этиловый 96% 10,04 10,06 10,03 Из таблицы 2 видно, что наибольший выход экстрактивных веществ достигается при экстрагировании спиртом этиловым 40% составляет 26,85%. При концентрации спирта этилового 70% наблюдается некоторое уменьшение. Полученные данные свидетельствуют о наилучшей экстрагирующей способности спирта этилового 40%. Результаты исследования технологических характеристик сырья семена авокадо приведены в таблице 3 и 4. Таблица 3. Технологические параметры сырья авокадо Показатель Экспериментальные данные Серия 1 Серия 2 Серия 3 Удельная масса (dу), г/см3 1,51±0,08 1,50±0,08 1,51±0,08 Насыпная масса (dн), г/см3 0,60±0,03 0,59±0,03 0,60±0,03 Объемная масса (dо), г/см3 1,25±0,06 1,26±0,06 1,25±0,06 Пористость (Пс) 0,17±0,01 0,16±0,01 0,17±0,01 Порозность (Пж) 0,52±0,03 0,51±0,03 0,52±0,03 Свободный объем слоя сырья (V) 0,60±0,03 0,61±0,03 0,60±0,03 Насыпная плотность, г/см3 0,76±0,04 0,76±0,04 0,76±0,04 Сыпучесть, с/100г 9,10±0,46 9,00±0,46 9,10±0,46 В результате эксперимента установлено, что сырье: 1) обладает высокой пористостью, которая указывает на большое количество межчастичных пустот, что способствует хорошей проницаемости экстагента через слой сырья; 2) хорошей сыпучестью, что будет облегчать загрузку и выгрузку сырья из экстрактора: 3) низкая насыпная плотность указывает на то, что сырье имеет рыхлую структуру, что также будет способствовать лучшей проницаемости экстрагента; 4) разница между удельной и насыпной массами более чем в два раза указывает на высокую внутреннюю пористость сырья, что может приводить к удержанию экстрагента внутри частиц сырья и снижению выхода БАВ. Поэтому для оптимизации процесса экстракции семян авокадо необходимо подобрать экстрагент и условия экстракции (температура, время). Технологические характеристики будут использованы при разработке эффективного способа получения целевого продукта, а также для определения ключевых стадий в технологии. Результаты поглощающей способности сырья в отношении различных экстрагентов представлены в таблице 4. Таблица 4. Коэффициенты поглощения сырья авокадо в зависимости от растворителя Экстрагент Коэффициент поглощения, мл/г Серия 1 Серия 2 Серия 3 Вода очищенная 2,39±0,12 2,38±0,12 2,39±0,12 Спирт этиловый 40% 1,99±0,10 2,00±0,10 2,00±0,10 Спирт этиловый 70% 1,59±0,08 1,60±0,08 1,60±0,08 Спирт этиловый 96% 1,20±0,06 1,19±0,06 1,20±0,06 Поученные результаты свидетельствуют о том, что наибольшим коэффициентом поглощения обладает вода очищенная. Коэффициент водопоглощения (КВП) семян авокадо не превышает 2,5 мл/г, что меньше стандартного КВП для данной морфологической группы сырья (3,0 мл/г). С увеличением концентрации этилового спирта происходит снижение поглощающей способности сырья авокадо. Следовательно, при приготовлении водного извлечения расход экстрагента будет больше, чем при приготовлении эквивалентного количества спиртового извлечения из семян авокадо. В семенах авокадо количественно были определены основные группы БАВ, результаты представлены в таблице 5. Таблица 5. Содержание основных биологически активных веществ (БАВ) в семенах авокадо Группа БАВ Метод Количественное содержание, % Жирные масла ОФС 1.5.2.0002 «Масла жирные растительные», методика 1 24,60±0,37 Эфирные масла ОФС 1.5.3.10 «Определение содержания эфирного масла в лекар-ственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах», методика 1 0,110±0,003 Сумма флавоноидов Метод дифференциальной спектрофотометрии 0,032±0,001 Каротиноиды Спектрофотометрия 3,41±0,03 В ходе исследования в семенах авокадо было установлено, что содержание жирного масла не менее 24,6%, эфирных масел - не менее 0,11%, суммы флавоноидов - не менее 0,03% и каротиноидов - не менее 3,4 %. Изучив химический состав, установлено, что особую ценность в авокадо семенах составляют масла, каротиноиды - вещества липофильной природы и флавоноиды - гидрофильной природы. Поэтому для получения извлечений, обогащенных БАВ рекомендуется использовать метод двухфазной жидкостной экстракции двумя разнополярными растворителями - подсолнечным маслом и спиртом этиловым 40%. Заключение В результате проведенного исследования определены отдельные числовые показатели, характеризующие качество нефармакопейного сырья семян авокадо (влажность, зола общая и нерастворимая в 10% растворе соляной кислоты, посторонние примеси, измельченность сырья, экстрактивные вещества). Установлены технологические характеристики (удельная, насыпная, объемная масса, пористость, порозность, свободный объем слоя сырья, насыпная плотность и сыпучесть). Полученные данные могут быть использованы при разработке проекта нормативной документации на новый вид лекарственного сырья «Авокадо семена» и при выборе условий ведения технологических процессов в производстве фитопрепаратов и косметических средств. Переработка семян авокадо, с целью получения лекарственных и косметических средств станет решением проблемы рационального использования отходов пищевой промышленности.

About the authors

L. A Karpova

Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University. Aptekarsky island municipal district

Email: lidiya.karpova@spcpu.ru
студентка фармацевтического факультета ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет» Минздрава России 14A, Prof. Popova St., 197022, Saint-Petersburg, Russia

O. N Abrosimova

Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University. Aptekarsky island municipal district

Email: olesya.abrosimova@pharminnotech.com
кандидат фармацевтических наук, доцент, доцент кафедры промышленной технологии лекарственных препаратов им. Ю.К. Сандера ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет» Минздрава России 14A, Prof. Popova St., 197022, Saint-Petersburg, Russia

N. S Pivovarova

Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University. Aptekarsky island municipal district

Email: nadezhda.pivovarova@pharminnotech.com
кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры промышленной технологии лекарственных препаратов им. Ю.К. Сандера ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет» Минздрава России 14A, Prof. Popova St., 197022, Saint-Petersburg, Russia

N. A Dudetskaya

Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University. Aptekarsky island municipal district

Email: natalia.dudetskaya@pharminnotech.com
кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармакогнозии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский химико-фармацевтический университет» Минздрава России 14A, Prof. Popova St., 197022, Saint-Petersburg, Russia

References

Supplementary files