Способ получения сухого экстракта семян каштана конского обыкновенного
METHOD FOR PRODUCING DRY EXTRACT OF COMMON HORSE CHESTNUT SEEDS

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, в частности к способам получения стандартизованных сухих экстрактов семян Каштана конского обыкновенного (Fructus aesculi hippocastani), а именно касается технологии получения субстанции с содержанием эсцина более 50%, используемого в качестве средства для лечения аденомы простаты и хронического простатита в сочетании с аденомой простаты.
По данным отечественных и зарубежных ученых в семенах каштана конского содержатся кумариновый гликозид эскулин и его агликон эскуклетин, оксикумариновый гликозид фраксин и его агликон фраксетин, а также тритерпеновый сапониновый гликозид эсцин (содержание до 13%), кроме того, в семенах каштана содержатся около 0,13% флавоноидных гликозидов (кварцитрин, изокварцетин, кверцитин и кемпферол), около 0,9% дубильных веществ (катехиновых танинов), жирное масло, белки, пектины, крахмал (Журнал Провизор №4-№7 - 2002, «Каштан конский». Аналитический обзор). Особо важным фармакологически активным веществом является эсцин. Эсцин - тритерпеновый гликозид со сложной химической структурой; при гидролизе расщепляется на эицигинин и три остатка сахаров.
Создание и внедрение новых и эффективных лекарственных средств отечественного производства является одним из приоритетных направлений фармацевтической науки. В последние годы существует тенденция к разработке новых лекарственных препаратов для терапии социально значимых заболеваний, что позволяет расширить спектр фармакологической активности данных лекарственных препаратов.
Все существующие препараты Каштана конского (Asculus hippocastanum L), семейства конскокаштановых - (Hippocastanaceae), широко используемые в настоящее время в медицинской практике являются дорогостоящими зарубежными лекарственными средствами (эскузан, анавенол, венитан, эссавин-гель, веноплант, репарил, выполненные в форме драже, таблеток, кремов - Регистр лекарственных средств, Россия, 2001). Это обстоятельство значительно ограничивает возможности их широкого применения в медицинской практике.
Препараты из кожуры спелых семян каштана конского применяют при аденоме простаты (Gelencir N., 1982) и хроническом простатите в сочетании с аденомой простаты (Мамчур Ф.И., Кушнирук Ю.Н., 1992). Водный экстракт из кожуры плодов замедляет аденоматозную трансформацию и влияет репаративно на участки предстательной железы, охваченной процессом. Механизм действия этого препарата не изучен, но польские ученые полагают, что уменьшению размеров и даже рассасыванию небольших аденоматозных узлов способствует гликозид эскулин в сочетании с витамином Е, которыми богаты семена каштана (Крылов А.А. и др., 1991; Мамчур Ф.И., Кушнирук Ю.Н., 1992).
В настоящее время в медицинской практике нашли широкое применение препараты на основе экстрактов каштана конского обыкновенного, получаемые из семян, как жидкие (Эскузан и др.), так и сухие стандартизованные экстракты (Эсфлазид, Репарил и др.). Для получения экстрактов используют чаще всего экстрагирование сырья водным спиртом этиловым различной концентрации.
Известно применение в медицине препарата Эскузан (Германия) в виде водно-спиртового экстракта, получаемого экстрагированием измельченных семян каштана 60% спиртом этиловым. В состав экстракта входят тритерпеновые и флавоноидные гликозиды. (А.Д. Турова, Э. Н. Сапожникова. Лекарственные растения СССР и их применение./ Каштан конский обыкновенный Aesculus hippocastanum L. (издание третье, стереотипное; М., «Медицина», 1982 г., с. 285-286). Недостатком данного способа является низкая концентрация суммы тритерпеновых гликозидов в пересчете на эсцин и присутствие значительного количества балластных веществ по сравнению со средством, получаемым по заявленному способу.
Сухой, водный или водно-спиртовой экстракт семян конского каштана содержит 1-50% действующего вещества эсцина.
Известен способ экстракции 50% водным раствором метанола при перемешивании в течение 1 часа и соотношении сырье:экстрагент 1:4 (US 3238190).
Авторы патента (ЕР 0298148) используют для экстрагирования 15% водный раствор метанола, время экстрагирования составляет 36 часов. Экстракт каштана конского с высоким содержанием эсцина получают с использованием свежих, глубокозамороженных каштанов и их экстрагирования водой после оттаивания и измельчения.
Авторами патента (US 3609137) предложено проводить экстрагирование семян конского каштана подкисленными водно-метанольным растворам с содержанием метанола 80% при соотношении сырье:экстрагент 1:10.
Однако приведенные методы обладают рядом недостатков. Среди них - использование в технологическом процессе токсичных растворителей, многостадийность, дополнительные энергетические затраты и трудоемкость.
Известен способ получения жидкого экстракта конского каштана, включающий двухкратное экстрагирование измельченных семян конского каштана 60%-ным водным этиловым спиртом и фильтрование, отличающийся тем, что экстрагирование ведут при соотношении сырье: экстрагент 1:7 (пат. РФ №2310465).
Известен также запатентованный способ получения сухого экстракта семян каштана конского, путем измельчения растительного сырья до размера частиц 0,3-6 мм, последовательной мацерации и перколяции водными спиртами (этиловым, метиловым и изопропиловым) в течение 1-3 дней. При этом использовалась концентрация спиртов по объему воды и спирта 35-65%. При использовании для экстракции сырья 65% спирта этилового, получали стандартизованную субстанцию с суммарным содержанием эсцина 15-20%. Способ получения сухого экстракта был запатентован в США (US №6077534). Недостатком данного способа является длительность технологического процесса, низкая концентрация эсцина в готовом продукте, вследствие присутствия большого количества балластных веществ.
Известен способ получения средства, обладающего венотонизирующим, противовоспалительным и капилляропротекторным действием (пат. РФ 2290189), заключающийся в том, что семена каштана конского (Fructus aesculi hippocastani) экстрагируют 35-45% этиловым спиртом при соотношении сырья и экстрагента 1:10, при этом в процессе экстракции сырье выдерживают в экстрагенте для набухания в течение 4-6 часов, перемешивают, при необходимости подогревают до температуры не более 40°С, полученный экстракт отстаивают при температуре 4-8°С не менее 30 часов. Более подробно в примере: экстрагирование семян Fructus aesculi hippocastani проводят 35-45% спиртом этиловым. Измельченные семена Asculus hippocastanum закладывают в камеру, выполненную из нержавеющей сетки с перфорированным дном, и помещают в экстрактор, добавляют рассчитанное количество 40% спирта этилового общее соотношение сырье:экстрагент 1:10 до зеркала и оставляют для набухания на 5 часов. Спирт 40% готовят в отдельном реакторе из 95% спирта этилового (ФС 42-3072-00) и воды очищенной (ФС 42-2619-97). После положенного времени набухания добавляют опять 40% этилового спирта до зеркала и включают перемешивание при помощи насоса, экстрагент в данной ситуации спирт этиловый 40% может циркулировать (подаваться) как снизу экстрактора, так и сверху. Экстрактор снабжен элементами подогрева. Подогревание может производиться в зависимости от ситуации, но не более 40°С. Периодически меняют направление перемешивания с настаиванием, проводятся заборы проб для определения содержания экстрактивных и действующих веществ. Полученный водно-спиртовой экстракт сливают из экстрактора и перемещают в сборник для отстаивания. Процесс отстаивания производят в холодильной камере при температуре 4-8 С° не менее 30 часов. Полученную настойку проверяют по показателям согласно нормативной документации и фильтруют через пресс-фильтр.
Известен способ получения эсцина путем экстракции семян каштана конского (пат. СССР №786856) водным раствором низших спиртов, обработки экстракта на катионите с последующим сгущением его очисткой и выделением целевого продукта. С целью повышения активности целевого продукта после обработки экстракта на катионите его сгущают до соотношения 10:4, затем высушивают под вакуумом при 80°С, растворяют при нагревании в 10-кратном количестве метанола или этанола с добавлением 5% активированного угля, далее фильтруют, сгущают до половины объема, добавляют двухкратное количество деминерализованной воды с температурой 90°С, полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и после высушивания обрабатывают триэтаноламином.
Наиболее близким к заявленному изобретению по назначению и стадиям технологического процесса является способ получения сухого экстракта семян каштана конского, включающий трехкратную экстракцию измельченных семян (70±5) % спиртом этиловым при температуре (60±5)°С и соотношении сырье:экстрагент 1:5 при постоянном перемешивании, отгонку полученного извлечения с бутанолом и двухкратное очищение концентрированного водного экстракта этилацетатом при соотношении объемов водной и органической фазы 1:2 и последующее его высушивание. Экстракцию проводят при постоянном перемешивании. Выход готового продукта составляет 22,40±0,5% от массы растительного сырья. (О.Г. Жарова, Т.Б. Шемерянкина, А.А. Савина, Т.А. Сокольская. Разработка технологии получения сухого экстракта семян каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.) и его стандаратизация./ Вестник РУДН, серия Медицина, 2008, №8, с. 258-263).
Однако очистка этилацетатом концентрированного водного экстракта не приводит к значительному отделению балластных веществ (жирные масла, липофильные и сопутствующие фенольные и полифенольные вещества). Кроме того, применение жидкостной экстракции этилацетатом для очистки от жирного масла не обеспечивает полноты его удаления. В результате, недостатком данного способа является низкое содержание эсцина (15-20%) в готовом продукте из-за присутствия большого количества балластных веществ по сравнению со средством в заявляемом способе.
Задачей предлагаемого технического решения является получение сухого экстракта семян каштана конского обыкновенного с более высоким содержанием тритерпеновых гликозидов в пересчете на эсцин (не менее 50%). Данный экстракт является субстанцией для создания лекарственных препаратов, обеспечивающих высокое терапевтическое действие (венотонизирующее, ангиопротекторное и онкопротекторное).
Техническим результатом является установление оптимальных условий экстракции семян ККО и глубокая очистка от балластных веществ для получения высокоочищенного концентрированного продукта.
Для достижения технических результатов предложен способ получения сухого экстракта семян каштана конского, включающий трехкратную экстракцию измельченных семян 70% спиртом этиловым при температуре (60±5)°С и соотношении сырье:экстрагент 1:5 при постоянном перемешивании, отгонку полученного извлечения с бутанолом и двухкратное очищение концентрированного водного экстракта при соотношении объемов водной и органической фазы 1: 2 и последующее его высушивание. При этом жидкофазную смесь после обработки бутанолом отстаивают, отделяют водный остаток балластных веществ, образовавшиеся бутанольные извлечения объединяют при перемешивании, после отстаивания объединенное извлечение концентрируют и сгущенный экстракт очищают от остаточного бутанола трехкратной отгонкой с водой, далее водный сгущенный экстракт укрепляют 96% спиртом этиловым до концентрации 50%, водно-спиртовой экстракт однократно обрабатывают хлороформом при соотношении объемов 1:1 при нагревании и перемешивании жидких фаз в течение 1 часа, жидкофазную смесь отстаивают, отделяют хлороформное извлечение жирного масла, водно-спиртовой экстракт упаривают до полного удаления органических растворителей, а очищенный водный экстракт высушивают с последующим измельчением.
Выход готового продукта составляет 7,25±0,5% от массы растительного сырья. Известно, что различные технологические приемы и режимы оказывают значительное влияние на содержание извлекаемых из растительного сырья веществ и соединений и их фармакологическую активность и фармакологический эффект (Чуешов В.И. Промышленная технология лекарств т. 1, 2. Харьков, НФАУ МТК-Книга, 2002. Багирова В.Л., Северцев В.А. Настойки, экстракты, эликсиры и их стандартизация. СПб, СпецЛит, 2001).
Заявленный способ получения сухого очищенного экстракта, содержащего преимущественно тритерпеновые гликозиды в готовом продукте не менее 50% в пересчете на эсцин, позволил использовать сухой очищенный экстракт каштана конского обыкновенного в качестве противоонкологического средства при заболевании раком предстательной железы. Полученный экстракт обладает высоким цитотоксическим действием на клетки рака простаты человека DU145, сравнимым по величине с противоопухолевым препаратом цисплатином, и в то же время не оказывает цитотоксического действия на эмбриональные фибробласты человека, что свидетельствует о его избирательном действии на раковые клетки и целесообразности его применения в лечении рака простаты.
Предложенный способ позволяет получить конечный продукт, хорошо растворимый в воде и водных спиртах, представляющий собой мелкодисперсный, аморфный, негигроскопичный порошок со специфическим запахом, с повышенным содержанием суммы тритерпеновых гликозидов в пересчете на эсцин не менее 50%.
Способ иллюстрируется следующим примером:
Пример. 10 кг воздушно-сухих семян каштана конского обыкновенного, измельченных до размера частиц, проходящих сквозь сито с диаметром отверстий 0,5-5 мм, загружают в экстрактор с мешалкой и внешним паровым обогревом. Заливают 60 л спирта этилового (70±5)% в соотношении сырье:экстрагент, равным 1:(5-7). Экстрагируют при температуре (60±5)°С, постоянном перемешивании массы в течение 1 ч. Экстракцию повторяют еще 2 раза, подавая каждый раз в экстрактор спирт этиловый (70±5) % в количестве, равном объему слитого извлечения. Получают: 1-й слив - 50 л, 2-й - 50 л и 3-й 50,5 л. Объединенное извлечение экстрактивных веществ фильтруют на нутч-фильтре через серошинельное сукно и ткань Петрянова в сборник и упаривают до 1/15 первоначального объема. Получают водный концентрированный экстракт в количестве 10 л. Концентрированный водный экстракт (10 л) и 20 л бутанола, насыщенного водой, используемого для извлечения целевых веществ, последовательно с помощью вакуума подают в реактор (стекло «симакс» - 100 л, вертикальный с нижним спуском, якорной мешалкой, рубашкой для обогрева паром и охлаждением). Экстракцию бутанолом проводят дважды при температуре (60±2)°С, соотношении жидких фаз 1:2 и постоянном перемешивании жидкостной смеси по 1 часу, затем отстаивают для разделения жидких фаз по 12-15 ч, после чего через нижний спуск реактора сливают в сборники 9 л нижней фазы водного остатка и 21,5 л первого бутанольного извлечения. Вторую экстракцию проводят аналогично первой, подавая в реактор 9 л водного остатка и 20 л бутанола, насыщенного водой. После повторного извлечения бутанолом и отстаивания жидких фаз, через нижний спуск реактора сливают в сборники 8 л нижней фазы водного остатка и 20,5 л второго бутанольного извлечения.
Полученные бутанольные извлечения подают вакуумом в реактор (стекло - «симакс» - 107 л, вертикальный с нижним спуском) и перемешивают с помощью подачи воздуха в течение 30 мин, жидкостную смесь отстаивают 5-6 ч. для полного разделения жидких фаз, затем через нижний спуск реактора сливают в сборники 0,5 л нижней фазы водного остатка и 41,5 л объединенного бутанольного извлечения.
После объединения водной фазы (8 л+0,5 л) получают 8,5 л водного остатка балластных веществ (смолы, пигменты, липиды, фенолы и другие соединения).
Объединенный бутанольный экстракт (41,5 л) упаривают в циркуляционном вакуум-выпарном аппарате до получения 10 л сгущенного водного экстракта, который очищают от остаточного бутанола путем трехкратной отгонки с водой при соотношении объемов 1:1.
Полученный водный сгущенный экстракт укрепляют спиртом этиловым до концентрации спирта 50%. Для чего в реактор подают с помощью вакуума 10 л сгущенного водного экстракта и 10,5 л спирта этилового 96,3% при перемешивании и нагревании жидких фаз до температуры 58-60°С.Полученные 20 л водно-спиртового экстракта очищают однократно хлороформом от жирного масла. Для этого в реактор с помощью вакуума подают 20 л хлороформа при постоянном перемешивании и нагревании жидкостной смеси до температуры (57±2)°С в течение 1 ч. Полученную жидкофазную смесь отстаивают в реакторе до полного разделения жидких фаз в течение 10-12 ч, затем через нижний спуск сливают 24 л нижней фазы хлороформного извлечения, упаривают в циркуляционном вакуум-выпарном аппарате при температуре (50±5)°С и получают 1 л масляного остатка балластных веществ (жирное масло, кумарины и других соединений.).
Водно-спиртовой экстракт (15 л), находящийся в реакторе, упаривают до полной отгонки органических растворителей. Получают 5,5 л очищенного водного экстракта и сушат в вакуумной сушилке до полного удаления влаги в течение 12-15 ч. Твердый остаток - 0,7270 кг измельчают на мельнице пропеллерного типа и получают 0,7250 сухого очищенного экстракта с содержанием суммы тритерпеновых гликозидов в пересчете на эсцин - 52,6%.
Методом ЯМР-спектроскопии, разработанным в ФГБНУ ВИЛАР, в данном экстракте, кроме суммарных тритерпеновых гликозидов (52,6%) установлено присутствие фенольных соединений (флавоноидных гликозидов) и кумаринов в минорном количестве, а также - 28,5% сахарозы и полное отсутствие жирного масла, что обеспечивает длительность хранения готового продукта. Для контроля качества сухого экстракта каштана методом ЯМР-спектроскопии были исследованы четыре опытно-промышленные серии сухой очищенный экстракт (далее СОЭ) каштана конского, полученные в условиях производственно-экспериментального цеха ФГБНУ ВИЛАР. Содержание суммы тритерпеновых гликозидов (ТГ) в исследуемых образцах СОЭ каштана конского (в пересчете на эсцин) представлены в таблице №1.
Как следует из приведенного выше обзора уровня техники по общедоступным источникам информации, заявляемый способ получения сухого экстракта семян каштана конского являются новым, неизвестным из общедоступных источников информации. Заявляемый способ получения по предлагаемой технологии не вытекают из известного современного уровня техники и общедоступных источников информации. Таким образом, предложенные технические решения обладают изобретательским уровнем.
ВЫВОДЫ
Предложенный способ получения достаточно прост, не требует сложной схемы очистки, позволяет получить продукт постоянного состава биологически активных веществ с повышенным содержанием суммы тритерпеновых гликозидов в пересчете на эсцин не менее 50% по сравнению с прототипом. Предлагаемый сухой очищенный экстракт (СОЭ) семян каштана конского устойчив при хранении, негигроскопичен, экономичен в использовании. Технология может быть внедрена на предприятиях химико-технологической промышленности.