СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ
METHOD FOR DETERMINATION OF HUMIDITY OF AIR-DRY HERBAL RAW MATERIALS OF SILYBUM MARIANUM

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и может быть использовано в центрах контроля качества лекарственных средств и контрольно-аналитических лабораториях при проведении испытаний (определении числовых показателей) плодов расторопши пятнистой (Silybi mariani fructus).
Влажность растительного сырья часто отождествляют только лишь с содержанием воды. Однако на самом деле, числовой показатель «Влажность» кроме воды включает вещества, которые выделяются при нагревании до определенной температуры, уменьшая массу пробы сырья (препарата). Среди таких веществ: компоненты эфирных масел, спирты и другие летучие органические вещества (1). Согласно Государственной фармакопее Российской Федерации (ГФ РФ), под влажностью понимают потерю в массе при высушивании за счет удаления гигроскопической влаги и летучих веществ, которую определяют в лекарственном растительном сырье (ЛРС) и лекарственных растительных препаратах при высушивании до постоянной массы или другим методом, описанным в фармакопейной статье (ФС) или нормативной документации (НД) (2, 3).
1
2
В современной фармацевтической отрасли в соответствии с требованиями последних изданий ГФ РФ применяется только один способ определения влажности ЛРС - воздушно-тепловым методом с использованием сушильного шкафа (СШ) (2, 3). Данный способ является многостадийным, длительным, энергозатратным и включает следующие стадии: измельчение анализируемых образцов, просеивание, взвешивание на электронных или аналитических весах, высушивание 3 часа (до первого взвешивания) при температуре 100-105°С, остывание в эксикаторе, взвешивание на электронных или аналитических весах с последующим досушиванием до постоянной массы в течение длительного времени. Расчет влажности (W, %) проводится по следующей формуле:  где m масса сырья до высушивания, г; m - масса сырья после высушивания, г (2, 3).
ГФ РФ указывает на возможность применения инфракрасных термогравиметрических (ИК ТГ) анализаторов влажности (влагомеров), но при этом в ФС или иной НД на ЛРС должны быть указаны оптимальные параметры методики (2, 3). В настоящее время методика определения влажности ИК ТГ методом для ЛРС отсутствует.
Известен способ определения влажности ИК ТГ методом семян масличных культур, использующийся в масложировой промышленности с применением ИК ТГ влагомеров (4).
Методика предусматривает следующие стадии: взвешивание пробы семян, размол на лабораторной мельнице, просеивание сквозь сито с диаметром отверстий 3 мм, распределение по кювете навески пробы массой 2,0-5,0±0,20 г, высушивание до постоянной массы (в автоматическом режиме) при температуре 165°С (керамический нагреватель). Данный способ взят нами в качестве прототипа.
Недостатком способа является то, что он не разработан для оценки качества ЛРС, в частности, для плодов расторопши пятнистой. Наряду с этим, в отличие от семян масличных культур, в ЛРС содержатся биологически активные соединения (БАС), которые в условиях требуемого температурного режима (165°С), как правило, подвергаются разрушению с образованием других, в том числе летучих веществ. Следовательно, используемый температурный режим неприменим для определения влажности ЛРС, в том числе в плодах расторопши пятнистой, содержащих термолабильные БАС (флаволигнаны) (5, 6).
В настоящее время методика определения влажности ИК ТГ методом для плодов расторопши пятнистой отсутствует.
Целью нашего изобретения является разработка способа определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой.
Эта цель достигается тем, что плоды измельчают до частиц размером 2-3 мм, просеивают сквозь сита с диаметром отверстий 3 мм и 1 мм; далее используют фракцию, прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 3 мм, но не прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм; пробу 10,0±1,0 г распределяют по поверхности дна металлической кюветы равномерным слоем и высушивают до постоянной массы при температуре 105°С, определяя в автоматическом режиме влажность лекарственного растительного сырья.
Исследование проводили на промышленном образце воздушно-сухих плодов расторопши пятнистой - Silybum marianum (L.) Gaertn., сем. Астровые - Asteraceae (Самарская обл., ЗАО «Самаралектравы», сентябрь 2018 г.).
Способ реализуется следующим образом. Аналитическую пробу воздушно-сухого лекарственного растительного сырья - плодов расторопши пятнистой, предназначенную для определения влажности, предварительно измельчают до частиц размером 2-3 мм (цельные плоды должны отсутствовать), просеивают сквозь сита с диаметром отверстий 3 мм и 1 мм. При этом используют фракцию, прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 3 мм, но не прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм. Тщательно перемешивают и отбирают пробу массой 10,0±1,0 г. Навеску измельченных плодов расторопши пятнистой распределяют равномерным слоем так, чтобы поверхность дна металлической кюветы была покрыта полностью. Затем начинают определение влажности в автоматическом режиме при температуре нагрева 105°С до достижения постоянной массы пробы.
При использовании ИК ТГ влагомера расчет влажности (W, %) проводят прибором в автоматическом режиме и результат выводится на дисплей.
Заявляемый способ иллюстрируется следующим примером:
Аналитическую пробу воздушно-сухого лекарственного растительного сырья расторопши пятнистой плодов (Silybi mariani fructus), предназначенную для определения влажности, предварительно измельчили до частиц размером 2-3 мм (цельные плоды должны отсутствовать), просеяли сквозь сита с диаметром отверстий 3 мм и 1 мм. При этом использовали фракцию, прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 3 мм, но не прошедшую сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм. Тщательно перемешали и отобрали пробу для анализа 10,0±1,0 г. Для ИК ТГ влагомера Sartorius МА-150 (Sartorius AG, Германия) выбрали автоматический режим (анализ заканчивается при достижении постоянной массы) с температурой нагрева 105°С. Далее навеску измельченных плодов расторопши пятнистой равномерным слоем распределили по поверхности дна металлической кюветы (диаметром 90 мм), не оставляя непокрытых участков. Затем закрыли откидную крышку прибора и начали определение влажности. Влажность плодов расторопши пятнистой составила 5,71%. Время высушивания до постоянной массы составило 27,6 минут.
Параллельно мы проводили исследование методом воздушно-тепловой сушки с использованием СШ. Время высушивания, остывания и взвешивания составило более 6 часов. В результате показатель влажности составил:  что сопоставимо с влажностью, определенной ИК ТГ методом.
Была проведена серия экспериментов двумя методами: фармакопейным - воздушно-тепловым и предлагаемым нами - ИК ТГ. Результаты были статистически обработаны. Сравнительная метрологическая оценка методов определения влажности плодов расторопши пятнистой представлена в таблице 1. Ошибка среднего результата определения  для ИК ТГ влагомера составила 0,76%, а в случае СШ - 1,00%. Для СШ навески взяты в соответствии с требованиями ГФ РФ XIII и XIV изданий (от 3,0 г до 5,0 г) (1, 2).
Основными недостатками ИК ТГ методики по ГОСТ для определения влажности семян масличных культур (4), взятого нами в качестве прототипа, являются:
1) Малая навеска, не обеспечивающая полного покрытия поверхности дна металлической кюветы. Требуемая методикой навеска 5,00±0,20 г не оптимальна для анализа воздушно-сухого ЛРС плодов расторопши пятнистой. Необходимо обеспечить полное, равномерное покрытие поверхности дна алюминиевой кюветы. При неполном покрытии дна возможно отражение ИК лучей от поверхности, неравномерный прогрев пробы, что в итоге приводит к заниженным и недостоверным результатам.
2) Высокая температура (165°С). Температурный режим выходит за рамки требований ГФ РФ. Температура нагрева при определении влажности воздушно-сухого ЛРС не должна превышать 105°С (2, 3). В случае нагрева ЛРС до 165°С начинаются процессы разложения БАС анализируемой пробы с образованием артефактов, в том числе летучих, что может приводить к искажению результатов определения влажности и, как следствие, к получению неправильных (завышенных) результатов количественного определения БАС, поскольку показатель влажности используется в формуле расчета количественного содержания действующих веществ в анализируемом сырье в пересчете на абсолютно сухое сырье.
Проведено исследование по определению влажности плодов расторопши пятнистой при параметрах, требуемых ГОСТом для семян масличных культур (температура нагрева -165°С, навеска - 5,0±0,2 г, степень измельчения - 3 мм) и других параметров навески и степени измельчения. Результаты представлены в таблице 2. Крайне важно отметить, что при температуре 165°С кроме высушивания наблюдается подгорание пробы (почернение), сопровождающееся характерным потрескиванием, горелым запахом и завышенными значениями показателя влажности (W от 6,39% до 7,13%), относительно среднего показателя при оптимальных параметрах (=5,72%) (таблица 1).
Для выбора оптимальных параметров разрабатываемой методики с применением И К ТГ метода, нами были использованы различные степени измельчения и навески, фиксировались температура и время анализа. В таблице 1 для ИК ТГ метода представлены оптимальные, установленные в результате исследований, степень измельчения (менее 3 мм и более 1 мм) и навеска (10,0±1,0 г) пробы сырья, полностью покрывающей поверхность дна металлической кюветы, что значительно снижает ошибку (повышает точность).
Проведено сравнительное исследование по определению влажности плодов расторопши пятнистой ИК ТГ методом при t=105°С с запредельными параметрами навески и степени измельчения (таблица 3), где показано, что результаты определения влажности в цельных плодах явно занижены =2,83% и 4,81%) относительно данного показателя при оптимальных параметрах (=5,72%) (таблица 1). Время высушивания, в среднем, составило около 30 минут. Результаты сравнительной метрологической оценки методики с запредельными параметрами представлены в таблице 3.
Из приведенных данных метрологической оценки метода исследования влажности плодов расторопши пятнистой в таблице 1 видно, что наименьшая погрешность среднего определения составляет 0,76% - в случае ИК ТГ метода с оптимальными параметрами. Наибольшая ошибка среднего результата 1,'94% в случае ИК ТГ метода с запредельным параметрами (навеска 3,0-5,0 г, цельное ЛРС) (таблица 3), что объясняется неполным покрытием пробой поверхности дна металлической кюветы.
При использовании сита с диаметром отверстий 5 мм плоды расторопши пятнистой проходят свободно. Степень измельчения, при которой цельных плодов не наблюдается - 3 мм. Фракция с размером частиц 2 мм имеет близкое среднее значение влажности (=5,74%) и ошибки среднего результата (0,79%). В случае измельчения плодов расторопши пятнистой до порошка (частицы менее 1 мм) наблюдается подгорание верхнего слоя пробы, что приводит к снижению воспроизводимости и, следовательно, к недостоверности результатов. В итоге нами установлена оптимальная степень измельчения ЛРС плодов расторопши пятнистой - менее 3 мм, но более 1 мм и оптимальная навеска - 10,0±1,0 г для определения влажности методом ИК ТГ. Использование навесок более 10,0±1,0 г нерационально, так как увеличивается время анализа.
Таким образом, способ определения влажности с использованием ИК ТГ влагомера разработан впервые для данного вида сырья и в отличие от фармакопейного обладает следующими преимуществами (таблица 4):
1. Длительность (время определения) сокращается в 12 раз (с 6 часов до 30 минут);
2. Трудоемкость значительно снижается, так как все операции (кроме измельчения и перемешивания) - взвешивание, высушивание и расчет влажности (в % по отношению к исходной массе навески) происходят в автоматическом режиме на одном приборе без перемещения образца, что делает процесс полуавтоматическим в отличие от фармакопейного, где все операции выполняются специалистом вручную;
3. Затраты электроэнергии сокращаются в 12 раз. При одинаковой номинальной мощности СШ и ИК-влагомера (600 Вт) СШ имеет меньшую энергоэффективность в связи с большей, общей продолжительностью нагрева (6 часов) по сравнению с ИК-влагомером (0,5 часа). Для определения влажности плодов расторопши пятнистой с использованием СШ на одно определение требуется - 3,6 кВт⋅ч, а в случае предлагаемого способа - 0,3 кВт⋅ч;
4. Относительная ошибка среднего результата снижается с 1,00% (воздушно-тепловой метод, СШ) до 0,76% (ИК ТГ метод, влагомер).
Способ целесообразно применять в центрах контроля качества лекарственных средств, в контрольно-аналитических лабораториях на фармацевтических предприятиях при проведении фармакопейного анализа плодов расторопши пятнистой (Silybi mariani fructus).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Антонова Н.П., Моргунов И.М., Прохватилова С.С, Шефер Е.П., Калинин A.M. Применение альтернативного метода определения влажности в лекарственных растительных препаратах // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения - М., 2017. №7(3). С.182-185.
2. Государственная Фармакопея Российской Федерации. XIII издание / МЗ РФ. - М., 2015. - Т. 1, 2, 3. URL: http://www.femb.ru (дата обращения 15.11.2018).
3. Государственная Фармакопея Российской Федераций. XIV издание / МЗ РФ. - М., 2018. - Т. 1, 2, 4. URJL: http://www.femb.ru (дата обращения 27.01.2019 г.).
4. ГОСТ Р 8.634-2007. Государственная система обеспечения единства измерений. Семена масличных культур и продукты их переработки. Инфракрасный термогравиметрический метод определения влажности. - Москва: Изд-во Стандартинформ, 2010. - 14 с.
5. Куркин В.А., Запесочная Г.Г., Авдеева Е.В. и др. Расторопша пятнистая: монография / В.А. Куркин, Г.Г. Запесочная, Е.В. Авдеева и др. - Самара: ООО «Офорт»; ГОУ ВПО «СамГМУ Росздрава», 2010. - 118 с.
6. Куркин В.А. Фармакогнозия. Учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов). - 3-е изд., перераб. и доп. - Самара: ООО «Офорт»; ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России, 2016. - 1279 с.