СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
METHOD FOR DETERMINATION OF HUMIDITY OF AIR-DRY MEDICINAL VEGETAL RAW MATERIALS OF FRUITS OF ESSENTIAL OIL PLANTS OF A FAMILY OF APIUM

Изобретение преимущественно относится к химико-фармацевтической промышленности и может быть использовано в центрах контроля качества лекарственных средств и контрольно-аналитических лабораториях фармацевтических предприятий при проведении испытаний (определении числовых показателей качества) плодов эфиромасличных лекарственных растений (ЛР). Кроме того, изобретение может найти применение в сельскохозяйственной, пищевой, парфюмерно-косметической промышленности и может быть использовано для контроля качества эфиромасличного растительного сырья - плодов растений семейства Сельдерейных (Зонтичных) - Apiaceae.
В фармакопейном анализе лекарственного растительного сырья (ЛРС) одним из первых показателей качества, определяемых (контролируемых) в разделе «Испытания», является «Влажность». Повышенное содержание влаги в высушенном воздушно-сухом ЛРС приводит к его порче и невозможности использования в фармации и медицине, так как изменяется внешний вид, запах, разрушается ценный комплекс биологически активных соединений (БАС). Интересно, что термин «Влажность» часто ассоциируется с родственным ему показателем «Потеря в массе при высушивании». Государственная фармакопея Российской Федерации (ГФ РФ) XIV издания под влажностью ЛРС подразумевает потерю в массе при высушивании за счет удаления гигроскопичной влаги и летучих веществ (1). Среди летучих веществ особое место занимает эфирное масло, содержание которого нормируется в сырье эфиромасличных ЛР (1-4).
1
2
В современной мировой фармацевтической практике в соответствии с требованиями отечественной ГФ РФ, а также зарубежных фармакопей (Европейской, Японской и др.) для ЛРС применяется только один способ определения влажности («Loss on drying») - воздушно-тепловой с использованием сушильного шкафа (СШ) (1-3). Однако данный способ является многостадийным, длительным, энергозатратным и включает следующие стадии: измельчение пробы, просеивание, взятие навески, помещение бюксов с навеской в сушильный шкаф, высушивание (первое-3 часа) при температуре 100-105°С, извлечение бюксов из сушильного шкафа и помещение в эксикатор, остывание в эксикаторе (30 минут), извлечение бюксов из эксикатора, взвешивание (первое - после 3-х часов сушки) с многократным повторением шести последних операций (до достижения постоянной массы). Расчет влажности (W, %) проводят по следующей формуле:  где m - масса сырья до высушивания, г; m - масса сырья после высушивания, г (1).
ГФ РФ, начиная с ХШ издания, указывает на возможность применения инфракрасной термогравиметрии (ИК ТГ) (ИК ТГ анализаторов влажности), но при этом в фармакопейной статье или иной нормативной документации на ЛРС должны быть указаны оптимальные параметры методики и она должна быть валидирована (1).
Существует способ определения влажности ИК ТГ методом семян масличных культур, использующийся в масложировой промышленности с применением ИК ТГ влагомеров (5). Однако этот способ не подходит для оценки качества ЛРС, так как в отличие от семян масличных культур, в ЛРС содержатся БАС (часто термолабильные: различные гликозиды, каротиноиды, терпеноиды, флаволигнаны и др.), которые в условиях требуемого температурного режима (165°С), как правило, подвергаются разрушению с образованием других, в том числе летучих соединений (4).
В настоящее время известен способ определения влажности воздушно-сухого ЛРС ИК ТГ методом, разработанный для плодов расторопши пятнистой (6). Методика предусматривает следующие стадии: размол аналитической пробы до частиц размером 2-3 мм, просеивание сквозь сита с диаметром отверстий 3 мм и 1 мм, распределение по кювете навески пробы массой 10,0±1,0 г и проведение ИК ТГ при температуре 105°С. Данный способ взят нами в качестве прототипа.
Однако в этом способе не учитываются особенности химического состава эфиромасличного ЛРС, физико-химические свойства эфирных масел, содержащихся в ЛРС, а также их локализация, особенности анатомического строения плодов растений семейства Сельдерейных, глубина залегания эфиромасличных и проводящих канальцев.
В настоящее время способ определения влажности ИК ТГ методом для плодов эфиромасличных ЛР семейства Сельдерейных не разработан.
Целью нашего изобретения является разработка ИК ТГ способа определения влажности воздушно-сухого ЛРС морфологической группы «Плоды» - представителей эфиромасличных ЛР семейства Сельдерейных (Зонтичных) - Apiaceae.
Эта цель достигается тем, что плоды измельчают до частиц размером 1 мм, просеивают сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм и тщательно перемешивают; навеску 4,5±0,5 г распределяют по поверхности дна металлической кюветы равномерным слоем, при этом температура в сушильной камере прибора в режиме ожидания не должна превышать 25°С и высушивают до постоянной массы при температуре 105°С, определяя в автоматическом режиме влажность лекарственного растительного сырья.
Объектами исследования служили пять фармакопейных видов, включенных в ГФ РФ XIV издания (1), воздушно-сухого ЛРС морфологической группы «Плоды» семейства Сельдерейных (Зонтичных) - Apiaceae, содержащих в качестве ведущей группы БАС эфирное масло: анис обыкновенный (Anisum vulgare Gaertn.) (ООО «Лек С+», серия 010918); кориандр посевной (Coriandrum sativum L.) (ООО Фирма «Здоровье», серия 010718); тмин обыкновенный (Carum carvi L.) (ООО Фирма «Здоровье», серия 010119); укроп пахучий (Anethum graveolens L.) (ООО Фирма «Здоровье», серия 11.04.18); фенхель обыкновенный (Foeniculum vulgare Mill.) (ЗАО «Иван-Чай», серия 010418). Все виды ЛРС фасовкой 50,0 г в пачках, купленных в аптечных организациях г. Самары в 2018-2019 годах.
ИК ТГ метод имеет ряд преимуществ перед традиционным фармакопейным воздушно-тепловым методом: многократно сокращается время определения; значительно снижается трудоемкость, так как все операции (кроме подготовки пробы): взвешивание, высушивание с последующим досушиванием до постоянной массы, а также расчет числового показателя влажности проводят в автоматическом режиме на одном приборе без перемещения анализируемой пробы; энергозатраты сокращаются в разы. При одинаковой номинальной мощности СШ и ИК ТГ влагомера (600 Вт) последний имеет значительно большую энергоэффективность; ИК ТГ метод для большинства исследованных видов является более точным.
Способ реализуется следующим образом. Аналитическую пробу воздушно-сухого лекарственного растительного сырья, предназначенную для определения влажности, измельчают до частиц размером 1 мм, просеивают сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм и тщательно перемешивают; навеску 4,5±0,5 г распределяют по поверхности дна металлической кюветы равномерным слоем, при этом температура в сушильной камере прибора в режиме ожидания не должна превышать 25°С и высушивают до постоянной массы при температуре 105°С, определяя в автоматическом режиме влажность лекарственного растительного сырья.
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 - плодов эфиромасличных растений семейства Сельдерейных, предназначенную для определения влажности, предварительно измельчили, просеяли сквозь сито с диаметром отверстий 1 мм, тщательно перемешали. Для ИК ТГ влагомера Sartorius МА-150 (Sartorius AG, Германия) выбрали автоматический режим (анализ заканчивается при достижении постоянной массы) с температурой нагрева 105°С, а также следили, чтобы температура в сушильной камере прибора в режиме ожидания не превышала комнатную температуру (25°С). Навеску массой 4,5±0,5 г распределили равномерным слоем по поверхности дна металлической кюветы (диаметром 90 мм), не оставляя непокрытых участков. Затем закрыли откидную крышку прибора и начали определение влажности. Результаты определения влажности и времени высушивания представлены в Таблице 1. Влажность воздушно-сухих плодов аниса обыкновенного составила 7,49%; кориандра посевного 7,24%; тмина обыкновенного 7,94%; укропа пахучего 9,20%; фенхеля обыкновенного 10,95%.
Параллельно мы проводили исследование способом воздушно-тепловой сушки с использованием СШ. Данные результаты представлены в Таблице 2. Показатель влажности составил:  (анис обыкновенный);  (кориандр посевной);  (тмин обыкновенный);  (укроп пахучий);  (фенхель обыкновенный), что сопоставимо с влажностью, определенной ИК ТГ методом.
Для подтверждения преимуществ ИК ТГ метода перед фармакопейным - воздушно-тепловым проведена серия экспериментов. Результаты были статистически обработаны. Сравнительная метрологическая оценка методов определения влажности эфиромасличных плодов семейства Сельдерейных представлена в Таблице 3. Ошибки среднего результата определения  для ИК ТГ влагомера меньше, чем в случае использования СШ. Для СШ навески взяты в соответствии с требованиями ГФ РФ XIV издания (3-5 г) (1).
Основными недостатками определения влажности плодов эфиромасличных растений по ИК ТГ методике, используемой для определения влажности плодов расторопши пятнистой (5), взятой нами в качестве прототипа, являются:
1) Большая навеска, многократно увеличивающая время анализа и расход зачастую ограниченного количества образца. Нами определено, что минимальная навеска ЛРС полностью покрывающая поверхность дна металлической кюветы (диаметром 90 мм) ≈ 3,9 г. Необходимо учитывать, что при неполном покрытии возможно отражение ИК-лучей, а также неравномерный прогрев частиц пробы, и, вследствие чего, результаты определения невоспроизводимы и недостоверны, что подтверждается результатами собственных исследований (7). Таким образом, рекомендуемая нами, оптимальная навеска - 4,5±0,5 г.
2) Неподходящая степень измельчения (2-3 мм). Оптимальная степень измельчения, при которой цельных плодов семейства Сельдерейных не наблюдается, - 1 мм. Несмотря на то, что отверстия сит закупориваются, создавая тем самым определенные трудности и увеличивая время на подготовку пробы, результаты определения влажности наиболее воспроизводимые и имеют меньшую погрешность. Это связано с анатомическим строением плодов семейства Сельдерейных - преимущественно с расположением выделительных (секреторных) структур (1-4). При измельчении сырья до частиц размером 2-3 мм не удается «достать» до многочисленных эфиромасличных канальцев, капель жирного масла, проводящих канальцев и пучков. В противном случае не все структуры эфиромасличного плода семейства Сельдерейных попадают в анализируемую навеску сырья и, как следствие, результат определения влажности занижен, имеет большую погрешность и плохую воспроизводимость.
Проведена сравнительная оценка использования известного и нового, предлагаемого способа определения влажности ЛРС исследуемых видов при параметрах, регламентируемых методикой определения влажности для плодов расторопши пятнистой (температура нагрева - 105°С, навеска - 10,0±1,0 г, степень измельчения - 2-3 мм). Результаты представлены в Таблице 4.
Для обоснования оптимальных параметров разрабатываемой методики с применением ИК ТГ метода нами были использованы различные степени измельчения и навески, фиксировалось время анализа. В Таблице 3 для ИК ТГ метода представлены оптимальные, установленные в результате исследований, степень измельчения (1 мм) и навеска (4,5±0,5 г) пробы сырья, полностью покрывающей поверхность дна металлической кюветы, что значительно повышает воспроизводимость и снижает ошибку определения.
Следующим этапом проведено сравнительное исследование по определению влажности плодов ИК ТГ методом при t=105°С с запредельными параметрами навески и степени измельчения. Полученные данные представлены в Таблицах 4 и 5, где показано, что результаты определения влажности занижены относительно данного показателя при оптимальных параметрах (Таблица 3). Результаты сравнительной метрологической оценки методики с запредельными параметрами представлены в Таблице 5.
Из приведенных данных метрологической оценки метода исследования влажности плодов в таблице 3 видно, что наименьшая погрешность среднего определения составляет 0,25% - в случае ИК ТГ метода с оптимальными параметрами. Наибольшая ошибка среднего результата 6,4% в случае ИК ТГ метода с запредельным параметрами (таблица 5), что объясняется неполным покрытием пробой поверхности дна металлической кюветы.
Стоит отметить, что плоды эфиромасличных ЛР семейства Сельдерейных (Зонтичных) - Apiaceae достаточно малы относительно плодов расторопши пятнистой и часто свободно (без измельчения) проходят сквозь сита с диаметром отверстий 2-3 мм. Степень измельчения при которой цельных плодов не наблюдается - 1 мм.
Таким образом, способ определения влажности с использованием ИК ТГ влагомера разработан впервые для плодов эфиромасличных ЛР семейства Сельдерейных и в отличие от фармакопейного обладает серьезными преимуществами, представленными в Таблице 6: время определения и затраты электроэнергии сокращаются в разы; значительно снижается трудоемкость относительная ошибка определения.
Способ целесообразно применять в центрах контроля качества лекарственных средств, в контрольно-аналитических лабораториях на фармацевтических и др. предприятиях при проведении фармакопейного анализа плодов аниса обыкновенного (Anisi vulgaris fructus), кориандра посевного (Coriandri sativifructus), тмина обыкновенного (Cari carvifructus) укропа пахучего (Anethi graveolentis fructus), фенхеля обыкновенного (Foeniculi vulgaris fructus). Кроме того, разработанный способ представляет интерес для оценки качества плодов растений семейства Сельдерейных на предприятиях сельскохозяйственной, пищевой и парфюмерно-косметической промышленности.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Государственная Фармакопея Российской Федерации XIV издание [Электронный ресурс]. URL: http://www.femb.ru (дата обращения: 16.09.2019 г.).
2. European Pharmacopoeia: EDQM. 9th Edition [Электронный ресурс]. URL: http://online.edqm.eu/EN/entry.htm (дата обращения: 25.09.2019).
3. Japanese Pharmacopoeia: PMDA. 17th Edition [Электронный ресурс]. URL: https://www.pmda.go.jp/english/rs-sb-std/standards-development/jp/0019.html (дата обращения: 19.11 2019).
4. Куркин В.А. Фармакогнозия. Учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов). - 4-е изд., перераб. и доп. - Самара: ООО «Офорт»; ФГБОУ ВО СамГМУ Минздрава России, 2019. - 1279 с.
5. 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.
6. Способ определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой: пат.2695662 Рос. Федерация. №2019112566; заявл. 24.04.2019; опубл. 25.07.2019, Бюл. №21.
7. Жданов Д.А., Браславский В.Б. Разработка методик определения влажности лекарственного растительного сырья морфологической группы «Плоды» инфракрасным термогравиметрическим методом // Аспирантский вестник Поволжья. - 2019. - №1-2. - С. 13-18. https://doi.org/10.17816/2072-2354.2019.19.1.13-18.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУШНО-СУХОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЛОДОВ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА СЕЛЬДЕРЕЙНЫХ