Глава 20 настои и отвары (infusa et decocta) характеристика настоев и отваров

В настоящее время в качестве жидких лекарственных форм ши­роко используются сложные многокомпонентные, комбинированные лекарственные препараты, которые получаются путем обработки ра­стительных материалов водой при определенном режиме настаивания.

Цель получения водных вытяжек (извлечений) — приготовление продукта, содержащего биологически активные компоненты расти­тельного материала (алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, дубиль­ные вещества и др.).

Наряду с действующими вытяжки всегда содержат и сопутству­ющие вещества (сахар, крахмал и др.). Некоторые из сопутствую­щих веществ фармакологически индифферентны, некоторые косвенно участвуют в терапевтической активности вытяжки, облегчая или замедляя всасывание действующего вещества, а некоторые являются причиной нежелательного побочного эффекта.

Таким образом, состав водных вытяжек довольно сложный и не всегда поддается полной качественной и количественной оценке.

В зависимости от способа получения и состава различают три группы водных извлечений: настои, отвары, слизи. Ш Настои и отвары — жидкие лекарственные формы, представляющие собой водные извлечения из лекарственного

растительного сырья, а также водные растворы сухих или жидких экстрактов (концентратов).

По физико-химической природе водные вытяжки представляют собой комбинированные дисперсные системы: сочетание истинных растворов или растворов ВМС с коллоидными растворами. Иногда в вытяжки переходят эмульгированные или суспендированные ком­поненты.

Водные извлечения имеют широкое применение в медицинской практике как сами по себе, так и в составе сложных лекарственных препаратов в виде микстур, полосканий, примочек, промываний, ванн, ингаляций.

К положителъным качествам этой лекарственной формы отно­сятся:

— максимальный терапевтический эффект от действия комплек­са биологически активных и сопутствующих веществ, содержащих­ся в растительном сырье;

— пролонгированность действия;

• отсутствие побочного эффекта, присущего многим химическим веществам;

• для некоторых действующих веществ, содержащихся в расти­тельном материале, не разработаны методики выделения их в чистом виде или не установлена химическая структура, в связи с чем их не­возможно синтезировать или получать каким-то другим способом;

— простота приготовления.

К отрицателъным качествам водных извлечений относятся:

• неустойчивость при хранении (микробная, химическая, тер­модинамическая), которая ограничивает сроки хранения;

• нестандартность извлечений из-за многочисленных факторов, влияющих на их качество при приготовлении;

— длительность приготовления.

Теоретические основы процесса экстракции лекарственного растительного сырья

Процесс извлечения действующих веществ из сырья очень слож­ный и состоит из стадий набухания, образования первичного сока внутри клеток и массообмена.

Процесс экстрагирования растительного материала представляет собой не простое растворение составных частей растения. Его необ­ходимо рассматривать как разнообразие физико-химических процес­сов, проходящих как внутри клетки, так и на ее поверхности. Наря­ду с процессами растворения происходят явления диффузии, осмоса, адсорбции и др. Для экстрагирования чаще всего применяется высу­шенный материал, в котором вследствие утраты влаги объем прото­плазмы уменьшается, и образованные пустоты в клеточной оболочке заполняются воздухом.

Стадия набухания. В первые моменты соприкосновения с экстр-агентом клетки сухого растительного сырья набухают. Длительность этого процесса зависит преимущественно от гистологического строе­ния растительного материала, от степени его измельченности, а так­же от природы экстрагента. В результате набухания клеток воздух вытесняется из них экстрагентом, который экстрагирует сначала из внешних, преимущественно разрушенных клеток как растворимые, так и нерастворимые вещества.

Стадия образования первичного сока внутри клеток. Потом экстрагент проникает через нерастворимые оболочки в глубоко раз­мещенные клетки и растворяет вещества, которые содержатся в них, образовывая концентрированный раствор со значительным осмоти­ческим давлением — «первичный сок».

Стадия массообмена. В результате высокой концентрации «пер­вичного сока» внутри клеток создается значительное осмотическое давление, вызывающее диффузионный обмен между содержимым клеток и окружающей их жидкостью с меньшим осмотическим дав­лением. Это и является основой процесса экстрагирования, что при­водит к разбавлению образованного концентрированного раствора экстрагентом, который находится вне клеток. Этот процесс диффу­зии и осмоса происходит до того момента, пока не наступит равнове­сие, то есть концентрация веществ, которые проходят через клеточ­ную оболочку, в клетках и вне их будет одинаковой.

При этом происходит молекулярная и конвективная диффузии.

Молекулярная диффузия — это перенос распределяе­мого вещества, осуществляемый за счет хаотического движения мо­лекул и зависящий от запаса кинетической энергии частиц (моле­кул). Скорость молекулярной диффузии зависит от температуры извлечения (при ее увеличении возрастает скорость движения моле­кул), величины поверхности, разделяющей вещества, толщины слоя, через который проходит диффузия. Наконец, перемещение вещества требует определенного времени (чем дольше диффузия, тем большее количество вещества переходит из одной среды в другую).

Этот процесс можно выразить уравнением Фика—Щукарева:

= -DF—,

d т dx

DS _

где — скорость диффузионного процесса, м²*с

d т

D — коэффициент молекулярной диффузии, м²/с;

dc dx

F — площадь диффузного обмена (суммарная площадь измельченного растительного сырья), м²;

градиент концентрации (изменение концентрации вещества на рас­стоянии dx), (-) — диффузионный процесс направлен в сторону уменьшения концентрации.

Формула приведена для диффузии, протекающей в одном направ­лении. В 1905 г. А. Энштейн вывел зависимость коэффициента диф­фузии от времени.

Конвективная диффузия — это перенос вещества в ре­зультате причин, вызывающих перемещение жидкости: сотрясение, изменение температуры, перемешивание. Этот вид диффузии осуще­ствляется значительно быстрее и происходит за счет конвекции, то есть переноса массы из одного места подвижной среды в другую.

В связи с тем, что процесс экстрагирования в условиях аптеки производится одним и тем же количеством экстрагента, действую­щие вещества из растительного материала никогда полностью не экстрагируются, что является одним из недостатков существующих методов.

С целью повышения эффективности процесса извлечения необхо­димо поддерживать максимально возможным перепад концентрации веществ внутри и вне растительного материала путем подачи более «свежих» порций экстрагента до наступления состояния равнове­сия. Это достигается перемешиванием смеси. Исходя из этого, при получении настоев и отваров настаивание сырья следует проводить при частом перемешивании.

Таким образом, извлечение складывается из следующих основ­ных процессов: диффузии, десорбции, растворения, диализа и вы­мывания, которые происходят самопроизвольно и одновременно.

Факторы, влияющие на полноту и скорость извлечения действую­щих веществ. На динамику экстракционного процесса, а следователь­но, и на качество настоев и отваров оказывают влияние следующие факторы: соотношение количества сырья и экстрагента; стандартность сырья; гистологическое строение сырья; степень измельчения сырья; материал применяемой аппаратуры; температура и время настаивания; влияние ферментов и микрофлоры; химический состав действующих веществ; рН среды.

Соотношение количества сырья и экстрагента. Настои и отвары в рецептах могут прописываться различными спо­собами:

1. Указывается количество исходного растительного сырья и объем водного извлечения. Например:

Rp.: Infusi herbae Hyperici ex 10,0 — 200 ml Da. Signa. Для полоскания полости рта

По данной прописи необходимо из 10 весовых частей травы зве­робоя приготовить 200 объемных частей настоя.

2. Указывается только объем вытяжки. Врач в этом случае пре- доставляет фармацевту решить вопрос о количестве растительного сырья согласно указаниям ГФ XI.

Если количество лекарственного растителъного сыръя общего списка в рецепте не указано, настои и отвары готовят в соотно­шении (1:10). Например:

Rp.: Infusi herbae Leonuri 200 ml

Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

В данном случае необходимо из 20 весовых частей травы пустыр­ника приготовить 200 объемных частей настоя.

Настой из травы горицвета, корневища с корнями валерианы готовят из расчета 1:30 (по ГФ X в таком же соотношении гото­вят водные извлечения из спорынъи, травы ландыша, корня исто­да, сенеги, синюхи, мылънянки, клубней морского лука).

Извлечения из лекарственного растителъного сыръя, содержа­щего силънодействующие вещества (травы термопсиса, листъев наперстянки и др.), готовят по прописи врача, а при отсутствии указаний о количестве сыръя — в соотношении 1:400 и, в основном, из экстрактов-концентратов.

Для получения полноценных вытяжек необходимо использовать максимально возможное при данных условиях количество воды, так как врач в рецепте указывает количество (объем) готового извлече­ния, а не воды, необходимой для его получения. При этом надо учи­тывать, что часть жидкости после извлечения всегда удерживается (поглощается) растительным материалом, поэтому готовой вытяжки получается меньше, чем было взято воды. Для получения требуемо­го количества вытяжки приходится добавлять воду, что приводит к частичному разбавлению настоя или отвара. Это нежелательно, потому что потери действующих веществ пропорциональны количе­ству жидкости, остающейся в сырье. Путем отжимания сырья эти потери можно несколько уменьшить, однако, полностью избавиться от них нельзя, так как под влиянием капиллярных сил часть вы­тяжки всегда будет безвозвратно оставаться в растительном мате­риале. Кроме того, потеря воды происходит за счет испарения и смачивания стенок инфундирки. В связи с этим для приготовления водных извлечений целесообразно брать воды несколько больше, чем требуется по рецепту готовой вытяжки.

Количество поглощаемой воды зависит от гистологического стро­ения и степени измельчения сырья. Поэтому необходимо использо­вать индивидуальные коэффициенты поглощения воды сырьем.

Коэффициент водопоглощения (К_з) показывает ко­личество жидкости, удерживаемое 1,0 г растительного сырья стан­дартной степени измельчения после его отжатия в перфорированном стакане инфундирки.

Для наиболее часто применяемых видов сырья К_в приведены в ГФ XI, а также в приказе МЗ Украины № 197 от 07.09.93 г. (см. приложение 3). Если К_в не указан, то рекомендуется использо­вать общепринятые коэффициенты: для корней — 1,5; коры, цветков и трав — 2,0; семян — 3,0.

Таким образом, количество воды, необходимое для приготовле­ния настоя или отвара, определяют суммированием объема извлече­ния, указанного в рецепте, и дополнительного количества воды, ко­торое рассчитывают путем умножения массы сырья на коэффициент водопоглощения.

Например, для получения 200 мл настоя из травы пустырника воды следует взять: 200 + (20,0*2) = 240 мл.

Это дополнительное количество воды значительно улучшает про­цесс извлечения действующих веществ и повышает их содержание в приготовленных настоях и отварах, причем, чем труднее раство­римы в воде действующие вещества, тем благоприятнее сказывается добавка воды.

Однако при приготовлении извлечений с учетом коэффициента водопоглощения объем извлечения все равно получается несколько меньшим, поэтому к процеженному извлечению после отжатия сырья добавляют воду через то же сырье до объема, прописанного в рецепте.

Количество воды, необходимое для получения вытяжки, нельзя уменьшать, так как это приведет к уменьшению извлечения дей­ствующих веществ из сырья. Поэтому в многокомпонентных пропи­сях жидких лекарственных форм, содержащих водные извлечения и порошкообразные вещества, в случае приготовления настоев и отва­ров из растительного сырья нельзя пользоваться концентрирован­ными растворами солей.

Стандартность сырья. Состав и концентрация водных из­влечений, сила и характер их действия на организм зависят от ис­ходного сырья и, в частности, от содержания в нем действующих веществ. Количество последних в растительном материале колеблет­ся в зависимости от условий и места произрастания растений, вре­мени сбора, режима сушки и других факторов. Стандартным на­зывается сыръе, отвечающее требованиям НТД. Лекарственное сырье должно поступать в аптеки с указанием на этикетке упаковки содержания в нем действующих веществ (%) или его биологической активности в единицах действия (ЕД).

Для получения водных вытяжек может применятъся толъко стандартное сыръе или с болъшим содержанием действующих веществ и повышенной биологической активностъю.

В этом случае необходимо произвести перерасчет нестандартного сырья по формуле:

X = ±±,

Б

где X — количество сырья с повышенным содержанием действующих веществ; А — количество сырья, прописанное в рецепте, г;

Б — фактическое количество действующих веществ в сырье, выраженное в

процентах или числом ЕД в 1,0 г сырья; В — стандартное содержание действующих веществ в тех же единицах.

Например, в аптеку поступила трава термопсиса с содержанием 2,5 % алкалоидов (стандартность сырья по НТД — 1,5 %), тогда по нижеприведенному рецепту:

Rp.: Infusi herbae Thermopsidis ex 0,5 — 200 ml Da. Signa. По 1 столовой ложке 3 раза в день

необходимо взять вместо 0,5 г травы термопсиса 0,3 г.

_ТА A ■ B 0, 5 ■ 1,5%

X = = : = 0,3 г.

Б 2, 5 %

Применять сырье, содержащее действующих веществ меньше, чем это предусмотрено НТД, недопустимо, так как это приводит к полу­чению водных вытяжек с повышенным содержанием сопутствую­щих веществ, мутных и менее стойких при хранении.

Гистологическое строение сырья. Скорость извлече­ния во многом зависит от структуры клеточных оболочек, которые являются значительным препятствием для прохождения экстраген-та и притом в тем большей степени, чем они толще и плотнее. Если клеточная оболочка очень плотная, клеточная ткань недостаточно рыхлая, а межклеточных ходов и каналов мало, то извлечение про­текает более медленно. Большое значение имеет и состав клеточной оболочки. Скелет клеточной ткани состоит из целлюлозы. Клеточ­ная ткань многих растений пропитана кутином, церином и лигни­ном, которые затрудняют смачивание целлюлозы. Пектины, кото­рыми пропитаны клеточные оболочки, при действии холодной воды набухают, а в кипящей воде образуют гидрозоли. Наличие в расти­тельном материале других гидрофобных и гидрофильных веществ также задерживает извлечение.

При приготовлении водных вытяжек выбор способа экстракции растительного материала, как правило, определяется его гистологи­ческим строением. Из рыхлого сыръя (цветки, листъя, травы) обыч­но готовят настои, из плотного (коры, корни, корневища) — отва­ры. Исключение: корни с корневищем валерианы (готовят настой), листъя толокнянки, сенны, брусники (готовят отвары).

Степень измельчения растительного материала. Для получения водных вытяжек растительное сырье применяют в высушенном, измельченном и просеянном виде. Измельчение расти­тельного сырья вызывается необходимостью облегчить проникнове­ние растворителя в толщу материала, имеющего клеточную струк­туру разного анатомического строения и содержащего неодинаковое количество гидрофильных веществ, улучшающих смачиваемостъ сырья.

С увеличением степени измельчения растительного сырья увели­чивается поверхность его соприкосновения с экстрагентом, что облег­чает его проникновение в клетки, а, следовательно, ускоряется и сам процесс извлечения.

Однако очень тонкое измельчение практически оказывается не­рациональным. Мелкий порошок легче слеживается, а при значи­тельном содержании в нем пектиновых веществ, слизи и крахмала облегчается растворение и набухание этих веществ и образуются комки (за счет склеивания ослизненных клеток), оседающие на дно

сосуда.

Все это сильно замедляет процесс извлечения. Кроме того, с уве­личением разрушенных клеток усиливается процесс вымывания, приводящий к получению мутной вытяжки, которая быстрее под­вергается порче.

В соответствии с ГФ X было принято листья, цветки и травы измельчать до 5 мм, листья толокнянки, эвкалипта, брусники и дру­гие кожистые листья — до 1 мм; стебли, кору и корни — до 3 мм; плоды и семена — до 0,5 мм. Размеры частиц кукурузных рылец должны быть не более 10 мм.

Однако для каждого вида растительного сырья должна быть установлена оптимальная степень измельчения, обеспечивающая пол­ноту и скорость извлечения действующих веществ.

Поэтому растителъное сыръе должно бытъ измелъчено в соответ­ствии с требованиями НТД (то есть степень измельчения отдельных видов сырья должна быть указана в частных статьях). Оптимальный размер частиц сырья не должен превышать 7 мм. Например, трава зверобоя — 7 мм, листья сенны — 7, кора калины— 7, листья брус­ники, толокнянки, побеги багульника — 3, листья эвкалипта — 5, соплодия ольхи — 10 мм. Для измельчения растительного сырья из всех известных принципов (раздавливание, изрезывание, размалыва­ние, раскалывание, истирание и т. д.) наиболее часто в аптеке приме­няют резание (для трав, листьев, корней) с помощью траво- или кор­нерезок, раздавливание и истирание в ступке (для семян и плодов). Как правило, сырье в аптеки поступает уже измельченное либо резано-прессованное или брикетированное, что наиболее оптимально, так как кусочки сдавленного валками сырья не содержат внутри воздуха, что способствует более быстрому проникновению растворителя внутрь клеток и более полному истощению сырья.

Температура и продолжительность процесса и з в л е ч е н и я (кинетика извлечения). Режим экстракции, то есть температурные условия экстракции и продолжительность контакта растительного сырья с экстрагентом оказывает сильное влияние на качественный и количественный состав вытяжки.

Повышение температуры увеличивает скорость диффузионного обмена и поэтому ускоряет экстракцию. Одновременно горячая вода сепарирует куски сырья, разделяет растительные ткани, облегчая проникновение воды в глубинные слои кусков сырья. У большин­ства экстрагируемых веществ с повышением температуры увеличи­вается растворимость и диффузия. При этом важно, что температу­ра повышается постепенно, а, следовательно, пектины, белки, камеди успевают раствориться и продиффундировать раньше, чем свернуть­ся или набухнуть. Кроме того, воздействие температуры приводит к гибели микроорганизмов, что очень важно для сохранения качества водных извлечений.

С другой стороны, продолжительное воздействие высокой темпе­ратуры приводит к разрушению термолабильных веществ, напри­мер, гликозидов сердечной группы, эфирных масел. Применение на­гревания нежелательно вследствие значительного увеличения выхода сопутствующих веществ и потери летучих компонентов.

В аптечной практике для приготовления водных вытяжек исполь­зуют методы горячего — Infusa calide parata (настои, отвары, слизи) и холодного — Infusa frigide parata (только для настоя корня алтея) экстрагирования.

Согласно требованиям ГФ X и XI настои нагревают на кипящей водяной бане в течение 15, отвары — 30 минут. По истечении ука­занных сроков извлечения охлаждают при комнатной температуре: настои — в течение 45, отвары — 10 минут.

При приготовлении водных вытяжек из лекарственного расти­тельного сырья объемом 1000—3000 мл время нагревания на водяной бане для настоев увеличивается до 25, для отваров — 40 минут; время охлаждения остается прежним (45 и 10 минут соответственно).

В случае указания в рецепте «Cito» (при необходимости быстро приготовить водное извлечение) настаивание производят в течение 25 минут с последующим искусственным охлаждением.

Таким образом, технологический процесс настоев и отваров отли­чается только по времени термического воздействия. Вопрос о про­должительности температурного режима настаивания для настоев и отваров разработан еще недостаточно несмотря на то, что с помощью именно этих факторов можно больше всего повлиять на кинетику экстракционного процесса. В фармакопеях разных стран приводят­ся различные режимы настаивания.

Большое влияние на качество вытяжки оказывает время охлаж­дения и температура процеживаемой вытяжки. К вопросу о значе­нии продолжительности охлаждения настоев и отваров необходимо подходить дифференцированно в зависимости от химического соста­ва лекарственного сырья.

Настои процеживают только после полного охлаждения, не ранее чем через 45 минут. Это связано с тем, что 15-минутное настаивание на водяной бане, как правило, недостаточно для полного извлечения действующих веществ из растительного сырья и при охлаждении идет дополнительный процесс извлечения.

Для некоторых настоев охлаждение важно еще потому, что их действующие вещества лучше растворимы в холодной, чем в горя­чей воде. Например, гликозиды наперстянки (в частности, дигиток-син) или горицвета (адонивернозид) при нагревании настоя на кипя­щей водяной бане коагулируют и переходят снова в раствор только в процессе охлаждения настоя.

В других случаях в процессе охлаждения вытяжки происходит ее самоочищение от некоторых сопутствующих (балластных) веществ, которые обладают малой растворимостью в холодной воде и выпада­ют в осадок (смолы и др.).

Стадия охлаждения для отваров короче, чем для настоев, что свя­зано с более длительным сроком их настаивания на водяной бане и содержанием значительного количества ВМС, растворы которых после охлаждения сильно загустевают и плохо процеживаются.

Ферменты и микрофлора. Как известно, в лекарствен­ных растениях содержатся многочисленные ферменты, являющиеся веществами белковой природы. Под влиянием ферментов в живом растении происходят весьма сложные процессы образования и раз­ложения различных веществ.

Большинство ферментов, находясь в живом растении, обусловли­вают в нем процессы жизнедеятельности. Причем, при жизни расте­ния действия ферментов направляются и регулируются растением. При отмирании растений начинается глубоко идущий распад веществ (в том числе и действующих) вследствие хаотического действия фер­ментов — этот процесс называется автолизом, то есть полное соб­ственное растворение (разрушение) веществ, входящих в клетку.

Деятельность ферментов протекает преимущественно во влажной и слабокислой среде. Кратковременное температурное воздействие выше 60—70 °С обычно приводит к денатурации и инактивации фер­ментов.

В связи с этим ряд исследователей предлагали растительный ма­териал заливать горячей водой. Однако, как показывают исследова­ния других ученых, действие ферментов не мгновенно. Поэтому если залить растительный материал холодной водой и поставить нагре­вать, то за 5—10 минут, пока температура воды достигнет 60—70 °С (температура инактивации ферментов), последние не произведут заметного разложения действующих веществ.

В то же время применение холодной воды создает лучшие усло­вия для извлечения действующих веществ из растительного матери­ала, который содержит значительное количество белковых веществ. Во время сушки растительных материалов около клеточных стенок образуется белковая пленка. Белок под действием холодной, посте­пенно нагревающейся воды набухает и растворяется. К моменту, когда вода нагревается до температуры коагуляции белка, последний рас­пределяется по всей полости клетки и выпадает в виде мелких хлопьев, которые не препятствуют процессу извлечения.

Разрушительная деятельность ферментов прекращается при высу­шивании растений. Вследствие этого большое практическое значение для стабилизации растительного сырья имеет его сушка. Все виды све­жих растений необходимо высушивать возможно быстрее после их сбора. В аптеках водные вытяжки приготовляют только из высушен­ного растительного сырья, сохраняющегося в сухом и проветриваемом помещении (способы и условия сушки могут быть различными, под­робно о них сообщается в руководствах по фармакогнозии).

При приготовлении водных вытяжек необходимо учитывать, что растительное сырье не свободно от микроорганизмов. Даже в хоро­шо консервированном сырье обычно находятся различные почвен­ные микроорганизмы. Микрофлора может попасть в вытяжку и в процессе ее приготовления из воздуха и, вызывая различные бро­дильные процессы (молочнокислое, уксуснокислое, спиртовое бро­жение), привести к порче. Температура кипящей водяной бани при­водит к гибели микроорганизмов. При необходимости к водным извлечениям в процессе приготовления добавляют различные кон­серванты, разрешенные к медицинскому применению.