Способ определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и может быть использовано для определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой. Определение влажности проводят с использованием инфракрасного термогравиметрического метода. Для этого пробы сырья взвешивают и измельчают любым способом до частиц размером 2-3 мм, а затем 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, влажность лекарственного растительного сырья определяют в автоматическом режиме. Изобретение обеспечивает быстрый и точный способ определения влажности для лекарственного сырья, содержащего термолабильные биологически активные вещества, а также снижение затрат электроэнергии. 4 табл.. 1 пр.

 

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).

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 m₁ масса сырья до высушивания, г; m₂ - 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.

Способ определения влажности воздушно-сухого лекарственного растительного сырья плодов расторопши пятнистой с применением инфракрасного термогравиметрического метода, включающий взвешивание пробы сырья, размол на лабораторной мельнице, просеивание сквозь сито, распределение по кювете навески пробы, высушивание до постоянной массы, отличающийся тем, что плоды измельчают любым способом 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.