Изготовление препаратов из лекарственного растительного сырья

Физико-химические и химические процессы, лежащие в основе экстракции. факторы, влияющие на полноту, скорость экстракции и качество водных извлечений

Процесс экстрагирования осуществляется в результате процесса диффузии. При этом имеет место молекулярная диффузия и диффузия в результате конвекции.

Молекулярная диффузия (от лат. diffusio — распространение, перенос частиц, рассеивание) происходит в результате хаотического движения молекул в жидкости и зависит от запаса кинетической энергии частиц (молекул, ионов). На скорость молекулярной диффузии также влияют температура извлечения, измельченность растительного материала, толщина его слоя и клеточных оболочек, объем экстрагента и время экстрагирования.

Явление молекулярной диффузии было описано и объяснено швейцарским ученым Адольфом Ойгеном Фиком (1855), экспериментально проверено А.Н. Щукаревым (1896) и в настоящее время носит название «закон Фика–Щукарева».

(1), где

S — масса продиффундировавшего вещества, кг;

t — время диффузии;

DS/dt — скорость диффузионного процесса;

dC — разность концентраций;

dx — толщина диффузного слоя;

F — площадь диффузионного обмена;

D — коэффициент молекулярной диффузии (со знаком «минус». Минус указывает на направление движения потока от большей концентрации к меньшей).

Скорость диффузионного процесса (DS/dt) можно повысить, увеличив площадь диффузионного обмена (F) и уменьшив толщину слоя диффузии (dx), то есть обеспечив оптимальное измельчение сырья.

Конвективная диффузия связана с переносом вещества в результате перемещения жидкости при изменении температуры, при перемешивании, обработке ультразвуком и т.д. Это существенно ускоряет процесс экстракции. При конвективной диффузии размер молекул экстрагируемых веществ, вязкость экстрагента, кинетическая энергия молекул становятся второстепенными. Главными же считаются гидродинамические условия — скорость и режим движения жидкости.

Возможно также простое вымывание экстрактивных веществ из клеток, разрушенных при измельчении. Оно превалирует при изготовлении водных извлечений из грубых частей растений. Например, дубильные вещества содержатся между пучками сосудов в длинных веретенообразных клетках, которые вскрываются при измельчении в поперечном направлении.

• На стадии смачивания сырья отмечают такие физико-химические процессы, как капиллярная пропитка, диффузия экстрагента через пористую мембрану высушенной растительной клетки.
• На стадии образования первичного сока — такие физико-химические и химические процессы, как растворение низкомолекулярных веществ и образование растворимых соединений, десорбция и последующее растворение, гидролиз пектиновых веществ, внутриклеточная и внеклеточная диффузия веществ (вымывание).
• На стадии массообмена — молекулярная диффузия, диффузия путем конвекции, мембранная диффузия (диализ веществ через пористую оболочку клетки).

На полноту, скорость экстракции и качество водных извлечений влияют следующие факторы.

• Анатомическое (гистологическое) строение растительного материала.
• Измельченность сырья.
• Десорбирующая, растворяющая, диффузионная способность экстрагента, рН, вязкость и другие свойства.
• Соотношение массы сырья и объема экстрагента.
• Физико-химические свойства извлекаемых веществ.
• Режим экстрагирования [температура, время экстрагирования, рН экстрагента, использование дополнительных физических методов воздействия (ультразвук, токи высокой частоты и др.)].
• Используемая аппаратура (материал и конструктивные особенности).

Кроме этих факторов, большое значение для обеспечения надлежащего качества водного извлечения имеют:

• правильный выбор режима экстрагирования с учетом физико-химической природы действующих и сопутствующих веществ и их концентрации;
• стандартность растительного сырья;
• микробиологическая чистота ЛРС.