СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО ОЧИЩЕННОГО ПЕКТИНА Российский патент 1998 года по МПК A61K31/725 C08B37/06 

Изобретение относится к фармацевтической и пищевой промышленности и касается способа получения лекарственных средств с высокой детоксицирующей способностью.

В литературе [1] описан способ получения пектинов из пищевых выжимок путем последовательной экстракции сырья сначала водным раствором азотной кислоты при 70 - 80^oC в течение 3,0 - 3,5 ч, затем водой при 45 - 50^oC в течение 2 ч фильтрования, объединения и концентрирования экстрактов и осаждением пектинов 96%-ным этанолом в соотношении 1 : 3 с последующим отделением, очисткой и сушкой пектина. Выход целевого продукта - 11% к весу сухого сырья. Данный способ получения пектинов близок к предлагаемому.

Недостатками приведенного способа являются недостаточно высокая комплексообразующая способность (КС) пектинов (190 мг Pb²⁺/г), загрязненность их различными веществами (метанолом, флавоноидами, нейтральными сахарами и др. ), что не позволяет использовать эти пектины в медицинских целях для детоксикации, а также использование токсичного экстрагента (азотной кислоты) для очистки пектинов.

Известен [2] способ получения очищенного пектина из фруктовых выжимок путем экстракции 1%-ным водным раствором оксалата аммония с одновременным измельчением сырья в течение 10 мин при гидромодуле 1 : 20 с последующей фильтрацией и вакуумным концентрированием экстракта. Пектин осаждают из экстракта этанолом и сушат. Затем их обрабатывают водным раствором аммиака при pH 10,5 и гидромодуле 1 : 10 2 ч. К реакционной смеси добавляют хлороводородную кислоту до pH 2, выдерживают смесь при 18^oC 1 ч, выделяют пектин. КС пектина составляет 922,77 мг Pb²⁺/г. Данный способ близок к предлагаемому и выбран за прототип.

Недостатками способа являются: невозможность очистки пектинов от некоторых примесей органических веществ (например, флавоноидов и др.), что снижает комплексообразующие свойства пектинов.

Для оценки чистоты пектинов (т.е. содержания свободных, неэтерифицированных карбоксильных групп пектинов) или для оценки их связывающей способности используется показатель КС, который характеризует число мг катионов свинца, связанное 1 г пектина [1]. Пектины, выпускаемые отечественной промышленностью, предназначены для пищевых целей (желеобразования); они содержат много балластных веществ (нейтральных сахаров, флавоноидов, неорганических солей, гемицеллюлоз и др.) и, как правило, высокоорганических солей. В ряде источников [3, 4] имеются сведения о том, что при приеме внутрь пектины обладают способностью образовывать комплексы с ионами токсичных, в т.ч. и радиоактивных металлов, и выводить их из организма человека. Поэтому совершенствование технологии получения пектинов с целью повышения их степени чистоты для усиления их сорбционных свойств позволит получить пектины для медицинского применения.

Заявляемый способ получения пектина позволяет получить пектины с высокой степенью чистоты, что подтверждается изменением характера УФ-спектров пектинов и высокими результатами КС.

Задача изобретения - повышение степени чистоты и связывающей способности пектинов для возможности их применения в медицине.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения медицинского (очищенного) пектина из пектиновых образцов отечественного производства, выделенных из выжимок сахарной свеклы, цитрусовых плодов и яблок, осуществляют путем растворения пектинов в 0,5%-ном растворе цитрата аммония при соотношении пектин : 0,5%-ный раствор цитрата аммония 1 : 25; далее приготовленный раствор отделяют процеживанием от осадка, состоящего из нерастворимого пектина и цитратов кальция и магния. Затем фильтрат при определенной ионной силе, создаваемой с помощью 0,1 М раствора хлорида калия, диализуют через целлофановую мембрану с рабочей площадью 9 см² при толщине мембраны 0,4 нм, температуре 38^oC и времени диализа 24 ч. Полученный диализат упаривают под вакуумом, обрабатывают 96 мас.% этанолом в соотношении концентрат : этанол 1 : 3 и далее поступают как в способе, принятом за прототип (фиг. 1).

В предлагаемом способе в качестве растворителя пектинов используют 0,5%-ный раствор цитрата аммония, который хелатообразно связывает катионы металлов (кальций, магний, железо и др.), сопутствующие пектинам, и частично деминерализует пектины. Выделенные цитраты металлов отделяются от пектина фильтрацией.

Стадия диализа позволяет очистить пектин, особенно свекловичный. Для свекловичного производственного образца характерно наличие двух максимумов поглощения в УФ-области спектров: 286 нм, 300 нм [5]. Даже после многократной очистки различными способами [5] не удавалось устранить устойчивую примесь к свекловичному пектину (по-видимому, флавоноиды), имеющую максимум поглощения при 330 нм (эта область поглощения не характерна для полисахаридов). После диализа свекловичного пектина удалось устранить максимум при 330 нм, а максимум при 286 нм становился очень отчетливым. Диализ цитрусового пектина также позволил более четко выделить его максимум при 282 нм. А диализ яблочного пектина уменьшил "плечо" в его УФ-спектре.

Диализ растворов пектинов в предлагаемом способе производится при постоянной ионной силе, создаваемой с помощью хлорида калия. Присутствие сильного электролита разрывает водородные связи между цепями полигалактуроновых кислот пектина, что способствует их лучшему прохождению через целлофановую мембрану.

Таким образом, предлагаемый способ очистки пектинов позволяет получить медицинский пектин, т.е. пектин, очищенный от флавоноидов (стадия диализа), металлов (растворение в цитрате аммония).

Заявляемый способ обеспечивает получение свекловичного пектина (СП) с КС = 1525 мг Pb²⁺/г, цитрусового пектина (ЦП) с КС = 1215 мг Pb²⁺/г (КС ЦП, полученного по способу-прототипу, составляет 922,77 мг Pb²⁺/г), яблочного пектина (ЯП) с КС = 1078 мг Pb²⁺/г. Подтверждением высокой степени чистоты пектинов являются и их УФ-спектры: очищенные пектины имеют более выраженные максимумы поглощения при более высокой оптической плотности растворов, чем пектины, полученные по способу-прототипу.

В результате исследований подобраны следующие оптимальные условия очистки пектинов (табл. 1 - 5, фиг. 1, 2).

Из табл. 1 видно, что цитрат аммония максимально повышает КС пектинов в сравнении с другими растворителями.

Из табл. 2 следует, что оптимальной концентрацией раствора цитрата аммония для обеспечения высокой КС пектинов является 0,5%. Дальнейшее повышение концентрации раствора не приводит к заметным изменениям КС.

Как видно из табл. 3, полученные результаты свидетельствуют об оптимальном соотношении пектины : 0,5%-ный раствор цитрата аммония 1 : 25. Хотя при соотношении 1 : 30 наблюдаются немного большие значения КС, чем при соотношении 1 : 25, но в случае соотношения 1 : 30 происходит более сильное разбавление раствора цитратом аммония, что увеличивает в дальнейшем продолжительность упаривания экстрактов.

Влияние диализа пектиновых растворов на характер УФ-спектров пектинов показано на фиг. 1. Как видно из фиг. 1, для СП после диализа (кривая 1а) характерен один максимум при 286 нм, очень четко выраженный по сравнению с пектином, полученным по прототипу (кривая 1б), при этом разница в оптической плотности по абсолютному значению составляет примерно 0,3; второй максимум при 330 нм, характерный для флавоноидных примесей, у диализованного СП не наблюдается. У диализованного ЦП максимум поглощения при 282 нм более четко выражен, чем у ЦП, полученного по прототипу; разница в оптической плотности по абсолютному значению составляет примерно 0,1. Для ЯП после диализа характерно уменьшение "плеча" в спектре при 273 нм, что позволит более четко идентифицировать его при стандартизации; кроме того, разница в оптической плотности составляет примерно 0,15. Все сравнения УФ-спектров пектинов проводились при одинаковой исходной концентрации растворов пектинов - 4%.

Из табл. 4 видно, что оптимальная продолжительность диализа для пектиновых растворов составляет 24 ч; последующий диализ не приводит к существенному повышению оптической плотности растворов.

Как видно из табл. 5, наиболее благоприятной температурой для диализа является температура 38^oC, при этом оптическая плотность диализатов максимальна. С повышением температуры оптическая плотность растворов падает, видимо, из-за разрушения пектинов.

Влияние электролитов на характер кривой титрования СП показано на фиг. 2. Влияние электролита (0,1 М раствора хлорида калия) на характер кривой потенциометрического титрования СП с помощью гидроксида кальция очевидно: если раствор СП имеет pH 3,45, то после добавления к нему 0,1 М раствора хлорида калия pH раствора СП становится 3,38. Кривая потенциометрического титрования СП в присутствии хлорида калия (кривая 1) более вертикальна, чем без электролита. Хлорид калия разрушает водородные связи в пектиновой макромолекуле между цепями полигалактуроновых кислот (что подтверждается повышением кислотности), уменьшая их "сцепляемость", это приводит к улучшению проходимости пектинов через мембрану.

Пример 1. 2 г сухого свекловичного пектина (производство Краснодарского пектинового завода) помещают в плоскодонную колбу вместимостью 1 л, приливают 50 мл 0,5%-ного раствора цитрата аммония и перемешивают содержимое колбы на магнитной мешалке в течение 1 ч при комнатной температуре. Раствору дают отстояться в течение 5 мин, после чего раствор процеживают через тройной слой марли. К процеженному раствору приливают 25 мл 0,1 М раствора хлорида калия, перемешивают раствор и помещают его в диализную трубку длиной 15 см, конец которой закрыт целлофановой мембраной с помощью резинок. Рабочая площадь трубки составляет 9 см², толщина мембраны 0,4 нм. Диализную трубку помещают в стакан, в котором находится 100 мл 0,1 М раствора хлорида калия. Стакан и трубку с диализуемым раствором помещают в термостат и выдерживают в течение 24 ч при температуре 38^oC. Затем полученный диализат (содержимое наружного стакана) упаривают под вакуумом до 1/3 от первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении концентрат : этанол 1 : 3. Выпавший осадок пектинов фильтруют под вакуумом, промывают дважды на фильтре 90%-ным этанолом (по 30 мл). Осадок пектинов (примерно 0,5 г) переносят в колбу вместимостью 100 мл, приливают 10 мл воды (примерно 5%-ный раствор пектина), добавляют при перемешивании примерно 5 мл 5%-ного раствора гидрата аммиака, pH смеси составляет 10,5 (показатель pH определяют потенциометрически). Колбу со смесью закрывают плотной крышкой и выдерживают смесь 2 ч при комнатной температуре. При этом происходит деметоксилирование пектинов, раствор приобретает форму желе. Далее полученное желе постепенно подкисляют разбавленным (8,3%) раствором хлороводородной кислоты до pH около 2 и оставляют смесь на 1 ч при температуре 18^oC в термостате. При этом выпадает осадок низкометоксилированного и деминерализованного свекловичного пектина, который фильтруют через бумажный фильтр, промывают на фильтре 90%-ным этанолом (дважды по 30 мл), сушат в сушильном шкафу при 60^oC.

Содержание свободных карбоксильных групп очищенного свекловичного пектина составило 19,21%. КС составило 1525 мг Pb²⁺/г.

Целевой продукт - очищенный СП - представляет собой порошок коричневого цвета с блеском, без запаха, с кисловатым вкусом, трудно растворим в воде.

Пример 2 (сравнительный). 2 г сухого свекловичного пектина помещают в плоскодонную колбу вместимостью 1 л, приливают 30 мл 0,2%-ного раствора цитрата аммония и перемешивают содержимое колбы на магнитной мешалке в течение 1 ч при комнатной температуре. Раствору дают отстояться в течение 5 мин, после чего раствор процеживают через тройной слой марли. К процеженному раствору приливают 25 мл 0,1 М раствора хлорида калия, перемешивают раствор и помещают его в диализную трубку, которую помещают в стакан, в котором находится 100 мл 0,1 М раствора хлорида калия. Стакан и трубку с диализуемым раствором помещают в термостат и выдерживают в течение 10 ч при температуре 30^oC. Затем полученный диализат упаривают под вакуумом до 1/3 от первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении концентрат : этанол - 1 : 3. Выпавший осадок пектинов фильтруют под вакуумом, промывают дважды на фильтре 90%-ным этанолом (по 30 мл). Осадок пектинов (примерно 0,4 г) переносят в колбу вместимостью 100 мл, приливают 8 мл воды (примерно 5%-ный раствор пектина); далее поступают так, как описано в примере 1.

Содержание свободных карбоксильных групп очищенного свекловичного пектина составило 16,85%. КС составило 1475 мг Pb²⁺/г.

Пример 3 (сравнительный). 2 г сухого свекловичного пектина помещают в плоскодонную колбу вместимостью 1 л, приливают 60 мл 1,0%-ного раствора цитрата аммония и перемешивают содержимое колбы на магнитной мешалке в течение 1 ч при комнатной температуре. Раствору дают отстояться в течение 5 мин, после чего раствор процеживают через тройной слой марли. К процеженному раствору приливают 25 мл 0,1 М раствора хлорида калия, перемешивают раствор и помещают его в диализную трубку, которую помещают в стакан, где находится 100 мл 0,1 М раствора хлорида калия. Стакан и трубку с диализуемым раствором помещают в термостат и выдерживают в течение 48 ч при температуре 40^oC. Затем полученный диализат упаривают под вакуумом до 1/3 от первоначального объема, обрабатывают 96%-ным этанолом в соотношении концентрат : этанол - 1 : 3. Выпавший осадок пектинов фильтруют под вакуумом, промывают дважды на фильтре 90%-ным этанолом (по 30 мл). Осадок пектинов (примерно 0,55 г) переносят в колбу вместимостью 100 мл, приливают 11 мл воды (примерно 5%-ный раствор пектина); далее поступают также, как описано в примере 1.

Содержание свободных карбоксильных групп очищенного свекловичного пектина составило 19,22%. КС составило 1528 мг Pb²⁺/г.

Пример 4. 2 г сухого цитрусового пектина (производство Майкопского экспериментально-производственного объединения "Коопкондитерпром") помещают в плоскодонную колбу вместимостью 1 л, приливают 50 мл 0,5%-ного раствора цитрата аммония и далее поступают так, как описано в примере 1.

Содержание свободных карбоксильных групп очищенного цитрусового пектина составило 17,05%. КС составило 1215 мг Pb²⁺/г.

Пример 5. 2 г сухого яблочного пектина (производство Бендеровского АПОЛ "Варница") помещают в плоскодонную колбу вместимостью 1 л, приливают 50 мл 0,5%-ного раствора цитрата аммония и далее поступают так, как описано в примере 1.

Содержание свободных карбоксильных групп очищенного яблочного пектина составило 18,08%. КС составило 1078 мг Pb²⁺/г.

Применение предложенного способа позволит:
1. Очистить свекловичный пектин от флавоноидных примесей, характеризующихся максимумом поглощения при 330 нм. Кроме того, для всех пектинов удалось добиться более четких максимумов поглощения.

2. Повысить степень чистоты пектинов. Оптическая плотность пектинов, полученных заявляемым способом, возросла на 0,1 для ЦП, на 0,15 для ЯП, на 0,3 для СП по сравнению с пектинами, полученными по способу-прототипу. Кроме того, повысилось содержание свободных карбоксильных групп пектинов: в 1,3 раза для СП (по заявляемому способу - 19,21%, по прототипу - 14,78%); в 1,1 раза для ЦП (по заявляемому способу - 17,05%, по прототипу - 15,64%); в 1,15 раза для ЯП (по заявляемому способу - 18,08%, по прототипу - 15,72%).

3. Повысить комплексообразующую способность пектинов (мг Pb²⁺/г): в 1,5 раза для СП (по заявляемому способу - 1525, по прототипу - 1017)%; в 1,3 раза для ЦП (по заявляемому способу - 1215, по прототипу - 923); в 1,33 раза для ЯП (по заявляемому способу - 1078, по прототипу - 811).

4. Получить пектины для медицинских целей, которые можно использовать как эффективные средства для связывания и выведения из организма металлов. При этом пектины в отличие от синтетических антидотов биологически совместимы с организмом человека, не оказывают побочного действия.

Источники информации
1. Карпович Н.С., Донченко Л.В., Нелина В.В., Компанцев В.А., Мельник Г. С. Пектин. Производство и применение. - Киев: Урожай, 1989, с. 33 - 39, 42 - 45.

2. Патент РФ N 2004549, кл. C 08 B 37/06. Способ получения пектина. Кайшева Н.Ш., Компанцев В.А., Щербак С.Н. и др.

3. Рубановская Л.А. Влияние пектина на всасывание радиоактивного стронция из желудочно-кишечного тракта в эксперименте. Гигиена труда и профессиональные заболевания. - М., 1960. - N 3. - С. 39.

4. Беззубов А.Д., Хатина А.И. О применении пектина как профилактического средства при интоксикации стронцием. Гигиена труда и профессиональные заболевания. - М., 1961. - N 4. - С. 39.

5. А. с. N 1829611, кл. G 01 N 21/33. Способ качественного определения пектинов. Кайшева Н.Ш., Компанцев В.А., Крикова Н.И., Щербак С.Н.

Способ относится к получению лекарственных средств с детоксицирующей способностью и позволяет повысить чистоту и связывающую способность продукта. Производственные пектиновые образцы - свекловичный, цитрусовый, яблочный пектин экстрагируют 0,5%-ным раствором цитрата аммония. После фильтрации к пектиновому экстракту добавляют электролит в виде 0,1 M раствора хлорида калия и диализуют через целлофановую мембрану при температуре 38^oC в течение 24 ч. Полученный диализат упаривают под вакуумом, обрабатывают 96%-ным этанолом. Пектины отделяют. Затем обрабатывают 5%-ным раствором аммиака в соотношении 1:10 при pH 10,5 в течение 2 ч. Смесь подкисляют раствором хлороводородной кислоты до pH 2 и выдерживают при температуре 18^oC с выделением продукта. 5 табл., 2 ил.

Способ получения медицинского пектина, включающий экстракцию сырья, фильтрацию, вакуумное концентрирование, осаждение пектина из концентрата этанолом, промывку выделенного пектина, деметоксилирование пектина водным раствором аммиака при pH 10,5 и гидромодуле 1:10 в течение 2 ч с последующим добавлением к реакционной смеси хлористоводородной кислоты до pH 2, выдерживанием смеси при 18^oC в течение 1 ч и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве сырья используют производственные пектиновые образцы, экстракцию пектина осуществляют 0,5%-ным водным раствором цитрата аммония, после фильтрации к пектиновому экстракту добавляют электролит в виде 0,1 М раствора хлорида калия и ведут диализ через целлофановую мембрану при 38^oC в течение 24 ч.