ISSN 1425-7351 PL9701201 RAPORTY IChTJ. SERIA B nr 15/96 ZBADANIE MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WIĄZKI ELEKTRONÓW W PROCESIE WYJAŁAWIANIA WYBRANYCH FITOTERAPEUTYKOW Wojciech Migdał, Hanna Barbara Owczarczyk INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF NUCLEAR CHEMISTRY AND TECHNOLOGY WARSZAWA 2 8Ng 1 3
RAPORTY IChTJ. SERIA B nr 15/96 ZBADANIE MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA WIĄZKI ELEKTRONÓW W PROCESIE WYJAŁAWIANIA WYBRANYCH FITOTERAPEUTYKOW Wojciech Migdał, Hanna Barbara Owczarczyk Warszawa 1996
ZESPÓŁ REDAKCYJNY dr Wiktor Smułek, Ewa Godlewska, Sylwester Wojtas WYDAWCA Instytut Chemii i Techniki Jądrowej ul. Dorodna 16, 03-195 Warszawa tel.: (0-22) 11 06 56; telex: 813027 ichtj pi: fax: (0-22) 11 15 32; e-mail: sekdyrn@orange. ichtj.waw. pl Symbol UKD: 664.8.035 Symbol INIS: C50.00 Słowa kluczowe: AKCELERATOR ELEKTRONÓW, FITOPREPARATY, RADIACYJNA DEKONTAMINACJA Raport został wydany w postaci otrzymanej od Autorów
Zbadanie możliwości wykorzystania wiązki elektronów w procesie wyjaławiania wybranych fitoterapeutyków Przeprowadzono badania radiacyjnej dekontaminacji ziół leczniczych. Badano siedem rodzajów granulatów stosując dawki 3, 6 i 10 kgy. Wykonano badania chromatograficzne składu olejków eterycznych (szałwiowy, pomarańczowy, miętowy i anyżowy) przed i po napromienieniu (dawka 4,4 i 8,8 kgy). Na podstawie przeprowadzonych badań nie stwierdzono zmiany w składzie olejków. Microbiological decontamination of some medical herbs by irradiation The research work on the microbiological decontamination of the medical herbs by electron beam was carried out. The seven samples of the herbs granules were irradiated at the doses 3, 6 and 10 kgy. It has been shown, that DJQ values are varied in several samples after irradiation. Additional, research work, by gas chromatographic metod, on the composition volatile oils (salvia, orange, peppermint and anise), after irradiation at the dose 4.4 and 8.8 kgy was carried out. It was not significant differences in the compositions between control and irradiated oils. NEXT PAGE(S) left BLANK
SPIS TREŚCI 1. WSTĘP 2. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA 3. WNIOSKI 10 RYSUNKI NEXT PAGEIS) left BLANK
1. WSTĘP W ostatnich latach na bazie badań analitycznych, farmakologicznych i klinicznych rozwinęła się fitochemia i fitoterapia, zajmujące się surowcami i lekami pochodzenia naturalnego. Są to tzw. fitoterapeutyki. Zalicza sie do nich: pojedyncze zioła pakowane, mieszanki ziołowe i granulaty, sproszkowane zioła w kapsułkach lub tabletkowane, płynne wyciągi, gęste pasty, wyciągi suche, oleje roślinne, olejki eteryczne, destylaty, żele, kremy, maści, syropy, pojedyncze związki czynne oraz złożone preparaty homeopatyczne. Istnieje problem uzyskania odpowiedniej czystości mikrobiologicznej fitoterapeutyków w technologii ich produkcji ze względu na ich naturalne pochodzenie. Surowce stosowane do produkcji fitoterapeutyków mogą być zanieczyszczone w znacznym stopniu drobnoustrojami. Pierwotne ich zanieczyszczenie mikrobiologiczne pochodzi między innymi od zanieczyszczenia ziemią, odchodami ptaków, zaś wtórne powstaje w wyniku ich niehigienicznego zbioru, niewłaściwych warunków suszenia, magazynowania i transportu. Fitoterapeutyki, podobnie jak leki, powinny być jałowe (Farmakopea Polska, t.v), tj. wolne od żywych drobnoustrojów, lub mikrobiologicznie czyste, tj. nie zawierające lub zawierające ograniczoną liczbę żywych drobnoustrojów z wykluczeniem drobnoustrojów chorobotwórczych lub wskaźnikowych dla stanu higienicznego. Zależnie od drogi podawania powinny one odpowiadać określonym wymogom. Na przykład leki podawane doustnie nie powinny zawierać więcej niż 10^ bakterii i 10- grzybów w 1 g lub w 1 ml oraz wykazywać nieobecność: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa i drobnoustrojów z rodziny Enterobacteriaceae. Uzyskanie takiej czystości mikrobiologicznej nie zawsze jest możliwe w technologii ich produkcji. Radiacyjna dekontaminacja fitoterapeutyków ma szansę być metodą z wyboru, ponieważ inne metody, takie jak ozonowanie, wysokie ciśnienie hydrostatyczne czy ekstruzja są mało skuteczne. Tlenek etylenu okazał się mutagenny i toksyczny i dlatego kraje Wspólnoty Europejskiej od dnia 01 stycznia 1991 r. wprowadziły zakaz jego stosowania. Od roku 2000 będzie obowiązywał również zakaz stosowania bromku metylu, ze względu na niszczące działanie w stosunku do warstwy ozonowej. Aktualnie w dziewięciu krajach świata (Belgia, Kanada, Niemcy, Francja, Meksyk, Holandia, Norwegia, Afryka Południowa, USA) istnieją zezwolenia na radiacyjną dekontaminację ziół w dawkach nawet rzędu 30 kgy (USA). 2. CZĘSC EKSPERYMENTALNA W Doświadczalnej Stacji Radiacyjnego Utrwalania Płodów Rolnych przeprowadzono badania nad wykorzystaniem wiązki elektronów do dekontaminacji mikrobiologicznej wybranych fitopreparatów. Miały one postać granulatów. Ponieważ dawka potrzebna dla eliminacji drobnoustrojów uzależniona jest od radiacyjnej tolerancji pojedynczego organizmu oraz od wyjściowej populacji mikroorganizmów w określonej masie produktu, zastosowano następujące dawki promieniowania jonizującego: 3, 6 i 10 kgy. Uzyskane wyniki przedstawia tabela 1. Jak wynika z tabeli 1 stosując dawkę 6 kgy uzyskano dla preparatu 1, 4 i 6 czystość mikrobiologiczną zgodną z normą. Dla preparatu nr 5 podobny efekt uzyskano stosując dawkę 10 kgy. W przypadku preparatów nr 2, 3 i 7 nie uzyskano odpowiedniej czystości mikrobiologicznej nawet przy dawce 10 kgy.
Tabela 1. Wpływ promieniowania jonizującego na czystość mikrobiologiczną wybranych fitopreparatów. Nr preparatu Dawka (kgy) Ogólna ilość drobnoustrojów w 1 g Zarodniki pleśni w 1 g 1 2 3 4 5 6 7 nb. - nie badano. 0 3 6 10 0 3 6 10 0 3 6 10 0 3 6 10 0 3 6 10 0 3 6 10 0 3 6 10 9000 8000 700 260 300000 250000 41000 13000 300000 150000 10000 5000 15000 nb. 800 nb. 300000 20000 1800 50 21000 4500 750 250 18000 9000 5200 2600 300 200 90 30 300 200 60 0 300 50 30 30 190 nb. 100 nb. 300 150 40 0 500 100 50 0 300 180 90 30 Jak wspomniano, skuteczność dawki zależy od wyjściowego skażenia mikrobiologicznego. Skuteczność dawki określa się tzw. wartością D\Q. Jest to dawka wyrażana w Gy, konieczna do dziesięciokrotnego zmniejszenia populacji mikroorganizmów tzn. o jeden cykl logarytmiczny. Oblicza się ją ze wzoru: dawka (Gy) logn o -logn gdzie: N o - wyjściowa liczba drobnoustrojów, N - przeżywająca liczba drobnoustrojów. W tabeli 2 przedstawiono wartości D\Q dla badanych fitopreparatów.
Tabela 2. Wartość ] Dio skuteczna w poszczególnych fitopreparatach. Nr preparatu 1 2 3 4 5 6 7 D]Q (kgy) 5,4 7,2 5,6 4,7 2,3 4,3 11,0 Jak wynika z tabeli 2 preparat nr 7 był zanieczyszczony drobnoustrojami odpornymi na promieniowanie jonizujące. Najbardziej wrażliwe były drobnoustroje zawarte w preparacie nr 5. Jak wcześniej wspomniano, do fitopreparatów zalicza się olejki eteryczne. Są one ponadto głównymi składnikami czynnymi wielu surowców farmakognostycznych, określanych jako surowce olejkowe. Pod względem chemicznym olejki eteryczne stanowią wieloskładnikowe mieszaniny związków mono-, seskwi- i (rzadziej) dwuterpenowych, lub związków pochodnych fenylopropanu. Zwykle klasyfikuje się olejki na podstawie zawartości głównego składnika, np. mentolu, tymolu itp. Do badań nad wpływem promieniowania jonizującego na skład chemiczny olejków eterycznych wytypowano następujące olejki: szałwiowy, pomarańczowy, miętowy, anyżowy. Zastosowano dawki 4,4 i 8,8 kgy. Olejki poddano analizie chromatograficznej przed i po napromienieniu. Analizę przeprowadzono metodą chromatografii gazowej z wykorzystaniem chromatografu gazowego firmy Hewlett-Packard 5890 seria II. W tabeli 3 przedstawiono procentowy udział frakcji w olejkach przed i po napromienieniu, uwzględniając tylko frakcje o udziale powyżej 1%. Wykresy chromatograficzne przedstawiono na rysunkach. Tabela 3. Procentowy udział rozdzielonych frakcji w olejkach przed i po napromienieniu dawką 4,4 i 8,8 kgy. Nr Olejek frakcji szałwiowy pomarańczowy miętowy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A 3,6 2,7 3,0 1,5 35,3 6,1 10,2 6,4 9,4 1,7 3,2 1A 3,7 2,8 3,0 7,6 35,4 6,1 10,2 6,4 1,7 3,1 2A 3,4 2,6 2,9 7,3 35,3 6,1 10,3 6,6 9,7 1,8 3,6 B 2,0 95,2 IB 2,0 95,2 2B 2.0 95,4 C 3,1 40,2 7,2 7,9 2,7 2,8 1,2 23,7 1,4 1C 2,9 40,5 7,2 8,0 2,7 2,8 1,2 23,7 1,4 2C 3,1 40,3 7,1 8,0 2,7 2,9 1,2 23,8 1,4 D 1,6 1,1 93,5 1 A, IB, 1C, ID - dawka 4,4 kgy; 2A, 2B, 2C, 2D, 3D - dawka 8,8 kgy. anyżowy ID 1,6 1,1 93,5 2D 1,7 1,2 93,6 3D 1,7 1,1 93,1 Biorąc pod uwagę procentowy udział frakcji w badanych olejkach, nie stwierdzono widocznych zmian składników w wyniku napromieniania. Nie zmienia się zawartość tujonu w olejku szałwiowym, limonemu w pomarańczowym, mentolu w miętowym i anetolu w olejku anyżowym.
3. WNIOSKI Radiacyjna dekontaminacja fitopreparatów oferuje unikalne korzyści przekraczające możliwości metod konwencjonalnych. Są to: a/ gwarancja poziomu czystości mikrobiologicznej w całej masie produktu; b/ brak wpływu na skład chemiczny olejków eterycznych; c/ prostota procedury i realizacja dekontaminacji w temperaturze pokojowej; d/ szybkość operacji dekontaminacji i możliwość pracy w systemie ciągłym; e/ stosowanie całkowicie szczelnych opakowań jednostkowych i zbiorczych, co zapobiega wtórnemu skażeniu mikrobiologicznemu; f/ znaczne wydłużenie trwałości produktu. 10
STflRT 1.G22 x.s.-'b i -321 1 1.737 1 2.Q66.953 5.560 5.27 3.261 -, J 3.S38 4.099 4.764.219-12.426 22.979 28.842 Olejek szałwiowy - kontrola
S T ^ R T CS 7 979 3.130.SIS.728. 8 5 6 -.iii 3.24.9s3 5.262-1.748 34.540 3'?. 9 3til Olejek szałwiowy - 4,4 kgy
STflRT Ci 3H 72b r r 3.24 0 CS.044 5.535 5.254 4.740 7.4GQ 8..13S. -3. 195 12.401 3'?.931 Olejek szałwiowy - 8,8 kgy S T C P
L-.TfiP.T 2.051 Q Q 1.725 2.019 3.270 4.211 048 Zó.953 27. 9GS ZS. 3 2 7 39. 013 33. 942 l\:.cob 1.4 <1 J Z 35.412 39.9 b U ST UP Olejek pomarańczowy - kontrola
STfiRT " 1.030 2.057 n n -i 1.736 2.Ć2E 3. 2 7 4.218 34.050 36. ou 39.949 SUP 42.810 Olejek pomarańczowy - 4,4 kgy
ST firt 1 CS - 1.821 1.273 2.058 ~. H 1 Q 1.730 2.629 3.283. i 9 l^sr-tfd 4 13,?Q2. 14.lyy 5L5.25 is.sie 12.415 " 20.064 2-ł.10? Olejek pomarańczowy - 8,8 kgy
START CS.902 CS 8.671 15.733 Jd.922 22_.915_ 23.5T3 Sto, 25. 3Ub 39.910 SO? Olejek anyżowy - kontrola
STflRT CS G.901 3.798 13.682 i ' - L- w w =4-. 62 j..793 PI.920 23.550 -,,-,,-32.33 9 3-ł.170 3ó.299 1 _,3 7 ^51 ó 39.91! Olejek anyżowy - 4,4 kgy
STfiRT es e.?oz 1.275 3.31 0 10.*b3 15.810.7.359 E22.9i4 3 9. Olejek anyżowy - 8,8 kgy
STtfRT 4 7 2 1.555 1.255 1.715 3.305.530 g.795 9,27?' 6.-195 17.063 Olejek miętowy - kontrola
ST HPT 1.718 3.310 1.Ult) 780 11.2 44 STE: Olejek miętowy - 4,4 kgy
STflRT Cli, ^, n i t; 55 i. 8 b U i.71' 3.250 4.51 9.275 8.433 tu i^-a^a - n ** : m. - 11.760 --. ; - ' ' MMMM =SSB - * -* "- SIS x zr. ~T r *r Olejek miqtowy - 8,8 kgy
STfiRT CS i.g: 1.73? 2.06b 2.990 3.494 3.2Ć1 C$.066.953 5.560 1 h.rr'-i 5.278 64 7.424 22.973 Olejek szałwiowy - kontrola
RT es 2 979 3.480 1.215 1.728 2.056 I AH j 3.247! C6.053.933 5.544 5.262.748 7.409 ft-us., ii.mi 7-4 OR) 35.401 34.540 39.930 Olejek szałwiowy - 4,4 kgy
STflRT es 1.314 72b 054 ł r ^ - 4.929 5.535 5.254 3.248 3.815 4.Oi 4 4.740 _g ł ~ '- ^i i» ~,b4,^_ " A* L = 14 2 TK 730., 1.195 - === rr."ttrr 1 1 2.401 li-469-'.m 22.969 je.013 74 n.q O ~S.31, Olejek szałwiowy - 8,8 kgy STuP
i.trrt 2.GS1 _4-4^Q2 1.725 2.Ć19 3.270.211 r< - b. i fe=255 98 T 8.355 11.847 ^ŚP ^. <&' 21.800 22.347 24.348 2b.958 27.9G5 23.327 30.013 30.942 35.422 39.960 Olejek pomarańczowy - kontrola ST UP
STflRT CS 1.030 " 2.057 1.730 2.Ó2S 3.276 H.218 21.797 22.347 2-4. 30.010 30.935 3-4.050 36.883 ; = 39.949 Y 42.810 S T u P Olejek pomarańczowy - 4,4 kgy
STflRT 1 CS - 1.021 " 1.278 1.730 ~. n i o 2.629 3.283 4.194 12.415 15.810 0.08*1 r 2*.10' 26.9-łb W? Olejek pomarańczowy - 8,8 kgy
STflRT CS 8.982 TT97-808 CS 15.783 15.951 22.915 23.543 25.30b 39.910 S OP Olejek anyżowy - kontrola
STRRT CS e.901 3.970 3.798 5.529 CS 13.682 ii.. 5.735 9.9%6 9 m P- 22.920 > 23.550 39.913 STOP Olejek anyżowy - 4,4 kgy
STflRT CS 0.9Q2 1.275 T^H 3 - SiQ r ' ly -^c.356 15.S10 F" i% r ^"' Q *i4 -. C- *.. 39.9Hb Olejek anyżowy - 8,8 kgy
STflRT CS 1 1.OM L.35: 1.2 1.715 1.580 3..3EE 1. Wat 9.27 8.495 11.328 ^^ - * * 21.020 ofa.851 38.531 39.915 Olejek miętowy - kontrola
STflPT Ci> r?7 1-353 1.23b i.861 3.238 1.718 = 5:838 5.254 Q.OO9 7.Q1S.586.eee 8.49? 1.196 38.53-4 39.915 Olejek miętowy - 4,4 kgy
STfiRT es 73 1.355 1.238 1.868 1.717 3.468 3.230 8.488 07 US. 17.0Ć0 38.530 Olejek miętowy - 8,8 kgy