pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2026-15-3-2390pharmjournal-2439Research ArticleФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯPHARMACEUTICAL TECHNOLOGYОпределение пространства дизайна и нормального рабочего диапазона параметров процесса получения очищенного экстракта конского каштана (Aesculus hippocastanum L.) семянDetermination of design space and normal operating range of process parameters to produce purified Aesculus hippocastanum L. seed extracthttps://orcid.org/0009-0005-4072-7970ПолещукА. А.PoleshchukA. A.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

anastasiya.poleshchuk@spcpu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7262-0941СорокинВ. В.SorokinV. V.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-0896-6956КауховаИ. Е.KaukhovaI. E.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0009-0008-7591-2801МедведеваМ. Д.MedvedevaM. D.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-4444-1030АлександроваЛ. Ю.AleksandrovaL. Yu.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-2815-885XСауцА. В.SautsA. V.

197022, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Аптекарский остров, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А; 190020, г. Санкт-Петербург, Лермонтовский проспект, д. 44, лит. А

14A, Professora Popova str., Aptekarsky Ostrov Municipal Okrug, Saint Petersburg, 197022; 44A, Lermontovsky prospect, Saint Petersburg, 190020

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)РоссияSaint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University (SPCPU)Russian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России); Частное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики» (ЧОУ ВО СПбУТУиЭ)РоссияSaint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University (SPCPU); Saint Petersburg University of Management Technologies and EconomicsRussian Federation202609092026153107118Copyright © Полещук А.А., Сорокин В.В., Каухова И.Е., Медведева М.Д., Александрова Л.Ю., Сауц А.В., 20262026Полещук А.А., Сорокин В.В., Каухова И.Е., Медведева М.Д., Александрова Л.Ю., Сауц А.В.Poleshchuk A.A., Sorokin V.V., Kaukhova I.E., Medvedeva M.D., Aleksandrova L.Y., Sauts A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/2439Введение

Введение. Семена каштана конского являются перспективным источником тритерпеновых сапонинов – эсцинов (β-эсцина), обладающих венотонизирующим, ангиопротекторным и противовоспалительным действием. Производство субстанции β-эсцина в России отсутствует, что определяет актуальность разработки воспроизводимой технологии получения очищенного экстракта конского каштана семян с высоким содержанием эсцинов.

Цель

Цель. Определение оптимальных параметров экстракции тритерпеновых сапонинов из конского каштана семян методом многофакторной оптимизации, разработка технологии очистки извлечения и установление нормального диапазона параметров процесса.

Материалы и методы

Материалы и методы. Оптимизацию процесса экстракции проводили по плану Бокса – Бенкена. Исследовали влияние концентрации спирта этилового, температуры, гидромодуля и длительности экстракции на выход суммы тритерпеновых сапонинов в пересчете на β-эсцин. Компонентный состав эсцинов устанавливали методом ВЭЖХ-МС с детекцией в режиме ESI+/ESI−. Количественное содержание сапонинов в извлечении определяли методом спектрофотометрии, β-эсцина в полученном продукте – методом ВЭЖХ.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Построена квадратичная регрессионная модель процесса экстракции. Установлено, что определяющее влияние на выход сапонинов оказывают гидромодуль и концентрация экстрагента, а фактор температуры в принятых пределах статистически незначим. Оптимальные условия экстракции: концентрация спирта этилового – 49 %, температура – 45 °C, гидромодуль – 1 : 12, длительность процесса – 90 мин; прогнозируемый выход – 75,6 %. В соответствии с принципами ICH Q8(R2) определено пространство дизайна процесса (DS) (Y ≥ 65 %) и нормальный рабочий диапазон (NOR). Методом ВЭЖХ-МС в очищенном экстракте идентифицированы 7 структурных групп эсцинов.

Заключение

Заключение. Для процесса экстракции тритерпеновых сапонинов из конского каштана семян установлено пространство дизайна (Design Space) и нормальный рабочий диапазон в рамках концепции ICH Q8(R2) / QbD, что обеспечивает получение очищенного экстракта с воспроизводимыми показателями качества.

Introduction

Introduction. Aesculus hippocastanum L. seeds are a promising source of triterpene saponins – escin (β-escin) possessing venotonic, angioprotective, and anti-inflammatory activities. The production of β-escin substance in Russia is currently absent, which determines the relevance of developing a reproducible technology for obtaining purified horse chestnut seed extract with a high escin content.

Aim

Aim. To determine the optimal extraction parameters of triterpene saponins from Aesculus hippocastanum L. seeds using multivariate optimization, to develop an extract purification procedure, and to establish the Normal Operating Range of process parameters.

Materials and methods

Materials and methods. Extraction process optimization was performed according to a Box – Behnken design. The effects of ethanol concentration, temperature, solid-to-solvent ratio, and extraction time on the yield of total triterpene saponins expressed as β-escin were investigated. The chemical composition of the extract was determined by HPLC-MS with ESI+/ESI− detection. The quantitative content of saponins in the extract was determined by spectrophotometry; β-escin content in the purified extract was determined by HPLC.

Results and discussion

Results and discussion. A quadratic regression model of the extraction process was developed. The solid-to-solvent ratio and ethanol concentration were identified as the primary factors affecting saponin yield, while temperature within the studied range was found to be statistically non-significant. The optimal extraction conditions were: ethanol concentration – 49 %, temperature – 45 °C, solid-to-solvent ratio – 1 : 12, extraction time – 90 min; the predicted yield was 75.6 %. In accordance with ICH Q8(R2) principles, the Design Space (DS) (Y ≥ 65 %) and the Normal Operating Range (NOR) were established. Seven structural groups of escins were identified in the purified extract by HPLC-MS.

Conclusion

Conclusion. The Design Space and Normal Operating Range for the extraction process of triterpene saponins from Aesculus hippocastanum L. seeds were established within the ICH Q8(R2) / QbD framework, ensuring the production of purified extract with reproducible quality attributes.

экстракцияконского каштана семенатритерпеновые сапониныэсцинплан Бокса – Бенкенапространство дизайнаQbDextractionhorse chestnut seedstriterpene saponinsescinBox – Behnken designDesign SpaceQbDReferencesGözcü S. Aesculus hippocastanum L. In: Gürağaç Dereli F. T., Ilhan M., Belwal T., editors. Novel Drug Targets With Traditional Herbal Medicines. Cham: Springer; 2022. P. 23–36. https://doi.org/10.1007/978-3-031-07753-1_2Gözcü S. Aesculus hippocastanum L. In: Gürağaç Dereli F. T., Ilhan M., Belwal T., editors. Novel Drug Targets With Traditional Herbal Medicines. Cham: Springer; 2022. P. 23–36. https://doi.org/10.1007/978-3-031-07753-1_2Gallelli L. Escin: a review of its anti-edematous, anti-inflammatory, and venotonic properties. Drug Design, Development and Therapy. 2019;13:3425–3437. https://doi.org/10.2147/DDDT.S207720Gallelli L. Escin: a review of its anti-edematous, anti-inflammatory, and venotonic properties. Drug Design, Development and Therapy. 2019;13:3425–3437. https://doi.org/10.2147/DDDT.S207720Fazliev S., Tursunov K., Sharipov A., Xaydarov V., Normakhamatov N., Rizaev K., Wang T., Aisa H. A. Escin’s phytochemistry and pharmacy: biosynthesis, chemistry, synergism and novel activities. Phytochemistry Reviews. 2025;24:1345–1363. https://doi.org/10.1007/s11101-024-09956-6Fazliev S., Tursunov K., Sharipov A., Xaydarov V., Normakhamatov N., Rizaev K., Wang T., Aisa H. A. Escin’s phytochemistry and pharmacy: biosynthesis, chemistry, synergism and novel activities. Phytochemistry Reviews. 2025;24:1345–1363. https://doi.org/10.1007/s11101-024-09956-6Вишнякова К. Р., Ханина М. А., Марданлы С. Г., Лапко Е. Ю., Родин А. П., Потемкина Н. М., Короткова Л. О. Исследование метаболома перикарпия Aesculus hippocastanum L. методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Известия ГГТУ. Медицина. Фармация. 2025;1(21):32–39. https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-1-21-32-39Vishnyakova K. R., Khanina M. A., Mardanly S. G., Lapko E Yu., Rodin A. P., Potemkina N. M., Korotkova L. O. Study of the pericarp metabolome of Aesculus hippocastanum L. by gas chromatography with mass spectrometric detection. Izvestiya GGTU. Meditsina, farmatsiya. 2025;1(21):32–39. (In Russ.) https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-1-21-32-39Турманидзе Г. Н., Сорокин В. В., Степанов К. С., Игнатенко М. А. Совершенствование технологий выделения и очистки биологически активных веществ из растительного сырья. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(4):71–79. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1585Turmanidze G. N., Sorokin V. V., Stepanov K. S., Ignatenko M. A. Improvement of technologies for isolation and purification of biologically active substances from plant raw materials. Drug development & registration. 2023;12(4):71–79. (In Russ.) https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1585Уэйли А. К., Бурцева Е. В., Кулдыркаева Е. В., Новосад А. С., Бабак Н. Л., Жохова Е. В., Уэйли А. О., Гончаров М. Ю., Тернинко И. И., Яковлев Г. П. Способ получения тимохинона из жирного масла семян тмина черного (Nigella sativa L.). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(3):29–40. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-3-29-40Whaley A. K., Burtseva Y. V., Kuldyrkaeva E. V., Novosad A. S., Babak N. L., Zhokhova E. V., Whaley A. O., Goncharov M. Yu., Terninko I. I., Yakovlev G. P. A Method for the isolation of thymoquinone from black caraway seed oil (Nigella sativa L.). Drug development & registration. 2023;12(3):29–40. (In Russ.) https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-3-29-40Перес Б. А., Процюк А. П., Зеленцова А. Б., Каухова И. Е., Ароян М. В., Новикова Е. К. Разработка технологии получения фитосубстанции расторопши пятнистой плодов (Silybum marianum L.) в качестве компонента комплексной терапии заболеваний печени. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(4):101–110. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1582Peres B. A., Procyuk A. P., Zelencova A. B., Kauhova I. E., Aroyan M. V., Novikova E. K. Development of Technology of Phytosubstantiation of Silybum marianum L. Fruits as a Component of Complex Therapy of Liver Diseases. Drug development & registration. 2023;12(4):101–110. (In Russ.) https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-4-1582Вишнякова К. Р., Смирнова Л. В., Короткова Л. О., Родин А. П., Потемкина Н. М., Ханина М. А. Методика количественного определения тритерпеновых сапонинов в перикарпии, семенах Aesculus hippocastanum L. и продуктах их первичной переработки. Известия ГГТУ. Медицина. Фармация. 2025;4(24):9–18. https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-4-24-9-18Vishnyakova K. R., Smirnova L. V., Korotkova L. O., Rodin A. P., Potemkina N. M., Khanina M. A. Method of quantitative determination of triterpene saponins in pericarpia, seeds of Aesculus hippocastanum L. and in the products of their primary processing. Izvestiya GGTU. Medicina, farmatsiya. 2025;4(24):9–18. (In Russ.) https://doi.org/10.51620/2687-1521-2025-4-24-9-18Kędzierski B., Kukula-Koch W., Widelski J., Głowniak K. Impact of harvest time of Aesculus hippocastanum seeds on the composition, antioxidant capacity and total phenolic content. Industrial Crops and Products. 2016;86:68–72. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.03.034Kędzierski B., Kukula-Koch W., Widelski J., Głowniak K. Impact of harvest time of Aesculus hippocastanum seeds on the composition, antioxidant capacity and total phenolic content. Industrial Crops and Products. 2016;86:68–72. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.03.034Chen J., Li W., Yang B., Guo X., Lee F. S.-C., Wang X. Determination of four major saponins in the seeds of Aesculus chinensis Bunge using accelerated solvent extraction followed by high-performance liquid chromatography and electrospray-time of flight mass spectrometry. Analytica Chimica Acta. 2007;596(2):273–280. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.06.011Chen J., Li W., Yang B., Guo X., Lee F. S.-C., Wang X. Determination of four major saponins in the seeds of Aesculus chinensis Bunge using accelerated solvent extraction followed by high-performance liquid chromatography and electrospray-time of flight mass spectrometry. Analytica Chimica Acta. 2007;596(2):273–280. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.06.011Kapusta I., Janda B., Szajwaj B., Stochmal A., Piacente S., Pizza C., Franceschi F., Franz C., Oleszek W. Flavonoids in Horse Chestnut (Aesculus hippocastanum) Seeds and Powdered Waste Water Byproducts. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(21):8485–8490. https://doi.org/10.1021/jf071709tKapusta I., Janda B., Szajwaj B., Stochmal A., Piacente S., Pizza C., Franceschi F., Franz C., Oleszek W. Flavonoids in Horse Chestnut (Aesculus hippocastanum) Seeds and Powdered Waste Water Byproducts. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(21):8485–8490. https://doi.org/10.1021/jf071709tWang W.-W., Liu Z.-W., Sun Y.-Z., Liu L.-F. Comparison of Semen Aesculi species from different geographical origins and horse chestnut based on metabolomics and chemometrics analysis. Phytochemical Analysis. 2023;34(7):830–841. https://doi.org/10.1002/pca.3212Wang W.-W., Liu Z.-W., Sun Y.-Z., Liu L.-F. Comparison of Semen Aesculi species from different geographical origins and horse chestnut based on metabolomics and chemometrics analysis. Phytochemical Analysis. 2023;34(7):830–841. https://doi.org/10.1002/pca.3212

The authors declare that there are no conflicts of interest present.