Hartfett und Kakaobutter als Grundmassen
Hartfett und Kakaobutter im Vergleich: woraus sie bestehen, wie sie emulgieren, schmelzen und erstarren und was daraus für die Zäpfchenherstellung folgt.
Das Wichtigste in Kürze
- Hartfett ist ein partialsynthetisches Gemisch aus Mono-, Di- und Triglyceriden überwiegend gesättigter Fettsäuren, Kakaobutter ein natürliches Triglyceridfett mit Ölsäure.
- Die Monoglyceride machen Hartfett emulgierfähig; je höher die Hydroxylzahl, desto besser emulgiert es.
- Hartfett schmilzt bei Körpertemperatur, löst sich aber nicht im Rektalschleim; gelöste Zusätze können den Schmelzbereich senken, hohe Feststoffanteile ihn erhöhen.
- Kakaobutter ist stark polymorph: Über 35 °C erhitzt, erstarrt sie instabil; das Cremeschmelzverfahren erhält β-Impfkristalle.
- Hartfett zeigt beim Erstarren eine deutliche Volumenkontraktion und löst sich von der Form, Kakaobutter zieht sich kaum zusammen und haftet.
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Worum es geht
Hartfett und Kakaobutter sind die beiden klassischen lipophilen Grundmassen für Zäpfchen. Beide schmelzen knapp unter Körpertemperatur. Beim Erstarren verhalten sie sich aber sehr unterschiedlich, und davon hängt ab, wie man sie in der Rezeptur verarbeitet.
Zusammensetzung von Hartfett
Hartfett (Adeps solidus) ist ein partialsynthetisches Fett und die wichtigste lipophile Grundmasse der Rezeptur. Ausgangsstoffe sind Fette natürlichen Ursprungs wie Palmkern- und Kokosfett. Ihre überwiegend gesättigten Fettsäuren werden mit Glycerol verestert. Dabei entstehen nicht nur vollständig veresterte Moleküle, sondern ein Gemisch aus Mono-, Di- und Triglyceriden.
Die Partialglyceride tragen noch freie OH-Gruppen. Je weniger Fettsäuren am Glycerol hängen, desto mehr davon gibt es.
Anders als bei Wachsen ist der Alkohol hier Glycerol und kein Fettalkohol. Auch Propylenglycol ist nicht beteiligt, und eine Veretherung findet nicht statt.
Kakaobutter (Cacao oleum) ist dagegen ein reines Naturfett aus den Samen von Theobroma cacao. Sie besteht überwiegend aus Triglyceriden, ist also kein Partialglyceridgemisch. Neben Palmitin- und Stearinsäure enthält sie reichlich Ölsäure, eine ungesättigte Fettsäure. Die Macrogole gehören in eine ganz andere Stoffklasse. Sie sind Polyethylenglycole, enthalten keine Fettsäuren und lösen sich in Wasser.
Emulgierfähigkeit
Die freien OH-Gruppen machen die Partialglyceride amphiphil. Vor allem die Monoglyceride wirken deshalb als Emulgatoren. So kann Hartfett kleine Mengen wässriger Wirkstofflösung aufnehmen. Wie viele freie OH-Gruppen vorhanden sind, zeigt die Hydroxylzahl.
Die Hydroxylzahl gibt an, wie viel Milligramm Kaliumhydroxid nötig sind, um die Essigsäure zu neutralisieren, die bei der Acetylierung von 1 g Substanz gebunden wird. Sie ist ein Maß für den Gehalt an freien OH-Gruppen.
Je höher die Hydroxylzahl, desto mehr Mono- und Diglyceride enthält das Fett und desto besser emulgiert es. Hartfett gibt es deshalb in Sorten mit unterschiedlichen Hydroxylzahlen. Ein Paraffinzusatz hilft nicht, denn Paraffin trägt keine polaren Gruppen. Macrogole zählen nicht zu den emulgierenden Grundmassen. Sie mischen sich mit Wasser, statt es zu emulgieren.
Schmelzverhalten
Hartfett-Zäpfchen wirken, weil sie bei Körpertemperatur schmelzen. Die gebräuchlichen Sorten haben einen Schmelzbereich unterhalb von 37 °C. In Wasser von 37 °C oder im Rektalschleim löst sich Hartfett dagegen nicht. Das geschmolzene Fett verteilt sich auf der Schleimhaut und gibt dort den Wirkstoff ab, mehr dazu unter Freisetzung aus Suppositorien.
Hartfett ist in Sorten mit unterschiedlichen Schmelzbereichen erhältlich. Selbst für tropenfeste Zäpfchen wählt man keine Sorte über 40 °C, denn sie würde im Rektum nicht mehr schmelzen. Der Schmelzbereich der fertigen Masse hängt zudem von den Zusätzen ab:
- Hohe Feststoffanteile erhöhen den Schmelzbereich.
- Gelöste Wirk- oder Hilfsstoffe können ihn erniedrigen, ähnlich einer Schmelzpunkterniedrigung.
Hartfett zeigt nur wenige Inkompatibilitäten mit Arzneistoffen. Spezielle Sorten lassen sich sogar ohne Schmelzen zu Zäpfchen pressen.
Polymorphie
Viele Fette können in mehreren Kristallgittern erstarren. Diese Polymorphie ist allgemein unter Phasenübergänge erklärt. Hartfett liegt kristallin vor und bildet beim Wiedererstarren ebenfalls verschiedene Modifikationen. In der Praxis stört das kaum. Macrogole zeigen keine ausgeprägte Polymorphie.
Bei Kakaobutter ist die Polymorphie stark ausgeprägt. Nur die stabile β-Modifikation schmilzt bei 34 bis 35 °C. Erhitzt man darüber, schmelzen alle β-Kristalle. Die Schmelze erstarrt dann in instabilen Formen mit niedrigem Schmelzbereich. Die Zäpfchen bleiben weich und wandeln sich erst über Tage in die β-Form um. Man kann sich das wie eine Treppe vorstellen, die man nur langsam Stufe für Stufe hinaufsteigt.
Abhilfe schafft das Cremeschmelzverfahren. Man raspelt die Kakaobutter und erwärmt sie im Wasserbad auf höchstens 35 °C. Es entsteht eine cremige, gerade gießfähige Masse mit Restkristallen der β-Form. Diese impfen die Schmelze. Nach dem Gießen erstarrt die Masse direkt in der stabilen Modifikation.
Kakaobutter: cremig statt klar. Nur die trübe, cremige Schmelze enthält noch die β-Impfkristalle.
Volumenkontraktion
Beim Erstarren ordnen sich die Moleküle im Kristall dichter an. Bei Hartfett führt das zu einer deutlichen Volumenkontraktion. Das Zäpfchen schrumpft und löst sich von der Formwand. Die Form muss man daher nicht einfetten, und die Zäpfchen lassen sich leicht entnehmen. Die Oberfläche sinkt dabei ein. Deshalb gießt man mit leichtem Überstand und streicht ihn nach dem Erstarren ab.
Kakaobutter erstarrt dagegen ohne ausgeprägte Volumenkontraktion. Sie zieht sich nur geringfügig zusammen und haftet an der Formwand. Die Form muss deshalb vorher mit einem Gleitmittel behandelt werden.
Der Vergleich wird im Examen gerne gefragt: Hartfett zieht sich beim Erstarren deutlich zusammen, Kakaobutter kaum. Achte auf die Richtung, denn die größere Kontraktion gehört immer zum Hartfett.
Die Tabelle stellt beide Grundmassen gegenüber.
| Merkmal | Hartfett | Kakaobutter |
|---|---|---|
| Herkunft | partialsynthetisch aus Palmkern- und Kokosfett | Naturfett aus Kakaosamen |
| Glyceride | Mono-, Di- und Triglyceride | überwiegend Triglyceride |
| Fettsäuren | überwiegend gesättigt | auch ungesättigt (Ölsäure) |
| Emulgierfähigkeit | vorhanden, steigt mit der Hydroxylzahl | gering |
| Polymorphie | vorhanden, praktisch unproblematisch | stark ausgeprägt |
| Verarbeitung | Schmelzen und Gießen | Cremeschmelzverfahren |
| Volumenkontraktion | deutlich | gering |
Quiz
Aussage 1
Wird Kakaobutter klar geschmolzen und überhitzt, erstarrt sie zunächst in instabilen Modifikationen mit niedrigem Schmelzbereich.
Über 35 °C gehen alle β-Kristalle verloren. Die stabile β-Form bildet sich danach erst langsam.
Aussage 2
Ein in der Hartfettschmelze gelöster Wirkstoff kann den Schmelzbereich der Masse erniedrigen.
Gelöste Wirk- oder Hilfsstoffe senken den Schmelzbereich, ähnlich einer Schmelzpunkterniedrigung.
Aussage 3
Zäpfchen aus Hartfett geben ihren Wirkstoff ab, indem sie sich in der Rektalflüssigkeit auflösen.
Hartfett ist in Wasser und Rektalschleim unlöslich. Es schmilzt bei Körpertemperatur.
Aussage 4
Je niedriger die Hydroxylzahl eines Hartfetts, desto besser kann es Wasser emulgieren.
Umgekehrt: Eine höhere Hydroxylzahl bedeutet mehr Partialglyceride mit freien OH-Gruppen und damit eine bessere Emulgierfähigkeit.
Aussage 5
Kakaobutter zieht sich beim Erstarren stärker zusammen als Hartfett und lässt sich daher besonders leicht aus der Gießform lösen.
Hartfett zeigt die deutliche Volumenkontraktion und löst sich von der Form. Kakaobutter zieht sich kaum zusammen und haftet an der Formwand.
Aussage 6
Hartfett enthält neben Triglyceriden auch Mono- und Diglyceride.
Bei der Veresterung der Fettsäuren mit Glycerol entsteht ein Gemisch aus Mono-, Di- und Triglyceriden.
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