Chương 4 bào chế các dạng thuốc điều chế bằng phương pháp chiết xuất dược liệu

1.Định nghĩa.Chiết xuất là quá trình dùng dung môi thích hợp để hòa tan các chất tan có trong dược liệu, chủ yếu là các hoạt chất có tác dụng điều trị, sau khi tách chúng ra khỏi phần không tan của dược liệu.Phần dung môi đã hòa tan các chất tan được gọi là dịch chiết.Phần không tan của dược liệu được gọi là bã dược liệu.Các chất có tác dụng điều trị trong dược liệu (alkaloid, glycoside, vitamin, tinh dầu…) được gọi là hoạt chất.

Trang 1

CÁC DẠNG THUỐC ĐIỀU CHẾ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT

Giảng viên: Nguyễn Ngọc Thạch

Trang 2

ĐẠI CƯƠNG QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT

Trang 3

1.Định nghĩa.

Các chất không có tác dụng điều trị, gây khó khăn trong quá trình bảo quản (đường, tinh bột, gôm, nhày, nhựa…) được gọi là tạp chất

Mục đích của chiết xuất không chỉ tạo ra các chế phẩm toàn phần (chứa hỗn hợp hoạt chất) mà còn chiết tách

riêng các hoạt chất tinh khiết

Trang 4

2 Dược liệu và dung môi để điều chế dịch chiết

Trang 5

2 Dược liệu và dung môi để điều chế dịch chiết.

2.1 Dược liệu.

- Màng tế bào: có tính chất của màng thẩm tích, nó cho

dung môi thấm vào bên trong tế bào và cho các chất tan phân tử nhỏ khuếch tán qua, giữ lại các phân tử lớn trong

tế bào

Các dược liệu có cấu trúc tế bào mỏng manh như hoa, lá… dung môi dễ thấm vào dược liệu, quá trình chiết xuất xảy ra dễ dàng

Dược liệu là hạt, rễ, thân…màng tế bào có cấu trúc rắn chắc có thể được bao bọc bởi chất sơ nước như nhựa, sáp nên khó thấm dung môi, khó chiết xuất hơn khi dùng dung môi nước, cồn

Trang 6

Trang 7

- Các chất chứa trong tế bào:

Trang 8

+ Alcaloid: muối alcaloid dễ tan trong nước, ethanol loãng.+ Glycosid: Trong dung dịch nước, ở môi trường kiềm hoặc acid, các glycoside bị thủy phân tạo thành đường và aglycol

+ Tanin: làm kết tủa albumin và alkaloid Một số glycoside tan trong cồn, 1 số tan trong nước

+ Các vitamin tan trong nước: vitamin B, C không bền vững

ở nhiệt độ cao, môi trường kiềm và dễ bị oxy hóa Các vitamin tan trong dầu: E, F, A, D không bền vững ở nhiệt độ cao và dễ

bị oxy hóa

Trang 9

+Tinh dầu, nhựa, chất béo: dễ tan trong dầu, cồn cao độ; rất ít tan trong nước

+ Pectin, chất nhày, gôm: có khối lượng phân tử lớn, tạo dung dịch keo với nước, làm dịch chiết khó lọc, tạo môi trường cho vi khuẩn, nấm mốc phát triển thường bị tủa bằng cồn cao

độ Các chất này có tác dụng làm dịu niêm mạc

+ Tinh bột: là các polysaccharide có khối lượng phân tử cao, có khả năng tạo dung dịch keo với nước nóng, dung dịch keo ở pH acid hoặc tác dụng của enzyme amylase dễ bị thủy phân Trong dịch chiết có chứa tinh bột dễ bị vi khuẩn, nấm mốc

Trang 10

+ Các chất màu: có thể tan trong nước, ethanol, ether Dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, pH có thể biến đổi làm màu sắc dịch chiết thay đổi

+ Chất lượng của dược liệu: liên quan trực tiếp tới chất lượng dịch chiết và thành phẩm Để có dược liệu đạt tiêu chuẩn, người ta phải chú ý tới việc lựa chọn loài, giống, cách nuôi trồng, thu hái, ổn định và bảo quản

Trang 11

2.2.Dung môi.

Dung môi cần chọn sao cho có khả năng hòa tan tối đa các chất có tác dụng điều trị tối thiểu các tạp chất trong dược liệu

Lựa chọn dung môi có thể dựa vào 1 số điểm sau:

- Yêu cầu chất lượng của dung môi

- Tính chất vật lý của một số dung môi

Trang 12

2.2.Dung môi.

2.2.1 Yêu cầu chất lượng của dung môi

-Dễ thấm vào dược liệu (độ nhớt thấp, sức căng bề mặt nhỏ).-Hòa tan chọn lọc

-Trơ về mặt hóa học

-Phải bay hơi được khi cần cô đặc dịch chiết

-Không làm thành phẩm có mùi vị đặc biệt

-Không gây cháy nổ

-Rẻ tiền, dễ kiếm

Trang 13

2.2.Dung môi.

2.2.2 Tính chất vật lý của một số dung môi

Dung môi Độ nhớt ở 20 0 C Sức căng bề mặt

dyn/m

Độ phân cực

Nước 1 72,75 Phân cực Glycerin 11,9 62,47 -

Methanol 0,6 22,99

-Ethanol 1,2 22,03 Bán phân cực Aceton 0,32 23,70 -

Trang 14

-2.2.Dung môi.

2.2.3 Các dung môi hay dùng để chiết xuất

a Nước.

* Ưu điểm:

-Là dung môi thông dụng, dễ kiếm, giá thành hạ

-Dễ thấm vào dược liệu, do độ nhớt, sức căng bề mặt nhỏ.-Có khả năng hòa tan muối alcaloid, 1 số glycosid, đường, chất nhày, pectin, chất màu, các acid, muối vô cơ, enzym…

* Nhược điểm:

- Có khả năng hòa tan rộng nên dịch chiết có nhiều tạp chất, là môi trường cho vi khuẩn, nấm mốc phát triển, dịch chiết khó bảo quản

-Có thể gây thủy phân 1 số hoạt chất (glycosid, alcaloid).-Có độ sôi cao nên khi cô đặc dịch chiết nhiệt độ làm phân hủy 1 số hoạt chất

- Ít dùng làm dung môi cho phương pháp ngâm nhỏ giọt

Trang 15

2.2.3 Các dung môi hay dùng để chiết xuất.

b Ethanol

* Ưu điểm:

- Hòa tan được alcaloid, 1 số glycosid, tinh dầu, nhựa, ít hòa tan tạp chất nên có khả năng hòa tan chọn lọc

- Có thể pha loãng thành những nồng độ khác nhau

- Với nồng độ >20% có khả năng bảo quản

-Nhiệt độ sôi thấp nên khi cô đặc dịch chiết hoạt chất ít

- Dễ cháy, có tác dụng dược lý riêng

- Ethanol acid hóa bằng acid vô cơ hoặc hữu cơ làm tăng khả năng chiết xuất

Trang 16

2.2.3 Các dung môi hay dùng để chiết xuất.

50 – 600C trong 3-6 giờ Dầu dễ bị thủy phân và oxy hóa, do

có độ acid tăng và ôi khét sau 1 thời gian bảo quản

Trang 17

3 Bản chất của quá trình chiết xuất.

Quá trình chiết xuất hoạt chất trong dược liệu bằng dung môi là quá trình di chuyển vật chất trong hệ hai pha rắn – lỏng, trong đó dung môi là pha lỏng và dược liệu là pha rắn

Do có mặt màng tế bào, màng nguyên sinh chất, cho nên quá trình chiết xuất rất phức tạp, trong đó xảy ra các hiện tượng

hòa tan, khuếch tán, thẩm thấu và thẩm tích

Khi cho dược liệu khô đã chia nhỏ tiếp xúc với dung môi,

sẽ xảy ra các quá trình sau:

- Thâm nhập dung môi vào trong dược liệu

- Hòa tan các chất trong dược liệu

- Khuếch tán các chất tan

Về nguyên tắc khuếch tán chất tan trong quá trình chiết xuất có thể chia làm 2 loại: khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu.

Trang 18

3.1 Khuếch tán phân tử.

Khuếch tán phân tử xảy ra do sự chuyển động tự do của các phân tử theo chiều hướng tạo nên sự cân bằng nồng độ chất tan trong dịch chiết

Quá trình khuếch tán phân tử tuân theo định luật Fick, được biểu thị bằng phương trình:

M = D.A t

Với: M : lượng chất tan khuếch tán

C-c: chênh lệch nồng độ chất tan trong các lớp ktán

A : Diện tích bề mặt phân cách giữa các lớp ktán

t : thời gian khuếch tán

x: bề dày lớp khuếch tán

D : hệ số khuếch tán phân tử, là lượng chất khuếch tán (kg) trong thời gian 1 giây qua diện tích 1m2 với bề dày của lớp khuếch tán 1m với chênh lệch nồng độ 1kg/m3

Trang 19

r: bán kính tiểu phân khuếch tán

Biểu thức trên cho thấy, các chất có phân tử lớn như albumin, chất nhày, hệ số D nhỏ, khuếch tán chậm, ngược lại các ion, phân tử nhỏ sẽ khuếch tán nhanh

Trang 20

3.2 Khuếch tán đối lưu.

Xảy ra do sự khuấy trộn, thay đổi nhiệt độ tạo nên sự di chuyển của dịch chiết kéo theo chất tan vào dòng khuếch tán Cách khác, khuếch tán đối lưu là sự chuyển dời chất dưới dạng chuyển đi 1 thể tích dung dịch, trong đó ở những thể tích nhỏ hơn có sự khuếch tán phân tử Quá trình khuếch tán đối lưu được biểu thị bằng phương trình:

Trang 21

3.2 Khuếch tán đối lưu.

M = β.A.(C - c)t

Với:

C – c: chênh lệch nồng độ chất khuếch tán trên dòng chảy (C là nồng độ ở bề mặt phân cách pha, c là nồng độ ở trung tâm dòng chảy)

A: diện tích bề mặt phân cách pha

t: thời gian

Trong khuếch tán đối lưu, điều kiện thủy động (tốc độ chảy của dung môi, dịch chiết) là yếu tố quyết định Các yếu tố khác như tốc độ khuếch tán, kích thước phân tử của chất khuếch tán, độ nhớt dung môi, động năng phân tử trở nên thứ yếu Khuếch tán đối lưu có tốc độ lớn hơn nhiều lần so với khuếch tán phân tử (100-1000 lần)

Trang 22

3.3 Các giai đoạn trong quá trình chiết xuất.

Quá trình chiết xuất dược liệu bao gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: khuếch tán nội là sự chuyển chất từ trong dược liệu ra lớp dịch chiết ở mặt ngoài dược liệu, chủ yếu là quá trình khuếch tán qua các lỗ xốp màng tế bào và sự

khuếch tán phân tử

- Giai đoạn 2: khuếch tán các chất từ bề mặt dược liệu đến các lớp tiếp theo xa hơn, chủ yếu là khuếch tán phân tử nếu điều kiện thủy động của dịch chiết không lớn, quá trình được đánh giá bằng hệ số D

- Giai đoạn 3: khuếch tán đối lưu chuyển chất theo dòng chuyển động của dịch chiết, quá trình được đánh giá bằng hệ

số β

Trang 23

Tổng thể lượng chất chiết xuất được của cả quá trình với 3 giai đoạn được tính theo phương trình:

M = K A (C - c) tTrong đó:

K: hệ số chiết xuất (chuyển chất từ dược liệu vào dịch

chiết)

A: bề mặt tiếp xúc giữa các pha

(C - c): chênh lệch nồng độ giữa các pha

t: thời gian chiết xuất

Trang 24

Hệ số K trong trường hợp chung được biểu thị bằng biểu thức:

Trang 25

Với biểu thức mô tả hệ số chiết xuất nêu trên, có thể phân tích quá trình chiết xuất trong 1 số trường hợp:

- Khi dung môi di chuyển với tốc độ nhỏ: quá trình chiết xuất bằng pp ngâm nhỏ giọt, trong đó dịch chiết được rút ra với tốc độ nhỏ Hiệu suất chiết chịu tác động của các yếu tố trong cả 3 giai đoạn

- Khi dung môi di chuyển với tốc độ lớn: quá trình chiết xuất có khuấy trộn tốc độ cao Sự chuyển chất coi như tức thời, hệ số β rất lớn, δ rất nhỏ, hệ số K lúc này do các yếu tố thuộc về quá trình ktán trong lỗ xốp dược liệu quyết định

- Khi dung môi không có sự dịch chuyển: giai đoạn ngâm lạnh, dược liệu tiếp xúc với dung môi không có sự khuấy trộn Hiệu suất chiết được quyết định bởi khuếch tán phân tử và khuếch tán trong các lỗ xốp…

Trang 26

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

XUẤT THƯỜNG DÙNG TRONG KỸ THUẬT BÀO CHẾ

Trang 27

1.1 Phương pháp ngâm.

Ngâm là phương pháp cho dược liệu đã chia nhỏ tới độ mịn thích hợp, tiếp xúc với dung môi trong 1 thời gian nhất định, sau đó gạn, ép, lắng, lọc thu lấy dịch chiết

Tùy theo nhiệt độ chiết xuất, ngâm được chia thành các phương pháp:

- Ngâm phân đoạn.

Trang 28

1.1.1 Ngâm phân đoạn.

Là quá trình ngâm nhiều lần, mỗi lần dùng 1 phần của toàn lượng dung môi, cho hiệu suất chiết cao hơn

Do dược liệu sau mỗi lần chiết được tiếp xúc với dung môi mới, lượng chất tan đi vào các phân đoạn tăng lên nên tổng thể tích các phân đoạn dịch chiết sẽ cho lượng chất tan chiết được lớn hơn nhiều so với quá trình chiết 1 lần bằng toàn lượng dung môi

Trong ngâm phân đoạn, lượng dung môi lần sau dùng ít hơn lần trước, số lần ngâm và thời gian ngâm tùy thuộc dược liệu và dung môi

Trang 29

Thường áp dụng với các dược liệu có hoạt chất dễ bị phân hủy do nhiệt (vỏ cam, cánh kiến trắng…), dược liệu có nhựa, các chất chiết có đặc tính cần hòa tan trong dung môi (lô hội, cánh kiến trắng…)

Trang 30

1.1.3 Hầm.

Là ngâm dược liệu đã chia nhỏ với dung môi trong 1 bình kín, ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung môi, nhưng cao hơn nhiệt độ phòng, giữ trong thời gian quy định, thỉnh thoảng có khuấy trộn

Nhiệt độ hầm thường là 50-60 0 C

Thường dùng với các dược liệu có hoạt chất ít tan ở nhiệt

độ thường, dễ phân hủy ở nhiệt độ cao, cần áp dụng khi dung môi có độ nhớt cao như dầu thực vật

Dụng cụ hầm là nồi cách thủy, nếu dung môi bay hơi cần

có bộ phận ngưng tụ

Trang 31

1.1.4 Hãm.

Là cho dung môi sôi vào dược liệu đã phân chia nhỏ trong

1 bình chịu nhiệt, để trong thời gian xác định (thường 15-30 phút), có khuấy trộn hoặc lắc, sau đó gạn ép lấy dịch chiết

Áp dụng cho dược liệu có cấu tạo mỏng manh như hoa, lá…, hoạt chất dễ tan trong thời gian ngắn ở nhiệt độ cao

Ưu điểm là đơn giản, thời gian tiếp xúc với nhiệt ngắn, chiết xuất được phần lớn hoạt chất và dịch chiết ít tạp

Trang 32

1.1.5 Sắc.

Là đun sôi đều, nhẹ nhàng dược liệu với dung môi trong 1 thời gian quy định sau đó gạn lấy dịch chiết

Thời gian sắc thường là 30 phút đến hàng giờ

Thường dùng nước để chiết xuất các dược liệu rắn như

vỏ, rễ, gỗ, hạt…và có hoạt chất không bị phân hủy ở nhiệt độ cao, áp dụng để điều chế thuốc uống, cao thuốc

Có nhiều biện pháp cải tiến phương pháp ngâm như chiết với thiết bị khuấy trộn tốc độ cao, dùng siêu âm để tăng cường tốc độ hòa tan, khuếch tán hoạt chất nhằm nâng cao hiệu suất

Trang 33

1.2 Phương pháp ngâm nhỏ giọt (phương pháp ngấm kiệt).

Là phương pháp chiết xuất hoạt chất bằng cách cho dung môi chảy rất chậm qua khối dược liệu đựng trong dụng cụ

“bình ngấm kiệt” có hình dạng, kích thước quy định, trong quá trình chiết xuất không khuấy trộn Nguyên tắc của ngấm kiệt là dược liệu luôn được tiếp xúc với dung môi mới, luôn tạo sự chênh lệch nồng độ hoạt chất cao, do đó có thể chiết kiệt hoạt chất

Bình ngấm kiệt có thể làm bằng thép không gỉ, thủy tinh, sứ, kim loại mạ thiếc hoặc tráng men, tùy theo hình dạng có các loại như sau:

Trang 34

hướng chảy vào giữa bình để theo ống thoát ra ngoài.

Nếu bình có kích thước nhỏ việc cho dược liệu vào và tháo

bã khó khăn

Khắc phục nhược điểm trên, người ta đưa ra loại bình nón cụt có góc nghiêng thích hợp

Trang 35

1.2.2 Bình ngấm kiệt hình nón cụt.

Trong quy mô CN bình có kích thước như sau:

phần nón cụt có chiều cao khoảng 60% so với chiều cao toàn

bộ, góc nghiêng phần phễu đáy là 450

Ưu điểm chiết kiệt đồng đều dược liệu ở các vị trí khác nhau trong toàn bộ khối dược liệu

► trong bình nón cụt đồng thời với thể tích dịch chiết rút ra khỏi bình, 1 thể tích tương đương được chảy qua mặt cắt các lớp dược liệu Do mặt cắt lớp trên có diện tích lớn hơn lớp dưới nên tốc độ dung môi chảy qua lớp phía trên chậm hơn Như vậy lớp dược liệu phía dưới được tiếp xúc với thể tích dung môi lớn hơn trong cùng thời gian chiết xuất Ngược lại càng đi xuống lớp dưới, dung môi có nồng độ hoạt chất càng cao hơn, khả năng hòa tan chiết xuất càng kém đi Hai yếu tố trên bù trừ, kết quả là hiệu suất chiết kiệt như nhau giữa các lớp dược liệu

Trang 36

1.2.2 Bình ngấm kiệt hình nón cụt.

Khi dùng các dung môi bay hơi như ether, chloroform, có thể dùng bình ngấm kiệt với hệ bình đựng dịch chiết khép kín kiểu Guibourt (hình 4.1c-213)

Khi cần ngâm nhỏ giọt ở nhiệt độ cao có thể dùng bình ngấm kiệt thành bình có 2 lớp để nước nóng hoặc hơi nước lưu thông (hình 4.1d-213)

Trang 37

1.2.3 Kỹ thuật ngâm nhỏ giọt gồm các giai đoạn.

- Chuẩn bị dược liệu:

Dược liệu có độ ẩm <5%, phân nhỏ đến mức độ thích hợp

Không nên quá nhỏ vì bột mịn khi thấm dung môi dễ bị nén chặt, dung môi khó đi qua, ngăn cản quá trình chiết xuất

Nếu phân chia quá thô, kích thước tiểu phân lớn, làm giảm diện tích tiếp xúc với dung môi, giảm hiệu suất chiết

Thông thường dược liệu nằm trong cỡ rây số 180-355 hoặc 250-710

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	1,57 MB