Nghiên cứu xây dựng qui trình chiết xuất cao ớt từ trái ớt (Capsicum sp.) định hướng sản xuất thuốc giảm đau dùng ngoài

TÓM TẮTTrong đời sống, trái ớt có tác dụng như là một vị loại gia vị cay được nhiều người sử dụng, ngoài ra còn có tác dụng như một dược liệu trị các bệnh dân gian .Trái ớt đượcnghiên cứ

Trường đại học Bách Khoa – Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

Khoa Kỹ thuật hoá học

BÁO CÁO LUẬN VĂN

Nghiên cứu xây dựng qui trình chiết xuất cao ớt từ trái ớt (Capsicum sp.) định hướng sản xuất thuốc

giảm đau dùng ngồi

CBHD : Phạm Thành Quân

: Dương Hồng Long

Sinh viên : Nguyễn Thanh Cường MSSV : 1410459

Lớp : HC14CHC Ngành : Kỹ thuật Hĩa Hữu Cơ

Năm học 2016 - 2017

TÓM TẮT iii

MỞ ĐẦU 4

TỔNG QUAN 5

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỚT 5

1.1 Mô tả thực vật 5

1.2 Đặc điểm thực vật 5

1.4.2 Các loại ớt nghiên cứu 6

1.4.4 Scoville Scale (SHU) 7

II CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỚT 8

2.1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG 8

III ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC 14

3.1 THUỐC VÀ Y HỌC CỔ TRUYỀN 14

3.2 THUỐC/DƯỢC PHẨM HIỆN ĐẠI 14

IV PP CHIẾT XUẤT CAPSAICIN 15

4.1 TỔNG QUAN CAPSAICIN 15

5.2 Chiết xuất Capsaicin và tổng hợp làm tinh 15

XI KHOÀN CHỈNH CHẾ PHẨM CAO 17

− Đánh giá tính chất vật lý ( tỉ trọng , màu , ngoại quan …) 17

− Thành phần hóa học ( dùng phương pháp Sắc ký ) xác định 17

V MÔ TẢ THỰC NGHIỆM 18

5.1 NGUYÊN LIỆU 18

5.1.1 Yêu cầu nguyên liệu 18

5.1.2 Sơ chế nguyên liệu 18

REFERENCES 21

TÓM TẮT

Trong đời sống, trái ớt có tác dụng như là một vị loại gia vị cay được nhiều người

sử dụng, ngoài ra còn có tác dụng như một dược liệu trị các bệnh dân gian Trái ớt đượcnghiên cứu tách chiết tinh chất cay Capsaicin có khả năng giảm đau và kháng khuẩnbằng nhiều phương pháp khác nhau Trong trái ớt, qua quá trình tách chiết thu được tinhchất cay và nhiều chất có dược tính giá trị cao (Capsaicin, Capsicosid, Carotenoid,Capsinoids) Tinh chất cay được sử dụng gần đây trong nhiều lĩnh vực như mỹ phẩm,dược phẩm Trong quá trình khảo sát, nhận thấy Capsaicin chiết tách bằng phương phápSoxhlet có hiệu quả cao nhất Ngoài ra, Capsaicin hoạt tính mạnh dù chỉ ở nồng độ thấpkhoảng 1000 ppm

MỞ ĐẦU

Đau là một triệu chứng thường gặp gây nhiều phiền toái, khó chịu nhất là khi đaukéo dài Để giảm đau ngoài các thuốc dùng để uống, tiêm còn có loại thuốc giảm đau

dùng ngoài Kinh nghiệm dân gian đã có nhiều loại thuốc cao, thuốc xoa lên chỗ đau rất

có hiệu quả Hiện nay do kế thừa y học cổ truyền của dân tộc và áp dụng các tiến bộ củakhoa học hiện đại người ta đã sản xuất ra khá nhiều chủng loại thuốc giảm đau dùngngoài

Ớt vừa là gia vị vừa là dược liệu tốt quý giá và được mọi người rất ưa chuộng Mỗiloại ớt có vị cay riêng của chúng và dược dùng rộng rãi trên thế giới.Capsaicin hiện nayđược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dược liệu và là những chiết xuất có giá trị kinh

tế cao trong lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm

Việt Nam là một nước có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc phát triển nhiềuloại thực vật khác nhau, trong đó ớt việt nam đã và đang khẳng định vai trò và vị trí củamình với các nước xung quanh Đối với nước ta, nguồn nguyên liệu ớt rất phong phú, cácchất có trong ớt đặc biệt là Capsaicin không chỉ giúp gia vị thêm ngon mà còn có ứngdụng rất quan trọng trong ngành dược Khoa học ngày nay dùng ớt như một chất bôichống các kích thích từ bên ngoài và các bệnh ngoài da khác

Ớt được trồng rộng rãi trên thế giới chủ yếu Ấn Độ, Trung Quốc, Hungary,TháiLan, Turkey, Japan, Indonesia Ở Việt Nam chủ yếu ở Quảng Bình , Quảng Trị , ThừaThiên- Huế , Đồng Tháp có diện tích hàng nghìn ha

Luận văn hướng tới việc nghiên cứu các quá trình tách chiết cao ớt nhằm mục tiêu tối đa hiệu suất qui trình sản xuất và ứng dụng mô hình pilot

Tên Việt Nam : Ớt, Lạt Tiêu , Lạt Tử , Ngưu Giác Tiêu , Hải Tiêu

Tên nước ngoài ; cayenne peppers , peppers, chili peppers, chile, chile peppers

II Đặc điểm thực vật

 Rễ: Ớt có rễ trụ, nhưng phân nhánh mạnh và phát triển thành rễ chùm, phân

bố chính trong tầng đất cày

 Thân: Khi cây già, phần gốc thân chính hóa gỗ, dọc theo chiều dài thân có

4-5 cạnh Thân có lông hoặc không lông, cây cao 34-5-64-5 cm, có giống cao 124-5-

125-135 cm Ớt phân tán mạnh, kích thước thay đổi theo điều kiện canh tác vàgiống

 Lá: Mọc đơn, đôi khi mọc chùm thành hình hoa thị, lá nguyên có hình trứngđến bầu dục, phiến lá nhọn ở đầu, lá màu xanh nhạt hoặc đậm, có lông hoặckhông lông

Hình thái cây ớt

 Trái: Trái có 2-4 thùy, dạng trái rất thay đổi từ hình cầu đến hình nón, bềmặt trái có thể phẳng, gợn sóng, có khía hay nhẵn; trái khi chín có màu đỏđen vàng; trái không cay hay rất cay

Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ , đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt nảy mầm ở 25- 30 độ , dưới 10 độ hạt không mọc Thời kỳ ra hoa cần nhiều ánh sáng, cây có khả năng chịu hạn cao , song không chịu được độ úng

III Các loại ớt nghiên cứu

Ớt sừng bò: Trồng chủ yếu vùng đồng bằng trung du Bắc Bộ như Hà Nội , Thái Bình ,

Hưng Yên …vv Thời gian sinh trưởng của ớt sừng bò từ 110 – 115 ngày tùy theo vụ Quả dài 10:12 cm, đường kính quả 1:1,5 cm Khi chín màu đỏ tươi , trồng 35 -40 ngày đã có quả Nếu trồng riêng rẽ từng cây trong vườn thì cây ớt sừng có thể sống 2 -3 năm Tỷ lệ chất khô 22% (4000 SHU)

Ớt chìa vôi: Được trồng phổ biến ở Quảng Bình , Quảng Trị , Thừa Thiên Huế , các tỉnh

ven biển miền trung , thời gian sinh trưởng 115- 120 ngày , cây cao 40:45 cm có khoảng 5 cành ,mỗi cây cho 40 quả quả tương đối nhỏ quăn queo và nhiều hạt có tỷ lệ chất khô khoảng 18% (3000 SHU)

Ớt cay 01: hai giống trên có quả to , nhiều , màu đẹp nhưng hay bị thán thư , vi rút và nhện

trắng phá hoại , viện khoa học miền nam tạo ra ớt cay 01 do lai giữa ớt xiêm và ớt chỉ thiên có chất lượng tốt hơn : chất khô cao , bột quả giữ được màu đỏ đẹp , được người tiêu dùng ưa thích ,rất phù hợp làm ớt bột Chúng có chiều dài 1,2 cm , đường kính khoảng 0.8 cm , lúc chín màu

đỏ tươi tỉ lệ tươi trên khô là 3,3/1 (15000 SHU)

Ớt chỉ thiên : Ớt chỉ thiên là một cây nhỏ có thể sống vài năm, thân dưới hóa gỗ Cây có nhiều cành, nhẵn Lá mọc so le, hình thuôn dài, đầu nhọn Hoa mọc đơn độc ở kẽ lá Ớt chỉ thiên quả mọc quay lên trời Có thể được trồng hoặc mọc hoang Các bộ phận của ớt chỉ thiên như quả,

rễ và lá đều được dùng làm thuốc (30000 SHU)

Ớt hiểm : Trái của nhiều loại ớt hiểm thường có màu đỏ, một số loại có màu vàng, tím hoặcđen Trái ớt hiểm rất cay Hoa có màu trắng xanh hoặc trắng vàng là capsicum annum thường bị nhầm lẫn Capsicum frutescens.Độ cay của nó là 100000–120000 SHU

IV Scoville Scale (SHU)

Là đơn vị đo lường độ cay nhiệt của ớt, một chức năng thể hiện nồng độ capsacin,dựa trên mức độ pha loãng capsaicin cho đến khi không còn cảm thấy cay Đơn vị nàycảm nhận chủ quan, phụ thuộc độ nhạy cảm capsacin của người, là phương pháp đokhông chính xác.Do xếp hạng Scoville được xác định trên đơn vị khối lượng khô, việc sosánh các loại ớt với hàm lượng nước khác nhau gây nhầm lẫn về độ cay

Phương pháp do : pha 65 mg ớt khô + 100ml etanol để lâu + lắc

Pha hỗn hợp nước đường , thêm vào đến khi nếm không cảm nhận vị cay

Nếu tỉ lệ : 1 phần dung dịch alcohol : 50000 nước đường = 50000 SHU

II CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ỚT2.1 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG

Dinh dưỡng của ớt phụ thuộc vào kiểu gen và độ trưởng thành của trái Trung bình trong 100g chứa:

mẻ trong hộp kín.

III ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC

3.1 THUỐC VÀ Y HỌC CỔ TRUYỀN

Chiết xuất từ trái và bột (quả cay)

 Chất capsaicin dồi dào trong ớt còn kích thích não bộ sản xuất ra chất endorphin, một mooc phin nội sinh có tác dụng giảm đau, đặc biệt cho những người bị viêm khớp mãn tính và ung thư

 Người Aztec sử dụng trái ớt cay để làm giảm đau răng (Bosland, 1999) Ở nhiều nước Châu Phi, trái cây được tiêu thụ trong tin tưởng rằng nó cải thiện làn da và làm tăng thêm hấp dẫn (Bosland và Votava, 2000)

 Người Tukano của Columbia, đổ hỗn hợp ớt nghiền và nước vào mũi để giảm say sỉn và ảnh hưởng sau khi đi bar và uống đồ uống có cồn(Bosland, 1999)

 Ở Columbia và Ấn Độ, người bị rắn cắn được cho ớt để ý thức được hoạt động của

hệ thần kinh ảnh hưởng của nọc độc rắn Tương tự như vậy, ớt tươi nghiền nát hoặc bột được sử dụng để giảm sưng và rút các chất độc của ong,côn trùng nhện

và bọ cạp (Dewitt và cộng sự, 1998)

 Capsaicin có các tính chất kháng khuẩn, chống ung thư, giảm đau và chống tiểu đường Nó còn được phát hiện là làm giảm mức LDL cholesterol ở các cá thể béo phì

 Với đặc tính tán hàn, giải độc, tiêu viêm, ớt được chiết xuất dưới dạng dung dịchbôi ngoài da, giúp kích thích, làm giãn mạch, giảm đau và làm tan máu bầm

 Vị cay đặc trưng của ớt kích thích tuyến nước bọt tiết ra nhiều nước bọt, giúp choviệc tiêu hóa được dễ dàng hơn Ngoài ra, ớt có khả năng kích thích tim đậpnhanh, máu tuần hoàn nhanh, có lợi cho tim

 Đặc tính nóng của ớt sẽ giúp giữ nhiệt cho cơ thể trong mùa lạnh và còn giúp giảiđộc rất tốt qua đường hô hấp của da (toát mồ hôi)

3.2 THUỐC/DƯỢC PHẨM HIỆN ĐẠI.

Các chiết xuất từ capsaicinoids và carotenoid có tác dụng:

 Ngành dược phẩm sử dụng capsaicin như là một chất chống nắng gây kích thích cho các ứng dụng bên ngoài (Carmichael, 1991)

 Capasicin và các đồng hỗn hợp của nó được sử dụng để làm thuốc mỡ, thuốc bột

và thuốc cồn vì những đặc tính có chất làm se, chống kích ứng và giảm đau của chúng

 Sử dụng trong liệu pháp chữa viêm khớp, đau thần kinh mụn giộp, đau cơ

IV PP CHIẾT XUẤT CAPSAICIN

4.1 TỔNG QUAN CAPSAICIN

Micko cô lập capsaicin từ ớt bột (Capsicum annuum) và từ ớt cayenne (Capsicum

fastigiatum) 1 kg ớt cayenne chiết xuất ra 5.5 g capsaicin thô, gấp 20 lần lượng tìm thấy trong ớt bột (Capsicum annuum).Nelson trích ly Capsaicin bằng phương pháp của micko

và thu được 2.13g tinh thể tinh khiết từ 1.5 kg African capsicum

5.2 Chiết xuất Capsaicin và tổng hợp làm tinh

Phương pháp trích ly của Micko: Capsaicin thu từ các loại ớt cayenne

Trong trường hợp 1 : chỉ có 12 g capsaicin thô từ 40 pounds (khoảng 18kg) từ ớt cay thường

Trong trường hợp 2 : chỉ có 68g capsaicin thô từ 40 pounds (khoảng 18kg) loại siêucay.Sau khi làm tinh qua 3 lần còn lại 42g capsaicin tinh khiết

 Capsaicin được làm tinh bằng cách kết tinh từ PETROLIUM ETHER CHỨA 10% ETHYL ETHER Dung dịch cồn + capsaicin được chứng minh không hoạt động về mặt quang học

Nội dung nghiên cứu sau:

 MỤC ĐÍCH :Tối ưu hóa quy trình sản xuất cao ớt giảm đau dùng ngoài

 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT

I KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU ĐỂ TÌM LOẠI NGUYÊN LIỆU THÍCH HỢP.

 Đánh giá hàm lượng Capsaicin

 Đánh giá thành phần nguyên liệu

 Đánh giá hàm lượng ẩm

 Đánh giá các tạp chất

 Đánh giá giá thành , khả năng cung ứng được liệu

II KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

− Phương pháp ngâm dầm

− Phương pháp ngấm kiệt

− Phương pháp chiết bán liên tục

− Phương pháp chiết ngược dòng

III KHẢO SÁT YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT CHIẾT 1) Yếu tố về kỹ thuật

2) Yếu tố về dung môi

− Độ tinh khiết dung môi

− Nồng độ dung môi

− Khả năng thay thế dung môi

− Tỷ lệ dược liệu – dung môi

− PH

− Chất điện hoạt

V KHẢO SÁT CÔ ĐUỔI DUNG MÔI

− Thời gian

− Lượng nhiệt và nhiệt độ

− Hàm lượng sau cô đuổi dung môi

IV KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ

V KHẢO SÁT KHẢ NĂNG THU HỒI DƯ PHẨM

VI ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA QUY TRÌNH

VII THỬ HOẠT TÍNH SINH HỌC

VIII XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ ĐẠT TIÊU CHUẨN

IX KHẢO SÁT CÁC TÁ DƯỢC CẦN THÊM VÀO DƯỢC LIỆU

X KHOÀN CHỈNH CHẾ PHẨM CAO

− Đánh giá tính chất vật lý ( tỉ trọng , màu , ngoại quan …).

− Thành phần hóa học ( dùng phương pháp Sắc ký ) xác định.

V MÔ TẢ THỰC NGHIỆM

5.1 NGUYÊN LIỆU

5.1.1 Yêu cầu nguyên liệu

Nguyên liệu là trái ớt cay đã sơ chế cuống, chứa nhiều capsaicin để quá trình chiết đỡ tốn chi phí

5.1.2 Sơ chế nguyên liệu

Nước

60oC <

Khối lượng không đổi 3 ngày

Sấy dưới 60oC để giữ lại chất capsaicin, tiếp đó nguyên liệu được đưa vào nghiền hoặc xay nhuyễn để quá trình chiết tách được dễ dàng hơn

Kết tinh

Cao PE

CHI TIẾT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

I KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU

 Đánh giá hàm lượng Capsaicin

Phương pháp Soxhlet: Cân khoảng 10g nguyên liệu cho vào thiết bị trích ly

Soxhlet, sau đó thêm 150 ml etanol vào bình cầu Lắp hệ thống trích ly, mởbếp điện, tiến hành trích ly Khi dung môi ngưng tụ không còn màu dừng thínghiệm.Dịch trích được lọc, sau đó cô quay chân không thu hồi etanol, xácđịnh được lượng dầu ớt thu được Dầu ớt được thêm vào 5 ml aceton lắc đều,định mức 50 ml bằng etanol Dung dịch được pha loãng 10 lần, lọc qua mànglọc 0,45µm chứa trong vial chuẩn bị phân tích bằng HPLC xác định hàmlượng capsaicin

Phương pháp ngâm dung môi: Cân khoảng 10g bột ớt cho vào bình cầu

đáy bằng 250 ml, sau đó cho thêm 100 ml etanol, đậy kín Đặt bình cầu lênmáy khuấy từ, khuấy đều trong 8 giờ, sau đó để lắng 16 giờ Dịch trích đượclọc qua giấy lọc, dịch sau khi lọc được lưu giữ trong chai thủy tinh đậy kín.Sau đó, thêm 100 ml etanol vào bình cầu chứa nguyên liệu tiếp tục khuấytrong 8 giờ và để lắng trong 16 giờ Dịch trích mới tiếp tục được lọc và lưugiữ trong chai thủy tinh Lặp lại thí nghiệm đến khi dịch trích không cònmàu Dịch lọc được cô quay chân không thu hồi lượng etanol, xác định khốilượng hỗn hợp thu được (gọi là dầu ớt)

Xác định thành phần axit béo : phương pháp Soxhlet sử dụng phương pháp

phân tích sắc ký khí ghép khối phổ (Gas Chrotomagraphy MassSpectrometry GC/MS)

Các dung môi : acetonitril dùng cho HPLC (Merck)

 Đánh giá thành phần nguyên liệu

Các phần sử dụng (thịt quả) và phần không sử dụng (cuống, ruột và hạt) của ớt nguyên liệu sau khi tách riêng được đem cân Thành phần khối lượng của ớt

nguyên liệu được tính bằng công thức:

trong đó:

 Xác định hàm lượng nước trong ớt tươi và ớt bột nguyên liệu

II KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

1 Ngâm nhiều lần : mỗi lần dùng một phần của toàn lượng dung

môi, cho hiệu suất chiêt cao hơn Trong ngâm nhiều lần phân đoạn dung môi, lượng dung môi các lần sau dùng ít hơn các lần trước, sô lần ngâm và thòi gian ngâm tuỳ thuộc dược liệu và dung môi

2 Ngâm nhỏ giọt (ngấm kiệt) : 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 và kích thước quy định, trong quá trình chiết xuất không khuấy trộn Nguyên tắc của phương pháp 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 làm bằng thép không gỉ, thủy tinh, sứ, kim loại

mạ thiếc hoặc tráng men, tùy theo hình dạng có các loại như sau

Kỹ thuật ngâm nhỏ giọt bao gồm các giai đoạn

Chuẩn bị dược liệu: Dược liệu có độ ẩm không quá 5%, được phân

chia ở mức độ thích hợp, không nên quá nhỏ vì bột mịn dược liệu khi thấm dung môi dễ bị nén chặt, dung môi khó đi qua, ngăn cản quá trình chiết xuất Nếu dược liệu phân chia quá thô, kích thước tiểu phân lớn, làm giảm diện tích tiếp xúc với dung môi, làm giảm hiệu suất, không chiết kiệt hoạt chất Thông thường dược liệu nằm trong cỡ rây

Làm ấm dược liệu: Dược liệu sau khi phân chia cần được làm ẩm

bằng dung môi, đậy kín, để yên một thời gian cho dược liệu trương nở hoàn toàn, sau đó mới cho vào bình tiến hành ngấm kiệt Nếu dược liệukhông được làm ẩm trương nở hoàn toàn, khi tiếp xúc với dung môi trong quá trình ngấm kiệt, sẽ tiếp tục trương nở bịt kín các khe hở giữa các tiểu phân dược liệu, dung môi không chảy qua M ặt khác, khi dượcliệu không được làm ẩm trương nở, rấ t khó thấm ướt dung môi và khó đuổi hết không khí ra khỏi dược liệu, tạo ra các khoảng trông, trong đó dược liệu không 214 tiếp xúc với dung môi, làm giảm hiệu suất chiết Thòi gian để dược liệu trương nở từ 2 - 3 giò, lượng dung môi thấm ẩm tùy theo khả năng thấm ẩm của dược liệu đổi với dung môi cần dùng Sau đó qua rây cỡ to hơn đê bột tơi đêu

Cho dược liệu vào bình ngấm kiệt: Cần lót một lớp bông thấm nước

lên trên ông thoát dịch chiết, để bột dược liệu không gây tắc bình và lẫn vào dịch chiết Sau đó đặt giấy lọc đã cắt vừa vặn đáy bình hoặc đặt vải gạc, tấm kim loại đục lỗ lên trên Cho từ từ bột dược liệu đã được làm ẩm vào bình, vừa cho vừa san đều và nén nhẹ các lớp dược liệu Cho dược liệu đến 2/3 thể tích của bình, đặt giấy lọc và các vật đè trên để tránh xáo trộn dược liệu khi đổ dung môi (như các viên bi thủy tinh, tấm sứ, thép không gỉ đục lỗ )

Đổ dung môi vào bình và ngâm lạnh: Mở khóa ông thoát dịch chiết

và đổ dung môi lên khối dược liệu tói khi có vài giọt dịch chiết chảy ra, đóng khóa lại Đổ tiếp dung môi cách m ặt dược liệu 3 - 4 cm Ngâm lạnh trong thòi gian xác định thích hợp (thông thường khoảng 24 giò) đảm bảo hoạt chất đã hoà tan vào dung môi tới bão hoà

Rút dịch chiết: Hết thời gian ngâm lạnh, mở khóa cho dịch chiết chảy

từng giọt vào bình hứng