Báo cáo phương pháp nghiên cứu Dược liệu

Ngoài ra, hiện nay có nhiều kĩ thuật chiết xuất hiện đại mới được áp dụng với nhiều ưu việt trong chiết xuất các hợp chất tự nhiên như: - Chiết xuất với sự hỗ trợ của sóng siêu âm Chiết

KHOA DƯỢC

BÁO CÁO MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DƯỢC LIỆU

Lớp cao học khóa 2016 - 2018

CÁC KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU

TRÌ KIM NGỌC

Chuyên ngành: Dược liệu – Dược học cổ truyền

Mã số:60720406 Khóa 2016-2018

TP HCM, 05/2018

ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA DƯỢC

BÁO CÁO MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DƯỢC LIỆU

Lớp cao học khóa 2016 - 2018

CÁC KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU

Chuyên ngành: Dược liệu – Dược học cổ truyền

Mã số:60720406 Khóa 2016-2018

Thầy hướng dẫn: PGS.Ts Trần Hùng Học viên : Trì Kim Ngọc

TP HCM, 05/2018

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

I ĐẶT VẤN ĐỀ 2

II CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU 3

2.1 Khái niệm 3

2.2 Chuẩn bị dược liệu 3

2.3 Lựa chọn dung môi chiết 3

2.4 Lựa chọn phương pháp chiết xuất 3

III PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU 4

IV CÁC KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU HIỆN ĐẠI 4

4.1 Chiết xuất với sự hỗ trợ của sóng siêu âm (Chiết siêu âm- UAE) 4

4.1.1 Giới thiệu 4

4.1.2 Ứng dụng siêu âm chiết acid béo từ hạt Đu đủ 5

4.2 Chiết xuất với sự hỗ trợ của vi sóng (Chiết vi sóng- MAE) 6

4.2.1 Giới thiệu 7

4.2.2 Ứng dụng trong chiết xuất phenolic từ Trichilia roka 7

4.3 Chiết bằng phương pháp lưu chất siêu tới hạn (SPE) 8

3.3.1 Giới thiệu 8

3.3.2 Ứng dụng chiết dầu Gấc bằng CO 2 siêu tới hạn tại Việt Nam 10

IV KẾT LUẬN 10

TÀI LIỆU THAM KHẢO 11

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Chiết xuất dược liệu có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc quyết định đến chất lượng, độ an toàn và hiệu quả của các chế phẩm đông dược Đặc biệt, hiện nay xu hướng phát triển thuốc có nguồn gốc tự nhiên đang ngày càng phổ biến vì hiệu quả tốt mà lại an toàn nên vấn đề chiết xuất càng được quan tâm Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với thảm thực vật phong phú với trữ lượng lớn, có nhiều tiềm năng về cây thuốc Cơ chế tác dụng của nhiều thuốc vẫn chưa được làm sáng tỏ nhiều khi sử dụng theo kinh nghiệm… Yêu cầu đặt ra của ngành Dược là làm sao tìm ra được chất hoặc nhóm chất gây tác dụng sinh học trong dược liệu và chiết xuất, phân lập được hoạt chất đó.Vì vậy, chiết xuất dược liệu là một kỹ thuật quan trọng để phát triển thuốc theo hướng này Trong đó, việc áp dụng các công nghệ-kỹ thuật mới trong chiết xuất có ý nghĩa then chốt Gần đây trong công nghệ chiết xuất dược liệu đã có nhiều kỹ thuật mới ra đời như: chiết xuất hỗ trợ bởi vi sóng , sóng siêu âm, chiết xuất lỏng siêu tới hạn, chiếu dưới áp lực cao… đã thể hiện tính ưu việt, tiện lợi và hiêu quả so với phương pháp chiết xuất truyền thống

Do đó chuyên đề “Các kỹ thuật chiết xuất dược liệu” được chọn nhằm tìm hiểu kỹ hơn về nội

dụng này, góp phần nâng cao kiến thức bản thân, đồng thời có cách nhìn khái quát về vấn đề nghiên cứu

II CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU

2.1 Khái niệm

Chiết xuất là phương pháp sử dụng dung môi để lấy các chất tan ra khỏi các mô thực vật Sản phẩm thu được của quá trình chiết xuất là một dung dịch của các chất hòa tan trong dung môi Dung dịch này được gọi là dịch chiết Có ba quá trình quan trọng đồng thời xảy ra trong chiết xuất là:

- Sự hòa tan của chất tan vào dung môi

- Sự khuyếch tán của chất tan trong dung môi

- Sự dịch chuyển của các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật

Các yếu tố ảnh hưởng lên ba quá trình này (bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ, áp suất, cấu tạo của vách tế bào, kích thước tiểu phân bột dược liệu ) sẽ quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết xuất Một quy trình chiết xuất dược liệu điển hình gồm các bước sau [2]

2.2 Chuẩn bị dược liệu

Làm khô, chia nhỏ dược liệu hoặc làm đồng nhất các bộ phận tươi (hoa,lá,…) hay ngâm toàn bộ các phần của cây trong một dung môi [2]

2.3 Lựa chọn dung môi chiết

Dung môi chiết phụ thuộc vào bản chất của chất cần chiết, các thành phần cần chiết cũng như tạp chất trong dược liệu và phương pháp chiết xuất Có 3 nhóm dung môi chính sau (Dựa vào độ phân cực):

- Dung môi phân cực cao: nước, ethanol, methanol…

- Dung môi phân cực trung bình: ethyl acetat, dichloromethane…

- Dung môi kém phân cực hoặc không phân cực: n-hexan, ether dầu hỏa, [2]

2.4 Lựa chọn phương pháp chiết xuất

Có rất nhiều phương pháp, kĩ thuật chiết xuất khác nhau, được lựa chon tùy thuộc vào tính chất của chất cần chiết, dung môi chiết, đặc điểm của dược liệu,

và điều kiện cơ sở vật chất sẵn có [2]

- Ngâm

- Ngấm kiệt

- Chiết siêu tới hạn

- Hầm, sắc

- Thăng hoa [2]

III PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU

Phương pháp chiết xuất là yếu tố quan trọng góp phần vào sự thành công của quá trình nghiên cứu thuốc nguồn gốc tự nhiên, bao gồm các phương pháp truyền thống và phương pháp hiện đại Phương pháp chiết xuất truyền thống sử dụng dung môi kết hợp với gia nhiệt và khuấy trộn Các phương pháp chiết xuất hay sử dụng như [2]:

a Phương pháp chiết lạnh:

- Phương pháp ngâm

- Phương pháp ngấm kiệt

b Phương pháp chiết nóng:

- Phương pháp sắc

- Phương pháp hầm

- Phương pháp hãm

- Phương pháp cất kéo hơi nước

- Phương pháp chiết Soxhlet

Ngoài ra, hiện nay có nhiều kĩ thuật chiết xuất hiện đại mới được áp dụng với nhiều ưu việt trong chiết xuất các hợp chất tự nhiên như:

- Chiết xuất với sự hỗ trợ của sóng siêu âm (Chiết siêu âm- UAE)

- Chiết xuất với sự hỗ trợ của vi sóng (Chiết vi sóng- MAE)

- Chiết xuất lỏng siêu tới hạn (Chiết siêu tới hạn – SPE)

- Chiết xuất bằng dung môi dưới áp lực cao (Chiết dung môi nhanh- ASE)

IV CÁC KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU HIỆN ĐẠI

4.1 Chiết xuất với sự hỗ trợ của sóng siêu âm (Chiết siêu âm- UAE)

4.1.1 Giới thiệu

Nguyên lý của phương pháp: Siêu âm là một dạng sóng điện từ cao tần (>20 KHz) tai người không nghe được (20 KHz > 1-16 KHz) Tần số: 10.000 KHz (> 10 MHz) dùng trong y học, 20 -

100 KHz sử dụng trong kỹ thuật định vị, 20 – 40 KHz sử dụng để tẩy sạch (nha, kim hoàn) Siêu

âm làm dung môi (tại các hốc ở bề mặt tiếp xúc) bị sủi bọt, đẩy tạp chất ra khỏi bề mặt mẫu Bản chất sóng siêu âm khác với sóng điện từ Khi xuyên qua cơ thể, chỉ một lượng rất nhỏ của sóng

siêu âm bị các mô hấp thụ và chuyển thành nhiệt năng Sự tỏa nhiệt này không kéo dài, không làm tăng bề mặt nhiệt độ tại chỗ Phần lớn năng lượng của sóng siêu âm chuyển thành cơ năng (làm rung) Sự rung kéo dài sẽ làm vỡ các bọt khí tại chỗ, gây tổn thương tại chỗ, đôi khi nghiêm trọng Dưới tác dụng của siêu âm: dung môi tại các hốc nhỏ/dược liệu bị sủi bọt, đẩy chất cần chiết ra khỏi dược liệu, chất tan vào trong dung môi (chiết xuất) [2]

Ưu điểm

- Thiết bị tương đối đơn giản, bảo quản và vận hành đơn giản, thiết bị không quá đắt tiền

-Chiết được nhiều nhóm hoạt chất, dung môi chiết khá đa dạng

-Lượng mẫu: có thể lên đến hàng trăm gam

- Giảm được nhiệt độ và áp suất, ưu điểm này được ưu tiên áp dụng để chiết cho các hoạt chất không bền với nhiệt

- Tăng được khối lượng dịch chiết và rút ngắn được thời gian chiết, và như vậy cũng kéo theo tiết kiệm năng lượng đầu vào Như trong nghiên cứu này, lượng phenolic toàn phần thu được bằng UAE trong thời gian 15 phút cao hơn đáng kể so với chiết bằng SE trong thời gian 60 phút [2]

Nhược điểm

- Dung môi khó được làm mới trong suốt quá trình chiết xuất, vì vậy hiệu lực của nó là một hàm

số phụ thuộc vào hệ số phân ly

- Thời gian lọc và rửa dịch chiết kéo dài, vì vậy sẽ tốn nhiều dung môi, làm mất một lượng dịch chiết hoặc dịch chiết có thể bị nhiễm bẩn - Sự thoái hóa bề mặt của đầu dò theo thời gian sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất chiết [2]

4.1.2 Ứng dụng siêu âm chiết acid béo từ hạt Đu đủ

Quả đu đủ là cây có năng suất cao từ họ Caricaceae thuộc giống Carica hiện đang phát triển ở nhiều nước nhiệt đới Tuy nhiên, đu đủ Carica có nguồn gốc ban đầu từ Mỹ và châu Phi cận

nhiệt đới và cận nhiệt đới Tuy nhiên, tính khả thi của dầu hạt đu đủ vẫn chưa được xác nhận bởi các nghiên cứu trước đây Các phương pháp chiết khác nhau để thu dầu hạt đu đủ (ví dụ: chiết dung môi, chiết xuất và dùngenzyme bằng dung dịch nước) đã được kiểm tra trong các nghiên cứu trước đây Hơn nữa, tối ưu hóa các điều kiện khai thác (tức là, thời gian, nhiệt độ, loại dung môi, rắn để tỷ lệ dung môi và kích thước hạt) trong phương pháp chiết dung môi đã được nghiên cứu để thu được thêm năng suất và chỉ số chất lượng tốt hơn của sản phẩm trong điều kiện khai thác tối ưu [5]

Phương pháp chiết siêu âm hỗ trợ (UAE) đã được sử dụng để thay thế cho chiết dung môi do một

số lợi thế mà nó cung cấp (tức là, đơn giản, thiết bị rẻ tiền và giảm đáng kể trong lượng dung môi, nhiệt độ và thời gian chiết) Các nhà nghiên cứu trước đây đã áp dụng kỹ thuật chiết siêu âm tách dầu và các hợp chất hoạt tính sinh học từ các nguồn thực vật khác nhau Nghiên cứu này chứng minh ảnh hưởng của ba phương pháp chiết xuất khác nhau đến thành phần axit béo (FAC)

và triacylglycerol (TAG) của dầu hạt đu đủ đã được nghiên cứu Đánh giá sự phù hợp của chiết

hỗ trợ siêu âm (UAE) so với phương pháp chiết xuất thông thường (ví dụ, chiết Soxhlet (SXE) và chiết dung môi (SE)) Người ta cho rằng chiết hỗ trợ siêu âm (UAE) có thể là một phương pháp hiệu quả cho việc thu dầu hạt đu đủ hơn phương pháp chiết xuất thông thường Hiệu quả của các

kỹ thuật chiết khác nhau được đánh giá bởi xác định năng suất thu hồi, thành phần axit béo (FAC) và triacylglycerol (TAG) của dầu hạt đu đủ thu được trong điều kiện khai thác khác nhau [5]

Tiến hành

Chiết dung môi

Hexan được sử dụng làm dung môi chiết trong tất cả các quy trình chiết Trong nghiên cứu này,

10 g bột hạt từ hai các giống đu đủ khác nhau được chiết bằng Soxhlet (SXE) Để chiết dung môi (SE), bột hạt đã được trộn với dung môi (1:10 g /ml) trong một chai nắp màu xanh và các chai được bao phủ với lá nhôm Trong nghiên cứu này, quá trình chiết dung môi (SE) được thực hiện dưới điều kiện thử nghiệm khác biệt (ví dụ: thời gian: 3, 6, 9 và 12 giờ; nhiệt độ: 25 và 50 ° C) Tất cả các chai đều được lắc bằng máy lắc nước có thể điều khiển nhiệt độ ở tốc độ 100 vòng/phút theo cách chiết điều kiện khác nhau Tất cả được thực hiện trong ba lần [5]

Chiết hỗ trợ siêu âm (UAE)

Chiết hỗ trợ siêu âm (UAE) cũng được áp dụng cho việc thu dầu từ hạt giống Sekaki Bể siêu âm

(Power sonic 420, với tần số 40 KHz và công suất tối đa 700 W, kích thước bên trong (id): 500×300 × 150 mm) Việc chiết siêu âm được thực hiện theo điều kiện thử nghiệm sau đây: nhiệt

độ, (50 ° C), thời gian, (30 phút), tỷ lệ rắn đến dung môi (1: 8 g / mL) và công suất sonication (40 KHz và sức mạnh 700 W) Hexan được sử dụng làm dung môi và chiết xuất được thực hiện lặp lại [5]

Kết luận

Nghiên cứu này đã nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp và điều kiện chiết xuất khác nhau lên năng suất chiết, thành phần axit béo và triacylglycerol của dầu hạt đu đủ Hiện tại nghiên cứu cũng kiểm tra hiệu quả của chiết hỗ trợ siêu âm (UAE) so với phương pháp chiết thông thường (ví dụ: chiết Soxhlet (SXE) và chiết dung môi (SE)) Mục tiêu này đạt được bằng cách so sánh năng suất chiết, FAC và TAG của các loại dầu hạt giống đu đủ chiết xuất khác nhau Đã chứng minh rằng axit oleic (> 70%) và triolein (>40%) là axit béo chiếm ưu thế và triacylglycerol trong dầu hạt đu đủ Điều này xác nhận rằng hạt đu đủ là một nguồn tiềm năng của dầu oleic cao Tuy nhiên, công việc hiện tại cho thấy nghiên cứu thêm về vấn đề độc tính và an toàn của dầu hạt đu

đủ thô Nghiên cứu này đã tiết lộ rằng việc khai thác bằng siêu âm hỗ trợ là một kỹ thuật thích hợp để thu dầu từ hạt đu đủ Nó cung cấp dầu hạt đu đủ với axit béo mong muốn trong thời gian chiết tương đối ngắn và điều kiện vừa phải so với các phương pháp chiết dung môi khác nhau Nghiên cứu hiện tại cũng khuyến cáo tối ưu hóa các điều kiện siêu âm để đạt được dầu hạt đu đủ với chất lượng tốt nhất [5]

4.2 Chiết xuất với sự hỗ trợ của vi sóng (Chiết vi sóng- MAE)

4.2.1 Giới thiệu

Patil & Shettigar (2010) đã báo cáo một phương pháp chiết xuất dung môi có hỗ trợ vi sóng, công nghệ sáng tạo được gọi là xử lý hỗ trợ vi sóng (MAP) Các ứng dụng MAP bao gồm chiết xuất các hợp chất có giá trị cao từ các nguồn tự nhiên bao gồm các chất dinh dưỡng thực vật, thành phần thực phẩm dinh dưỡng và chức năng và hoạt tính dược phẩm từ sinh khối

So với các phương pháp chiết dung môi thông thường, công nghệ MAP cung cấp một số kết hợp các ưu điểm sau:

- Cải tiến sản phẩm, tăng độ tinh khiết của dầu thô chiết xuất

- Cải thiện tính ổn định của các hợp chất đánh dấu

- Sử dụng ít dung môi độc hại

- Giảm chi phí chế biến, tăng thu hồi và độ tinh khiết của các hợp chất đánh dấu

- Giảm năng lượng và sử dụng dung môi Với chiết xuất có nguồn gốc từ vi sóng như trái ngược với khuếch tán, tốc độ chiết xuất rất nhanh và có thể đạt được tính linh hoạt dung môi lớn hơn

- Nhiều biến số, bao gồm cả năng lượng vi sóng và mật độ năng lượng, có thể được điều chỉnh để cung cấp các thuộc tính sản phẩm mong muốn và tối ưu hóa kinh tế quy trình Quá trình này có thể tùy chỉnh để tối ưu hóa vì lý do thương mại/chi phí [3]

4.2.2 Ứng dụng trong chiết xuất phenolic từ Trichilia roka

Việc sử dụng các hợp chất hoạt tính sinh học như polyphenol, các chất chống oxy hóa tự nhiên nổi tiếng, trong các lĩnh vực thương mại khác nhau như dược phẩm, thực phẩm và công nghiệp hóa chất, biểu thị sự cần thiết của phương pháp thích hợp nhất và tiêu chuẩn để chiết xuất các thành phần hoạt tính này từ nguyên liệu thực vật

Chiết xuất hỗ trợ vi sóng (MAE) đã được sử dụng để tăng hoạt động sinh học, giảm thời gian chiết, dung môi chiết và năng lượng được sử dụng so với phương pháp thông thường, chẳng hạn như tác động cơ học Phương pháp chiết thông thường như tác động cơ học thì tốn nhiều năng lượng, thời gian và dung môi Tuy nhiên, chiết xuất hỗ trợ vi sóng (MAE) là một phương pháp thay thế đáng tin cậy So phương pháp chiết dung môi thông thường, công nghệ xử lý vi sóng (MAP) có ưu điểm sau: Cải tiến sản phẩm, tăng độ tinh khiết của các chất chiết suất thô, cải thiện tính ổn định của các hợp chất đánh dấu, khả năng sử dụng ít dung môi độc hại, giảm chi phí xử

lý, tăng thu hồi và độ tinh khiết của các hợp chất đánh dấu, tốc độ chiết xuất rất nhanh, giảm năng lượng và sử dụng dung môi [4]

Tiến hành

Nguyên liệu thực vật

Các mẫu thực vật được thu thập tại Touboro ở khoảng 50 Km từ Ngaoundere vào tháng 12 năm

2008 và được xác định bởi Pr Mapongmetsem, một nhà thực vật học tại Khoa Khoa học Sinh học

của Đại học của Ngaoundere Mẫu rễ của Trichilia roka được sấy khô và xay thành bột Đã thu

được 3,25 kg [4]

Quy trình chiết xuất được hỗ trợ bằng vi sóng

Chiết xuất các hợp chất phenolic để so sánh sự khác nhau khi thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống MAE Việc chiết xuất đã được kiểm tra tại thời gian chiết khác nhau (20 - 80 s) với ba yếu

tố cố định khác nhau: Độ phân cực, mức công suất vi sóng và tỷ lệ chất lỏng-rắn Dung dịch nước-methanol được sử dụng làm dung môi an toàn và hiệu quả để chiết xuất hợp chất phenolic [4]

Kết quả

Kết quả của các nghiên cứu so sánh về năng suất chiết thu được bởi hai phương pháp chiết xuất bằng cách chiết xuất bằng vi sóng và phương pháp kích thích cơ học như là một hàm của thời gian chiết Khả năng chiết cao nhất (89,12%) đạt được bằng phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng, phương pháp kích động cơ học chiết xuất với năng suất thấp hơn (69,10%) Kết quả này có thể giải thích bởi thực tế là sử dụng chiết hỗ trợ vi sóng (MAE) năng lượng vi sóng để chiết xuất các hợp chất từ vật liệu thực vật bên trong quá trình MAE, sự gia tăng nhiệt độ nhanh chóng, áp lực nội bộ tăng, do bức xạ vi sóng, tạo điều kiện thấm và quá trình hòa tan [4]

Đối với hai phương pháp, thời gian chiết 50 s cho MAE và 210 phút cho kích động cơ học Vì vậy, cho thấy MAE mất ít thời gian chiết hơn so với kích động cơ học Năng suất chiết vi sóng cao này chủ yếu do năng lượng vi sóng được phân phối hiệu quả đến vật liệu thông qua tương tác phân tử với điện từ trường và cung cấp một cách nhanh chóng chuyển năng lượng vào dung môi chiết xuất và nguyên liệu Hơn nữa, sự gia tăng đáng kể về năng suất chiết, cũng phụ thuộc nhiệt

độ dung môi cao hơn có độ hòa tan mạnh hơn Ngoài ra, với sự gia tăng sức mạnh bức xạ, điểm sôi của hỗn hợp sẽ đến nhanh hơn, và hiện tượng sôi cường độ cao hơn [4]

Những kết quả này cho thấy rằng áp dụng kỹ thuật vi sóng để chiết xuất các chất chuyển hóa thứ cấp thực vật có thể cải thiện đáng kể năng suất chiết so với phương pháp chiết thông thường như kích thích cơ học [4]

4.3 Chiết bằng phương pháp lưu chất siêu tới hạn (SPE)

3.3.1 Giới thiệu

Đây là hệ thống chiết xuất với công nghệ tiên tiến nhất Chiết lưu chất siêu tới hạn (SFE) liên quan đến việc sử dụng khí, thường là CO2 và nén chúng thành một chất ở trạng thái siêu tới hạn Sau đó được bơm qua một xy lanh chứa nguyên liệu để chiết xuất Từ đó, dịch chiết siêu tới hạn được bơm vào một buồng tách nơi chất chiết được tách ra khỏi khí và khí được thu hồi để tái sử dụng Tính chất của dung môi CO2 có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi áp suất và nhiệt độ

mà một trong những công trình tại [3]

Ưu điểm của SFE là tính linh hoạt mà nó giúp xác định các thành phần muốn chiết xuất từ một

hơi hoàn toàn) [3]

Nhược điểm là công nghệ này khá đắt [3]