KỸ THUẬT CHIẾT SUẤT một số dược LIỆU KHÁC tổ 6

chiết xuất dược liệukỹ thuật chiết suấtlọcphương pháp chiếtsắc kýChiết xuất dược liệu là có nguồn gốc nguyên liệu trong tự nhiên chứa các tinh chất quý giá mà còn người không thể tự tổng hợp. Sự kết hợp theo các công thức hóa học nhất định của những thành phần lấy từ các bộ phận trên thảo dược ( hoa, quả, hạt, lá, cành, thân, rễ, củ…) ở dạng tươi hoặc đã qua sơ chế, sây khô.

CHIẾT SUẤT MỘT SỐ

HỢP CHẤT KHÁC

Tổ 6 – Dược 5BK3

I CHIẾT XUẤT ARTEMISININ TỪ LÁ THANH CAO HOA VÀNG

1 CÂY THANH CAO HOA VÀNG

Tên khác: Thanh hao hoa vàng, Ngải đắng, Qinghao

TKH: Artemisia annua L Asteraceae

Mọc hoang: Trung quốc, Việt Nam, Mỹ, một số nước châu Âu và Đông Nam Á Đến nay trồng Trung Quốc, Việt Nam và một số nước châu Phi

Thân thảo sống hàng năm, cao 1,2 – 1,5 m Cây ưa sáng, chịu hạn và kháng sâu bọ Cây có mùi đặc biệt giúp xua đuổi côn trùng

Hạt gieo trồng vào đầu mùa xuân Cây cao 15-25 cm tỉa

cây con trồng đại trà Sau 5-6 tháng, cây bắt đầu ra nụ

thì thu hoạch lá (Chặt cả cây, tuốt lá rồi phơi khô hoặc

phơi nắng cả cây rồi rũ lấy lá khô) Sau này, thu lá theo

cách tỉa dần đến lúc cây có hoa thì chặt cả cây lấy lá

- Artemisinin phân bố trong nhiều bộ phận của cây: lá, nụ hoa, cành non.

- Lá chỉ chiếm khối lượng 20% so với toàn cây, nhưng chứa 90% lượng Artemisinin

- Hàm lượng Artemisinin trong lá cao nhất lúc cây bắt đầu ra nụ, có thể tới 1,6%

- Thanh cao sản xuất và dự trữ Artemisinin trong các cụm lông tiết trên bề mặt lá và hoa Lá già, tế bào vỡ tiết ra dẫn đến hàm lượng Artemisinin giảm đi

- Ngoài Artemisinin, trên 150 hợp chất đã được xác định, trong đó có nhiều sesquiterpene như acid artemisinic (qinghao acid), qinhaosu I (arteannuin A), qinhaosu II (arteannuin B), qinhaosu III (deoxyartemisinin) … Tất cả các sesquiterpene đều có sự liên hệ mật thiết với nhau và đều có cùng một đặc trưng là sự có mặt của bộ khung sis-decalin trong phân tử

1 CÂY THANH CAO HOA VÀNG

- Artemisiten cũng có hoạt chất trống sốt rét nhưng thấp hơn artemisinin Hàm lượng artemisiten thường tỉ lệ nghịch với artemisinin (khoảng 0,1%) và dễ kết tinh cùng artemisinin Tạp chất liên quan này khó tách khỏi artemisinin bằng phương pháp kết tinh mà phải dùng sắc ký cột.

- Hàm lượng Acid artemisinic > artemisinin ~ 10 lần Được cho là tiền chất trong sinh tổng hợp artemisinin trong cây.

- Ngoài ra, lá cây chứa 1% tinh dầu, một số flavonoid, coumarin, nhựa và sáp.

• Sáp là tạp chất chính khi chiết xuất artemisinin

• Sáp không tan trong aceton → dùng aceton để phát hiện artemisinin có lẫn sáp không.

1 CÂY THANH CAO HOA VÀNG

- Artemisinin tinh kiết khá bền vững dưới tác dụng của nhiệt độ, không bị phân huỷ bởi nhiệt độ chảy và cũng không bị biến đổi ở nhiệt độ cao hơn độ chảy 50°C trong vòng 5 phút → có thể tinh chế bằng phương pháp thăng hoa

- Artemisinin dễ bị thủy phân bởi môi trường acid và kiềm

- Artemisinin và câc dẫn chất (Artesunat, artemether) là nhóm thuốc có hiệu lực cao đối với kí sinh trùng sốt rét, làm giảm số lượng kí sinh trùng với hệ số khoảng

1000 lần ở mỗi chu kì vô tính, nhiều hơn các thuốc sốt rét khác (Với hệ số từ 100 đến 1000 lần) => Do đó thuốc có tác dụng làm sạch ký sinh trùng và cắt sốt nhanh

2 ARTEMISININ

- Artemisinin (C15H22O5), dạng bột kết tinh trắng hoặc tinh thể

hình kim không màu Nhiệt độ nóng chảy là 151°C-154°C

- Thực tế không tan trong nước, rất tan: dicloromethan, dễ tan:

aceton và ethyl acetat, tan: acetic băng, ethanol và methanol

3.1 Một số pp đã được sử dụng:

•Artemisinin được phân lập đầu tiên tại Trung Quốc nhưng công bố đầu tiên về pp chiết ở phòng thí nghiệm là của Klayman và các cộng sự với dung môi Petrolether (30-60oC) và sắc ký dịch cô đặc trên cột Silicagel triển khai bằng dm Cloroform-ethylacetat

•El Feraly và cộng sự thực hiện chiết ở quy mô sản xuất bằng dm n-hexan và pp sắc ký cột silicagel với hệ dm ethylacetat

Một số pp được sử dụng hiện nay trên thế giới:

•Chiết xuất bằng dm n-hexan

•Chiết xuất bằng ethanol

•Chiết xuất bằng dm CO2 siêu tới hạn

•Chiết xuất bằng dd ion lỏng

3 CHIẾT XUẤT ARTEMISININ 

- Hòa tan tốt

- Độ nhớt thấp, sức căng

bề mặt ≈ 0 -> thấm vào nhanh và sâu hơn so với

dm lỏng.

- Hòa tan tốt

- Là muối dạng lỏng ở điều kiện thường

- Hòa tan tốt

Ưu điểm -Cách tiến hành đơn giản

-Chi phí thấp

- Dm chiết ít độc

- Không độc hại, an toàn với môi trường

- Việc loại dm khí đơn giản hơn so với dm lỏng

- Bền nhiệt, an toàn với môi trường

- Chi phí thấp

Nhược điểm

hiệu suất chiết thấp và dễ cháy nổ.

- Dễ cháy nổ, chi phí cao

- Artemisinin kém ổn định

- Cần thiết bị chuyên dụng, đắt

- Không thích hợp với các mẫu chiết lỏng

- Cần công nghệ -

kỹ thuật cao

3 CHIẾT XUẤT ARTEMISININ 

3.2 PP chiết xuất Astemisinin bằng dm n-hexan :

Ở Việt Nam, ngay từ năm 1990 đã có nghiên cứu chiết Artemisinin Hiện

nay dùng pp chiết xuất bằng n-hexan hoặc xăng công nghệ nhưng chủ

yếu dùng n-hexan.

3 CHIẾT XUẤT ARTEMISININ 

Vì sao chủ yếu chọn n-hexan mà

ko dùng Xăng công

nghệ ?

Xăng là hỗn hợp của nhiều loại Hidrocacbon no mạch thẳng (tương tự n-hexan); rẻ, dễ kiếm Tuy nhiên vì là hỗn hợp, nên ko được chọn lọc, thành phần không ổn định, nên khó kiểm soát các đặc tính như độ hòa tan, nhiệt độ, cách thức loại dung môi,…

- Chuẩn bị nguyên liệu: Lá phơi khô rồi xay thành bột và nạp vào bình chiết -> giúp tăng tỉ trọng nguyên liệu -> tăng khối lượng mẻ chiết và tiết kiệm dung môi.

- Quy trình: gồm quá trình chiết xuất (bằng pp ngâm phân đoạn ngược dòng hoặc pp chiết Soxhlet) và quá trình tinh chế.

• Ưu điểm: dung môi khá chọn lọc, quy trình đơn giản, chi phí thấp

• Nhược điểm: hiệu suất chiết thấp (chỉ 60-70%); dung môi độc, ô nhiễm, dễ cháy nổ.

3.2.1.Quy trình chiết xuất Astemisinin bằng dm n-hexan

Bột lá thanh hao Dung môi n-Hexan

Astemisinin + Sáp Dịch cô đặc 1/10

Dịch chiết

Bã dược liệu

Chiết xuất

Cất thu hồi n- Hexan

Để kết tinh, vẩy ly tâm

Rửa sáp bằng xăng nóng

Ít nhất 24h

-Nhiệt độ: 40-50 o C -Chiết 3 lần: dịch chiết lần 3 làm dm chiết lần 1 cho mẻ khác

-Thời gian chiết: 3 giờ -Dung môi/Nguyên liệu: 5/1

3 CHIẾT XUẤT ARTEMISININ 

3.2.2 Quy trình tinh chế Astemisinin

Astemisinin thô

Astemisinin tinh khiết Tinh thể

Hàm lượng 90-95% (so với Astemisinin tinh khiết)

hòa tan trong Aceton

xem có lẫn sáp ko: dd

Astemisinin thô)Đun hồi lưu 15-20p, lọc nóng

? Với 1 tấn lá thanh hao hoa vàng khô thu được bao nhiêu hoạt chất Astemisinin?

•Theo dược điển V: Hàm lượng Artemisinin phải không được ít hơn 0,7 % tính theo dược liệu khô kiệt.

•Hàm lượng tối đa có thể thu được là vào lúc cây bắt đầu ra nụ đạt 1.6% trong lá khô.

• Do đó giả sử hiệu suất chiết là 100% thì thu được là: 0.7%-1.6% *1000(kg)=7- 16 kg

•Với pp chiết bằng n-hexan, hiệu suất chỉ đạt khoảng 60-70% thì lượng hoạt chất tinh khiết thu được là: 4.2

- 11.2 kg.

- PP chiết bằng dm CO2 siêu tới hạn cho hiệu suất

tối ưu nhất nhưng việc áp dụng cần chi phí cao

cùng trang thiết bị chuyên dụng, chưa thể ứng dụng

phổ biến tại VN.

- PP chiết bằng dm CO2 siêu tới hạn cho hiệu suất

tối ưu nhất nhưng việc áp dụng cần chi phí cao

cùng trang thiết bị chuyên dụng, chưa thể ứng dụng

phổ biến tại VN

Cách tối ưu hiệu suất chiết:

1 Thêm vài % aceton, cồn cloroform hay ethylic vào dm chiết n-hexan để tăng khả năng hòa tan Astermisinin

2 Dùng pp ngâm phân đoạn ngược dòng với mỗi mẻ 3 lần chiết vừa tiết kiệm dung môi lại vừa tối đa được lượng hoạt chất hòa tan ra.

3 Kiểm soát tốt các mức nhiệt độ:

+ Nhiệt độ chiết: 40-50 C thích hợp để tăng khả năng hòa tan hoạt chất vào dung môi ⁰

+ Nhiệt độ sấy 80 C: vừa làm khô, vừa không ảnh hưởng đến tính chất lý hóa và hình dạng tinh thể thu được ⁰

CHIẾT XUẤT

CURCUMINOID TỪ THÂN RỄ NGHỆ

 Cây nghệ vàng mọc hoang và được trồng ở nhiều nước

vùng nhiệt đới

 Ở nước ta Nghệ vàng được trồng khá phổ biến Một số địa phương hình thành các vùng chuyên canh như Xuân Lộc (Đồng Nai), Khoái Châu (Hưng Yên), Nghệ An

 Mô tả: Nghệ vàng là một loại cây cỏ, cao 0,6 m đến 1 m

Thân rễ thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt

ngang có màu vàng cam sẫm

Thu hái và chế biến:

 Thu hái: Thu hoạch vào mùa thu Cắt bỏ hết rễ để riêng, thân

• Curcuminoid là hỗn hợp nhiều chất

• 3 chất chủ yếu là:

o Curcumin I (diferuloylmethan, curcumin chính danh, 52 – 63%)

o Curcumin II (demethoxycurcumin, 19 - 27 %)

o Curcumin III (bis-desmethoxycurcumin, khoảng 18 - 28 %)

Ngoài 3 thành phần trên, curcuminoid còn chứa cyclocurcumin và calebin với tỉ lệ nhỏ.

2 Curcuminoid

Curcumin I (Curcumin)(Hình kim, màu vàng)

Curcumin III (bis-desmethoxycurcumin)

(Hình kim, màu vàng cam tím)

Curcumin II (Demethoxycurcumin)

(Hình kim, màu vàng cam)

Curcuminoid

Ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH>7

Rất dễ bị oxy hóa, không bền dưới tác dụng của ánh sáng, nhất là trong dung dịch.

• Tính chất của curcuminoid

Kháng khuẩn Chống oxy hoá

Phòng và hỗ trợ

• Tác dụng: Curcuminoid có nhiều tác dụng có lợi cho việc phòng và điều trị bệnh

3 Chiết xuất curcuminoid

• Thân rễ nghệ tươi: rửa sạch, thái lát mỏng, sấy khô, xay thành bột thô

• Dịch chiết được chiết xuất bằng phương pháp ngâm phân đoạn ngược dòng hoặc ngấm kiệt với dung môi aceton, tỷ lệ dung môi / dược liệu là 3/1

• Dịch chiết được cất thu hồi dung môi đến khi loại hết aceton khỏi dịch chiết, thu được dạng cao mềm

• Loại chất béo trong cao mềm bằng n – hexan, đun hồi lưu trong 30 phút

• Hoà cao đã loại chất béo vào đồng lượng ethanol 96% và ủ ở nhiệt độ 40-50°C trong 24 giờ để curcuminoid kết tinh

• Lọc Rửa tinh thể bằng ethanol 96%, sấy khô thu được curcuminoid thô, có hàm lượng

curcuminoid khoảng 80%.

• Tẩy màu và kết tinh lại trong ethanol thu được curcuminoid đạt hàm lượng > 95%.

BỘT NGHỆ Aceton

Cất thu hồi aceton

Loại chất béo

Thêm đồng lượng ethanol 96% Để kết tinh

Tẩy màu, kết tinh lại

Sơ đồ các bước chiết

xuất curcuminoid từ

củ Nghệ:

Nhận xét và đánh giá

 Quy trình tinh chế Curcuminoid thực hiện đơn giản và cho sản phẩm chất lượng cao

> 95%, hiệu suất chiết xuất cao hơn so với các phương pháp truyền thống.

 Sử dụng hỗn hợp dung môi chiết phù hợp, làm tăng hiệu suất chiết và giảm tối đa lượng dung môi sử dụng.

 Quy trình chiết xuất phù hợp, làm tăng khả năng tách chiết hoạt chất, tiết kiệm dung môi tối đa

CHIẾT SUẤT ACID SHIKIMIC

TỪ QUẢ ĐẠI HỒI

Acid shikimic

1.CÂY ĐẠI HỒI

Đặc điểm thực vật và phân bố

Cây cao 6 – 10m Cành mọc thẳng tạo cho cây dạng thon gọn và tán lá hẹp Lá mọc so le nhưng thường mọc sít tạo thành các vòng giả, từ 4 – 6 lá Lá thon dài hoặc hình bầu dục mép nguyên có lượn sóng hoặc không Lá rất dễ rụng khỏi cành nếu cắt cành rời khỏi cây Hoa có thể có nhiều màu: Trắng, trắng hồng, hồng, tím hồng Noãn đa số là 8 có khi

Hồi được coi là một đặc sản của tỉnh Lạng Sơn, được trồng ở hầu hết các huyện

Bằng, Quảng Ninh, Bắc Thái (vùng giáp với Lạng Sơn) Năm 1999, toàn Lạng Sơn trồng 17000 ha hồi, thu hoạch 15000 tấn quả tươi

Hồi còn được trồng ở Trung Quốc (Quảng Tây, Nam Ninh).

Trồng bằng hạt Chọn quả to đều

cánh từ 8 – 10 cánh (đại) của

những cây ở độ tuổi trưởng thành

(30 – 40 tuổi), không bị sâu bệnh,

thường xuyên sai quả và được

chăm sóc tốt Phơi nắng nhẹ, quả

sẽ nứt, hạt rơi ra Bảo quản hạt

trong cát trong 3 tháng khi hạt nứt

nanh 7 – 10% thì gieo Thường

gieo trước tết nguyên đán 2 tuần

Khi cây ra lá đều thì cấy vào bầu

Cây con 20 – 25 tháng tuổi thì

đem trồng. Hồi được khai thác vào 2 vụ Vụ chính vào tháng 8 – 9 (hồi mùa),

vụ phụ từ tháng 11 – tháng 2 năm sau (vụ chiêm) Thường cây sai quả vào vụ mùa thì sẽ ít quả vào

vụ chiêm và ngược lại.

Cây ra hoa vào lúc 5 tuổi Những năm đầu tiên sản lượng thường thấp Cây trưởng thành, 1 năm có thể cho từ 20 – 40 kg quả Có thể khai thác đến khi cây 100 tuổi hoặc hơn nữa

Trồng trọt và

thu hái

Bộ phận

dùng

– Quả – Fructus Anisi stellati.

– Tinh dầu – Oleum Anisi stellati.

Đăc điểm vi học:

+ Quả (bôt): Nhiều tế bào mô cứng hình dạng khác nhau của vỏ quả

giữa, vỏ quả trong và vỏ hạt Thể cứng của cuống quả Nhiều tế bào chứa tinh dầu

+ Lá (vi phẫu): Có các thể cứng hình dáng đăc điểm ở gân và phiến lá (để phân biêt với lá hồi núi I griffithii, không có thể cứng chỉ có các đám tế bào mô cứng).

Quả được phơi khô đến đô ẩm 12 – 13%.

Tinh dầu được cất từ quả tươi vừa mới thu hái với hiêu suất 3-3,5% Tinh dầu hồi Lạng Sơn được thị trường quốc tế xếp và loại I Hàng năm nơi này cùng cấp 2/10 sản lượng toàn thế giới, còn lại là Quảng Tây (3/10) và

Nam Ninh (5/10) (tinh dầu loại II).

– Quả hồi có tác dụng giúp tiêu hoá, lợi sữa, giảm đau, giảm co bóp nhu đông ruôt, dùng để chữa ỉa chảy, nôn mửa, ăn không tiêu, bụng đầy.

Tính vị trong Đông y: Vị cay, ôn, tác dụng vào kinh can, thân, tỳ, vị, có tác dụng ôn trung khứ hàn Dạng dùng: bôt, rượu thuốc.

Dùng ngoài hồi có tác dụng chữa đau nhức, thấp khớp, bong gân

– Tinh dầu hồi có tác dụng tương tự như dược liêu, thường được phối hợp trong nhiều thuốc khác Ngoài ra tinh dầu còn dùng để tổng hợp các

hormon oestrogen  (diethylstilbestrol, diethylstilbestrol propionat).

Quả hồi và tinh dầu hồi được được dùng làm gia vị và hương liêu cho rất nhiều sản phẩm trong kỹ nghê thực phẩm: rượu mùi, kẹo gum, bánh kẹo, gelatin, puding, thịt và các sản phẩm của thịt Hàm lượng tinh dầu tối đa được phép đưa vào thực phẩm là 0,07% Ngoài ra tinh dầu còn được dùng trong kỹ nghê sản xuất xà phòng, kem đánh răng, thuốc lá v.v.

2 Acid shikimic

•Acid shikimic (acid 3,4,5-trihydroxy-1-cyclohexan-1-carboxylic , C7H10O5) là chất kết tinh màu trắng tan trong 5 phần nước , 45 phần ethanol tuyệt đối , tan trong methanol , không tan trong ethylacetat, aceton , chloroform , benzen , ether dầu hỏa

Acid shikimic (acid 3,4,5-trihydroxy-1-cyclohexan-1-carboxylic , C7H10O5) là chất kết tinh màu trắng tan trong 5 phần

nước , 45 phần ethanol tuyệt đối , tan trong methanol , không tan trong ethylacetat, aceton , chloroform , benzen , ether dầu hỏa

• Nguồn gốc

Acid shikimic có trong nhiều loài thực vật như đại hồi , bạch quả , quyển bá trường sinh kha tử , chuối tiêu,

hướng dương, tiểu hồi … Nhưng hiện nay đại hồi vẫn là nguyên liệu quan trọng để chiết xuất, bởi hàm lượng acid shikimic trong quả hồi tương đối cao (5%-10%) Acid shikimic còn có nguồn gốc từ tổng hợp hoặc bán tổng hợp.

• Vai trò :

Trong sinh học nói chung, acid shikimic đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp các acid amin thơm như phenylalanin, tryptophan, tyrosin; các alcaloid, hợp chất phenolic, các phenyl propanoid Nó là chất trung gian hóa học quan trọng của các quá trình chuyển hóa trong thực vật và vi sinh vật

Về tác dụng dược lý : acid shikimic có tác dụng chống viêm, giảm đau, có khả năng ức chế ngưng tập tiểu cầu và bệnh tắc nghẽn động mạch

Trong lĩnh vực tổng hợp hóa dược , acid shikimic là nguyên liệu để bán tổng hợp oseltamivir phosphat – một chất có vai trò ức chế neuraminidase,một enzym cần cho quá trình giải phóng và lây lan virus từ các tế bào bị nhiễm Oseltamivir phosphat có tác dụng trên virus cúm type A và type B, đặc biệt với chủng H5N1

33