chiết xuất và phân lập capsaicin từ cây ớt

Thành phần hóa học  Trong quả ớt có 0.04 – 1.5% dẫn chất benzylamin, vị cay, trong đó thành phần chính là capsaicin chiếm tới 70%, phần lớn tập trung ở biểu bì giá noãn, khi tán bột giá

Mục lục

Mục lục 1

Lời mở đầu 2

1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THỰC VẬT 3

1.1 Định danh dược liệu 3

1.2 Mô tả cây 3

1.3 Thành phần hóa học 4

1.4 Phân bố và sinh thái 5

1.5 Tác dụng dược lý của ớt 7

1.5.1 Y học cổ truyền: 7

1.5.2 Y học hiện đại: 8

2 PHẦN THỰC NGHIỆM 9

2.1 Phương pháp 1: Chiết xuất capsaicinoid toàn phần, sau đó phân lập và tinh khiết hóa capsacin 9

2.1.1 Chiết xuất capsacinoid toàn phần: 9

2.1.2 Phân lập capsaicin từ capsaicinoid: 15

2.2 Phương pháp 2: Dùng sắc kí ngược dòng tốc độ cao để phân lập và tinh khiết hóa các chất trong capsaicinoid 16

2.2.1 Dụng cụ 16

2.2.2 Chuẩn bị cho quá trình chiết thô 16

2.2.3 Lựa chọn hệ thống 2 dung môi 17

2.2.4 Chuẩn bị dung môi và mẫu 18

2.2.5 Qúa trình tách 18

2.2.6 Phân tích HPLC và xác định cấu trúc các phân đoạn của HSCCC 18

2.2.7 Kết quả 18

3 KẾT LUẬN CHUNG 21

4 Các chế phẩm có chứa capsaicin 22

22

22

22

Tài liệu tham khảo 23

Lời mở đầu

Nước ta có nguồn tài nguyên thực vật vô cùng phong phú và đa dạng Với xu hướng trở về với thiên nhiên, con người đã bắt tay vào khai thác nguồn tài nguyên này bằng những kĩ thuật đa dạng Một trong số các hợp chất được quan tâm nhiều nhất ngày nay là alkaloid Đây là một nhóm hợp chất rất phổ biến, là thành phần hợp chính trong hầu hết các nhóm thực vật và đặc biệt có nhiều ứng dụng trong y học

Ớt có nhiều ứng dụng thực tế, nó không chỉ được dùng làm thực phẩm mà còn có tác dụng chữa bệnh Có thể nói Ớt là một dược liệu quý, có giá trị kinh tế cao

Với mục đích góp phần nâng cao hiểu biết về Dược liệu, nhóm chúng tôi chọn đề

tài: “Chiết xuất và phân lập Capsaicin từ cây Ớt”.

Chân thành cám ơn Thầy và Bộ môn đã tạo cơ hội cho chúng tôi có điều kiện để tìm hiểu và mở rộng vốn kiến thức của mình

1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THỰC VẬT

1.1 Định danh dược liệu

Tên khoa học: Capsicum frutescens (L.) Bail

Tên thường gọi: Ớt

Tên khác: Lạt tiêu, Lạt tử, Ngưu giác tiêu, Hải tiêu

Hoa màu trắng, mọc đơn mộc ở kẽ lá, mùa hoa gần như quanh năm nhưng nhiều nhất vào tháng 5-6.

Qủa mọc rủ xuống hay quay lên trời (chỉ thiên), hình dáng quả thay đổi, có thứ tròn, có thứ dài, khi chín có màu đỏ, vàng hay tím Trong chứa nhiều hạt dẹt trắng

1.3 Thành phần hóa học

 Trong quả ớt có 0.04 – 1.5% dẫn chất benzylamin, vị cay, trong đó thành phần chính là capsaicin (chiếm tới 70%), phần lớn tập trung ở biểu bì giá noãn, khi tán bột giá noãn, nhỏ một giọt nước lên rồi soi kính sẽ thấy các tinh thể hình vuông của capsaicin vị rất cay, pha loãng tới nồng độ 1/10 triệu còn cảm thấy vị cay

Hình 3 Hoa ớt

Hình 4 Quả ớt

 Ngoài ra, còn có một số chất khác như dihydrocapsaicin (khoảng 20%), nordihydro-capsaicin (7%), homocapsaicin và homodihydrocapsaicin.

 Các chất carotenoid: chất chính là capsaithin có màu đỏ; ngoài ra còn có capsorubin, krytoxanthin, zeaxanthin, lutein, α và β carotene

 Capsicosid là một saponin steroid có tác dụng kháng sinh

 Flavonoid (apiin và luteolin-7-glucozid)

 Vitamin C, tỷ lệ chừng 0.8%-1.8% trong ớt của ta (bộ môn dược liệu định lượng năm 1957) Có những tác giả nghiên cứu ớt ở Châu Phi, Hungary thấy hàm lượng vitamin C lên tới 4.89%

 Chất đường tới 7%

 Ngoài ra còn có các acid hữu cơ như acid citric, acid malic…

1.4 Phân bố và sinh thái

Cây ớt có nguồn gốc Nam Mĩ, bắt nguồn từ một số loài hoang dại, được thuần hóa và trồng ở Châu Âu, Ấn Độ cách đây hơn 500 năm

Christopher Columbus đã là một trong những người châu Âu đầu tiên thấy ớt (ở Caribe), và gọi chúng là "tiêu" vì chúng có vị cay tương tự (không phải bề ngoài giống nhau) Ớt đã được trồng khắp nơi trên thế giới sau thời Columbus Diego Álvarez Chanca, một thầy thuốc trong chuyến đi thứ hai của Columbus đến Đông Ấn Độ năm

1493, đã mang những hạt ớt đầu tiên về Tây Ban Nha, và đã lần đầu viết về các tác dụng dược lý của chúng vào năm 1494

Tuy nhiên ở nước ta chưa phát triển lắm Tại nhiều nước như Nhật Bản, Indonexia, Ấn Độ, nhất là Hungari người ta trồng hàng nghìn hecta, mỗi năm xuất cảng từ 2.500 đến 3000 tấn ớt khô Hiện nay, Ấn Độ là nước sản xuất ớt lớn nhất thế giới với khoảng 1 triệu tấn mỗi năm

Được trồng khắp nơi ở Việt Nam Có những cây mọc hoang, nhưng có lẽ do nhà gần đấy trồng trước sau đó bỏ đi nơi khác còn sống sót lại.

Ớt có biên độ thời vụ rộng, những vùng chuyên canh có thể gieo trồng vào 2 thời vụ chính:

- Vụ đông xuân: gieo hạt tháng 10-12, trồng tháng 12-2

- Vụ hè thu: gieo hạt tháng 6-7, trồng tháng 8-9

Điều kiện trồng:

Nhiệt độ: ớt ưa nhiệt độ cao, sinh trưởng và phát triển tốt ở 20-300C, ở nhiệt độ

150C hạt nảy mầm chậm Nhiệt độ thích hợp cho hạt nảy mầm là 25-300C Nhiệt độ lớn hơn 320C, cây sinh trưởng kém, tỷ lệ đậu quả thấp Nhiệt độ dưới 100C và trên

400C, hạt không nảy mầm

Ánh sáng: ớt không bị ảnh hưởng bởi thời gian chiếu sáng Vì thế ớt có thể

sống quanh năm, nhưng là cây ưa ánh sáng, nên trời âm u sẽ làm hạn chế sự đậu quả

Độ ẩm: ớt là cây chịu hạn, nhưng ở giai đọan ra hoa, hình thành quả cần độ ẩm

70-80%, nếu độ ẩm dưới 70% ở giai đoạn này quả thường bị cong và quả sần sùi, giảm giá trị thương phẩm, ớt không chịu được úng, độ ẩm đồng ruộng >80% thì rễ sinh trưởng kém, do đó cây còi cọc

Đất trồng: ớt không kén đất, tuy nhiên tốt nhất là đất bãi hàng năm có phù sa

hoặc đất thịt nhẹ có độ màu mỡ, thoát nước, có pH=5,5-7 Trồng trên đất ở xa nguồn nước thải, khu công nghiệp, nghĩa trang và bệnh viện

Chăm sóc: Trong điều kiện cho phép có thể phủ nilông màu cho ruộng ớt (phủ

trước khi trồng 4-5 ngày), hoặc có thể phủ rơm sau khi trồng, vì phủ rơm và nilông vừa giữ được độ ẩm cho đất vừa hạn chế được cỏ dại Tưới giữ ẩm cho cây sau khi trồng, sau trồng 20-25 ngày sới xáo và bón thúc đợt 1 sau đó 20 ngày sới sáo bón thúc đợt 2, nên bón thúc đạm vào giai đoạn quả bắt đầu phát triển

Tỉa cành: Tuỳ thuộc vào giống và sự sinh trưởng của cây mà có chế độ tỉa cành

cho thích hợp, thông thường nên để 3-4 cành/ cây, thường xuyên tỉa bỏ lá già

Tưới tiêu: ớt là cây chịu hạn và sợ úng nhưng cần đảm bảo độ ẩm thích hợp

cho cây sinh trưởng và để đảm bảo năng suất nên tưới vào buổi trưa khi cây bắt đầu héo, đặc biệt cần tháo kiệt nước sau khi trời mưa

 Một số bài thuốc Nam thông dụng có ớt:

- Chữa rụng tóc do hóa trị liệu: Ớt trái 100g, ngâm với rượu trắng trong 10-20 ngày Dùng rượu này bôi lên da đầu có tác dụng kích thích mọc tóc

- Giảm đau do ung thư, đau khớp: ăn 5-10g ớt mỗi ngày

- Chữa ăn uống kém tiêu do ung thư: ớt 100g, hắc đậu xị 100g, tán bột ăn hàng ngày

- Chữa ăn uống chậm tiêu: ớt trái dùng làm gia vị, ăn hàng ngày

- Chữa đau thắt ngực: ớt trái 2 quả, đan sâm 20g, nghệ đen 20g Sắc uống ngày 1 thang

- Chữa đau dạ dày do lạnh: ớt trái 1-2 quả, Nghệ vàng 20g, tán bột uống ngày 2-3 lần

- Chữa viêm khớp mãn tính: ớt trái 1-2 quả; Dây đau xương, thổ phục linh (củ khúc khắc) mỗi vị 30g Sắc uống ngày 1 thang

- Chữa bệnh chàm (eczema): lá ớt tươi 1 nắm, mẻ chua 1 thìa Hai thứ giã nhỏ, lấy vải sạch gói lại, đắp lên nơi bị chàm đã rửa sạch bằng nước muối

- Chữa tai biến mạch máu não: lá ớt (loại ớt chỉ thiên quả nhỏ) đem giã nhỏ, thêm nước và ít muối, chắt nước cho người bệnh uống, bã đắp vào răng sẽ tỉnh

- Chữa rắn rết cắn: lá ớt giã nhỏ, đắp vào nơi bị thương, băng lại Ngày làm 1-2 lần cho đến khi hết đau, 2-3 giờ là khỏi

- Chữa bệnh vẩy nến: Lá ớt cay 1 nắm to (1 nắm chặt tay và đem sao chín nhưng không cháy), tinh tre đằng ngà cạo lấy 1 bát, lá sống đời (lá thuốc bỏng) 7-9 lá, thiên niên kiện khoảng 300g Tất cả cho vào nồi với 2 lít nước, đun sôi kỹ, uống dần thay nước chè, uống chừng 3 ấm là khỏi

- Đau bụng kinh niên: Rễ cây ớt, rễ chanh, rễ hoàng lực, mỗi thứ khoảng 10g Sao vàng, sắc uống ngày 1 thang.

- Chữa đau lưng, đau khớp: Ớt chín 15 quả, lá đu đủ 3 cái, rễ chỉ thiên 80g Tất cả đem giã nhỏ ngâm cồn với tỷ lệ 1/2, dùng để xoa bóp sẽ mau khỏi

- Chữa mụn nhọt: Lá ớt giã nát với ít muối, dùng đắp vào nhọt đang mưng mủ sẽ bớt đau nhức, dễ vỡ mủ, mau lành

- Chữa khản cổ: Dùng ớt làm thuốc súc miệng (dưới dạng cồn thuốc)

- Chữa rắn rết cắn: Lá ớt giã nhỏ, đắp vào vết thương cho đến khi hết đau nhức thì bỏ

đi Ngày đắp 1-2 lần cho đến khi hết đau Thường chỉ 15-30 phút thì hết đau

1.5.2 Y học hiện đại:

Nghiên cứu của y học hiện đại cũng thống nhất với y học cổ truyền về tác dụng chữa bệnh của ớt Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc cho thấy quả

ớt có rất nhiều ích lợi cho sức khỏe Trong ớt có chứa một số hoạt chất sau: Capsicain

là một Alkaloid chiếm tỷ lệ khoảng 0,05-2%, là hoạt chất gây đỏ, nóng, chỉ xuất hiện khi quả ớt chín Một điều lý thú là Capsaicin có tác dụng kích thích não bộ sản xuất ra chất Endorphin, một chất Morphin nội sinh, có đặc tính như những thuốc giảm đau, đặc biệt có ích cho những bệnh nhân bị viêm khớp mạn tính và các bệnh ung thư

Ngoài ra, ớt còn giúp ngăn ngừa bệnh tim do chứa một số hoạt chất giúp máu lưu thông tốt, tránh được tình trạng đông vón tiểu cầu dễ gây tai biến tim mạch Ớt còn

có tác dụng ngăn ngừa tình trạng huyết áp tăng cao Một số nghiên cứu cho thấy, những loại ớt vỏ xanh, trái nhỏ có hàm lượng capsaicin nhiều hơn Ngoài ra, trong quả

ớt còn chứa nhiều loại vitamin như vitamin C, B1, B2, acid citric, acid malic, beta caroten

2 PHẦN THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp 1: Chiết xuất capsaicinoid toàn phần, sau đó phân lập và tinh khiết hóa capsacin

2.1.1 Chiết xuất capsacinoid toàn phần:

Chuẩn bị: Trái ớt được mua từ một chợ ở địa phương trong huyện Mae Chan, Chiangrai, Thái Lan ở dạng ớt khô Dược liệu được đóng gói trong túi nhựa đã được tẩy với nitơ, và được lưu trữ ở 40C trước khi sử dụng

lỗ thông của ống dẫn hơi dung môi (ống lớn)

Cân khoảng 25g dược liệu Nghiền nhỏ dược liệu trong cối sứ,

có thể thêm cát trung tính để tăng độ xốp, nếu dược liệu có độ

ẩm cao thì nên nghiền với Na2SO4 khan

Cho dược liệu đã nghiền nhỏ vào túi giấy, dùng bông gòn tẩm dung môi lau sạch cối

và cho lên phía trên lớp dược liệu Phủ lên trên mặt dược liệu một lớp giấy lọc ngăn không cho dược liệu nổi lên trên và rơi xuống bình chiết (có thể thêm vài viên bi thủy tinh dằn lên trên miếng giấy lọc)

Lắp dụng cụ trên bếp cách thủy, dùng phễu rót ethanol 95% qua sinh hàn (khoảng 200ml)

Kiểm tra lần cuối toàn bộ dụng cụ, nước sinh hàn Khống chế nhiệt độ ở 78.10C Đun trên bếp cách thủy trong 5h

Thu dịch chiết

2.1.1.3 Chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm:

Thử nghiệm được tiến hành 3 lần trong bồn siêu âm với tần số 35kHz với mức năng lượng là 600W (Bandelin Sonorex Super RK 1050), nhiệt độ 450C trong 3h Bình chứa hình chữ nhật (50cm: 60cm: 20cm) phối hợp với bồn điều nhiệt (Polyscience 9610, USA) Erlen 250ml gồm 25g dược liệu với kích cỡ 3mm cùng với dung môi (ethanol 95%) được nhúng chìm vào bồn siêu âm được kiểm soát theo mức nước khoảng 10mm từ dưới đáy bồn Kích cỡ dược liệu đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất, nếu kích cỡ nhỏ hơn 3mm sẽ gây bất tiện khi lọc

2.1.1.4 Phương pháp phân tích capsaicinoid:

Nồng độ của capsaicinoid được xác định theo các phương pháp của Hiệp hội các cộng đồng phân tích (AOAC), phương pháp sử dụng một hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC); thiết bị phân tách sản phẩm Thermo Separation Product(TSP) bao gồm các hệ thống phân phối dung môi Spectra P1000 và đầu dò UV-6000LP, UV – Vis (Thermo Separation Product, Hoa Kỳ) Một cột (150 x 4,6 mm ID) được nạp với pha tĩnh C18 kích thước hạt 5 µm, pha động chạy đẳng dòng acetonitrile 40% trong 1% acetic acid (v/v) với tốc độ dòng 1,5 ml/phút Thể tích tiêm mẫu là 20µl và bước sóng là 280nm

Nồng độ của capsaicinoid gồm nồng độ capsaicin, dihydrocapsaicin và nordihydrocapsacin Thời gian lưu và diện tích peak phải đặc trưng cho 3 lần tiêm mẫu Nồng độ capsaicinoid được định lượng trên cơ sở một đường cong hiệu chuẩn tương ứng bằng cách sử dụng các chất chuẩn Để xác định trọng lượng khô, 2 g mẫu cho vào một khay nhôm nhỏ được đặt trong một lò chân không tại một áp suất 90 mbar và 1050C trong 4 giờ và sau đó cân

2.1.1.5 Kết quả và bàn luận:

• Hiệu quả và thời gian chiết bằng siêu âm

Hiệu quả của siêu âm và thời gian chiết xuất trong việc thu hồi capsaicinoid được thể hiện trong hình 1

Tốc độ chiết capsaicinoid rất cao trong thời gian 5 phút đầu tiên Sau đó, việc thu hồi capsaicinoid tăng dần với thời gian chiết xuất.

Phương pháp Thời gian Nhiệt độ (0C) Dược liệu:dung môi Tỷ lệ phục hồi (%)

UAE cải thiện đáng kể sản lượng chiết xuất UAE có thể đẩy nhanh sự trương

nở và hydrat hóa, gây ra mở rộng lỗ rỗng bên trong các tế bào thực vật Sự phá vỡ các

tế bào thực vật bằng siêu âm sau khi bọt ở các hốc bị phá vỡ có thể tăng tỷ lệ dung môi thâm nhập vào tế bào thực vật Tỷ lệ phóng thích capsaicinoid rất cao khi bắt đầu do hiệu ứng của gradient nồng độ capsaicinoid giữa dung môi và dược liệu và dễ dàng để chiết xuất từ phần bên ngoài của các hạt ở giai đoạn sớm Sau đó tỷ lệ phóng thích capsaicinoid giảm đáng kể do gradient nồng độ thấp hơn và vì capsaicinoid còn lại được nằm ở phần bên trong

• Hiệu quả của nhiệt độ chiết xuất

Hiệu quả của nhiệt độ trong phóng thích capsaicinoid khi chiết xuất bằng 95% ethanol và acetone làm dung môi được hiển thị tương ứng trong Fig 2 và 3

Khi dùng ethanol 95% làm dung môi, sự gia tăng nhiệt độ từ 300C đến 450C tăng cường việc thu hồi capsaicinoid

Nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đặc tính vật lý như độ nhớt, độ khuếch tán, hòa tan,

áp suất hơi và sức căng bề mặt

Tác dụng chính của siêu âm là làm dung môi trong hốc của dược liệu bị sủi bọt

và phá vỡ bọt, giúp đẩy các chất cần chiết ra khỏi dược liệu Thực tế là hiệu quả cao hơn tại 45 0 C thay vì 60 0C Tại 450C, số lượng bọt ở các hốc tăng và bị phá vỡ, đủ mạnh để thực hiện chiết xuất Tại 600 C, mặc dù số lượng bọt cao hơn, nhưng sự phá

vỡ chúng là kém hiệu quả hơn Do đó, hiệu ứng tại hốc ở 450C thể hiện cường độ mạnh hơn ở 60 0C

Dùng aceton làm dung môi, không nâng cao đáng kể hiệu quả khi nhiệt độ được nâng lên từ 30 0C đến 45 0C (hình 3)

Ethanol thường được coi là kém hiệu quả hơn so với dung môi aceton do độ nhớt cao và độ khuếch tán thấp hơn Tuy nhiên, đối với siêu âm, aceton là ít hiệu quả hơn so với ethanol Trong nghiên cứu này, năng suất UAE tương đối tăng (v/v) ethanol 75-95% được sử dụng như một dung môi so với aceton Áp suất hơi của aceton là cao hơn nhiều so với ethanol và nước, do đó nhiều bọt nhưng hiệu quả phá vỡ không cao, đặc biệt là ở nhiệt độ chiết xuất Do đó, việc tăng cường hiệu quả chiết xuất bởi hiệu ứng tại khoang sử dụng aceton thấp hơn so với ethanol hoặc nước

• Hiệu lực của tỷ lệ của nước trong ethanol

Tỷ lệ nước trong dung môi ethanol có một ảnh hưởng quan trọng trong chiết xuất capsaicinoid (hình 4)

Đối với tất cả

thấy rằng ethanol 50% không hiệu quả cho chiết xuất capsaicinoid Điều này do sự khác biệt trong phân cực giữa các dung môi và các hợp chất chiết xuất Sự phân cực của capsaicinoid là thấp hơn nhiều so với nước, điều đó không tốt khi hòa tan trong ethanol 50% (v/v) Tại 450C, sự thu hồi capsaicinoid yếu hơn nhiều khi sử dụng ethanol 95% so với ethanol 70% Trong khi đó, tại 600 C, ethanol 75% là dung môi có hiệu quả hơn Nước có một vai trò quan trọng trong chiết xuất Sự trương nở của dược liệu trong nước nâng cao hiệu quả chiết xuất Cường độ của siêu âm tại khoang trong hỗn hợp ethanol với sự hiện diện của nước cũng được tăng lên như là một kết quả của việc tăng sức căng bề mặt và giảm độ nhớt Tuy nhiên, từ quan điểm kinh tế, chi phí để

sử dụng ethanol 75% (v / v) như một dung môi từ việc loại bỏ các dung môi ở bước cuối cùng cần năng lượng tiêu thụ cao Do đó, ethanol 95% (v/v) dùng làm dung môi cho việc nghiên cứu tương lai

• Hiệu lực của tỉ lệ dung môi - vật liệu

Hiệu quả chiết xuất tại các tỷ lệ khác nhau của ớt bột (g) với 95% ethanol (ml) được hiển thị trong bảng 1

Phương pháp Thời gian Nhiệt độ (0C) Dược liệu:dung môi Tỷ lệ phục hồi (%)

 Kết luận:

Phương pháp ngâm thời gian tiến hành lâu nhất (15h) và tỷ lệ phục hồi capsaicinoid thấp nhất (79.4%) do quá trình ngâm để tự nhiên cho quá trình thẩm thấu, hòa tan và khuếch tan diễn ra hoàn toàn mà không có sự trợ giúp của các thiết bị khác Mặt khác quá trình ngâm có thể đạt hiệu suất cao hơn nhưng phải dùng lượng dung