Nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi ion để phân lập acid shikimic từ đại hồi

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ PROBIOTIC 1.1.1. Định nghĩa Theo ngôn ngữ Hy Lạp, probiotic có nghĩa là “vì sự sống”. Theo nghĩa gốc, biotic hay biosis từ chữ life là đời sống, và pro là thân thiện, nên probiotic có thể hiểu theo nghĩa cái gì thân thiện với đời sống con người. Hiểu sát nghĩa hơn, đó là chất bổ sung dinh dưỡng chứa những vi khuẩn hay vi nấm có ích 27, 40. Năm 1907, Elie Metchnikoff – người Nga, đạt giải Nobel – đã chứng minh được rằng việc tiêu thụ Lactobacillus sẽ hạn chế các nội độc tố của hệ vi sinh vật đường ruột. Ông giải thích được điều bí ẩn về sức khỏe của những người Côdắc ở Bulgary, họ sống rất khỏe mạnh và tuổi thọ có thể lên tới 115 tuổi hoặc hơn, nguyên nhân có thể là do họ tiêu thụ rất lớn các sản phẩm sữa lên men, điều này được ông báo cáo trong sách “sự kéo dài cuộc sống” – The Prolongation of life (1908). Có thể nói Metchnikoff là người đầu tiên đưa ra những đề xuất mang tính khoa học về probiotic, làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về probiotic. Định nghĩa về probiotic phát triển theo thời gian. Lily và Stillwell đã mô tả probiotic như hỗn hợp được tạo thành bởi một động vật nguyên sinh mà thúc đẩy sự phát triển của đối tượng khác 41. Phạm vi của định nghĩa này được mở rộng hơn bởi Sperti vào đầu những năm 70 bao gồm dịch chiết tế bào thúc đẩy phát triển vi sinh vật. Probiotic là những vi sinh vật như vi khuẩn hay nấm men mà có thể thêm vào thực phẩm với mục đích điều chỉnh quần thể sinh vật đường ruột của sinh vật chủ 41. Vì vậy, khái niệm “Probiotic” được ứng dụng để mô tả “cơ quan và chất mà góp phần vào cân bằng hệ vi sinh vật ruột”. Định nghĩa chung này sau đó được làm chính xác hơn bởi Fuller vào năm 1989, theo ông “Probiotic là thực phẩm bổ sung các VSV sống đem lại các tác động có lợi cho vật chủ bằng cách cải thiện cân bằng hệ vi sinh đường ruột” 35.

BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ KHUYÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHỰA TRAO ĐỔI ION ĐỂ PHÂN LẬP ACID SHIKIMIC TỪ ĐẠI HỒI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ HÀ NỘI – 2015 BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ KHUYÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHỰA TRAO ĐỔI ION ĐỂ PHÂN LẬP ACID SHIKIMIC TỪ ĐẠI HỒI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƢỢC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn: 1. TS. Nguyễn Văn Hân 2. DS. Đỗ Thị Loan Nơi thực hiện: Bộ môn Công nghiệp dược HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN ! Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trƣớc tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn Văn Hân, DS. Đỗ Thị Loanngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Đình Luyện vàtoàn thể các thầy cô giáo, các anh chị kĩ thuật viên Bộ môn Công nghiệp Dƣợc đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em hoàn thành khóa luận đúng thời hạn. Và em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trƣờng Đại học Dƣợc Hà Nội, những ngƣời đã dạy dỗ và chỉ bảo em tận tình trong suốt những tháng năm học tập tại trƣờng. Cuối cùng, với lòng biết ơn vô hạn, em xin phép đƣợc gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân, bạn bè đã động viên và hỗ trợ em trong suốt thời gian qua. Do thời gian có hạn và trình độ bản thân còn hạn chế nên khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô và sự góp ý chân thành của bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 04 năm 2015 Sinh viên: Nguyễn Thị Khuyên MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về cây hồi 2 1.1.1. Vị trí phân loại và phân bố 2 1.1.2. Đặc điểm thực vật 2 1.1.3. Bộ phận dùng, thu hái và chế biến 3 1.1.4. Thành phần hóa học và công dụng 3 1.2. Tổng quan về acid shikimic 4 1.2.1. Công thức hóa học và tính chất 4 1.2.2. Nguồn gốc acid shikimic 4 1.2.3. Vai trò acid shikimic 5 1.2.4. Một số nghiên cứu chiết xuất và phân lập acid shikimic từ đại hồi 6 1.2.5. Nhận xét 7 1.3. Tổng quan về nhựa trao đổi ion 8 1.3.1. Phƣơng pháp trao đổi ion 8 1.3.2. Nhựa trao đổi ion 9 Chƣơng 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU. 15 2.1. Nguyên liệu, thiết bị 15 2.1.1. Nguyên liệu 15 2.1.2. Nhựa anionit 15 2.1.3. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ 16 2.2. Nội dung nghiên cứu 17 2.2.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến dung lƣợng hấp phụ acid shikimic của nhựa anionit 17 2.2.2. Lựa chọn dung dịch phản hấp phụ acid shikimic từ nhựa anionit. 17 2.2.3. Ứng dụng nhựa anionit để phân lập acid shikimic từ dịch chiết dƣợc liệu 17 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 18 2.3.1. Phƣơng pháp định lƣợng acid shikimic 18 2.3.2. Phƣơng pháp xác định dung lƣợng hấp phụ acid shikimic của anionit 19 2.3.3. Phƣơng pháp xác định mức độ phản hấp phụ acid shikimic của nhựa anionit 20 2.3.4. Phƣơng pháp phân lập acid shikimic trong dịch chiết dƣợc liệu bằng nhựa anionit 21 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 22 3.1. Khảo sát thời gian hấp phụ acid shikimic của các loại nhựa anionit 22 3.2. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ tới dung lƣợng hấp phụ acid shikimic của nhựa anionit 23 3.3. Khảo sát khả năng phản hấp phụ của mỗi loại nhựa khi sử dụng một số dung dịch phản hấp phụ 25 3.3.1. Bƣớc đầu khảo sát khả năng phản hấp phụ của các tác nhân 25 3.3.2. Khả năng phản hấp phụ của dung dịch NaCl ở các nồng độ khác nhau 25 3.4. Khảo sát khả năng phân lập acid shikimic trong dịch chiết dƣợc liệu của nhựa Diaion SA12A 28 3.4.1. Xác định hàm lƣợng acid shikimic trong đại hồi 28 3.4.2. Phân lập acid shikimic từ dịch chiết dƣợc liệu bằng nhựa Diaion SA12A 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1 Cấu trúc của chất trao đổi ion 8 Bảng 2.1 Các loại anionit sử dụng 15 Bảng 2.2 Hóa chất 16 Bảng 3.1 Khối lượng acid shikimic (mg) được hấp phụ bởi các anionit ở các thời điểm khác nhau (mg/g) 22 Bảng 3.2 Khối lượng acid shikimic được hấp phụ bởi các anionit ở mỗi nhiệt độ khác nhau (mg/g) 26 Bảng 3.3 Khối lượng acid shikimic phản hấp phụ khỏi nhựa mỗi loại khi sử dụng dung dịch NaCl ở các nồng độ khác nhau (mg/g) 27 Bảng 3.4 Khối lượng acid shikimic phản hấp phụ khỏi mỗi loại nhựa khi sử dụng dịch HCl ở một số nồng độ (mg/g) 28 Bảng 3.5 Khối lượng acid shikimic phản hấp phụ khỏi mỗi loại nhựa anionit khi sử dụng dung dịch CH 3 COOH ở một số nồng độ 29 Bảng 3.6 Kết quả từng giai đoạn của quá trình phân lập acid shikimic bằng nhựa Diaion SA12A từ dịch chiết dược liệu. 33 Bảng 3.7 So sánh sự khác nhau khi dùng dung dịch acid shikimic tinh khiết và dịch chiết dược liệu. 33 DANH MỤC CÁC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1 Công thức cấu tạo acid shikimic 4 Hình 2.1 Nguyên liệu đại hồi 15 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn khối lượng acid shikimic được hấp phụ bởi các anionit ở các thời điểm khác nhau 23 Hình 3.2 Khối lượng acid shikimic phản hấp phụ khỏi mỗi loại nhựa anionit khi sử dụng dung dịch NaCl ở các nồng độ khác nhau. 27 Hình 3.3 Sắc ký đồ của mẫu dược liệu 29 Hình 3.4 Sắc ký đồ của acid shikimic chuẩn 29 Hình 3.5 Sơ đồ tóm tắt quy trình phân lập acid shikimic từ dịch chiết dược liệu bằng nhựa Diaion SA12A 32 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Acid shikimic là một chất quan trọng có trong nhiều loài thực vật và vi sinh vật. Nó là chất trung gian trong quá trình tổng hợp các acid amin thơm, alkaloid…. Gần đây, acid shikimic còn đƣợc dùng làm nguyên liệu để điều chế oseltamivir phosphate (oseltamivir phosphate là hoạt chất trong chế phẩm Tamiflu của Roche có tác dụng chống cúm).Mặc dù dịch cúm đã chấm dứt nhƣng luôn có nguy cơ bùng phát, nhu cầu thuốc chống cúm vẫn rất bức thiết. Vì vậy rất cần các nghiên cứu tìm kiếm nguồn nguyên liệu và phƣơng pháp hiệu quả nhằm thu đƣợc acid shikimic với hiệu suất cao. Đại hồi là nguồn nguyên liệu quan trọng để chiết xuất acid shikimic.Hàm lƣợng acid shikimictrong đại hồi có thể từ 5-10%, nên đại hồi là nguyên liệu chính để sản xuất oseltamivir. Ngoài đại hồi, acid Gần shikimic đƣợc tìm thấy trong một số loài khác nhƣ: cây bạch quả (Ginkgo biloba), quả sau sau (chi Liquidambar), bạch đàn (chi Eucalyptus)… hoặc đƣợc sinh tổng hợp nhờ vi khuẩn Escherichia coli hay tổng hợp hóa học theo nhiều con đƣờng khác nhau. Tuy nhiên các phƣơng pháp này thƣờng phức tạp, hiệu suất thấp vì vậy chƣa đƣa vào sản xuất quy mô công nghiệp.Ở nƣớc ta, đại hồi cũng là nguồn dƣợc liệu lớn, tiềm năng. Đã có nhiều nghiên cứu chiết xuất và phân lập acid shikimic trong đại hồi, song các dung môi đƣợc sử dụng đều là các dung môi hữu cơ, gây độc hại cho môi trƣờng và ngƣời nghiên cứu. Trong khi đó acid shikimic lại tan rất tốt trong nƣớc và có thể phân lập bằng nhựa trao đổi ion nên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: ―Nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi ion để phân lập acid shikimic từ đại hồi‖ với những mục tiêu sau: 1. Khảo sát đƣợc một số yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình hấp phụ và phản hấp phụ acid shikimic của nhựa trao đổi ion. 2. Bƣớc đầu ứng dụng đƣợc nhựa anionit để phân lập acid shikimic từ dịch chiết dƣợc liệu. 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cây hồi 1.1.1. Vị trí phân loại và phân bố Theo hệ thống phân loại thực vật của Takhtajan, cây hồi (Illicium verum Hook. f.), Họ: Illiciaceae. Chi hồi (Illicium) có khoảng trên 40 loài, phân bố chủ yếu ở Đông Nam Á, Đông Á và Bắc Mỹ. Ở Việt Nam chi hồi có 16 loài [8]. Cây hồi (Illicium verum Hook. f.) là một loại cây xanh quanh năm, phần lớn ở Trung Quốc và đông bắc Việt Nam. Nó còn có tên gọi khác là cây đại hồi, bát giác hồi hƣơng, hồi hƣơng, hồi sao, mác chác, mác hồi (Tày), pít cóc (Dao)… [2]. 1.1.2. Đặc điểm thực vật Cây gỗ nhỏ, cao 6-8m, có thể đến 10m hay hơn. Cành thẳng, nhẵn, lúc non màu lục nhạt, sau chuyển sang màu nâu xám. Lá mọc so le, nhƣng thƣờng tụ tập ở những mấu trông nhƣ mọc vòng, hình mác hoặc hình trứng thuôn, dài 8-12cm, rộng 3- 4cm, đầu nhọn, mặt trên màu lục sẫm, mặt dƣới rất nhạt, gân mờ, cuống lá ngắn [1], [2], [3]. Hoa mọc riêng lẻ hoặc 2-3 cái ở kẽ lá; đài 5 răng, dễ rụng, mép viền hồng, cánh hoa 5-6, đều nhau, màu hồng sẫm dần về phía giữa; nhị thụt, nhẵn, chỉ nhị rộng, mập, trung đới dày [1], [2]. Quả thƣờng cấu tạo bởi 8 đại đều và rời nhau, có khi 9-12 đại (nhƣng hiếm), các đại hình thoi xếp tỏa tròn thành hình sao hay hình nan hoa, khi non màu lục sau chuyển sang màu nâu sẫm, phần đính vào cuống rộng bản và dẹt, đầu có mũi nhọn, ngắn, thẳng, khi chín nứt ở mặt trên; hạt hình trứng nhẵn bóng, màu nâu.Toàn cây, nhất là quả có mùi thơm [1], [2]. [...]... loại nhựa trao đổi ion 2.2.2.Lựa chọn dung dịch phản hấp phụ acid shikimic từ nhựa anionit Nội dung này bƣớc đầu khảo sát các dung dịch có khả năng phản hấp phụ acid shikimic ra khỏi nhựa trao đổi ion Khảo sát và rút ra nồng độ dung dịch NaCl thích hợp để sử dụng làm dung dịch phản hấp phụ acid shikimic 2.2.3.Ứng dụng nhựa anionit để phân lập acid shikimic từ dịch chiết dƣợc liệu Xác định hàm lƣợng acid. .. hợp (nhựa trao đổi ion) 1.3.2 .Nhựa trao đổi ion 1.3.2.1 .Phân loại Có 4 loại nhựa: Cation acid mạnh, Cation acid yếu, Anion kiềm mạnh, Anion kiềm yếu Tính chất trao đổi ion của nhựa đƣợc quyết định bởi các nhóm đặc trƣng trong khung cao phân tử của nhựa và các ion linh động Các nhóm này mang điện tích âm hoặc dƣơng tạo cho nhựa có tính kiềm hoặc acid. Các nhóm đặc trƣng trong ionit nối với các ion linh... dụng nhựa trao đổi ion nhằm góp phần tìm ra phƣơng pháp phân lập acid shikimic từ đại hồi hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trƣờng có thể áp dụng trong điều kiện thực tế tại Việt Nam 1.3 Tổng quan về nhựa trao đổi ion 1.3.1.Phƣơng pháp trao đổi ion 1.3.1.1.Cơ sở của phƣơng pháp Là quá trình trao đổi ion dựa trên sự tƣơng tác hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn .Trao đổi ion là một... Phân lập acid shikimic từ đại hồi là phƣơng pháp hiệu quả nhất tính đến thời điểm hiện tại để thu đƣợc hoạt chất này Các phƣơng pháp chiết 8 xuất hoạt chất này đã đƣợc công bố trƣớc đây thƣờng phức tạp, khá tốn kém, thu hồi tái sử dụng dung môi khó khăn, sử dụng dung môi tinh chế độc hại (methanol, formaldehyd…) Chính vì vậy, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu phân lập acid shikimic từ đại hồi sử dụng nhựa. .. trình trao đổi ion là một quá trình thuận nghịch, phản ứng hoá học dị thể giữa các nhóm hoạt động của nhựa và các ion trong dung dịch Quá trình trao đổi tuân theo định luật tác dụng khối lƣợng 1.3.2.6 Các ứng dụng của nhựa trao đổi ion Làm mềm nƣớc: Trong ứng dụng này, nhựa trao đổi ion đƣợc sử dụng để thay thế các ion Mg2+ và Ca2+ đƣợc tìm thấy trong nƣớc cứng bằng Na+ Lọc nƣớc: Trong ứng dụng này nhựa. .. bởi OH- bằng cách sử dụng anionit Các ion H+ và OH- kết hợp tạo thành phân tử H2O Vì vậy không có các ion tồn tại trong nƣớc sản xuất Xúc tác:Trong hoá học nhựa trao đổi ion có thể làm chất xúc tác cho phản ứng hữu cơ Sản xuất đƣờng: Nhựa trao đổi ion đƣợc sử dụng trong sản xuất đƣờng từ nhiều nguồn khác nhau Chúng giúp làm sạch siro đƣờng Trong dƣợc phẩm: Nhựa trao đổi ion đƣợc sử dụng trong sản xuất... năng phản hấp phụ acid shikimic của nhựa anionit trên (phƣơng pháp 2.3.3) Phân lập thu acid shikimic thô từ dịch phản hấp phụ 22 Chƣơng3 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 Khảo sát thời gian hấp phụ acid shikimic của các loại nhựa anionit Mục đích của thí nghiệm là xác định tốc độ hấp phụ acid shikimic của nhựa anionit từ đó tìm đƣợc thời gian tối thiểu để lƣợng acid shikimic mà nhựa anionit hấp phụ vào là... ứng hoá học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi) Sự ƣu tiên hấp phụ của nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chỗ các ion có trên khung mang của nhựa Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa và các loại ion khác nhau[14] 1.3.1.2.Vật liệu trao đổi ion Vật liệu có tính năng trao đổi ion có thể... a: Hàm lƣợng acid shikimic trong mẫu chuẩn 2.3.2.Phƣơng pháp xác định dung lƣợng hấp phụ acid shikimic của anionit Nguyên tắc: Dựa vào quá trình trao đổi ion: Sự ƣu tiên hấp phụ của nhựa trao đổi dành cho các ion SA- trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chỗ các ion có trên khung mang của nhựa trao đổi Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau... lƣợng ion có thể trao đổi trong một loại chất trao đổi ion Tính năng thuận nghịch của phản ứng trao đổi ion Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch.Dựa trên tính chất này ngƣời ta dùng dung dịch chất hoàn nguyên, thông qua chất trao đổi ion đã mất hiệu lực để khôi phục lại năng lực trao đổi của nó Thí dụ: 2HR+ + Ca2+ => CaR2+ + 2H+ (nhựa trao đổi) CaR2+ + 2H+ => 2HR+ + Ca2+ (hoàn nguyên) Tính acid, . ngƣời nghiên cứu. Trong khi đó acid shikimic lại tan rất tốt trong nƣớc và có thể phân lập bằng nhựa trao đổi ion nên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi ion. hồi tái sử dụng dung môi khó khăn, sử dụng dung môi tinh chế độc hại (methanol, formaldehyd…). Chính vì vậy, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu phân lập acid shikimic từ đại hồi sử dụng nhựa trao. Nguồn gốc acid shikimic 4 1.2.3. Vai trò acid shikimic 5 1.2.4. Một số nghiên cứu chiết xuất và phân lập acid shikimic từ đại hồi 6 1.2.5. Nhận xét 7 1.3. Tổng quan về nhựa trao đổi ion 8 1.3.1.