Chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HÀ CHIẾT XUẤT ARTEMISININ TỪ LÁ THANH CAO HOA VÀNG BẰNG DUNG MÔI SIÊU TỚI HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HÀ CHIẾT XUẤT ARTEMISININ TỪ LÁ THANH CAO HOA VÀNG BẰNG DUNG MÔI SIÊU TỚI HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Nguyễn Văn Hân 2. ThS. Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: 1. Bộ môn Công Nghiệp Dược 2. Viện Công Nghệ Dược Phẩm HÀ NỘI - 2014 LỜI CÁM ƠN Khóa luận được thực hiện tại Bộ môn Công Nghiệp Dược và Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc gia – Trường Đại học Dược Hà Nội. Trong thời gian nỗ lực nghiên cứu hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, ủng hộ, hướng dẫn của thầy cô, bạn bè và gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy: TS. Nguyễn Văn Hân – giảng viên Bộ môn Công Nghiêp Dược – Trường Đại Học Dược Hà Nội đã hết lòng tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp tôi từng bước nâng cao nhận thức và phương pháp luận; động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. ThS. Phạm Thị Hiền – Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia – Trường Đại Học Dược Hà Nội đã chia sẻ, giải đáp những vướng mắc trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Công Nghiệp Dược và Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc gia đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm thực nghiệm. Nhân dịp này tôi cũng xin gửi tới toàn thể giảng viên, cán bộ trường Đại học Dược Hà Nội lời cảm ơn chân thành vì sự dạy bảo, dìu dắt tôi trong suốt 5 năm học tập tại trường. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn sát cánh động viên và giúp đỡ tôi vượt qua những lúc khó khăn nhất trong học tập và quá trình hoàn thành khóa luận. Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2014 Sinh viên Lê Thị Hà MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1 Đại cương về phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 2 1.1.1 Khái niệm 2 1.1.2 Thiết bị và nguyên tắc hoạt động 5 1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 7 1.1.4 Ứng dụng 8 1.2 Tổng quan về artemisinin 8 1.2.1 Công thức hóa học, tính chất lý hóa 8 1.2.2 Tác dụng dược lý của artemisinin 9 1.3 Tổng quan về cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng 9 1.3.1 Vị trí phân loại 9 1.3.2 Đặc điểm thực vật 10 1.3.3 Bộ phận dùng, phân bố 11 1.3.4 Thành phần hóa học 11 1.3.5 Tác dụng, công dụng 12 1.4 So sánh phương pháp chiết xuất artemisinin truyền thống với phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi siêu tới hạn 12 1.4.1 Phương pháp chiết xuất truyền thống – sử dụng dung môi n-hexan 12 1.4.2 So sánh hai phương pháp chiết xuất artemisinin 13 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị 14 2.1.1 Nguyên liệu 14 2.1.2 Hóa chất 14 2.1.3 Máy móc, thiết bị 14 2.2 Phương pháp nghiên cứu 15 2.2.1 Phương pháp định lượng 15 2.2.2 Phương pháp chiết xuất bằng cacbon dioxid siêu tới hạn 16 2.2.3 Phương pháp tinh chế 17 2.3 Nội dung nghiên cứu 17 2.3.1 Lựa chọn đồng dung môi chiết xuất 17 2.3.2 Áp suất chiết xuất 18 2.3.3 Nhiệt độ chiết xuất 19 2.3.4 Thời gian chiết xuất 19 2.3.5 Tinh chế dịch chiết 19 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 21 3.1 Xác định hàm lượng artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng 21 3.2 Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình chiết xuất 22 3.2.1 Lựa chọn đồng dung môi 22 3.2.2 Áp suất chiết xuất 24 3.2.3 Nhiệt độ chiết xuất 26 3.2.4 Thời gian chiết xuất 27 3.3 Tinh chế dịch chiết 28 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN 31 4.1 Về khảo sát ảnh hưởng các thông số tới quá trình chiết xuất 31 4.2 Về quy trình tinh chế dịch chiết 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Giải thích 1 P c Áp suất tới hạn 2 T c Nhiệt độ tới hạn 3 K c Điểm tới hạn (P c ,T c ) 4 T t Điểm ba 5 sCO 2 cacbon dioxid siêu tới hạn 6 DĐVN Dược Điển Việt Nam 7 HL Hàm lượng 8 STT Số thứ tự DANH MỤC CÁC BẢNG STT Danh mục các bảng Trang 1 Bảng 1.1 Điểm tới hạn của một số dung môi 4 2 Bảng 1.2 So sánh các đặc tính của chất ở 3 trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn 4 3 Bảng 1.3 Một số nghiên cứu chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 8 4 Bảng 1.4 Vị trí phân loại của cây thanh cao hoa vàng (Artemisia annua L.) 10 5 Bảng 1.5 Hiệu suất chiết xuất artemisinin, thời gian chiết xuất, chi phí vận hành, chi phí đầu tư 13 6 Bảng 2.1 Tên, tiêu chuẩn và nguồn gốc của các hóa chất dùng trong thí nghiệm 14 7 Bảng 3.1 Kết quả đo quang của dung dịch artemisinin 21 8 Bảng 3.2 Hiệu suất chiết xuất artemisinin trong 100g dược liệu với các đồng dung môi khác nhau 23 9 Bảng 3.3 Khối lượng artemisinin thu được, hàm lượng sản phẩm và hiệu suất của quá trình tinh chế dịch chiết 30 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ STT Danh mục các hình ảnh, đồ thị Trang 1 Hình 1.1 Giản đồ pha của cacbon dioxid 2 2 Hình 1.2 Các giai đoạn hình thành pha siêu tới hạn của CO 2 3 3 Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 5 4 Hình 1.4 Hệ thống máy chiết xuất siêu tới hạn SEPAREX (Pháp) 7 5 Hình 1.5 Lá và cành của cây thanh cao hoa vàng 10 6 Hình 1.6 Các công thức của thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng 12 7 Hình 3.1 Bản mỏng sau khi cạo vết artemisinin 21 8 Hình 3.2 Dịch chiết artemisinin thu được khi sử dụng đồng dung môi n-hexan (200bar, 50 o C) 22 9 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO 2 kết hợp với các đồng dung môi khác nhau 23 10 Hình 3.4 Dịch chấm sắc kí của dược liệu được chiết xuất bằng sCO 2 kết hợp n-hexan ở các áp suất chiết xuất khác nhau 24 11 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO 2 kết hợp với n-hexan dưới các áp suất khác nhau 25 12 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO 2 kết hợp với n-hexan ở các nhiệt độ khác nhau 27 13 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO 2 kết hợp với n-hexan theo thời gian 28 14 Hình 3.8 Các giai đoạn tinh chế dịch chiết artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn 29 15 Hình 3.9 Sản phẩm thô (trên) và sau tinh chế (dưới) của artemisinin 29 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việc dùng dung môi hữu cơ để chiết xuất dược liệu ngày càng chứng tỏ có nhiều nhược điểm: độc hại, dễ cháy nổ và ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, giá thành cao của dung môi hữu cơ, những qui định ngày càng nghiêm ngặt về môi trường và yêu cầu ngày càng tăng về mức độ sạch của sản phẩm đòi hỏi phải phát triển một kỹ thuật mới trong chiết xuất dược liệu. Ở Việt Nam, các nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng sCO 2 để tách một số chất đã được tiến hành tại Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Dược Liệu [8], [10], [12]. Tuy nhiên công nghệ chiết xuất bằng sCO 2 cũng như thiết bị vận hành vẫn còn mới mẻ, cần được đi sâu vào nghiên cứu. Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là một sự thay thế cần thiết cho việc sử dụng các dung môi hữu cơ thông thường. Đặt nền móng cho nghiên cứu chiết các chất bằng sCO 2 ở Việt Nam với mục đích góp phần nghiên cứu phương pháp chiết xuất mới, đề tài “Chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn” được thực hiện với những mục tiêu sau: 1. Chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn. 2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Đại cương về phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 1.1.1 Khái niệm Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là quá trình chiết rắn – khí trong đó dung môi là chất khí ở điều kiện siêu tới hạn. Độ nhớt thấp và sức căng bề mặt gần như bằng không, cho phép dung môi siêu tới hạn thấm vào dược liệu sâu hơn và nhanh hơn so với dung môi lỏng. Hơn nữa việc loại dung môi khí ra khỏi chất chiết cũng đơn giản hơn so với dung môi lỏng. Giản đồ pha của một chất Hình 1.1 là giản đồ pha của 1 chất tinh khiết theo áp suất (P) và nhiệt độ (T) ở dạng tổng quát. Trong đó các pha rắn, lỏng và khí được phân cách nhau bởi đường thăng hoa, đường áp suất nóng chảy và đường áp suất hơi. Cả 3 cùng cắt nhau tại “điểm ba” (T t ). Tại đó ba pha cùng tồn tại, nghĩa là cũng tồn tại ba thể tích mol khác nhau. Hình 1.1 Giản đồ pha của cacbon dioxid Đường áp suất hơi bắt đầu từ điểm ba và kết thúc tại điểm giới hạn K c . Khi đường áp suất hơi dịch chuyển về phía K c , tỉ trọng pha lỏng giảm dần, tỉ trọng pha khí tăng dần và đạt tới cùng một giá trị tại điểm tới hạn, tức là chỉ còn lại 1 pha duy nhất, gọi là pha siêu tới hạn. Vùng siêu tới hạn bắt đầu từ điểm tới hạn K c , tiếp giáp bởi pha lỏng và pha khí, và ở áp suất rất cao, nó tiếp giáp với pha rắn [1]. [...]... lở ngứa Trong y học hiện đại, thanh cao hoa vàng là nguồn nguyên liệu để chiết xuất artemisinin dùng trong điều trị sốt rét [9], [11] 1.4 So sánh phương pháp chiết xuất artemisinin truyền thống với phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi siêu tới hạn 1.4.1 Phương pháp chiết xuất truyền thống – sử dụng dung môi n-hexan Dược liệu được xử lí, tỷ lệ dược liệu /dung môi là 1/5, 30 – 50°C, 3 giờ Chiết... sCO2 kết hợp với các đồng dung môi trong 2 giờ, tiến hành với 4 mẫu : Mẫu 1 : Không chứa đồng dung môi, chỉ chiết bằng sCO2 Mẫu 2, 3, 4 : Tiến hành chiết lần lượt với đồng dung môi: EtOH 96%, n–hexan, aceton Tiến hành xử lí dịch chiết và định lượng artemisinin theo mục 2.2.1b Xác định tính chọn lọc của các đồng dung môi  Tiến hành lấy dịch chiết của 2 dung môi, cất thu hồi dung môi, xác định khối lượng... quang của dung dịch artemisinin TT Dung dịch chuẩn Dung dịch thử Lần 1 0,316 0,684 Lần 2 0,308 0,680 Trung bình 0,312 0,682 22 Lượng artemisinin là : Nhận xét : Hàm lượng artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng đạt 0,480% 3.2 Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình chiết xuất 3.2.1 Lựa chọn đồng dung môi Cân 100g dược liệu đã xử lí cho vào cốc có mỏ 1000ml, thêm 50ml đồng dung môi trộn... đồng dung môi( ml): 150 Tiến hành xử lí dịch chiết và định lượng artemisinin theo mục 2.2.1b Hình 3.2 Dịch chiết artemisinin thu được khi sử dụng đồng dung môi n-hexan (200bar, 50oC) 23 Kết quả thu được như bảng 3.2 Bảng 3.2 Hiệu suất chiết xuất artemisinin trong 100g dược liệu với các đồng dung môi khác nhau Đồng dung 1 2 artemisinin thu xuất cắn thu artemisinin môi Mẫu Khối lượng được (mg) artemisinin( %)... cũng được làm nóng để duy trì trạng thái siêu tới hạn của dung môi - Dung môi chảy qua khối dược liệu cố định và hòa tan chất tan - Sau đó dung môi qua khỏi bình chiết từ phía trên, qua một van tiết lưu vào bình tách - Khi áp suất giảm khả năng hòa tan của dung môi giảm và chất chiết được tách ra Để thu được hoàn toàn chất chiết, dung môi được làm nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa để đạt tới trạng... nhất trong vùng siêu tới hạn, giá trị còn phụ thuộc vào nhiệt độ [15] Những đặc tính này thay đổi trong một giới hạn rộng khi thay đổi áp suất, nhất là xung quanh điểm tới hạn, làm cho dung môi siêu tới hạn có tính linh hoạt 5 cao Như vậy dung môi siêu tới hạn vừa có khả năng hòa tan tốt (giống chất lỏng), vừa có tốc độ khuếch tán cao (giống chất khí) Phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn... than hoạt Bước 3: Kết tinh sản phẩm 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.3.1 Lựa chọn đồng dung môi chiết xuất Nhằm tìm ra đồng dung môi kết hợp với sCO2 cho hàm lượng artemisinin trong dịch chiết cao nhất, cũng như tính chọn lọc của đồng dung môi thông qua hàm lượng artemisinin trong cắn Tiến hành Cân 100g dược liệu đã xử lí cho vào cốc có mỏ 1000ml, thêm 50ml đồng dung môi trộn sao cho thấm đều dược liệu, đậy... tại Hình thành một pha đồng nhất gọi là pha siêu tới hạn Tính chất của dung môi siêu tới hạn Ở trạng thái siêu tới hạn: Tỉ trọng của dung môi thay đổi theo áp suất và nhiệt độ  Tỉ trọng càng nhỏ nó càng giống với một chất khí, tỉ trọng càng tăng nó càng giống với một chất lỏng  Ở nhiệt độ hằng định, tỉ trọng dung môi tăng mạnh theo áp suất, các phần tử dung môi bị nén lại gần nhau hơn và khả năng hòa... diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO2 kết hợp với các đồng dung môi khác nhau Nhận xét: Khi không sử dụng đồng dung môi, chỉ chiết xuất dược liệu bằng sCO2 thì hiệu suất chiết xuất đạt được thấp nhất 40,0% Sử dụng thêm đồng dung môi EtOH 24 96%, aceton hiệu suất chiết xuất cao hơn: 50,2% và 54,3% Hiệu suất chiết xuất cao nhất (81,1%) khi sử dụng đồng dung môi n-hexan Do vậy các thông số... hành ở nhiệt độ thấp Do vậy chỉ có những dung môi có nhiệt độ tới hạn thấp và áp suất tới hạn không quá cao (để có thể dễ dàng đạt được) là thích hợp cho mục đích chiết xuất Một số dung môi thích hợp được nêu ở bảng 1.1 Trong đó có cacbon dioxid và nước là những dung môi thông dụng nhất 1.1.2 Thiết bị và nguyên tắc hoạt động Quá trình chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn được thực hiện trong điều kiện . “Chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn” được thực hiện với những mục tiêu sau: 1. Chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới. quá trình chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Đại cương về phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 1.1.1. cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng 1.3.1 Vị trí phân loại Theo hệ thống phân loại thực vật của Takhtajan, cây thanh cao hoa vàng