CHIẾT XUẤT dược LIỆU

CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CHIẾT XUẤT DƯỢC a) Những yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết xuất dược liệu: o Dung mơi: LIỆU: Một số yếu tố dung mơi có ảnh hưởng tới trình chiết xuất độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt - Độ phân cực:Nói chung dung mơi phân cực dễ hịa tan chất khơng phân cực khó hịa tan chất có nhiều nhóm phân cực Ngược lại dung mơi phân cực mạnh dễ hịa tan chất có nhiều nhóm phân cực khó hịa tan chất phân cực Dựa vào độ phân cực dung môi, người ta phân loại sau: + Dung môi không phân cực:ether dầu hỏa, xăng, hexan, heptan, benzene, toluen… + Dung môi phân cực yếu vừa: chloroform, aceton, diclorethan… + Dung môi phân cực mạnh: nước, glycerin, cồn … - Độ nhớt, sức căng bề mặt dung mơi:Nói chung, dung mơi có độ nhớt thấp có sức căng bề mặt nhỏ dung mơi dễ thấm vào dược liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho trình chiết xuất ngược lại o Kỹ thuật: - Nhiệt độ chiết xuất: - Theo công thức tính hệ số khuếch tán Einstein, nhiệt độ tăng hệ số khuếch tán tăng, đó, theo định luật Fick, lượng chất khuếch tán tăng lên độ nhớt dung môi giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình chiết xuất số trường hợp sau:  Đối với hợp chất bền nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao gây phá hủy số hoạt chất vitamin, glycoside, alkaloid  Đối với tạp: nhiệt độ tăng, không độ tan hoạt chất tawngmaf độ tan tạp đồng thời tăng theo, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp Nhất số tạp gôm, chất nhầy… nhiệt độ tăng bị trương nở; tinh bột bị hồ hóa, độ nhớt dịch chiết tăng, gây khó khăn cho q trình chiết xuất, tinh chế  Đối với dung mơi dễ bay có nhiệt độ sơi thấp: tăng nhiệt độ dung mơi dễ bị hao hụt, thiết bị phải kín phải có phận hồi lưu dung mơi  Đối với số chất đặc biệt có q trình hòa tan tỏa nhiệt: nhiệt độ tăng, độ tan chúng giảm Do đó, để tăng độ tan cần phải làm giảm nhiệt độ  Từ phân tích trên, ta thấy tùy trường hợp cụ thể mà cần lựa chọn nhiệt độ cho phù hợp ( tùy thuộc vào yếu tố dược liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất…) - Thời gian chiết xuất: Khi bắt đầu chiết, chất có phân tử lượng nhỏ (thường hoạt chất) hòa tan khuếch tán vào dung mơi trước, sau đến chất có phân tử lượng lớn (thường tạp nhựa, keo…) Do đó, thời gian chiết xuất ngắn không chiết hết hoạt chất dược liệu; thời gian chiết dài, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp, gây bất lợi cho q trình tinh chế bảo quản Tóm lại, cần phải lựa chọn thời gian chiết xuất cho phù hợp với thành phần dược liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất… - Độ mịn dược liệu: Khi kích thước dược liệu q thơ, dung mơi khó thấm ướt dược liệu,hịa tan dược chất, hoạt chất khó chiết vào dung môi Khi độ mịn dược liệu tăng lên, bề mặt tiếp xúc dược liệu dung môi tăng lên; theo quy luật Fick, lượng chất khuếch tán vào dung mơi tăng lên, thời gian chiết xuất nhanh - Tuy nhiên, xay dược liệu mịn gây số bất lợi cho trình chiết xuất sau: + Khi ngâm dược liệu với dung mơi, bột dược liệu bị dính bết nhau, tạo thành dạng bột nhão, vón cục Do khó khuấy trộn dược liệu dung mơi, q trình chiết xuất xảy bị chậm lại Mặt khác, bột dược liệu dính bết vào nên rút dịch chiết, dịch chiết bị chảy chậm không chảy (gọi tượng tắc thiết bị) + Khi bột dược liệu mịn, nhiều tế bào thực vật bị phá hủy, dịch chiết bị lẫn nhiều tạp; gây khó khăn cho q trình tinh chế, bảo quản Vì vậy, cần lựa chọn độ mịn dược liệu cho thích hợp, tùy thuộc vào trường hợp cụ thể, tùy thuộc vào dược liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất… - Khuấy trộn: - Khi dung môi tiếp xúc với dược liệu, dung môi thấm vào dược liệu, hòa tan chất tan, chất tan khuếch tán từ dược liệu vào dung môi qua màng tế bào Sau thời gian khuếch tán, nồng độ chất tan tế bào giảm dần, nồng độ chất tan dung môi tăng dần, chênh lệch nồng độ tế bào giảm dần, tốc độ khuếch tán giảm dần, đến lúc xảy q trình cân động hai pha Như vậy, khơng có khuấy trộn, q trình khuếch tán xảy chậm Theo định luật Fick, chênh lệch nồng độ hai pha động lực q trình khuếch tán Do đó, muốn tăng cường trình khuếch tán, cần phải tạo chênh lệch nồng độ cách di chuyển lớp dịch chiết phía sát màng tế bào (nơi có nồng độ cao hơn) phía xa di chuyển lớp dung mơi phía xa ( nơi có nồng độ thấp hơn) đến sát màng tế bào Điều thực cách khuấy trộn Như vậy, cách khuấy trộn, người ta tăng tốc độ khuếch tán - Tùy trường hợp cụ thể mà người ta chọn loại cấu tạo cánh khuấy tốc độ khuấy cho phù hợp VD: + Nếu dược liệu hoa mỏng mah, cần chọn tốc độ khuấy nhỏ, không nên khuấy mạnh để tránh dược liệu bị dập nát gẫy vụn đưa nhiều tạp vào dịch chiết + Nếu dược liệu cứng rắn hạt, rễ, than, gỗ… cần phải chọn loại cánh khuấy khỏe, tốc độ khuấy mạnh - Siêu âm: Năng lượng siêu âm có tác dụng làm tăng mạnh tính thẩm thấu khuếch tán nhờ tác dụng siêu âm sau: + Làm tăng diện tích tiếp xúc hai pha cách phân tán chúng thành hạt nhỏ + Phá vỡ phần màng tế bào + Tăng cường xáo trộn hỗn hợp + Có tác dụng làm nóng chỗ Phương pháp siêu âm có nhiều ưu điểm làm tăng cường trình chiết xuất Tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm mà chưa áp dụng sản xuất Ngoài yếu tố kể trên, nhiều yếu tố khác gây ảnh hưởng đến q trình chiết xuất VD: áp suất, pH mơi trường, chấn động học, dòng điện cao áp… b) Phương pháp chiết xuất: Phương pháp chiết xuất liên tục: - • Tiến hành: Phương pháp thực thiết bị làm việc liên tục Ở dược liệu dung môi liên tục đưa vào chuyển động ngược chiều thiết bị Dược liệu di chuyển thiết bị nhờ cấu vận chuyển chuyên dùng khác Dịch chiết trước khỏi thiết bị tiếp xúc với dược liệu nên dịch chiết thu đậm đặc Bã dược liệu trước khỏi thiết bị tiếp xúc với dung môi nên bã dược liệu chiết kiệt So với phương pháp chiết gián đoạn phương pháp chiết liên tục có ưu nhược điểm sau: Ưu: + Năng suất làm việc cao, tiết kiệm thời gian chiết + Không phải lao động thủ công (tháo bã, nạp liệu) + Dịch chiết thu đậm đặc + Dược liệu chiết kiệt + Dung mơi tốn + Có thể tự động hóa, giới hóa q trình Nhược: + Thiết bị có cấu tạo phức tạp, đắt tiền + Vận hành phức tạp KĨ THUẬT SẢN XUẤT MỘT SỐ NGUYÊN LIỆU DƯỚI DẠNG CAO THUỐC - - a) Chiết xuất hoạt chất: Phương pháp ngâm nhỏ giọt ( ngấm kiệt): Tiến hành: Sau chuẩn bị dược liệu, ngâm dược liệu vào dung mơi bình ngấm kiệt Sau khoảng thời gian xác định (tùy loại dược liệu), rút nhỏ giọt dịch chiết phía dưới, đồng thời bổ sung thêm dung mơi phía cách cho dung môi chảy chậm liên tục qua lớp dược liệu nằm yên (không khuấy trộn) Lớp dung mơi bình chiết thường để ngập bề mặt dược liệu khoảng 3-4 cm - Ngấm kiệt đơn giản: phương pháp ngấm kiệt sử dụng dung môi để chiết đến kiệt hoạt chất dược liệu - Ngấm kiệt phân đoạn (tái ngấm kiệt): phương pháp ngấm kiệt có sử dụng dịch chiết lỗng để chiết mẻ (dược liệu mới) để chiết mẻ có mức độ chiết kiệt khác - Ưu:  Dược liệu chiết kiệt  Tiết kiệm dung mơi (tái ngấm kiệt) - Nhược:  Có nhược điểm chung phương pháp chiết xuất gián đoạn: suất thấp, lao động thủ công  Cách tiến hành phức tạp so với phương pháp ngâm  Tốn dung môi (ngấm kiệt đơn giản) b) Loại tạp chất: - Khi chiết dung môi nước hay ethanol, dịch chiết thường chứa nhiều tạp chất Cần phải loại tập chất chúng thường dễ phân hủy ảnh hưởng đến chất lượng cao thuốc Cao không ổn định, có mùi lạ, hịa cao vào nước, dung dịch không Trường hợp điều chế cao đặc, cao khô, hàm lượng hoạt chất chưa đủ quy định phải tiến hành loại tạp Phương pháp loại tạp phụ thuộc vào chất tạp có dịch chiết, -        tức phụ thuộc vào chất dược liệu, loại dung mơi phương pháp chiết Tuy nhiên có số phương pháp chung sau: Loại tạp chất tan nước: (thường protein, gôm, chất nhầy, pectin, tinh bột) Dùng nhiệt: đặc dịch chiết cịn 1/2 – 1/4 thể tích ban đầu, để lắng chỗ mát sau gạn lọc Nếu dịch chiết cịn vẩn đục, thêm bột giấy lọc nghiền nhỏ bột Talc vào nước chiết, đun sơi lọc Cách loại protein, chất nhầy chất khác dễ bị đơng vón nhiệt Dùng ethanol: dịch chiết đến đạt tỉ lệ khoảng 2kg nguyên liệu /1 lít nước chiết, thêm 2-3 lần thể tích ethanol 950, khuấy trộn đều, để lắng chỗ mát sau gạn lọc Cất thu hồi ethanol cô đặc đến thể tích quy định Phương pháp loại chất nhầy, albumin, gôm Phương pháp điều chỉnh pH: dịch chiết cô đặc điều chỉnh đến pH ~12, phần lớn hoạt chất tạp chất tủa, cho acid vào để có pH = – số hoạt chất tan trở lại, cịn hầu hết tạp chất khơng tan, loại tạp chất Phương pháp thường áp dụng dịch chiết chứa flavonoid, alcaloid Loại tạp chất tan ethanol: (nhựa, chất béo) Cô đặc dịch chiết để hạ thấp độ cồn, nhựa chất béo kết tủa Để loại chúng triệt để hơn, pha lỗng gấp đơi nước (hoặc nước acid hoạt chất alcaloid), thêm 2% bột tacl để hấp phụ tạp chất tạo điều kiện cho kết tủa Dùng parafin: dịch chiết đặc cịn lại 1/2 - 1/4 thể tích ban đầu, thêm parain vào dịch chiết nóng, khuấy kỹ để nguội Vớt lớp parafin hịa tan tạp chất Ngồi ra, dùng ether để chiết chất béo chất nhựa khỏi dịch chiết nước CHIẾT XUẤT ALCALOID a) Phương pháp chung chiết alkaloid: Trong nguyên liệu thực vật, ngồi alcaloid cịn có vơ số chất khác protein, nhựa, tanin, terpenoid, glycosid, sáp Chiết xuất alcaloid tách chúng khỏi dược liệu dạng tinh khiết, khơng lẫn tạp chất hố học khác có chứa dược liệu Dựa vào tính chất chung alcaloid người ta đưa phương pháp chung để chiết tách alcaloid khỏi nguyên liệu thực vật • Phương pháp chiết alcaloid dạng base dung môi hữu không phân cực - Ưu điểm: Hiệu suất chiết hoạt chất từ dược liệu cao dịch chiết rút sạch, dễ tinh chế loại tạp kèm theo Các dung môi hữu không phân cực thường dung mơi có khả chiết chọn lọc alcaloid dạng base - Nhược điểm: Dung môi hữu thường dung môi đắt tiền Khi sử dụng dung mơi để chiết địi hỏi thiết bị phức tạp đầu tư cho thiết bị lớn - Phương pháp tiến hành gồm giai đoạn sau:  Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu Để tăng khả chiết ta phải chia nhỏ dược liệu trước chiết nhằm làm tăng bề mặt tiếp xúc hai pha rắn lỏng đẩy nhanh trình khuếch tán Tuy nhiên ta chia nhỏ dược liệu dung mơi khó chuyển động qua khối dược liệu ta khó thu dịch chiết, đó, tuỳ thuộc vào loại dược liệu ta xay nhỏ khác để vừa đảm bảo đẩy nhanh trình khuếch tán vừa dễ dàng rút dịch chiết Kiềm hoá làm trương nở nguyên liệu dung dịch kiềm (thường dùng Ca(OH) 2, NH4OH, Na2CO3 ) để chuyển alcaloid nguyên liệu sang dạng base Giai đoạn 2: Chiết Sử dụng dung môi chiết dung môi hữu không phân cực (các dung mơi khơng hồ lẫn với nước)  Giai đoạn 3: Tinh chế Tinh chế thu alcaloid cách chuyển dạng muối với acid chuyển dạng base kiềm phân chia chúng hai pha dung môi hữu không phân cực nước để loại tạp chất alcaloid  Ứng dụng: Hiện hầu hết alcaloid sản xuất nước giới sử dụng phương pháp Mặt khác phương pháp sử dụng chiết dược liệu có nhiều chất nhầy có độ trương nở cao, tránh trương nở mức dược liệu hồ tan chất nhầy vào dung mơi gây khó khăn cho rút dịch chiết tinh chế • Phương pháp chiết alcaloid dạng muối dung môi nước, nước acid cồn (ethanol, methanol) - Ưu điểm:  Dung môi rẻ tiền, dễ kiếm  Thiết bị chiết xuất đơn giản, đầu tư - Nhược điểm:  Dịch chiết rút lẫn nhiều tạp chất, khó tinh chế mát nhiều khâu tinh chế làm cho hiệu suất chiết thấp  Đối với dược liệu chứa nhiều chất nhầy, việc sử dụng nước làm dung mơi chiết gặp khó khăn khâu rút dịch chiết - Phương pháp tiến hành gồm giai đoạn sau:  Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu thực vật xay thơ, sau làm ẩm cho trương nở nước  Tiến hành chiết: Sử dụng dung môi nước chiết alcaloid dạng muối tự nhiên muối với acid vô cơ, dung môi cồn ethylic methylic để chiết alcaloid dạng muối base  Tinh chế: Trong trường hợp chiết nước, alcaloid base giải phóng từ dịch chiết cách thêm kiềm sau chiết dung mơi hữu khơng hịa tan nước Tiếp tục tinh chế cách bốc dung môi kết tinh lại dung môi hữu chuyển sang dạng muối kết tinh lại Trong trường hợp chiết cồn, dịch chiết cồn cô đặc, thêm acid loại tạp chất cách chiết dung môi hữu không phân cực, thêm kiềm chuyển alcaloid sang dạng base chiết alcaloid dung môi hữu Bốc dung môi hữu kết tinh alcaloid chuyển sang dạng muối kết tinh lại Đối với alcaloid khó tách sử dụng phương pháp sắc ký hấp phụ phương pháp trao đổi ion b) Sản xuất alcaloid mã tiền: • Đại cương: Cây mã tiền (Strychnoss nux vomica) thân gỗ đứng cao 5-12m Ngoài mã tiền, nước ta cịn có số lồi mã tiền dây leo thân gỗ khác - Ở nước ta, mã tiền mọc vùng núi phía Nam Các loài mã tiền khác mọc hầu hết tỉnh vùng núi Cao Bằng, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Hịa Bình… Ngun liệu chủ yếu sử dụng chiết xuất Strychnin hạt mã tiền Tuy nhiên alkaloid cịn phân bố vỏ số lồi mã tiền cịn có • Thành phần hóa học: Trong hạt mã tiền có chứa từ 2-5% alkaloid, chủ yếu strychnin brucin, ngồi cịn có số alkaloid khác α-colubrin, β-colubrin, vomicin,… • Mô tả giai đoạn sản xuất: - Chuẩn bị nguyên liệu: Hạt mã tiền sau chọn loại tốt sấy khô 60 - 80 0C đem xay thành bột thơ - Kiềm hóa: Bột hạt mã tiền trộn với dung dịch nước sữa vôi, đảo kỹ tạo thành bột nhão Vun thành đống ủ khoảng 24 Sau đảo, trộn làm tơi làm khô - Chiết xuất: Nguyên tắc chiết: Chiết nóng 90-100oC Bằng phương pháp ngược dịng gián đoạn có khuấy trộn Dung mơi chiết dầu hoả - Tiến hành chiết: Nạp bột dược liệu kiềm hóa vào thiết bị chiết, đổ dung mơi, khuấy trộn để dung môi tiếp xúc tốt với dược liệu Cấp nhiệt để đảm bảo nhiệt độ chiết khoảng 100 0C Rút dịch chiết sau chiết đủ thời gian qui định - Tinh chế:  Acid hóa tạo muối sulfat tan nước alcaloid: Cho dung dịch H2SO4 3% vào thiết bị phân ly có khuấy đựng dịch chiết vừa rút Khuấy 10 phút để hai pha tiếp xúc tốt với Để yên cho phân lớp (cho tới hai lớp lại được) Gạn riêng dung môi, thu hồi dung môi để chiết cho mẻ sau (xử lý cách kiềm hóa, khuấy kỹ, pH = 6-7, để lắng, gạn bỏ cặn) Pha acid tách đưa vào xử lí tiếp giai đoạn sau  Kiềm hóa tạo tủa alcaloid tồn phần: Lớp nước acid trung hoà dung dịch Na 2CO3 bão hịa, đến pH 10-11 alcaloid tồn phần kết tủa Lọc lấy tủa phễu Buchner (có thể dùng máy vẩy để thu tủa) Rửa tủa lần, lần lượng nước cho vừa đủ ngập tủa Loại bỏ nước nước rửa  Tạo muối nitrat alcaloid (loại brucin): Nguyên tắc loại brucin: Tạo muối nitrat alcaloid pH = 4-4,5 Để strychnin nitrat kết tinh Thử brucin: Nhỏ giọt HNO đặc vào vài hạt tinh thể, có brucin thấy xuất màu hồng  Tiến hành: Hoà tủa alcaloid toàn phần vào lượng nước vừa đủ cho vừa đủ ngập tủa, đun nồi cách thuỷ, vừa khuấy vừa nhỏ dần dung dịch HNO3 vào kết tủa tan hết pH = - 4,5 (chú ý đủ pH mà chưa tan hết kết tủa cho thêm nước cất nữa, dung dịch bị lỗng phải bớt để tạo dung dịch bão hòa) Để kết tinh qua đêm tạo tinh thể hình kim, thường kết thành chùm Lọc qua phễu Buchner Rửa tinh thể lần nước cất lạnh Tẩy màu than hoạt: Để tẩy màu trước tiên phải hoà tan tủa vào lượng nước cất vừa đủ đun nồi cách thuỷ khuấy cho tan hết Sau thêm than hoạt vào, khuấy 10 phút Lọc nóng Tạo sản phẩm strychnin sulfat Muốn chuyển alcaloid từ dạng muối sang dạng muối khác ta phải chuyển qua dạng base  Chuyển sang dạng base: Kiềm hóa dịch lọc Na2CO3 bão hoà, vừa nhỏ vừa khuấy hết sủi bọt pH=10-11 Để nguội cho kết tủa (khoảng 30 phút) Lọc lấy tủa base, rửa nước cất  Chuyển sang dạng muối sulfat: Cho thêm vào tủa lượng vừa đủ nước cất đặt nồi cách thuỷ, vừa khuấy vừa nhỏ dung dịch H 2SO4 3% vào chỉnh pH = - 4,5 Để nguội kết tinh qua đêm Lọc lấy tinh thể rửa nước cất Sau rửa ý hút kiệt nước để sấy cho nhanh Đem sấy khô 60-700C khoảng 100-150 phút Chú ý đảo tơi lên để sấy cho nhanh khô Nước sau lọc tập trung thu hồi strychnin  Đóng gói: Trong lọ kín, tránh ánh sáng, dán nhãn độc bảng A, nguyên chất - Kiểm nghiệm: Theo DĐVN  ...Khi kích thước dược liệu q thơ, dung mơi khó thấm ướt dược liệu, hịa tan dược chất, hoạt chất khó chiết vào dung mơi Khi độ mịn dược liệu tăng lên, bề mặt tiếp xúc dược liệu dung môi tăng... dung mơi tăng lên, thời gian chiết xuất nhanh - Tuy nhiên, xay dược liệu mịn gây số bất lợi cho trình chiết xuất sau: + Khi ngâm dược liệu với dung môi, bột dược liệu bị dính bết nhau, tạo thành... trộn dược liệu dung mơi, q trình chiết xuất xảy bị chậm lại Mặt khác, bột dược liệu dính bết vào nên rút dịch chiết, dịch chiết bị chảy chậm không chảy (gọi tượng tắc thiết bị) + Khi bột dược liệu