Ứng dụng nhựa trao đổi ion để phân lập palmatin từ hoàng đằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

ỨNG DỤNG NHỰA TRAO ĐỔI ION
ĐỂ PHÂN LẬP PALMATIN TỪ HOÀNG ĐẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

ỨNG DỤNG NHỰA TRAO ĐỔI ION
ĐỂ PHÂN LẬP PALMATIN TỪ HOÀNG ĐẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ
MÃ SỐ 8720202
Người hướng dẫn khoa học:

1. TS. Bùi Thị Thúy Luyện
2. PGS. TS. Nguyễn Văn Hân


LỜI CẢM ƠN !
Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn
Văn Hân, TS. Bùi Thị Thúy Luyện đã luôn tận tâm hướng dẫn, động viên và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi chân thành cảm ơn Ds. Trần Trọng Biên, Ds. Đỗ Thị Thúy Trang đã
giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Dược Hà Nội, Phòng Đào
tạo Sau đại học, toàn thể các thầy cô, anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Công
nghiệp Dược đã hết lòng quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi
hoàn thành được luận văn này.
Tôi cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Y Dược Thái
Nguyên, Ban lãnh đạo khoa Dược đã tạo điều kiện cho tôi được đi học và
giành cho tôi những sự hỗ trợ quý báu trong suốt thời gian tôi học tập tại
trường Đại học Dược Hà Nội.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết đến gia đình, bạn bè và đồng
nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời
gian học tập và thực hiện luận văn này.
Do thời gian có hạn và trình độ bản thân còn hạn chế nên luận văn không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo tận
tình của các thầy cô và sự góp ý chân thành của bạn bè.
Hà Nội, tháng 04 năm 2018
Học viên

Nguyễn Thị Lan Hương

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 2
1.1. Vài nét về Hoàng đằng ........................................................................ 2
1.1.1. Tên gọi ............................................................................................... 2
1.1.2. Đặc điểm thực vật .............................................................................. 2
1.1.3. Bộ phận dùng, thu hái và chế biến .................................................... 2
1.1.4. Thành phần hóa học và công dụng .................................................... 3
1.2. Tổng quan về palmatin ....................................................................... 3
1.2.1. Công thức hóa học ............................................................................. 3
1.2.2. Tính chất hóa lý ................................................................................. 4
1.2.3. Vai trò palmatin ............................................................................... 5
1.2.4. Một số nghiên cứu về chiết xuất và phân lập palmatin....................... 6
1.3. Tổng quan về nhựa trao đổi ion ......................................................... 8
1.3.1. Nguyên lý trao đổi ion ....................................................................... 8
1.3.2. Nhựa trao đổi ion ............................................................................... 8
Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................. 13
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị thí nghiệm ............................13
2.1.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi ...............................................13
2.1.2. Thiết bị thí nghiệm...........................................................................14
2.2. Nội dung nghiên cứu .........................................................................15
2.2.1. Lựa chọn hạt nhựa trao đổi ion..........................................................15
2.2.2. Phân lập palmatin từ dịch chiết dược liệu bằng nhựa trao đổi ion ...15


2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................16

2.3.1. Phương pháp định lượng .................................................................16
2.3.2. Phương pháp xử lý hạt nhựa trao đổi ion trước khi sử dụng ..........19
2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ .......................................19
2.3.4. Phương pháp xác định hiệu suất giải hấp phụ.................................20
2.3.5. Phương pháp đánh giá khả năng tái sử dụng của nhựa trao đổi ion21
2.3.6. Phương pháp xây dựng quy trình phân lập Palmatin từ Hoàng đằng
....................................................................................................................21
2.3.7. Xác định cấu trúc sản phẩm.............................................................21
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................. 22
3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn biểu thị mối liên hệ giữa mật độ
quang và nồng độ palmatin ................................................................... 22
3.2. Lựa chọn hạt nhựa trao đổi ion ..................................................... 23
3.2.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của một số loại cationit.........................23
3.2.2. Khảo sát hiệu suất giải hấp phụ palmatin của mỗi loại cationit .......25
3.3. Phân lập palmatin từ dịch chiết dược liệu bằng nhựa trao đổi ion
.................................................................................................................. 29
3.3.1. Xác định hàm lượng palmatin trong Hoàng đằng ............................29
3.3.2. Phân lập palmatin từ dịch chiết Hoàng đằng ....................................31
3.3.3. Đánh giá khả năng tái sử dụng hạt nhựa trao đổi ion .......................32
3.3.4. Chiết xuất và phân lập palmatin với mẻ 100g Hoàng đằng..............33
3.4. Xây dựng quy trình chiết xuất và phân lập palmatin từ dịch chiết
Hoàng đằng sử dụng nhựa trao đổi ion Tulsion CXO – 9 ....................41
Chương 4. BÀN LUẬN .......................................................................... 44
4.1. Dung lượng hấp phụ của các hạt cationit ........................................44
4.2. Tác nhân giải hấp phụ .......................................................................45


4.3. Khả năng ứng dụng cationit để phân lập palmatin từ dịch chiết
Hoàng đằng ..............................................................................................46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 52


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Phần viết tắt

Phần viết đầy đủ

DĐVN IV

Dược điển Việt Nam IV

EtOH 96%

Ethanol 96%

IR

Infra-red (Phổ hồng ngoại)

HPLC

High Performance Liquid Chromatography
(sắc ký lỏng hiệu năng cao)

NMR

Nuclear Magnetic Resonance
(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân)

Eq

Equivalent (Đương lượng)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1

Danh mục dung môi, hóa chất sử dụng

14

Bảng 2.2

Các loại nhựa trao đổi ion sử dụng

15

Bảng 3.1

Mối tương quan giữa mật độ quang và nồng độ

24

palmatin (µg/ml)
Bảng 3.2

Dung lượng hấp phụ palmatin (mg/g) trong môi

26

trường acid acetic của nhựa trao đổi ion
Bảng 3.3

Dung lượng hấp phụ palmatin (mg/g) trong môi

26

trường acid sulfuric của nhựa trao đổi ion
Bảng 3.4

Ảnh hưởng của nồng độ HCl trong ethanol 96% đến

31

hiệu suất phản hấp phụ palmatin ra khỏi nhựa cation
acid yếu Tulsion CXO-9
Bảng 3.5

Hiệu quả tái sử dụng nhựa Tulsion CXO – 9 trong

35

phân lập palmatin từ Hoàng đằng.
Bảng 3.6

Kết quả chiết xuất và phân lập palmatin mẻ 100 g
Hoàng đằng

39

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1

Hoàng đằng

2

Hình 1.2

Công thức cấu tạo của palmatin

4

Hình 1.3

Hạt nhựa trao đổi ion

12

Hình 3.1

Đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa mật độ

24

quang và nồng độ palmatin
Hình 3.2

Đồ thị biểu diễn hiệu suất phản hấp phụ palmatin ra

29

khỏi nhựa Tulsion CXO - 9 của các tác nhân khác
nhau (%)
Hình 3.3

Đồ thị biểu diễn hiệu suất phản hấp phụ palmatin ra

29

khỏi nhựa Dowex HCR – S của các tác nhân khác
nhau (%)
Hình 3.4

Sắc ký đồ của mẫu palmatin chuẩn

32

Hình 3.5

Sắc ký đồ của mẫu Hoàng đằng

32

Hình 3.6

Sản phẩm chiết xuất palmatin từ Hoàng đằng

42

Sơ đồ 3.1

Sơ đồ tóm tắt quy trình phân lập palmatin từ dịch chiết

37

Hoàng đằng bằng phương pháp truyền thống
Sơ đồ 3.2

Sơ đồ tóm tắt quy trình phân lập palmatin từ dịch chiết
Hoàng đằng bằng nhựa Tulsion CXO – 9

45


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hoàng đằng là một dược liệu đã được nhân dân ta sử dụng từ rất lâu đời để
trị sưng viêm, nhiễm khuẩn. Các nghiên cứu đã chứng minh palmatin là alcaloid
chính trong cây với nhiều tác dụng dược lý quan trọng như: diệt khuẩn, chống
nấm, chống oxy hóa, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư... [3], [22], [23],
[16], [18]. Trước đây, palmatin từ Hoàng đằng được chiết xuất bằng dung môi
cồn, sau đó kết tinh bằng cách thêm muối và acid, rồi kết tinh lại trong cồn
nhiều lần để thu sản phẩm. Vì vậy, hiệu suất không cao và tốn thời gian.
Trong những năm gần đây, nhựa trao đổi ion được ứng dụng rộng rãi để
phân lập các nhóm hoạt chất: alcaloid [24], carboxylic acid, phenolic
anthocyamin,...Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: tiến hành đơn giản, thu
được sản phẩm có độ tinh khiết cao, hạn chế sử dụng đến các dung môi hữu cơ
độc hại, có khả năng lặp lại, độ ổn định tốt và giá thành phù hợp cho sản xuất

công nghiệp.
Từ thực tế đó, với mong muốn phân lập được palmatin từ Hoàng đằng
bằng phương pháp trao đổi ion cho hiệu suất tốt và chi phí thấp nên chúng tôi
tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng dụng nhựa trao đổi ion để phân lập
palmatin từ Hoàng đằng” với những mục tiêu sau:
1. Khảo sát và lựa chọn được loại nhựa trao đổi ion thích hợp để phân lập
palmatin từ dịch chiết Hoàng đằng.
2. Xây dựng được quy trình chiết xuất và phân lập palmatin từ dịch chiết
Hoàng đằng sử dụng nhựa trao đổi ion.

1


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Vài nét về Hoàng đằng
1.1.1. Tên gọi
Tên khoa học: Fibraurea tinctoria Lour hoặc Fibraurea recisa Pierre.
Tên khác: Nam hoàng liên hay Thích hoàng liên.
Họ: Tiết dê (Menispermaceae)
1.1.2. Đặc điểm thực vật
Hoàng đằng là cây dây mọc
leo, to. Thân hình trụ rất cứng, cắt
ngang thấy mặt cắt hình bánh xe rất
rõ, thân già màu ngà, sù sì. Lá hình
bầu dục hoặc hình mũi mác thuôn,
nhọn, dài 9- 20cm, rộng 4-10cm.
Phiến lá nhẵn, cứng có 3 gân chính.
Cuống lá có 2 nốt phình lên: 1 phía

Hình 1.1 Hoàng đằng

trên, 1 phía dưới [3].
Hoa mọc thành tụ tán ở nách lá hoặc dạng chùy: 2-4 lần phân nhánh [6].
Hoa không có cuống, có 3 lá đài, 3 cánh hoa. Hoa đơn tính, khác gốc. Hoa đực
có 6 nhị tự do, chỉ nhị dài hơn bao phấn, đầu chỉ nhị loe rộng hơn bao phấn
thành 2 tai và thành gờ dưới bao phấn. Hoa cái có 6 nhị lép, 3 lá noãn, mỗi noãn
có 2 noãn. Quả hạch hình trái xoan, khi chín màu vàng. Mùa hoa qủa: tháng 37 [3].
1.1.3. Bộ phận dùng, thu hái và chế biến
Bộ phận dùng
Thân và rễ. Đoạn hình trụ, thẳng hay cong queo, dài 10-30cm, đường kính
1-2 cm, có khi tới 10 cm. Mặt ngoài màu vàng xám, có nhiều vân dọc có sẹo
của cuống lá hay rễ con. Chất cứng, dai, khó bẻ gãy. Mặt cắt ngang màu vàng
2


tươi, gồm 3 phần: vỏ mỏng, gỗ có nhiều tia tỏa thành hình nan hoa bánh xe, tủy
hẹp. Vị đắng.
Phân bố
Mọc hoang khắp các vùng núi nước ta từ Lạng Sơn cho tới Nam Bộ, phân
bố phong phú hơn các vùng núi từ Nghệ An trở vào. Có nhiều ở Đắc Lắc, Gia
Lai, Kon Tum, Lâm Đồng, Bình Dương, Quảng Nam, Đà Nẵng, Bình Định,
Phú Yên, Nghệ An và Thanh Hóa.
Thu hái và chế biến
Mùa thu hoạch gần như quanh năm. Thường lấy thân và rễ cắt thành từng
đoạn ngắn 15-30 cm, phơi hay sấy khô [3].
1.1.4. Thành phần hóa học và công dụng
Thành phần
Trong thân và rễ của cây Hoàng đằng có chứa hoạt chất là alcaloid có
nhân isoquinolein. Trong đó alcaloid chính là palmatin với tỉ lệ 1-8% (tính theo
dược liệu khô). Ngoài ra còn có Jatrorhizin (khoảng 0,1%) và Columbamin

(khoảng 0,01%) và một phần rất nhỏ Berberin [2], [3].
Công dụng
Làm nguyên liệu chế palmatin [2].
Có tác dụng kháng sinh: làm giảm viêm, chữa viêm ruột, viêm bàng
quang, viêm gan, đau mắt, mụn nhọt, sốt nóng, tiêu chảy, lỵ... (thường được sử
dụng kết hợp với các dược liệu khác) [3].
1.2. Tổng quan về palmatin
1.2.1. Công thức hóa học
Công thức phân tử: [C21H22NO4 ]+
Công thức cấu tạo:

3


Hình 1.2 Công thức cấu tạo của palmatin
Tên khoa học: 2, 3, 9, 10-tetrametoxy-5,6-dihydroizochinolino [2,1 -b]
izoquinolin-7-ium [3].
1.2.2. Tính chất hóa lý
Tính chất hóa lý của palmatin clorid:
Tính chất vật lý [3]
 Là alcaloid ở thể rắn, màu vàng, không mùi, vị đắng, ít tan trong nước
lạnh, tan nhiều hơn trong nước nóng, tan trong ethanol, methanol và
các dung môi hữu cơ.
 Phân tử lượng: 387.9083 g/mol.
 Không có C bất đối, không có đồng phân quang học.
Tính chất hóa học [3]


Hóa tính của nitơ: N của palmatin là hydroxyd amoni bậc 4 đem

tính kiềm cho phân tử, có thể cho muối clorid với acid hydrocloric.

Môi trường kiềm


Môi trường acid

Hóa tính của oxy: Palmatin có hóa chức ete có thể thuỷ phân cho
4


alcol, riêng OH trong hydroxyd amoni bậc 4: N không vững bền, trong môi
trường kiềm dễ hỗ biến mở vòng, cho chức aldehyd gọi là palmatinal có màu
đỏ.

Palmatin (vàng)


Palmatin (đỏ)

Hóa tính của liên kết đôi: Palmatin có thể mất mạch kép tại nhân

giữa để cho các hydro alcaloid không màu. Lấy palmatin màu vàng tươi đem
khử với hỗn hợp Zn+H2SO4 sẽ thu được bột vô định hình trắng có nhiệt độ nóng
chảy là 215oC là D,L - tetrahydropalmatin sulfat, cho tác dụng với amoniac
thu được D,L - tetrahydropalmatin base, kết tinh trắng, nhiệt độ nóng chảy 140147oC. Trái lại L - tetrahydropalmatin trắng đem oxy hóa bằng iod sẽ chuyển
thành palmatin màu vàng.
1.2.3. Vai trò palmatin
 Tác dụng dược lý:
 Tác dụng kháng khuẩn

Palmatin ức chế sự sinh trưởng của chủng Staphyllococcus [36].
Palmatin có thể ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn Helicobacter pyroli
(H.P), các nghiên cứu đã cho thấy palmatin có tác dụng điều trị các rối loạn dạ
dày và ruột liên quan đến vi khuẩn H.P [23].
Nghiên cứu cho thấy palmatin có thể được sử dụng làm phương pháp
điều trị bổ sung với mục đích tăng hiệu quả của kháng sinh ciprofloxacin cũng
như làm giảm sự xuất hiện của Pseudomonas aeruginosa tốt hơn berberin [34].
 Tác dụng kháng nấm
Palmatin có tác dụng kháng nấm tốt. Palmatin ức chế đáng kể sự phát
triển của Candida albicans, Candida glabrata, Candida krusei và Candida
5


parapsilosis, thể hiện mạnh nhất trên Candida parapsilosis (MIC 16 mg/L).
Palmatin ức chế tổng hợp chitin từ cả nấm men và các giai đoạn tăng trưởng
của nấm Candida albicans một cách không cạnh tranh [24].
Hỗn hợp của palmatin clorid và berberin clorid có thể được sử dụng hiệu
quả để điều trị bệnh thối da thỏ do Microsporum canis gây ra [12].
 Tác dụng kháng tế bào ung thư
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy palmatin ức chế sự phát triển và xâm lấn
của tế bào ung thư tuyến tiền liệt [17].
Trong nghiên cứu tìm các nguồn tự nhiên cho các tác nhân trị liệu và
phòng ngừa biến chứng tiểu đường, các tác giả đã chỉ ra palmatin là một trong
các alcaloid có tác dụng ức chế aldose reductase ở nồng độ ≤ 50 μg / ml [19].
 Trong tổng hợp hóa dược
Trong lĩnh vực tổng hợp hóa dược, hiện nay palmatin chủ yếu được dùng
làm nguyên liệu điều chế D,L - tetrahydropalmatin là chất có tác dụng an thần,
gây ngủ [3].
Trên thị trường hiện nay palmatin chủ yếu tồn tại dưới dạng bào chế là
dung dịch nhỏ mắt và viên nén. Palmatin chiết xuất từ Hoàng đằng theo phương

pháp truyền thống cho thấy hàm lượng palmatin chưa cao, để có thể đưa
palmatin vào các dạng bào chế thì cần làm tăng thêm hàm lượng palmatin.
Ngoài ra, các nghiên cứu đã chỉ ra palmatin có nhiều tác dụng tốt hơn berberin
và các nhà khoa học đã và đang tập trung nghiên cứu vào các tác dụng mới của
palmatin như: chống ung thư...Tuy nhiên, giá thành palmatin nguyên liệu hiện
nay vẫn đắt hơn nhiều lần so với berberin, nếu chủ động được nguồn nguyên
liệu palmatin thì sẽ góp phần làm giảm giá thành. Vì vậy, việc nghiên cứu các
phương pháp mới để nâng cao hàm lượng và giảm giá thành palmatin là vô
cùng cần thiết và có ý nghĩa.
1.2.4. Một số nghiên cứu về chiết xuất và phân lập palmatin
Palmatin đã được chiết xuất và phân lập từ Hoàng đằng với các loại dung
6


môi khác nhau như: nước nóng, acid acetic, acid sulfuric, ethanol,...Phương
pháp chiết Soxhlet với dung môi chiết là methanol và aceton hay phương pháp
chiết lỏng – lỏng cũng đã được nghiên cứu.
Phương pháp phổ biến để chiết xuất palmatin từ Hoàng đằng là sử dụng
dung môi ethanol 80% theo phương pháp ngâm ngược dòng gián đoạn với thời
gian chiết là 12 giờ, chiết 4 lần. Cô dịch chiết để loại tạp chất, sau đó thêm HCl
và NaCl để kết tủa palmatin clorid. Kết tinh lại bằng ethanol 96% [2].
Năm 2001, Liu Youping đã đưa ra phương pháp ngâm để chiết xuất
palmatin từ Hoàng đằng, dung môi chiết là H2SO4 0,2%, thời gian chiết lần 1 là
48 giờ, 3 lần còn lại mỗi lần là 24 giờ. Tạo tủa thô bằng dung dịch NaCl 7%.
Kết tinh lại trong ethanol tuyệt đối ở pH= 2 bằng dung dịch HCl 5% [27].
Liu Youping và cộng sự cũng tiến hành chiết xuất palmatin từ Hoàng đằng
bằng phương pháp ngâm với dung môi H2SO4 0,2%. Dùng nhựa macropopous
D101 để phân lập và tinh chế. Bằng cách cho dịch chiết nồng độ 0.5 mg/mL
chảy qua cột có chứa hạt macropopous D101 và rửa giải bằng ethanol 40%. Cô
dịch rửa giải đến cắn thu được palmatin thô [27].

Li Jixian chiết xuất palmatin từ Hoàng đằng bằng phương pháp ngâm
dưới áp suất giảm, với dung môi H2SO4 1% trong 12 giờ, áp suất duy trì
0,04MPa - 0,05MPa, nhiệt độ 50 – 60oC, thời gian chiết là 2 giờ, chiết 2 lần.
Điều chỉnh pH dịch chiết bằng dung dịch NaOH đến pH 9-10, để yên trong 12
giờ sau đó lọc để loại bỏ tạp chất. Cho vào dịch lọc 7 ~ 8% NaCl, để lạnh trong
12 giờ, lọc thu được tinh thể palmatin [26].
Năm 2002, Đào Thanh Tùng so sánh 3 phương pháp chiết xuất palmatin
từ Hoàng đằng thu được kết quả như sau: phương pháp ngâm nóng với dung môi
là nước cho hiệu suất tính theo dược liệu là 1,1%, chiết xuất ngược dòng gián
đoạn với dung môi là acid acetic cho hiệu suất 1,3%, trong khi đó sử dụng
phương pháp ngâm lạnh với dung môi ethanol 96% , thời gian chiết là 16 giờ
cho hiệu suất đạt 1,94 % [9].
7


Năm 2013, F. S. Hall và cộng sự đã tối ưu hóa các điều kiện chiết xuất
và phân lập palmatin từ Tinospora cordifolia. Sử dụng dung môi chiết là
methanol và aceton với tỷ lệ 70: 30 (4000 mL x 4 lần) ở 40°C trong 16 giờ
trong thiết bị soxhlet. Dịch chiết được cất thu hồi dung môi. Sau đó dùng sắc
ký cột silica gel để phân lập và làm giàu bằng methanol. Sản phẩm thu được có
hàm lượng palmatin 99% [16].
Năm 2016 Lê Trường Minh và cộng sự đã khảo sát lựa chọn phương
pháp chiết xuất alcaloid toàn phần, phân lập bằng phương pháp chiết lỏng –
lỏng, tinh chế trên sắc ký cột. Kết quả là đã chiết xuất, phân lập và tinh chế
được palmatin từ Hoàng đằng với độ tinh khiết 97,31% [7].
1.3. Tổng quan về nhựa trao đổi ion
1.3.1. Nguyên lý trao đổi ion
Nguyên tắc cơ bản của quá trình trao đổi ion là liên kết thuận nghịch của
chất liên kết với chất đối không hòa tan trong chất nền. Phân tử chất liên kết
(M) liên kết với nhóm đối (G) được gắn trên chất nền resin (R) và giữ lại trên

đó đồng thời giải phóng ion đối. Vì nhóm chức trên chất nền có thể mang điện
dương hoặc âm, việc trao đổi ion sẽ tạo ra nhựa trao đổi ion dương hoặc âm.
Quá trình luôn thuận nghịch, trong quá trình hấp phụ và rửa giải với sự tái tạo
lại khả năng hấp phụ của resin.
Trao đổi cation:

R-G- C+ + M+  R-G-M+ + C+

Trao đổi anion:

R-G+ C- + M-  R-G+M- + C-

Phần lớn các phân tử hữu cơ liên kết được là do sự có mặt của các nhóm
acid yếu hoặc base yếu. Sự liên kết trong các phân tử có thể thay đổi nhờ điều
chỉnh pH [25].
1.3.2. Nhựa trao đổi ion
1.3.2.1. Phân loại
Nhựa trao đổi ion là các polyme liên kết chéo, không tan trong nước,
mang nhiều nhóm chức có khả năng ion hóa tại các vị trí xác định trên chuỗi
8


polyme và có thể trao đổi thuận nghịch ion đối của nó với các ion cùng điện
tích trong môi trường phản ứng.
Dựa vào bản chất của các nhóm chức liên kết với chất nền polyme có thể
chia nhựa trao đổi ion thành 2 loại cơ bản:
 Nhựa trao đổi cation (cationit)
Là nhựa có nhóm liên kết mang điện tích âm (-SO3-, -COO-) có khả năng
hấp phụ các phân tử mang điện tích dương.
Các ion linh động của cationit thường là H, được gọi là nhựa trao đổi

cationit dạng H. Nếu thay H bằng Na, nhựa được gọi là Na-cationit.
Có 2 loại cationit:
 Cationit acid mạnh: nhóm liên kết là -SO3 H, -PO3 H,....
Có khả năng phân ly thành ion linh động trong tất cả các môi trường
trung tính, kiềm, acid. Do đó khả năng trao đổi của chúng không bị ảnh hưởng
bởi pH của dung dịch.
 Cationit acid yếu: nhóm liên kết là -COOH, -OH,...
Phân ly yếu trong môi trường acid, khả năng trao đổi phụ thuộc vào pH
của môi trường. Trong môi trường kiềm, khả năng phân ly mạnh nên khả năng
trao đổi lớn. Trong môi trường acid, khả năng phân ly thấp, dẫn đến khả năng
trao đổi thấp [25].
 Nhựa trao đổi anion (anionit)
Là nhựa có nhóm liên kết mang điện tích dương (-N+R3, -N+R2,) có khả
năng hấp phụ các phân tử mang điện tích âm. Các anion linh động thường là
-OH, -Cl…..Có hai loại nhựa anionit:
 Anionit kiềm mạnh: nhóm liên kết là kiềm amin bậc 4: -(CH3 )3N+,-OHNhóm -OH liên kết vào nhựa nhờ lực tĩnh điện. Anionit kiềm mạnh có
mức độ phân ly ion tốt trong tất cả các môi trường nên khả năng trao đổi của
chúng không phụ thuộc pH của môi trường.
9


 Anionit kiềm yếu: nhóm liên kết là kiềm amin bậc 1 (–NH2),
bậc 2 (=NH) và bậc 3 (≡N) [25].
1.3.2.2. Tính chất
 Tính chất vật lý


Màu sắc: trắng, vàng, nâu, đen, thẫm. Trong quá trình sử dụng nhựa, màu

sắc của nhựa mất hiệu lực thường thẫm hơn một chút.



Hình thái: nhựa trao đổi ion thường ở dạng tròn.



Độ nở: khi đem nhựa dạng keo ngâm vào trong nước, thể tích của nó

biến đổi lớn.


Độ ẩm: là % khối lượng nước trên khối lượng nhựa ở dạng khô (độ ẩm

khô), hoặc ở dạng ướt (độ ẩm ướt).


Tính chịu nhiệt: các loại nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đều có giới hạn

nhất định, vượt quá giới hạn này nhựa bị nhiệt phân giải không sử dụng được.
Nhiệt độ hoạt động tốt từ 20-50oC.


Tính dẫn điện: chất trao đổi ion ẩm dẫn điện tốt, tính dẫn điện của nó phụ

thuộc vào dạng ion.


Kích thước hạt: nhựa có dạng hình cầu d = 0,04 -1,00mm.



Tính chịu mài mòn: trong vận hành các chất trao đổi ion cọ sát lẫn nhau

và nở ngót, có khả năng dể vỡ vụn. Đây là một chỉ tiêu ảnh hưởng đến tính năng
thực dụng của nó.


Tính chịu oxy hoá: chất oxy hoá mạnh có thể làm cho nhựa bị lão hoá.
 Tính năng hoá học
 Dung lượng trao đổi biểu thị mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao

đổi trong một loại chất trao đổi ion.
 Tính thuận nghịch của phản ứng trao đổi ion:
Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch. Dựa trên tính chất này
người ta dùng dung dịch chất hoàn nguyên, thông qua chất trao đổi ion đã mất
10


hiệu lực để khôi phục lại năng lực trao đổi của nó.
Ví dụ: 2HR+ + Ca2+ => CaR2+ + 2H+ (nhựa trao đổi)
CaR2+ + 2H+ => 2HR+ + Ca2+ (hoàn nguyên)
 Tính acid, kiềm: tính năng của chất Cationit RH và chất Anionit ROH
giống chất điện giải acid, kiềm.
 Tính trung hoà và thuỷ phân: tính năng trung hoà và thuỷ phân của chất
trao đổi ion giống chất điện giải thông thường.
 Tính chọn lọc: ở hàm lượng ion thấp trong dung dịch, nhiệt độ bình
thường, khả năng trao đổi tăng khi hóa trị của ion trao đổi tăng [25].

Hình A Hạt nhựa trao đổi ion

Hình B Hạt nhựa trao đổi ion

Dowex HCR – S

Tulsion CXO – 9

Hình 1.3 Hạt nhựa trao đổi ion
1.3.2.3. Các ứng dụng của nhựa trao đổi ion


Làm mềm nước: Trong ứng dụng này, nhựa trao đổi ion được sử dụng

để thay thế các ion Mg2+ và Ca2+ được tìm thấy trong nước cứng bằng Na+.


Lọc nước: Trong ứng dụng này nhựa ion dùng để loại bỏ chất độc hại (ví

dụ như đồng) và kim loại nặng (như chì hoặc cadmium) thay thế chúng bằng
các ion vô hại hơn như Na+ và K+.


Sản xuất nước có độ tinh khiết cao: Nước này được sản xuất bằng cách

sử dụng các quy trình trao đổi ion hoặc sự kết hợp của màng tế bào và phương
11


pháp trao đổi ion. Cation được thay thế bởi H+ bằng cách sử dụng cationit, anion
được thay thế 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 nước sản xuất.



Xúc tác: Trong hoá học nhựa trao đổi ion có thể làm chất xúc tác cho

phản ứng hữu cơ.


Sản xuất đường: Nhựa trao đổi ion được sử dụng trong sản xuất đường

từ nhiều nguồn khác nhau. Chúng giúp làm sạch siro đường.


Trong phân lập các hợp chất thiên nhiên: Nhựa trao đổi ion được sử dụng

trong sản xuất dược phẩm không chỉ làm chất xúc tác phản ứng nhất định mà
cũng dùng để phân lập các hợp chất tự nhiên. Trong phân lập một số hợp chất
thuộc nhóm alcaloid như berberin được phân lập từ bột sưa bằng nhựa trao đổi
cation với hiệu suất hấp phụ berberin đạt 97,03 %, hiệu suất giải hấp phụ
berberin 83,17%. Trong phân lập acid shikimic từ Đại hồi Đỗ Thị Loan (2015)
đã sử dụng hạt nhựa trao đổi ion dạng anionit phân lập cho thấy hiệu suất phân
lập cao đạt 75,1 % và sản phẩm acid shikimic thu được có độ tinh khiết là
98,8%[25].

12


Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị thí nghiệm
2.1.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, dung môi

 Nguyên liệu: thân rễ Hoàng đằng được cung cấp bởi công ty Hóa Dược
phẩm Việt Nam.
 Dung môi, hóa chất
Bảng 2.1 Danh mục dung môi, hóa chất sử dụng
TT
1
2

Tên hóa chất

Nguồn gốc

Ethanol 96%

Việt Nam

Tinh khiết hóa học

Trung Quốc

Tinh khiết hóa học

Việt Nam

Tinh khiết hóa học

Trung Quốc

Tinh khiết hóa học

Acid

Tiêu chuẩn

hydrochloric
3

Natri clorid

4

Natri carbonat

5

Methanol

Merck

HPLC

6

Amoniac

Trung Quốc

Tinh khiết hóa học

7

Nước cất

Việt Nam

Tinh khiết hóa học

Trung Quốc

Tinh khiết hóa học

8

Acid
phosphoric

9
10

Merck

HPLC

Viện kiểm nghiệm thuốc

84,48%

Acetonitril
Palmatin
clorid chuẩn

Trung ương

13

Số lô: 0115313.01


 Nhựa trao đổi ion:
Bảng 2.2 Các loại nhựa trao đổi ion sử dụng
Tên
thương
mại
Dowex
HCR-S
Purolite
C100
Tulsion
CXO – 9

Khoảng

Dung

nhiệt độ

lượng

hoạt

trao

động

đổi

<120oC
<120oC
<100oC

Nhóm

Kích

đặc

thước

trưng

hạt

Acid

1.8 Eq/L

0,3-1,2

Nguồn
gốc

Italy

Sulfonic
Acid

mm
0.31- 1.25

Sulfonic
Acid

mm
0,3-1,2

Ấn

carboxylic

mm

Độ

2.0 Eq/l
4.0 Eq/L

Anh

2.1.2. Thiết bị thí nghiệm
 Thiết bị

 Tủ sấy MEMMERT (Đức)
 Cân phân tích Mettler Toledo AB204-S (Thụy Sỹ)
 Máy cất quay chân không Büchi B-490 và R-220 (Thụy Sỹ)
 Máy đo quang Hitachi U1900 (Nhật Bản)
 Máy siêu âm ultrasonic LC60H (Đức)
 Hệ thống lọc hút Buchner.
 Máy khuấy từ Heidolph MR3001 (Đức).
 Máy sắc kí lỏng hiệu năng cao Shimadzu (Nhật Bản), bao gồm: bộ phân
loại khí DGU – 14A, bơm cao áp LC – 10ADVP, buồng chứa cột CTO
– 10AVP, bộ điều khiển SCL – 10AVP, detector dãy diod quang SPD –
M10AVP và phần mềm Class vp 6.14.
 Dụng cụ
 Bình cầu 250 mL.
 Bình nón 100 mL, 250 mL.
14


 Bình định mức 1 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL, 25 mL.
 Cốc thủy tinh 100 mL, 250 mL, 500 mL, 1000 mL.
 Pipet 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL.
 Ống đong 10 mL, 25 mL, 50 mL.
 Màng lọc cellulose acetat 0,45 μm (Satorius).
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.1. Lựa chọn hạt nhựa trao đổi ion
Để lựa chọn được loại hạt nhựa trao đổi ion tốt sử dụng trong phân lập
palmatin từ dược liệu Hoàng đằng, ta tiến hành khảo sát quá trình hấp phụ
palmatin từ dung dịch palmatin tinh khiết lên hạt nhựa trao đổi ion và quá trình
giải hấp phụ palmatin ra khỏi hạt nhựa trao đổi ion.
2.2.1.1. Khảo sát khả năng hấp phụ palmatin của mỗi loại cationit
Nội dung này đánh giá tốc độ hấp phụ palmatin được pha trong acid

acetic và acid sulfuric ở các nồng độ khác nhau của mỗi loại nhựa trao đổi ion.
Từ đó xác định được loại acid, nồng độ acid thích hợp và thời gian tối thiểu cần
để mỗi loại nhựa hấp phụ được tối đa palmatin. Mặt khác, cũng so sánh được
dung lượng hấp phụ palmatin của các hạt nhựa được sử dụng trong cùng một
điều kiên.
2.2.1.2. Khảo sát hiệu suất giải hấp phụ palmatin của mỗi loại cationit
Nội dung này khảo sát các dung môi có khả năng rửa giải palmatin ra
khỏi hạt nhựa trao đổi ion. Từ đó xác định được thời gian, nồng độ thích hợp
để giải hấp phụ palmatin từ nhựa trao đổi ion.
2.2.2. Phân lập palmatin từ dịch chiết dược liệu bằng nhựa trao đổi ion
2.2.2.1. Phân lập palmatin
Từ loại nhựa trao đổi ion, loại acid, nồng độ acid và thời gian hấp phụ đã
xác định được tại mục 2.2.1.1, tiến hành hấp phụ palmatin từ dịch chiết Hoàng
đằng lên nhựa cationit đã lựa chọn được. Qua đó xác định được dung lượng hấp
phụ của hạt nhựa trao đổi ion đối với palmatin từ dịch chiết Hoàng đằng, đồng
15


thời cũng so sánh được dung lượng hấp phụ của palmatin từ dịch chiết và dung
lượng hấp phụ của palmatin chuẩn.
Tiến hành giải hấp phụ palmatin ra khỏi nhựa cationit với các thông số về
loại dung môi, thể tích và tốc độ đã xác định được tại mục 2.2.1.2. Từ đó tính
được hiệu suất giải hấp phụ.
2.2.2.2. Đánh giá khả năng tái sử dụng hạt nhựa trao đổi ion
Khảo sát khả năng tái sử dụng nhựa trao đổi ion trong phân lập palmatin
từ dịch chiết Hoàng đằng qua số lần lặp lại quá trình hấp phụ - giải hấp phụ hoàn nguyên nhựa trao đổi ion.
2.2.2.4. Xây dựng quy trình phân lập palmatin từ Hoàng đằng
 Chiết xuất
 Hấp phụ
 Giải hấp phụ

 Kết tinh lại
 Kiểm tra chất lượng sản phẩm
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp định lượng
a. Phương pháp đo quang
Tham khảo các tài liệu [9], [26] và qua thực nghiệm, xác định dung lượng
hấp phụ, giải hấp phụ palmatin từ hạt nhựa bằng phương pháp đo quang tại bước
sóng 340 nm.
Mẫu chuẩn
Cân chính xác khoảng 20,0 mg chất chuẩn palmatin clorid cho vào bình
định mức 10 mL, thêm khoảng 5 mL nước cất nóng, lắc cho hòa tan hoàn toàn.
Bổ sung nước cất đến vạch, lắc đều. Hút chính xác 1mL cho vào bình định mức
100 mL, thêm nước cất vừa đủ đến vạch, lắc đều. Mẫu chuẩn gốc có nồng độ
khoảng 20 µg/mL.
Xây dựng đường chuẩn
16