Nghiên cứu chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng bằng dung môi isopropanol
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 45 trang )
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
------****------
MEAS PISAL
NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT
ARTEMISININ TỪ LÁ CÂY
THANH CAO HOA VÀNG BẰNG
DUNG MÔI ISOPROPANOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
HÀ NỘI - 2013
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
------****------
MEAS PISAL
NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT
ARTEMISININ TỪ LÁ CÂY
THANH CAO HOA VÀNG BẰNG
DUNG MÔI ISOPROPANOL
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ
Người hướng dẫn:
DS. Trần Ngọc Bảo
Nơi thực hiện:
Bộ môn Công nghiệp Dược
Trường Đại học Dược HàNội
HÀ NỘI – 2013
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới:
DS. Trần Ngọc Bảo
Người thầy đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian qua, giúp
tôi từng bước nâng cao nhận thức và phương pháp luận để hoàn thành khoa luận tốt
nghiệp.
Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Văn Hân đã giúp đỡ hướng
dẫn và cung cấp tài liệu cho tôi trong suốt quá trình làm khóa luận.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo bộ môn Công nghiệp dược, các
anh chị kỹ thuật viên 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 năm năm học
tập tại trường.
Cuối cùng cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới cha mẹ, người thân
và bạn bè – những người luôn dành cho tôi sự chia sẻ, quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình.
Hà nội, ngày 20 tháng 5 năm 2013
Sinh viên
Meas Pisal
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
MỤC LỤC
CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1. Tổng quan về artemisinin ......................................................................................2
1.1.1. Công thức hóa học, tính chất ..........................................................................2
1.1.2. Nguồn gốc artemisinin ....................................................................................2
1.1.3. Tác dụng dược lý và chỉ định của artemisinin ................................................2
1.2. Tổng quan về cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất
artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng .....................................................................3
1.2.1. Cây thanh cao hoa vàng ..................................................................................3
1.2.2. Đặc điểm hình thái của cây thanh cao hoa vàng.............................................3
1.2.3. Phân bố ...........................................................................................................4
1.2.4. Bộ phận dùng và chế biến ...............................................................................4
1.2.5. Thành phần hóa học ........................................................................................5
1.2.6. Công dụng .......................................................................................................6
1.3. Một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng .................6
1.3.1. Chiết bằng dung môi n-hexan .........................................................................6
1.3.2. Chiết bằng ethanol ..........................................................................................7
1.3.3. Chiết bằng dung môi CO2 siêu tới hạn ...........................................................7
1.3.4. Chiết bằng dung dịch ion lỏng ........................................................................7
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 10
2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị ...................................................................10
2.1.1. Nguyên liệu ..................................................................................................10
2.1.2. Hóa chất .......................................................................................................10
2.1.3. Máy móc, thiết bị .........................................................................................10
2.2. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................11
2.2.1. Phương pháp định lượng...............................................................................11
2.2.2. Phương pháp chiết xuất và tinh chế artemisinin ...........................................12
2.2.2.1. Phương pháp chiết xuất với dung môi IPA ............................................12
2.2.2.2. Phương pháp tinh chế .............................................................................13
2.3.1. Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho quy trình chiết ....................................13
2.3.1.1. Số lần chiết .............................................................................................13
2.3.1.2. Thời gian chiết ở nhiệt độ phòng ...........................................................14
2.3.1.3. Thời gian chiết khi tăng nhiệt độ............................................................14
2.3.2. So sánh giữa phương pháp chiết xuất bằng dung môi IPA với chiết xuất
bằng dung môi n-hexan………. .............................................................................14
2.3.2.1. So sánh độ tan của artemisinin trong IPA với độ tan của atermisinin
trong n-hexan .......................................................................................................14
2.3.2.2. So sánh hiệu suất chiết xuất bằng dung môi IPA với dung môi n-hexan
ở nhiệt độ phòng ..................................................................................................15
2.3.2.3. So sánh hiệu suất chiết khi tăng nhiệt độ ...............................................16
2.3.2.4. Tính chọn lọc giữa 2 dung môi ..............................................................16
2.3.3. Phương pháp tinh chế artemisinin ................................................................16
2.3.3.1. Phương pháp kết tinh trong hỗn hợp dung môi ethyl acetat : n-hexan .17
2.3.3.2. Phương pháp kết tinh trong dung môi ethyl acetat ................................17
2.3.3.3. Phương pháp kết tinh trong dung môi n-hexan ......................................17
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................. 18
3.1. Xác định hàm lượng artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng ...........................18
3.2. Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho quy trình chiết ...........................................18
3.2.1. Khảo sát số lần chiết .....................................................................................18
3.2.2. Khảo sát thời gian chiết xuất ở nhiệt độ phòng ............................................19
3.2.3. Khảo sát thời gian chiết khi tăng nhiệt độ ....................................................20
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
3.3. So sánh giữa phương pháp chiết xuất bằng dung môi IPA với chiết xuất bằng
dung môi n-hexan .......................................................................................................21
3.3.1. So sánh độ tan của artemisinin trong IPA với độ tan của atermisinin trong
n-hexan…................................................................................................................21
3.3.2. So sánh hiệu suất chiết xuất bằng dung môi IPA với dung môi n-hexan tại
nhiệt độ phòng…….. ..............................................................................................22
3.3.3. So sánh hiệu suất chiết xuất giữa 2 dung môi IPA và n-hexan ở nhiệt độ
40 ± 5°C ..................................................................................................................23
3.3.4. Tính chọn lọc giữa 2 dung môi .....................................................................24
3.4 . Xây dựng phương pháp tinh chế ........................................................................25
3.4.1. Phương pháp kết tinh trong hỗn hợp dung môi ethyl acetat : n-hexan.........25
3.4.2. Phương pháp tinh chế bằng kết tinh artemisinin trong dung môi ethyl
acetat……. ..............................................................................................................27
3.4.3. Phương pháp kết tinh trong dung môi n-hexan ............................................28
3.4.4. So sánh về các phương pháp tinh chế ...........................................................30
3.4.5. Đề xuất phương pháp chiết xuất và tinh chế artemisinin bằng dung môi IPA
................................................................................................................................31
KẾT LUẬN ..................................................................................................................33
TÀI LIỆU THAM KHẢO
STT
Chữ viết tắt
CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
Giải thích
1
DĐVN
Dược điển Việt Nam
2
DL
Dược liệu
3
DM
Dung môi
4
HPLC
Sắc kí lỏng hiệu năng cao (High performance liquid chromatography)
5
IPA
Isopropanol
6
P
Tinh khiết (Pure)
7
STT
Số thứ tự
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
Nội dung bảng
Trang
Độ tan của artemisinin trong 2 dung dịch ion lỏng
Bảng 1.1
N, N – dimethylethanolammonium octanoate và bis
8
2-methoxyethylammonium bis (trifluoromethysulfonylimide)
Bảng 1.2
So sánh dung môi chiết artemisinin về hiệu suất chiết xuất,
thời gian chiết, chi phí vận hành, chi phí đầu tư
8
Bảng 2.1
Bảng 3.1
Tên và nguồn gốc của các hóa chất dùng trong thí nghiệm
Kết quả đo quang của dung dịch artemisinin
10
18
Bảng 3.2
Hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin tại 4 lần chiết
19
Bảng 3.3
Hiệu suất chiết tại 3 thời gian chiết xuất khác nhau
19
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Hiệu suất chiết xuất artemisinin bằng dung môi IPA ở nhiệt độ
40 ± 5°C tại 5 thời gian chiết
Độ tan của artemisinin trong 2 dung môi IPA và n-hexan
Hiệu suất chiết artemisinin bằng dung môi IPA và dung môi
n-hexan tại nhiệt độ phòng
20
21
22
Bảng 3.7
Hiệu suất chiết bằng 2 dung môi khi tăng nhiệt độ đến 40 ± 5°C
23
Bảng 3.8
Kết quả so sánh độ chọn lọc giữa 2 dung môi IPA và n-hexan
24
Khối lượng artemisinin thu được, hàm lượng sản phẩm và hiệu
Bảng 3.9
suất của phương pháp tinh chế bằng kết tinh trong hỗn hợp dung
25
môi ethyl acetat và n-hexan
Bảng 3.10
Bảng 3.11
Khối lượng artemisinin thu được, hàm lượng sản phẩm và hiệu
suất của phương pháp tinh chế bằng kết tinh trong dung môi ethyl
acetat
Khối lượng artemisinin thu được, hàm lượng sản phẩm và hiệu
suất của phương pháp tinh chế bằng kết tinh trong dung môi
n-hexan
27
28
Bảng 3.12
So sánh các phương pháp tinh chế theo các tiêu chí
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Danh mục các hình ảnh, đồ thị
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Hình 1.1: Lá và cành của cây thanh cao hoa vàng
Hình 1.2: Các công thức của thành phần hóa học có trong cây thanh
cao hoa vàng
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất artemisinin bằng dung
môi IPA tương ứng với 5 thời gian chiết khác nhau ở nhiệt độ 40 ± 5°C
Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết artemisinin bằng dung môi
IPA và dung môi n-hexan ở nhiệt độ phòng
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết giữa dung môi IPA và dung
môi n-hexan khi dùng nhiệt độ 40 ± 5°C
Hình3.4: Sản phẩm thô của artemisinin trong hỗn hợp dung môi ethyl
acetat và n-hexan
Hình 3.5: Artemisinin tinh chế bằng phương pháp kết tinh trong hỗn
hợp dung môi ethyl acetat: n-hexan
Hình3.6: Sản phẩm thô của artemisinin trong dung môi ethyl acetat
Hình 3.7: Artemisinin tinh chế bằng phương pháp kết tinh trong dung
môi ethyl acetat
Hình 3.8: Sản phẩm thô của artemisinin kết tinh trong dung môi
n-hexan
Hình 3.9: Artemisinin tinh chế bằng phương pháp kết tinh trong dung
môi n-hexan
Hình 3.10: Quy trình chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng
bằng dung môi IPA
30
Trang
3
5
20
22
23
26
26
27
27
29
29
31
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sốt rét là một bệnh phổ biến trên thế giới, trong đó có cả ở Đông Nam Á, đặc
biệt ở biên giới giữa Campuchia và Thái Lan là nơi tập trung bệnh sốt rét nhiều nhất.
Ký sinh trùng sốt rét có khả năng kháng thuốc rất nhanh, vì vậy con người luôn cố
gắng tìm ra biện pháp để điều trị bệnh có hiệu quả. Người ta đã phát hiện artemisinin
là một hoạt chất có tác dụng tốt với thể phân liệt trong máu của mọi ký sinh trùng sốt
rét, đặc biệt với sốt rét thể não do chủng Plasmodium falciparum gây ra kể cả khi đã
kháng cloroquin. Từ trước đến hiện nay, artemisinin đã được chiết từ lá của cây thanh
cao hoa vàng (Artemisia annua L.). Trên thế giới, đã có nghiên cứu chiết xuất
artemisinin bằng nhiều dung môi như: n-hexan, ethanol, ion lỏng, scCO2 (CO2 siêu tới
hạn), HFC-134a (Hydrofluocacbon)… Ở Việt Nam, phương pháp chiết xuất
artemisinin được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp ngâm với dung môi n-hexan.
Dung môi isopropanol đã được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm do nó
có khả năng hòa tan tốt nhiều chất và nguy cơ cháy nổ thấp hơn dung môi n-hexan và
một số dung môi khác. Dựa trên ưu điểm này, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Nghiên cứu chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng bằng dung môi
isopropanol” với mục đích góp phần tìm ra phương pháp chiết artemisinin có hiệu quả
và an toàn. Đề tài gồm các mục tiêu sau:
1. Xây dựng phương pháp chiết xuất và tinh chế artemisinin từ lá cây thanh
cao hoa vàng bằng dung môi IPA.
2. So sánh hiệu quả chiết xuất của dung môi IPA và n-hexan (độ tan, tính chọn
lọc, hiệu suất).
2
1.1.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Tổng quan về artemisinin
1.1.1. Công thức hóa học, tính chất
CH3
H
O
CH3
O
Công thức phân tử: C15H22O5
H
H
CH3
Công thức cấu tạo:
O
Khối lượng phân tử: 282,33
Tên khoa học: (3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR) – Octahydro – 3,6,9 – trimethyl – 3,12 –
epoxy – 12H – pyrano [4,3-j] – 1,2 – benzodioxepin – 10(3H) – one [15]
Tính chất: Artemisinin là tinh thể hình kim không màu hoặc bột kết tinh trắng, tan
nhiều trong ethanol, aceton, cloroform, ethyl acetat, ít tan trong n-hexan, benzen,
toluen và hầu như không tan trong nước, nó dễ bị thủy phân và phân hủy trong các
dung môi phân cực ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, artemisinin khá bền vững trong các
dung môi không phân cực [3].
Nhiệt độ nóng chảy: 156 – 157°C
Năng suất quay cực: [ ]D17= +66,3
1.1.2. Nguồn gốc artemisinin
Artemisinin được tìm thấy trong cây thanh cao hoa vàng, hàm lượng cao nhất
trong phần lá ở ngọn (50cm từ phần ngọn trở xuống) và ở thời điểm trước khi cây ra
hoa. Mặc dù cây thanh cao hoa vàng mọc ở Trung Quốc được công bố có hàm lượng
artemisinin đến 0,9% nhưng nói chung cây thanh cao hoa vàng mọc ở nơi khác chỉ có
hàm lượng artemisinin khoảng 0,1% [7].
1.1.3. Tác dụng dược lý và chỉ định của artemisinin
Đến hiện nay, artemisinin vẫn được dùng để điều trị sốt rét do có khả năng diệt
thể phân liệt trong máu của mọi ký sinh trùng sốt rét đặc biệt tốt với sốt rét thể não do
chủng Plasmodium falciparum gây ra kể cả khi đã kháng cloroquin. Artemisinin có tác
dụng diệt giao bào, có tác dụng trên giai đoạn ngoại hồng cầu, thời gian tác dụng ngắn
[13].
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
3
Ngoài việc dùng artemisinin để điều trị sốt rét, artemisinin đang được nghiên
cứu sử dụng trong điều trị ung thư [13]. Qua nghiên cứu, người ta cho rằng tế bào ung
thư rất cần ion sắt để phát triển nên chúng hấp thu lượng ion sắt lớn hơn tế bào thường.
Khi artemisinin vào tế bào ung thư, ion sắt xúc tác tạo phản ứng cắt cầu nối peroxyd
(R-O-O-R) của phân tử và tạo thành các gốc tự do. Chính các gốc tự do có tính oxy
hóa mạnh này có tác dụng phá hủy màng tế bào ung thư. Đối với tế bào bình thường
thì độc tính của artemisinin là tương đối thấp do lượng ion sắt không cao [12].
1.2.
Tổng quan về cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất
artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng
1.2.1. Cây thanh cao hoa vàng
Thanh cao hoa vàng (tên khoa học là Artemisia annua L.), là cây thuộc họ Cúc
(Asteraceae). Ngoài ra, cây còn có tên khác là Thanh hao hoa vàng, ngải hoa vàng,
ngải si, ngải hôi, nhả ngải bẩu slay (Tày),…[4].
Các thầy thuốc Trung Quốc đã sử dụng nước sắc của cây thanh cao hoa vàng để
điều trị sốt. Ở Việt Nam, vào thế kỳ XIV, Tuệ Tĩnh cũng đã dùng thanh cao hoa vàng
trong điều trị và đến những năm 1990 bắt đầu được nghiên cứu về thành phần hóa học
và phương pháp chiết xuất.
1.2.2. Đặc điểm hình thái của cây thanh cao hoa vàng
Hình 1.1: Lá và cành của cây thanh cao hoa vàng
4
Cây thảo mọc đứng, sống hàng năm, phân nhiều cành. Thân hình trụ có rãnh
dọc, màu lục hoặc hơi tím, cao 0,5 – 2,0m. Lá kép mọc so le, lá ở giữa thân thường xẻ
3 lần lông chim thành những thủy nhỏ và sâu, lá ở giữa ngọn lúc cây sắp ra hoa thường
hẹp, xẻ 1 – 2 lần lông chim, mặt trên có lông lục nhạt, cả hai mặt đều có lông nhỏ mịn
[4], [7].
Cụm hoa hình đầu, cuống rất ngắn, đường kính 1,5cm, các đầu tụ hợp thành
chùy ở ngọn thân và đầu cành, tổng bao gồm các lá bắc hình sợi chỉ thuôn không lông,
xếp thành 2 – 3 hàng, hoa màu vàng, dạng ống, dài không quá 1mm, phía ngoài là hoa
cái, bên trong là hoa lưỡng tính, tràng của hoa cái có tuyến ở trong ống, ống tràng hơi
loe ở đỉnh, rồi chia thành 4 thùy nhọn, vòi nhụy xẻ; tràng của hoa lưỡng tính rộng và
xẻ thành 5 thùy; nhị 5, bao phấn ngắn .
Quả bế, hình trái xoan hoặc hình trứng ngược, có vân dọc, dài 0,4 – 0,5mm, có tinh
dầu. Toàn thân và lá vò ra có mùi thơm đặc biệt.
Mùa hoa quả vào tháng 9 – 11 [7].
1.2.3. Phân bố
Trên thế giới, thanh cao hoa vàng phân bố rải rác ở vùng ôn đới ấm, cận nhiệt
đới và nhiệt đới Bắc bán cầu, bao gồm một số nước ở Đông Âu, Bắc Mỹ, Tây –Nam Á
và Đông Á [2], [7].
Ở Việt Nam, thanh cao hoa vàng mọc tự nhiên ở bốn tỉnh: Lạng Sơn, Cao Bằng,
Quang Ninh và Bắc Giang. Do việc phát triển trồng từ năm 1990 đến nay, thanh cao
hoa vàng còn được trồng ở các tỉnh trung du và đồng bằng Bắc Bộ như Vĩnh Phúc,
Phú Thọ (Thanh Sơn), Tuyên Quang, Bắc Ninh,… [4], [7].
1.2.4. Bộ phận dùng và chế biến
Bộ phận dùng là lá, được thu hái ở cây sắp ra hoa, tốt nhất là vào mùa hè, phơi
nắng nhẹ hoặc sấy ở nhiệt độ 30 – 40°C đến khô [7]. Lá có màu vàng nâu hoặc nâu
sẫm, giòn, dễ vụn nát, mùi thơm hắc đặc biệt, vị đắng. Dược liệu đem chiết xuất có thể
lẫn một ít cành hoặc ngọn non.
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
5
1.2.5. Thành phần hóa học
Thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng phần trên mặt đất chứa
artemisinin (thành phần chính), acid artemisinic, artenuin (qinghaosu I), artenuin B
(qinghaosu II), desoxyartemisinin (qinghaosu III), Qinghaosu IV, artenuin E
(qinghaosu V), artemisininlacton (artenuin F), artemisiten (dehydroartemisinin),
artemisinic acid methyl ester [7].
Ngoài các thành phần hóa học trên, cây thanh cao hoa vàng còn chứa lipid,
flavonoid, coumarin, polyacetylen, tinh dầu sterol. Hàm lượng artemisinin trong lá cây
thanh cao hoa vàng đạt từ 0,01% đến 0,9% [7]. Ở Việt Nam hiện nay, artemisinin và
artesunat (thành phần tổng hợp từ artemisinin) được sử dụng rộng rãi nhất.
Một số thành phần chính có trong cây thanh cao hoa vàng ngoài artemisinin [7]:
CH3
CH3
H
CH3
H
H
O
CH3
O
CH3
O
O
O
H
H
H
H3C
H
O
CH2
H
CH3
O
HO2C
O
Artemisiten
Desoxyartmisinin
(Qinghaosu III)
CH2
Acid artemisinic
CH3
CH3
CH3
H
CH3
H
H
H
H3C
H3C
H3C
H3C
OH
H
H
O
O
H
CH2
HO2C
H2C
CH2
Acid
epoxyartmisinic
COOCH3
O
Acid artemisinic
methylester
Arteannuin E
CH3
CH3
CH3
H
H
H
O
H3C
O
H3C
H3C
O
O
H
O
O
H
H
O
O
O
CH3
CH3
O
CH2
Arteannuin C
O
Artemisinin G
O
Qinghaosu IV
O
O
Arteannuin E
6
Hình 1.2: Các công thức của thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng
1.2.6. Công dụng
Thanh cao hoa vàng có vị đắng, tính hàn, quy vào 2 kinh can và đởm, có tác
dụng chữa mồ hôi trộm, sốt rét và mụn nhọt. Đông y cho rằng dùng thanh cao hoa
vàng lâu ngày không có hại mà còn làm cho ăn ngon cơm, chóng tiêu, chữa mệt mỏi
về cơ thể và trí não. Ngoài ra thanh cao còn có tác dụng cầm máu, chữa chảy máu cam,
đại tiện ra máu, dùng ngoài da có tính chất sát trùng, chữa mụn nhọt lở ngứa [4], [7].
Trong y học hiện đại, thanh cao hoa vàng là nguồn nguyên liệu để chiết xuất
artemisinin dùng trong điều trị sốt rét [2], [3], [4], [6].
1.3.
Một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng
Đến nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp chiết xuất artemisinin từ
lá thanh cao hoa vàng trong mục đích lựa chọn dung môi có ưu điểm nhất về hiệu suất
chiết, an toàn, chi phí thấp ... Các phương pháp chiết artemisinin từ lá cây thanh cao
hoa vàng :
1.3.1. Chiết bằng dung môi n-hexan
Ở Việt Nam cũng như trên thế giới, người ta sử dụng dung môi n-hexan để
chiết xuất artemisinin. Phương pháp chiết bằng dung môi n-hexan được coi là một
phương pháp truyền thống. Lá thanh cao hoa vàng được phơi khô, xay thô và nạp vào
nồi chiết. Tỷ lệ dược liệu/dung môi là 1/5, chiết ở nhiệt độ 30 – 50°C, thời gian chiết 3
giờ. Chiết 3 lần, dịch chiết lần 3 sử dụng làm dung môi chiết lần 1 của mẻ khác. Sau
đó gộp dịch chiết lại, cô thu hồi dung môi rồi rút ra để kết tinh ít nhất 24 giờ,
artemisinin sẽ kết tinh lẫn với sáp. Loại phần dung dịch bằng cách gạn, loại sáp bằng
nhiệt độ và xăng nóng thu được artemisinin thô không lẫn sáp. Có thể kiểm tra đã loại
sáp hết bằng cách hòa tan artemisinin thô trong aceton, nếu dung dịch trong là đã loại
sáp. Artemisinin thô đã loại hết sáp được hòa tan trong cồn sôi, thêm than hoạt và đun
sôi 20 phút với sinh hàn hồi lưu, lọc nóng loại than hoạt và để kết tinh ở nhiệt độ
thường tối thiểu 24 giờ. Vẩy ly tâm rửa tinh thể bằng cồn và sấy ở 80°C [5].
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
7
Dung môi n-hexan là dung môi khá chọn lọc, quá trình chiết đơn giản nhưng
hiệu suất chiết thấp và dễ cháy nổ.
1.3.2. Chiết bằng ethanol
Albert Fleming và cộng sự đã nghiên cứu lựa chọn được các thông số để tiến
hành chiết artemisinin bằng ethanol như sau:
- Ethanol: 96%
- Nhiệt độ chiết: Nhiệt độ phòng.
- Tỷ lệ DL/DM (Kg/L): 1/7,5.
- Thời gian chiết: 3,5 giờ.
- Chiết 2 lần, sau mỗi lần chiết có khoảng 1,5L (20%) dịch chiết còn lại trong dược
liệu nên người ta cần rửa và ép lấy dịch chiết. Gộp lại dịch chiết, cất thu hồi dung môi
đến cắn. Hòa tan cắn bằng hỗn hợp dung môi n-hexan – ethyl acetat (85:15), lọc. Dịch
lọc cô đến đậm đặc rồi để kết tinh. Vẩy ly tâm rửa tinh thể bằng cồn và sấy ở 80°C
[14].
Ethanol 96% là một dung môi ít độc, dễ kiếm, nhưng dễ cháy nổ, chi phí lại cao và
artemisinin kém ổn định trong ethanol 96%.
1.3.3. Chiết bằng dung môi CO2 siêu tới hạn
Marcel Kohler và cộng sự đã khảo sát phương pháp chiết xuất artemisinin bằng
dung môi CO2 siêu tới hạn, kết hợp với phân tích dịch chiết bằng kỹ thuật HPLC. Tác
giả tìm ra điều kiện tối ưu cho quy trình chiết xuất là: áp suất khí đẩy dòng CO2 là 15
mPa, nhiệt độ chiết 50°C, chất cho thêm là methanol với nồng độ 3%, thời gian chiết
là 20 phút, tốc độ dòng CO2 là 2ml/phút. Ưu điểm của phương pháp là thân thiện với
môi trường, có thể áp dụng cho dược chất không bền, khả năng hòa tan tốt một số chất
và có thể tái sử dụng. Nhược điểm là yêu cầu phải có thiết bị chuyên dụng, giá thành
đắt; điều kiện tối ưu để chiết thành công [14].
1.3.4. Chiết bằng dung dịch ion lỏng
Nhiều nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng dung dịch ion lỏng để chiết xuất
artemisinin trong mục đích thay thế dung dịch ion lỏng với các dung môi đang sử
8
dụng. Artemisinin tan tốt trong nhiều dung dịch ion lỏng, đặc biệt độ tan của
artemisinin trong 2 dung dịch ion lỏng N, N – dimethylethanolammonium octanoate
(DMEA oct) và bis 2-methoxyethylammonium bis (trifluoromethysulfonylimide)
(BMOEA bst) cao hơn độ tan của artemisinin trong n-hexan và ethanol [14].
Bảng 1.1: Độ tan của artemisinin trong 2 dung dịch ion lỏng N, N –
dimethylethanolammonium octanoate và bis 2-methoxyethylammonium bis
(trifluoromethysulfonylimide)
Độ tan của artemisinin g/l
Dung dịch ion lỏng
DMEA oct
82
BMOEA bst
110
Qua nhiều thực nghiệm, người ta chứng minh được rằng hiệu suất chiết artemisinin
bằng 2 dung dịch trên cao hơn hiệu suất chiết bằng n-hexan và ethanol, thời gian chiết
xuất ngắn hơn, chi phí đầu tư cũng thấp hơn so với chiết bằng nhiều dung môi khác
(bảng 1.2).
Dựa trên dữ liệu đã nghiên cứu được, nhà nghiên cứu có thể so sánh về hiệu
suất chiết xuất, thời gian chiết, chi phí trong quá trình chiết… giữa các dung môi như
bảng 1.2:
Bảng 1.2: So sánh dung môi chiết artemisinin về hiệu suất chiết xuất,
thời gian chiết, chi phí vận hành, chi phí đầu tư [14]:
n-hexan
Ethanol
Ion lỏng
scCO2
Trong đó:
Hiệu suất
chiết suất
(%)
69
73
79
82
Thời gian
chiết (giờ)
8 – 10
7
2,5 – 6
3–6
Chi phí vận
hành (€/Kg của
artemisinin)
28
47
22
42
Chi phí đầu tư cho
2,5.106Kg dược
liệu/năm (m€)
0,7
1,0
0,3 – 1,0
4,1
- Hiệu suất chiết xuất: Là tỷ lệ giữa khối lượng artmisinin thu được so với artemisinin
có trong dược liệu.
- Thời gian chiết: Là thời gian để chiết kiệt artmisinin từ trong dược liệu.
- Chi phí vận hành: bao gồm các chi phí điện và chi phí cho quá trình chiết khác.
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
9
- Chi phí đầu tư: bao gồm chi phí trang thiết bị, chi phí chiết xuất, hàng tồn kho và
dung môi.
Nhận thấy IPA là một alcol có khả năng hòa tan và một số tính chất như
ethanol, IPA rẻ hơn ethanol. Hơn nữa IPA có loại khan nước nên có thể artemisinin sẽ
ổn định trong IPA hơn trong ethanol 96%. Vì vậy, chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu
chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi IPA với mong muốn
tìm được dung môi chiết an toàn và có hiệu suất cao.
10
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.
Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị
2.1.1. Nguyên liệu:
Lá thanh cao hoa vàng được trồng ở vùng Vĩnh Tường, Vĩnh Phúc, lá được thu
hái vào tháng 4 năm 2012.
2.1.2. Hóa chất :
Bảng 2.1: Tên và nguồn gốc của các hóa chất dùng trong thí nghiệm:
STT
Tên hóa chất
Nguồn gốc
1
Artemisinin chuẩn 99%
2
Cloroform
3
Ethanol 96%
Việt Nam
4
Ethyl acetat
Trung Quốc
5
Isopropanol 99%
Trung Quốc
6
n-hexan
Trung Quốc
7
Xăng công nghiệp
2.1.3. Máy móc, thiết bị
- Máy cất quay Buchi B480 (Thụy Sỹ)
- Máy khuấy từ IKA RH basic KT/C
- Máy đo quang phổ UV-VIS Hitachi (Mỹ)
- Máy siêu âm Ultrasonic LC 60H (Đức)
- Máy HPLC Shimadzu SPD-M10 Avp với detetor UV (Nhật)
- Tủ sấy Mermert (Đức)
- Các trang thiết bị thí nghiệm khác.
Việt Nam
Trung Quốc
Việt Nam
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
11
2.2.
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp định lượng
a) Định lượng artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng:
Định lượng theo DĐVN IV, sử dụng phương pháp quang phổ tử ngoại kết hợp với
phương pháp sắc ký lớp mỏng [1]. Cách tiến hành như sau:
- Bản mỏng: silica gel G.
- Hệ dung môi: n-hexan : ethyel acetat (70:30)
- Dung dịch thử: Cân chính xác 1g dược liệu, chiết với ether dầu hỏa (30 - 60°C) trong
bình soxhlet dung tích 50ml trên cách thủy trong 6 giờ, cất thu hồi dung môi lấy cắn.
Hòa tan cắn trong 1ml cloroform và cho vào bình định mức 10ml, tráng cốc đựng cắn
bằng ethanol 96% rồi thêm cùng dung môi cho đến vạch. Lọc qua giấy lọc, bỏ 0,5 đến
1ml dịch lọc đầu, lấy khoảng 2ml dịch lọc tiếp theo.
- Dung dịch đối chiếu: Cân chính xác 0,010g artemisinin chuẩn, hòa tan trong 10ml
ethanol 96% (pha dùng trong ngày).
- Bản silica gel G (20cm×20cm) đã được hoạt hóa ở 110°C trong 2 giờ được chia vạch
thành 5 băng, chấm lần lượt mỗi băng 0,1ml các dung dịch thử
(băng 1 và 2) và dung
dịch đối chiếu (băng 3 và 4) chấm thành vạch dài 2cm, rộng 0,3cm ; băng 5: chấm
0,1ml ethanol 96% làm mẫu trắng.
- Tiến hành sắc ký, sau khi triển khai sắc ký đến khi dung môi đi được 18cm , lấy bản
mỏng ra, để khô dung môi ngoài không khí trong 1 giờ. Phun nước cất làm ướt bản
mỏng để xác định các vùng có artemisinin. Các vết artemisinin chuẩn sẽ xuất hiện màu
trắng đục trên sắc ký đồ. Vạch đường ngay ở phía trên và phía dưới vết artemisinin đã
được xác định sao cho cách đều hai mép của vết 0,5cm đến 0,7cm. Cạo riêng biệt các
vùng có artemisinin của vết 1, 2, 3 và 4. Cạo vùng không chứa artemisinin của vết 5
làm mẫu trắng, cho vào mỗi mẫu bột silica gel cạo được nói trên 1ml ethanol 96%, lắc
kỹ. Thêm 9ml dung dich NaOH 0,05N, lắc kỹ, cho vào tủ ấm 50°C trong 30 phút. Lấy
ra để nguội 15 phút, lọc lấy dịch lọc trong và đo độ hấp thụ của các dung dịch so với
12
dung dịch mẫu trắng ở bước sóng 292nm (phục lục 4.1 DĐVN IV). Kết quả đo của
mỗi dung dịch thử và dung dịch đối chiếu là giá trị trung bình của 2 lần đo nhắc lại.
Lượng artemisinin có trong dược liệu khô kiệt tính theo % bằng:
Trong đó:
- Dt: Độ hấp thụ của dung dịch thử
- DĐC: Độ hấp thu của dung dịch đối chiếu
- P: Khối lượng dược liệu đã cân (g)
- B: Độ ẩm dược liệu (%)
b) Định lượng artemisinin trong dịch chiết:
Theo phương pháp sắc ký lớp mỏng, DĐVN IV, tiến hành định lượng artemisinin
trong dịch chiết như sau:
- Dung dịch thử: Lấy 0,1ml dịch chiết để chấm sắc ký, cách chấm, chạy sắc ký và pha
mẫu tiến hành theo DĐVN IV (như mục 2.2.1.a).
- Dung dịch đối chiếu: Chuẩn bị theo DĐVN IV (như mục 2.2.1.a).
- Tiến hành định lượng theo DĐVN IV. Kết quả định lượng, khối lượng artemisinin
được tính toán theo phương trình sau:
Khối lượng sản phẩm = thể tích dịch chiết × hàm lượng
c) Định lượng artemisinin trong sản phẩm:
Định lượng theo DĐVN IV, sử dụng phương pháp đo quang ở bước sóng 292nm [1].
2.2.2. Phương pháp chiết xuất và tinh chế artemisinin
2.2.2.1.
Phương pháp chiết xuất với dung môi IPA
Sử dụng phương pháp ngâm, tiến hành với dung môi IPA, so sánh với quá trình chiết
sử dụng dung môi n-hexan trong giáo trình [6]. Quy trình chiết xuất được chia làm 2
giai đoạn, cụ thể như sau:
- Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu
+ Lá thanh cao hoa vàng được sấy khô ở điều kiện nhiệt độ 50 – 60°C trong 1 giờ, lấy
ra xay thô thành bột (rây qua cỡ rây 5mm).
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
13
- Giai đoạn 2: Chiết xuất
Chiết xuất lá thanh cao hoa vàng bằng IPA với các thông số sau:
+ Dung môi chiết xuất: IPA
+ Khối lượng dược liệu: Từ 5g đến 250g/mẻ
+ Tỷ lệ DL/DM, nhiệt độ chiết xuất tương ứng với thời gian chiết xuất, số lần chiết
xuất thay đổi theo khảo sát cụ thể.
Tiến hành:
Cân bột dược liệu, thêm dung môi đúng tỷ lệ, tiến hành chiết xuất trong điều
kiện khảo sát. Dịch chiết được thu vào bình thủy tinh có nút mài. Xác định hàm lượng,
hiệu suất chiết artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng và trong dịch chiết theo phương
pháp trình bày ở mục 2.2.1.b. Quy trình được lặp đi lặp lại cho lần chiết xuất tiếp theo.
2.2.2.2.
Phương pháp tinh chế
Tiến hành tinh chế artemisinin từ dịch chiết IPA bằng phương pháp kết tinh trong
dung môi khác nhau, gồm 3 bước:
- Bước 1: Tạo tủa artemisinin thô
- Bước 2: Loại tạp, tẩy màu bằng than hoạt
- Bước 3: Kết tinh sản phẩm
2.3.
Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho quy trình chiết
Để xây dựng được quy trình chiết xuất arteminsinin sử dụng dung môi IPA,
chúng tôi thay đổi 1 số điều kiện và tiến hành định lượng theo mục 2.2.1.b, xác định
hiệu suất. Cụ thể như sau :
2.3.1.1.
Số lần chiết
Nhằm tìm số lần chiết cho hiệu suất cao, tốn ít dung môi. Tiến hành chiết theo
phương pháp chiết bằng dung môi IPA với tỷ lệ DL/DM thích hợp, chiết 4 lần, dựa
vào kết quả hàm lượng, hiệu suất quy trình để lựa chọn số lần chiết thích hợp.
Tiến hành : Cân 5g dược liệu cho vào 3 bình nón dung tích 100ml, thêm dung môi IPA
vừa đủ ngập (40ml) vào các bình nón có chứa dược liệu. Chiết 4 lần tại nhiệt độ
14
phòng, 16 giờ rút dịch chiết một lần. Lấy mẫu, pha mẫu như đã trình bày ở mục
2.2.1.b. Tiến hành thí nghiệm với 3 bình chiết khác nhau, lấy kết quả trung bình.
2.3.1.2.
Thời gian chiết ở nhiệt độ phòng
Tiến hành chiết theo phương pháp chiết bằng dung môi IPA với thời gian chiết
khác nhau, dựa vào kết quả định lượng dịch chiết, đánh giá hiệu suất quá trình chiết để
lựa chọn thời gian chiết thích hợp.
Tiến hành: Cân 5g dược liệu cho vào 3 bình nón dung tích 100ml, thêm dung môi IPA
vừa đủ ngập (40ml) vào các bình nón có chứa dược liệu và chiết theo thứ tự thời gian
chiết lần lượt 4h, 8h, 16h. Chiết ở nhiệt độ phòng, chiết với lần chiết đã lựa chọn được
và thời gian chiết khác nhau. Lấy mẫu pha mẫu như đã trình bày ở trên (2.2.1.b). Lặp
lại thí nghiệm 2 lần lấy kết quả trung bình.
2.3.1.3.
Thời gian chiết khi tăng nhiệt độ
Chiết theo phương pháp chiết bằng dung môi IPA với thời gian chiết khác nhau
tại nhiệt độ 40 ± 5°C, chiết với lần chiết đã lựa chọn được, dựa vào kết quả định lượng
dịch chiết, đánh giá hiệu suất quá trình chiết để lựa chọn thời gian chiết thích hợp.
Tiến hành: Cân 5g dược liệu cho vào 5 bình nón dung tích 100ml, thêm dung môi IPA
vừa đủ ngập (40ml) vào các bình nón có chứa dược liệu và chiết theo thứ tự thời gian
chiết lần lượt 2h, 3h, 4h, 6h, 8h. Chiết ở nhiệt độ 40 ± 5°C, chiết với lần chiết đã lựa
chọn được và thời gian chiết khác nhau. Lấy mẫu pha mẫu như đã trình bày ở trên
(2.2.1.b). Lặp lại thí nghiệm 2 lần lấy kết quả trung bình.
2.3.2. So sánh giữa phương pháp chiết xuất bằng dung môi IPA với chiết xuất bằng
dung môi n-hexan
2.3.2.1.
So sánh độ tan của artemisinin trong IPA với độ tan của atermisinin trong n-
hexan
Để so sánh độ tan của artemisinin trong IPA và trong n-hexan. Tiến hành xác
định hàm lượng artemisinin trong các dung dịch bão hòa với n-hexan và IPA.
Cụ thể như sau:
Ket-noi.com
Ket-noi.com kho
kho tai
tai lieu
lieu mien
mien phi
phi
15
- Cân một lượng dư Artemisinin chuẩn, đưa vào ống nghiệm chứa 15ml dung môi siêu
âm 5-10 phút để tạo dung dịch quá bão hòa. Hút 1ml, pha loãng thành 10ml. Lọc qua
màng lọc 0,45µm. Tiến hành định lượng dung dịch trên bằng phương pháp HPLC.
- Sử dụng cột kim loại kích thước 10cm × 40mm nhồi pha tĩnh A (3µm). Cũng như
pha tĩnh, pha động sử dụng hỗn hợp dung môi acetonitril chuẩn - nước (6:4).
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn: Dung dịch (A) có nồng độ 1,0mg Artemisinin chuẩn/ml.
Tốc độ dòng 0,6ml/phút, Detetor UV, đo tại bước sóng 216nm.
- Tiêm lần lượt 20µl dung dịch A và dung dịch thử.
- Đo diện tích của pic thu được từ dung dịch A và dung dịch thử tính phần trăm khối
lượng C15H22O5 với chất chuẩn đã làm khô [15].
Công thức tính:
Trong đó:
- Cthử : Là nồng độ dung dịch mẫu thử (mg/ml)
- Cchuẩn : Là nồng độ dung dịch artemisinin chuẩn (mg/ml)
- Sthử : Diện tích pic của mẫu thử
- Schuẩn : Diện tích pic của mẫu chuẩn
- f : Hệ số pha loãng của mẫu thử
2.3.2.2. So sánh hiệu suất chiết xuất bằng dung môi IPA với dung môi n-hexan ở
nhiệt độ phòng
Tiến hành chiết xuất theo phương pháp ngâm lạnh của 2 dung môi IPA và dung
môi n-hexan cùng một điều kiện tỷ lệ DL/DM, số lần chiết, nhiệt độ, thời gian chiết,
dựa vào kết quả định lượng theo phương pháp đo quang kết hợp với sắc ký lớp mỏng
như mục 2.2.1.b, xác định khối lượng artemisinin thu được, tiến hành so sánh giữa 2
phương pháp. Cụ thể như sau:
- Khối lượng DL : 250g.
- Thể tích dung môi : 2000ml.
16
- Thời gian chiết: rút lần 1 sau 16 giờ. Sau đó, cách 16 tiếng rút dịch chiết 1 lần. Tiến
hành 3 lần. Định lượng, xác định khối lượng sản phẩm, tính hiệu suất quá trình chiết
sau các khoảng thời gian.
2.3.2.3. So sánh hiệu suất chiết khi tăng nhiệt độ
Tiến hành chiết theo phương pháp chiết bằng dung môi IPA và dung môi n-hexan ở
nhiệt độ 40 ± 5°C với các điều kiện giống nhau về thời gian chiết, số lần chiết đã lựa
chọn, dựa vào kết quả thu được so sánh hiệu suất chiết của 2 dung môi.
Cách tiến hành: Cân 5g dược liệu cho vào 2 bình nón dung tích 100ml.
- Bình 1: Thêm dung môi IPA vừa đủ ngập dược liệu (40ml).
- Bình 2: Thêm dung môi n-hexan vừa đủ ngập dược liệu (40ml).
Chiết ở nhiệt độ 40 ± 5°C, chiết với lần chiết đã lựa chọn, thời gian chiết 3h. Lấy mẫu
pha mẫu như đã trình bày ở mục (2.2.1.b). Lặp lại thí nghiệm 3 lần lấy kết quả trung
bình.
2.3.2.4. Tính chọn lọc giữa 2 dung môi
Để xác định tính chọn lọc của 2 dung môi:
- Tiến hành lấy dịch chiết của 2 dung môi, cất thu hồi dung môi, xác định khối lượng
cắn toàn phần.
- Xác định tỷ lệ (%) giữa khối lượng artemisinin có trong dịch chiết và khối lượng cắn
theo công thức sau:
2.3.3. Phương pháp tinh chế artemisinin
Artemisinin tan nhiều trong ethanol, aceton, cloroform, ethyl acetat, ít tan trong
n-hexan, benzen, toluen. Trong phương pháp chiết bằng dung môi n-hexan, người ta
cho artemisin kết tinh trong dung môi n-hexan.
Trong phương pháp chiết artemisinin bằng dung môi IPA, chúng tôi tiến hành khảo sát
quá trình tinh chế bằng các hỗn hợp dung môi và dung môi sau: hỗn hợp dung môi
ethyl acetat : n-hexan, dung môi ethyl acetat và dung môi n-hexan.
