TẠO hệ PHÂN tán PIPERINE BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG hóa

1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TẠO HỆ PHÂN TÁN PIPERINE BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA


2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
1

HĐBM

Chất hoạt động bề mặt (Surfactant)

2

HC40

PEG-40 Hydrogenated Castor Oil

3

LDS

Laser diffraction spectrometry


1

LỜI MỞ ĐẦU
Nước Việt Nam ta tự hào khi sở hữu nhiều thảo dược quý. Truyền thống “nước
Nam dùng Nam dược trị Nam nhân” luôn là tiền đề và cảm hứng cho các nghiên
cứu ứng dụng khoa học hiện nay. Thế nên, xu hướng thế giới nói chung và Việt
Nam nói riêng đang rất quan tâm, tìm kiếm, sử dụng các hợp chất nguồn gốc thiên
nhiên để ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh, trong đó có piperine – chiết xuất từ hạt
hồ tiêu.
Piperine được biết đến là một hoạt chất có dược tính sinh học cao, được dùng
nhiều trong nghiên cứu và phòng chữa bệnh, nhưng vì tính ái dầu đặc trưng, kém
tan trong nước, gây khó khăn trong ứng dụng. Việc nghiên cứu làm tăng độ hòa tan
của piperine cũng như các hoạt chất ái dầu đã và đang là thách thức lớn cho các nhà
khoa học.
Thế kỷ XXI – thế kỷ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, trong đó có sự phát
triển bùng nổ của công nghệ nano đã mở ra một hướng tiếp cận mới về định hướng
tăng độ hòa tan, nâng cao hoạt tính sinh học của piperine, mang lại nhiều thành tựu
nổi bật.
Trong phạm vi đề tài, tập trung vào cách tạo hệ phân tán piperine từ dịch chiết
và cao chiết từ hạt hồ tiêu với sự hỗ trợ của chất hoạt động bề mặt mới HC40 bằng
phương pháp đồng hóa tốc độ cao, làm tăng độ hòa tan của piperine và khả dụng
sinh học. Bài báo cáo đề cập những nội dung chính sau:
- Tổng quan về cây hồ tiêu, piperine và công nghệ nano.
- Thực nghiệm nghiên cứu quá trình chiết tách piprine, khảo sát điều kiện tạo
hệ phân tán, tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng quá trình tạo hệ và sản xuất
thử nghiệm piperine dạng bột bằng phương pháp sấy phun.
- Kết luận, đề xuất và định hướng phát triển đề tài.


2

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về cây hồ tiêu
Tên khoa học: Piper nigrum L.
Bảng 1.1 Phân loại khoa học

Giới (regnum)

Plantae

Bộ (ordo)

Piperales

Họ (familia)

Piperaceae

Chi (genus)

Piper

Loài (species)

P. nigrum

Hồ tiêu còn có tên là Cổ nguyệt, Hắc cổ nguyệt, Bạch cổ nguyệt, Hắc xuyên,
… phân bố rộng khắp vùng nhiệt đới, phổ biến nhất trong các tầng thấp của các
rừng mưa nhiệt đới. Ở Việt Nam, hồ tiêu nhập nội từ thế kỷ XVIII, được trồng khắp
từ bắc chí nam, nhiều nhất là các tỉnh Châu Đốc, Hà Tiên, Quảng Trị, Gia Lai, Đồng
Nai,...

Mô tả thực vật:
Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang
lông, bám vào các cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn,
mang lá mọc cách. Có hai loại nhánh: một loại nhánh
mang quả và một loại nhánh dinh dưỡng, cả hai loại
nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Cụm hoa hình đuôi sóc,
khi chín rụng cả chùm. Qủa hình cầu nhỏ, khoảng 20 –
30 quả trên một chùm, lúc đầu quả màu xanh lục, sau đó
màu đỏ và khi chín có màu vàng, quả có một hạt duy
nhất. Đốt cây rất giòn nên khi vận chuyển cần cẩn thận
để cây khỏi chết. [6]

Hình 1.1 Hồ tiêu

Thành phần hóa học:


3

Trong hạt hồ tiêu chứa (1,5 – 2,2)% tinh dầu và hai alkaloid: piperine (4,5 8)% và chavixin (2,2 – 4,6)%. Ngoài tinh dầu và alcaloid, trong tiêu còn chứa chất
béo 8%, tinh bột 40% khối lượng khô của tiêu đen (hay 50% khối lượng tiêu sọ). [6]
Tính vị và tác dụng dược lý:
Tiêu có tính nhiệt, được dùng làm thuốc kích thích sự tiêu hóa, giảm nôn mửa,
tiêu chảy đau bụng, khó tiêu và chán ăn. [1]

1.2 Piperine
1.2.1 Tổng quan về piperine
Piperine là một alkaloid trong hạt tiêu được Hans Christian rsted tìm thấy
năm 1819, có hoạt tính sinh học cao. [38]

Hình 1.2 Bộ phận chứa piperine - hạt tiêu đen

CTHH: C17H19NO3
Danh pháp IUPAC:
1-[5-(1,3-benzodioxol-5-yl)-1-oxo-2,4-pentadienyl] piperidine
Piperine tồn tại dưới dạng 4 cấu trúc đồng phân: piperine (trans – trans
isomer), isopiperine (cis – trans isomer), chavicine (cis – cis isomer) và
isochavicine (trans – cis isomer). [1]


4

Hình 1.3 Piperine và các đồng phân [25]

1.2.2 Tính chất vật lý

Hình 1.4 Tinh thể piperine

Tinh thể piperine có màu vàng hoặc màu vàng nhạt, hình kim, vị cay và nồng.
Hàm lượng piperine được xem là thước đo mức độ cay nồng của hạt tiêu. [25]


5

Bảng 1.2 Một số tính chất vật lý của piperine [26]

STT

Đặc tính kỹ thuật

Thông số của piperine

1

Khối lượng phân tử

285,343 g/mol

2

Khối lượng riêng

1,193 g/cm3

3

Nhiệt độ nóng chảy

130 0C

4

Tỷ trọng

1,28 (tại 22,3 0C)

5

Tính tan

- Tan tốt trong các dung môi hữu cơ: chloroform
(1g/1,7 mL); ethanol (1g/15 mL); ether (1g/36
mL),…
- Ít tan trong nước (0,04 mg/ mL tại 18 0C)

6

Bước sóng hấp thu cực đại

 max = 343 nm

1.2.3 Tính chất hóa học
a. Phản ứng phân hủy
Piperine là một alkaloid, mang tính baze rất yếu, thủy phân trong dung dịch
NH3 tạo piperidine (C5H11N) và acid piperic (C12H10O4). [31]

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân piperine

b. Phản ứng oxy hóa
Piperine có chứa nhiều nối đôi, dễ bị oxy hóa bởi chất oxy hóa mạnh như
KMnO4 trong môi trường HCl loãng tạo ra piperidine hidrochloride, oxalic acid và
piperianolic acid. [35]


6

Hình 1.6 Phản ứng oxy hóa của piperine [35]

1.2.4 Ứng dụng hoạt tính sinh học của Piperine
Piperine là một hoạt chất sinh học ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực đời sống.

Trong thực phẩm: hạt tiêu đen được mệnh danh là “vua gia vị”, được sử sụng
phổ biến do tính hăng, cay nồng và hương vị đặc trưng của nó. [25]


7

Trong y học:
Bảng 1.3 Tóm tắt các nghiên cứu và ứng dụng của piperine
Tác dụng
của Piperine

Tóm tắt

Tài liệu tham khảo

Piperine làm tăng khả năng hấp thụ hoạt Shoba, 1998 [37]
tính sinh học của curcumin.
Piperine làm tăng nồng độ coenzyme Q10

Badmaev V, 2000 [10]

Piperine làm tăng khả năng hấp thụ của Badmaev V, 1999 [11]
1. Tăng hoạt beta - caroten, làm tăng khả năng chuyển
tính sinh học hóa beta - caroten thành Vitamin A
và tăng tính Piperine tăng cường hoạt tính sinh học của Pattanaik, 2009 [29]
hấp thụ chất carbamazepine (thuốc chống co giật và
dinh dưỡng
động kinh)
Piperine làm tăng cường hoạt tính sinh học Vanita
của vitamin C

[40]

Somasekhar,

2016

Piperine tăng sinh khả dụng của một số loại Bảng I-4* [14]
thuốc
Piperine liên kết với các thụ thể Vaniloid Szallasi A, 1991 [39]
(nằm trong hệ thần kinh trung ương và
ngoại biên) làm giảm cảm giác đau

2.Giảm đau,
kháng viêm Tiền xử lý Piperine làm giảm quá trình Dhuley JN, 1993 [18]
và chống oxy peroxide hóa lipid gan, phosphatase acid và
hóa
phù nề gây ra bởi carrageenin ở chuột
Piperine – liệu pháp chống oxy hóa trong Rauscher FM, 2000 [32]
điều trị bệnh tiểu đường (14 ngày ở chuột)
3. Tác dụng
hệ
thành
kinh, hỗ trợ
điều
trị
chứng trầm
cảm

Piperine bảo vệ chống lại sự thoái hóa thần Chonpathompikunlert P,
kinh và suy giảm nhận thức ở động vật 2010 [17]

(bệnh Alzheimer)
Piperine hỗ trợ điều trị chứng trầm cảm, Wattanathorn J, 2008 [42]
tăng cường nhận thức, cải thiện chức năng
não ở chuột đực Wistar

4. Tác dụng Piperine kết hợp Metformin tác động tích Begum N, 2015 [12]
lên gan và cực trong điều trị Gentamicin gây ra ở thận
thận
và gan.
5. Hỗ trợ Piperine tác dụng ngăn ngừa sự tích tụ lipid Vijayakumar RS, 2006 [41]
giảm béo
huyết tương và lipoprotein bằng cách điều
chỉnh các enzyme chuyển hóa lipid
Piperine - điều chỉnh rối loạn lipid máu gây Shah SS, 2011 [36]


8

béo phì ở chuột ăn nhiều chất béo
Piperine ức chế hoạt động cytochrome
6. Tác dụng P450 phổi
ức chế, hoạt Piperine ức chế sinh tổng hợp Aflatoxin B1
tính kháng (AFB1: độc tố vi nấm, gây ung thư)
khuẩn, diệt
Piperine có hoạt tính kháng khuẩn, diệt
nấm
nấm

Reen RK, 1991 [34]
Lee SE, 2002 [23]

Reddy PS, 2001 [33]
Lee SE, 2001 [24]


9

Bảng 1.4 Piperine làm tăng hoạt tính sinh học của một số loại thuốc [14]

STT

Tên Thuốc

Loại Thuốc

1

Rifampicin

Kháng sinh diệt khuẩn

2

Isoniazid

Tác nhân kháng khuẩn

3

Pefloxacin

Kháng khuẩn

4

Tetracyclines

Kháng sinh

5

Sunfadiazine

Sunfonamide

6

Oxytetracyclines

Kháng sinh

7

Ampicillin

Kháng sinh β - lactam

8

Petazocine

Thuốc giảm đau Opioid

9

Phenytoin

Thuốc chống động kinh

10

Carpamazepine

Thuốc chống co giật

1.3 Công nghệ nano và nano Piperine
1.1.1

Công nghệ nano

Nếu thế kỷ XX được xem là cuộc cách mạng “công nghệ thông tin” thì thế kỷ
XXI thuộc về “cách mạng công nghiệp 4.0”. Trong đó có công nghệ nano, công
nghệ nano ra đời và phát triển hứa hẹn sẽ lắp đầy mọi nhu cầu trong cuộc sống
chúng ta.
Thuật ngữ “công nghệ nano” được khoa học thế giới bắt đầu sử dụng vào năm
1974 do kỹ sư người Nhật Norio Taniguchi đề xướng. Công nghệ nano
(Nanotechnologies) là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích cấu
trúc, chế tạo và ứng dụng của cấu trúc, sáng chế, hệ thống được kiểm soát hình dáng
và kích thước ở quy mô nano. [19]
Vật liệu nano là đối tượng của công nghệ nano, kích thước của vật liệu nano
trải một khoảng khá rộng, từ vài nm đến vài trăm nm. Vật liệu nano nằm giữa tính

chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu. [19]


10

Vật liệu nano đã và đang là một lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao, một vấn đề hết
sức thời sự và được các nhà khoa học rất quan tâm. Các nước trên thế giới hiện nay
đang bước vào một cuộc chạy đua mới về phát triển và ứng dụng của công nghệ
nano vì những tính chất chuyên biệt của nó. Trong đó có sự nghiên cứu và phát triển
về ứng dụng của nano piperine.
1.3.1 Nanopiperine
Piperine là thành phần chính trong hạt hồ tiêu, có hoạt tính sinh học cao và
được chứng minh có rất nhiều công dụng hữu ích trong phòng ngừa và hỗ trợ điều
trị bệnh tật (Mục I.2.4). Tuy nhiên khả năng ứng dụng piperine còn nhiều hạn chế
do tinh thể kích thước to, độ hòa tan kém trong nước (Bảng 1.2), trong khi đa phần
các phản ứng chuyển hóa đều xảy ra trong môi trường nước gây khó khăn cho quá
trình hấp thu hoạt chất. Muốn đạt được độ hấp thu cần thiết phải dùng thuốc ở nồng
độ cao. Tuy nhiên dùng ở lượng thuốc cao có thể sẽ gây hại đến hệ thần kinh trung
ương và nâng cao chi phí điều trị.
Vậy câu hỏi đặt ra cho các nhà khoa học: “Làm thế nào để tăng khả năng hòa
tan, nâng cao hoạt tính sinh học của piperine?”. Công nghệ nano đã và đang là một
trong những giải pháp được lựa chọn nghiên cứu, mang lại nhiều thành tựu nhất
định.
1.3.2 Tính chất của vật liệu nano
Với đặc trưng kích thước nhỏ, vật liệu nano có những tính chất nổi trội:





Diện tích bề mặt tăng
Dễ phân phân tán hạt trong chất lỏng
Tăng độ tan, giảm sa lắng
Phù hợp kích thước khe hở, lỗ trên thành tế bào (da, ruột,…) nên dễ hấp

thụ, có ý nghĩa trong dẫn truyền, vận chuyển hoạt chất
 Hiệu ứng lượng tử của vật liệu nano, tính chất quang học (ứng dụng
chụp ảnh quang học, thắp sáng các tế bào trong nhận biết và tải thuốc),
tính chất vật lý (điện tính, từ tính,…) khác biệt đáng kể so với các vật
liệu có kích thước lớn hơn [27]


11

Có rất nhiều phương pháp kĩ thuật làm tăng độ hòa tan của hoạt chất ít tan
trong nước như bao giữ bằng các hệ như liposomes, nano nhũ tương, nano béo rắn,
nano huyền phù, nano polymer… nhưng đều có những ưu và hạn chế nhất định.
Nhìn chung, việc giảm kích thước hạt xuống vùng nano sẽ làm cho diện tích bề mặt
hạt tăng lên đáng kể, giảm sa lắng, tăng độ hòa tan cũng như nâng cao hoạt tính của
hoạt chất.
1.3.3 Phương pháp và các kỹ thuật tạo hệ nano
Hiện nay cơ sở của các phương pháp kĩ thuật tạo nano đều dựa trên hai nguyên
lý cơ bản là Top – down và Bottom – up.

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý phương pháp Top – down và Bottom – up


12

a. Phương pháp Top – down

Nguyên lý: chia nhỏ một hệ thống lớn để cuối cùng tạo ra được đơn vị có kích
thước nano dựa trên tác động cơ học. [7]

Hình 1.8 Một số kĩ thuật trong phương pháp Top – down [7]

Có thể sử dụng một số kĩ thuật như nghiền bi; đồng hóa (tốc độ cao, áp suất
cao); hỗ trợ siêu âm;…


Kỹ thuật xay xát, nghiền bi: là phương pháp cổ điển dùng máy nghiền bi
để tạo nano. Buồng nghiền bao gồm các bi nghiền, môi trường phân tán
(thường là nước hoặc đệm thích hợp), vật liệu cần tạo nano và chất ổn
định. Các bi được quay ở tốc độ cắt rất cao, va đập vào nhau. Lực cắt sinh
ra giữa khối vật liệu và bi nghiền là tác nhân chính làm giảm kích thước



hạt về nano. [20]
Đồng hóa tốc độ cao: sử dụng thiết bị đồng hóa áp cao để giảm kích
thước hạt thuộc pha phân tán về kích thước nano và phân bố đều chúng
trong pha liên tục. Hỗn hợp được nén qua một khe hẹp rất nhỏ với áp suất
cao, chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của khe hẹp lớn. Khi thay
đổi áp suất đột ngột và tốc độ tăng lên nhiều lần làm cho hạt bị xé nhỏ ra.
Kết hợp với sự va chạm tốc độ cao giữa các hạt trong hệ huyền phù
(chuyển động Brown) làm hạt nhỏ thêm. Đồng thời sự hình thành và vỡ
bọt khí tạo một lực đủ lớn (cavitation) để phá vỡ các vi hạt về kích thước
nano. [22]


13



Công nghệ hỗ trợ siêu âm: siêu âm cung cấp năng lượng qua hiện tượng
tạo và vỡ bọt khí (cavitation) tạo ra một áp suất lớn lên đến 2000 atm,
nhiệt độ lớn hơn 5000 0C và xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn (µs:
microsecond) cùng sự va chạm trong chuyển động Brown làm cho hạt vỡ
ra thành những hạt nhỏ hơn. Kích thước hạt tùy thuộc vào tần số và công
suất của thiết bị siêu âm. [21]

Hình 1.9 Nguyên lý tạo và vỡ bọt khí trong siêu âm

Nhận xét: các kĩ thuật theo phương pháp Top – down hỗ trợ tạo hệ về kích
thước nano khá tốt, kiểm soát kích thước hạt nano tạo ra và độ đồng đều cao (nhờ
kiểm soát các thông số như nhiệt độ, tốc độ đồng hóa, thời gian) nhưng do tác động
cơ học nên phát sinh nhiệt dễ làm ảnh hưởng tính chất hạt vật liệu, tiêu tốn nhiều
năng lượng. Mở ra một hướng công nghệ mới.
b. Phương pháp Bottom – up
Nguyên lý: lắp ghép những hạt cỡ phân tử hay nguyên tử lại để thu được kích
thước nano. [7]


14

Hình 1.10 Một số kĩ thuật trong phương pháp Bottom – up [7]

Có thể sử dụng một số kĩ thuật như kết tinh, công nghệ chất lỏng siêu tới hạn,
… để tạo hạt nano.
 Kĩ thuật kết tinh:
- Qúa trình kết tinh gồm 3 giai đoạn: tạo dung dịch có nồng độ quá bão

-

hòa, tạo mầm tinh thể và phát triển tinh thể.
Để mầm có kích thước càng nhỏ đòi hỏi ở cùng một nồng độ xác định
có nhiều mầm tạo ra đồng thời. Động lực tạo mầm phụ thuộc vào hàng
rào năng lượng tự do Gibbs G. Năng lượng tự do Gibbs càng nhỏ thì

-

tốc độ tạo mầm nhanh, mầm tinh thể tạo ra càng nhiều.
Ta có [16]:

16 3VS 3
G  2 2
3k T (ln S ) 2
Trong đó : sức căng bề mặt
k: hằng số Boltzmann

(1.1)

Vs: thể tích phân tử
S: độ quá bão hòa, Với

S

Co
C*

Từ (1-1) => Để G nhỏ cần đảm bảo hệ có sức căng bề mặt nhỏ, dung dịch
quá bão hòa, nồng độ ban đầu phải đủ lớn và độ nhớt thấp sẽ tạo được nhiều mầm

có kích thước nhỏ.


15

 Sử dụng chất lỏng siêu tới hạn tạo nano:
- Công nghệ CO2 siêu tới hạn (CO2 Super Critical Fluid Technology): là
trạng thái CO2 được nén tới áp suất ≥ 74 atm và nhiệt độ giữ từ 31,1 oC
trở lên. Tính tan của các hoạt chất trong lưu chất siêu tới hạn (tăng hoặc
giảm) phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ của lưu chất.

Hình 1.11 Tính tan của hoạt chất phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của
lưu chất

-

Hai phương pháp ứng dụng dòng siêu tới hạn trong việc tạo nano:
o Chất lỏng siêu tới hạn như là một dung môi: dùng dung môi siêu tới
hạn bão hòa chất tan, được nén đến áp suất cao, làm giảm áp suất
đột ngột, làm các hạt nhỏ chất tan bị tách nhỏ ra và có khả năng
o

khuếch tán cao (Top – down).
Chất lỏng siêu tới hạn như là một chất kháng dung môi: được sử
dụng khi chất tan có độ tan kém trong dung môi. Chất tan được hòa
vào dung môi và tiếp xúc với dòng siêu tới hạn, dung môi bay hơi
vào pha khí tạo ra tình trạng quá bão hòa làm các hạt bị kết tinh

-

(Bottom – up). [2]
Kĩ thuật này ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng nén và
khuếch tán cao, tốc độ bay hơi lớn, khả năng thay đổi linh hoạt độ nhớt
của dung dịch nhờ kiểm soát cặp thông số nhiệt độ và áp suất của lưu
chất. Ứng dụng thành công trong quy trình sản xuất nano carotenoid từ
quả gấc bằng kĩ thuật dùng chất lỏng CO2 siêu tới hạn. [8]


16

Nhận xét: Tạo hệ hạt nano bằng phương pháp Bottom – up khắc phục được
quá trình phát nhiệt do tác dụng cơ học của phương pháp Top – down, nhưng rất dễ
tạo ra vật liệu có kích thước micro, sử dụng dung môi đắt tiền, nâng cao chi phí sản
xuất.
c. Kết hợp phương pháp Top – down và Bottom up
Nguyên lý phương pháp kết hợp:
 Tạo tinh thể nano bằng phương pháp bottom - up trước (sử dụng kỹ
thuật kết tinh,…)
 Xé nhỏ tinh thể mới tạo thành về kích thước nano mong muốn dưới tác
động cơ học (đồng hóa tốc độ cao, đồng hóa áp suất cao,…) bằng
phương pháp Top – down.
Sự kết hợp hai phương pháp này mang lại hiệu quả tối ưu hơn, giảm phát sinh
nhiệt, ít tiêu tốn năng lượng, kiểm soát kích thước nano tạo ra, độ đồng nhất hạt,
phân bố đồng đều, nâng cao độ bền hệ và giải quyết bài toán kinh tế.


17
1.3.4 Một số công trình nghiên cứu hệ dẫn truyền nano piperine
Bảng 1.5 Một số công trình nghiên cứu hệ dẫn truyền nano piperine

ST
T

Hệ dẫn truyền

Tóm tắt

Tài liệu tham khảo

NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC
Hệ nano polymer
piperine
1

2

Hệ nano nhũ Năm 2015, Bing Shao và cộng sự nghiên cứu tạo hệ nano nhũ tương Bing
tương piperine
piperine, kích thước hạt nhũ trung bình đạt (89,82 ± 2,16) nm. SEDDS [15]
(Self-emulsifying Drug Delivery System) được xem như một công thức
ổn định tạo hệ tự nhũ hóa nhằm tăng cường khả năng hòa tan và khả
dụng sinh học bằng đường uống của hoạt chất tan kém trong nước
(piperine) so với dạng viên nén.
Hệ nano liposome
piperine

3

4

Năm 2015, M. Pachauri và cộng sự đã tạo thành công hệ P-PEG-PNP Pachauri, 2015 [28]
(Piperine – PEG – PLGA nanoparticles) ở kích thước 132 nm, được đánh
giá cao về trạng thái vô định hình của piperine trong lõi ma trận PNP. Sự
kết hợp Aptamer và hệ P-PEG-PNP cùng khả năng tự phân hủy sinh học
của PLGA, hỗ trợ tải thuốc vào đúng chính xác vị trí tế bào ung thư vú,
giải phóng thuốc dễ dàng, nồng độ piperine tập trung cao.
Shao,

2015

Năm 2016, Pentak tạo thành công hệ liposome piperine ở kích thước 100 Pentak, 2016 [30]
nm – 120 nm, hiệu suất bao giữ cao 90,5% (phù hợp để bào chế
liposome mang các dược chất có cấu trúc phân tử cồng kềnh như
piperine, albumin,...) tăng khả năng giải phóng thuốc, duy trì hàm lượng
ổn định và tăng tính thẩm thấu.

Hệ nano béo rắn Năm 2017, hệ hạt nano béo rắn SLN piperine được M.R Bhalekar tối ưu Bhalekar, 2017 [13]
piperine
hóa với khả năng bao giữ piperine 78,71%, kích thước đạt 128,80 nm.


18
Kiểm soát được quá trình giải phóng hoạt chất, hạn chế rò rĩ thuốc khi
đưa vào cơ thể, đảm bảo phóng thích hoạt chất đúng nơi, độ bền và tính
ổn định cao. Hệ được đánh giá là hệ dẫn truyền tốt các hoạt chất kỵ nước
và khó hấp thụ vào cơ thể, hỗ trợ điều trị bệnh viêm khớp ở chuột.
NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

5

Năm 2014, sinh viên Đỗ Đăng Triết dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Lê Đỗ Đăng Triết, 2014
Thị Hồng Nhan đã nghiên cứu và hoàn thiện bước đầu quy trình tạo hệ [9]
Hệ huyền phù huyền phù nano piperine từ dịch chiết tiêu bằng phương pháp sục hơi
nano piperine
nước với sự hỗ trợ của chất hoạt động bề mặt tween 80 lecithin. Nồng độ
piperine trong hệ phân tán là 0,3 mg/mL, kích thước trung bình đạt 10
nm.

6

Năm 2016, sinh viên Hồ Ngọc Khoa đã hoàn thiện quy trình tạo hệ phân Hồ Ngọc
tán nano piperine từ dịch chiết hạt hồ tiêu bằng phương pháp sục hơi 12/2016 [5]
Hệ huyền phù nước, sử dụng hoạt động bề mặt lecithin. Hệ huyền phù đạt kích thước
nano piperine
152 nm. Hệ được đưa về dạng bột nano với hàm lượng piperine 2,51%.
Sản phẩm bột nano được đánh giá độ hòa tan ở pH 1,2; 4,5 và 6,8; tại
180 phút kết quả lần lượt đạt 22,3%; 21% và 43,4%.

7

8

Hệ huyền
piperine

Khoa,

Năm 2017, sinh viên Nguyễn Công Khoa nghiên cứu tạo hệ huyền phù Nguyễn Công Khoa,
piperine từ bột piperine (độ tinh khiết 95%) dưới sự hỗ trợ của hoạt động 2017 [4]
phù bề mặt HC40 và máy đồng hóa tốc độ cao FJ-200. Hệ huyền phù

piperine đạt kích thước 4,2 μm. Kết quả khảo sát độ hòa tan của huyền
phù piperine và piperine tinh khiết cho thấy độ hòa tan của piperine
trong hệ huyền phù cao hơn ở tất cả pH, đạt 60% ở pH 4,5.

Hệ huyền phù Năm 2018, sinh viên Dương Bảo Hoàng tạo hệ huyền phù nano Dương Bảo Hoàng,
nano curcumin
curcumin bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao với sự hỗ trợ của 2018 [3]
HC40. Hệ đạt kích thước 30 – 40 nm, hàm lượng curcumin 10 g/L. Bột


19
nano curcumin có độ tan gấp 2000 lần so với curcumin nguyên liệu.


20

Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1 Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu tạo hệ huyền phù piperine từ dịch chiết tiêu và cao tiêu với chất
hoạt động bề mặt HC40 bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao, sấy phun đưa hạt
phân tán về dạng bột.
Với mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu bao gồm:
-

Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu
Chưng cất tinh dầu tiêu
Chiết piperine với ethanol từ bã tiêu sau chưng cất. Thu và định lượng

-

piperine ở dạng dịch chiết và cao chiết.
Khảo sát điều kiện tạo hệ huyền phù piperine (từ dịch chiết và cao chiết)

-

với chất HĐBM HC40
Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng quá trình tạo hệ phân tán
Sản xuất thử nghiệm piperine dạng bột bằng phương pháp sấy phun.

Tóm tắt nội dung nghiên cứu:
Hồ tiêu

Xử lý nguyên liệu

Chưng cất tinh dầu

Tinh dầu thô

Sản phẩm

Chiết piperine
Sấy phun
Định lượng piperine
trong dịch và cao

Thu dịch chiết và
cao chiết

Tạo hệ huyền phù
piperine

Hình 2.12 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

Tạo mẻ lớn
Tối ưu hóa hệ huyền
phù piperine


21

2.2 Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
2.2.1 Nguyên liệu và hóa chất
Nguyên liệu – hóa chất

Nguồn gốc – xuất xứ

Hồ tiêu đen

Thu hoạch ở Đồng Nai tháng 9/2018

Ethanol 980

Pháp

HĐBM HC40

-------------------------------

Đường malto dextrin

-------------------------------

2.2.2 Dụng cụ - Thiết bị
-

-

-

Dụng cụ:
1. Cốc thủy tinh 100 mL, 250 mL
2. Bình cầu 500 mL
3. Lọ thủy tinh 10 mL, 100 mL; nắp cao su
4. Pipet 10 mL, ống bóp cao su
5. Micropipet 100 L, 1000L
6. Ống sinh hàn bầu, nhiệt kế
Thiết bị phân tích và đánh giá:
1. Máy đo độ ẩm (Sartorius)
2. Máy đo quang phổ hấp thu UV – Vis (Genesys 10S UV - VIS)
3. Máy đo kích thước hạt (Horiba LA – 950V2)
4. Máy đo màu Minolta CR 300
Thiết bị thí nghiệm:
1.
2.
3.
4.
5.

Cân kỹ thuật
Thiết bị sấy thông gió
Máy xay nguyên liệu

Hệ thống chưng cất tinh dầu
Hệ thống chiết nóng

6.
7.
8.
9.

Thiết bị lọc chân không
Máy cô quay
Máy đồng hóa FJ – 200
Hệ thống thiết bị sấy phun

2.3 Phương pháp đánh giá
1.1.1

Đánh giá độ ẩm

Xác định độ ẩm nguyên liệu bằng máy đo độ ẩm (Sartorius) tại phòng thí
nghiệm Bộ môn Kỹ thuật hữu cơ – Đại học Bách Khoa TP. HCM. Hạt hồ tiêu
nguyên liệu đã qua xử lý, xay nhỏ đến kích cỡ mong muốn, tiến hành đo độ ẩm 3


22

lần, lấy kết quả trung bình tại nhiệt độ cài đặt 105 0C, thời gian thực hiện đến khi
giá trị độ ẩm không đổi trong 1 phút.
(2.2)

Trong đó: là độ ẩm trung bình (%)

là độ ẩm lần đo thứ i (%)
= 3 (số lần đo)
1.1.2

Đánh giá hàm lượng piperine

Sử dụng phương pháp quang phổ hấp thu để đánh giá hàm lượng piperine.
Đo độ hấp thu các dung dịch piperine ở bước sóng 343 nm. Sử dụng máy đo
quang phổ hấp thu UV – Vis (Genesys 10S UV – VIS) tại phòng thí nghiệm Hóa
dược – Đại học Bách Khoa TP. HCM.
Xây dựng đường chuẩn: piperine tinh khiết được hòa tan trong ethanol 99 0 để
thu các dung dịch piperine ở nồng độ C khác nhau, xác định độ hấp thu piperine A
tương ứng. Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa C và A theo định luật Lambert Beer. Từ đồ thị, áp dụng phương pháp bình phương cực tiểu để xây dựng phương
trình tuyến tính A = f(C).
Kế thừa kết quả nghiên cứu của nhóm Hồ Ngọc Khoa [39], kết quả xây dựng
đường chuẩn bằng phương pháp quang phổ hấp thu UV-Vis được trình bày trong
Bảng 2-1 và Hình 2-2.
Bảng 2.6 Mối tương quan giữa nồng độ piperine C và độ hấp thu A

C (mg/mL)

0

A

0

1,05.10-4 5,25.10-4 1,05.10-3 2,10.10-3 4,20.10-3 6,30.10-3
0,010

0,054

0,138

0,320

0,676

1,043


23

A = f(C)
1.2
Độ hấp thu A

1

f(x) = 167.21x - 0.02
R² = 1

0.8

A=f(C)
Linear (A=f(C))

0.6
0.4
0.2

0

0

0

0

0

0

0.01

0.01

0.01

Nồng độ piperine C (mg/mL)

Hình 2.13 Đồ thị mối tương quan giữa nồng độ piperine C và độ hấp thu A tại =343nm

Cách xác định hàm lượng piperine trong mẫu: các mẫu cần xác định hàm
lượng (piperine trong dịch chiết tiêu, cao tiêu, hệ huyền phù piperine) được hòa tan
và pha loãng bằng ethanol 980 với hệ số pha loãng F, đo độ hấp thu A tương ứng.
Sau đó, sử dụng phương trình đường chuẩn A = f(C) để suy ra hàm lượng.
2.3.1 Kích thước hạt và phân bố kích thước hạt
Sự phân bố kích thước hạt và đường kính trung bình của hạt phân tán được
xác định bằng phương pháp đo quang phổ tán xạ laser (LDS).
Nguyên lý cơ bản của phương pháp tán xạ laser: khi chiếu hai chùm ánh sáng

đỏ ( = 650 nm), ánh sáng xanh (  = 405 nm) qua dung dịch huyền phù pha loãng,
các đầu dò sẽ quét một góc từ 0 0 - 900 để thu lại các chùm tia khúc xạ và phản xạ,
hàm phân bố kích thước sẽ được tính toán dựa theo định luật tán xạ Mie, cho kết
quả hàm phân bố kích thước và tính toán giá trị đường kính trung bình (dạng mean
và median). Việc phân tích mẫu được thực hiện trên máy Horiba LA – 950V2 tại
phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ thuật hữu cơ – Đại học Bách Khoa TP. HCM.