Tài liệu Chiết xuất Artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HÀ CHIẾT XUẤT ARTEMISININ TỪ LÁ THANH CAO HOA VÀNG BẰNG DUNG MÔI SIÊU TỚI HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ HÀ NỘI - 2014 BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI LÊ THỊ HÀ CHIẾT XUẤT ARTEMISININ TỪ LÁ THANH CAO HOA VÀNG BẰNG DUNG MÔI SIÊU TỚI HẠN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ Người hướng dẫn: 1. TS. Nguyễn Văn Hân 2. ThS. Phạm Thị Hiền Nơi thực hiện: 1. Bộ môn Công Nghiệp Dược 2. Viện Công Nghệ Dược Phẩm HÀ NỘI - 2014 LỜI CÁM ƠN Khóa luận được thực hiện tại Bộ môn Công Nghiệp Dược và Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc gia – Trường Đại học Dược Hà Nội. Trong thời gian nỗ lực nghiên cứu hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, ủng hộ, hướng dẫn của thầy cô, bạn bè và gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy: TS. Nguyễn Văn Hân – giảng viên Bộ môn Công Nghiêp Dược – Trường Đại Học Dược Hà Nội đã hết lòng tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp tôi từng bước nâng cao nhận thức và phương pháp luận; động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. ThS. Phạm Thị Hiền – Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc gia – Trường Đại Học Dược Hà Nội đã chia sẻ, giải đáp những vướng mắc trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo, các anh chị kỹ thuật viên Bộ môn Công Nghiệp Dược và Viện Công Nghệ Dược Phẩm Quốc gia đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm thực nghiệm. Nhân dịp này tôi cũng xin gửi tới toàn thể giảng viên, cán bộ trường Đại học Dược Hà Nội lời cảm ơn chân thành vì sự dạy bảo, dìu dắt tôi trong suốt 5 năm học tập tại trường. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, gia đình, người thân và bạn bè, những người đã luôn sát cánh động viên và giúp đỡ tôi vượt qua những lúc khó khăn nhất trong học tập và quá trình hoàn thành khóa luận. Hà Nội, ngày 13 tháng 5 năm 2014 Sinh viên Lê Thị Hà MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................2 1.1 Đại cương về phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn ...........2 1.1.1 Khái niệm ....................................................................................................2 1.1.2 Thiết bị và nguyên tắc hoạt động ................................................................5 1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn ...................................................................................................................7 1.1.4 Ứng dụng .....................................................................................................8 1.2 Tổng quan về artemisinin ................................................................................8 1.2.1 Công thức hóa học, tính chất lý hóa ...........................................................8 1.2.2 Tác dụng dược lý của artemisinin ..............................................................9 1.3 Tổng quan về cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng ............................................................9 1.3.1 Vị trí phân loại ............................................................................................9 1.3.2 Đặc điểm thực vật ....................................................................................10 1.3.3 Bộ phận dùng, phân bố .............................................................................11 1.3.4 Thành phần hóa học ..................................................................................11 1.3.5 Tác dụng, công dụng .................................................................................12 1.4 So sánh phương pháp chiết xuất artemisinin truyền thống với phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi siêu tới hạn.................................12 1.4.1 Phương pháp chiết xuất truyền thống – sử dụng dung môi n-hexan .......12 1.4.2 So sánh hai phương pháp chiết xuất artemisinin .....................................13 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................................................14 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị ............................................................14 2.1.1 Nguyên liệu ................................................................................................14 2.1.2 Hóa chất ....................................................................................................14 2.1.3 Máy móc, thiết bị .......................................................................................14 2.2 Phương pháp nghiên cứu...............................................................................15 2.2.1 Phương pháp định lượng ..........................................................................15 2.2.2 Phương pháp chiết xuất bằng cacbon dioxid siêu tới hạn .......................16 2.2.3 Phương pháp tinh chế ...............................................................................17 2.3 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................17 2.3.1 Lựa chọn đồng dung môi chiết xuất..........................................................17 2.3.2 Áp suất chiết xuất ......................................................................................18 2.3.3 Nhiệt độ chiết xuất ....................................................................................19 2.3.4 Thời gian chiết xuất...................................................................................19 2.3.5 Tinh chế dịch chiết ....................................................................................19 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ....................................................21 3.1 Xác định hàm lượng artemisinin trong lá thanh cao hoa vàng.................21 3.2 Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình chiết xuất .........22 3.2.1 Lựa chọn đồng dung môi ..........................................................................22 3.2.2 Áp suất chiết xuất ......................................................................................24 3.2.3 Nhiệt độ chiết xuất ....................................................................................26 3.2.4 Thời gian chiết xuất...................................................................................27 3.3 Tinh chế dịch chiết .........................................................................................28 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN ........................................................................................31 4.1 Về khảo sát ảnh hưởng các thông số tới quá trình chiết xuất ...................31 4.2 Về quy trình tinh chế dịch chiết....................................................................32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................33 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Giải thích 1 Pc Áp suất tới hạn 2 Tc Nhiệt độ tới hạn 3 Kc Điểm tới hạn (Pc,Tc) 4 Tt Điểm ba 5 sCO2 cacbon dioxid siêu tới hạn 6 DĐVN Dược Điển Việt Nam 7 HL Hàm lượng 8 STT Số thứ tự DANH MỤC CÁC BẢNG STT Danh mục các bảng Trang 1 Bảng 1.1 Điểm tới hạn của một số dung môi 4 2 Bảng 1.2 So sánh các đặc tính của chất ở 3 trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn 4 3 Bảng 1.3 Một số nghiên cứu chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 8 4 Bảng 1.4 Vị trí phân loại của cây thanh cao hoa vàng (Artemisia annua L.) 10 5 Bảng 1.5 Hiệu suất chiết xuất artemisinin, thời gian chiết xuất, chi phí vận hành, chi phí đầu tư 13 6 Bảng 2.1 Tên, tiêu chuẩn và nguồn gốc của các hóa chất dùng trong thí nghiệm 14 7 Bảng 3.1 Kết quả đo quang của dung dịch artemisinin 21 8 Bảng 3.2 Hiệu suất chiết xuất artemisinin trong 100g dược liệu với các đồng dung môi khác nhau 23 9 Bảng 3.3 Khối lượng artemisinin thu được, hàm lượng sản phẩm và hiệu suất của quá trình tinh chế dịch chiết 30 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ STT Danh mục các hình ảnh, đồ thị Trang 1 Hình 1.1 Giản đồ pha của cacbon dioxid 2 2 Hình 1.2 Các giai đoạn hình thành pha siêu tới hạn của CO2 3 3 Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 5 4 Hình 1.4 Hệ thống máy chiết xuất siêu tới hạn SEPAREX (Pháp) 7 5 Hình 1.5 Lá và cành của cây thanh cao hoa vàng 10 6 Hình 1.6 Các công thức của thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng 12 7 Hình 3.1 Bản mỏng sau khi cạo vết artemisinin 21 8 9 Hình 3.2 Dịch chiết artemisinin thu được khi sử dụng đồng dung môi n-hexan (200bar, 50oC) Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO2 kết hợp với các đồng dung môi khác nhau 22 23 Hình 3.4 Dịch chấm sắc kí của dược liệu được chiết xuất bằng sCO2 10 kết hợp n-hexan ở các áp suất chiết xuất khác nhau 24 11 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO2 kết hợp với n-hexan dưới các áp suất khác nhau 25 12 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO2 kết hợp với n-hexan ở các nhiệt độ khác nhau 27 13 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết xuất (%) artemisinin bằng sCO2 kết hợp với n-hexan theo thời gian 28 14 Hình 3.8 Các giai đoạn tinh chế dịch chiết artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn 15 Hình 3.9 Sản phẩm thô (trên) và sau tinh chế (dưới) của artemisinin 29 29 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việc dùng dung môi hữu cơ để chiết xuất dược liệu ngày càng chứng tỏ có nhiều nhược điểm: độc hại, dễ cháy nổ và ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, giá thành cao của dung môi hữu cơ, những qui định ngày càng nghiêm ngặt về môi trường và yêu cầu ngày càng tăng về mức độ sạch của sản phẩm đòi hỏi phải phát triển một kỹ thuật mới trong chiết xuất dược liệu. Ở Việt Nam, các nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng sCO2 để tách một số chất đã được tiến hành tại Viện Công Nghệ Hóa Học, Viện Dược Liệu [8], [10], [12]. Tuy nhiên công nghệ chiết xuất bằng sCO2 cũng như thiết bị vận hành vẫn còn mới mẻ, cần được đi sâu vào nghiên cứu. Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là một sự thay thế cần thiết cho việc sử dụng các dung môi hữu cơ thông thường. Đặt nền móng cho nghiên cứu chiết các chất bằng sCO2 ở Việt Nam với mục đích góp phần nghiên cứu phương pháp chiết xuất mới, đề tài “Chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn” được thực hiện với những mục tiêu sau: 1. Chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn. 2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến quá trình chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng bằng dung môi siêu tới hạn. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Đại cương về phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 1.1.1 Khái niệm Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là quá trình chiết rắn – khí trong đó dung môi là chất khí ở điều kiện siêu tới hạn. Độ nhớt thấp và sức căng bề mặt gần như bằng không, cho phép dung môi siêu tới hạn thấm vào dược liệu sâu hơn và nhanh hơn so với dung môi lỏng. Hơn nữa việc loại dung môi khí ra khỏi chất chiết cũng đơn giản hơn so với dung môi lỏng. Giản đồ pha của một chất Hình 1.1 là giản đồ pha của 1 chất tinh khiết theo áp suất (P) và nhiệt độ (T) ở dạng tổng quát. Trong đó các pha rắn, lỏng và khí được phân cách nhau bởi đường thăng hoa, đường áp suất nóng chảy và đường áp suất hơi. Cả 3 cùng cắt nhau tại “điểm ba” (Tt). Tại đó ba pha cùng tồn tại, nghĩa là cũng tồn tại ba thể tích mol khác nhau. Hình 1.1 Giản đồ pha của cacbon dioxid Đường áp suất hơi bắt đầu từ điểm ba và kết thúc tại điểm giới hạn Kc. Khi đường áp suất hơi dịch chuyển về phía Kc, tỉ trọng pha lỏng giảm dần, tỉ trọng pha khí tăng dần và đạt tới cùng một giá trị tại điểm tới hạn, tức là chỉ còn lại 1 pha duy nhất, gọi là pha siêu tới hạn. Vùng siêu tới hạn bắt đầu từ điểm tới hạn Kc , tiếp giáp bởi pha lỏng và pha khí, và ở áp suất rất cao, nó tiếp giáp với pha rắn [1]. 3 Hình 1.2 Các giai đoạn hình thành pha siêu tới hạn của CO2 Trong đó giai đoạn: 1. Ranh giới giữa 2 pha lỏng - khí dễ dàng quan sát. 2. Khi gia tăng nhiệt độ ranh giới giữa hai pha bắt đầu mờ đi nhưng vẫn dễ dàng quan sát được. 3. Tiếp tục gia tăng nhiệt độ tỷ trọng chất khí và chất lỏng sẽ gần nhau hơn, ranh giới phân cách hai pha vẫn còn nhưng khó quan sát. 4. Khi đạt được áp suất tới hạn, nhiệt độ tới hạn thì không còn sự phân cách giữa hai pha, ranh giới giữa hai pha cũng không tồn tại. Hình thành một pha đồng nhất gọi là pha siêu tới hạn. Tính chất của dung môi siêu tới hạn Ở trạng thái siêu tới hạn: Tỉ trọng của dung môi thay đổi theo áp suất và nhiệt độ.  Tỉ trọng càng nhỏ nó càng giống với một chất khí, tỉ trọng càng tăng nó càng giống với một chất lỏng.  Ở nhiệt độ hằng định, tỉ trọng dung môi tăng mạnh theo áp suất, các phần tử dung môi bị nén lại gần nhau hơn và khả năng hòa tan tăng lên.  Các tính chất khác ví dụ độ nhớt, hằng số điện môi cũng thay đổi theo áp suất và nhiệt độ. 4 Bảng 1.1 Điểm tới hạn của một số dung môi [1] Phân tử lượng Nhiệt độ tới hạn Tỉ trọng (oC) Áp suất tới hạn(bar) Dung môi (g/mol) Cacbon dioxid 44,01 31,04 73,83 0,469 Nước 18,02 374,20 221,20 0,348 Methanol 32,04 512,60 61,40 0,276 Ethanol 46,07 513,90 61,40 0,276 Methan 16,04 -82,49 46,40 0,162 Aceton 58,08 508,1 46,4 0,278 (g/cm3) Trong lĩnh vực chiết xuất, dung môi siêu tới hạn được coi là những dung môi “lai” với các tính chất trung gian của chất khí và chất lỏng, một dung môi có độ nhớt thấp, tốc độ khuếch tán cao và hầu như không có sức căng bề mặt. Bảng 1.2 So sánh các đặc tính của chất ở 3 trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn Đặc tính vật lí Khí Siêu tới hạn Lỏng Tỷ trọng ρ (kg.m-3) 0,6 – 2 200 - 500 600 - 1600 Độ nhớt động lực học µ(mPa.s) 0,01 - 0,3 0,01 - 0,03 0,2 - 3 Độ nhớt động học ηa (106 m2.s-1) 5 – 500 0,2 - 0,1 0,1 - 5 Hệ số dẫn nhiệt λ (W/mK) 0,01 - 0,025 Maximumb 0,1-0,2 Hệ số khuếch tán D (106m2s-1) 10 – 40 0,07 0,0002 - 0,002 Sức căng bề mặt σ (dyn/cm2) - - 20 - 40 Trong đó: a Độ nhớt động học được tính bằng công thức: η = µ/ ρ b Hệ số dẫn nhiệt lớn nhất trong vùng siêu tới hạn, giá trị còn phụ thuộc vào nhiệt độ [15]. Những đặc tính này thay đổi trong một giới hạn rộng khi thay đổi áp suất, nhất là xung quanh điểm tới hạn, làm cho dung môi siêu tới hạn có tính linh hoạt 5 cao. Như vậy dung môi siêu tới hạn vừa có khả năng hòa tan tốt (giống chất lỏng), vừa có tốc độ khuếch tán cao (giống chất khí). Phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn có ưu điểm là tiến hành ở nhiệt độ thấp. Do vậy chỉ có những dung môi có nhiệt độ tới hạn thấp và áp suất tới hạn không quá cao (để có thể dễ dàng đạt được) là thích hợp cho mục đích chiết xuất. Một số dung môi thích hợp được nêu ở bảng 1.1. Trong đó có cacbon dioxid và nước là những dung môi thông dụng nhất. 1.1.2 Thiết bị và nguyên tắc hoạt động Quá trình chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn được thực hiện trong điều kiện thay đổi áp suất và nhiệt độ. Thiết bị chiết xuất phải được trang bị bộ phận điều chỉnh áp suất và nhiệt độ ở cả bình chiết và bình tách. Điều chỉnh Bình ngưng tụ 0 P, t C (CO2 lỏng) Bình tách Bình chiết Bình chứa CO2 Làm nóng Bơm Làm lạnh Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn Hệ thống gồm một nguồn cung cấp CO2, một máy bơm, một bộ làm lạnh, một bộ tăng nhiệt, bình chiết chứa dược liệu, bình tách thu sản phẩm và bình ngưng tụ. 6 Nguyên tắc hoạt động: - CO2 đi từ bình chứa qua bộ phận làm lạnh đến dưới nhiệt độ ngưng tụ để loại bọt khí trước khi tới bơm. - Dung môi nén được làm nóng đến nhiệt độ chiết xuất (cao hơn nhiệt độ tới hạn) trước khi đi vào bình chiết chứa sẵn dược liệu. - Bình chiết cũng được làm nóng để duy trì trạng thái siêu tới hạn của dung môi. - Dung môi chảy qua khối dược liệu cố định và hòa tan chất tan. - Sau đó dung môi qua khỏi bình chiết từ phía trên, qua một van tiết lưu vào bình tách. - Khi áp suất giảm khả năng hòa tan của dung môi giảm và chất chiết được tách ra. Để thu được hoàn toàn chất chiết, dung môi được làm nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa để đạt tới trạng thái khí (vì khả năng hòa tan của chất khí là không đáng kể). - Chất chiết được rút qua van ở đáy bình tách. - Dung môi dạng khí được tách ra rồi quay trở lại máy nén để lặp lại chu kì chiết tiếp theo. - Hệ thống có thể chứa nhiều bình chiết, nhiều bình tách với các áp suất tách khác nhau. Một số lưu ý:  Xử lí mẫu chiết: Trong vài trường hợp đặc biệt, mẫu cần chiết có thể được điều chỉnh pH, hoặc thêm dung môi hoặc làm thấm ướt. Nếu hợp chất có tính phân cực, một lượng nhỏ nước được thêm vào để làm thấm ướt mẫu cần chiết giúp việc chiết xuất thêm dễ dàng. Nếu hợp chất chiết có tính không phân cực, một lượng dầu nhỏ hoặc chất béo trộn thêm vào mẫu chiết.  Chất cho thêm (modifier): CO2 chỉ phù hợp để chiết xuất các hợp chất có độ phân cực kém cho đến trung bình. Nếu muốn chiết xuất các chất có tính phân cực cao, cần bổ sung thêm methanol, ethanol hoặc methylen clorid.  Thể tích áp dụng: vài ml cho tới hàng nghìn lít. Có loại thiết bị cấu tạo bộ phận nhận mẫu rời, có loại cấu tạo với bộ phận nhận mẫu được nối trực tiếp với máy sắc ký khí hoặc HPLC để khảo sát ngay sản phẩm vừa thu nhận [1]. 7 Hình 1.4 Hệ thống máy chiết xuất siêu tới hạn SEPAREX (Pháp) 1.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn. Ưu điểm - Độ nhớt thấp, khả năng khuếch tán tốt, khả năng hòa tan cao; áp suất hơi cao, điểm siêu tới hạn của CO2 dễ đạt. CO2 (khi được dùng) là dung môi chiết rẻ tiền, không độc hại và không ô nhiễm. - Chất chiết ít bị tác động bởi nhiệt, quá trình chiết nhanh. - Khả năng hoà tan và tính chọn lọc của dung môi có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi áp suất và nhiệt độ. - Dễ dàng tách hoàn toàn dung môi ra khỏi các chất chiết. Không cần giai đoạn cất loại dung môi. Nhược điểm - Làm việc ở điều kiện áp suất cao, không thích hợp với mẫu chiết dạng lỏng. - Thiết bị chuyên dụng, đắt tiền. - Chiết xuất mẫu mới: cần có nhiều nghiên cứu tìm các thông số tối ưu để chiết xuất thành công [1]. 8 1.1.4 Ứng dụng Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn đã được nghiên cứu áp dụng ở qui mô công nghiệp với 2 mục đích [1]:  Chiết lấy hoạt chất từ dược liệu. Ví dụ chiết xuất thebain từ Papaver bracteatum, chiết xuất cyclosporin từ nấm Beauvaria nivea, chiết xuất các alcaloid, tinh dầu, polyphenol, flavonoid… từ nhiều loại cây.  Tách loại các thành phần không mong muốn khỏi sản phẩm. Ví dụ tách cafein từ cà phê, loại alcol từ đồ uống… Bảng 1.3 Một số nghiên cứu chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn Đối tượng Tác giả Concret từ cây dó Nhiều tác giả, bầu Tinh dầu tiêu Điều kiện chiết xuất Hiệu suất 11,6% 2008 [10] Nhiều tác giả, 2007 [12]. Phospholipid từ Viện hóa học, 368 bar, 51oC, 10% lòng đỏ trứng vịt 2010 ethanol [8]. 1.2 Tổng quan về artemisinin 1.2.1 Công thức hóa học, tính chất lý hóa Artemisinin có công thức hóa học và tính chất cụ thể như sau: Công thức cấu tạo: 9 Công thức phân tử: C15H22O5 Khối lượng phân tử: 282,33 Tên khoa học: (3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR)-Octahydro-3,6,9-trimethyl3,12-epoxy-12H-pyrano [4,3-j]-1,2-benzodioxepin-10(3H)on 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 cưc ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, artemisinin khá bền vững trong các dung môi không phân cực. Nhiệt độ nóng chảy: 156 – 157°C Năng suất quay cực: [ ]D17= +66,3 [6]. 1.2.2 Tác dụng dược lý 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 và cả ở thể ngủ, thời gian tác dụng ngắn [5]. Ngoài việc dùng artemisinin để điều trị sốt rét, artemisinin đang được nghiên cứu sử dụng trong điều trị ung thư [14]. 1.3 Tổng quan về cây thanh cao hoa vàng và một số phương pháp chiết xuất artemisinin từ lá cây thanh cao hoa vàng 1.3.1 Vị trí phân loại Theo hệ thống phân loại thực vật của Takhtajan, cây thanh cao hoa vàng (Artemisia annua L.) có vị trí phân loại khoa học được thể hiện trong bảng dưới [7]: 10 Bảng 1.4 Vị trí phân loại của cây thanh cao hoa vàng (Artemisia annua L.) Bộ Cúc (Asterales) Họ Cúc (Asteraceae) Chi Ngải (Artemisia) Loài Artemisia annua L. Ngoài ra Tên đồng nghĩa: Artemisia stewartii Clarke, A. wade Edgew Tên khác: Thanh hao, thảo cao, ngải hoa vàng, ngải si, ngải hôi, ngải mèo, hoàng hoa cao, nhả ngài bầu sláy (Tày). Tên nước ngoài: Amoise chinoise (Pháp) 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 kỷ 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 [11]. 1.3.2 Đặc điểm thực vật Cây thảo mọc đứng, sống hàng năm, phân nhiều cành. Thân hình trụ có rãnh dọc, màu lục hoặc hơi tím, cao 0,5-2,0 m. Lá kép mọc so le, lá ở giữa thân thường xẻ 3 lần lông chim thành những thùy 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 [9], [11]. Hình 1.5 Lá và cành của cây thanh cao hoa vàng Cụm hoa hình đầu, cuống rất ngắn, đường kính 1,5 cm, các đầu tụ họp 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 11 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 [11]. 1.3.3 Bộ phận dùng, phân bố Bộ phận dùng: lá được phơi khô. Phân bố: Trên thế giới: 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. Việt Nam: mọc tự nhiên ở bốn tỉnh (Lạng Sơn, Cao Bằng, Quang Ninh, Bắc Giang). Được trồng ở các tỉnh trung du và đồng bằng Bắc Bộ như Vĩnh Phúc, Phú Thọ (Thanh Sơn), Tuyên Quang, Bắc Ninh,… [9], [11]. 1.3.4 Thành phần hóa học Thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng phần trên mặt đất chứa artemisinin (thành pần chính), acid artemisinic, artenuin (quinghaosu I), artenuin B (quinghaosu II), desoxyartemisinin (quinghaosu III), quinghaosu IV, artenuin E (quinghaosu V), artemisininlacton (artenuin F), artemisiten (dehydroartemisinin), artemisinic acid methyl ester. Ngoài ra 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% [11]. Một số thành phần chính có trong cây thanh cao hoa vàng ngoài artemisinin [11]: CH3 CH3 H H CH3 H O CH3 O CH3 O O O H H H H3C H O CH2 O Artemisiten CH3 O Desoxyartemisinin (Qinghaosu III) H HO2C CH2 Acid artemisinic 12 CH3 CH3 CH3 H CH3 H H H H3C H3C H3C OH H H H3C O H O CH2 HO2C H2C CH2 Acid COOCH3 O O Arteannuin E Arteannuin E Acid artemisinic methylester epoxyartemisinic O CH3 CH3 H H CH3 H O H3C O H3C H O O H H O O H3C O O O CH3 CH3 O CH2 Arteannuin C O O Artemisinin G Qinghaosu IV Hình 1.6 Các công thức của thành phần hóa học có trong cây thanh cao hoa vàng 1.3.5 Tác dụng, công dụng Thanh cao hoa vàng có vị đắng (khổ), tính hàn(lạnh); vào hai kinh can, đởm. Tác dụng: Thanh nhiệt, sát khuẩn, có tác dụng cắt cơn sốt rét. Công dụng: Chữa bệnh ra mồ hôi trộm, hâm hấp sốt lâu ngày (lao nhiệt), mồ hôi không thoát ra được, sốt rét. Bệnh đái ra máu, mũi chảy máu, kích thích tiêu hóa, chữa phong thấp, nhức mỏi cơ thể và trí não uể oải. Dùng ngoài da có tính chất sát trùng, chữa mụn nhọt lở ngứa. Trong y học hiện đại, thanh cao hoa vàng là nguồn nguyên liệu để chiết xuất artemisinin dùng trong điều trị sốt rét [9], [11]. 1.4 So sánh phương pháp chiết xuất artemisinin truyền thống với phương pháp chiết xuất artemisinin bằng dung môi siêu tới hạn 1.4.1 Phương pháp chiết xuất truyền thống – sử dụng dung môi n-hexan Dược liệu được xử lí, tỷ lệ dược liệu/dung môi là 1/5, 30 – 50°C, 3 giờ. Chiết 3 lần, dịch chiết lần 3 sử dụng làm dung môi chiết lần 1 của mẻ khác.