Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu: Giáo Trình Đào Tạo Dược Sĩ 2022

Chuyên khảo y tế phân tích Kỹ thuật chiết xuất dược liệu xuất bản lần 2 2022, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: PGS. Nguyễn Văn Hân
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghiệp Dược
• Đề tài: Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU
• 1.1. Khái niệm chiết xuất dược liệu
• 1.2. Nguyên liệu chiết xuất
• 1.3. Dầu thực vật
• 1.4. Bản chất quá trình chiết xuất
• 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
• 1.5.1. Mức độ chia nhỏ dược liệu
• 1.5.2. Nhiệt độ chiết xuất
• 1.5.3. Điều kiện thủy động
• 1.5.4. Tỉ lệ dược liệu và dung môi
• 1.5.5. Thời gian chiết xuất
• 1.5.6. Quá trình làm ấm dược liệu
• 1.5.7. pH dung môi
• 1.5.8. Tương tác chất tan - bã dược liệu
• 1.6. Các phương pháp chiết xuất
• 1.6.1. Phương pháp ngâm
• 1.6.2. Phương pháp ngấm kiệt
• 1.6.3. Phương pháp chiết xuất ngược dòng liên tục
• 1.6.4. Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn
• 1.7. Xử lý bã dược liệu sau khi chiết
• 1.8. Phương pháp tinh chế hợp chất tự nhiên
• 1.8.1. Giải phóng phân đoạn
• 1.8.2. Phương pháp hấp phụ
• 1.8.3. Phương pháp trao đổi ion
• 1.8.4. Chiết phân bố
• 1.8.5. Chưng cất
• 1.8.6. Thăng hoa
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT SẢN XUẤT CAO DƯỢC LIỆU
• 2.1. Kỹ thuật điều chế
• 2.2. Điều chế dịch chiết
• 2.3. Tinh chế dịch chiết
• 2.4. Cô đặc và sấy khô
• 2.5. Điều chỉnh tỷ lệ hoạt chất
• 2.6. Chỉ tiêu chất lượng và bảo quản cao dược liệu
• 2.7. Một số ví dụ điều chế cao dược liệu
• 2.7.1. Cao khô Cam thảo
• 2.7.2. Cao khô Benladon
• 2.7.3. Cao lỏng ích mẫu
• 2.7.4. Cao khô Bán chi liên
• 2.7.5. Cao khô lá Bạch quả
• 2.7.6. Cao khô lá Tam thất
• 2.7.7. Saponin toàn phần Tam thất
• 2.7.8. Cao lỏng tứ nghịch
• 2.7.9. Cồn gừng
• 3. CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT ALCALOID
• 3.1. Đại cương về alcaloid
• 3.2. Khái niệm alcaloid
• 3.3. Tính chất chung của alcaloid
• 3.4. Các phương pháp chung chiết xuất alcaloid
• 3.4.1. Chiết xuất alcaloid bằng dung môi hữu cơ ít phân cực
• 3.4.2. Chiết xuất alcaloid bằng nước
• 3.4.3. Chiết xuất alcaloid bằng alcol
• 3.5. Sản xuất một số alcaloid
• 3.5.1. Sản xuất strychnin từ hạt Mã tiền
• 3.5.2. Sản xuất quinin từ vỏ Canhkina
• 3.5.3. Sản xuất alcaloid có nhân berberic
• 3.5.4. Sản xuất alcaloid có nhân tropan
• 3.5.5. Sản xuất morphin từ quả Thuốc phiện
• 4. CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT FLAVONOID
• 4.1. Đại cương flavonoid
• 4.2. Chiết xuất flavonoid
• 4.2.1. Nguyên tắc chung
• 4.2.2. Chiết xuất rutin từ hoa Học
• 4.2.3. Chiết xuất hesperidin từ vỏ Cam
• 4.2.4. Chiết xuất catechin từ lá Chè xanh
• 5. CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT GLYCOSID TIM
• 5.1. Đại cương glycosid tim
• 5.2. Chiết xuất glycosid tim
• 5.2.1. Nguyên tắc chung
• 5.2.2. Chiết xuất oleandrin từ lá Trúc đào
• 5.2.3. Chiết xuất digitoxin từ lá Digital tía
• 5.2.4. Chiết xuất digoxin từ lá Digital lông
• 6. CHƯƠNG 6: CHIẾT XUẤT MỘT SỐ HỢP CHẤT KHÁC
• 6.1. Chiết xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng
• 6.1.1. Cây Thanh cao hoa vàng
• 6.1.2. Chiết xuất artemisinin
• 6.2. Chiết xuất curcuminoid từ thân rễ nghệ
• 6.2.1. Chiết xuất curcuminoid
• 6.3. Chiết xuất acid shikimic từ quả đại hồi
• 6.3.1. Cây Đại hồi
• 6.3.2. Chiết xuất acid shikimic
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu 2022

Kỹ thuật chiết xuất dược liệu là một lĩnh vực quan trọng trong ngành dược, giúp tách chiết các hoạt chất có giá trị từ thực vật. Quá trình này không chỉ đơn thuần là hòa tan mà còn yêu cầu hiểu biết sâu sắc về bản chất của dược liệu và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất. Năm 2022, nhiều phương pháp mới đã được phát triển, hứa hẹn mang lại hiệu quả cao hơn trong việc chiết xuất các hoạt chất từ dược liệu thiên nhiên.

1.1. Khái Niệm Về Chiết Xuất Dược Liệu

Chiết xuất dược liệu là quá trình sử dụng dung môi để hòa tan các hoạt chất có trong dược liệu, nhằm tách chúng ra khỏi phần không tan. Quá trình này đòi hỏi sự lựa chọn dung môi phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất chiết xuất.

1.2. Nguyên Liệu Chiết Xuất Dược Liệu

Nguyên liệu chiết xuất có thể là các bộ phận của thực vật, động vật hoặc khoáng vật. Chất lượng nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch chiết, do đó cần chú ý đến nguồn gốc và cách bảo quản.

II. Các Vấn Đề Thách Thức Trong Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu

Mặc dù kỹ thuật chiết xuất dược liệu đã phát triển, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như lựa chọn dung môi, điều kiện chiết xuất và sự hiện diện của tạp chất có thể ảnh hưởng đến chất lượng dịch chiết. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất.

2.1. Tác Động Của Tạp Chất Đến Chất Lượng Dịch Chiết

Tạp chất có thể làm giảm chất lượng dịch chiết, gây khó khăn trong việc bảo quản và sử dụng. Việc lựa chọn dung môi và phương pháp chiết xuất phù hợp có thể giúp giảm thiểu sự hiện diện của tạp chất.

2.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Chiết Xuất

Nhiệt độ, thời gian chiết xuất và tỷ lệ dược liệu với dung môi là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất. Cần có các nghiên cứu cụ thể để xác định điều kiện tối ưu cho từng loại dược liệu.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Dược Liệu Hiệu Quả Nhất 2022

Năm 2022, nhiều phương pháp chiết xuất mới đã được áp dụng, bao gồm chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn và các phương pháp truyền thống như ngâm và ngấm kiệt. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất chiết xuất.

3.1. Phương Pháp Chiết Xuất Bằng Dung Môi Siêu Tới Hạn

Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn là một phương pháp hiện đại, cho phép chiết xuất hiệu quả các hợp chất khó tan trong nước. Phương pháp này giúp tăng cường hiệu suất chiết xuất và giảm thiểu tạp chất.

3.2. Phương Pháp Ngâm Và Ngấm Kiệt

Ngâm và ngấm kiệt là các phương pháp truyền thống, dễ thực hiện và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, hiệu suất chiết xuất có thể không cao bằng các phương pháp hiện đại.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu

Kỹ thuật chiết xuất dược liệu không chỉ được ứng dụng trong ngành dược mà còn trong thực phẩm, mỹ phẩm và các lĩnh vực khác. Các chế phẩm từ dược liệu chiết xuất có thể được sử dụng để điều trị bệnh, cải thiện sức khỏe và làm đẹp.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Dược

Các hoạt chất chiết xuất từ dược liệu được sử dụng để sản xuất thuốc, giúp điều trị nhiều loại bệnh. Việc chiết xuất hiệu quả sẽ đảm bảo chất lượng và hiệu quả của sản phẩm.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm

Chiết xuất dược liệu cũng được sử dụng trong ngành thực phẩm để tạo ra các sản phẩm bổ dưỡng và an toàn cho sức khỏe. Các chiết xuất này có thể được sử dụng như hương liệu hoặc chất bảo quản tự nhiên.

V. Kết Luận Về Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu 2022

Kỹ thuật chiết xuất dược liệu đang ngày càng phát triển với nhiều phương pháp mới và hiệu quả hơn. Việc nghiên cứu và áp dụng các kỹ thuật này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành dược và các lĩnh vực liên quan.

5.1. Tương Lai Của Kỹ Thuật Chiết Xuất Dược Liệu

Tương lai của kỹ thuật chiết xuất dược liệu hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ với sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu. Các phương pháp mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình chiết xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.2. Đề Xuất Nghiên Cứu Thêm

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để tìm ra các phương pháp chiết xuất hiệu quả hơn, đồng thời đánh giá tác động của các yếu tố khác nhau đến chất lượng dịch chiết.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT VỀ GIÁO TRÌNH "KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU" (ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI)

Tổng quan về giáo trình

Kỹ thuật chiết xuất dược liệu là giáo trình đào tạo Dược sĩ đại học do Bộ môn Công nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội biên soạn, PGS. Nguyễn Văn Hân chủ biên cùng nhóm tác giả PGS. Đỗ Hữu Nghị, TS. Bùi Thị Thúy Luyện và DS. Trần Trọng Biên, xuất bản lần thứ hai có sửa chữa và bổ sung bởi Nhà xuất bản Y học năm 2022. Tiền thân của nội dung này là một phần trong tài liệu Kỹ thuật sản xuất dược phẩm; từ năm 2010, nội dung được phát triển thành môn học độc lập trong chương trình đào tạo sinh viên Dược khoa định hướng chuyên ngành Công nghiệp Dược.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho người học:

1. Khái niệm và bản chất động học, nhiệt động học của quá trình chuyển khối trong hệ rắn – lỏng;
2. Ảnh hưởng của cấu tạo giải phẫu thực vật và các yếu tố kỹ thuật (nhiệt độ, dung môi, độ mịn, điều kiện thủy động) đến hiệu suất và chất lượng dịch chiết;
3. Nguyên tắc vận hành, cấu tạo và phạm vi ứng dụng của các thiết bị chiết xuất từ quy mô phòng thí nghiệm đến công nghiệp;
4. Quy trình công nghệ điều chế chế phẩm toàn phần (cao dược liệu) và phân lập các đơn chất tinh khiết thuộc nhóm alcaloid, flavonoid, glycosid tim và một số hợp chất tự nhiên khác.

Giáo trình được cấu trúc theo tiến trình từ cơ sở lý thuyết đại cương, phương pháp và thiết bị chiết xuất/tinh chế, đến các quy trình công nghệ cụ thể cho từng nhóm hoạt chất. Điểm đặc thù của tài liệu là sự kết hợp giữa mô hình hóa toán học các quá trình chiết (phương trình Fick, Einstein, Schultz - Klotz, Müller) với việc phân tích chi tiết sơ đồ nguyên lý của các thiết bị công nghiệp chuyên dụng.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 chương được sắp xếp theo logic từ lý thuyết chuyển khối nền tảng, công nghệ điều chế chế phẩm toàn phần, đến quy trình phân lập các nhóm hoạt chất tinh khiết:

• Chương 1: Đại cương chiết xuất dược liệu (PGS. Nguyễn Văn Hân, DS. Trần Trọng Biên): Trình bày bản chất quá trình chuyển khối qua màng tế bào; tính chất lý hóa của các nhóm dung môi (nước, ethanol, methanol, aceton, cloroform, ethyl acetat, CO₂ siêu tới hạn); các phương pháp chiết xuất cổ điển (ngâm, hầm, hãm, sắc, ngấm kiệt) và hiện đại (chiết turbin với máy Dispax, chiết siêu âm, vi sóng 2,45 GHz, phóng điện xung lực, chiết dưới áp suất cao); thiết bị chiết xuất liên tục (máy chiết Nauta, Carousel, máy chiết ngược dòng trục vít, tháp chữ U); các kỹ thuật xử lý bã (máy ép rổ, máy ép trục vít) và phương pháp tinh chế (kết tinh phân đoạn, giải phóng phân đoạn, hấp phụ trên nhựa macroporous, trao đổi ion, chiết phân bố, chưng cất, thăng hoa).
• Chương 2: Kỹ thuật sản xuất cao dược liệu: Cung cấp quy trình điều chế, tinh chế dịch chiết, kỹ thuật cô đặc, sấy khô và điều chỉnh hàm lượng hoạt chất; quy định chỉ tiêu chất lượng và quy trình sản xuất các sản phẩm cụ thể: cao khô Cam thảo, cao khô Benladon, cao lỏng Ích mẫu, cao khô Bán chi liên, cao khô lá Bạch quả, cao khô lá Tam thất, saponin toàn phần Tam thất, cao lỏng tứ nghịch, cồn gừng.
• Chương 3: Kỹ thuật chiết xuất alcaloid: Khái quát tính chất lý hóa, trạng thái tồn tại và nguyên tắc chiết xuất alcaloid bằng dung môi hữu cơ ít phân cực, nước acid hoặc alcol; quy trình công nghệ sản xuất strychnin từ hạt Mã tiền, quinin từ vỏ Canhkina, alcaloid nhân berberic (berberin, palmatin), alcaloid nhân tropan (hyoscyamin, scopolamin) và morphin từ quả Thuốc phiện.
• Chương 4: Kỹ thuật chiết xuất flavonoid: Trình bày phân loại, độ tan và nguyên tắc chung trong chiết xuất flavonoid; quy trình công nghệ chiết xuất rutin từ hoa Hòe, hesperidin từ vỏ Cam/Bưởi, và catechin từ lá Chè xanh.
• Chương 5: Kỹ thuật chiết xuất glycosid tim: Nguyên tắc chiết xuất và tinh chế các glycosid tim kém bền với nhiệt và acid; quy trình chiết xuất oleandrin từ lá Trúc đào, digitoxin từ lá Digital tía (Digitalis purpurea) và digoxin từ lá Digital lông (Digitalis lanata).
• Chương 6: Chiết xuất một số hợp chất khác: Quy trình công nghệ chiết xuất artemisinin từ lá Thanh cao hoa vàng (Artemisia annua), curcuminoid từ thân rễ Nghệ (Curcuma longa) và acid shikimic từ quả Đại hồi (Illicium verum).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết thông qua các mô hình hóa học và vật lý:

• Bản chất chuyển khối: Phân tích quá trình chiết xuất gồm 3 giai đoạn: dung môi thấm và làm trương nở tế bào $\rightarrow$ hòa tan chất tan $\rightarrow$ khuếch tán chất tan ra môi trường ngoài.
• Khuếch tán phân tử và đối lưu: Cơ chế khuếch tán phân tử qua màng tế bào tuân theo Định luật Fick ($dG = -D \cdot F \cdot \frac{dc}{dx} \cdot dt$) và phương trình Einstein xác định hệ số khuếch tán ($D = \frac{RT}{N \cdot 6\pi \eta r}$); vai trò của điều kiện thủy động trong việc phá vỡ lớp khuếch tán đứng yên trên bề mặt tiểu phân.
• Cân bằng chiết xuất: Xác định hệ số phân bố cân bằng $K$, phương trình hiệu suất ngâm của Schultz – Klotz ($G = \frac{a(L_M - x)}{a(L_M - x) + 1} \cdot 100$ và dạng hiệu chỉnh khi ép bã: $G = \frac{a(L_M - x + y)}{a(L_M - x) + 1} \cdot 100$), phương trình ngâm của Müller ($c = a \cdot m^q$).
• Nhiệt động học trạng thái siêu tới hạn: Giản đồ pha $P-T$ của carbon dioxyd, thông số điểm tới hạn ($T_c = 31,04^\circ\text{C}$, $P_c = 73,83\text{ bar}$, tỉ trọng $0,469\text{ g/cm}^3$), cơ chế điều chỉnh tỉ trọng, độ phân cực thông qua áp suất và đồng dung môi (ethanol, nước).
• Nguyên lý tinh chế hóa lý: Giải phóng phân đoạn dựa trên hằng số phân ly $pK_a$ (ví dụ: tách hyoscyamin có $pK_a = 9,7$ và scopolamin có $pK_a = 7,6$); phân loại vật liệu hấp phụ theo IUPAC (microporous $< 2\text{ nm}$, mesoporous $2-50\text{ nm}$, macroporous $> 50\text{ nm}$ hoặc $> 50\text{ \AA}$).

Kỹ năng phát triển

Người học được rèn luyện các năng lực chuyên môn:

• Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành và tính toán thông số quy trình chiết xuất (tỉ lệ dung môi/dược liệu, nhiệt độ, tốc độ rút dịch ngấm kiệt từ $1-5\text{ mL/phút/kg}$, tần số xung điện $500-600\text{ lần/phút}$, áp suất chiết); tính toán độ cồn theo bảng International alcoholometric tables.
• Kỹ năng phân tích: Đánh giá tương tác chất tan – bã dược liệu, hiện tượng hấp phụ ngược hoạt chất (như quinin vào vỏ canhkina, atropin vào rễ cam thảo); phân tích nguy cơ phân hủy hoạt chất do enzym thủy phân, oxy hóa hoặc nhiệt độ.
• Kỹ năng công nghệ thực hành: Thiết kế sơ đồ công nghệ sản xuất cao định chuẩn và phân lập hoạt chất tinh khiết đạt tiêu chuẩn Dược điển; lựa chọn thiết bị chiết xuất (máy chiết Nauta cho dược liệu nhiều chất nhầy, máy Carousel cho sản xuất liên tục, hệ thống cột nhựa macroporous cho saponin Tam thất).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp tiếp cận kỹ thuật công nghệ dựa trên nền tảng hóa lý:

• Phương pháp sư phạm: Kết hợp chặt chẽ giữa phân tích lý thuyết chuyển khối với mô tả kỹ thuật công nghệ. Các khái niệm trừu tượng như khuếch tán phân tử, cân bằng nồng độ được cụ thể hóa bằng các phương trình toán học và đồ thị nhiệt động.
• Bài tập và nghiên cứu tình huống (Case studies):
  • Áp dụng phương trình Schultz – Klotz để tính toán lượng dung môi hấp thụ ($x$) và hằng số ngâm ($a$) từ dữ liệu thực nghiệm (ví dụ: mẻ chiết $200\text{g}$ dược liệu thu $960\text{g}$ dịch lọc chứa $15\text{g}$ hoạt chất để tính hiệu suất $G = 75%$).
  • Phân tích tình huống phân tách morphin và narcotin trong dịch chiết thuốc phiện bằng acid acetic; quy trình kiềm hóa phân đoạn tách scopolamin bằng $\text{NaHCO}_3$ trước khi kiềm hóa mạnh bằng $\text{NH}_4\text{OH}$ để thu hyoscyamin.
• Phân tích thiết bị công nghệ: Hướng dẫn đọc và giải thích sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của các thiết bị công nghiệp: máy chiết Dispax, thiết bị chiết siêu âm kiểu điện cực, máy chiết trục vít ngược dòng nghiêng, hệ thống ngấm kiệt ngược dòng $4-16$ bình, sơ đồ 4 phương pháp tách chất chiết siêu tới hạn trên giản đồ nhiệt độ – entropy ($T-S$).
• Phương pháp đánh giá: Kiểm tra năng lực phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết (kích thước hạt, dung môi, pH, điều kiện thủy động), tính toán hiệu suất chiết và khả năng xây dựng sơ đồ công nghệ phân lập đơn chất.
• Định hướng tự học: Giáo trình cung cấp bảng tra cứu thông số vật lý của 14 dung môi công nghiệp thông dụng, yêu cầu người học tự đối chiếu nhiệt độ sôi, độ nhớt, sức căng bề mặt và độ phân cực tương đối để lựa chọn dung môi tối ưu cho từng nhóm hoạt chất.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

So với các tài liệu kỹ thuật sản xuất truyền thống, giáo trình (tái bản lần 2 năm 2022) có các nội dung cập nhật:

• Hệ thống hóa các công nghệ chiết xuất nâng cao:
  • Chiết xuất bằng vi sóng: Trình bày cơ chế dẫn truyền ion và quay lưỡng cực ở tần số $2,45\text{ GHz}$ (phân tử quay $4,9 \cdot 10^9\text{ lần/giây}$), giải thích hiện tượng phá vỡ màng tế bào do áp suất hơi nước nội bào tăng nhanh.
  • Chiết xuất bằng năng lượng điện: Cơ chế tạo sóng áp lực lan tỏa từ phóng điện xung lực (công suất tụ điện $2\text{ }\mu\text{F}$, tần số $500-600/\text{phút}$) giúp tăng hiệu suất chiết alcaloid từ Rauwolfia lên $20-25%$.
  • Chiết xuất dưới áp suất cao (nước nóng gia áp): Nguyên lý thay đổi hằng số điện môi của nước từ $74$ (ở nhiệt độ phòng) giảm xuống $36$ (ở $200^\circ\text{C}$) và $22$ (ở $300^\circ\text{C}$), biến nước thành dung môi có đặc tính hòa tan tương tự dung môi hữu cơ phân cực trung bình.
• Công nghệ chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn ($\text{CO}_2$ SCF): Cung cấp chi tiết các thông số vận hành (áp suất tách tinh dầu $30-50\text{ bar}$, tách dầu béo $150-200\text{ bar}$, áp suất chiết gia vị $400-600\text{ bar}$), giản đồ pha và quy trình công nghệ chiết thebain, taxol, cyclosporin, caroten.
• Cập nhật công nghệ tinh chế hiện đại: Bổ sung kỹ thuật làm giàu hoạt chất bằng nhựa hấp phụ macroporous, cơ chế giải hấp phụ phân đoạn ứng dụng trong sản xuất saponin toàn phần Tam thất và flavonoid lá Bạch quả.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học ngành Dược: Tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên Dược khoa năm thứ 4 và năm thứ 5 theo định hướng chuyên ngành Công nghiệp Dược; phục vụ học phần Kỹ thuật chiết xuất dược liệu và Công nghệ sản xuất dược phẩm.
• Học viên sau đại học: Tài liệu tham khảo cho học viên cao học, nghiên cứu sinh chuyên ngành Công nghệ Dược phẩm và Bào chế thuốc, Dược liệu học, Hóa thực vật.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần: Hóa học vô cơ và hữu cơ, Hóa lý dược, Dược liệu học, Thực vật dược và Quá trình – Thiết bị công nghệ hóa học.
• Giảng viên và cán bộ nghiên cứu: Khung tài liệu chuẩn phục vụ thiết kế bài giảng, xây dựng đề cương thực tập và hướng dẫn nghiên cứu khoa học chuyên ngành công nghiệp dược thảo.
• Kỹ sư và kỹ thuật viên công nghiệp: Tài liệu tra cứu thông số kỹ thuật, quy trình công nghệ cho cán bộ R&D, kiểm tra chất lượng (QC), đảm bảo chất lượng (QA) tại các nhà máy sản xuất thuốc dược liệu, thực phẩm bảo vệ sức khỏe và chiết xuất hoạt chất tự nhiên.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên Dược sĩ đại học chuyên ngành Công nghiệp Dược, học viên sau đại học ngành Bào chế – Công nghiệp dược, cùng các kỹ sư, dược sĩ đang công tác tại các nhà máy chiết xuất dược liệu và viện nghiên cứu hợp chất tự nhiên.

2. Cần kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình này?

Người học cần nắm vững kiến thức Hóa lý (nhiệt động học, hiện tượng bề mặt, khuếch tán, động hóa học), Hóa hữu cơ/Hóa hợp chất tự nhiên (cấu trúc, độ tan, tính acid-base của alcaloid, flavonoid, glycosid), Dược liệu học (thành phần hóa học, cấu tạo giải phẫu mô thực vật) và các nguyên lý cơ bản về quá trình – thiết bị công nghệ.

3. Điểm khác biệt của cuốn sách so với các giáo trình Dược liệu hay Bào chế thông thường?

Tài liệu không đi sâu vào tác dụng dược lý hay dạng bào chế thành phẩm cuối cùng, mà tập trung chuyên sâu vào kỹ thuật chuyển khối pha rắn – lỏng, tính toán thông số công nghệ, phân tích thiết bị công nghiệp quy mô lớn (máy chiết liên tục Carousel, tháp chữ U, hệ thống $\text{CO}_2$ siêu tới hạn) và các quy trình công nghệ phân lập đơn chất đạt độ tinh khiết làm nguyên liệu sản xuất thuốc.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học nên tiếp cận theo 3 bước:

1. Nắm chắc cơ sở lý thuyết chuyển khối và các phương trình động học ở Chương 1;
2. Phân tích mối quan hệ giữa đặc điểm cấu trúc phân tử của từng nhóm hợp chất (Chương 3 đến Chương 6) với việc lựa chọn dung môi, pH và nhiệt độ chiết;
3. Vẽ lại và giải thích lưu trình công nghệ từ khâu chuẩn bị dược liệu, chiết xuất, tinh chế đến thu hồi sản phẩm tinh khiết.

5. Giáo trình có đề cập đến các tài liệu tra cứu bổ trợ nào?

Giáo trình trích dẫn và hướng dẫn sử dụng các bảng chuẩn hóa như International alcoholometric tables (bảng cồn kế quốc tế quy đổi tỷ trọng và độ cồn), các tiêu chuẩn chuyên luận của Dược điển, cùng hệ thống tài liệu tham khảo chuyên khảo về thiết bị chuyển khối và hóa học các hợp chất tự nhiên.

---

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật chiết xuất dược liệu của Bộ môn Công nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa toàn bộ cơ sở lý thuyết chuyển khối và công nghệ sản xuất các nguyên liệu làm thuốc từ dược liệu. Nội dung sách dẫn dắt người học từ các định luật vật lý, hóa lý nền tảng đến các giải pháp thiết bị công nghiệp hiện đại và quy trình phân lập đơn chất chuyên biệt. Tài liệu đóng vai trò trọng tâm trong chương trình đào tạo Dược sĩ chuyên ngành Công nghiệp Dược và là tài liệu tham khảo tin cậy cho công tác nghiên cứu, phát triển công nghệ chiết xuất dược liệu quy mô công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG CHIÉT XUẤT DƯỢC LIỆU 9 1. Khái niệm chiết xuất dược liệu 9 2. Nguyên liệu chiết xuất 10 3.

Dầu thực vật 15 3. Bản chất quá trình chiết xuất 16 5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất 19 5. Mức độ chia nhỏ dược liệu 19 5.

Nhiệt độ chiết xuất 19 5. Điều kiện thủy động 20 5. Tỉ lệ dược liệu và dung môi 20 5. Thời gian chiết xuất 20 5.

Quá trình làm ấm dược liệu 20 5. pH dung môi 20 5. Tương tác chất tan - bã dược liệu 21 6. Các phương pháp chiết xuất 21 6.

Phương pháp ngâm 21 5 6. Phương pháp ngấm kiệt 33 6. Phương pháp chiết xuất ngược dòng liên tục 35 6. Chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn 39 7.

Xử lý bã dược liệu sau khi chiết 45 8. Phương pháp tinh chế họp chất tự nhiên 47 8. Giải phóng phân đoạn 48 8. Phương pháp hấp phụ 48 8.

Phương pháp trao đổi ion 50 8. Chiết phân bố 51 8. Chưng cất 56 8. Thăng hoa 56 CHƯƠNG 2.

KỸ THUẬT SẢN XUẤT CAO DƯỢC LIỆU 58 1. Kỹ thuật điều chế 59 3. Điều chế dịch chiết 59 3. Tinh chế dịch chiết 61 3.

Cô đặc và sấy khô 67 3. Điều chỉnh tỷ lệ hoạt chất 77 4. Chỉ tiêu chất lượng và bảo quản cao dưọc liệu 78 5. Một số ví dụ điều chế cao dưọ'c liệu 78 5.

Cao khô Cam thảo 78 5. Cao khô Benladon 79 5. Cao lỏng ích mẫu 79 5. Cao khô Bán chi liên 80 5.

Cao khô lá Bạch quả 81 5. Cao khô lá Tam thất 81 6 5. Saponin toàn phần Tam thất 81 5. Cao lỏng tứ nghịch 82 5.

Cồn gừng 83 CHUÔNG 3. KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT ALCALOID 85 1. Đại cưong về alcaỉoid 85 1. Khái niệm alcaloid 85 1.

Tính chất chung của alcaloid 86 2. Các phu’O’ng pháp chung chiết xuất alcaloid 87 2. Chiết xuất alcaloid bằng dung môi hữu cơ ít phân cực 88 2. Chiết xuất alcaloid bằng nước 89 2.

Chiết xuất alcaloid bằng alcol 89 3. Sản xuất một số alcaỉoid 91 3. Sản xuất strychnin từ hạt Mã tiền 91 3. Sàn xuất quinin từ vỏ Canhkina 93 3.

Sản xuất alcaloid có nhân berberic 95 3. Sản xuất alcaloid có nhân tropan 100 3. Sản xuất morphin từ quả Thuốc phiện 107 CHƯƠNG 4. KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT FLAVONOID 112 1.

Đại cương flavonoid 112 2. Chiết xuất flavonoid 117 2. Nguyên tắc chung 117 2. Chiết xuất rutin tù' hoa Hoc 118 2.

Chiết xuất hesperidin từ vỏ Cam 120 2. Chiết xuất catechin từ lá Chè xanh 121 CHƯƠNG 5. KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT GLYCOS1D TIM 125 1. Đại cương glycosid tim 125 2.

Chiết xuất glycosid tim 126 2. Nguyên tắc chung 126 7 2. Chiết xuất oleandrin từ lá Trúc đào 127 2. Chiết xuất digitoxin từ lá Digital tía 129 2.

Chiết xuất digoxin từ lá Digital lông 131 CHƯƠNG 6. CHIẾT XUẤT MỘT SỐ HỌP CHẤT KHÁC 134 1. Chiêt xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng 134 1. Cây Thanh cao hoa vàng 134 1.

Chiết xuất artemisinin 136 2. Chiết xuất curcuminoid tù' thân rễ nghệ 137 2. Chiết xuất curcuminoid 138 3. Chiết xuất acid shikimic tù’ quả đại hồi 139 3.

Cây Đại hồi 139 3. Chiết xuất acid shikimic 140 Tài liệu tham khảo 142 8 Chuong 1 ĐẠI CƯƠNG CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU PGS. Nguyễn Văn Hân DS. Trần Trọng Biên MỤC TIÊU HỌC TẬP 1.

Trình bày được khái niệm và bản chất quá trình chiết xuất dược liệu. Trình bày được đặc điểm cẩu tạo và thành phần tế bào dược liệu ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất. Phân tích được các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất dược liệu. Trình bày được nguyên tắc, ưu nhược điếm các phương pháp chiêt xuât.

Trình bày được sơ đồ cấu tạo, nguyên lỷ làm việc, ưu nhược diêm một sô thỉêt bị chiêtxuât. KHÁI NIỆM CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU Chiết xuất dược liệu là quá trình dùng dung môi thích hợp đế hoà tan các chất tan có ưong dược liệu, sau đó tách chúng ra khỏi phần không tan của dược liệu. Dung môi không chỉ hoà tan các hoạt chất mà hoà tan cả các tạp chất có trong dược liệu. Tạp chất là các chất không có hoạt tính, các chất gây khó khăn trong quá trình bảo quản dịch chiết (đường, tinh bột, pectin, gôm, chất nhầy, nhựa.

Mục đích của chiết xuất là hoà tan được tối đa lượng hoạt chất và tối thiểu lượng tạp chất có trong dược liệu vào dung môi. Chất lượng của dịch chiết phụ thuộc vào chất lưọng dược liệu, dung môi và phương pháp chiết xuất. Từ dịch chiết dược liệu có thể tạo ra các chế phẩm toàn phần dùng trực tiếp như cao lỏng, cồn thuốc, hoặc xử lý tiếp để tạo ra cao đặc, cao khô, hoặc phân lập các hoạt chất tinh khiết. Một số thuật ngữ liên quan đến quá trình chiết xuất bao gồm: - Dung môi chiết (extraction agent, menstruum): dung môi hoặc hồn họp dung môi dùng để chiết xuất.

- Bã dược liệu (marc, residue): phần không tan của dược liệu sau khi chiết. - Cân bằng nồng độ chiết xuất: là khi quá trình chiết xuất đạt tới một điểm dừng, tại đó sự phân bố chất tan giữa dịch chiết và dược liệu đạt tới giá trị hằng định (K), tưc là gradient nồng độ bằng 0. Nồng độ chất tan trong dịch chiết K = — ------ ——-------------------------- ---- Nồng độ chất tan trong bã dược liệu 9 2. NGUYÊN LIỆU CHIẾT XUẤT Nguyên liệu dùng để chiết xuất có thể là những bộ phận của động vật, thực vật, khoáng vật hoặc vi sinh vật.

Dược liệu thực vật để chiết xuầt có thể là toàn cây hoặc các bộ phận chứa hoạt chât của cây. Dược liệu có thể được chiết xuất khi còn tươi hoặc được chê biên, làm khô trước khi chiết. Chất lượng của dược liệu liên quan trực tiếp tới chát lượng dịch chiêt và thành phấm. Để có dược liệu chất lượng tốt, cần chú ý tới loài, giống, điều kiện nuôi trồng, thu hái, ổn định, bảo quản.

Dược liệu trước khi chiết xuất có thể được xử lý bằng các quá trình: làm khô, xử lý nhiệt hoặc enzym, nén ép, nghiên, tạo hạt hoặc làm trương nở. Quá trình làm khô dược liệu nhằm hạn chế vi sinh vật phát triển, đồng thời khối lượng dược liệu giảm đi, dẫn đến giảm chi phí vận chuyển, sấy khô dược liệu còn tác dụng làm biến tính hoặc đông tụ protein, làm bất hoạt enzym, tạo ra dược liệu ổn định và dễ xử lý trong các thiết bị chiết xuất. Lựa chọn thiết bị sẩy khô chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính cơ học, tính nhạy cảm với nhiệt của dược liệu cũng như khối lượng cần xử lý. Nguyên liệu vào Dao quay Dao cố định Lưới sàng Hình 1.

Máy nghiền cắt Nghiền nhỏ dược liệu trước khi chiết có tác dụng tăng khối lượng riêng dược liệu, qua đó tăng được khôi lượng mẻ chiêt và giảm chi phí vận chuyên. Ngoài ra, nghiên nhỏ dược liệu còn giúp tăng tốc độ quá trình chiết xuất. Hai loại máy nghiền thông dụng đế nghiền dược liệu là máy nghiền búa và máy nghiền cắt. Các loại hạt chứa dầu béo có thế được chia nhỏ bằng cách nén ép dưới áp lực cao.

Đê đạt được mục đích chiết xuất cần chú ý đến cấu tạo và thành phần phức tạp của dược liệu: - Màng tế bào Màng tế bào cấu tạo từ một số lớp cellulose, hemicellulose và protopectin. Màng có tính bền cơ học và có tính chất của màng tham tích: cho dung môi thấm vào bên trong tế bào và cho các chất tan phân tử nhỏ khuếch tán qua, giữ lại các chất phân tử lớn (các chất keo) trong tế bào. Vì vậy, màng tế bào nguyên vẹn có tính thấm chọn lọc. Dược liệu còn non hoặc mỏng manh như hoa, lá, màng tế bảo mỏng và chứa nhiều nước, thành phần màng chú yếu là cellulose nên dung môi dễ thấm vào dược liệu.

10 Dược liệu già, màng tế bào dày, dung môi khó thấm qua. Màng có thể hóa bần, hóa cutin, là những lóp có bản chất lipid, khó thấm nước. Màng tế bào già còn có thể hóa gỗ, hóa khoáng và trở nên rắn chắc, gây cản trở sự thấm của dung môi, cản trở quá trình khuếch tán. Trường họp này, dược liệu cần được xay nhỏ hơn.

- Chất nguyền sinh Chất nguyên sinh trong tế bào là hệ keo nhiều pha, có thành phần hoá học phức tạp. Dưới tác dụng của nhiệt, dung môi hoặc khi mất nước, trạng thái keo của nguyên sinh chât bị phá hủy. Tính chất quan trọng của chât nguyên sinh là tính bán thâm (chỉ thấm dung môi mà không cho chất tan đi qua). Vì vậy, khi dược liệu còn tươi, khó chiết xuất được các chất tan trong tế bào.

Do vậy, khi chiết xuất thường dùng dược liệu khô. Chiết xuất dược liệu tươi cần phá hủy chất nguyên sinh bằng nhiệt hoặc cồn. - Các hoạt chất Các hoạt chất thân nước, ví dụ alcaloid, glycosid, tanin, vitamin tan trong nước. thường được hoà tan trong dịch thân nước của tế bào.

Khi tế bào mất nước, chúng bị kết tủa và gắn vào chất nguyên sinh đã biến đổi cấu trúc. Các hoạt chất thân dầu (tinh dầu, vitamin tan trong dầu, bôm, resin.) hiếm khi xuất hiện trong chất nguyên sinh thân nước, mà thường tập trung ờ các khoang riêng biệt trong hoặc ngoài tế bào. - Pectin, chất nhầy, gôm Là các chất cao phân tử, tạo dung dịch keo với nước, gây cản trở sự thấm dung môi, giảm tốc độ khuếch tán và làm cho dịch chiết khó lọc. Các chất này dễ bị kết tùa bôi cồn cao độ.

- Tinh bột Là các polysaccharid có trọng lượng phân từ cao, không tan trong nước lạnh, tạo dung dịch keo với nước nóng (hồ hóa). Dịch chiết có chứa tinh bột dề bị biến chất do vi khuẩn, nấm mốc xâm nhập. - Các chất màu (sac to) Có cấu trúc hoá học khác nhau: clorophyll, carotenoid, flavon, anthocyanin. Tùy theo bàn chât từng loại, chúng có thê tan trong nước, alcol hoặc dung môi ít phân cực.

Các chất màu dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, pH, có thể biến đồi làm cho mầu sắc dịch chiết thay đối. - Enzym Enzym có bản chất là protein, ở nhiệt độ cao enzym bị mất hoạt tính, còn ở nhiệt độ lạnh enzym bị hạn chế hoặc ngừng hoạt động. Tuỳ theo loại enzym và cơ chất cỏ thể xảy ra quá trình thuỷ phân, oxỵ hoá, polymer hoá và những biến đồi khác. Các enzym quan trọng gây phá huỷ hoạt chất gồm có: + Enzym oxy hoá và peroxy hoá: chú yếu oxy hoá phenol, acid béo không bào hoà, terpen.

+ Enzym thuỷ phân: thuỷ phân ester và glycosid, phá huỷ polysaccharid. 11 + Enzym đồng phân hoá: ví dụ đồng phân hoá các alcaloid Cựa loã mạch, hyoscyamin trong cây Benladon.