TRƯỜNG ĐAI HỌC Dược HÀ NỘI

W Bộ MÔN CÔNG NGHIỆP DƯỢC
Chủ biên: PGS.TS. NGUYỄN VĂN HÂN

KỸ THUẬT

CHIÉT XUÁT Dưtìc LIỆU
GIÁO TRÌNH ĐÀO TAO Dược sĩ ĐAI HOC

NHÀ XUÃT BÁN Y HỌC


TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI

Bộ MÔN CÔNG NGHIỆP DƯỢC
Chủ biên: PGS.TS. Nguyễn Văn Hân

KỸ THUẬT

CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU
Giáo trình đào tạo dược sĩ đại học
(Xuất bản lần thứ hai có sửa chữa và bổ sung)

NHÀ XUẤT BẢN Y HỢC
HÀ NỘI - 2022


CHỦ BIÊN
PGS.TS. Nguyễn Văn Hân

NHĨM BIÊN SOẠN
•
PGS.TS. Đỗ Hữu Nghị
PGS.TS. Nguyễn Văn Hân

TS. Bùi Thị Thúy Luyện

DS. Trần Trọng Biên

2


LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật chiết xuất dược liệu là một phần nội dung trong sách “Kỹ thuật sản xuât
dược phâm”, được Bộ môn Công nghiệp Dược biên soạn làm tài liệu học tập cho sinh
viên Dược nhiều năm qua. Từ năm 2010, kỹ thuật chiết xuât dược liệu được phát triên
thành một mơn học trong chương trình đào tạo sinh viên định hướng chun ngành
Cơng nghiệp Dược. Giáo trình này được biên soạn làm tài liệu học tập của sinh viên. Hy
vọng giáo trình cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho các đơng nghiệp làm việc trong
lĩnh vực chiết xuất dược liệu.

Nội dung giáo trình gồm chương đầu là kiến thức đại cương về kỳ thuật chiết xuât
dược liệu. Ngoài phương pháp ngâm và ngấm kiệt truyền thống, giáo trình có cập nhật
một sơ biện pháp kỹ thuật đặc biệt đê tăng hiệu quả chiêt xuât và giới thiệu phương
pháp chiêt xuât băng dung môi siêu tới hạn. Các chương sau đê cập đên phương pháp
sản xuât các nguyên liệu làm thuốc từ dược liệu, trong đó có chế phẩm toàn phần (cao
dược liệu) và một sổ hoạt chất tinh khiết, chủ yếu thuộc nhóm alcaloid, flavonoid và
glycosid tim. Bên cạnh các kiến thức về nguyên lý và kỹ thuật, tài liệu cũng giới thiệu
một số thiêt bị quan trọng trong chiết xuất cơng nghiệp.
Nhóm tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để cuốn giáo trình

được hồn thiện hơn.

Các tác giả

3



MỤC LỤC

Lời nói đầu
CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG CHIÉT XUẤT DƯỢC LIỆU
1. Khái niệm chiết xuất dược liệu

3
9

9

2. Nguyên liệu chiết xuất

10

3. Dung môi

12

3.1. Nước

14


3.2. Carbon dioxyd

14

3.3. Ethanol

14

3.4. Dầu thực vật

15

3.5. Hydrocarbon no

15

3.6. Hydrocarbon thơm

15

3.7. Cloroalkan

15

3.8. Ether

16

3.9. Ceton


16

3.10. Ester

16

4. Bản chất quá trình chiết xuất

16

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất

19

5.1. Mức độ chia nhỏ dược liệu

19

5.2. Nhiệt độ chiết xuất

19

5.3. Điều kiện thủy động

20

5.4. Tỉ lệ dược liệu và dung môi

20


5.5. Thời gian chiết xuất

20

5.6. Quá trình làm ấm dược liệu

20

5.7. pH dung mơi

20

5.8. Tương tác chất tan - bã dược liệu

21

6. Các phương pháp chiết xuất

21

6.1. Phương pháp ngâm

21
5


6.2. Phương pháp ngấm kiệt

33


6.3. Phương pháp chiết xuất ngược dịng liên tục

35

6.4. Chiết xuất bằng dung mơi siêu tới hạn

39

7. Xử lý bã dược liệu sau khi chiết

45

8. Phương pháp tinh chế họp chất tự nhiên

47

8.1. Kết tinh

47

8.2. Giải phóng phân đoạn

48

8.3. Phương pháp hấp phụ

48

8.4. Phương pháp trao đổi ion


50

8.5. Chiết phân bố

51

8.6. Sắc ký

55

8.7. Chưng cất

56

8.8. Thăng hoa

56

CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT SẢN XUẤT CAO DƯỢC LIỆU

6

58

1. Khái niệm

58

2. Phân loại


59

3. Kỹ thuật điều chế

59

3.1. Điều chế dịch chiết

59

3.2. Tinh chế dịch chiết

61

3.3. Cô đặc và sấy khô

67

3.4. 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


5.1. Cao khô Cam thảo

78

5.2. Cao khơ Benladon

79

5.3. Cao lỏng ích mẫu

79

5.4. Cao khơ Bán chi liên

80

5.5. Cao khô lá Bạch quả

81

5.6. Cao khô lá Tam thất

81


5.7. Saponin toàn phần Tam thất

81


5.8. Cao lỏng tứ nghịch

82

5.9. Cồn gừng

83

CHUÔNG 3. KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT ALCALOID

85

1. Đại cưong về alcaỉoid

85

1.1. Khái niệm alcaloid

85

1.2. Phân bố

86

1.3. Tính chất chung của alcaloid

86

2. Các phu’O’ng pháp chung chiết xuất alcaloid


87

2.1. Chiết xuất alcaloid bằng dung mơi hữu cơ ít phân cực

88

2.2. Chiết xuất alcaloid bằng nước

89

2.3. Chiết xuất alcaloid bằng alcol

89

3. Sản xuất một số alcaỉoid

91

3.1. Sản xuất strychnin từ hạt Mã tiền

91

3.2. Sàn xuất quinin từ vỏ Canhkina

93

3.3. Sản xuất alcaloid có nhân berberic

95


3.4. Sản xuất alcaloid có nhân tropan

100

3.5. 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

2.1. Nguyên tắc chung

117

2.2. Chiết xuất rutin tù' hoa Hoc

118

2.3. Chiết xuất hesperidin từ vỏ Cam


120

2.4. 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

2.1. Nguyên tắc chung

126

7


2.2. Chiết xuất oleandrin từ lá Trúc đào

127

2.3. Chiết xuất digitoxin từ lá Digital tía


129

2.4. Chiết xuất digoxin từ lá Digital lông

131

CHƯƠNG 6. CHIẾT XUẤT MỘT SỐ HỌP CHẤT KHÁC

8

134

1. Chiêt xuất artemisinin từ lá thanh cao hoa vàng

134

1.1. Cây Thanh cao hoa vàng

134

1.2. Artemisinin

136

1.3. Chiết xuất artemisinin

136

2. Chiết xuất curcuminoid tù' thân rễ nghệ


137

2.1. Cây Nghệ

137

2.2. Curcuminoid

137

2.3. Chiết xuất curcuminoid

138

3. Chiết xuất acid shikimic tù’ quả đại hồi

139

3.1. Cây Đại hồi

139

3.2. Acid shikimic

139

3.3. Chiết xuất acid shikimic

140


Tài liệu tham khảo

142


Chuong 1

ĐẠI CƯƠNG CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU
PGS. TS. 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.
2. Trình bày được đặc điểm cẩu tạo và thành phần tế bào dược liệu ảnh hưởng
đến quá trình chiết xuất.
3. Phân tích được các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
dược liệu.
4. Trình bày được nguyên tắc, ưu nhược điếm các phương pháp chiêt xuât.
5. Trình bày được sơ đồ cấu tạo, nguyên lỷ làm việc, ưu nhược diêm một sô thỉêt
bị chiêtxuât.

1. KHÁI NIỆM CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU
Chiết xuất dược liệu là quá trình dùng dung mơi thích hợp đế hồ tan các chất tan
có ưong dược liệu, sau đó tách chúng ra khỏi phần khơng tan của dược liệu.

Dung mơi khơng chỉ hồ tan các hoạt chất mà hoà tan cả các tạp chất có trong
dược liệu. Tạp chất là các chất khơng có hoạt tính, các chất gây khó khăn trong q
trình bảo quản dịch chiết (đường, tinh bột, pectin, gôm, chất nhầy, nhựa...). Mục đích
của chiết xuất là hồ tan được tối đa lượng hoạt chất và tối thiểu lượng tạp chất có trong

dược liệu vào dung mơi. 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
tồn 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 q trình chiết xuất bao gồm:
- Dung mơi chiết (extraction agent, menstruum): dung môi hoặc hồn họp dung
môi dùng để chiết xuất.
- Dịch chiết (miscella): dung dịch chứa chất chiết (chất tan).
- 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 tồn 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 lồi,
giống, điều kiện ni trồng, thu hái, ổn định, bảo quản.

Dược liệu trước khi chiết xuất có thể được xử lý bằng các q trình: làm khơ, xử
lý nhiệt hoặc enzym, nén ép, nghiên, tạo hạt hoặc làm trương nở... Q trình làm khơ
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 khơ dược liệu cịn tác dụng làm biến tính hoặc

đơng 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 khơi lượng mẻ chiêt và giảm chi phí vận chun. Ngồi ra, nghiên
nhỏ dược liệu cịn giúp tăng tốc độ q 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 mơi 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 cịn 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 mơi khó thấm qua. Màng có thể hóa bần,
hóa cutin, là những lóp có bản chất lipid, khó thấm nước. Màng tế bào già cịn có thể
hóa gỗ, hóa khống và trở nên rắn chắc, gây cản trở sự thấm của dung mơi, cản trở q
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 ngun sinh là tính bán thâm (chỉ
thấm dung mơi mà khơng cho chất tan đi qua). Vì vậy, khi dược liệu cịn 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 hố học khác nhau: clorophyll, carotenoid, flavon, anthocyanin... Tùy
theo bàn chât từng loại, chúng có thê tan trong nước, alcol hoặc dung mơi 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, cịn ở nhiệt
độ lạnh enzym bị hạn chế hoặc ngừng hoạt động. Tuỳ theo loại enzym và cơ chất cỏ thể
xảy ra q trình thuỷ phân, oxỵ hố, polymer hố và những biến đồi khác. Các enzym
quan trọng gây phá huỷ hoạt chất gồm có:
+ Enzym oxy hố và peroxy hố: chú yếu oxy hố phenol, acid béo khơng bào
hồ, terpen...
+ Enzym thuỷ phân: thuỷ phân ester và glycosid, phá huỷ polysaccharid.
11


+ Enzym đồng phân hố: ví dụ đồng phân hố các alcaloid Cựa loã mạch,
hyoscyamin trong cây Benladon.

Các enzym chủ yểu tập trung trong chất nguyên sinh khi cây sống, và thường kết
hợp với ti thê. Trong một sô cây, hoạt chât và enzym tồn tại ở những tế bào khác nhau
và tách biệt nhau. Do vậy, các tác động của enzym chỉ xảy ra khi mô bị phá huỷ trong
quá trình thu hái và chế biến.
Hầu hểt các enzym trong cây cần đủ nước để hoạt động. Hàm lượng nước trong
dược liệu khô thường thấp và phản ứng phân huỷ không xảy ra hoặc xảy ra ở tốc độ rất
chậm. Cần chú ý nhiều loại enzym vẫn tồn tại trong q trình làm khơ dược liệu và hoat
động trở lại khi có đủ nước. Khi cân bảo vệ dược liệu khỏi tác động của enzym, có thể

áp dụng 2 phương pháp:

1. Sấy khô nhanh dược liệu (làm bất hoạt enzym tạm thời).
2. Làm biến tính enzym, cịn gọi là quá trình ổn định dược liệu. Cách này thường
dùng nhiệt độ cao, ví dụ xử lý dược liệu bằng hơi nước hoặc hơi cồn sơi.

Các q trình enzym khơng phải luôn bất lợi. Nhiều trường hợp hoạt chất và các
chất có lợi khác chỉ được giải phóng khi có tác động của enzym. Ví dụ q trình lên
men chè thành chè đen, quá trình ngâm tâm hạt coca tươi tạo ra màu và hương thơm đặc
trưng, q trình chun hố lanatosid c thành digoxin hoặc q trình giải phóng
coumarin từ cây nhãn hương...

3. DUNG MƠI
Dung mơi để chiết xuất phải hồ tan được hoạt chất và sau đó phải tách được ra
khỏi phần khơng tan của dược liệu. Nói chung, dung môi thường là những chất lỏng
hữu cơ, dễ bay hơi, khi chiết xuất không gây ra những biến đổi hố học của chất tan và
của bản thân nó.
Các dung mơi vơ cơ dùng trong ngành Dược thường chỉ có nước và carbon
dioxyd. Ngồi ra cịn dùng các dung dịch amoniac, acid hydrocyanic trong một số
trường hợp đặc biệt. Nhóm dung môi hữu cơ là các hydrocarbon và một số dần chất của
chúng như dẫn chất halogen, alcol, ester, ether...

Theo nguyên tắc chung, các chất phân cực yếu dễ hòa tan trong dung mơi ít phân
cực và ngược lại, các chất phân cực mạnh dễ hoà tan trong các dung mơi phân cực. Ví
dụ, dung mơi ít phân cực (ether, cloroform, hexan, benzen...) được dùng để chiết xuất
các hợp chất thân dầu: tinh dau, acid béo, sáp, các sterol và một số chất màu, terpenoid,
alcaloid, coumarin... Dung môi phân cực (nước, ethanol, isopropanol thap độ,
glycerin...) được dùng đế chiết các hợp chất phân cực: flavonoid glycosid, saponin,
tannin và một số alcaloid. Sử dụng dung mơi có khả năng hồ tan tốt giúp quá trình
chiết xuất nhanh và dễ chiết kiệt hoạt chất.

Bên cạnh khả năng hòa tan hoạt chất, dung mơi cần đáp ứng được các u cầu sau:
- Tính chọn lọc: với dung mơi có tính chọn lọc cao, quá trình tinh chế đơn gián
và cho hiệu suất cao. Tính chọn lọc là tiêu chí quan trọng khi lựa chọn dung môi để
chiết xuất hoạt chất dạng tinh khiết.

12


- Dễ thu hồi: nếu dùng phương pháp cất, dung mơi phải dễ bay hơi, khơng tạo
hồn hợp đẳng phí và dễ ngưng tụ bằng nước mát. Nếu dung môi khơng bay hơi (ví dụ
các ion lỏng) thì sản phấm phải là chất bay hơi.

- Độ nhớt và sức căng bề mặt thấp: độ nhớt thấp giúp tăng tôc độ khuêch tán, dê
bơm rót và dễ tách ra khỏi bã dược liệu. Sức căng bề mặt thâp giúp dung môi thâm
nhanh vào dược liệu.
- Không độc, không gây ô nhiễm, cháy nổ, ăn mịn.
- Ổn định nhiệt và hố học, nhất là khi dung môi được thu hồi bằng phương
pháp cất.
- Tính sẵn có và kinh tế: dung mơi cần có giá rẻ, ít hao tổn và có khả năng tái sử
dụng nhiều lần.
Bảng 1. Tính chất một số dung môi thông dụng
Độ
phân cực
tương đối

Độ tan
trong nước

(cP)


Sức căng
bề mặt
(dyn/cm)

1,000

1,00

72,7

1,000

100

64,5

0,791

0,60

23,0

0,762

100

Ethanol

78,3


0,789

1,14

22,0

0,654

100

n-Butanol

117,7

0,813

0,73

25,0

0,586

9,10

Isopropanol

82,4

0,785


2,30

22,9

0,546

100

Aceton

56,2

0,786

0,32

23,7

0,355

100

Dicloromethan

40,0

1,325

0,44


27,8

0,309

1,60

Cloroform

61,1

1,498

0,57

27,7

0,259

0,81

Ethyl acetat

77,1

0,895

0,45

23,2


0,228

10,0

Tetrahydrofuran

66,0

0,889

0,55

26,7

0,207

100

Diethyl ether

34,5

0,713

0,32

16,7

0,117


6,89

Benzen

80,1

0,879

0,65

28,2

0,111

0,18

Toluen

110,6

0,867

0,59

27,9

0,099

0,05


n-Hexan

68,7

0,659

0,33

18,4

0,009

0,01

Nhiệt
độ sôi
(°C)

Tỉ
trọng
(g/mL)

Độ
nhớt

Nước

100,0

Methanol


Dung môi

(%)

Những ỵêu cầu quan trọng của dung môi là khả năng hồ tan, tính chọn lọc, tính
ổn định và điếm sơi. Bên cạnh đó, yếu tố khơng độc và không gày ô nhiễm ngày càng
trở nên quan trọng. Sán phàm cuối cùng có thể phải loại hết dung môi hoặc không loại
dung môi, hoặc chỉ phải loại đi một số thành phần dung mơi nào đó trong hỗn họp dung
môi sử dụng. Trường hợp không loại hết dung mơi khói sản phẩm (ví dụ cao lỏng, cao
đặc) thì chi được dùng những dung môi không độc. Nếu sản phẩm cuối cùng phải loại
hết dung mơi (ví dụ caơ khơ), hoặc sau khi xử lý dịch chiết chi cịn lại dung moi khơng
độc, thì có thế ưu tiên yếu tố chọn lọc và kinh tế của hỗn hợp dung môi sử dụng.

Sử dụng một dung môi chiết nhiều khi khơng hiệu quả. Khi đó, có thể dùng hồn
hợp hai hay nhiều dung mơi. Ví dụ hỗn hợp alcol và ether, alcol và nước. Hỗn họp dung
môi đồng sôi (đắng phí) là một trường hợp riêng. Đó là dung dịch của hai hay nhiều
13


chât lịng có thành phần khơng thay đổi khi chưng cất. Khi chiết xuất bằng thiết bị
Soxhlet, dung môi chiêt được lặp lại nhiều lần bằng cách cất liên tục, và hỗn hợp dung
mơi chỉ được sử dụng nếu đó là hỗn họp đồng sôi.
3.1. Nước

Nước là dung môi quan trọng và thông dụng nhất trong chiết xuất dược liệu. Nước
thường được dùng riêng hoặc phôi họp với các dung môi hữu cơ, chủ yếu là các alcol
mạch ngăn. Nước dùng làm dung môi phải đạt tiêu chuân tối thiểu là nước uống được.
Tùy mục đích và phương pháp chiết có thể dùng nước acid, nước kiềm hoặc nước có
chất bảo quản.

Nước dễ thấm vào dược liệu và hòa tan được nhiều loại họp chất (muối alcaloid,
một số glycosid, đường, pectin, acid hữu cơ, muối vô cơ, enzym...). Bên cạnh đó, nước
có một số nhược điểm: hịa tan nhiều tạp chất, là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn,
nâm phát triên nên dịch chiêt khó bảo quản; có thê gây thủy phân một số hoạt chất; có
nhiệt độ sơi cao, dễ gây phân hủy hoạt chất trong q trình cơ đặc; làm trương nở mạnh
dược liệu nên khơng thích họp với phương pháp ngấm kiệt.
3.2. Carbon dioxyd

Carbon dioxyd là dung môi không độc hại và không ô nhiễm, thường được dùng
dưới dạng lỏng hoặc siêu tới hạn.
Carbon dioxyd siêu tới hạn hịa tan tốt các họp chất ít phân cực và có khối lượng
phân tử thâp như tinh dầu và một số alcaloid. Các hợp chất phân cực hoặc có khối lượng
phân tử lớn như glycosid, hydrat carbon thường ít tan trong carbon dioxyd siêu tới hạn.
Tăng độ tan của các chất này bằng cách tăng áp suất chiết hoặc dùng thêm đồng dung
mơi, ví dụ ethanol hoặc nước.
3.3. Ethanol

Ethanol là dung môi rất thông dụng trong chiết xuất dược liệu. So với nước,
ethanol có một số ưu điểm:

- Hịa tan được nhiều loại hoạt chất (alcaloid, glycosid, flavonoid, tinh dầu...) và
chọn lọc hơn nước.
- Khả năng hòa tan của ethanol thay đổi theo nồng độ. Ethanol có thể trộn lần
với nựớc ở mọi tỉ lệ, nên có thế pha loãng ethanol thành những nồng độ khác nhau theo
yêu câu chiết xuất đối với từng loại dược liệu.

- Độ sôi thấp nên khi cơ đặc dịch chiết, hoạt chất ít bị phân hủy.
- Ethanol cao độ làm đơng vón các chất nhầy, albumin, gơm, pectin... nên cịn
dùng đế loại tạp chất trong dịch chiết nước.
- Ethanol là dung mơi thích hợp với phương pháp ngấm kiệt vì khuếch tán nhanh

và ít làm trương nở dược liệu.
- Ethanol nồng độ trên 20% có tác dụng ức chế vi khuẩn và nấm phát triển.

14


Hàm lượng ethanol chứa trong một chất lỏng (độ cồn) được biếu thị theo phần
trăm thê tích/thê tích ở 20°C, hoặc phần trăm khối lượng/khổi lượng. Đe xác định hàm
lượng ethanol, thường dùng phương pháp sắc ký khí hoặc đo tỉ trọng. Việc qui đổi giữa
ti trọng, ti trọng biêu kiên, độ cơn theo thể tích, độ cồn theo khối lượng của hỗn hợp
ethanol-nước có thê tra trong bảng “International alcoholometric tables”. Khi pha
ethanol với nước cần chú ý hiện tượng giảm thể tích và tăng nhiệt độ.

Ngồi ethanol, trong chiết xuất cịn dùng các dung mơi alcol khác, chủ yếu là các
alcol mạch ngắn như methanol, isopropanol, butanol.

3.4. Dầu thực vật
Có thể dùng một số dầu thực vật ăn được như dầu lạc, dầu vừng, dầu hướng
dương, dầu hạt bơng... làm dung mơi chiết xuất. Dầu có khả năng hoà tan tinh dầu và
chât béo, nhưng do độ nhớt cao, không bay hơi và dễ bị ôi khét nên ít được dùng. Ngồi
ra, có thê dùng một sơ triglycerid bán tơng hợp làm dung mơi chiêt xuất, ví dụ các
Mygliol8 trung tính. So với dầu thực vật tự nhiên, các dung mơi triglycerid bán tổng
hợp có ưu diêm trộn lẫn được với ethanol, độ nhót thấp và hịa tan được nhiều nhóm
hoạt chất.

3.5. Hydrocarbon no

Một số phân đoạn dầu mỏ dễ bay hơi có thể được dùng làm dung môi chiết xuất
các họp chât thân dâu, như tinh dâu, dâu béo và sáp. Nhưng các dung mơi nhóm này
thường được dùng đê loại chât béo trước khi chiết hoạt chất bằng các dung môi phân

cực hơn. Các phân đoạn dâu được phân biệt bởi khoảng nhiệt độ sôi. cần lưu ý đây là
những dung môi không phân cực và rất dễ cháy nổ.
Ether dầu hởa: 30-60°C

Xăng: 100-140°C

Xăng nhẹ: 60-90°C

Xăng trắng: 160-196°C

Ligroin: 80-11 o°c

Dầu hỏa: 175-325°C

3.6. Hydrocarbon thom
Hai dung môi hydrocarbon thơm được dùng nhiều là benzen và toluen. Các dung
mơi này hịa tan tốt và khá chọn lọc nhiều họp chất ít phân cực. Tuy nhiên, do đặc tính
dễ cháy nố, rất độc (gây ung thư) và đặc biệt dễ hấp thu qua da, các hydrocarbon thơm
chỉ được dùng trong một số trường hợp đặc biệt.

3.7. Cloroalkan
Các dẫn chất cloro hóa của hydrocarbon, chủ yếu là dicloromethan (methylen
clorid), tricloromethan (clorịrm), tetracloromethan (carbon tetraclorid) trước đây là
dung mơi phố biến đế chiết xuất các hợp chất thân dầu, nhờ ưu diem khá năng hịa tan
tốt và khơng cháy nơ. Tuy nhiên, do độc tính cao nên nhóm dung mơi nảy đến nay chi
được dùng một cách hạn chế. Trong nhóm này, dicloromethan ít độc nhát và được dùng
phổ biến hơn cả.

15



3.8. Ether

Các dung mơi nhóm ether được dùng chủ yếu là diethyl ether, methyl ethyl ether
và diisopropyl ether, trong đó thơng dụng nhất là diethyl ether. Đó là những dung mơi ít
phân cực, ít tan trong nước và nhẹ hơn nước, hòa tan tốt chất béo và các hợp chất thân
dâu. Diethyl ether cịn được dùng làm dung mơi điều chế cao dược liệu trong một số
trường hợp đặc biệt (ví dụ điều chế cao Dương xỉ đực). Nhóm dung môi này rất dễ bay
hơi và đặc biệt dễ cháy.
Diethyl ether khơng bền khi tiếp xúc với khơng khí và ánh sáng, dễ bị polymer
hóa thành peroxyd. Ether peroxyd là chất lỏng sánh, khó bay hơi hơn ether và dễ gây
nổ. Do vậy, trước khi sử dụng, ether phải được kiểm tra tỉ lệ peroxyd. Việc loai bo
peroxyd trong ether ngồi tránh gây nơ cịn cần thiết trong trường hợp hoạt chất dễ bị
oxy hóa.

Diethyl ether

Diethyl ether hydroperoxyd

Diethyl ether peroxyd

3.9. Ceton

Nhiều dần chất ceton được sử dụng làm dung môi trong cơng nghệ hóa hoc,
nhưng làm dung mơi chiết xuất dược liệu thường sử dụng aceton và một số trường hợp
dùng methyl ethyl ceton. Aceton là dung môi phân cực, trộn lẫn hồn tồn với nước,
nhưng có khả năng hịa tan rất tốt các chất béo và một số nhóm họp chất tự nhiên. Cũng
như ether, aceton là dung môi dễ bay hơi, dễ cháy và có thể bị oxy hóa thành peroxyd.
Aceton peroxyd là chất khơng ổn định và dễ gây nổ.
3.10. Ester


Ethyl acetat là dung mơi ít độc và có mùi dễ chịu, dùng phổ biến trong cơng
nghiệp thực phấm và dược phẩm. Trong chiết xuất, ethyl acetat thường được dung đe
chiết các hợp chất ít phân cực, nhất là khi cần dịch chiết có hàm lượng hoạt chất cao,
hoặc làm dung môi tinh chế các hợp chất tự nhiên.

4. BẢN CHÁT Q TRÌNH CHIÉT XUẤT

Q trình chiết xuất hoạt chất trong dược liệu bằng dung môi là quá trình vân
chuyển vật chất (chuyến khối) trong hệ 2 pha rắn - lỏng, trong đó dung mơi là pha lỏng
và dược liệu là pha rắn. Quá trình chiết xuất khá phức tạp vì sự có mặt của màng tế bào
và chất ngun sinh. Ngồi các q trình hồ tan, khuếch tán cịn có q trình thấm thấu
và thẩm tích.

16


Hình 2. Q trình hồ tan và khuếch tán chất tan từ tế bào dược liệu

Khi cho dược liệu thực vật khô đã chia nhỏ tiếp xúc với dung môi, sự chuyển khối
xảy ra theo hai quá trình:
1) Quá trình rửa giải chất tan (hòa tan trực tiếp) ra khỏi các tế bào bị phá vỡ.
2) Quá trình khuếch tán chất tan ra khỏi các tế bào nguyên vẹn.

Quá trình khuếch tán yêu cầu phải ngâm và làm tivrơng nở dược liệu trước khi
chiết để tăng tính thấm của thành tế bào. Nói chung q trình khuếch tán xảy ra qua ba
giai đoạn:

Giai đoạn ỉ: dung môi thấm vào dược liệu và làm trương nở tế bào
Dung môi phải thấm vào trong tế bào dược liệu trước khi hoà tan chất tan ra khỏi

đó. Dược liệu thực vật có thành phần hố học phức tạp nhưng nói chung có tính thân
nước nhiều hon sơ nước. Hơn nữa, dược liệu thực vật thường có cấu trúc xốp. Vì vậy,
các dung mơi phân cực (nước, ethanol) thường dễ thấm vào tế bào. Thời gian dung môi
thấm vào các tế bào dược liệu phụ thuộc vào bản chất của dung môi (độ phân cực, độ
nhớt, sức căng bề mặt), kích thước tiểu phân và bản chất dược liệu (cấu trúc và các
thành phần có trong dược liệu).
Giai đoạn 2: hồ tan các chất tan
Sau khi thâm nhập vào dược liệu, dung môi thấm ướt và hồ tan các chất tan. Q
trình hồ tan phụ thuộc vào bản chất của chất tan và dung mơi, ngồi ra cịn phụ thuộc
vào các yếu tố khác như nhiệt độ, pH và sự có mặt của các chất trung gian.

Giai đoạn 3: khuếch tản dung dịch chất tan ra khỏi tế bào
Để dung dịch chất tan khuếch tán dược ra ngồi tế bào thì chất tan phâi có độ tan
đủ lớn để làm tăng nồng độ dung dịch trong tế bào, tạo ra sự chênh lệch nồng độ trong
và ngoài tế bào. về nguyên tắc, khuếch tán chất tan trong quá trình chiết xuất được chia
làm 2 loại: khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu.
- Khuếch tán phân tứ
17


Khuêch tán phân tử xảy ra trong lớp màng hay trong môi trường đứng yên, do
chuyên động nhiệt của các phân tử theo chiều hướng tạo nên sự cân bằng nồng độ. Tức
là q trình chun chât từ vùng có nồng độ cao đên vùng có nồng độ thấp. Động lực
cùa quá trình khuêch tán là sự chênh lệch nồng độ chất tan trong các lớp khuếch tán.
Quá trình khuếch tán phân tử tuân theo định luật Fick, biểu thị bằng phương trinh:

dx
Trong đó:
G - lượng chất khuếch tán (kg)
D - hệ số khuếch tán

F - bề mặt khuếch tán, vng góc với hướng khuếch tán (m2)

c - nồng độ chất khuếch tán (kg/m3)
X - quãng đường khuếch tán (m)

t - thời gian khuếch tán (giờ)
Hệ số khuếch tán (£>) là lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt trong một đơn vị
thời gian khi nồng độ vật chất giảm một đơn vị trên một đơn vị chiều dài theo hướng
khuếch tán. Hệ số khuếch tán của một chất đặc trung cho khả năng di chuyển của chất
đó trong một môi trường nhất định. Hệ số khuếch tán phân tử tính theo phương trình
Einstein.

-L
N ƠTĩiỴr
Trong đó: R - hằng số khí; T - nhiệt độ tuyệt đối (K); N - số Avogadro; 77 - độ
nhớt của chất lỏng (Pa.s); r - bán kính phần tử khuếch tán (m).

Trong chiết xuất dược liệu, quá trình khuếch tán chất tan qua màng tế bào hoặc
trong dung môi đứng yên đặc trưng bởi khuếch tán phân tử. Dựa vào biểu thức của định
luật Fick, lượng chất khuếch tán trong quá trình chiết xuất phụ thuộc vào các yếu tố:
diện tích bề mặt tiếp xúc pha, sự chênh lệch nồng độ, kích thước tiểu phân dược liệu,
kích thước phân tử chất tan, độ nhót dung mơi, thời gian và nhiệt độ chiết xuất.
- Khuếch tán đối lưu

Là quá trình vật chất khuếch tán trong mơi trường chuyển động. Q trình khuếch
tán xảy ra khơng chí nhờ vào chun động của phân tử, mà cịn nhờ vào sự chun động
của các pha. Nói cách khác, khuếch tán đối lưu là sự chuyến dời chất dưới dạng chuyển
đi một thế tích dung dịch, trong đó ở những thê tích nhó hơn có sự khuếch tán phân tử.
Trong chiết xuất dược liệu, quá trình khuếch tán của chất tan trong dung môi
chuyển động được đặc trưng chủ yếu bằng khuếch tán đối lưu. Khuếch tán đối lưu có

tơc độ lớn hơn nhiều so với khuếch tán phân tử. Yêu tộ quyêt định tôc độ khuếch tán là
điều kiện thủy động (tốc độ di chuyên của dịch chiỗt, tạo bởi khuấy trộn hoặc đun

18


nóng). Các yếu tố khác như kích thước phân tử khuếch tán, độ nhớt dung môi trở nên
thứ yếu.
Từ cơ chế trên cho thấy để chiết xuất các hoạt chất từ dược liệu một cách hiệu
quả, ngoài việc lựa chọn dung môi, cần phải tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình
khuếch tán.

5. CÁC YÉU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH CHIẾT XUẤT

Ngồi các yếu tố thuộc bản chất dược liệu (cấu tạo và các thành phần của tế bào) và
đặc tính của dung mơi (độ phân cực, độ nhót, sức căng bề mặt), tốc độ chiết, hiệu suât chiêt
cũng như chât lượng dịch chiêt còn chịu ảnh hưởng bởi nhũng yêu tô kỹ thuật sau:

5.1. Mức độ chia nhỏ dược liệu

Chia nhỏ dược liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc pha, giảm quãng đường khuếch tán,
giúp dung môi thấm vào dược liệu nhanh hơn và chất tan khuếch tán vào dung môi cũng
nhanh hon. Hon nữa, các chất hoà tan từ tế bào bị phá vỡ nhanh hon từ tế bào nguyên
vẹn. Do đó, dược liệu càng được chia nhỏ, tỉ lệ tế bào bị phá vỡ càng lớn, tốc độ thiêt
lập cân bằng chiết càng nhanh. Ngồi ra, việc chia nhỏ cịn làm tăng tỉ trọng của dược
liệu, dẫn đến tăng được khối lượng mẻ chiết và tiết kiệm được dung môi chiết.
Tuy nhiên, nếu dược liệu quá mịn, khi chiết xuất sẽ gây ra một số bất lợi:

- Bột dược liệu quá mịn dễ dính bết và vón cục, dẫn đến khó khuấy trộn và khó
rút dịch chiết. Khối dược liệu vón cục thường khó thấm dung môi, ảnh hưởng đến tốc

độ và hiệu suất chiết.

- Bột dược liệu quá mịn, nhiều tế bào bị phá vỡ, dịch chiết lẫn nhiều tạp chất.
Tuỳ theo cấu trúc cua dược liệu, thành phần hố học, dung mơi và phương pháp
chiết xuất mà phân chia dược liệu ở các mức độ khác nhau. Dược liệu mỏng manh như
hoa, lá, cây cị chia thơ hon dược liệu già, rắn chắc. Dược liệu chứa nhiều gôm, chất
nhầy, pectin và với dung mơi chiết là nước, ethanol lỗng thì khơng chia quá nhỏ. Chiết
xuất ớ nhiệt độ cao hoặc dung môi dễ hoà tan tạp chất cũng nên tránh xay dược liệu quá
mịn. Neu dung môi là ethanol cao độ, dung mơi hữu cơ dược liệu cần được chia nhị đê
tăng tốc độ chiết xuất. Trong phương pháp ngâm, dược liệu thường được thái lát mỏng
hoặc xay thô đê đảm bảo chât lượng dịch chiết, nhưng trong phương pháp ngấm kiệt,
dược liệu cần được xay mịn hơn đế đảm bảo hiệu quả chiết xuất. Ngồi ra, q trình
chia nhỏ dược liệu cũng cân lưu ý chọn loại máy xay thích hợp, tránh làm vỡ nát tế bào
và hạn chế tỉ lệ bột quá mịn.

5.2. Nhiệt độ chiết xuất
Tăng nhiệt độ chiết xuất làm giảm độ nhớt và sức căng bề mặt dưng môi, tăng độ
tan và tốc độ khuếch tán hoạt chât. Do đó, q trình chiết xuất nhanh hơn và tăng hiệu
suất chiết. Tuy nhiên, tăng nhiệt độ chiết xuất có thố gây ra một sơ bất lợi:

- Gây phá hủy các hoạt chất kém bền với nhiệt.

19