Xây dựng quy trình chiết xuất piperin bằng dung môi ethanol từ hạt hồ tiêu (Piper nigri L.)
TÓM TẮT
Quy trình chiết xuất piperin trong hồ tiêu bằng dung môi ethanol đã đƣợc khảo sát và xây dựng.
Điều kiện chiết xuất tối ƣu bằng dung môi ethanol: phƣơng pháp chiết siêu âm, kÝch th-íc tiểu phân
0,35 mm, cồn ethylic 960, tỷ lệ cồn ethylic - dƣợc liệu (3:1), nhiệt độ 400, chiết 3 lần, mỗi lần chiết
1 giờ. Hiệu suất chiết piperin của quy trình là 96,6%.
* Từ khóa: Hồ tiêu; Piperin; Chiết xuất.
Bạn đang xem tài liệu "Xây dựng quy trình chiết xuất piperin bằng dung môi ethanol từ hạt hồ tiêu (Piper nigri L.)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Xây dựng quy trình chiết xuất piperin bằng dung môi ethanol từ hạt hồ tiêu (Piper nigri L.)
TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 7 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT PIPERIN BẰNG DUNG MÔI ETHANOL TỪ HẠT HỒ TIÊU (PIPER NIGRI L.) Phạm Thị Mai Hiên*; Nguyễn Minh Chính*; Đỗ Văn Bình* Đào Văn Đôn*; Nguyễn Thị Thanh Hương TÓM TẮT Quy trình chiết xuất piperin trong hồ tiêu bằng dung môi ethanol đã đƣợc khảo sát và xây dựng. Điều kiện chiết xuất tối ƣu bằng dung môi ethanol: phƣơng pháp chiết siêu âm, kÝch th-íc tiểu phân 0,35 mm, cồn ethylic 96 0 , tỷ lệ cồn ethylic - dƣợc liệu (3:1), nhiệt độ 40 0 , chiết 3 lần, mỗi lần chiết 1 giờ. Hiệu suất chiết piperin của quy trình là 96,6%. * Từ khóa: Hồ tiêu; Piperin; Chiết xuất. PROCESS OF EXTRACTION OF PIPERINE BY ETHANOL FROM PIPER NIGRI L. Summary Ultrasound method for extraction of piperine from pepper was established. Conditions of ultrasound extraction: particle size at 0.35 mm, using ethanol 96% as the extraction solvent with ratio of 1:3 (herbal/solvent); 03 times of extraction, 60 min per time, temperature at 40 0 C, remove solvent at 40 0 C her high temperature under low pressure. Efficiency of piperine extraction reached 96.6%. * Key words: Piper nigri L.; Piperine; Extraction. ĐẶT VẤN ĐỀ Hồ tiêu (Piper nigri L.) đƣợc trồng rộng rãi trong những năm gần đây, sản phẩm hồ tiêu không những đáp ứng nhu cầu thị trƣờng trong nƣớc mà còn đƣợc xuất khẩu đi nhiều nƣớc trên thế giới [1, 4]. Từ 2002, Việt Nam đã vƣơn lên trở thành nƣớc dẫn đầu, và đến nay vẫn chiếm một nửa khối lƣợng hồ tiêu xuất khẩu trên toàn thế giới [4]. Hồ tiêu hạt đƣợc sử dụng làm gia vị trong ngành thực phẩm. Hoạt chất piperin chiết xuất từ hạt hồ tiêu đƣợc sử dụng phổ biến trong ngành dƣợc phẩm với nhiều hoạt tính sinh học tốt [1, 5]. Đã có một số công trình nghiên cứu công bố về quy trình chiết xuất piperin từ hồ tiêu [3]. Tuy nhiên, các quy trình này sử dụng dung môi không an toàn, gây độc đối với cơ thể. Do đó, cần có nghiên cứu về chiết xuất hoạt chất này bằng dung môi an toàn, rẻ tiền để đạt hiệu quả cao và dung môi ethanol đƣợc lựa chọn cho nghiên cứu này. * Học viện Quân y Người phản hồi (Corresponding): §µo V¨n §«n (daovandon@gmail.com) Ngày nhận bài: 14/10/2014; Ngày phản biện đánh giá bài báo: 19/01/2014 Ngày bài báo được đăng: 11/02/2014 TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 8 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Nguyên vật liệu. * Nguyên liệu: Hạt tiêu đen (Piper nigri L.) đƣợc thu mua tại Hà Đông và lƣu mẫu tại Khoa Dƣợc liệu, Trung tâm Đào tạo - Nghiên cứu Dƣợc, Học viện Quân y. * Hoá chất: - Hoá chất: chuẩn piperin (98,1%) của Sigma-aldrich. MeOH, ACN đạt tiêu chuẩn HPLC. EtOH đạt tiêu chuẩn tinh khiết phân tích. * Dụng cụ - thiết bị: - Hệ thống HPLC WATERS 2695D, detector PDA, 4 kênh dung môi. - Máy cất quay chân không Tokyo Rikakikai model N-100 (Nhật). - Thiết bị siêu âm gia nhiệt memmert GmbH+ Co. KG D- 91126 Schwabach FRG (Đức). - Bình chiết và các dụng cụ thủy tinh khác. Tiến hành thí nghiệm tại Trung tâm Đào tạo - Nghiên cứu Dƣợc, Học viện Quân y. 2. Phƣơng pháp nghiên cứu. * Xây dựng quy trình chiết xuất: - Khảo sát lựa chọn phƣơng pháp chiết xuất: chiết Shoxlet, chiết ngấm kiệt và chiết siêu âm gia nhiệt. + Chiết siêu âm: chiết 50 g bột hồ tiêu với 150 ml ethanol 960 ở nhiệt độ 400C. Sau 1 giờ, gạn lấy dịch chiết. Chiết tiếp tục bã dƣợc liệu với ethanol 2 lần nữa (150 ml x 2 lần). + Chiết Shoxlet: chiết 50 g bột hồ tiêu với 200 ml ethanol 960. Sau 6 giờ, gạn lấy dịch chiết. + Chiết ngấm kiệt: cho 50 g bột hồ tiêu vào bình ngầm kiệt, thêm ethanol 960 cho đến ngập dƣợc liệu 2 - 3 cm. Sau 24 giờ, rút từ từ dịch chiết, đồng thời bổ sung dung môi vào bình ngấm kiệt. Tiến hành chiết tới khi thu đƣợc 300 ml dịch chiết. - Khảo sát các yếu tố: kích thƣớc tiểu phân, nồng độ ethanol, tỷ lệ dung môi/ dƣợc liệu; số lần chiết xuất; nhiệt độ và thời gian chiết xuất. - Dịch chiết ethanol đƣợc cô chân không ở nhiệt độ 400C tới cắn. - Chỉ tiêu đánh giá: lƣợng piperin chiết đƣợc (hàm lƣợng piperin trong cắn ethanol x khối lƣợng cắn)/lƣợng piperin có trong mẫu nguyên liệu. * Định lượng piperin bằng HPLC: - Theo dƣợc điển Trung Quốc (2010) [2]. - Xử lý mẫu hồ tiêu: cân chính xác 0,25 g bột hồ tiêu (bột khô mịn) cho vào bình cầu 100 ml, thêm 80 ml EtOH, chiết siêu âm 30 phút, thêm EtOH vừa đủ tới vạch, trộn đều. Lọc qua màng lọc 0,45 µm trƣớc khi phân tích HPLC. - Xử lý mẫu sản phẩm chiết xuất piperin: cân chính xác 50 mg mẫu cho vào bình định mức 50 ml, thêm MeOH vừa đủ tới vạch, trộn đều. Lấy chính xác 2 ml dung dịch này, pha loãng với MeOH thành 25 ml. Lọc qua màng lọc 0,45 µm trƣớc khi phân tích HPLC. - Điều kiện HPLC: cột sắc ký: Gemini C18 (4,6 x 250 mm; 5 µm); detector UV: 343 nm; pha động: MeOH-nƣớc (77:23, v/v); tốc độ dòng: 1 ml/phút; thể tích bơm mẫu: 10 µl. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 9 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 1. Kết quả định lƣợng piperin trong nguyên liệu hồ tiêu. Đánh giá hàm lƣợng piperin trong mẫu nghiên cứu (hồ tiêu) bằng HPLC theo phƣơng pháp của dƣợc điển Trung Quốc. Tiến hành phân tích 5 mẫu. Kết quả cho thấy: hàm lƣợng piperin trong mẫu nghiên cứu là 3,41 ± 0,05% (n = 5). Đây là cơ sở để tính hiệu suất chiết của quy trình. 2. Kết quả lựa chọn phƣơng pháp chiết. Tiến hành khảo sát các phƣơng pháp chiết xuất: chiết siêu âm, chiết Shoxlet, chiết ngấm kiệt nhƣ đã mô tả ở phần phƣơng pháp. Lƣợng mẫu chiết 50 g bột hồ tiêu khô. Bảng 1: Kết quả chiết xuất piperin theo các phƣơng pháp chiết khác nhau (n = 5). PHƢƠNG PHÁP CHIẾT SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ Siêu âm (1) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 p1-2 > 0,1 p1-3 < 0,05 Shoxlet (2) 3,09 ± 0,18 53,6 ± 3,6 96,8 ± 1,4 Ngấm kiệt (3) 2,81 ± 0,30 48,9 ± 4,9 79,8 ± 1,0 Phƣơng pháp ngấm kiệt cho hiệu suất chiết 79,8%, thấp hơn nhiều so với phƣơng pháp chiết siêu âm và chiết Shoxlet (p < 0,05). Trong khi đó, tạp chất tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp chiết siêu âm. Do đó, phƣơng pháp này không đƣợc lựa chọn cho nghiên cứu tiếp theo. Phƣơng pháp chiết siêu âm và phƣơng pháp chiết Shoxlet có hiệu suất chiết rất cao (> 96%), gần nhƣ chiết đƣợc hết hoạt chất piperin ra khỏi mẫu hồ tiêu. Hiệu suất chiết của 2 phƣơng pháp không khác biệt (p > 0,1). Phƣơng pháp chiết Shoxlet cần tạp chất ít hơn so với chiết siêu âm. Tuy nhiên, phƣơng pháp chiết Shoxlet cần thời gian dài, chỉ có thể triển khai ở quy mô phòng thí nghiệm, khó có khả năng triển khai ở quy mô công nghiệp. Trong khi phƣơng pháp chiết siêu âm có thời gian chiết ngắn, dễ dàng triển khai ở quy mô công nghiệp. Do vậy, phƣơng pháp này đƣợc lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu. 3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất chiết. - Kích thước tiểu phân: Nghiền hồ tiêu khô thành bột ở kích cỡ khác nhau và chiết siêu âm theo quy trình đã khảo sát ở trên. Xác định khối lƣợng cắn và hàm lƣợng piperin trong sản phẩm thô chiết đƣợc. Bảng 2: Ảnh hƣởng của kích thƣớc tiểu phân tới hiệu suất chiết (n = 5). KÍCH THƢỚC TIỂU PHÂN SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ 0,8 mm (1) 2,58 ± 0,14 53,4 ± 2,5 80,6 ± 1,2 p1-2 < 0,05 p2-3 > 0,1 0,35 mm (2) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 0,18 mm (3) 3,88 ± 0,09 42,8 ± 1,5 97,3 ± 1,6 Khi sử dụng phƣơng pháp chiết siêu âm để chiết xuất piperin từ hồ tiêu, nếu kích thƣớc tiểu phân 0,8 mm, chỉ chiết đƣợc 80,6% piperin có trong hồ tiêu, không chiết hết đƣợc hoạt chất. Khi giảm kích thƣớc xuống 0,35 mm, có thể chiết xuất đƣợc gần nhƣ hoàn toàn piperin có trong mẫu với hiệu suất chiết 96,6%. Khi giảm kích thƣớc tiểu phân xuống 0,18 mm, hiệu suất chiết không tăng lên so với TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 10 kích thƣớc tiểu phân 0,35 mm (p > 0,1). Mặt khác, tạp chất lại nhiều hơn. Do đó, kích thƣớc tiểu phân 0,35 là thích hợp để chiết xuất piperin trong hồ tiêu. - Tỷ lệ dược liệu/dung môi: Cân 50 g dƣợc liệu đƣợc chiết xuất siêu âm bằng dung môi EtOH với tỷ lệ khác nhau. Chiết 3 lần, gộp dịch chiết, bốc hơi tạo cắn và định lƣợng piperin. Bảng 3: Ảnh hƣởng của tỷ lệ dƣợc liệu - dung môi tới hiệu suất chiết (n = 5). TỶ LỆ DƢỢC LIỆU/DUNG MÔI SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ 1:2 (1) 3,07 ± 0,26 50,9 ± 3,8 91,3 ± 1,9 p2-1 < 0,05 p2-3 > 0,1 1:3 (2) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 1:4 (2) 3,32 ± 0,23 50,3 ± 3,2 97,6 ± 1,1 Tỷ lệ dƣợc liệu/dung môi (1:2) cho hiệu suất chiết thấp nhất (91,3%). Khi tỷ lệ dung môi tăng, hiệu suất chiết cũng tăng lên. Ở tỷ lệ dƣợc liệu/dung môi (1:3), hiệu suất chiết 96,6%, tƣơng tự nhƣ hiệu suất chiết ở tỷ lệ dƣợc liệu/dung môi (1:4) (p > 0,1). Độ tinh khiết của sản phẩm chiết xuất đƣợc ở cả 3 tỷ lệ dung môi/ dƣợc liệu không khác biệt (p > 0,1). Nhƣ vậy, tỷ lệ dƣợc liệu/dung môi (1:3) là thích hợp nhất cho chiết xuất piperin. - Nhiệt độ chiết xuất: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu suất chiết ở nhiệt độ khác nhau. Bảng 4: Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu suất chiết (n = 5). NHIỆT ĐỘ SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ 30 0 C (1) 2,71 ± 0,15 53,6 ± 2,3 85,1 ± 1,7 p2-1 < 0,05 p2-3 < 0,05 p2-4 < 0,05 40 0 C (2) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 50 0 C (3) 3,40 ± 0,17 47,4 ± 3,6 94,1 ± 1,0 60 0 C (4) 3,50 ± 0,17 44,3 ± 1,7 91,0 ± 1,8 Khi tăng nhiệt độ chiết lên 30 - 600C, hiệu suất chiết thay đổi trong khoảng từ 85,1 - > 96,6%. Ở 400C, hiệu suất chiết cao nhất (96,6%). Khi tăng tới nhiệt độ 600C, hiệu suất chiết giảm còn 91,0%; do ở nhiệt độ này, một phần piperin bị phân hủy. Do vậy, nhiệt độ chiết thích hợp là 400C. - Số lần chiết xuất: Tiến hành chiết xuất dƣợc liệu với số lần chiết khác nhau: 1 lần, 2 lần, 3 lần và 4 lần. Bảng 5: Ảnh hƣởng của số lần chiết tới hiệu suất chiết (n = 5). SỐ LẦN CHIẾT SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ 1 lần (1) 2,24 ± 0,12 50,7 ± 2,1 66,5 ± 1,4 p3-1 < 0,05 p3-2 < 0,05 p3-4 > 0,1 2 lần (2) 3,10 ± 0,27 50,7 ± 4,3 91,6 ± 1,7 3 lần (3) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 4 lần (4) 3,30 ± 0,08 50,0 ± 0,9 96,8 ± 1,4 Khi tăng số lần chiết xuất piperin từ 1 lần lên 4 lần, hiệu suất chiết tăng theo tƣơng ứng 72 - 96%. Hiệu suất chiết 4 lần là 96,8% so với chiết 3 lần là 96,6%; khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p > 0,1). TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 11 Do đó, chiết xuất 3 lần là phù hợp, vì tăng lần chiết cũng không tăng đƣợc hoạt chất. - Thời gian chiết: Tiến hành khảo sát thời gian mỗi lần chiết siêu âm: 0,5 giờ, 1 giờ và 1,5 giờ. Đánh giá hiệu suất chiết với thời gian khác nhau. Bảng 6: Ảnh hƣởng của thời gian chiết tới hiệu suất chiết (n = 5). THỜI GIAN CHIẾT SẢN PHẨM THÔ (g) HÀM LƢỢNG PIPERIN (%) HIỆU SUẤT (%) THỐNG KÊ 0,5 giờ (1) 2,47 ± 0,21 50,0 ± 3,8 72,1 ± 1,2 p2-1 < 0,05 p2-3 > 0,1 1 giờ (2) 3,28 ± 0,25 50,5 ± 3,8 96,6 ± 1,4 2 giờ (3) 3,29 ± 0,22 50,9 ± 3,3 97,8 ± 0,9 Chiết siêu âm 0,5 giờ có hiệu suất chiết thấp nhất. Khi tăng thời gian lên 1 giờ, hiệu suất chiết cao hơn hẳn so với 0,5 giờ (p < 0,05). Thời gian chiết 1,5 giờ cho hiệu suất tƣơng tự 1 giờ (p > 0,1). KẾT LUẬN Đã xây dựng đƣợc quy trình chiết xuất piperin từ hồ tiêu tối ƣu bằng dung môi ethanol gồm: phƣơng pháp chiết siêu âm, tiểu phân 0,35 mm, cồn ethylic 960, tỷ lệ cồn/dƣợc liệu (3:1), nhiệt độ 400, chiết 3 lần, mỗi lần chiết 1 giờ. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Viện Dược liệu. Cây thuốc và động vật làm thuốc Việt Nam. NXB Khoa học và Kỹ thuật. 2006. 2. Dược điển Trung quốc. 2010. 3. Nguyễn Thị Chiên Ly. Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (Piper nigrum L.) ở huyện Đ¾k Đoa, tỉnh Gia Lai. Khóa luận Tốt nghiệp Đại học, Đại học Đà Nẵng. 2012. 4. Lê Thị Thùy Linh. Thực trạng xuất khẩu hồ tiêu và giải pháp tăng kim ngạch xuất khẩu hồ tiêu Việt Nam. Khóa luận Tốt nghiệp Đại học. Đại học Ngoại thƣơng. 2010. 5. Bhradwaj R.K, Glaeser H, Becquemont L, Klotz U, Gupta S.K, Fromm M.F. Piperine, a mayjor constituent of black pepper, inhibits human P-glycoprotein and CYP3A4. J Pharmacol. Exp Ther. 2002, 302 (2), pp.645-665. 6. Reimmel Kwame Adosraku, James Oppong Kyekyeku, Isaac Yaw Attah. Characterization and HPLC quantification of piperine isolated from pipper guineense (Fam. Piperaceae). International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2013, 5 (1), pp.252-256. TẠP CHÍ Y - DƢỢC HỌC QUÂN SỰ SỐ 3-2014 12
File đính kèm:
- xay_dung_quy_trinh_chiet_xuat_piperin_bang_dung_moi_ethanol.pdf