ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC TIỂU LUẬN CÁC PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Hạnh HVTH: Lê Giang Hạnh 11050136 Trƣơng Thị Thùy Linh 11051004 Nguyễn Thị Thu Ngọc 11050146 Tháng 03/2012 2 MỤC LỤC 1. Khái quát v các hp cht thiên nhiên 4 1.1.  4 1.2. Phân loi 4 1.2.1. Da vào tính thit yng thc vt 4 1.2.1.1. Cht tp 4 1.2.1.2. Chi th cp 4 1.2.2. Da vào b khung carbon, các nhóm chc và theo tính ph bin ca hp cht 4 2. u kin nguyên li chit xut hp cht thiên nhiên 5 2.1.  chín 5 2.2.   5 2.3.  sch 5 3. Yêu cu chung ct xut 5 4. t xut 6 4.1. t lôi cuc 6 4.1.1. Nguyên tc chung 6 4.1.2. t lôi cuc trc tip 6 4.1.3. t cách thy 6 4.1.4. t lôi cuc gián tip 7 4.1.5.  m 7 4.1.6. ng dng 8 4.1.6.1. Mt s kt qu nghiên cu 8 4.1.6.2. t lôi cuc thu tinh du ca v qu h Citrus 9 4.2. Trích ly bng dung môi 11 4.2.1. Gii thiu 11 4.2.2. Trích ly bng dung môi d  11 4.2.2.1. Nguyên tc 11 4.2.2.2. Yêu cu ca dung môi 11 4.2.2.3. Nhn xét 12 4.2.2.4. t bng Soxhlet 12 4.2.3. Trích ly b 13 4.2.3.1. Nguyên tc 13 4.2.3.2. Yêu cu ca dung môi 13 3 4.2.3.3. Nhn xét 14 4.2.3.4. t ngâm dm 14 4.2.3.5. t ngm kit 14 4.2.4. ng dng nghiên cu chit tách alkaloid ca r cây da cn hoa hng bng thit b soxhlet 15 4.2.4.1. Gii thiu cây da cn hoa hng 15 4.2.4.2. Thc nghim 16 4.3 Trích ly bng CO 2 siêu ti hn 18 4.3.1. Nguyên lý 18 4.3.2. ng dng ct siêu ti hn 19 4.3.2.1. H thng tách chit siêu ti hn 19 4.3.2.2. ng dng ca quy trình SFE 20 4.3.3. m và khuym cCO 2 siêu ti hn so v pháp truyn thng. 20 m 20 4.3.3.2. Khuym 21 4.4  21  tr vi sóng 21  dng sóng siêu âm 23 TÀI LIU THAM KHO 24 4 1. Khái quát về các hợp chất thiên nhiên 1.1. Định nghĩa Hp cht thiên nhiên là các cht hóa hc có ngun gc t thiên nhiên hoc i tách ra t các loi ng vt, thc vt trong t nhiên có hot tính sinh hc hoc có tác dc h làm thuc. Ngành hóa hc chuyên nghiên c chit tách và chuyn hóa các hp cht t nhiên gi là ngành hóa hc các hp cht thiên nhiên. 1.2. Phân loại 1.2.1. Dựa vào tính thiết yếu đối động thực vật 1.2.1.1. Chp Là nhng cht thiên nhiên cn thit cho s sng. Ví d: carbonhydrat, protein, acid nucleic, lipid và dn xut ca chúng. Các hp chc sn sinh t  sng, không ph thuc vào loài. c tc gi là quá trình p. 1.2.1.2. Chi th cp Là nhng hp cht thiên nhiên không hn không cn thit cho s sng cng thc vt. Ví d Các chi th cng ph thuc nhiu vào loài. Chúng là sn phm ci th cp. 1.2.2. Dựa vào bộ khung carbon, các nhóm chức và theo tính phổ biến của hợp chất Cht béo  lipid. Hydratcarbon  glucid (monosaccharid, oligosaccharid, polysaccharid). Acid amin  protid. Terpenoid (monoterpen, sesquiterpen, diterpen, triter. Steroid. Flavonoid. Alkaloid. Tanin. Cht kháng sinh. Vitamin 5 2. Điều kiện nguyên liệu để chiết xuất hợp chất thiên nhiên 2.1. Độ chín Nguyên liu phc kho sát, theo dõi cht ch  xem khi nào là thm thu hoch tt nh tui, thi thit, mùa màng, gi  m bo ng ca các hp cht trong nguyên liu là cao nht. ng, nu là hoa thì nên thu hoch lúc hoa sp n, nng là u, nu là các cây thân tho, ly phn trên mt nên thu hái vào lúc hoa bu n. Nu ly v g thì tùy vào tui cây, nu là r, c nên thu hoch khi cây ng thành. Tùy vào loi cây có th thu hoch vào nhiu ln. Khi thu hoch cn phi  li mng lá thích h cây thc hin vic quang hp. 2.2. Độ tươi Nguyên liu b khô, d ng và chng ca các hp cht dng nguyên liu dn s phát nhit bên trong do quá trình hô hp làm thi ra nguyên liu. Cn tri mng nguyên li héo thích hp. Nu nguyên liu là loi khó bo qun m chit xut ct gch. 2.3. Độ sạch Nguyên liu càng sch thì chng các hp cht  trng ph ng xuyên làm v     c khi chit xut cn loi b nhng thc vt l ln vào. Cây trnn có ch  p lý. 3. Yêu cầu chung của các phƣơng pháp chiết xuất n, thích hp, thun tin và nhanh chóng. i tric ht các hp cht có trong nguyên liu vi chi phí thp.  Hiu sut ph m b tinh khit ca thành phm. 6 4. Các phƣơng pháp chiết xuất 4.1. Chưng cất lôi cuốn hơi nước 4.1.1. Nguyên tắc chung  ly trích nhng hp cht thiên nhiên d . a trên nguyên lý ct mt hn hp không tan ln vào nhau. Khi hn hc gia nhit, hai chu áp sut cc cng vi áp sut ca hp cht thiên nhiên bng vi áp sung, thì hn hp sôi và hp cht thiên nhiên c ly ra cùng vc. 4.1.2. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp          trong   . ,       hp cht thiên nhiên,                 hp cht thiên nhiên,          . S ng không thích hp vi nhng hp cht thiên nhiên d b thy gii. Nhng nguyên liu xp và ri rc rt thích h g ct trc tip.        ,            ,  ,   . Tuy nhiên,                  ,                       ,         ,  4.1.3. Chưng cất cách thủy           trong   ,   hp cht thiên nhiên       kích u.                        cao, .     ,         ,           . Tuy nhiên,    7 4.1.4. Chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp c to ra t nng có áp sung t. t gián tip  t tinh du t các nguyên liu thc vt, p.                        ,              ,                       ,     , r   . ,                    khê,  ,         . Tuy nhiên,                               .   ,  . 4.1.5. Ưu – nhược điểm m: + Thit b gn nh, d ch to. + Quy trình k thun . + Không s dng nhiu vt liu ph  ly, hp th. + Thi gian t i nhanh. + Hiu sut tách khá cao. Sn phm là tinh dc có th  cn  áp sut thp  ng các cu t cn thit. +      ,                 . m: + Nu sn phm là tinh du thì chng có th b ng khi trong tinh du có nhng cu phn d b phân hng tinh di ln. + Không lc các loi nha và sáp có trong nguyên liu. + Nhng tinh du có nhi ng cho hiu sut rt kém. +                              ,       . 8 4.1.6. Ứng dụng 4.1.6.1. Mt s kt qu nghiên cu Tách tinh dầu từ rau má Tht t T l nguyên liu/th c t300g/100ml Thi gian héo nguyên liu: 2 gi Hiu sut: 0,1% Ch s acid: 4,56 Ch s xà phòng:13,07 Ch s ester: 8,51 Ch s iod: 2,223 Tách tinh dầu từ củ riềng Tht t T l nguyên liu/th c tml Hiu sut: 0,317% T trng: 0,9209 Ch s khúc x: 1,4769 Ch s acid: 1,24 Ch s xà phòng: 42,23 Ch s ester: 41 Tách tinh dầu từ củ gừng Tht t T l nguyên liu/th c t Hiu sut: 0,43432% T trng: 0,8806 Ch s acid: 0,8507 Ch s xà phòng: 9,2540 Ch s ester: 8,4033 Ch s khúc x: 1,884 Tách tinh dầu từ quả quất Tht t T l khng v  c t00g/250ml 9 Hiu sut: 2,61% T trng: 0,8417  sôi: 176 0 C t quay cc: +92,8 Chit sut: 1,4673 Ch s acid: 0,54 Ch s xà phòng: 6,86 Ch s ester: 6,32 Ch s iod: 56,375 4.1.6.2. t lôi cun c thu tinh du ca v qu h Citrus Tinh du t h qu ng lc ng dng rt nhiu trong các u, m phm và thc phm. H Citrus có tinh du cha trong các túi cha tinh du trong v qu vng khá lc tách b c hot lôi cuc.  quy trình công ngh:  c Thành phm Nguyên liu t X lý Hn h  Tinh d Phân ly Tinh du thô 10 c ra Sinh hàn Bình cu Bp c vào B tách tinh du Qu h      a sch, gt ly phn v xanh phía ngoài, xay nhuyn trong máy xay sinh t c khong 2x2  tin hành xay nguyên liu khi chun b t, không xay tt c mt lúc. Cân 100g nguyên liu cho vào bình cu cùng vi dung môi c  c, t l c:nguyên liu là 3:1, lt h th và tit. Hình 4.1.  t  lôi cun tinh d trong sinh hàn và tách lp ti b phn tách tinh du. Ghi nhn thi gian xut hin tinh dn th tích tinh du mi 5 phút 1 ln. Sau 3 ln liên tip th tích tinh di, cho ngng h th ct, ng tinh du vào bình cha tinh du. ng tinh dn hành làm khan vi Na 2 SO 4 khan. Tinh dc ba nhiu terpen và sesquiterpen nên d b oxy hóa  u king 5 tun bo qun u. Thành phn terpen và sesc tách bng cách cho tinh dc t [...]... nhiều thành phần không mong muốn, với các hợp chất tự nhiên thì tách được các chất có hoạt tính cao + Không còn lượng dung môi dư + Tách các hoạt chất với hàm lượng cao + Không gây ô nhiễm môi trường + Là một phương pháp có công nghệ cao và an toàn với các sản phẩm tự nhiên 4.3.3.2 Khuyết điểm Thiết bị chuyên dụng, đắt tiền 4.4 Các phương pháp khác 4.4.1 Phương pháp ly trích có hỗ trợ vi sóng Một số... hòa tan các hợp chất tự nhiên Sau đó, dung dịch chiết sẽ được lọc ngang qua một tờ giấy lọc, thu hồi dung môi sẽ có được cao chiết Tiếp theo rót dung môi mới vào bình chứa bột cây và tiếp tục quá trình chiết thêm một số lần nữa cho đến khi chiết kiệt mẫu cây Dung môi sau khi được thu hồi, được làm khan nước bằng các chất làm khan và được tiếp tục sử dụng để chiết các lần sau 4.2.3.5 Phương pháp chiết. .. dung môi thích hợp Trong trích ly bằng dung môi thì tỷ lệ hay dùng là 1: 8 đến 1:12 Chiết động: khuấy mạnh, thời gian chiết ngắn, nhưng nhược điểm là có O2 vào dung dịch nên có thể oxy hóa các hợp chất dễ bị oxy hóa Chiết tĩnh (ngâm): khuấy nhẹ rồi để yên ngâm, thời gian kéo dài nhưng hạn chế được sự oxy hóa Chiết động hay dùng cho những hợp chất khó đi qua thành tế bào 4.2.2.4 Phương pháp chiết bằng Soxhlet... 4.2.3.3 Nhận xét Phương pháp ngâm bằng dung môi không bay hơi có nhiều ưu điểm hơn phương pháp trích ly bằng dung môi dễ bay hơi ở chỗ thu được tinh dầu ít tạp hơn Tuy nhiên phương pháp này rất thủ công, rất khó cơ giới hóa và có nhược điểm lớn là chất béo dùng làm dung môi rất khó chế biến và bảo quản, giá thành cao Chính vì vậy phương pháp này rất ít được sử dụng 4.2.3.4 Phương pháp chiết ngâm dầm... suất của thiết bị vi sóng, thời gian tách chiết MAE được xem là một phương pháp hiệu quả để tách chiết các chất chuyển hóa trong thực vật chẳng hạn các chất chống oxy hóa (Xiao et al., 2009), dầu thực vật (Cravotto et al, 2008), chất béo từ vi tảo (Lee at al, 2010) Hình 4.9: Hệ thống ly trích có hỗ trợ vi sóng 22 4.4.2 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm Phương pháp ly trích hỗ trợ sóng siêu âm dựa trên... mộc 4.3.3 Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp CO2 siêu tới hạn so với các phương pháp truyền thống 4.3.3.1 Ưu điểm Ưu điểm của dung môi CO2 so với các dung môi khác: + CO2 là một chất dễ kiếm, rẻ tiền vì nó là sản phẩm phụ của nhiều ngành công nghệ hoá chất khác + Là một chất trơ, ít có phản ứng kết hợp với các chất cần tách chiết + Không bắt lửa, không duy trì sự cháy 20 + Không làm ô nhiễm môi... để chiết các hoạt chất từ hoa houblon để dùng trong công nghệ bia và dược phẩm với sản lượng lớn (ở Đức sản lượng chiết hoa houblon bằng công nghệ CO2 siêu tới hạn là 10.000 tấn/ năm), sản xuất sản phẩm thực phẩm có hàm lượng chất béo thấp và sản phẩm không cholesterol hoặc các sản phẩm chức năng khác - Đối với ngành mỹ phẩm và công nghệ sinh học, phương pháp CO2 siêu tới hạn dùng để chiết tách các. .. tinh dầu, nhất là các tinh dầu quý hiếm như: tinh dầu lavender, hoàng đàn, hương lau, nhài, bưởi để phục vụ cho công nghiệp sản xuất nước hoa, đặc biệt là các loại nước hoa cao cấp và trong thực phẩm Tinh dầu được chiết bằng phương pháp này có đặc trưng tự nhiên nhất, độ tinh khiết rất cao Tách các hoạt chất hữu ích từ nghệ, chè, gừng để làm chất chống oxy hoá, kem dưỡng da, ví dụ như chiết polyphenol... tốt các chất tan hữu cơ ở thể rắn cũng như lỏng, đồng thời cũng hoà tan lẫn cả các chất thơm dễ bay hơi Có sự chọn lọc khi hoà tan, không hoà tan các kim loại nặng và dễ điều chỉnh các thông số trạng thái để có thể tạo ra các tính chất lựa chọn khác nhau của dung môi + Khí CO2 hoá hơi không để lại cặn độc hại Ưu điểm của sản phẩm: + Sản phẩm có chất lượng cao: đối với tinh dầu thì có màu, mùi tự nhiên, ... môi như ban đầu Các hợp chất được hút xuống bình cầu và nằm tại đó, chỉ có dung môi tinh khiết là được bốc hơi bay lên để tiếp tục quá trình chiết Tiếp tục đến khi chiết kiệt chất trong bột cây Sau khi hoàn tất, lấy dung môi chiết ra khỏi bình cầu A, đuổi dung môi thu được cao chiết 4.2.3 Trích ly bằng dung môi không bay hơi 4.2.3.1 Nguyên tắc Dựa vào tính chất có thể hòa tan trong chất béo động vật . quát về các hợp chất thiên nhiên 1.1. Định nghĩa Hp cht thiên nhiên là các cht hóa hc có ngun gc t thiên nhiên hoc i tách ra t các loi ng vt, thc vt trong t nhiên. MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC TIỂU LUẬN CÁC PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN GVHD: PGS. TS Nguyễn Ngọc Hạnh HVTH: Lê Giang Hạnh. hóa các hp cht t nhiên gi là ngành hóa hc các hp cht thiên nhiên. 1.2. Phân loại 1.2.1. Dựa vào tính thiết yếu đối động thực vật 1.2.1.1. Chp Là nhng cht thiên nhiên