Kỹ thuật chiết xuất

Quá trình điều chế cao thuốc thường bao gồm những giai đoạn sau:

- Chuẩn bị dược liệu, dung môi.

- Chiết xuất hoạt chất.

- Loại bớt tạp chất.

- Cô đặc, sấy khô.

- Điều chỉnh hàm lượng hoạt chất

- Hoàn chỉnh chế phẩm.

3.1. Chuẩn bị dược liệu, dung môi

Dượcliệu phải đạt tiêu chuẩn qui định. Để đảm bảo chất lượng cao thuốc cần lưu ý những vấn đề sau:

- Bộ phận dùng có phù hợp theo qui định.

- Tỉ lệ tạp chất trong dược liệu.

- Mức độ nhiễm vi sinh vật.

- Giới hạn chất diệt côn trùng, chất bảo quản.

- Giới hạn tro sulfat, kim loại nặng.

Dược liệu thường được sấy khô và chia nhỏ tới độ mịn thích hợp. Mức độ chia nhỏ dược liệu phụ thuộc vào cấu trúc vật lý của dược liệu, khả năng khuếch tán của dung môi, tỉ lệ dung môi sử dụng và thời gian qui định để chiết kiệt dược liệu. Ví dụ nếu cần chiết kiệt nhanh hoạt chất trong dược liệu có cấu trúc rắn chắc, dược liệu đó phải được nghiền mịn. Dược liệu mềm, xốp và dễ thấm dung môi có thể được chiết ở dạng bột thô. Tuỳ theo bộ phận dùng, mức độ chia nhỏ có thể áp dụng như sau:

Lá, hoa, cây thảo: tán nhỏ (4 mm)

Thân gỗ, vỏ cây, rễ: tán nhỏ (2,8 mm)

Quả và hạt: tán nhỏ (2 mm)

Dược liệu chứa alcaloid: tán mịn (0,7 mm)

Một số dược liệu đặc biệt có thể phải diệt men hoặc loại chất béo. Các bột dược liệu khác nhau có thể được trộn lẫn trước khi chiết.

Dung môi để điều chế cao thuốc thường là nước, ethanol, ete ethylic. Có thể dùng hỗn hợp ethanol - nước hoặc ethanol - ete. Nước là dung môi thông dụng và rẻ tiền, nhưng có nhược điểm hoà tan nhiều tạp chất, cao khó bảo quản. Ethanol hoà tan được nhiều loại hoạt chất, hoà tan ít tạp chất nên được dùng rộng rãi hơn, cao thuốc dễ bảo quản hơn. Ete ít dùng vì đắt tiền và dễ cháy nổ. Dùng ete trong trường hợp hoạt chất chỉ tan trong ete, hoặc dùng để loại tạp chất dầu, mỡ, sáp trong dịch chiết.

Để tăng độ tan của hoạt chất, có thể acid hoá hoặc kiềm hoá dung môi bằng acid hydrocloric, acid acetic, amoniac, natri hydroxyd

Dung môi chiết xuất phải đạt tiêu chuẩn Dược điển qui định. Nước dùng để chiết xuất phải là nước tinh khiết đạt tiêu chuẩn Dược điển hoặc nước uống được.

3.2. Chiết xuất hoạt chất

Tuỳ theo bản chất của dược liệu và dung môi, tiêu chuẩn chất lượng thành phẩm cũng như điều kiện trang thiết bị và qui mô sản xuất, có thể sử dụng các phương pháp: ngâm, ngấm kiệt, chiết xuất ngược dòng hay các phương pháp thích hợp khác.

Nếu dung môi là nước thường dùng phương pháp ngâm phân đoạn (ngâm lạnh, hầm, hãm, sắc), ít khi dùng phương pháp ngấm kiệt. Lượng nước thường gấp 8-12 lần lượng dược liệu. Dung môi là ethanol, ete thường áp dụng phương pháp ngấm kiệt. Lựa chọn độ cồn tuỳ theo thành phần của dược liệu. Dược liệu chứa hoạt chất dễ tan trong nước dùng ethanol 30o-60o; dược liệu chứa alcaloid, glycosid dùng ethanol 70o; dược liệu chứa tinh dầu, nhựa thơm dùng ethanol 80o-900; dược liệu có hoạt chất dễ bị thuỷ phân dùng ethanol 90o-95o.

Lượng dung môi thường dùng gấp 6 lần lượng dược liệu.

3.2.1. Phương pháp ngâm lạnh

Cho dược liệu đã chia nhỏ tới độ mịn thích hợp (thường là bột thô) và dung môi vào một bình kín để ở nhiệt độ phòng. Ngâm trong thời gian xác định; thỉnh thoảng có khuấy trộn hoặc lắc. Sau đó gạn, ép bã lấy dịch chiết. Để lắng 2-4 ngày ở nơi mát để loại tạp chất lơ lửng. Gạn, lọc lấy dịch trong. Có thể ngâm đơn giản hoặc ngâm phân đoạn.

- Ngâm đơn giản: ngâm một lần với toàn bộ lượng dung môi.

- Ngâm phân đoạn: chia dung môi ra nhiều phần rồi ngâm làm nhiều lần. Sau mỗi lần ngâm, gạn lấy dịch chiết, ép bã, lại cho dung môi mới vào ngâm và làm tiếp như trên. Cuối cùng tập trung các dịch chiết lại. Cùng lượng dung môi, ngâm phân đoạn rút được nhiều hoạt chất hơn ngâm đơn giản.

Phương pháp ngâm lạnh dùng cho các dược liệu chứa hoạt chất dễ tan hoặc dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao.

3.2.2. Phương pháp ngâm nhỏ giọt (ngấm kiệt)

Ngâm nhỏ giọt là phương pháp chiết xuất bằng cách cho dung môi chảy rất chậm qua khối dược liệu đựng trong một dụng cụ đặc biệt gọi là bình ngấm kiệt. Quá trình chiết xuất không có khuấy trộn.

Nguyên tắc của phương pháp:

Khi cho dung môi vào bột dược liệu, do trọng lực dung môi chảy xuống các khe hở. Trong thời gian dung môi được giữ lại và tiếp xúc với dược liệu, hoạt chất được hoà tan. Sau đó thêm dung môi mới lên mặt khối dược liệu, lớp dung môi này ngấm vào trong khối dược liệu và đẩy dịch chiết (lớp dung môi cũ đã hoà tan dược chất) ra ngoài. Lớp dung môi mới tiếp tục hoà tan hoạt chất còn trong tế bào dược liệu. Quá trình tiếp diễn cho đến khi không thêm dung môi nữa. Như vậy được liệu luôn được tiếp xúc với dung môi mới nên có thể chiết kiệt hoạt chất.

Ngâm nhỏ giọt bao gồm các giai đoạn sau:

• Chuẩn bị dược liệu:

Dược liệu cần phải khô và được chia nhỏ đến độ mịn thích hợp. Cũng như trong phương pháp ngâm, cần hạn chế tối đa tỉ lệ bột mịn khi chia nhỏ dược liệu. Dược liệu quá mịn dễ lẫn vào dịch chiết và dễ gây tắc bình chiết.

• Làm ẩm dược liệu:

Mục đích của giai đoạn này để dược liệu khô hút dung môi và trương nở hoàn toàn trước khi được chuyển vào bình chiết. Nếu dược liệu không được làm ẩm và trương nở hoàn toàn, chúng sẽ tiếp tục trương nở trong bình chiết, tạo ra khối nén chắc cản trở dung môi thấm qua. Hơn nữa nếu dược liệu không được làm ẩm từ trước, khi chuyển vào bình chiết sẽ khó đuổi hết không khí ra khỏi dược liệu, tạo ra các khoảng trống làm cản trở dược liệu tiếp xúc với dung môi, giảm hiệu suất chiết xuất.

Trong một dụng cụ thích hợp, trộn dược liệu với một lượng dung môi cho vừa đủ ẩm. Lượng dung môi làm ẩm tuỳ theo khả năng hút dung môi và trương nở của bột dược liệu, thường 50 - 100% lượng dược liệu đem chiết.

Trộn đều dược liệu với dung môi, đậy kín để yên khoảng 2 - 4 giờ sau đó rây qua rây có kích thước mắt rây to để bột tơi đều. Cũng có thể làm ẩm dược liệu ngay trong bình ngấm kiệt nếu dược liệu ít trương nở và bình chiết có thiết kế thích hợp.

• Ngâm trung gian:

Cho từ từ bột dược liệu đã làm ẩm vào bình từng lớp một, nén nhẹ nhàng và san bằng mặt trên khối bột. Cho dược liệu không đều sẽ tạo ra các kênh, dung môi chảy theo các kênh đó mà không thấm đều qua toàn bộ khối bột. Đặt một tấm giấy lọc và các vật đè lên trên, mục đích để dung môi phân bố đều và tránh xáo trộn dược liệu. Sau đó mở van dưới đáy bình, thêm dung môi đến khi không khí thoát ra hết và dịch chiết bắt đầu chảy ra. Khoá van lại và thêm tiếp dung môi cho ngập dược liệu, để ngâm trong khoảng 24 giờ hoặc lâu hơn tuỳ loại dược liệu.

• Rút dịch chiết:

Mở khoá cho dịch chiết chảy từng giọt vào bình hứng. Chú ý thường xuyên thêm dung môi để ngập mặt dược liệu 2 - 3 cm. Tốc độ rút dịch chiết phụ thuộc vào khối lượng và tính chất dược liệu sử dụng. Rút dịch quá nhanh sẽ không chiết kiệt hoạt chất; rút dịch quá chậm, thời gian chiết kéo dài và hao phí dung môi do bay hơi. Với mẻ chiết 1000 g dược liệu, tốc độ rút dịch chậm khoảng 1 ml/phút, trung bình 1 - 3 ml/phút và nhanh là 5 ml/phút.

Phương pháp ngấm kiệt thường được dùng để chiết xuất dược liệu có hoạt chất độc mạnh. Dung môi chiết thường là cồn hoặc ete. Dược liệu chứa nhiều chất keo, tinh bột, chất nhầy không nên áp dụng phương pháp ngấm kiệt với dung môi có nước. Phương pháp có ưu điểm tốn ít dung môi và chiết kiệt được hoạt chất.

• Ngấm kiệt phân đoạn:

Phương pháp ngấm kiệt như trên được gọi là ngấm kiệt đơn giản, trong đó luôn sử dụng dung môi mới để chiết đến kiệt hoạt chất. Phương pháp ngấm kiệt phân đoạn có sử dụng dịch chiết loãng để chiết dược liệu mới.

Dược liệu được chia ra nhiều bình, lượng đều nhau hoặc nhỏ dần (ví dụ 1000 g dược liệu chia làm ba bình 500 g, 300 g, 200 g). Tiến hành chiết xuất như đã nói ở trên, nhưng dịch chiết lần thứ nhất của bình I (bằng 80% lượng dược liệu) để riêng; dịch chiết lần sau dùng làm ẩm và chiết phần dược liệu ở bình II. Dịch chiết lần thứ nhất của bình II bằng lượng dược liệu trong bình để riêng; dịch chiết lần sau của bình II lại dùng làm dung môi chiết xuất bình III, tiếp tục như trên cho đến hết.

Phương pháp này có ưu điểm tốn ít dung môi và thu được dịch chiết đậm đặc, nhưng nhược điểm là không chiết kiệt hoạt chất.

3.3. Loại bớt tạp chất

Khi chiết bằng dung môi nước hay ethanol, dịch chiết thường chứa nhiều tạp chất. Cần phải loại tạp chất vì chúng thường dễ phân huỷ ảnh hưởng đến chất lượng cao thuốc. Cao sẽ không ổn định, có mùi lạ, khi hoà cao vào nước, dung dịch sẽ không trong. Trường hợp điều chế cao đặc, cao khô, nếu hàm lượng hoạt chất chưa đủ qui định cũng có thể phải tiến hành loại bớt tạp chất.

Phương pháp loại tạp phụ thuộc vào bản chất tạp chất có trong dịch chiết, tức là phụ thuộc vào bản chất dược liệu, loại dung môi và phương pháp chiết. Tuy nhiên có một số phương pháp chung như sau:

• Loại tạp chất tan trong nước (thường là protein, gôm, chất nhầy, pectin, tinh bột)

- Phương pháp dùng nhiệt: cô đặc dịch chiết còn 1/2 - 1/4 thể tích ban đầu, để lắng chỗ mát sau đó gạn lọc. Nếu dịch chiết còn vẩn đục, có thể thêm bột giấy lọc nghiền nhỏ hoặc bột talc vào nước chiết, đun sôi và lọc. Cách này có thể loại được protein, chất nhày và các chất khác dễ bị đông vón do nhiệt.

- Phương pháp dùng ethanol: cô dịch chiết đến khi đạt tỉ lệ khoảng 2 kg nguyên liệu/1 lít nước chiết, thêm 2-3 lần thể tích ethanol 95o, khuấy trộn đều, để lắng chỗ mát sau đó gạn lọc. Cất thu hồi ethanol rồi cô đặc đến thể tích qui định. Phương pháp này có thể loại được chất nhầy, albumin, gôm.

- Phương pháp điều chỉnh pH: dịch chiết đã cô đặc được điều chỉnh đến pH ≈ 12, phần lớn các hoạt chất và tạp chất sẽ tủa, khi cho acid vào để có pH = 5 - 6 thì một số hoạt chất tan trở lại còn hầu hết các tạp chất không tan. Phương pháp này thường áp dụng đối với dịch chiết chứa hoạt chất flavonoid, alcaloid.

• Loại tạp chất tan trong ethanol (nhựa, chất béo).

- Cô đặc dịch chiết để hạ thấp độ cồn, nhựa và chất béo sẽ kết tủa. Để loại chúng triệt để hơn, có thể pha loãng gấp đôi bằng nước (hoặc nước acid nếu hoạt chất là alcaloid), hoặc thêm 2% bột talc để hấp phụ tạp chất và tạo điều kiện cho nó kết tủa.

- Dùng parafin: dịch chiết được cô đặc còn lại 1/2 - 1/4 thể tích ban đầu, thêm parafin vào dịch chiết nóng, khuấy kỹ và để nguội. Vớt lớp parafin đã hoà tan tạp chất.

- Ngoài ra, có thể dùng ether để chiết chất béo và nhựa ra khỏi dịch chiết nước.

3.4. Cô đặc và sấy khô

Để điều chế cao thuốc, thường phải tiến hành bốc hơi dung môi. Với cao lỏng thì cô đặc dịch chiết đến tỉ lệ qui định (1 ml cao lỏng tương ứng với 1 g dược liệu). Khi chiết bằng phương pháp ngược dòng hay ngấm kiệt, để tránh tác động của nhiệt nên để riêng phần dịch chiết đầu đậm đặc (phần này chứa lượng lớn hoạt chất chiết được). Sau đó cô đặc các phần dịch chiết tiếp theo rồi phối hợp với dịch chiết đầu.

Để điều chế cao đặc, cô dịch chiết đến độ ẩm không quá 20%. Trường hợp chế cao khô, tiếp tục sấy khô đến độ ẩm không quá 5%.

Có thể dùng nhiều thiết bị cô, sấy khác nhau, nhưng tốt nhất là tiến hành ở áp suất giảm và ở nhiệt độ sao cho sự phân huỷ hoạt chất là tối thiểu (thường không quá 600C). Tránh cô hoặc sấy kéo dài ở nhiệt độ cao.

3.5. Xác định và điều chỉnh tỷ lệ hoạt chất

Đối với cao thuốc có qui định hàm lượng, sau khi điều chế phải định lượng hoạt chất, nếu chưa đạt phải điều chỉnh để cao có tỉ lệ hoạt chất đúng qui định.

Trường hợp cao lỏng có tỷ lệ hoạt chất thấp hơn quy định, thì tiến hành cô tiếp để loại bớt dung môi. Nếu hàm lượng hoạt chất cao hơn quy định, có thể pha loãng bằng dung môi thích hợp.

Cao đặc và cao khô có hàm lượng hoạt chất thấp hơn qui định, phải cô tiếp dung môi hoặc loại bớt tạp chất. Nếu cao hơn qui định có thể dùng các tá dược độn trơ như dextrin, lactose, tinh bột hay bã dược liệu nghiền mịn. Lượng tá dược độn tính theo công thức sau:

x = (100-R).a/b - T

Trong đó:

a : lượng hoạt chất (g) có trong cao

b: hàm lượng hoạt chất qui định (%)

R: hàm ẩm cho phép (%)

T: khối lượng cắn khô của tổng lượng cao (g)

x: khối lượng tá dược độn cần thêm (g)

Để đảm bảo tính đồng nhất khi thêm tá dược độn, có thể tiến hành như sau:

- Cô dịch chiết đến thể cao mềm. Cân và xác định tỉ lệ cắn khô và hàm lượng hoạt chất. Từ đó tính được lượng tá dược độn cần dùng. Sau khi đã thêm tá dược độn, cao mềm được làm khô đến khi đạt hàm ẩm mong muốn.

- Trường hợp cao khô đã đạt hàm ẩm qui định, có thể thêm tá dược độn bằng cách nghiền cùng với cao khô.

Ngoài ra để điều chỉnh hàm lượng hoạt chất trong cao thuốc có thể thực hiện bằng cách phối hợp các mẻ cao có hàm lượng hoạt chất khác nhau.

3.6. Hoàn chỉnh chế phẩm

- Cao lỏng để uống có thể thêm các chất điều hương vị như sirô đơn, menthol, tinh dầu, vanilin...

- Thêm các chất bảo quản chống nấm mốc như: acid boric, acid benzoic, natri benzoat, nipagin, nipasol. Việc thêm các chất bảo quản vào cao thường được thực hiện ở cuối giai đoạn cô đặc.