HÓA HỌC DƯỢC LIỆU - ThS.DS. Huỳnh Anh Duy

HÓA HỌC DƢỢC LIỆU

ThS.DS. Huỳnh Anh Duy

TỔNG QUAN CHƢƠNG TRÌNH STT

BÀI GIẢNG

1

ĐẠI CƢƠNG DƢỢC LIỆU

2

ĐẠI CƢƠNG GLYCOSID

3

COUMARIN

4

ANTHRANOID

5

TANNIN

6

GLYCOSID TIM

7

SAPONIN

GHI CHÚ

TỔNG QUAN

SỐ TIẾT 5 4 4

POLYPHENOL

4

4 STEROID, TERPENOID TỔNG

4 5 30

MỤC TIÊU 1. Biết đƣợc tổng quan về quá trình phát triển

của ngành dƣợc liệu 2. Biết đƣợc các phƣơng pháp thu hái chế biến và bảo quản dƣợc liệu 3. Biết đƣợc các phƣơng pháp phân lập và định lƣợng các nhóm hợp chất tự nhiên

NỘI DUNG 1.

Định nghĩa dƣợc liệu học

2.

Vị trí của dƣợc liệu trong ngành y tế và kinh tế.

3.

Thu hái, chế biến và bảo quản dƣợc liệu

4.

Các phƣơng pháp đánh giá dƣợc liệu.

5.

Các phƣơng pháp sắc ký ứng dụng trong NC dƣợc liệu

6.

Các phƣơng pháp quang phổ để xác định cấu trúc dƣợc liệu

Dƣợc liệu học là gì?

- “Dược liệu học” - “Pharmacogcosy” = pharmakon (nghĩa là thuốc) và gnosis (nghĩa là hiểu biết).

- Dược liệu học: môn khoa học nghiên cứu về các nguyên liệu làm thuốc có nguồn gốc tự nhiên.

- Dược liệu học: môn khoa học nghiên cứu về các nguyên liệu làm thuốc có nguồn gốc sinh học.

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU CỦA DƢỢC LIỆU HỌC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Hương Liệu Mỹ Phẩm

Nguyên liệu làm thuốc

Vô Cơ

Động vật

Cây,nấm độc, dị ứng Diệt côn trùng

Sinh Học

Thực vật

Vi sinh vật

Dƣợc liệu bao gồm: Cây thuốc (con thuốc) • Cây (con) dùng với mục đích y học Dƣợc liệu • Phần của cây thuốc (bộ phận, toàn cây) dùng làm thuốc • Sản phẩm tiết ra, tách chiết.

• Chất tinh khiết Ranh giới giữa cây thuốc và các lọai cây khác • Cây độc • Cây lương thực, thực phẩm, gia vị…….

• Cây công nghiệp, cây cảnh………..

Các lĩnh vực nghiên cứu của dƣợc liệu • Tạo nguồn nguyên liệu làm thuốc • Kiểm nghiệm vaƦ tiêu chuẩn hóa • Chiết xuất các hoạt chất tƣƦ dƣợc liệu • Nghiên cứu thuốc mới

Tạo nguồn nguyên liệu làm thuốc

Kiểm nghiệm và tiêu chuẩn hóa

Chiết xuất các hoạt chất từ dược liệu

Vai trò của thuốc có nguồn gốc tƣƥ nhiên trong chăm sóc sức khỏe Vai troƦ • 80% dân sôƧ trên thêƧ giới

• Trên 50% thuốc sử dụng trên lâm sàng • 12 trong 25 dƣợc chất bán chạy nhất thêƧ giới Thiƥ trƣờng Thiƥ trƣờng thuốc có nguồn gốc thực vật trên thêƧ giới hiện nay khoảng 30 tỉ USD Xu hƣớng sƣƤ dụng thuốc • Quay về với thiên nhiên; an toàn hơn • Phòng bệnh hơn chữa bệnh

Vị trí dƣợc liệu trong y tế và kinh tế quốc dân • Cung cấp nguyên liệu cho bán tổng hợp.

• Cung cấp khung cơ bản để tổng hợp thuốc mới.

• Cung cấp nhiều dƣợc chất quan trọng chƣa thể tổng

hợp: digoxin, morphin, strychnin, artemisinin... Taxol (Paclitaxel) từ cây Thông đỏ (Taxus brevifolia Nutt.)

VN: khí hậu thuận lợi, thực vật đa dạng, kinh nghiệm y dƣợc học cổ truyền dân tộc.

HO

H3CO

O

O N

N

CH3

HO

OH

Codein

Morphin

Taxol

CH3

Lịch sử ngành dƣợc 2.000 năm trước công nguyên: Hãy ăn cái rễ này đi 1.000 năm SCN: Ăn cái rễ đó là kẻ ngọai đạo, hãy cầu nguyện đi 1.850 năm: Cầu nguyện là mê tín, hãy uống thứ thuốc này đi 1.985 năm: viên thuốc đó vô dụng thôi, hãy uống thứ kháng sinh này đi 2.000 năm SCN: thứ kháng sinh đó là nhân tạo. Hãy ăn cái rễ này đi

Các hoạt chất có nguồn gốc tƣ nhiên sƣƤ dụng trong dƣợc phẩm Hỗn hợp: • Tác dụng yếu vaƦ/hoặc kém đặc hiệu

• Thành phần có tác dụng chƣa đƣợc biết • Thành phần trong hỗn hợp có tác dụng bổ sung hay cộng lực làm tăng tác dụng hay giảm tác dụng phụ

Các hoạt chất tinh khiết  Hoạt tính sinh học mạnh vaƦ đặc hiệu  Chỉ số trị liệu hẹp, nên cần có sƣƥ phân liều đồng bôƥ vaƦ chính xác

Các dạng thuốc có nguồn gốc tƣƥ nhiên  Thuốc trong y học cổ truyền: Đƣợc phối ngũ, bào

chế theo y học cổ truyền.  Thuốc trong y học hiện đại: Bào chêƧ dƣới các

dạng, tiêu chuẩn của thuốc hiện đại. Tác dụng đƣợc chứng minh.  Thực phẩm trị liệu (thực phẩm chức năng, thực phẩm bôƤ sung).*

3. Thu hái dƣợc liệu Mục đích Năng suất cao nhất Hàm lƣợng cao nhất Hàm lƣợng tạp chất thấp nhất Yếu tôƧ ảnh hƣởng Giai đoạn phát triển của cây Yếu tố thời tiết, môi trƣờng Thời điểm thu hái Tùy loài mà quyết định thời điểm thu hái thích hợp Tùy bộ phận dùng

• Hoạt chất bị ảnh hƣởng: di truyền, khí hậu, địa lý,

trồng trọt, thu hái, phơi sấy, bảo quản.

• Tùy mùa, chu trình phát triển.

THU HÁI DƢỢC LIỆU 1. Những nguyên tắc chung: •

Đúng dƣợc liệu, đúng bộ phận dùng, đúng thời vụ.

•

Những bộ phận trên mặt đất nên hái vào lúc khô ráo,

những bộ phận dƣới đất có thể đào lúc ẩm ƣớt .

• Động tác thu hái phải khéo léo, nhẹ nhàng, không làm giập nát các bộ phận cần thu hái và các cây còn lại trong vƣờn, tránh để lẫn đất cát, tạp chất, các phần đã hỏng không dùng đƣợc…

• Thu hái lúc trời nắng ráo: phơi sấy & bảo quản.

• Cây có tinh dầu: sáng sớm, lúc mặt trời chƣa mọc.

THU HÁI DƢỢC LIỆU Rễ, thân rễ, củ -

Cuối thời kỳ sinh trƣởng.

-

Có thể đào lúc ẩm ƣớt.

-

Cân nhắc giữa tăng hàm lƣợng hoạt chất và thời gian

bị mất.

-

Hiện tƣợng hóa gỗ.

Thân •

Thu vào mùa thu hoặc đông khi cây đã rụng lá.

•

Chặt thân cây xong, bóc vỏ ngay để hơi nƣớc thoát ra

dễ dàng, gỗ đỡ bị mục.

Vỏ cây (Vỏ thân, cành và vỏ rễ) •

Thu hái vào mùa xuân khi nhựa cây hoạt động mạnh hay cuối thu khi cây phát triển chậm lại.

•

Vỏ cây thƣờng lấy ở cành trung bình vì ở vỏ cành già thƣờng có nhiều tế bào chết, ít hoạt chất.

Lá cây và ngọn cây có hoa •

Lá bánh tẻ: cây quang tổng hợp mạnh nhất, bắt đầu ra hoa khi đó lá phát triển nhất và thƣờng chứa nhiều hoạt chất.

•

Để bảo vệ cây nên hái lá bằng tay. Có thể dùng dao, kéo để cắt cành nhỏ rồi bứt lá.

•

Khi hái lá cây độc nên mang găng tay (Cà độc dƣợc, Trúc đào…).

•

Lá hái về đƣợc đựng vào đồ đựng có mắt thƣa, tránh ép mạnh làm lá giập nát, hấp hơi, thâm đen.

THU HÁI DƢỢC LIỆU

Búp cây •

Hái vào mùa xuân khi cây nẩy nhiều chồi nhƣng lá chƣa xòe ra.

THU HÁI DƢỢC LIỆU Hoa •

Thu hái khi hoa sắp nở hoặc bắt đầu nở, không đợi thu hái lúc thụ phấn xong vì khi ấy hoa sẽ dễ rụng và chất lƣợng sẽ giảm.

•

Hái trƣớc nở: nụ Hòe, Đinh hƣơng, Kim ngân.

•

Hái hoa nở: Hồng hoa, Cà độc dƣợc.

THU HÁI DƢỢC LIỆU Quả •

Quả mọng: thu hái trƣớc khi quả chín hoặc vừa chín vì lúc đó dịch quả ít nhầy hơn.

•

Hái lúc trời mát.

•

Quả khô: nên hái trƣớc khi quả khô hẳn.

THU HÁI DƢỢC LIỆU

Hạt - Thƣờng thu hái khi quả đã chín già, có khi phải lấy hạt sớm

hơn để tránh quả nứt làm rơi mất hạt nhƣ đậu, sen, ý dĩ.

4. Ổn định dƣợc liệu Các tác động của enzym • Digitalis: Digipurpidase cắt bỏ 1 đơn vị glucose trong mạch đƣờng của purpurea glycosid A và B  glycosid thứ cấp là digitoxin và gitoxin tƣơng ứng.

• Hành biển: scillarenase cắt bớt một glucose của scillaren A  proscillarin A. • Lá cây belladon: Các alcaloid có dây nối ester nhƣ hyoscyamin, cà độc dƣợc có thể bị enzym cắt dây nối ester  tropanol và acid tropic.

4. Ổn định dƣợc liệu Các tác động của enzym • Lipase: Cắt glycerid  glycerol và acid béo.

• Acid ascorbic thƣờng gặp trong thực vật thì bị enzym ascorbinodehydrogenase oxy hóa.

• Ranunculin có trong một số cây thuộc họ Mao lƣơngRanunculaceae, dƣới tác dụng của enzym có sẵn trong cây bị thủy phân  protoanemonin (kháng khuẩn) rồi chất này lại bị dimer hóa  anemonin mà ngƣời ta chỉ thấy ở cây khô.

4. Ổn định dƣợc liệu Tác hại của enzym trong bảo quản dƣợc liệu: • Phân hủy các nhóm hoạt chất, biến đổi hoạt chất.

Các enzym thủy phân dây nối glycosid Các enzym thủy phân dây nối ester Các enzym đồng phân hóa

Các enzym oxy hóa Các enzym trùng hợp hóa.

• Nhiệt độ thích hợp cho enzym hoạt động: 25 - 50 oC

SỰ THỦY PHÂN CYNARIN /ACTISÔ Oxydase Oxydase

Esterase

Esterase

Cynarin (1,3-di-O-caffeoylquinic acid) 46

SỰ THỦY PHÂN HYOSCYAMIN / CÀ ĐỘC DƢỢC

Datura metel L.

Nhóm alkaloid

Tropic acid

Esterase Hyoscyamin

Tropanol

47

Các phƣơng pháp ổn định dƣợc liệu • Phƣơng pháp phaƧ hủy enzym bằng cồn sôi • Phƣơng pháp dùng nhiệt ẩm • Phƣơng pháp dùng nhiệt khô

Làm khô dƣợc liệu Mục đích: đƣa dƣợc liệu tới thủy phần an toàn 1. Phơi: Dƣới ánh nắng mặt trời, phơi trong râm 2. Sấy 3. Làm khô dƣới áp suất giảm 4. Đông khô

Chống nhầm lẫn dƣợc liệu 1. Do hình dạng cây thuốc vaƦ vị thuốc giống nhau 2. Do bất cẩn khi thu hái: nhầm lẫn với dƣợc liệu khác 3. Do trùng tên gọi với cây thuốc khác hoặc chƣa xác định chính xác vêƦ nguồn gốc dƣợc liệu 4. Do quá trình chêƧ biến làm thay đổi hình dạng ban đầu 5. Do tùy tiện thay thêƧ các vị thuốc 6. Do côƧ ý giả mạo

TIÊU CHUẨN VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DƢỢC LIỆU 1. Cảm quan 2. Các đặc điểm hiển vi 3. Các hằng sôƧ vật lyƧ 4. Thử tinh khiết 5. Định tính 6. Định lƣợng

CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ DƢỢC LIỆU

CẢM QUAN: • Dùng giác quan để phân biệt, đánh giá.

• Dùng ngũ quan.

• Quan sát hình dạng, cảm nhận thể chất, mùi, vị....

Ví dụ SEN (Lá)

Folium Nelumbinis Liên diệp Lá bánh tẻ đã bỏ cuống, phơi hoặc sấy khô của cây Sen (Nelumbo nucifera Gaertn.), họ Sen (Nelumbonaceae).

Mô tả Lá nguyên tròn, nhăn nheo, nhàu nát, đƣờng kính 30 - 60 cm, mặt trên màu lục tro, hơi nháp, mặt dƣới màu lục nâu nhẵn bóng, mép nguyên, ở giữa lá có vết tích của cuống lá lồi lên màu nâu. Lá có từ 17 - 23 gân toả tròn hình nan hoa. Gân lồi về phía mặt dƣới lá. Lá giòn, dễ vụn nát, có mùi thơm.

PHƢƠNG PHÁP SOI KÍNH HIỂN VI • Soi bột dƣợc liệu và vi phẫu.

• Phƣơng pháp thƣờng dùng.

• Giả mạo.

1.1 Dong riềng

1.2 Đậu xanh 1.3 Gạo 1.4 Hoài Sơn

1.5 Khoai Lang 1.6 Khoai Tây

1.7 Bột Mì

1.8 Ngô 1.9 Sắn 1.10 Sắn dây

1.11 Sen 1.12 Ý dĩ

Lông che chở

Vi phẫu lá Gừa

Mô mềm khuyết

Lỗ khí

Soi bột lá Gừa

PHƢƠNG PHÁP DỰA VÀO TÍNH CHẤT VẬT LÝ: • Độ hòa tan: Số ml / 1 g.

• Tỷ trọng: chất lỏng, tinh dầu & dầu béo.

• Góc quay cực riêng • Chỉ số khúc xạ: tinh dầu Hƣơng nhu • Nhiệt độ đông đặc: tinh dầu Hồi • Nhiệt độ nóng chảy: sáp ong

THỬ TINH KHIẾT: - Độ ẩm: Sấy & Chƣng cất (Xylen & Toluen).

- Độ tro: • Tro toàn phần.

• Tro không tan trong acid: biểu thị lƣợng đất cát lẫn vào

khi thu hái, trừ Mộc tặc.

• Tro sulfat.

- Hàm lƣợng chất chiết đƣợc (H2O, MeOH, EtOH...)

Kết quả thử tinh khiết bột lá Gừa

 Tạp chất

• Tỷ lêƥ vụn nát • Tỷ lêƥ giữa các bôƥ phận dƣợc liệu • Các bôƥ phân khác của cây • Tạp chất hữu cơ

• Tạp chất vô cơ • Xác định nấm mốc, côn trùng • Xác định kim loại năng • Xác định dƣ lƣợng thuốc bảo vêƥ thực vật, các chất độc do ô nhiễm

ĐỊNH TÍNH Phƣơng pháp hóa học Định tính trên mô thực vật Định tính trên ống nghiệm Phản ứng tạo tủa

Các phản ứng màu Phƣơng pháp sắc kyƧ Định tính các chất (hoạt chất, chất đánh dấu) Định tính điểm chỉ

ĐỊNH LƢỢNG 1. Các phƣơng pháp Phƣơng pháp cân Phƣơng pháp thể tích Phƣơng pháp quang phổ Phƣơng pháp kết hợp sắc kyƧ, quang phổ

Phƣơng pháp vi sinh vật Xác định hàm lƣợng cao chiết 2. Các bƣớc tiến hành Chiết kiệt Loại tạp Xác định hàm lƣợng Tính toán kết quả

6. Các phƣơng pháp sắc ký ứng dụng trong nghiên cứu dƣợc liệu 1. Sắc kyƧ phẳng

2. Sắc kyƧ cột 3. Sắc kyƧ phân bố ngƣợc dòng

4. Sắc kyƧ lỏng cao áp 5. Sắc kyƧ khí

6. Điện di mao quản 7. Sắc kyƧ lỏng tới hạn

 Sắc kyƧ phẳng Sắc kyƧ lớp mỏng*** Sắc kyƧ lớp mỏng hiệu năng cao Sắc kyƧ lớp mỏng điều chêƧ

Sắc kyƧ ly tâm Sắc kyƧ lớp mỏng áp suất trên Sắc kyƧ giấy

Sắc ký lớp mỏng

Sắc ký lớp mỏng

TLC

TLC

So sánh (S) và (T) về - diện tích vết, - cường độ màu (có / không th’ thử)

S T

Định tính bằng sắc ký lớp mỏng

Hệ dung môi: n-hexan – EtOAc – acid formic (7:3:0,5)

2. Sắc kyƧ cột Sắc kyƧ cột cổ điển (CC) Sắc kyƧ cột nhanh (FC) Sắc kyƧ cột chân không(VLC)

VLC

3. Sắc ký ngƣợc dòng • Sắc kyƧ ngƣợc dòng nhoƤ giọt

• Sắc kyƧ ngƣợc dòng quay ly tâm • Sắc kyƧ ngƣợc dòng tốc đôƥ cao

4. Sắc ký lỏng cao áp: điều chế, phân tích

4. Sắc ký lỏng cao áp: điều chế, phân tích

XT mẫu thử M (chứa X) ST

tR

ST

XT = XC SC

phút

SC chuẩn X

XC

Định tính bằng HPLC Mẫu chuẩn tR = 20,511 phút

Mẫu thử tR = 20,598 phút

Định tính bằng HPLC

7. Các phƣơng pháp quang phôƤ • PhôƤ tƣƤ ngoại khả kiến (UV-Vis) • PhôƤ hồng ngoại (IR): định tính, phổ nhóm chức.

• Phổ cộng hƣởng tƣƦ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR) • Phổ khối (MS) • PhôƤ nhiễu xaƥ tia X (chiều dài vaƦ góc liên kết) • Lƣỡng cực vòng vaƦ tán sắc quay quang (cấu hình carbon bất đối)

Khảo sát tính chất lý hóa và định danh chất MC

Phổ IR chất MC

C=C OHphenol

-CH2

C-O

Phổ IR

Khảo sát tính chất lý hóa và định danh chất MC

Glucose

Phổ khối chất MC

Khảo sát tính chất lý hóa và định danh chất MC

Khảo sát tính chất lý hóa và định danh chất MC

O

O

anthraquinon

3400

1670

CHIẾT XUẤT VÀ PHÂN LẬP CÁC CHẤT TỪ DƢỢC LIỆU CHIẾT XUẤT

- Lấy chất tan ra khỏi mô thực vật bằng dung môi.

- 3 quá trình xảy ra:  Sự hòa tan của chất tan vào dung môi.  Khuếch tán chất tan/dung môi  Sự dịch chuyển chất tan qua vách TB thực vật.

• Chiết ở nhiệt độ thƣờng: ngâm lạnh, ngấm kiệt thƣờng • Chiết ở nhiệt độ cao: chiết nóng, hãm, sắc, ngấm kiệt nóng.

• Thiết bị hỗ trợ: soxhlet, kumagawa...

Quy trình chiết soxhlet

Chiết xuất có hỗ trợ • Vi sóng • Siêu âm • Siêu tới hạn: 31,1 oC và 73,8 bar (CO2) • Áp suất cao

PHÂN LẬP - Sắc ký: CC, MPLC, HPLC, CCC. - Kết tinh phân đoạn

- Tách phân đoạn - Thăng hoa - Chƣng cất phân đoạn