Sản xuất Hesperidin từ vỏ cam phế thải tại Việt Nam

Hàng năm nước ta sản xuất và tiêu thụ hàng triệu tấn quả cây họ Cam như: cam, quýt, chanh, phật thủ, thanh yên, bưởi… Chỉ tính riêng sản lượng cam sản xuất tại các vùng trong cả nước đã đạt trên 600.000 tấn. Hiện nay ở nước ta ngoài một lượng nhỏ vỏ chanh được sử dụng để tách chiết tinh dầu chanh thì phần lớn vỏ của các loại quả cây họ này bị bỏ đi trở thành phế thải. Trong khi đó, trong vỏ quả cây họ này có chứa một lượng đáng kể các hợp chất Flavonoit có các tác dụng dược lý quý, có phổ hoạt tính rộng và hiện đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thuốc chữa bệnh cũng như trong thực phẩm chức năng. Trong bài viết này chúng tôi xin giới thiệu về khả năng sản xuất hesperidin, một nguyên liệu hóa dược quý từ vỏ cam, đặc biệt là vỏ cam phế thải của các nhà máy sản xuất nước ép trái cây vốn rất sẵn có tại Việt Nam.



Tác dụng chữa bệnh, thuốc và biệt dược bào chế từ hesperidin:

Hesperidin là một hợp chất bioflavanoid tự nhiên, một loại hoạt chất quý, được sử dụng rộng dãi trong bào chế nhiều loại thuốc, biệt dược và thực phẩm chức năng. Hesperidin có tác dụng kháng viêm, chống ôxy hóa, chống dị ứng, chống ung thư, kháng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, vi rút..), giảm đau, hạ sốt, chống độc, chống loãng xương và đặc biệt khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ hấp thụ vitamin C rất tốt.

Hesperidin thuộc vào nhóm các hợp chất Flavonoit. Các Flavonoit là một nhóm lớn các hợp chất polyphenol tự nhiên, khối lượng phân tử thấp, phân bố rộng rãi trong thực vật. Chúng là sản phẩm của quá trình chuyển hóa thứ cấp trong cây qua con đường Shikimate và chuyển hóa phenylpropanoid. Flavonoit là một trong những nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học quan trọng nhất và đáng chú ý nhất. Cho đến nay, hơn 4.000 hợp chất Flavonoit đã được phân lập và xác định cấu trúc. Nhiều hợp chất trong nhóm này đã được sử dụng làm thuốc và thực phẩm chức năng nhờ có tác dụng kháng viêm, chống ôxy hóa, chống dị ứng, chống ung thư. Flavonoit có trong hầu hết các phần của thực vật bao gồm: trong quả, thân, lá, rễ và hoa. Trong quả của các cây họ Cam nói chung các hợp chất Flavonoit tập trung chủ yếu ở lớp vỏ cùi (Albedo) và ở lớp vỏ dầu (Flavedo). Trong đó hesperidin tập trung chủ yếu ở lớp vỏ cùi dưới dạng kết tinh.

Hesperidin là hợp chất Flavonoit chủ yếu trong vỏ quả cây họ Cửu lý hương (Rutaceace) thường được gọi là họ Cam và là những loại cây rất phổ biến, phân bố tại hầu hết các vùng sinh thái trong cả nước. Nhiều bộ phận của cây họ này được sử dụng làm thuốc trong y học cổ truyền để điều trị bệnh, đặc biệt là để chữa ho (phật thủ, trần bì).

Trong y học hiện đại, thuốc bào chế từ hesperidin được sử dụng nhiều trong điều trị bệnh cao huyết áp và bệnh trĩ. Hiện nay trong y học lâm sàng người ta đang sử dụng nhiều loại thuốc và biệt dược được bào chế từ hesperidin để điều trị một số bệnh theo nhóm dược lý như sau (nhóm bệnh, tên thuốc, hãng sản xuất):

+ Bệnh về hệ mạch (Vascular disorders): (Angiopan - Gentili, Italia; Circovenil - Wyeth, Tây Ban Nha; Daflon - Therapia, Đức; Varico Sanol Forte - Sanol, Đức);

+ Dòn mao mạch (Capillary fragility): (Cepevit-K - Darcy, Pháp);

+ Bệnh trĩ (Haemorrhoids): (Daflon 500 -Servier, Thụy Sĩ; Hamamelis complex -Blackmores, ôxtrâylia),

+ Bệnh thấp khớp và bệnh khớp (rheumatic and joint disorders): (Guaiacum complex - Blackmores, ôxtrâylia; Ostochort - Adenylchemic, Đức),

+ Thuốc bổ và thực phẩm chức năng (Vitamin C deficiency and dietary supplement): (HY-C - Solgar, Mỹ; Min-Detox-C - Eagle, ôxtrâylia),

+ Tổn thương da (skin trauma): (Proveno - Madaus, Đức; Ondascora -Servier, Pháp),

+ Bệnh phụ khoa (obstetric disorders): (Rubus complex - Blackmores, ôxtrâylia),

+ Viêm nướu răng (gingival inflammation): (Peridin-C - Hamilton, ôxtrâylia),

+ Bệnh bí đái và các bệnh về dạ dầy - ruột (fluid retention and gastrointestinal disorders: (Hepanephrol - Rosa Phytopharma, Pháp).

Nhiều loại thuốc trong số này đã và đang được sử dụng trong điều trị bệnh tại Việt Nam. Tuy nhiên, mặc dầu nước ta có nguồn nguyên liệu chứa hesperidin rất dồi dào nhưng hiện chưa có cơ sở nào sản xuất Hesperidin.

Công nghệ tách chiết, phân lập hesperidin:

Nhằm góp phần đẩy mạnh việc khai thác và chế biến có hiệu quả các nguồn nguyên liệu từ thực vật của nước ta, CNHC xin giới thiệu công nghệ tách chiết và phân lập hesperidin từ vỏ cam (hoặc nguyên liệu có chứa hesperidin như: quả phật thủ, vỏ cam, vỏ quýt) do nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Hóa dược, Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam nghiên cứu, xây dựng gần đây. Đây là công nghệ tách chiết hesperidin sử dụng dung môi nước và khá thân thiện với môi trường. Quy trình công nghệ này được xây dựng trên cơ sở khảo sát kỹ lưỡng các thông số công nghệ về nhiệt độ, pH môi trường chiết và môi trường kết tinh, tỷ lệ dung môi... So với công nghệ tách chiết hesperidin bằng dung môi hữu cơ hoặc hỗn hợp dung môi hữu cơ thì công nghệ sản xuất này dễ áp dụng vào thực tế hơn, chi phí sản xuất thấp hơn và là công nghệ thân thiện với môi trường hơn do giai đọan chiết sử dụng dung môi nước với sự có mặt của một bazơ kim loại kiềm hoặc kiềm thổ. Theo kết quả nghiên cứu ở quy mô 2kg/mẻ, hiệu suất chiết hesperidin từ vỏ cam đạt 1,83% và vỏ quýt (1,42%) cao hơn so với khi chiết từ quả phật thủ (1,04%). Hơn nữa, chi phí cho nguyên liệu vỏ cam cũng thấp nhất, đặc biệt là khi sử dụng vỏ cam phế thải của các cơ sở sản xuất nước ép trái cây.

Quy trình công nghệ tách chiết Hesperidin (hình 2) từ vỏ cam (hoặc nguyên liệu có chứa hesperidin) bao gồm các công đoạn sau:

1. Nghiền nguyên liệu chứa hesperidin:

Vỏ cam được nghiền với máy nghiền cỡ sàng 3 mm để đảm bảo sau khi chiết có thể loại bỏ bã dễ dàng mà vẫn đảm bảo hiệu suất cũng như năng suất của quá trình chiết;

2. Chiết Flavonoit toàn phần bằng dung dịch kiềm:

Công đoạn này được thực hiện trong thiết bị có khuấy hoặc bơm tuần hoàn với các điều kiện sau:

- Tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu là: 4/1 - 6/1 (TT/KL);

- pH của hỗn hợp chiết: 11 - 12;

- Nhiệt độ chiết: 30 - 40°C;

- Thời gian chiết là 2 giờ.

Sau khi kết thúc giai đoạn chiết sẽ lọc bỏ bã và tạp chất không tan, thu được dịch lọc. Điều chỉnh pH của dịch lọc này về giá trị 4-5. Để kết tinh trong 24 giờ. Lọc thu Flavonoit toàn phần.

3. Chiết hesperidin ra khỏi hỗn hợp Flavonoit toàn phần: Thực hiện theo phương pháp chiết rắn - lỏng, lần lượt bằng axêton 3 lần và etylaxêtat 1 lần, với tỷ lệ rắn/ lỏng là 1/5 (KL/TT). Thời gian mỗi lần chiết là 0,5 giờ.

4. Tinh chế sản phẩm: Hòa tan hesperidin thô trong metanol ở nhiệt độ sôi với tỷ lệ hesperidin/metanol là 1/200 (KL/TT); Lọc dung dịch thu được qua giấy lọc để loại bỏ tạp chất không tan; Chỉnh nồng độ dung môi về 85% bằng nước; Để kết tinh ở 25oC trong 24 giờ; Lọc tinh thể hesperidin, rửa lại bằng metanol. Sau đó sấy sản phẩm ở 60oC trong 8 giờ. Cuối cùng, sản phẩm Hesperidin được nghiền và đóng gói.

Sản phẩm Hesperidin sản xuất theo quy trình công nghệ này đã được phân tích, kiểm nghiệm bằng các phương pháp hóa lý như: IR, LC-MS, 1H-NMR, 13C-NMR... và đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu sản xuất thuốc với các chỉ tiêu cơ bản sau: Hàm lượng hesperidin: 94,5%; pH: 5,55; Mất khối lượng do sấy: 1,67%; Kim loại nặng: < 20 ppm; Arsen: < 1ppm; Tro sunfat: 0,04%.

Công nghệ này mở ra triển vọng phát triển sản phẩm hóa dược từ nguồn nguyên liệu dược liệu phong phú trong nước vốn là thế mạnh của nước ta, nhất là trong bối cảnh chúng ta đang xây dựng và phát triển ngành sản xuất hóa dược theo chủ trương của Chính phủ nhằm “….Đảm bảo sản xuất trong nước đáp ứng 20% nhu cầu nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp bào chế thuốc vào năm 2015, 50% vào năm 2020 và 80% vào năm 2025…” và “ưu tiên đầu tư sản xuất thuốc thiết yếu, thuốc có thế mạnh xuất khẩu từ dược liệu Việt Nam”. (Quy hoạch phát triển Ngành Hóa dược đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 (21/5/2009).

Theo Nguyễn Văn Chính (Tạp chí CN Hóa chất)