Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu nhận cao dược liệu từ cây aralia armata thuộc chi họ nhân sâm (araliaceae) 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN NGUYỄN PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THU NHẬN CAO DƯỢC LIỆU TỪ CÂY ARALIA ARMATA THUỘC CHI HỌ NHÂN SÂM ARALIACEA

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHAN NGUYỄN PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THU NHẬN CAO DƯỢC

LIỆU TỪ CÂY ARALIA ARMATA THUỘC CHI HỌ NHÂN SÂM (ARALIACEAE)

Chuyên ngành: HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ

Mã số: 8440119

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2022

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - ĐHĐN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.GIANG THỊ KIM LIÊN

Phản biện 1 : TS Nguyễn Trần Nguyên

Phản biện 2 : PGS.TS Lê Minh Đức

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Hóa

lý thuyết và Hóa lý họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 05 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có hệ thực vật đa dạng và phong phú Theo ước tính, nước ta có khoảng gần 13.000 loài thực vật bậc cao trong đó có khoảng hơn 4.000 loài được sử dụng làm thuốc Đây là nguồn dược liệu quý, tiềm năng và triển vọng, có giá trị kinh tế và xã hội rất lớn Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, hàng chục ngàn hoạt chất có trong cây cỏ đã được phát hiện, nghiên cứu, chế biến và làm thuốc chữa bệnh Do đó việc nghiên cứu, xác định các chất có hoạt tính sinh học là các cơ sở khoa học để phát hiện, khai thác, sử dụng có hiệu quả cũng như bảo tồn, phát triển bền vững nguồn tài nguyên thực vật chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học là nhiệm vụ lớn đã và đang đặt

ra trước chúng ta

Các nhà khoa học trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, đã tìm ra một số chất từ thiên nhiên

có thể chữa một số bệnh như ung thư, các bệnh về khớp, mụn nhọt Từ các công trình nghiên cứu của các

nhà khoa học trong và ngoài nước, có thể nhận thấy thành phần hóa học chính của các loài thuộc chi Aralia

là các saponin, đồng thời những chất được tách ra từ các loài thuộc các chi này thể hiện nhiều hoạt tính hữu

ích Tuy nhiên, những nghiên cứu về loài Aralia armata (cẩm ràng, cẩm giàng) thuộc chi Aralia tại Việt

Nam còn rất hạn chế, trong dân gian sử dụng các bộ phận của loài cây này để chữa bệnh theo kinh nghiệm, việc nghiên cứu các điều kiện chiết tách để thu nhận cao chiết từ loài này hầu như chưa có công bố

Với những lý do trên, tôi chọn đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu nhận

cao dược liệu từ cây Aralia armata thuộc chi họ nhân sâm (Araliaceae)” làm đề tài luận văn thạc sĩ của

mình Đề tài nghiên cứu này sẽ cung cấp thêm các thông tin khoa học về các điều kiện thu nhận cao chiết từ

các bộ phận của cây Aralia armata, xây dựng các tiêu chuẩn cơ sở làm căn cứ khoa học để ứng dụng cao

chiết trong thực tiễn

2 Mục đích nghiên cứu

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cành, lá cây Aralia armata

- Tiến hành bài toán tối ưu hóa quá trình chiết để tìm các điều kiện chiết tối ưu

- Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở để thu nhận cao dược liệu theo Dược điển Việt Nam V

- Xác định một số thành phần hoá học

- Khảo sát một số hoạt tính sinh học

- Ứng dụng cao dược liệu để làm thực phẩm bảo vệ sức khoẻ

3 Đối tượng và phạm nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu: bộ phận cành, lá cây Aralia armata thuộc chi Aralia họ nhân sâm

(Araliaceae) thu hái tại Đà Nẵng

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong giới hạn của đề tài luận văn, tôi tập trung nghiên cứu thực nghiệm những nội dung sau:

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cành, lá cây Aralia armata

- Tiến hành bài toán tối ưu hóa quá trình chiết để tìm các điều kiện chiết tối ưu

- Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở để thu nhận cao dược liệu theo Dược điển Việt Nam V

- Xác định một số thành phần hoá học

- Khảo sát một số hoạt tính sinh học

- Ứng dụng cao dược liệu để làm thực phẩm bảo vệ sức khoẻ

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập các tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, ứng dụng của các bộ phận

của cây Aralia armata

- Tham khảo các tài liệu về các phương pháp chưng ninh, chiết ngâm, phương pháp quy hoạch thực nghiệm

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Thu thập và xử lý nguyên liệu

- Phương pháp chưng ninh

- Phương pháp hóa lý xác định các thông số độ ẩm, hàm lượng tro, pH

- Phương pháp xử lý số liệu, phân tích hồi quy, quy hoạch thực nghiệm: quy hoạch trực giao cấp 1

- Thuật toán giải bài toán tối ưu bằng ứng dụng Matlab

- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC-MS)

- Phương pháp định tính các hợp chất hóa học

- Phương pháp thăm dò hoạt tính sinh học

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata để làm dược

liệu, thực phẩm bảo vệ sức khỏe

6 Cấu trúc luận văn

Khóa luận gồm 79 trang trong đó có bảng và hình Phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo và phụ lục (20 trang) Nội dung đề tài chia làm 3 chương:

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU (11 trang)

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (18 trang)

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN (25 trang )

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về cây Aralia armata

1.1.1 Thực vật học

1.1.2 Mô tả cây

1.1.3 Phân bố và sinh thái

1.1.4 Tính vị và công dụng

1.2 Tình hình nghiên cứu về thành phần h a học của cây Aralia armata trên thế giới

1.3 Tình hình nghiên cứu về thành phần h a học của cây Aralia armata ở Việt Nam

- Máy đo sắc kí khí ghép nối khối phổ tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2 (Quatest 2) như Hình 2.3

- Máy đo pH Hana Romania tại trường Đại học Sư phạm- Đại học Đà Nẵng

2.2 SƠ ĐỒ THỰC NGHIỆM TỔNG THỂ

Hình 2.4 Quy trình thực nghiệm chiết xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata

1 Rửa sạch, phơi khô

Xây dựng tiêu chuẩn

cơ sở Cao dược liệu

Đánh giá cảm quan

Độ ẩm, cặn trong nước, hàm lượng tro

pH, kim loại nặng

Đánh giá cảm quan

Đánh giá ATVSTP

Xây dựng quy trình chiết cao với nước cất

Các dịch chiết phân đoạn

1 Chiết phân bố lần lượt với n-hexane, đicholoromethane, ethylacetate

2 Cô quay chân không

Thành phần

h a học

Đo GC-MS

Định tính

Khảo sát hoạt tính sinh học

Hoạt tính kháng vi sinh vật

Hoạt tính kháng viêm

Hoạt tính kháng oxi hóa

Cao dược liệu

1 Nhiệt độ

2 Thời gian

3 Tỉ lệ rắn/lỏng

Quy hoạch

thực nghiệm

Điều kiện chiết

tối ưu

2.3 Nội dung thực nghiệm

2.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu nhận dịch chiết cao từ cây Aralia armata

2.3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá trình chiết cao

2.3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết cao

2.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết cao

2.3.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

2.3.3 Tối ưu hoá

2.3.4 Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cao dược liệu với dung môi nước dựa theo Dược điển Việt Nam

V

2.3.4.1 hiết u t cao dược liệu

2.3.4.2 Mô tả cảm quan

2.3.4.3 Xác định hàm lượng cặn hông tan trong nư c

2.3.4.4 Xác định tỷ lệ m t khối lượng do làm hô

2.3.4.5 Xác định hàm lượng tro toàn phần

2.3.4.6 Xác định hàm lượng kim loại nặng

2.3.4.7 Độ pH

2.3.4.8 Định tính một số l p ch t

2.3.5 Định danh một số thành phần hoá học

2.3.6 Khảo sát hoạt tính sinh học

2.3.6.1 Phương pháp thử khả năng háng viêm

2.3.6.2 Phương pháp ác định hoạt tính háng sinh

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata 3.1.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ Rắn/lỏng đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata

Căn cứ các tài liệu tham khảo, sàng lọc trước đây, căn cứ các nghiên cứu thăm dò được nêu ở chương

2, tôi lựa chọn thời gian trung bình được sử dụng cho những thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung môi đến khối lượng cao chiết là 2 giờ

Cho 50 gam bột cây Aralia armata vào bình cầu có chứa dung môi là nước cất với các thể tích lần

lượt thay đổi: 50mL, 100mL, 150mL, 200mL, 250mL, 300mL Chưng ninh các mẫu nguyên liệu bằng dung môi nước cất trong thời gian 2 giờ thu được các dịch chiết tương ứng, được thể hiện ở Hình 3.1

Hình 3.1 Dịch chiết thu được được khi thay đổi thể tích dung môi chiết

Hỗn hợp dịch chiết thu được đem lọc bỏ cặn tạp chất thu được dịch chiết tổng từ cây Aralia armata

có màu nâu đậm Dịch chiết mang đi cô đuổi dung môi đến khối lượng không đổi, thu được khối lượng cao chiết khô Ảnh hưởng của tỉ lệ Rắn/lỏng lên khối lượng cao chiết khô được trình bày trên Bảng 3.1

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát tỉ lệ rắn lỏng STT Nhiệt độ ( 0

C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lượng cao (gam)

Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu cây Aralia armata ban đầu, chiết bằng phương pháp chưng

ninh ở 2 giờ khi tăng thể tích dung môi nước cất thì khối lượng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dò cho thấy quan hệ giữa các đại lượng Khối lượng cao” và Thể tích dung môi” trong miền khảo sát từ 50mL đến 300

mL có hình dạng quan hệ tuyến tính như mô tả trên Hình 3.2

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn kết quả lượng cao thu được khi thay đổi thể tích dung môi chiết

Dùng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính và xử lý số liệu bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính excel, tôi đề xuất phương trình hồi quy có dạng: y = 0.0004x + 3.2433 với R2=0.9031 và đồ thị biểu diễn tương quan Khối lượng cao” và Thể tích dung môi” được trình bày trên Hình 3.3

Hình 3.3 Đồ thị đường thẳng biểu diễn tương quan khối lượng cao chiết và thể tích dung môi

chiết

Để làm cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo, tôi chọn các thông số thực nghiệm sau: khối lượng nguyên

liệu là 50 gam bột, thể tích dung môi là 150 mL nước cất

3.1.2 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata

Cho 50 gam bột cây Aralia armata vào bình cầu có các thể tích 150mL Đun sôi với dung môi nước

cất trong thời gian lần lượt 1 giờ; 1,5 giờ; 2 giờ; 2,5 giờ; 3 giờ; 3,5 giờ thu được các dịch chiết tương ứng, được thể hiện ở Hình 3.4

Hình 3.4 Dịch chiết thu được khi thay đổi thời gian chiết

Hỗn hợp dịch chiết thu được đem lọc bỏ cặn tạp chất thu được dịch chiết tổng từ cây Aralia armata

có màu nâu đậm Dịch chiết mang đi cô đuổi dung môi đến khối lượng không đổi, thu được khối lượng cao chiết khô Ảnh hưởng của thời gian chiết lên khối lượng cao chiết khô được thể hiện trong Bảng 3.2

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát thời gian STT Nhiệt độ ( 0

C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lượng cao (gam)

y = 0,0004x + 3,2433 R² = 0,9031

4 80 150 2,5 3.31

Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu cây Aralia armata ban đầu, chiết bằng phương pháp chưng

ninh thể tích dung môi nước cất là 150 mL thì khi tăng thời gian chưng ninh, khối lượng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dò cho thấy quan hệ giữa các đại lượng Khối lượng cao” và Thời gian” trong miền khảo sát

từ 1 giờ đến 3,5 giờ có hình dạng quan hệ tuyến tính như mô tả trên Hình 3.5

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn khối lượng cao thu được khi thay đổi thời gian chiết

Dùng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính và xử lý số liệu bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính excel, tôi đề xuất phương trình hồi quy có dạng: y = 0.0371x + 3.2148 với R2=0.9031 và đồ thị biểu diễn tương quan Khối lượng cao” và Thời gian” được trình bày trên Hình 3.6

Hình 3.6 Đồ thị đường thẳng biểu diễn tương quan khối lượng cao chiết và thời gian chiết

Để làm cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo, tôi chọn các thông số thực nghiệm sau: khối lượng nguyên

liệu là 50 gam bột, thời gian chiết là 2 giờ

Thời gian (giờ)

Khối lượng cao(g)

y = 0,0371x + 3,2148 R² = 0,9031

Thời gian (giờ) Khối lượng

cao(g)

3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết xuất cao dược liệu từ cây Aralia armata

Cho 50 gam bột cây Aralia armata vào bình cầu có chứa dung môi là nước cất với cùng thể tích là

150mL ở các nhiệt độ thay đổi như sau: 500

C, 600C, 700C, 800C, 900C, 1000C trong thời gian 2 giờ thu được các dịch chiết tương ứng, được thể hiện ở Hình 3.4

Hình 3.7 Dịch chiết thu được khi thay đổi nhiệt độ chiết

Hỗn hợp dịch chiết thu được đem lọc bỏ cặn tạp chất thu được dịch chiết từ cây Aralia armata có

màu nâu đậm Dịch chiết mang đi cô đuổi dung môi đến khối lượng không đổi, thu được khối lượng cao chiết khô Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên khối lượng cao chiết khô được thể hiện trong Bảng 3.3

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát nhiệt độ STT Nhiệt độ ( 0

C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lượng cao (gam)

Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu cây Aralia armata ban đầu, chiết bằng phương pháp chưng

ninh thể tích dung môi nước cất là 150 mL, thời gian chiết là 2 giờ thì khi tăng nhiệt độ chưng ninh, khối lượng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dò của nhóm nghiên cứu cho thấy quan hệ giữa các đại lượng Khối lượng cao” và Nhiệt độ” trong miền khảo sát từ 500C đến 1000C có hình dạng quan hệ tuyến tính như mô

cao(g)

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn khối lượng cao thu được khi thay đổi nhiệt độ chiết

Dùng phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính và xử lý số liệu bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, với sự hỗ trợ của phần mềm máy tính excel, tôi đề xuất phương trình hồi quy có dạng: y = 0.0231x + 3.214 với R2=0.9234 và đồ thị biểu diễn tương quan Khối lượng cao” và Nhiệt độ” được trình bày trên Hình 3.9

Hình 3.9 Đồ thị đường thẳng biểu diễn tương quan khối lượng cao chiết và nhiệt độ chiết Nhận xét:

- Từ các kết quả khảo sát tại mục 3.1, tôi chọn 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu nhận cao chiết từ

cây Aralia armata là thể tích dung môi, thời gian chiết và nhiệt độ chiết để tiến hành phương pháp quy hoạch thực nghiệm, tìm các điều kiện tối ưu áp dụng cho nghiên cứu với lượng nguyên liệu 50 gam bột cây Aralia armata trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Các mức yếu tố được chọn lọc từ các thí nghiệm khảo sát trên: Thể tích dung môi từ 50 mL đến 300 mL; thời gian chiết từ 1 giờ đến 3,5 giờ, nhiệt độ chiết từ 500C đến 1000

C

3.2 Kết quả quy hoạch thực nghiệm

Xét các ảnh hưởng của k = 3 yếu tố gồm:

- Tỉ lệ rắn lỏng: Z1 = 50 ÷ 300 mL/50 gam bột cây Aralia armata

- Thời gian chiết: Z2 = 60 ÷ 210 phút;

- Nhiệt độ chiết: Z3 = 50 ÷ 100oC

Số thí nghiệm cần thực hiện là N = 2k = 8

Kết quả thực nghiệm thể hiện ở bảng 3.4

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm

cao(g)

Kết quả đổi biến thu được ở bảng 3.5

Bảng 3.5 Bảng kết quả chuyển đổi từ biến khảo sát Z

thành bảng biến không thứ nguyên x

3.2.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm

- Chọn phương trình hồi qui cấp I để nghiên cứu có dạng đầy đủ là:

3.2.3 Kiểm định mô hình thực nghiệm

- Kiểm tra tính có nghĩa của các hệ số b j bằng chuẩn số Student

+ Ở thí nghiệm này, ta thực hiện 4 thí nghiệm tại tâm thu được:

y1o = 3.36

yio: giá trị đo được ở lần lặp thứ i tại tâm thực nghiệm;

y̅ : giá trị trung bình của m lần lặp oo

 Sth = 0.008164966

+ Độ lệch chuẩn S b j S th

√N  Sbj = 0.002886751

+ Chuẩn số Student thực nghiệm (ttn) được tính theo công thức: ttn = bj

Trong đó: L là số hệ số có nghĩa trong phương trình hồi quy, L = 7

yi là giá trị ghi lại từ thực nghiệm

ŷi là giá trị thu được bằng cách thay xj vào phương trình (***)

Kết quả thể hiện dưới đây: