Nghiên cứu chiết tách và xác định hàm lượng Axit trong lá , vỏ cây bứa

Nghiên cứu chiết tách và xác định hàm lượng Axit trong lá , vỏ cây bứa ứng dụng tạo muối kali hydroxy citrat

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH AXIT

HYDROXYCITRIC TRONG LÁ, VỎ QUẢ CỦA CÂY BỨA, ỨNG DỤNG TẠO MUỐI KALI HYDROXY CITRAT

A STUDY ON THE EXTRACTION, SEPARATION AND DETERMINATION OF HYDROXYCITRIC ACID IN FRESH LEAVES AND DRIED RINDS OF THE FRUITS OF GARCINIA OBLONGIFOLIA CHAMP EX BENTH FOR MAKING POTASSIUM HYDROXYCITRATE SALT

SVTH : NGUYỄN MINH HIỀN

Lớp 04HH – Khoa Hóa – Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng

GVHD: PGS.TS ĐÀO HÙNG CƯỜNG

Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm Đà Nẵng

TÓM TẮT

Sau khi chiết tách các axit hữu cơ trong lá, vỏ quả bứa khô, kiểm tra mẫu chiết bằng phổ hồng ngoại IR, xác định HCA bằng phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC), kết quả cho thấy chiết bằng dung môi nước cho lượng axit HCA là lớn nhất, tiếp đến là axeton và metanol Giá trị thu được chủ yếu của phương pháp HPLC được tính đến chỉ là HCA, hàm lượng trong lá và vỏ quả bứa khô lần lượt là 2,663 và 15,221%, phần axit còn lại là lượng nhỏ axit citric Bước đầu

đã tạo được muối Kali hydroxy citrat

ABSTRACT

After the extraction and separation of organic acids in fresh leaves and dried rinds of the fruits

of Garcinia oblongifolia champ ex benth, the examination of samples by infrared analysis, the determination of hydroxycitric acid (HCA) by high – performance liquid chromatography (HPLC), it is shown that the extraction with the use of water produces the highest amount of HCA, followed by aceton and methanol By HPLC, the major organic acid found is hydroxycitric acid that constitutes 2.663% and 15.221% in the leaves and rinds of the fruits respectively, and citric acid makes up the minority This provides the basic substance for making potassium hydroxycitrate salt

1 MỞ ĐẦU

Cây bứa là loại cây tương đối dễ trồng, cho năng suất cao và có mặt ở hầu hết trên các địa bàn Miền Trung, Tây Nguyên, Nam Bộ Từ lâu, người Việt Nam ta đã dùng lá và quả bứa làm món ăn, vỏ bứa để trị một số bệnh ngoài da…Trên thế giới việc nghiên cứu cây bứa đã được chú trọng từ lâu, những nghiên cứu trong thời gian gần đây đã chứng minh tính hiệu quả của muối 60% canxi – kali của HCA được lấy từ Garcinia cambogia (trong các sản phẩm của HCA-SX hay Super CitriMax) trong việc khống chế cân nặng

Cho đến nay ở nước ta chưa có một nghiên cứu nào mang tính cơ bản về thành phần, tính chất, khả năng ứng dụng về các hợp chất hóa học có trong cây bứa Với những lí do trên,

chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách, xác định axit hyđroxy citric trong

lá, vỏ quả của cây bứa, ứng dụng tạo muối kali hidroxy citrat”

2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu:

Lá, vỏ quả của cây bứa

(Garcinia oblongifolia

Champ Ex Benth.) tại xã

Hòa Liên, huyện Hòa Vang –

TP Đà Nẵng (hình 2.1)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp trọng lượng

 Sử dụng chiết chưng ninh, chiết soxhlet để tách axit hydroxycitric

 Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ để xác định tổng lượng axit

 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học bằng phổ hồng ngoại IR

 Phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC) để định lượng các axit hữu cơ

3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Xác định một số đại lượng vật lí

Dựa vào phương pháp trọng lượng có thể xác định được độ ẩm và hàm lượng tro trong

lá, vỏ quả bứa như sau (bảng 3.1 và 3.2)

Bảng 3.1: Kết quả xác định độ ẩm trong lá, vỏ quả bứa

m1: Khối lượng mẫu sau khi sấy

m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy W (%): độ ẩm của mẫu

Nhận xét: Vậy độ ẩm trung bình trong lá là 70,90%; trong vỏ quả bứa là 84,34%

3.1.2 Hàm lượng tro trong lá, vỏ quả bứa

Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lượng tro trong lá, vỏ quả bứa sấy khô

m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi tro hóa (g)

m2: Khối lượng mẫu m3: Khối lượng cốc và mẫu sau khi tro hóa

Nhận xét: Hàm lượng tro trung bình trong lá bứa là 3,35%; trong vỏ quả khô là 1,5%

3.2 Chiết các axit hữu cơ

Chiết Soxhlet: Cân khoảng 10g mẫu vỏ quả bứa dạng bột mịn chiết với 150ml axeton

hay metanol ở 750C trong vòng 8 tiếng Lọc và cô đặc dịch chiết, sau đó xử lí bằng

Lá

bứa

Vỏ

quả

bứa

Lá

bứa

1 28,551 32,532 3,981 28,679 0,128 3,21

2 29,302 33,211 3,919 29,434 0,132 3,37

3 26,549 30,453 3,910 26,689 0,140 3,58

4 28,141 32,244 4,103 28,274 0,133 3,24

Vỏ

quả

bứa

khô

1 30,924 34,356 3,432 30,978 0,054 1,57

2 26,946 30,662 3,676 27,003 0,057 1,55

3 26,897 31,071 4,174 26,958 0,061 1,46

4 28,564 32,550 3,986 28,620 0,056 1,40

than hoạt tính để tẩy màu Lọc bằng phễu buchne, dịch chiết được trộn chung và cô đặc còn lại 50ml, lưu giữ mẫu ở 40

C

Chưng ninh trong nồi áp suất: Cân khoảng 10g mẫu lá hoặc vỏ quả tươi đã cắt nhỏ

với 150ml nước cất trong nồi áp suất ở nhiệt độ 1270C, áp suất 0,15Mpa trong thời gian 1 giờ Lọc bằng vải muslin và phần xác tiến hành chiết lần nữa cho đến khi dịch lọc không còn vị chua, kiểm tra bằng giấy pH cho môi trường trung tính Xử lí bằng than hoạt tính, lọc bằng phếu buchne Tiếp tục xử lí với 100ml cồn để kết tủa hết pectin Ly tâm lọc kết tủa, cô đặc dịch nổi đến 50 ml, lưu giữ mẫu ở 40

C

3.3 Kiểm tra mẫu chiết bằng phổ hồng ngoại (IR)

sóng 1620 và 1750cm-1, đó là phổ của nhóm C=O trong nhóm –COOH), có thể kết luận trong mẫu chiết từ nước của lá, vỏ quả bứa có sự tồn tại của các axit hữu cơ

3.4 Xác định HCA trong mẫu chiết bằng sắc kí lỏng cao áp

Axit HCA lại có khuynh hướng bị lacton hóa trong suốt quá trình gia nhiệt Đối với phương pháp sắc kí lỏng cao áp, ta có thể định lượng HCA và các axit khác một cách riêng biệt mà không cần phải sấy, hóa hơi dịch chiết

3.4.1 Xây dựng đường chuẩn

Chuẩn bị HCA tự do và dung dịch chuẩn axit citric: Cho 50mg chất chuẩn hòa với

5ml nước, xử lí với 500 mg Dowes 50[H+] Chuẩn bị 5 dung dịch chuẩn HCA có nồng độ thay đổi từ 10ppm đến 320ppm Dung dịch chuẩn axit citric được chuẩn bị riêng biệt có nồng

độ thay đổi từ 2 đến 30ppm Kết quả xây dựng đường chuẩn được thể hiện qua hình 3.3 và 3.4

Hình 3.1: Phổ IR mẫu vỏ quả bứa

chiết trong nước

trong nước

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Wavenumbers (cm-1)

3400

3450

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Wavenumbers (cm-1)

3.4.2 Kết quả xác định HCA trong lá, vỏ quả bứa

Điều kiện sắc kí để xác định (-)-HCA và axit citric trên máy sắc kí lỏng cao áp Knauer, lắp cột sắc kí C18: 250mm x 4,6ID x 5μm Quá trình dò được thực hiện bởi đetectơ UV: bước sóng 210nm Pha động gồm (A) metanol và (B) là axit photphoric 0,01M với tốc độ dòng 1,5ml/m, B:A theo tỉ lệ 9:1

Nhận xét: Thời gian lưu của HCA và axit citric được tìm thấy trong tất cả các mẫu lần

lượt là 4,992 ± 0,065; 5,609 ± 0,010 phút (hình 3.6, 3.7, 3.8, 3.9) Axit chủ yếu được tìm thấy trong lá, vỏ quả bứa bằng HPLC là HCA Pic thứ yếu được xác định là axit citric

Thành phần axit hữu cơ xác định bằng phương pháp sắc kí lởng cao áp được tính bằng công thức sau:

Công thức tính HCA: %HCA = (1,37*S – 6,88)*Vđm*Kpl/m*10000

Công thức tính axit citric: %AC = (2,55*S – 5,43)*Vđm*Kpl/m*10000

Vcđ : Thể tích mẫu cô đặc (ml)

Kpl : Hệ số pha loãng m : Trọng lượng mẫu thử (g) Kết quả xác định HCA và axit citric trong lá, vỏ quả bứa bằng phương pháp HPLC được thể hiện ở bảng 3.3

Hình 3.5: Sắc kí đồ mẫu axit HCA và axit

xitric chuẩn

Hình 3.6: Sắc kí đồ mẫu vỏ quả bứa khô

chiết trong metanol

Hình 3.8: Sắc kí đồ mẫu vỏ quả bứa khô chiết trong axeton Hình 3.7: Sắc kí đồ mẫu quả

0 5 10 15 20

Tồng lượng axit TB (g/100g)

Thời gian chiết (phút)

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian chiết vào tống lượng axit chiết

được

0 5 10 15 20

50 100 150 200 250 300

Tồng lượng axit TB

Thể tích nước

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến tống lượng axit chiết được

Bảng 3.3: Kết quả xác định axit hữu cơ trong lá, vỏ quả bứa bằng HPLC

Nhận xét: Khi dùng dung môi nước với phương pháp chưng ninh thu được hàm lượng

HCA là cao nhất (15,2%), tiếp đến là axeton cuối cùng là metanol

3.5 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tổng lượng axit hữu cơ trong phương pháp chưng ninh bằng nồi áp suất

3.5.1 Khảo sát thời gian chiết tối ưu

Cân khoảng 10g mẫu vỏ quả bứa

khô chưng ninh trong nồi áp suất với

200ml nước tiến hành trong các khoảng

thời gian: 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120

phút

Nhận xét: Tổng lượng axit chiết

phút, về sau lượng axit thu được thay đổi không đáng kể

3.5.2 Khảo sát tỉ lệ rắn/ lỏng tối ưu

ta cố định thời gian chiết là 90 phút và thay đổi tỉ lệ dung môi chiết, cụ thể là nước lần lượt là: 50, 100, 150, 200, 250, 300 ml

10g/200ml nước

3.6 Tạo muối Kali hydroxyl citrat

Dựa vào kết quả khá khả quan về lượng HCA thu được bằng phương pháp chưng ninh, trên cơ sở đó xây dựng quy trình tạo muối kali hydroxyl citrat Dịch chiết sau khi cô đặc

Mẫu

Dung môi chiết

Stt mẫu m (g)

Am

Vcđ Kpl

HCA (%)

Axit xitric (%)

HCA Axit

xitric

Lá bứa Nước

1 10,359 91,422 0 100 25 2,857 0

2 10,328 91,821 0 100 25 2,878 0

3 10,093 89,091 0 100 25 2,853 0

Vỏ quả

bứa khô Axeton

1 10,087 198,414 4,188 50 100 13,133 0,260

2 10,199 199,457 4,042 50 100 13,059 0,239

3 10,086 193,552 3,854 50 100 12,804 0,218

Vỏ quả

bứa Nước

1 10,513 238,573 5,602 50 100 15,218 0,421

2 10,086 229,983 5,358 50 100 15,278 0,408

3 10,000 226,488 5,187 50 100 15,170 0,390

Vỏ quả

bứa khô Metanol

1 10,199 147,534 2,840 100 50 9,572 0,089

2 9,949 141,736 2,651 100 50 9,413 0,067

3 10,188 146,887 2,750 100 50 9,538 0,078

Hình 3.10: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của tổng lượng axit vào thời gian chiết

Hình 3.11: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của tổng

lượng axit vào thể tích nước

4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000.0

0.3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18.2

cm-1

EGY

MUOI KALI CUA AXIT HIDROXI CITRIC

3391.41,0.39

2941.46,7.29

1759.49,3.02 1622.62,0.29 1415.85,1.42

1330.93,5.59 1282.26,6.21 1268.96,6.20 1225.13,5.05 1181.95,9.98

1139.45,6.00 1049.20,2.14

được tách ra, xử lí bằng cồn tuyệt đối, cho phép lưu giữ qua đêm Sau đó sấy ở nhiệt độ 900

C, trong vòng 48 giờ Khối lượng muối tạo thành được thể hiện qua bảng 3.4

Bảng 3.4: Khối lượng muối tạo thành

Nhận xét:

Hiệu suất tạo muối ước đạt

80% - 82%

Kiểm tra sản phẩm bằng phổ hồng ngoại IR

KẾT LUẬN:

 Độ ẩm trung bình trong lá bứa là 70,90%, độ ẩm trung bình trong vỏ quả bứa là 84,34%

 Hàm lượng tro trung bình trong lá là 3,35%, hàm lượng tro trung bình trong vỏ quả khô là rất thấp 1,49%

 Nước là dung môi chiết tốt nhất Axit chủ yếu được tìm thấy trong lá, vỏ quả bứa bằng HPLC là HCA, được thể hiện trên sắc kí đồ Pic thứ yếu được xác định là pic của axit citric Riêng đối với mẫu lá bứa chiết trong nước không xuất hiện pic của axit citric

 So sánh với các kết quả của các tác giả nước ngoài thì hàm lượng axit HCA trong vỏ quả bứa là khá cao (15,17-15,21%).Với có những kết quả bước đầu trong việc tạo muối Kali của axit hidroxy citric đề tài sẽ tiếp tục khai thác theo hướng ứng dụng của HCA trong sản xuất dược liệu hoặc thực phẩm giảm cân – cụ thể là tạo muối kali và canxi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc (2002), Cơ sở Hoá Học Phân Tích, Nhà xuất bản Khoa

học và kỹ thuật, Hà Nội

[2] S Jena, Jayaprakasha, Kunnumpurath, Sakariah (2002), "Organic Acids from Leaves,

Fruits, and Rinds of Garcinia cowa", Journal of Agricultural and Food chemistry, 50(12),

3431-3434

[3] Lewis, Y S.; Neelakantan, S (1965), “(-)-Hydroxycitric acid – The principal acid in the

fruits of Garcinia cambogia”, Phytochemistry, 4, 619-625

Mẫu Khối lượng mẫu Khối lượng muối tạo thành

Nhận xét:

Kết quả chụp phổ IR cho thấy xuất hiện pic có bước sóng 3391cm-1, ứng với phổ dao động của nhóm –OH và

có pic ứng với bước sóng 1622cm-1 ứng với nhóm C=O trong nhóm – COOH, nhưng có sự lệch tương đối

do có nhóm –COOH đã chuyển thành nhóm –COOK

Hình3.12: Phổ IR của sản phẩm muối tạo thành