Mục đích của nghiên cứu là khảo sát đơn yếu tố nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi ethanol, ảnh hưởng tới quá trình tách chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì c[r]
Trang 1NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT ASIATICOSIDE
TỪ CÂY NGŨ GIA BÌ CHÂN CHIM
Lê Thị Nga * , Nguyễn Văn Tùng, Vũ Thị Hằng, Cao Thị Duyên,
Lê Thị Phượng, Lưu Hồng Sơn, Tạ Thị Lượng, Trần Văn Chí
Trường Đại học Nông Lâm - ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Mục đích của nghiên cứu là khảo sát đơn yếu tố nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi ethanol, ảnh hưởng tới quá trình tách chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim cho kết quả tương ứng: 80 o C ; 15/1 (v/w); 80% Trên cơ sở khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện chiết tách, chúng tôi nhận thấy nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi là những yếu tố ảnh hưởng mạnh đến quá trình chiết tách Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box- Behnken đã tìm được điều kiện tối ưu quá trình tách vỏ cây ngũ gia bì chân chim ở nhiệt độ sấy 79,52°C, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 17,51/1 (v/w), ethanol 79,42%, hàm lượng asiaticoside là 0,0545% Kết quả thực nghiệm cho kết quả có độ tương thích cao với mô hình
Từ khóa: ngũ gia bì chân chim, asiaticoside, tách chiết, tối ưu, Box- Behnken
MỞ ĐẦU*
Chân chim (Schefflera heptaphylla) là chi lớn
nhất, có thành phần loài rất đặc sắc, đa dạng;
hiện đã thống kê được khoảng 56 loài (chiếm
39,7% tổng số loài của cả họ) và 4 thứ, trong
số đó có tới 40 loài (chiếm 71,2% số loài
trong chi, hay 28,4% tổng số loài của cả họ)
là đặc hữu Đây thực sự là nguồn tài nguyên
chứa các hợp chất tự nhiên rất phong phú và
có nhiều tiềm năng ở Việt Nam [3], ngũ gia bì
chân chim mọc hoang ở nhiều tỉnh miền bắc
nước ta [2]
Chân chim có một số tác dụng dược lý: Tăng
lực, chống lạnh, hạ đường huyết, kiểu
oestrogen, ảnh hưởng đối với thuốc gây ngủ
Ngoài ra, chân chim còn được kết hợp với
dược liệu khác để chữa: Phong thấp đau
xương, bệnh cước khí, chân sưng đau, chân tê
buốt sưng đau, da lở ngứa do thấp nhiệt [4]
Cây ngũ gia bì chân chim là một loại cây dễ
kiếm trong tự nhiên và được sử dụng với
nhiều công dụng khác nhau Trong vỏ thân
của cây ngũ gia bì chân chim có chứa
asiaticoside [1]
Asiaticoside và scheffoleoside B được phân
lập từ vỏ thân cây Schefflera heptaphylla [5]
Asiaticoside là 1-O-acyl-D-glucose pyranose
được tìm thấy trong tự nhiên Asiaticoside có
*
Tel: 01685141798
khả năng kháng khuẩn và hoạt tính diệt nấm chống lại được mầm bệnh và nấm, asiaticoside còn có khả năng đuổi muỗi hiệu quả [4] Vì vậy asiaticoside được sử dụng nhiều trong lĩnh vực dược phẩm
Việc tách chiết asiaticoside chịu ảnh hưởng bởi dung môi, điều kiện chiết Vì vậy mục đích của nghiên cứu là nhằm tối ưu hóa quá trình tách chiết asiaticoside tổng số từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim tại trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Vỏ cây ngũ gia bì chân chim (Schefflera heptaphylla) được thu hái tự nhiên tại trường
Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên, xã Quyết Thắng, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên
Nguyên liệu được rửa sạch, sau đó đem đi sấy
ở nhiệt độ 80o
C đến độ ẩm dưới 10%, tiến hành bảo quản trong túi PE đặt trong hộ nhựa kín, lưu trữ ở nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng
và ẩm
Dung môi: Dùng dung môi ethanol (dạng tinh khiết – Việt Nam)
Bố trí thí nghiệm
Asiaticoside được chiết từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim bằng dung môi ethanol 50, 60, 70,
Trang 280, 90% (v/v) Nhiệt độ sấy là 60, 70, 75, 80,
85oC trong các khoảng thời gian 3 h, 4 h, 5 h,
6 h với tỷ lệ dung môi: nguyên liệu lần lượt là
10:1; 15:1; 20:1 (v/w) Sau khi tiến hành khảo
sát các đơn nhân tố, chúng tôi lựa chọn 03
yếu tố là các yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến
hàm lượng asiaticoside tổng số trong vỏ cây
ngũ gia bì chân chim, để đánh giá khả năng
ảnh hưởng của chúng, chúng tôi sử dụng
phương pháp bề mặt chỉ tiêu theo thiết kế thí
nghiệm của Box – Behnken với ba yếu tố, ba
cấp độ
Xác định hàm lượng asiaicoside tổng số
Cân 3 g bột vỏ cây ngũ gia bì chân chim cho
vào giấy lọc buộc kĩ để tránh bột rau chảy ra
ngoài Sau đó cho gói bột vào phần thân của
bình soxhlet, còn dung môi cho khoảng 250
ml vào bình cầu bên dưới rồi tiến hành tách
chiết ở nhiệt độ sôi của dung môi Sau khi
chiết xong phần dịch chiết sẽ được cho vào
bình tam giác, rồi tiến hành lọc thô, lọc tinh
Cuối cùng dịch chiết được chứa trong
eppendorf đem đi phân tích sắc kí Đánh dấu
mức dịch chiết ở bình tam giác và xác định
thể tích dịch chiết Hàm lượng asiaticoside
(X) của mẫu sẽ được tính dựa vào nồng độ
của asiaticosdie chuẩn thông qua diện tích
peak chuẩn và diện tích peak ghi nhận được
của mẫu công thức sau: [1]
Trong đó:
Sas: Diện tích peak của Asiaticoside chuẩn
Sm: Diện tích peak của Asiaticosdie mẫu
A: Nồng độ mẫu Asiaticoside chuẩn (mg/ml)
K: Thể tích của dịch chiết Asiaicoside (ml)
Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu nghiên cứu được xử lý bằng phần
mềm xử lý số liệu SPSS 18
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của nồng độ ethanol
Từ kết quả bảng 1 cho thấy khi chiết ở nồng
độ khác nhau thì sẽ cho hàm lượng
asiaticoside khác nhau và hàm lượng
asiaticoside bắt đầu tăng lên khi chiết ở nồng
độ từ 50% đến 70% Hàm lượng asiaticoside đạt cao nhất tại nồng độ ethanol 80% tương ứng với hàm lượng asiaticoside 0,037% Tiếp tục tăng nồng độ ethanol lên 90% thì hàm lượng asiaticoside không tăng Do vậy, nồng
độ ethanol 80% là thích hợp nhất để thực hiện quá trình tách chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim
Bảng 1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ
ethanol đến hàm lượng asiaticoside của vỏ cây
ngũ gia bì chân chim
CT Nồng độ
(%)
Hàm lượng asiaticoside (mg/100 g)
CT1 50 0,027b ± 0,002 CT2 60 0,028b ± 0,002 CT3 70 0,030b ± 0,002 CT4 80 0,037a ± 0,001 CT5 90 0,036a ± 0,001
Ghi chú: Trên cùng 1 cột các giá trị mang cùng chữ số mũ thì khác nhau không có ý nghĩa ở mức
α = 0,05
Ảnh hưởng của thời gian chiết
Từ bảng 2 ta thấy thời gian tách chiết có ảnh hưởng đến quá trình chiết tách asiaticoside từ nguyên liệu vỏ cây ngũ gia
bì chân chim Ta có thể nhận thấy hàm lượng asiaticoside tăng khi tăng thời gian chiết từ 3 h đến 4 h Tuy nhiên khi tăng thời gian chiết lên 5 h thì có hàm lượng bị giảm
từ 0,040% xuống 0,036% Tiếp tục tăng thời gian chiết lên 6 h thì hàm lượng asiaticoside tiếp tục giảm từ 0,040% xuống 0,035% Khi chiết ở thời gian là 4 h thì cho hàm lượng asiaticoside là cao nhất, vì vậy chúng tôi chọn thời gian chiết thích hợp là 4 h
Bảng 2 Ảnh hưởng của thời gian chiết
CT Thời gian chiết
(giờ) asiaticoside (%) Hàm lượng
CT4 6 h 0,035b ± 0,002
Ghi chú: Trên cùng 1 cột các giá trị mang cùng chữ số mũ thì khác nhau không có ý nghĩa ở mức
α = 0,05
Ảnh hưởng nhiệt độ sấy
Từ kết quả bảng 3 cho thấy nhiệt độ sấy là yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng asiaticoside
K A Sas Sm
Trang 3tổng thu được sau quá trình chiết Từ bảng 3
ta có thể thấy hàm lượng asiaticoside tăng đều
khi tiến hành tăng nhiệt độ từ 60oCđến 80o
C
Hàm lượng tăng cao từ 0,037% lên 0,048%
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 85oC
thì hàm lượng asiaticoside có xu hướng giảm
Hàm lượng asiaticoside thu được cao nhất khi
chiết ở 80o
C Vì vậy nhiệt độ sấy thích hợp là
80oC
Bảng 3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
CT Nhiệt độ (°C) Hàm lượng
asiaticoside (%)
CT1 60 0,037c ± 0,001
CT2 70 0,040b ± 0,002
CT3 75 0,041b ± 0,002
CT4 80 0,048a ± 0,002
CT5 85 0,042b ± 0,001
Ghi chú: Trên cùng 1 cột các giá trị mang cùng
chữ số mũ thì khác nhau không có ý nghĩa ở mức
α=0,05
Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu
Từ bảng 4 cho thấy tỷ lệ dung môi/ nguyên
liệu có ảnh hưởng tới hàm lượng asiaticoside
được chiết từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim
Hàm lượng asiaticoside trong dịch chiết tăng
lên khi tỷ lệ: dung môi/ nguyên liệu tăng Từ
tỷ lệ 10/1 đến 15/1, hàm lượng asiaticoside
tăng nhanh nhưng từ tỷ lệ 15/1 đến 20/1 thì
hàm lượng asiaticoside lại tăng chậm Đạt
hàm lượng asiaticoside cao nhất 0,055% ở tỷ
lệ dung môi/ nguyên liệu là 20/1 Tuy nhiên
hàm lượng asiaticoside ở công thức tỷ lệ 15/1
và 20/1 sự sai khác không có ý nghĩa thống
kê Vì vậy chúng tôi chọn tỷ lệ dung môi/
nguyên liệu thích hợp là 15/1 để tiết kiệm
dung môi
Bảng 4.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu
CT
Tỷ lệ dung môi/
nguyên liệu
(ml/g)
Hàm lượng asiaticoside (%)
CT1 10/1 0,048b ± 0,002
CT2 15/1 0,054a ± 0,002
CT3 20/1 0,055a ± 0,002
Tối ưu hóa quá trình tách chiết
Chúng tôi sử dụng phương pháp bề mặt chỉ
tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box-
Behnken với ba biến ba cấp độ Các số liệu thu được từ dịch chiết vỏ cây ngũ gia bì chân chim được xử lý trên phần mềm Design- Expert 7.0 (Stat-Ease Inc, Minneapolis, USA) ANOVA được dùng để đánh giá kết quả thu được Tiến hành giải bài toán tối ưu theo phương pháp “hàm mong đợi” Sử dụng phần mềm Design-Expert 7.0 để tiến hành tối ưu hóa nhằm xác định được giá trị của ba yếu tố
mà tại đó hàm lượng asiaticoside là cao nhất
Áp dụng phương pháp phân tích hồi quy các
số liệu thực nghiệm, thu được mô hình đa thức bậc hai thể hiện hàm lượng asiaticoside: Y= +0,054 – 1,375*10-3*A + 8,75*10-4 *B – 1,25*10-3*C – 7,5*10-4*A*B + 9,5 *10 -3
*A*C - 5*10-4*B*C – 0,012 A2 – 9,75*10-4
*B2 – 0,021*C2 Trong đó Y là hàm lượng asiaticoside trong dịch chiết dự báo thu được
Bảng 5 Ma trận thực nghiệm Box- Behnken ba yếu
tố chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim
TN
Biến thực
Hàm lượng asiaticoside (%)
A (nhiệt
độ sấy)
B (dung môi/
nguyên liệu)
C (nồng
độ ethanol)
16 80 15/1 80 0,055
Để đánh giá mô hình chúng tôi sử dụng phân tích ANOVA Kết quả phân tích ANOVA được thể hiện qua bảng sau:
Trang 4Bảng 6 Phân tích phương sai ANOVA của mô hình chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim
Sai số (pure error) 0,12 4 0,031
SS: Tổng phương sai; DF:Bậc tự do; MS: Trung bình phương sai; Chuẩn F: Chuẩn Fisher; Residual:
Phần dư; “Lack of Fit”: Chuẩn đánh giá độ không tương thích của mô hình với thực nghiệm
Từ kết quả phân tích ANOVA ta thấy giá trị xác suất của mô hình P-value = 0,0001<0,05 do đó
mô hình được lựa chọn để giải thích cho kết quả của thí nghiệm, Lack of fit test = 0,0743 (not
significant) có ý nghĩa đối với mô hình
Hình 1 Bề mặt đáp ứng hàm lượng asiaticoside
a Mô hình tương tác giữa tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu và nhiệt độ b Mô hình tương tác giữa nồng độ và
tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu c Mô hình tương tác giữa nồng độ và nhiệt độ
Phương án tốt nhất được dự đoán nhiệt độ sấy 79,52°C, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 17,51/1
(v/w), nồng độ ethanol 79,42% khi đó hàm lượng asiaticoside đạt 0,0545% Kết quả kiểm tra
bằng thực nghiệm cho kết quả tương ứng
Hình 2 Hàm kỳ vọng và điều kiện tối ưu ở hàm lượng asiaticoside
Trang 5KẾT LUẬN
Điều kiện tách chiết thích hợp để thu được
hàm lượng asiaticoside được xác định như
sau: Nhiệt độ sấy 80o
C, tỷ lệ dung môi/
nguyên liệu 15/1 (v/w), nồng độ ethanol 80%
Chúng tôi sử dụng phương pháp bề mặt chỉ
tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box-
Behnken với ba biến ba cấp độ cho phương
án tốt nhất được dự đoán nhiệt độ sấy
79,52°C, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 17,51/1
(v/w), nồng độ ethanol 79,42% khi đó hàm
lượng asiaticoside đạt 0,0545% Kết quả kiểm
tra bằng thực nghiệm có độ tương thích cao
Kết quả của chúng tôi chỉ ra tiềm năng sử dụng
vỏ cây ngũ gia bì chân chim trong dược phẩm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Nguyễn Thị Vân Anh (2012), Nghiên cứu điều kiện chiết tách asiaticoside từ rau má và ứng dụng sản xuất trà chức năng từ rau má, Luận văn thạc
sĩ Kỹ thuật công nghệ thực phẩm và đồ uống, Đại học Đà Nẵng
2 Đỗ Tất Lợi (2004), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, Nxb Y học
3 Lã Đình Mõi, Châu Văn Minh, Trần Văn Sung
và cs (2013), “Họ nhân sâm (araliaceae Juss.)
nguồn hoạt chất sinh học đa dạng ở Việt Nam” Hội nghị khoa học toàn quốc về sinh thái và tài nguyên sinh vật lần thứ 5, Hà Nội ngày 18/10/2013, Nxb Nông nghiệp, tr 1153- 1157
4 Nguyễn Tấn Phát (2016), Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của lá Schefflera Sessiliflora De P V Thuộc họ ngũ gia
bì (Araliaceae), Luận án tiến sĩ hóa học, Học viện khoa học và công nghệ
5 Chun Wu, Ying-Hiu Duan, Man Meo Li (2013),
“Triterpenoid Saponins from the stem barks of
Scheffera Heptaphylla”, Phytochemistry, pp
1348- 1352
SUMMARY
THE STUDY OF THE EXTRACTION PROCESS OF ASIATICOSIDE
FROM THE BARK OF SCHEFFERA HEPTAPHYLLA
Le Thi Nga * , Nguyen Van Tung, Vu Thi Hang, Cao Thi Duyen, Le Thi Phuong,
Luu Hong Son, Ta Thi Luong, Tran Van Chi
TNU - University of Agriculture and Forestry
The purpose of this sudy was to investigate the single-element drying temperature, the solvent/ material ratio, ethanol solubility, which affected the extraction process of asiaticoside from the bark of Schefflera heptaphylla, resulting in 80oC; 15/1(v/w); 80% On the basis of the factors affecting the extraction conditions, we found that the drying temperature, the solvent/ material ratio and the solvent concentration were the factors influencing the extraction process Application
of Box-Behnken design found the optimum condition for the extraction process of Schefflera heptaphylla with drying temperature of 79.52oC, ethanol 79.42% and the material/solvent ratio extraction of 1/17.51 (w/v), asiaticoside content is 0.0545% Experimental results showed high compatibility with the model
Keywords: Schefflera heptaphylla, asiaticoside, extraction, optimize, Box-Behnken
Ngày nhận bài: 13/7/2018; Ngày phản biện: 07/8/2018; Ngày duyệt đăng: 31/10/2018
*
Tel: 01685141798
