Các hoạt chất sinh học này thường được chiết tách từ lá và thân cây diếp cá bằng phương pháp trích ly với các dung môi hữu cơ thông dụng như etanol, etyl acetat, n-Butanol.... Trong khuô
Trang 1I ĐẶT VẤN ĐỀ
Diếp cá còn gọi là dấp cá, tiếng Hán gọi là ngư
tinh thảo; tên khoa học là Houttuynia cordata Thunb
thuộc họ lá dấp (saururaceae) Ở nước ta, diếp cá
mọc hoang khắp nơi, thường ở các vùng đất ẩm
Hiện nay, diếp cá được trồng làm rau gia vị hoặc
dùng làm vị thuốc quý cho nhiều bài thuốc dân gian
chữa được nhiều bệnh, bộ phận dùng là toàn cây
(phần nằm trên mặt đất) tươi hoặc khô
Theo các kết quả nghiên cứu sơ bộ được công bố
gần đây, trong 100g rau diếp cá có: nước: 91,5%;
protid: 2,9%, glucid: 2,7%, lipid: 0,5%, cellulose:
n Ngô Hoàng Linh
Trung tâm Ứng dụng TB KH&CN Nghệ An
1,8%, calci: 0,3mg, kali: 0,1mg, tiền vitamin A: 1,26mg, vitamin C: 68mg Nhưng thành phần quan trọng nhất trong rau diếp cá là các chất fla-vonoid và sterol chiếm khoảng 6-7% so với trọng lượng khô Các hoạt chất sinh học này thường được chiết tách từ lá và thân cây diếp cá bằng phương pháp trích ly với các dung môi hữu cơ thông dụng như etanol, etyl acetat, n-Butanol Nhờ chứa một lượng đáng kể các hoạt chất này mà cây diếp cá có tác dụng kháng khuẩn, kháng virút,
có khả năng hỗ trợ điều trị nhiều bệnh như: lọc máu, giải độc, giải nhiệt, kháng viêm, tăng sức miễn dịch của cơ thể, làm giảm tổn thương gan, bảo vệ chức năng gan, ngăn chặn quá trình oxy hóa của các gốc tự do và khử gốc tự do, chữa bệnh trĩ Trên cơ sở đó, năm 2015, UBND tỉnh Nghệ An
đã giao cho Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN
Nghệ An triển khai đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất đồ uống chức năng hòa tan dạng bột và dạng lỏng từ cây diếp cá phục vụ tiêu dùng”.
Trong khuôn khổ đề tài, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách các chất flavonoid và sterol từ cây diếp cá nhằm tạo cơ sở cho việc khai thác và ứng dụng cây diếp cá cho một số ngành như y học, thực phẩm chức năng
II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Vật liệu
Nguyên liệu là toàn thân cây diếp cá (phần trên mặt đất) thu hái ở huyện Nam Đàn - tỉnh Nghệ An Mẫu được lấy vào lúc 6-8h vào buổi sáng
2 Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng các phương pháp phân tích truyền thống theo TCVN và các phương pháp phân tích
NGHIÊN CỨu Quy TRìNH CôNG NGHỆ
CHIẾT TÁCH CÁC CHấT fLAVONOId VÀ sTeROL
T CÂY DI P CÁ T I NGH AN
Trang 2bằng các thiết bị hiện đại như GC, GC-MS, HPLC,
LC-MS, UV… để phân tích nguyên liệu
- Sử dụng phương pháp chưng cất cuốn theo hơi
nước kết hợp với phương pháp xử lý nguyên liệu để
tách tinh dầu diếp cá
Sử dụng phương pháp truyền thống trích ly rắn
-lỏng và sử dụng dung môi sạch, thân thiện để thu
nhận các hoạt chất flavonoid và sterol từ cây diếp cá
III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1 Kết quả nghiên cứu tách chiết (trích ly)
fla-vonoid và sterol
1.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi trích ly cho
quá trình thu nhận flavonoid và sterols
Dung môi đóng vai trò quan trọng trong quá trình
trích ly Đối với quá trình trích ly flavonoid và sterols,
các dung môi thường được sử dụng là acetone,
methanol, ethanol và nước với các nồng độ khác
nhau Chúng tôi tiến hành khảo sát với các loại dung
môi: EtOH 96%, EtOH 70%, EtOH 50%, EtOH 25%
và nước Các thí nghiệm được tiến hành với số lần
chiết xuất là 3 lần, thời gian chiết là 1h/lần, nhiệt độ
60oC, chiết hồi lưu Mỗi mẫu thí nghiệm có khối
lượng nguyên liệu khoảng: 50g Kết quả thí nghiệm
được thể hiện ở bảng 1
Bảng 1 Hiệu suất tách chiết flavonoid
tổng số và hàm lượng sterols tổng số
của cây diếp cá trong các dung môi khác nhau
Số liệu bảng 1 cho thấy, trong các dung môi tách
chiết sử dụng để chiết flavonoid và sterols từ cây diếp
cá thì dung môi EtOH 70% là dung môi chiết được
nhiều flavonoid và sterol hơn cả Tuy nhiên, hiệu suất
chiết xuất flavonoid của EtOH 50% đạt khá cao
Lượng favonoid và sterols có trong cao chiết bằng
EtOH 50% gần tương đương với khi chiết bằng EtOH
70%, đồng thời sử dụng EtOH 50% sẽ giúp giảm bớt chi phí khi tiến hành sản xuất so với dùng EtOH 70% Do đó, ở đây ưu tiên lựa chọn dung môi là EtOH 50%
1.2 Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ trích ly cho quá trình thu nhận Flavonoid và Sterols
Sau khi chọn được dung môi trích ly phù hợp nhất là EtOH 50%, chúng tôi tiếp tục khảo sát tìm nhiệt độ trích ly phù hợp Các nhiệt độ được khảo sát là độ phòng, 600C, 800C (gần nhiệt độ sôi của dung môi) Các yếu tố công nghệ được giữ nguyên không đổi Kết quả khảo sát về nhiệt độ trích ly được thể hiện ở bảng 2
Bảng 2 Hiệu suất trích ly flavonoid tổng số
và hàm lượng sterols trong cây diếp cá khi chiết ở các nhiệt độ khác nhau
Kết quả bảng 2 cho thấy, khi nhiệt độ trích ly càng tăng thì hiệu suất thu nhận flavonoid càng tăng, tuy nhiên ở nhiệt độ 600C và 800C thì hiệu suất thu nhận flavonoid tổng số chênh lệch không đáng kể Mà ở nhiệt độ 600C, hàm lượng sterols tổng số cao hơn Vì khi ở nhiệt độ cao (800C) trong thời gian 1h, nên các sterols biến đổi một phần
Do vậy, xét về mặt kinh tế và chất lượng sản phẩm, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình trích ly các flavonoid từ cây diếp cá
là 600C
1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian trích ly và số lần trích ly đến hiệu suất trích ly flavonoid và hàm lượng sterols trong cây diếp cá
Sau khi khảo sát lựa chọn được dung môi chiết
là EtOH 50% và trích ly ở nhiệt độ 600C, chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian và số lần trích ly Các thông số công nghệ được giữ nguyên không đổi Kết quả thể hiện trong bảng 3
Dung môi lượng Khối
mẫu
Flavonoid tổng số (%)
Hiệu suất chiết Flavonoid (%)
Sterols tổng số (mg/100g)
Etanol 96% 50,05 5,81 11,52 17,82
Etanol 70% 50,08 6,35 12,69 18,69
Etanol 25% 50,06 5,02 10,66 16,09
Nhiệt độ ( 0 C)
Khối lượng mẫu (g)
Flavonoid tổng số (%)
Hiệu suất chiết Flavonoid (%)
Sterols tổng số (mg/100g)
Nhiệt độ
Trang 3Bảng 3 Ảnh hưởng của thời gian và số lần trích ly đến hàm lượng flavonoid
và hàm lượng sterols trong cây diếp cá
Tiến hành khảo sát thời gian và số lần chiết dựa
trên bột chiết được nhận thấy:
+ Khi thời gian chiết tăng thì hàm lượng flavonoid
và sterols cũng tăng lên Hàm lượng flavonoid và sterols
thu được ở tập trung chủ yếu ở 2 lần chiết đầu tiên
+ Hàm lượng flavonoid và sterols thu được với
thời gian chiết 1h/lần không khác biệt nhiều so với
2h/lần, nhưng xét về hiệu quả kinh tế, chúng tôi chọn
thời gian trích ly 1h/lần
Vậy, lựa chọn thời gian chiết là 1h/lần sẽ tiết
kiệm chi phí hơn so với 2h/lần
Đồng thời tổng hàm lượng flavonoid và sterols thu được ở 2 lần chiết đầu trong điều kiện 1h/lần,
ở lần chiết 3 sản phẩm thu được rất ít Do đó lựa chọn thời gian chiết là 1h/lần x 2 lần là phù hợp
1.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thích hợp cho quá trình trích ly
Để lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (NL/DM) thích hợp cho quá trình trích ly đạt hiệu quả cao nhất, chúng tôi khảo sát các tỷ lệ sau: 1/10, 1/15, 1/20, 1/25 Các điều kiện công nghệ khác giữ nguyên không thay đổi
Kết quả ở bảng 4 cho thấy, tỷ lệ NL/DM thích
hợp nhất là 1/20 vì khi lượng dung môi tăng lên
(tỷ lệ NL/DM là 1/25) thì hiệu suất trích ly và
thu nhận các hợp chất flavonoid tăng lên không
nhiều, tuy nhiên hàm lượng sterols có xu hướng
giảm Vậy, xét về hiệu quả kinh tế, chúng tôi lựa
chọn tỷ lệ NL/DM là 1/20 cho các thí nghiệm
tiếp theo
1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất trích ly
Tốc độ khuấy trộn cũng ảnh hưởng lớn đến hàm lượng flavonoid và setrols có trong mẫu Do vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát với các tốc độ khuấy trộn khác nhau: 100, 200, 300, 400 vòng/phút Các điều kiện công nghệ giữ nguyên không đổi Kết quả được trình bày tại bảng 5
Bảng 4 Ảnh hưởng của tỷ lệ NL/DM đến hiệu suất trích ly flavonoid
và hàm lượng sterols trong cây diếp cá
Tỷ lệ NL/DM (m/v)
Khối lượng mẫu (g) tổng số (%) Flavonoid Hiệu suất chiết Flavonoid (%) Sterols tổng số (mg/100g)
Thời gian
trích ly (giờ) trích ly Số lần Khối lượng mẫu (g) tổng số (%) Flavonoid Sterols tổng số (mg/100g)
0,5
Lần 1
50,00
1
Lần 1
50,03
2
Lần 1
50,01
Trang 4Bảng 5 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất trích ly
Từ kết quả thu được, chúng tôi lựa chọn tốc độ
khuấy trộn thích hợp nhất là 200 vòng/phút
2 Quy trình công nghệ tách chiết các hoạt
chất flavonoid và sterol
Sơ đồ quy trình công nghệ tách chiết
các hoạt chất flavonoid và sterol
NL/DM là 1/12 (m/v) lần 1
+ Tiến hành gia nhiệt đến 600C và đưa vào khuấy với tốc độ 200 vòng/phút trong thời gian 1 giờ Sau
đó lọc lấy dịch trích ly
+ Phần bã sau khi trích ly lần 1 tiếp tục cho dung môi vào và trích ly tiếp 1 lần nữa với tỷ lệ NL/DM là 1/8 (m/v), các điều kiện trích ly tương tự như lần 1 Trong quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi được đảo trộn bằng cánh khuấy với tốc độ là 200 vòng/phút, lọc bỏ bã cô đuổi dung môi thu được cao chiết flavonoid
* Cô đuổi dung môi
Dịch trích ly được cô đuổi dung môi trên thiết bị bốc hơi màng mỏng ở áp suất chân không 550 mbar;
áp suất hơi 1,2 at; nhiệt độ kết thúc 600C Sau đó, tiếp tục cô đặc trên thiết bị cô quay chân không RV10 BASIC V- IKA ở áp suất chân không 200 mbar, nhiệt
độ 500C thu được cao chiết giàu flavonoid
* Tinh chế cao chiết flavonoid
+ Cao chiết giàu flavonoid được tách bằng cột inox có kích thước 80xØ15cm, chất nhồi cột nhựa hấp phụ Amberlite XAD-2 của Sigma-Aldric Co + Cho nguyên liệu vào cột với tỷ lệ nguyên liệu /gel là 1/30 (m/m)
+ Rửa giải bằng hệ dung môi là H2O và EtOH + Rửa H2O với tỷ lệ H2O/flavonoid thô là 30/1 (v/v) để loại bỏ đường
+ Rửa EtOH với tỷ lệ EtOH/flavonoid thô là 50/1 (v/v) để thu nhận các chất flavonoid, tốc độ rửa giải
là 50ml/phút
+ Phân đoạn EtOH sau khi qua cột được cô đuổi bớt 3/4 lượng dung môi
* Sấy đông khô chân không
- Sau khi đã cô đuổi bớt dung môi đem dung dịch
đi lạnh đông ở nhiệt độ từ -18 đến -200C trong thời gian từ 10-12h
- Sau giai đoạn lạnh đông sản phẩm, đem sấy trên
hệ thống thăng hoa chân không ở áp suất 0,2mmHg trong thời gian 12 giờ sẽ nhận được sản phẩm bột giàu hoạt chất Flavonoid có độ ẩm ≤6%, với độ tinh khiết cao./
Tốc độ khuấy trộn (vòng/phút) Khối lượng mẫu (g) tổng số (%) Flavonoid Hiệu suất chiết Flavonoid (%) Sterols tổng số (mg/100g)
Thuyết minh quy trình:
* Xử lý nguyên liệu
+ Nguyên liệu diếp cá được loại bỏ tạp chất,
rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ 600C đến khi đạt độ
ẩm 6-8% (đo bằng máy xác định độ ẩm nhanh)
+ Nguyên liệu sau khi sấy đến độ ẩm quy định
được xay đến độ mịn từ 1-2mm và được bảo quản
trong túi PE dung để chiết tách flavonoid và sterol
* Trích ly
+ Cho nguyên liệu đã xay mịn và dung môi
Etanol (EtOH) 50% vào thiết bị trích ly với tỷ lệ