- Trang Chủ
- Hoá dầu
- Tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng kỹ thuật siêu âm thu nhận triterpensaponin từ rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst)
Xem mẫu
- Hội thảo khoa học khoa Công nghệ thực phẩm 2018
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY BẰNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM
THU NHẬN TRITERPENSAPONIN TỪ RAU ĐẮNG BIỂN (BACOPA
MONNIERI (L.) Wettst)
Nguyễn Thị Hương Lan, Phùng Thị Ngọc Huyền, Hoàng Thị Trúc Quỳnh*
Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh
*
Email: quynhhtt@cntp.edu.vn
Ngày nhận bài: 06/07/2018; Chấp nhận đăng: 12/7/2018
TÓM TẮT
Mục tiêu của nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu:dung môi, công suất và
thời gian siêu âm đến khả năng trích ly triterpensaponin từ rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.)
Wettst). Tối ưu hóa các điều kiện trích ly theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Kết quả cho thấy
tỉ lệ nguyên liệu:dung môi là 1:21,883 (w/v), công suất siêu âm 56,286 W/g, thời gian siêu âm 18 phút
28 giây thu được hàm lượng triterpensaponin cao nhất 2,112% g/g chất khô, cao gấp 1,595 lần so với
mẫu đối chứng không xử lý siêu âm.
Từ khóa: Bacopa monnieri (L.) Wettst, hàm lượng triterpensaponin, mô hình bề mặt đáp ứng, siêu âm.
1. MỞ ĐẦU
Rau đắng biển (Bacopa monnier (L.) Wettst) là loài cây thân thảo, mọc bò quanh năm, cao 10-20
cm, có lá nhỏ, mọng nước, hình bầu dục thuôn dài (dài 2-3 cm, rộng 0,5-0,7 cm). Cây có hoa nhỏ, hình
ống cánh mỏng màu tím nhạt hay xanh hoặc trắng, nở từ tháng 5 đến tháng 10. Lá rau đắng biển khi
nghiền nát có mùi hương và vị đắng đặc biệt [1]. Rau đắng biển là loại thảo dược được sử dụng để
tăng cường trí nhớ và cải thiện chức năng của não trong các loại thuốc Ayurvedic [2]. Nhiều nghiên
cứu đã cho thấy vai trò dược lý của nó như là chất tăng cường nhận thức [3,4,5,6], thuốc chống trầm
cảm, tác nhân chống ung thư [7], chất chống oxy hóa và chất đối kháng canxi [8,9,10].
Triterpensaponin là một nhóm các saponin có phần aglycol là các triterpenoid. Các
triterpensaponin có đầy đủ tính chất đặc trưng của saponin như khả năng tạo bọt, khả năng tan trong
nước, metanol, etanol loãng. Ngoài ra, khi nó tác dụng với axit vô cơ mạnh (axit perchloric, axit
sulfuric,..) và thuốc thử vanillin, hơ nóng sẽ cho màu tím hoa cà. Đây là phản ứng để phân biệt
saponin triterpenoid với saponin steroid [11]. Kết hợp phản ứng với phân tích quang phổ UV-ViS để
xác định hàm lượng triterpensaponin có trong dịch trích của rau đắng biển.
Sóng siêu âm có khả năng tăng cường hiệu suất và tốc độ trích ly, rút ngắn thời gian trích ly và
làm tăng khả năng hòa tan của thành phần cần trích ly so với phương pháp trích ly thông thường
[12,13,14,15]. Vì vậy, trong nghiên cứu này sóng siêu âm được sử dụng để tăng cường hiệu quả trích
ly triterpensaponin từ rau đắng biển.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
25
- Nguyễn Thị Hương Lan, Phùng Thị Ngọc Huyền, Hoàng Thị Trúc Quỳnh
2.2.1. Nguyên liệu
Rau đắng biển tươi sử dụng trong nghiên cứu này là rau đắng VietGAP, bao gói 200 g/gói, là sản
phẩm của Hợp tác xã Nông nghiệp Thương mại Dịch vụ Phú Lộc.
Rau đắng biển được rửa sạch, để ráo nước, cắt nhỏ đến kích thước 2cm tại tâm cốc chứa mẫu. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung
môi ở các giá trị 1:10, 1:15, 1:20, 1:25, 1:30 (w/v); công suất siêu âm cố định 30% Wmax (tương ứng 45
W/g nguyên liệu); thời gian siêu âm 10 phút.
Kết thúc quá trình xử lý, làm nguội hỗn hợp về nhiệt độ phòng, toàn bộ dịch đem ly tâm bằng
thiết bị ly tâm Hermle - Đức ở tốc độ 5500 rpm trong thời gian 15 phút. Dịch sau ly tâm được lọc qua
giấy lọc ∅110 mm. Phân tích phần dịch trong thu được từ quá trình lọc để xác định hàm lượng
triterpensaponin.
2.1.1.2. Khảo sát công suất siêu âm (W/g)
Thí nghiệm được thực hiện tương tự như mô tả ở mục 2.1.1.1.
Tỷ lệ nguyên liệu:dung môi là kết quả ở thí nghiệm 2.1.1.1; thời gian siêu âm 10 phút. Tiến hành
khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm ở các giá trị: 30; 37,5; 45; 52,5, 60 W/g.
2.1.1.3. Khảo sát thời gian siêu âm (phút)
Thí nghiệm được thực hiện tương tự như mô tả ở mục 2.1.1.1.
Tỷ lệ nguyên liệu:dung môi kết quả thí nghiệm 2.1.1.1; công suất siêu âm là kết quả thí nghiệm
2.1.1.2. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm ở các giá trị: 5, 10, 15, 20 phút.
2.1.2. Tối ưu hóa điều kiện trích ly
26
- Tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng kỹ thuật siêu âm thu nhận triterpensaponin từ rau đắng biển
(Bacopa monnieri (L.) Wettst)
Tiến hành siêu âm ở các tỷ lệ 1:15, 1:20, 1:25 (w/v), các mức công suất 45, 52,5, 60 W/g, siêu
âm trong 10, 15, 20 phút và một mẫu đối chứng không qua xử lý siêu âm.
Thiết kế ma trận Plackett Burman nhằm xác định mức độ tác động của các yếu tố đến hàm mục
tiêu, qua đó đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng có ý nghĩa đến hàm lượng triterpensaponin trong dịch
trích ly.
Tối ưu hóa điều kiện trích ly với các yếu tố có ảnh hưởng đáng kể bằng phương pháp bề mặt đáp
ứng (Response Surface Methodology – RSM) theo mô hình hồi quy bậc 2 thiết kế CCF với 3 thí
nghiệm tại tâm.
2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
2.3.1. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng triterpensaponin
Xây dựng đường chuẩn của axit oleanolic: Dung dịch axit oleanolic pha với nồng độ 2,5 mg/ml,
được cho vào các ống nghiệm với các thể tích khác nhau, sau đó 0,2 ml vanillin-axit acetic (5%), 1,2
ml axit percholoric, đun cách thủy và ủ ở 70 oC trong 15 phút. Các ống được lấy ra và làm mát dưới
vòi nước trong 2 phút, ethyl acetate được thêm vào sao cho tổng thể tích là 5 ml. Đo độ hấp thu ở bước
sóng 550 nm [16].
Xác định hàm lượng triterpensaponin trong mẫu: Hút chính xác 0,2 ml dịch trích sau ly tâm cho
vào ống nghiệm, tiến hành các thao tác như trên. Hàm lượng triterpensaponin được phân tích dựa trên
phương pháp quang phổ so màu, đo độ hấp thu quang học ở bước sóng 550 nm. Hàm lượng
triterpensaponin % (g/g chất khô) được tính tính theo công thức sau:
𝐶𝑥 × 5 × 𝑉 × 100
𝐻à𝑚 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑡𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛𝑠𝑎𝑝𝑜𝑛𝑖𝑛 = (%)
0,2 × 𝑚 × (100 − ℎ) × 1000
Trong đó: Cx là nồng độ triterpensaponin (mg/ml); m là khối lượng mẫu (g); h là độ ẩm nguyên
liệu (%); V là thể tích dịch sau ly tâm (ml).
2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Kết quả được trình bày dưới dạng mean ± SD. Sử dụng phần
mềm Statgraphics Centurion XVII phân tích thống kê số liệu thí nghiệm và phân tích phương sai
ANOVA (p
- Nguyễn Thị Hương Lan, Phùng Thị Ngọc Huyền, Hoàng Thị Trúc Quỳnh
từ 1:10 đến 1:30 thì hàm lượng triterpensaponin trong dịch trích tăng 1,392 lần (từ 1,388% đến
1,932%). Tuy nhiên không có sự khác biệt có nghĩa (p
- Tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng kỹ thuật siêu âm thu nhận triterpensaponin từ rau đắng biển
(Bacopa monnieri (L.) Wettst)
lòng dung môi tăng cao làm thúc đẩy các biến đổi hóa học của các thành phần trong nguyên liệu, ảnh
hưởng tới hàm lượng triterpensaponin [18]. Quy luật này tương tự với kết quả nghiên cứu của nhóm
tác giả Jianyong Wu khi sử dụng sóng siêu âm trích ly triterpensaponin từ rễ nhân sâm [19]. Công
suất siêu âm 52,5 W/g được chọn là thông số cố định cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.3. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng triterpensaponin trong dịch trích ly
Kết quả của thí nghiệm được biểu diễn trên Hình 3.
2.5 c bc
b
triterpensaponin
2 a
Hàm lượng
1.5
(%)
1
0.5
0
5 10 15 20
Thời gian siêu âm (phút)
Hình 3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng triterpensaponin
Dựa trên kết quả được thể hiện ở Hình 3, hàm lượng triterpensaponin tăng khi tăng thời gian siêu
âm từ 5 đến 15 phút. Hàm lượng triterpensaponin đạt cao nhất là 2,085% tại thời gian 15 phút. Tuy
nhiên ảnh hưởng này là phi tuyến tính. Tiếp tục tăng thời gian siêu âm lên 20 phút, hàm lượng
triterpensaponin có xu hướng giảm chỉ còn 2,026%. Vì thời gian siêu âm càng dài, các biến đổi của
nguyên liệu do sóng siêu âm gây ra càng sâu sắc [20]. Triterpensaponin bị phân hủy ở nhiệt độ cao
trong thời gian dài [18]. Vì thế sự giảm hàm lượng hợp chất này sau thời gian 15 phút là hoàn toàn phù
hợp. Quy luật này tương tự như kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả Thorik khi sử dụng sóng siêu âm
trích ly triterpensaponin từ Ceriops Decandra sp và của nhóm tác giả Jianyong (năm 2000) khi sử
dụng sóng siêu âm trích ly triterpensaponin từ rễ nhân sâm [12,19]. Thời gian siêu âm 15 phút là phù
hợp cho trích ly triterpensaponin từ rau đắng biển.
3.4. Tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng kỹ thuật siêu âm
Bảng 1. Kết quả các thí nghiệm tối ưu theo mô hình
Tỉ lệ Công suất Thời gian % Tỉ lệ Công suất Thời gian %
NL:DM siêu âm siêu âm triterpensaponin NL:DM siêu âm siêu âm triterpensaponin
(w/v) (W/g) (phút) (%g/gCK) (w/v) (W/g) (phút) (%g/gCK)
1:15 45 10 1,878 1:15 52,5 15 1,942
1:25 45 10 1,904 1:25 52,5 15 2,058
1:15 60 10 1,931 1:20 45 15 2,052
1:25 60 10 1,906 1:20 60 15 2,068
1:15 45 20 1,776 1:20 52,5 10 2,033
1:25 45 20 2,058 1:20 52,5 20 2,061
29
- Nguyễn Thị Hương Lan, Phùng Thị Ngọc Huyền, Hoàng Thị Trúc Quỳnh
1:15 60 20 1,970 1:20 52,5 15 2,088
1:25 60 20 2,058 - - - -
Phương trình hồi quy: Y = 2,08685 + 0,0486899X1 + 0,0265134X2 +
0,0271168X3 – 0,0306208X1X2 + 0,0459459X1X3 + 0,0175625X2X3 – 0,086331X12 – 0,0263812X22
– 0,0390978X32
Trong đó: Y là hàm lượng triterpensaonin (%); X1: tỷ lệ nguyên liệu:dung môi (w/v); X2: công
suất siêu âm (W/g); X3: thời gian siêu âm (phút). Với R2 = 0,887 và Q2 = 0,810 cho thấy mô hình hồi
quy là tương thích với thực nghiệm [21].
Tương quan giữa các yếu tố trong phương trình hồi quy được biểu diễn ở Hình 4
Hình 4. Tương quan giữa các yếu tố trong phương trình hồi quy
Kết quả tối ưu theo mô hình CCF cho thấy hàm lượng triterpensaponin đạt cực đại 2,112% tại tỷ
lệ nguyên liệu:dung môi 1:21,883 (w/v), thời gian siêu âm 18 phút 28 giây và công suất siêu âm
56,286 W/g. Tiến hành kiểm tra thực nghiệm, kết quả thu được ở Bảng 2 cho thấy không có sự khác
biệt có ý nghĩa (p
- Tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng kỹ thuật siêu âm thu nhận triterpensaponin từ rau đắng biển
(Bacopa monnieri (L.) Wettst)
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các điều kiện của quá trình trích ly triterpensaponin từ rau đắng
biển bằng kỹ thuật siêu âm: tỷ lệ nguyên liệu:dung môi, công suất và thời gian siêu âm ảnh hưởng tích
cực đến hiệu quả trích ly. Hàm lượng triterpensaponin thu được cao nhất đạt 2,112% khi tỉ lệ nguyên
liệu:dung môi là 1:21,883 (w/v), công suất siêu âm 56,286 W/g, thời gian siêu âm 18 phút 28 giây (cao
gấp 1,595 lần so với mẫu đối chứng không xử lý siêu âm). Hiệu quả của phương pháp trích ly bằng kỹ
thuật siêu âm là đáng kể. Nghiên cứu này là bước đầu trong khai thác triterpensaponin từ rau đắng
biển và những nguyên liệu thực vật khác hướng đến tạo ra sản phẩm chứa hàm lượng triterpensaponin
cao, có lợi cho sức khỏe, mang tính kinh tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Hoàng Hộ (2000), Cây cỏ Việt Nam, quyển 2, Nhà xuất bản trẻ.
2. V. V. Sivarajan I. Balachandran (1994), "Ayurvedic drugs and their plant sources", NewDelhi:
Oxford and IBH Publishing.
3. A. Das (2002), "A comparative study in rodents of standardized extracts of Bacopa monniera and
Ginkgo biloba. Anticholinesterase and cognitive enhancing activities", Pharmacology, Biochemistry
and Behavior, 73, 893-900.
4. K. H. Singh N. B. Dhawan (1997), "Neuropsychopharmacological effets of the Ayurvedic nootropic
Bacopa monniera Linn. (Brahmi)", Indian Journal of Pharmacology, 29, 359-365.
5. C.Stough (2001), "The chronic effects of an extract of Bacopa monnier(Brahmi) on cognitive
function in healthy human subjects", Psychopharmacology, 156, 481-484.
6. T. Sumathi (2002), "Alcoholic extract of 'Bacopa monniera' reduces the in vitro effects of morphine
withdrawal in guinea-pig ileum", Journal of Ethnopharmacology, 82, 75-81.
7. K. Sairam (2001), "Prophylactic and curative effects of Bacopa monniera in gastric ulcer models",
Phytomedicine, 8, 423-430.
8. R.Pawar, C. Gopalakrishnan K.K. Bhutani (2001), "Dammarane triterpene saponin from Bacopa
monniera as the superoxide Inhibitor in polymorphonuclear cells", Planta Medica, 67, 752-754.
9. A. Russo (2003), "Nitricoxide-related toxicity in cultured astrocytes: Effect of Bacopa monniera",
Life Sciences, 73, 1517-1526.
10. A. Dar S. Channa (1999), "Calcium antagonistic activity of Bacopa monniera on vascular and
intestinal smooth muscles of rabbit and guinea-pig", Journal of Ethnopharmacology, 66, 167-174.
11. GS. Ngô Văn Thu (1990), Hóa học saponin, Trường Đại học Y dược Thành phố Hồ Chí Minh.
12. M. Thorik Firdaus Dr. Reddy Prasad (2010), "Extraction of Mangrove Component for Isolation of
Triterpenoid Saponins Via Ultrasonic Extraction Method".
13. T. J. Mason, L. Paniwnyk J. P. Lorimer (1996), "The uses of ultrasound in food technology",
Ultrasonics Sonochemistry. 3(3), S253-S260.
14. Kamaljit Vilkhu (2008), "Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the
food industry — A review", Innovative Food Science & Emerging Technologies. 9(2), 161-169.
15. M. Vinatoru (1997), "The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant
materials", Ultrasonics Sonochemistry. 4(2), 135-139.
31
- Nguyễn Thị Hương Lan, Phùng Thị Ngọc Huyền, Hoàng Thị Trúc Quỳnh
16. Yi Chen, Ming-Yong Xie Xiao-Feng Gong (2007), "Microwave-assisted extraction used for the
isolation of total triterpenoid saponins from Ganoderma atrum", Journal of Food Engineering. 81(1),
162-170.
17. J. A. Cárcel (2007), "High intensity ultrasound effects on meat brining", Meat Science. 76(4), 611-
619.
18. Shivani Chaturvedi, R. Hemamalini Sunil K. Khare (2012), "Effect of processing conditions on
saponin content andantioxidant activity of Indian varieties of soybean(Glycine max Linn.)", Annals of
Phytomedicine 1(1): 62-68.
19. Jianyong Wu, Lidong Lin Foo-tim Chau (2001), "Ultrasound-assisted extraction of ginseng
saponins from ginseng roots and cultured ginseng cells", Ultrasonics Sonochemistry. 8(4), 347-352.
20. T. J. Mason J. P. Lorimer (2002), "The uses of power ultrasound in chemistry and processing",
Applied sonochemistry, 1-48.
21. Gabrielsson Jon, Lindberg Nils-Olof Lundstedt Torbjörn (2002), "Multivariate methods in
pharmaceutical applications", Journal of Chemometrics. 16(3), 141-160.
ABTRACT
OPTIMIZATION OF EXTRACTION OF SAPONIN FROM BACOPA MONNIERI (L.) Wettst
BY ULTRASOUND METHODS
Nguyen Thi Huong Lan, Phung Thi Ngoc Huyen, Hoang Thi Truc Quynh*
Ho Chi Minh Ciy University of Food Industry
*
Email: quynhhtt@cntp.edu.vn
The aim of this study was to evaluate the effects of the ratio of material:solvent, ultrasonic time
and acoustic power on the extraction the triterpensaponin content from Bacopa monnier(L.) Wettst.
Optimize these extraction parameters according to the experimental planning method. Results showed
that when the ratio of material:solvent was 1:21,883 (w/v), acoustic powder was 56,286 (W/g),
ultrasonic time of 18 minutes 28 seconds would obtain the highest triterpensaponin content(2,112%
g/gDW), 1,595 times higher than control samples no ultrasonic.
Keywords: Bacopa monnieri (L.) Wettst, the concentration of triterpensaponin, the response surface
model, ultrasound.
32
nguon tai.lieu . vn
