Trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ trợ của vi sóng

12 NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANHNGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LÒ VI SÓNGKết quả khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp truyền thốngKết quả khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TIỂU LUẬN MƠN HĨA HỌC XANH GIẢNG VIÊN: TS LÊ NGUYỄN THÀNH HỌC VIÊN: ĐÀO THỊ MAI LỚP: CHE2019B Hà Nội - 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 12 NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH 1.1 Khái niệm hóa học xanh 1.2 Các giai đoạn phát triển hóa học xanh CHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LỊ VI SĨNG 2.1 Nguyên liệu hóa chất nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp truyền thống 10 2.3.1 Khảo sát loại dung môi 10 2.3.2 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) 10 2.3.3 Khảo sát nhiệt độ trích ly 10 2.3.4 Khảo sát thời gian trích ly 10 2.4 Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với hỗ trợ vi sóng 11 2.4.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) 11 2.4.2 Khảo sát công suất vi sóng sử dụng 11 2.4.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly 11 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 13 3.1 Kết khảo sát trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp truyền thống 13 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng loại dung môi sử dụng 13 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) 14 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly 15 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly 16 3.2 Kết khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng 17 3.2.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) 17 3.2.2 Khảo sát cơng suất vi sóng sử dụng 18 3.2.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly 19 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 21 3.1 Kết luận 21 4.2 Kiến nghị 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 MỤC LỤC HÌNH Hình 3.1 Ảnh hưởng loại dung mơi dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết 13 Hình 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết 15 Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết 16 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết17 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng 18 Hình 3.6 Ảnh hưởng cơng suất vi sóng đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng 19 Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian xử lý vi sóng đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng 20 MỞ ĐẦU Hóa học xanh quan tâm rộng rãi giới, nước phát triển Hóa học xanh phát triển bền vững có quan hệ chặt chẽ với nhau, phát triển bền vững mục tiêu, hóa học xanh phương tiện đạt đến mục tiêu Nước ta vào thời kỳ phát triển mạnh mẽ, địi hỏi cơng nghiệp hóa chất phải tăng cơng suất sản xuất sản phẩm hóa chất, để đáp ứng yêu cầu chung phát triển ngành nhu cầu bảo vệ sức khỏe, tiêu dùng người dân Tuy nhiên, tăng quy mô sản xuất sử dụng sản phẩm hóa chất dẫn đến nguy gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dân Hóa học xanh giải pháp tốt để giải đáp vấn đề Tuy nhiên, nước ta, phát triển công nghiệp giai đoạn đầu, nhiều vấn đề cần giải quyết, tạo tiền đề cho phát triển hóa học xanh CHƯƠNG 12 NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH 1.1 Khái niệm hóa học xanh Thuật ngữ “Hóa học xanh” Anastas thuộc Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đặt Năm 1993, EPA thức chấp nhận tên Chương trình hóa học xanh Mỹ, dùng tâm điểm cho hoạt động phạm vi nước Mỹ, Giải thưởng Tổng thống cho thi hóa học xanh hội nghị hóa học cơng nghệ xanh hàng năm Điều khơng có nghĩa khơng có nghiên cứu hóa học xanh trước thời gian năm đầu 1990, mà có nghĩa thời gian chưa có tên Hóa học xanh Từ đầu năm 1990 Italia Vương quốc Anh đưa sáng kiến chủ yếu hóa học xanh, gần hơn, Mạng lưới hóa học xanh bền vững tổ chức Nhật Bản Những xuất phẩm ban đầu tạp chí Hóa học xanh Hội Hóa học hồng gia bảo trợ xuất vào năm 1999 Như là, từ Hóa học xanh thật hữu ngày lan rộng phạm vi toàn giới Định nghĩa: Hóa học xanh sử dụng hiệu nguyên liệu (thích hợp nguyên liệu tái sinh), loại trừ chất thải tránh sử dụng chất phản ứng dung môi độc hại sản xuất sử dụng sản phẩm hoá học [1] Đặc trưng hóa học xanh: + Hóa học phát triển bền vững + Giảm thiểu chi phí, chất thải, nguyên vật liệu, lượng, rủi ro độc hại + Ngăn ngừa ô nhiễm nguồn + Áp dụng cho chu kỳ sống sản phẩm: thiết kế, sản xuất sử dụng 1.2 Các giai đoạn phát triển hóa học xanh - Năm 1991, P.T Anastas đề cập đến phát triển bền vững hóa học kỹ thuật hóa học trước phủ, nhà nghiên cứu giới công nghiệp - Năm 1995, cơng bố giải thưởng Hóa học xanh năm Tổng thống Mỹ nước châu Âu - Năm 1996, Hiệp hội Hóa học xanh đời Châu Âu - Năm 1998, Paul T.Anastas John C Warner thuộc Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đề 12 nguyên tắc tảng cho Hóa học xanh Trong sách xuất vào năm 1998 mang tựa đề Ngành hóa chất xanh: Lý thuyết thực tiễn (Nhà Xuất Đại học Oxford), Paul Anastas John Warner [2] đưa 12 nguyên tắc định hướng cho hoạt động nhà hóa học việc thực hóa học xanh Mười hai nguyên tắc hóa học xanh sau: Ngăn ngừa: Tốt ngăn ngừa phát sinh chất thải là xử lý hay làm chúng Tiết kiệm nguyên tử: Các phương pháp tổng hợp phải thiết kế cho nguyên liệu tham gia vào trình tổng hợp có mặt tới mức tối đa sản phẩm cuối Phương pháp tổng hợp nguy hại: Các phương pháp tổng hợp thiết kế nhằm sử dụng tái sinh chất khơng gây nguy hại tới sức khỏe người cộng đồng Hóa chất an tồn hơn: Sản phẩm hóa chất thiết kế, tính tốn cho đồng thời thực chức đòi hỏi sản phẩm lại giảm thiểu tính độc hại Dung mơi chất phụ trợ an tồn hơn: Trong trường hợp nên dùng dung mơi, chất tham gia vào q trình tách chất phụ trợ khác không độc hại Thiết kế nhằm sử dụng hiệu lượng: Các phương pháp tổng hợp tính tốn cho lượng sử dụng cho q trình hóa học mức thấp Nếu có thể, phương pháp tổng hợp nên tiến hành nhiệt độ áp suất bình thường Sử dụng nguyên liệu tái sinh: Nguyên liệu dùng cho q trình hóa học tái sử dụng thay cho việc loại bỏ Giảm thiểu dẫn xuất, giai đoạn trung gian: Vì trình tổng hợp qua nhiều hợp chất trung gian, nhiều dẫn xuất, địi hỏi thêm hóa chất khác thường tạo thêm chất thải Sử dụng chất xúc tác: Các chất xúc tác nên dùng mức tối đa có thể, thay cho việc sử dụng chất phản ứng theo tỉ lượng 10 Tính tốn, thiết kế để sản phẩm phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa chất tính toán thiết kế cho thải bỏ chúng bị phân huỷ mơi trường 11 Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa nhiễm: Phát triển phương pháp phân tích cho phép quan sát kiểm soát việc tạo thành chất thải nguy hại 12 Hóa học an tồn để đề phòng cố: Các hợp chất trình tạo thành hợp chất sử dụng q trình hóa học cần chọn lựa cho hạn chế tới mức thấp mối nguy hiểm xảy tai nạn, kể việc thải bỏ, nổ hay cháy, hóa chất - Năm 2001, Winterton giới thiệu 12 nguyên tắc khác, nhằm làm rõ 12 nguyên tắc ban đầu [3] - Năm 2005, Tang, Smith Poliakoff rút gọn 12 nguyên tắc lại thành thuật ngữ PRODUCTIVELY để dễ nhớ [4] PRODUCTIVELY P: Prevent waste Ngăn ngừa sinh chất thải R: Renewable materials Nguyên vật liệu có khả tái tạo O: Omit derivation steps Hạn chế bước trung gian không cần thiết D: Degradable chemical products Sản phẩm hóa học tự phân hủy U: Use safe synthetic method Dùng Các phương pháp tổng hợp an tồn C: Catalytic reagent Sử dụng hóa chất tỉ lượng T: Temperature, pressure ambient Nhiệt độ áp suất thường I: In-process monitoring Giám sát trình liên tục V: Very few auxilary substances Chất hỗ trợ cho trình phải hạn chế đến mức tối thiểu E: E-factor, maximize feed in product Chuyển hóa tối đa L: Low toxicity of chemical products Hóa chất phải có độc tính thấp Y: Yes, it’s safe An tồn Ví dụ: Tổng hợp PLA - 1997: Cargill Dow Polymers LLC - Acid lactic → polylactid (PLA): polyeste béo nhựa nhiệt dẻo - Làm bao bì (thay cho PET), màng gói thực phẩm, sợi vật liệu khơng dệt, (đồ lót, áo khốc ngồi), cơng nghiệp (xây dựng, nơng nghiệp, lâm nghiệp, giấy), y tế - Có thể phân hủy sinh học - Có nguồn gốc từ nguồn tái tạo: tinh bột ngơ, rễ sắn, khoai tây, tinh bột, mía CHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LỊ VI SĨNG 2.1 Ngun liệu hóa chất nghiên cứu Nguyên liệu: Củ cải trắng: củ cải trắng thu hái vào tháng năm 2016 trang trại thuộc huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam Nguyên liệu sau thu hái rửa sạch, cắt lát dày 0,5 cm, cắt thành sợi, chần qua nước nóng 800C phút, để ráo, sấy 600C 24 đến độ ẩm khoảng 8%, sau xay nhỏ (0,5 – mm) bảo quản bao PE , tránh ánh sáng - 200C Hóa chất: Aluminium chloride (AlCl3) Sodium carbonate (Na2CO3) Kali acetat (CH3COOK) ABTS, K2S2O8, Trolox – Sigma 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Khảo sát trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp truyền thống 2.3.1 Khảo sát loại dung môi ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm loại dung mơi ethanol 70, ethanol 90, ethanol 90 + 1% HCl, metanol, ethylacetate, cloroform nước ➢ Yếu tố cố định: Tỉ lệ rắn/ lỏng: 1/20 (g/ml) Nhiệt độ: 50oC Thời gian: Phương pháp: trích ly có gia nhiệt ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hồn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.3.2 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 1/10, 1/20, 1/30 1/40 (g/ml) ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.2 Nhiệt độ: 50oC Thời gian: Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh) ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.3.3 Khảo sát nhiệt độ trích ly ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 40, 45, 50, 55 60oC ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.1 Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết mục 2.3.2 Thời gian: Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh) ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hồn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.3.4 Khảo sát thời gian trích ly ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 2, 3, 10 ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.1 Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết mục 2.3.2 Nhiệt độ: từ kết mục 2.3.3 Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh) ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hồn tồn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.4 Khảo sát trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với hỗ trợ vi sóng 2.4.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 1/10, 1/20, 1/30 1/40 (g/ml) ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.1 Thời gian: phút Công suất sóng: 450 W ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.4.2 Khảo sát công suất vi sóng sử dụng ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 80, 150, 300, 450, 700 900 W ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.1 Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết mục 2.4.1 Thời gian: phút ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 2.4.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly ➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm mức 3, 5, phút 23 ➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết mục 2.3.1 Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết mục 2.4.1 11 Cơng suất sóng: từ kết mục 2.4.2 ➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* Thí nghiệm bố trí theo kiểu yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại lần 12 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp truyền thống 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng loại dung môi sử dụng Flavonoid nhóm chất lớn gồm nhiều chất khác có tính chất khơng giống Các flavonoid có độ hịa tan khác tùy theo số nhóm hydroxyl nhóm khác có cấu trúc hóa học, nên khó có dung mơi đặc trưng để trích ly flavonoid khỏi mẫu thực vật Flavonoid mang nhiều nhóm metoxyl -OCH3 nhóm hydroxyl-OH, có tính phân cực yếu, tan tốt dung mơi phân cực như: benzen, cloroform, etyl acetat, tan phần n-hexan Flavonoid mang nhiều nhóm hydroxyl, có tính phân cực mạnh hịa tan tốt dung mơi có tính phân cực aceton, ethanol, methanol, butanol, nước…Các flavonoid glycoside, anthocyanidin không tan dietyl ate tan nước nóng, ethanol nóng Hình 3.1 Ảnh hưởng loại dung mơi dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết Chính vậy, nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng loại dung môi khác đến hiệu trình trích ly thu nhận flavonoid từ củ cải trắng Các dung môi khảo sát gồm: ethanol 70 , ethanol 90 , ethanol 90 + HCl, metanol, ethylacetate, cloroform nước Các điều kiện khác q trình trích ly mơ tả 2.3.1 Kết thí nghiệm ghi nhận hình 3.1 13 thể ảnh hưởng rõ rệt loại dung mơi dùng trích ly đến hàm lượng flavonoid thu nhận Các dung môi etanol metanol biết đến dung mơi đa năng, tính phân cực cao có khả hịa tan hầu hết hợp chất có mẫu, nên khả lôi kéo flavonoid khỏi mẫu cao dung môi ethyl acetate, nước chloroform Dung mơi etanol có pha 1% acid HCl cho hiệu cao nhóm dung mơi cho hiệu cao gồm metanol, etanol 70 , etanol 90 etanol 90 + HCl có acid, flavonoid glycoside phân hủy, giải phóng gốc đường, trả lại phần aglycon, nên TFC tăng lên Tuy nhiên, cần ý thay đổi cấu trúc gây ảnh hưởng hoạt tính flavonoid Điều giải thích thay đổi hoạt tính khử gốc tự ABTS* dịch chiết ứng với loại dung mơi khác Trong đó, mẫu chiết dung môi etanol 70 dù hàm lượng flavonoid tổng xấp xỉ với mẫu dùng etanol 90+HCl hoạt tính cao có ý nghĩa cao tất mẫu lại Các nghiên cứu công bố cho thấy củ cải chứa flavonoid tan etanol quercetin, rutin, luteolin, apigenin nên kết nghiên cứu phù hợp với công bố trước Từ kết này, chúng tơi chọn dung mơi etanol 70 dung mơi dùng trích ly cho phần nghiên cứu 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) Với dung môi etanol 70 chọn được, tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố tỉ lệ nguyên liệu dung môi (hay gọi ngắn gọn tỉ lệ rắn/lỏng) với mức 1/10, 1/20, 1/30 1/40 (g/ml) Các tiêu theo dõi ghi nhận hình 3.2 14 Hình 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết Bản chất trình trích ly q q trình khuếch tán, động lực q trình chênh lệch nồng độ cấu tử mẫu dung mơi Trong q trình trích ly rắn lỏng, lượng dung môi sử dụng định lượng chất thu nhận Khi tỉ lệ thấp, lượng dung môi không đủ để hịa tan hết flavonoid có mẫu, trạng thái cân nhanh chóng đạt đến Khi thêm dung mơi, nồng độ cấu tử chất hịa tan dung mơi giảm xuống, q trình khuếch tán tiếp tục đạt trạng thái cân giá trị cao Tuy nhiên, cần ý tăng tỉ lệ không tỉ lệ thuận với lượng cấu tử thu đến lúc đó, lượng cấu tử cần thu nhận mẫu hết, cho dù tiếp tục tăng lượng dung môi sử dụng thi cấu tử tăng tiếp Thực tế nghiên cứu cho thấy tăng tỉ lệ rắn/lỏng lên từ 1:10 đến 1:30 (g/ml) lượng TFC thu tăng lên đáng kể, tiếp tục tăng lên 1:40 (g/ml) TFC tăng khơng có khác biệt xử lý thống kê Tương tự, ghi nhận hoạt tính khử gốc tự ABTS* dịch chiết thu nhận Từ đó, tơi chọn tỉ lệ rắn lỏng 1/30 (g/ml) tỉ lệ phù hợp cho việc trích ly flavonoid từ củ cải trắng dung môi etanol 70 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly Trạng thái cân tốc độ truyền khối (hệ số khuếch tán) trình trích ly rắn lỏng chịu ảnh hưởng nhiệt độ Theo lý thuyết, nhiệt độ tăng, thấm hịa tan dung mơi tăng, độ nhớt giảm, làm tăng hiệu tốc độ trích ly Mặt khác, nhiệt độ cao làm giảm rào cản tế bào suy yếu thành màng tế bào, kết làm dung môi dễ dàng tiếp xúc với hoạt chất, làm tăng khả trích ly 15 Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu thu nhận flavonoid từ củ cải trắng thể Hình 3.3 Hàm lượng flavonoid thu từ củ cải trắng tăng nhiệt độ dung môi tăng từ 40 đến 600C Kết tương tự ghi nhận ảnh hưởng nhiệt độ cho trích ly polyphenol từ chè xanh vụn Vũ Hồng Sơn Hà Duyên Tư (2009) Hàm lượng tổng flavonoid TFC 40, 45, 50 60oC cao khơng có khác biệt với mặt thống kê Khả khử gốc tự ABTS 50 oC cao có khác biệt hồn tồn so với mức khảo sát khác Vì nhiệt độ trích ly 50 oC lựa chọn thơng số phù hợp thí nghiệm để thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng Nhiệt độ tăng đến mức định làm phân hủy hợp chất sinh học mà mong muốn Ngoài ra, xuất giảm hoạt tính hợp chất phản ứng thủy phân phản ứng oxy hóa khử nội bào Hơn nữa, có số hợp chất phenolic định họ flavonoid (chủ yếu anthocyanin dẫn xuất flavan-3-ol) có khả chịu nhiệt, nên việc khảo sát khoảng nhiệt độ trích ly quan trọng để đảm bảo hoạt tính hợp chất chống oxy hóa cần trích ly Điều quan trọng nhất, chúng sử dụng dung môi cồn: nước để chiết mà cồn hợp chất dễ bay nên với nhiệt độ trích ly cao làm thay đổi tỉ lệ cồn: nước dẫn đến sai số 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly Tương tự nhiệt độ, q trình trích ly thời gian ảnh hưởng đáng kể đến việc thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng 16 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết Hàm lượng tổng flavonoid TFC cao khác biệt với mặt thống kê Khả khử gốc tự ABTS mức khảo sát 3,5 cao khơng có khác biệt với mặt thống kê Vì vậy, thời gian trích ly lựa chọn thông số phù hợp thí nghiệm để thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng Thời gian trích ly q ngắn khơng đảm bảo hiệu suất tách chiết hợp chất chống oxy hóa Tuy nhiên, thời gian trích ly dài làm tăng khả phân huỷ oxy hóa hợp chất tiếp xúc với yếu tố môi trường nhiệt độ, ánh sáng oxy Mặt khác, thời gian trích ly dài làm tăng mát dung mơi khơng có tính kinh tế ➢ Kết luận: điều kiện trích ly thích hợp xác định là: nồng độ cồn dung môi 75%, tỷ lệ mẫu/dung môi 1/30 (g/ml), nhiệt độ 50oC, thời gian 3.2 Kết khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng Vi sóng loại sóng xạ điện từ, xâm nhập vào bên vật liệu sinh học, tương tác với phần tử phân cực bên vật liệu,làm tăng nhiệt độ áp suất bên mẫu, gây phá vỡ cấu trúc cục bộ, từ giúp cho q trình trích ly đạt hiệu tốt Đã có nhiều nghiên cứu hiệu vi sóng trình trích ly hợp chất tự nhiên Kết nhìn chung cho thấy vi sóng giúp cho q trình trích ly nhanh chóng hiệu Trong đó, yếu tố q trình trích ly có xử lý vi sóng nghiên cứu bao gồm: đặc điểm nguyên liệu (độ ẩm, kích thước, loại nguyên liệu), dung môi (loại dung môi, nồng độ dung mơi), đặc điểm q trình xử lý sóng (cơng suất thời gian) đặc điểm q trình trích ly Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát yếu tố có ảnh hưởng đến trình xử lý vi sóng gồm: tỉ lệ ngun liệu dung mơi, cơng suất vi sóng sử dụng thời gian xử lý vi sóng 3.2.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) Bốn mức tỉ lệ nguyên liệu dung môi 1/10, 1/20, 1/30 1/40 (g/ml) khảo sát tương tự trường hợp khơng sử dụng vi sóng Thời gian 17 xử lý vi sóng cơng suất sóng cố định mức phút 450 W Kết thí nghiệm ghi nhận hình 3.5 Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng Kết thực nghiệm cho thấy sử dụng vi sóng để hỗ trợ q trình trích ly, lượng flavonoid thu tăng tăng tỉ lệ rắn/ lỏng từ 1/10 (g/ml) lên 1/20 (g/ml) sau lượng không tăng thêm nhiều tăng tỉ lệ rắn/ lỏng sử dụng lên 1/30 1/40 (g/ml) Tương tự, hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả khử gốc tự ABTS* tăng theo lượng flavonoid thu được, đạt cao tỉ lệ 1/20 (g/ml) sau khơng tăng thêm tiếp tục tăng tỉ lệ dung môi sử dụng So với sử dụng trích ly truyền thống, trích ly có hỗ trợ vi sóng giúp làm giảm lượng dung mơi sử dụng từ 30 ml/1g mẫu xuống cịn 20 ml/1g mẫu, lượng TFC tăng lên 9,316 mg/g so với mức 4,784 mg/g khơng có vi sóng.Tương tự, khả khử gốc tự ABTS*, tăng 1,73 lần (31,679 mg TEAC/g so với 18,35 mg TEAC/g) Khi sử dụng vi sóng, tác động sóng, cấu trúc vật liệu bị phá vỡ tăng cục nhiệt độ áp suất từ tác động nén kéo, giúp giải phóng cấu tử bên tế bào tốt 3.2.2 Khảo sát cơng suất vi sóng sử dụng Một đặc trưng quan trọng vi sóng cơng suất sóng Trong nghiên cứu này, tơi sử dụng mức cơng suất vi sóng khác gồm 80, 150, 300, 450, 700 900W để hỗ trợ cho q trình trích ly, thời gian xử lý vi sóng phút, tỉ lệ dung mơi sử dụng 20 ml ethanol 700 /1g mẫu nhằm tìm 18 công suất phù hợp cho hiệu thu nhận lượng flavonoid cao mà trì hoạt tính dịch chiết Kết khảo sát trình bày hình 3.6 Hình 3.6 Ảnh hưởng cơng suất vi sóng đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng Khi tăng cơng suất vi sóng sử dụng từ mức 80 W lên 150 W 300 W, lượng flavonoid thu tăng theo công suất sóng sử dụng, tương ứng với mức tăng 22,7 % TFC (9,861 so với 7,748 mg quercetin/g) 23,26% (31,90 so với 25,88 mg TEAC/g) hoạt tính chống oxi hóa Tuy nhiên, tiếp tục tăng lên 450 W 700 W, lượng flavonoid thu không thay đổi hoạt tính chống oxi hóa có khuynh hướng giảm giảm mạnh mức công suất 700 W Điều phần sử dụng cơng suất sóng cao, kèm theo nhiệt độ mẫu tăng mạnh, gây biến đổi số cấu phần dẫn đến cản trở q trình trích ly Mặt khác, hợp chất chống oxi hóa chất nhạy cảm với nhiệt độ cao,khi cơng suất sóng cao, nhiệt độ tăng làm hoạt tính dịch chiết bị ảnh hưởng Từ đó, tơi thấy sử dụng mức cơng suất 300 W phù hợp cho q trình trích ly flavonoid củ cải trắng 3.2.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly Song song với cơng suất vi sóng sử dụng, thời gian xử lý vi sóng thơng số đặc trưng quan trọng không Trong nghiên cứu này, khảo sát khoảng thời gian khác thay đổi từ đến phút, mức cơng suất vi sóng 300 W, tỉ lệ dung môi sử dụng 20 ml ethanol 700 /1g mẫu Theo dõi kết thu hình 3.7 19 Hình 3.7 Ảnh hưởng thời gian xử lý vi sóng đến TFC ABTS* dịch chiết có hỗ trợ vi sóng Khi tăng thời gian sử dụng vi sóng từ phút lên phút, lượng flavonoid thu tăng theo thời gian, kèm theo hoạt tính chống oxi hóa tăng lên Tuy nhiên, tiếp tục tăng lên phút, lượng flavonoid thu không thay đổi hoạt tính chống oxi hóa có khuynh hướng giảm mạnh sử dụng vi sóng thời gian dài, nhiệt độ mẫu tăng mạnh, gây biến đổi tổn thất cấu tử có hoạt tính Từ đó, tơi thấy thời gian xử lý vi sóng phút phù hợp cho q trình trích ly flavonoid củ cải trắng 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Sau trình khảo sát sử dụng vi sóng hỗ trợ q trình trích ly thu nhận dịch chiết giàu flavonoid từ bột củ cải trắng (Raphanus sativus L.), thu kết sau: ➢ Điều kiện thích hợp cho q trình trích ly khơng có vi sóng là: • Dung mơi ethanol 70 • Tỷ lệ mẫu/dung mơi: 1/30 g/ml • Nhiệt độ: 50oC • Thời gian: ➢ Điều kiện tối ưu cho q trình trích ly có vi sóng là: • Dung mơi ethanol 70 • Tỷ lệ mẫu/dung mơi: 1/21 g/ml • Cơng suất vi sóng: 300 W • Thời gian xử lý vi sóng: 5,2 phút TFC thu khơng có vi sóng 10,218 mg/g, điều kiện tối ưu có vi sóng 13,0115 mg/g, tăng 28,41% 4.2 Kiến nghị Nghiên cứu sử dụng thêm các phương pháp trích ly khác như: sử dụng loại enzyme dùng sóng siêu âm, kết hợp để q trình trích ly thu nhận dịch chiết đạt hiệu cao Khảo sát hoạt tính sinh học dịch chiết thu Ngồi ra, định danh số hợp chất khác củ cải trắng để đánh giá khả dược liệu dịch chiết 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO R.A.Sheldon, C.R.Acad.Sci., Paris IIc, Chimie/ Chemistry, vol 3, pp.541-551 (2000) P.Anastas, J.C.Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, Oxford 1998 Neil Winterton, Twelve more green chemistry principles, Green Chemistry 3, G73-G75, 2001 Samatha L Y Tang, Richard L Smith, Martyn Poliakoff, Principles of green chemistry: PRODUCTIVELY, Green Chemistry 7, 761-762, 2005 Katsuzaki H et al., Chemistry and antioxidative activity of hot water extract of Japanese radish (daikon).Biofactor 2004 21: p 211-214 Nhu P.H.Q., Minh N.P and Dao D.T.A., Hydrolyzation of Raphanus sativus L White hot radish starch to receive active elements and nutritional components Internationa Journal of Engineering Research & Technology 2014 3(1): p 2041-2049 Singh P and J singh, Medicinal and therapeutic utilities of Raphanus sativus Internationa Journal of plant animal and environmental sciences 2013 3(2): p 103-105 Jahan M.G.S et al., Correlation between â-amylase activity and starch content in different cultivars of radish (Raphanus sativus L.) Biotechnology 2014 9(7): p 298-302 Jahan M.G.S et al., Screening of some enzyme and nutrients in radish (Raphanus sativus L.) root Philiip J Anim Sci 2011 37: p 89-100 22 ... hưởng nhiệt độ trích ly 15 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly 16 3.2 Kết khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng ... 2.3.3 Khảo sát nhiệt độ trích ly 10 2.3.4 Khảo sát thời gian trích ly 10 2.4 Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với hỗ trợ vi sóng 11 2.4.1 Khảo sát... 300 W phù hợp cho trình trích ly flavonoid củ cải trắng 3.2.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly Song song với cơng suất vi sóng sử dụng, thời gian xử lý vi sóng thơng số đặc trưng