Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu nhận cao dược liệu từ cây aralia armata thuộc chi họ nhân sâm (araliaceae) 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHAN NGUYỄN PHƢƠNG THẢO NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THU NHẬN CAO DƢỢC LIỆU TỪ CÂY ARALIA ARMATA THUỘC CHI HỌ NHÂN SÂM (ARALIACEAE) Chuyên ngành: HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ Mã số: 8440119 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC ĐÀ NẴNG, NĂM 2022 Cơng trình đƣợc hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - ĐHĐN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS.GIANG THỊ KIM LIÊN Phản biện : TS Nguyễn Trần Nguyên Phản biện : PGS.TS Lê Minh Đức Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Hóa lý thuyết Hóa lý họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 05 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thƣ viện trƣờng Đại học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nƣớc nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có hệ thực vật đa dạng phong phú Theo ƣớc tính, nƣớc ta có khoảng gần 13.000 lồi thực vật bậc cao có khoảng 4.000 lồi đƣợc sử dụng làm thuốc Đây nguồn dƣợc liệu quý, tiềm triển vọng, có giá trị kinh tế xã hội lớn Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ, hàng chục ngàn hoạt chất có cỏ đƣợc phát hiện, nghiên cứu, chế biến làm thuốc chữa bệnh Do việc nghiên cứu, xác định chất có hoạt tính sinh học sở khoa học để phát hiện, khai thác, sử dụng có hiệu nhƣ bảo tồn, phát triển bền vững nguồn tài nguyên thực vật chứa hợp chất có hoạt tính sinh học nhiệm vụ lớn đặt trƣớc Các nhà khoa học giới nói chung Việt Nam nói riêng, tìm số chất từ thiên nhiên chữa số bệnh nhƣ ung thƣ, bệnh khớp, mụn nhọt Từ cơng trình nghiên cứu nhà khoa học ngồi nƣớc, nhận thấy thành phần hóa học lồi thuộc chi Aralia saponin, đồng thời chất đƣợc tách từ loài thuộc chi thể nhiều hoạt tính hữu ích Tuy nhiên, nghiên cứu loài Aralia armata (cẩm ràng, cẩm giàng) thuộc chi Aralia Việt Nam hạn chế, dân gian sử dụng phận loài để chữa bệnh theo kinh nghiệm, việc nghiên cứu điều kiện chiết tách để thu nhận cao chiết từ lồi hầu nhƣ chƣa có cơng bố Với lý trên, chọn đề tài: Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến trình thu nhận cao dƣợc liệu từ Aralia armata thuộc chi họ nhân sâm (Araliaceae)” làm đề tài luận văn thạc sĩ Đề tài nghiên cứu cung cấp thêm thông tin khoa học điều kiện thu nhận cao chiết từ phận Aralia armata, xây dựng tiêu chuẩn sở làm khoa học để ứng dụng cao chiết thực tiễn Mục đích nghiên cứu - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình chiết xuất cao dƣợc liệu từ cành, Aralia armata - Tiến hành tốn tối ƣu hóa q trình chiết để tìm điều kiện chiết tối ƣu - Xây dựng tiêu chuẩn sở để thu nhận cao dƣợc liệu theo Dƣợc điển Việt Nam V - Xác định số thành phần hoá học - Khảo sát số hoạt tính sinh học - Ứng dụng cao dƣợc liệu để làm thực phẩm bảo vệ sức khoẻ Đối tƣợng phạm nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu: phận cành, Aralia armata thuộc chi Aralia họ nhân sâm (Araliaceae) thu hái Đà Nẵng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Trong giới hạn đề tài luận văn, tập trung nghiên cứu thực nghiệm nội dung sau: - Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình chiết xuất cao dƣợc liệu từ cành, Aralia armata - Tiến hành tốn tối ƣu hóa q trình chiết để tìm điều kiện chiết tối ƣu - Xây dựng tiêu chuẩn sở để thu nhận cao dƣợc liệu theo Dƣợc điển Việt Nam V - Xác định số thành phần hố học - Khảo sát số hoạt tính sinh học - Ứng dụng cao dƣợc liệu để làm thực phẩm bảo vệ sức khoẻ 2 Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập tài liệu đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, ứng dụng phận Aralia armata - Tham khảo tài liệu phƣơng pháp chƣng ninh, chiết ngâm, phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - Thu thập xử lý nguyên liệu - Phƣơng pháp chƣng ninh - Phƣơng pháp hóa lý xác định thơng số độ ẩm, hàm lƣợng tro, pH - Phƣơng pháp xử lý số liệu, phân tích hồi quy, quy hoạch thực nghiệm: quy hoạch trực giao cấp - Thuật toán giải toán tối ƣu ứng dụng Matlab - Phƣơng pháp phân tích cơng cụ: phƣơng pháp quang phổ hấp thụ ngun tử (AAS), phƣơng pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC-MS) - Phƣơng pháp định tính hợp chất hóa học - Phƣơng pháp thăm dị hoạt tính sinh học Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Cung cấp thêm thông tin khoa học điều kiện thu nhận cao chiết từ cành Aralia armata thu hái Đà Nẵng, xây dựng tiêu chuẩn sở làm khoa học để ứng dụng cao chiết thực tiễn 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế sản xuất cao dƣợc liệu từ Aralia armata để làm dƣợc liệu, thực phẩm bảo vệ sức khỏe Cấu trúc luận văn Khóa luận gồm 79 trang có bảng hình Phần mở đầu (3 trang), kết luận kiến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo phụ lục (20 trang) Nội dung đề tài chia làm chƣơng: Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU (11 trang) Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (18 trang) Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN (25 trang ) CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu Aralia armata 1.1.1 Thực vật học 1.1.2 Mô tả 1.1.3 Phân bố sinh thái 1.1.4 Tính vị cơng dụng 1.2 Tình hình nghiên cứu thành phần h a học Aralia armata giới 1.3 Tình hình nghiên cứu thành phần h a học Aralia armata Việt Nam TIỂU KẾT CHƢƠNG -*** CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, h a chất 2.1.1 Nguyên liệu Các phận Aralia armata thƣờng đƣợc sử dụng dân gian cành, rễ Trong điều kiện nghiên cứu đề tài, chọn nguyên liệu cành, Cành, Aralia armata tƣơi đƣợc thu hái Hoà Vang- Đà Nẵng vào tháng 3/2021, đƣợc giám định loài thực vật tên khoa học TS Nguyễn Thế Cƣờng lƣu trữ tiêu Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật Nguyên liệu sau đƣợc thu hái đƣợc rửa sạch, phơi, sấy khô xay nhỏ thành bột để sử dụng cho nghiên cứu Bột nguyên liệu từ Aralia armata thô, màu nâu nhạt, đƣợc bảo quản bình hút ẩm (Hình 2.1) (a) (b) Hình 2.1 Nguyên liệu Aralia armata phơi khô (a) bột xử lý (b) 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 2.1.2.1 Dụng cụ - Bình cầu 500mL; cốc thủy tinh 50mL, 100mL, 250mL; bình tam giác có nút nhám 100mL; bình tam giác 250 mL, bình định mức 50mL, 100mL; pipet 1mL, 2mL, 5mL, 10mL, 20mL - Cân phân tích, tủ sấy, bình hút ẩm, lị nung, máy hấp khử trùng máy điều nhiệt, máy khuấy từ, bếp điện; giá sắt; nhiệt kế; chén sứ; giấy lọc, ống sinh hàn 2.1.2.2 Thiết bị - Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Shimadzu AA 7000 Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng ( Quatest 2) nhƣ Hình 2.2 4 - Máy đo sắc kí khí ghép nối khối phổ Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng (Quatest 2) nhƣ Hình 2.3 - Máy đo pH Hana Romania trƣờng Đại học Sƣ phạm- Đại học Đà Nẵng 2.2 SƠ ĐỒ THỰC NGHIỆM TỔNG THỂ Thân, Aralia armata Rửa sạch, phơi khô Xay nhỏ, nghiền mịn Bột mịn Quy hoạch Nhiệt độ Thời gian Tỉ lệ rắn/lỏng thực nghiệm Xây dựng quy trình chiết cao với nƣớc cất Cao dƣợc Chiết phân bố lần lƣợt với n-hexane, đicholoromethane, ethylacetate Cô quay chân khơng phân đoạn liệu Hoạt tính kháng vi sinh vật Điều kiện chiết tối ƣu Khảo sát hoạt tính sinh học Đánh giá cảm quan Độ ẩm, cặn nƣớc, hàm lƣợng tro pH, kim loại nặng Xây dựng Các dịch chiết Hoạt tính kháng viêm Đo GC-MS Thành phần h a học Hoạt tính kháng oxi hóa tiêu chuẩn sở Cao dƣợc liệu Định tính Ứng dụng sản xuất kẹo Đánh giá cảm quan Đánh giá ATVSTP Hình 2.4 Quy trình thực nghiệm chiết xuất cao dƣợc liệu từ Aralia armata 2.3 Nội dung thực nghiệm 2.3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thu nhận dịch chiết cao từ Aralia armata 2.3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình chiết cao 2.3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình chiết cao 2.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình chiết cao 2.3.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 2.3.3 Tối ưu hoá 2.3.4 Xây dựng tiêu chuẩn sở cao dược liệu với dung môi nước dựa theo Dược điển Việt Nam V 2.3.4.1 hiết u t cao dược liệu 2.3.4.2 Mô tả cảm quan 2.3.4.3 Xác định hàm lượng cặn hông tan nư c 2.3.4.4 Xác định tỷ lệ m t khối lượng làm hô 2.3.4.5 Xác định hàm lượng tro toàn phần 2.3.4.6 Xác định hàm lượng kim loại nặng 2.3.4.7 Độ pH 2.3.4.8 Định tính số l p ch t 2.3.5 Định danh số thành phần hố học 2.3.6 Khảo sát hoạt tính sinh học 2.3.6.1 Phương pháp thử khả háng viêm 2.3.6.2 Phương pháp ác định hoạt tính háng sinh 2.3.6.3 Xác định hoạt tính háng o y hóa 2.3.7 Nghiên cứu ứng dụng cao Aralia armata sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe 2.3.7.1 Nguyên liệu 2.3.7.2 Quy trình sản u t 2.3.7.3 Phương pháp iểm tra ch t lượng sản phẩm TIỂU KẾT CHƢƠNG -*** CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình chiết xuất cao dƣợc liệu từ Aralia armata 3.1.1 Ảnh hưởng tỉ lệ Rắn/lỏng đến trình chiết xuất cao dược liệu từ Aralia armata Căn tài liệu tham khảo, sàng lọc trƣớc đây, nghiên cứu thăm dò đƣợc nêu chƣơng 2, tơi lựa chọn thời gian trung bình đƣợc sử dụng cho thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng thể tích dung mơi đến khối lƣợng cao chiết Cho 50 gam bột Aralia armata vào bình cầu có chứa dung mơi nƣớc cất với thể tích lần lƣợt thay đổi: 50mL, 100mL, 150mL, 200mL, 250mL, 300mL Chƣng ninh mẫu nguyên liệu dung môi nƣớc cất thời gian thu đƣợc dịch chiết tƣơng ứng, đƣợc thể Hình 3.1 6 Hình 3.1 Dịch chiết thu đƣợc đƣợc thay đổi thể tích dung mơi chiết Hỗn hợp dịch chiết thu đƣợc đem lọc bỏ cặn tạp chất thu đƣợc dịch chiết tổng từ Aralia armata có màu nâu đậm Dịch chiết mang cô đuổi dung môi đến khối lƣợng không đổi, thu đƣợc khối lƣợng cao chiết khô Ảnh hƣởng tỉ lệ Rắn/lỏng lên khối lƣợng cao chiết khơ đƣợc trình bày Bảng 3.1 Bảng 3.1 Kết khảo sát tỉ lệ rắn lỏng STT Nhiệt độ ( C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lƣợng cao (gam) 80 50 3.25 80 100 3.28 80 150 3.32 80 200 3.32 80 250 3.33 80 300 3.35 Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu Aralia armata ban đầu, chiết phƣơng pháp chƣng ninh tăng thể tích dung mơi nƣớc cất khối lƣợng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dị cho thấy quan hệ đại lƣợng Khối lƣợng cao” Thể tích dung môi” miền khảo sát từ 50mL đến 300 mL có hình dạng quan hệ tuyến tính nhƣ mơ tả Hình 3.2 Khối lượng cao(g) 3,36 3,34 3,32 R² = 0,9031 3,3 3,28 Thể tích(mL) 3,26 3,24 50 100 150 200 250 300 350 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn kết lƣợng cao thu đƣợc thay đổi thể tích dung mơi chiết Dùng phƣơng pháp phân tích hồi quy tuyến tính xử lý số liệu phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất, với hỗ trợ phần mềm máy tính excel, tơi đề xuất phƣơng trình hồi quy có dạng: y = 0.0004x + 3.2433 với R2=0.9031 đồ thị biểu diễn tƣơng quan Khối lƣợng cao” Thể tích dung mơi” đƣợc trình bày Hình 3.3 Khối lượng cao(g) 3,36 3,34 3,32 y = 0,0004x + 3,2433 R² = 0,9031 3,3 3,28 3,26 Thể tích(mL) 3,24 50 100 150 200 250 300 350 Hình 3.3 Đồ thị đƣờng thẳng biểu diễn tƣơng quan khối lƣợng cao chiết thể tích dung mơi chiết Để làm sở cho nghiên cứu tiếp theo, chọn thông số thực nghiệm sau: khối lƣợng nguyên liệu 50 gam bột, thể tích dung mơi 150 mL nƣớc cất 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian đến trình chiết xuất cao dược liệu từ Aralia armata Cho 50 gam bột Aralia armata vào bình cầu tích 150mL Đun sôi với dung môi nƣớc cất thời gian lần lƣợt giờ; 1,5 giờ; giờ; 2,5 giờ; giờ; 3,5 thu đƣợc dịch chiết tƣơng ứng, đƣợc thể Hình 3.4 Hình 3.4 Dịch chiết thu đƣợc thay đổi thời gian chiết Hỗn hợp dịch chiết thu đƣợc đem lọc bỏ cặn tạp chất thu đƣợc dịch chiết tổng từ Aralia armata có màu nâu đậm Dịch chiết mang đuổi dung môi đến khối lƣợng không đổi, thu đƣợc khối lƣợng cao chiết khô Ảnh hƣởng thời gian chiết lên khối lƣợng cao chiết khô đƣợc thể Bảng 3.2 Bảng 3.2 Kết khảo sát thời gian STT Nhiệt độ ( C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lƣợng cao (gam) 80 150 3.24 80 150 1,5 3.27 80 150 3.31 80 150 2,5 3.31 80 150 3.32 80 150 3,5 3.34 Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu Aralia armata ban đầu, chiết phƣơng pháp chƣng ninh thể tích dung mơi nƣớc cất 150 mL tăng thời gian chƣng ninh, khối lƣợng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dò cho thấy quan hệ đại lƣợng Khối lƣợng cao” Thời gian” miền khảo sát từ đến 3,5 có hình dạng quan hệ tuyến tính nhƣ mơ tả Hình 3.5 3,36 Khối lượng cao(g) 3,34 3,32 R² = 0,9031 3,30 3,28 3,26 Thời gian (giờ) 3,24 3,22 0,5 1,5 2,5 3,5 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn khối lƣợng cao thu đƣợc thay đổi thời gian chiết Dùng phƣơng pháp phân tích hồi quy tuyến tính xử lý số liệu phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất, với hỗ trợ phần mềm máy tính excel, tơi đề xuất phƣơng trình hồi quy có dạng: y = 0.0371x + 3.2148 với R2=0.9031 đồ thị biểu diễn tƣơng quan Khối lƣợng cao” Thời gian” đƣợc trình bày Hình 3.6 3,36 Khối lượng cao(g) 3,34 y = 0,0371x + 3,2148 R² = 0,9031 3,32 3,30 3,28 3,26 Thời gian (giờ) 3,24 3,22 0,5 1,5 2,5 3,5 Hình 3.6 Đồ thị đƣờng thẳng biểu diễn tƣơng quan khối lƣợng cao chiết thời gian chiết Để làm sở cho nghiên cứu tiếp theo, chọn thông số thực nghiệm sau: khối lƣợng nguyên liệu 50 gam bột, thời gian chiết 9 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình chiết xuất cao dược liệu từ Aralia armata Cho 50 gam bột Aralia armata vào bình cầu có chứa dung mơi nƣớc cất với thể tích 150mL nhiệt độ thay đổi nhƣ sau: 500C, 600C, 700C, 800C, 900C, 1000C thời gian thu đƣợc dịch chiết tƣơng ứng, đƣợc thể Hình 3.4 Hình 3.7 Dịch chiết thu đƣợc thay đổi nhiệt độ chiết Hỗn hợp dịch chiết thu đƣợc đem lọc bỏ cặn tạp chất thu đƣợc dịch chiết từ Aralia armata có màu nâu đậm Dịch chiết mang cô đuổi dung môi đến khối lƣợng không đổi, thu đƣợc khối lƣợng cao chiết khô Ảnh hƣởng nhiệt độ chiết lên khối lƣợng cao chiết khô đƣợc thể Bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết khảo sát nhiệt độ STT Nhiệt độ ( C) Thể tích (mL) Thời gian (giờ) Khối lƣợng cao (gam) 50 150 3.22 60 150 3.27 70 150 3.29 80 150 3.32 90 150 3.33 100 150 3.34 Nhận ét: Với 50 gam bột nguyên liệu Aralia armata ban đầu, chiết phƣơng pháp chƣng ninh thể tích dung mơi nƣớc cất 150 mL, thời gian chiết tăng nhiệt độ chƣng ninh, khối lƣợng cao tăng dần, thí nghiệm thăm dị nhóm nghiên cứu cho thấy quan hệ đại lƣợng Khối lƣợng cao” Nhiệt độ” miền khảo sát từ 500C đến 1000C có hình dạng quan hệ tuyến tính nhƣ mơ tả Hình 3.8 3,36 Khối lượng cao(g) 3,34 3,32 R² = 0,9234 3,30 3,28 3,26 3,24 3,22 Nhiệt độ (0C) 3,20 20 40 60 80 100 120 10 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn khối lƣợng cao thu đƣợc thay đổi nhiệt độ chiết Dùng phƣơng pháp phân tích hồi quy tuyến tính xử lý số liệu phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất, với hỗ trợ phần mềm máy tính excel, tơi đề xuất phƣơng trình hồi quy có dạng: y = 0.0231x + 3.214 với R2=0.9234 đồ thị biểu diễn tƣơng quan Khối lƣợng cao” Nhiệt độ” đƣợc trình bày Hình 3.9 3,40 Khối lượng cao(g) 3,35 3,30 y = 0,0231x + 3,214 R² = 0,9234 3,25 3,20 Nhiệt độ (0C) 3,15 50 60 70 80 90 100 Hình 3.9 Đồ thị đƣờng thẳng biểu diễn tƣơng quan khối lƣợng cao chiết nhiệt độ chiết Nhận xét: - Từ kết khảo sát mục 3.1, chọn yếu tố ảnh hƣởng đến trình thu nhận cao chiết từ Aralia armata thể tích dung mơi, thời gian chiết nhiệt độ chiết để tiến hành phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm, tìm điều kiện tối ƣu áp dụng cho nghiên cứu với lƣợng nguyên liệu 50 gam bột Aralia armata điều kiện phịng thí nghiệm - Các mức yếu tố đƣợc chọn lọc từ thí nghiệm khảo sát trên: Thể tích dung mơi từ 50 mL đến 300 mL; thời gian chiết từ đến 3,5 giờ, nhiệt độ chiết từ 500C đến 1000C 3.2 Kết quy hoạch thực nghiệm Xét ảnh hƣởng k = yếu tố gồm: - Tỉ lệ rắn lỏng: Z1 = 50 ÷ 300 mL/50 gam bột Aralia armata - Thời gian chiết: Z2 = 60 ÷ 210 phút; - Nhiệt độ chiết: Z3 = 50 ÷ 100oC Số thí nghiệm cần thực N = 2k = Kết thực nghiệm thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm Thí nghiệm Z1 Z2 Z3 Khối lƣợng cao (g) 50 60 50 2.19 50 60 100 2.21 50 210 50 2.54 50 210 100 2.57 300 60 50 3.59 300 60 100 3.67 300 210 50 4.78 11 300 210 100 4.91 175 135 75 3.36 10 175 135 75 3.35 11 175 135 75 3.34 12 175 135 75 3.35 3.2.1 Mã hóa, lập ma trận thực nghiệm Kết đổi biến thu đƣợc bảng 3.5 Bảng 3.5 Bảng kết chuyển đổi từ biến khảo sát Z thành bảng biến không thứ nguyên x STT x0 x1 x2 x3 x12 x13 x23 x123 y 1 -1 -1 -1 1 -1 2.19 -1 -1 1 -1 -1 2.21 -1 -1 -1 -1 2.54 -1 1 -1 -1 -1 2.57 1 -1 -1 -1 -1 1 3.59 1 -1 -1 -1 -1 3.67 1 -1 -1 -1 -1 4.78 1 1 1 1 4.91 0 0 0 0 3.36 10 0 0 0 0 3.35 11 0 0 0 0 3.34 12 0 0 0 0 3.35 3.2.2 Xây dựng mơ hình thực nghiệm - Chọn phƣơng trình hồi qui cấp I để nghiên cứu có dạng đầy đủ là: y = bo + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3 (*) Trong đó: bj hệ số hồi quy tuyến tính tƣơng ứng với yếu tố thứ j - Tính bj : Áp dụng cơng thức: bj Ta có kết nhƣ sau: N ∑ x y; N i ji i bo = 3.3075 j = {1;2;3} b12 = 0.215 b1 = 0.93 b13 = 0.02 b2 = 0.3925 b23 = 0.0075 b3 = 0.0325 b123 = 0.005 - Khi đó, phƣơng trình (*) trở thành phƣơng trình (**): y = 3.3075 + 0.93x1 + 0.3925x2 + 0.0325x3 + 0.215x1x2 + 0.02x1x3 +0.0075x2x3 + 0.005 x1x2x3 3.2.3 Kiểm định mơ hình thực nghiệm - Kiểm tra tính có nghĩa hệ số bj chuẩn số Student + Ở thí nghiệm này, ta thực thí nghiệm tâm thu đƣợc: yo1 = 3.36 12 yo2 = 3.35 = 3.34 = 3.34 = 3.35 yo3 yo4 y̅oo Ta có: + Phƣơng sai tái hiện: S2th = Trong đó: o ̅̅̅ o ∑m i=1 (yi -yo ) m-1 (i = 1, … m) ; Sth = √S2th m: số thí nghiệm tâm thực hiện; yoi : giá trị đo đƣợc lần lặp thứ i tâm thực nghiệm; y̅o : giá trị trung bình m lần lặp o  Sth = 0.008164966 + Độ lệch chuẩn Sbj  Sbj = 0.002886751 Sth √N + Chuẩn số Student thực nghiệm (ttn) đƣợc tính theo cơng thức: ttn = ttno = 1145.7516 ttn12 = 74.4782 ttn1 = 322.1615 ttn13 = 6.9282 ttn2 = 135.966 ttn23 = 2.5981 ttn3 = 11.2583 ttn123 = 1.7321 bj Sbj Chọn mức ý nghĩa α = 95%, tra bảng Student với bậc tự n = m – = – =  tα = 2.35 Các giá trị bj tƣơng ứng với ttnj > tα hệ số có nghĩa ngƣợc lại Xây dựng phƣơng trình hồi quy với hệ số có nghĩa, phƣơng trình (**) trở thành: y = 3.3075 + 0.93x1 + 0.3925x2 + 0.0325x3 + 0.215x1x2 + 0.02x1x3 + 0.0075x2x3 (***) - Kiểm tra phù hợp phƣơng trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher + Phƣơng sai dƣ đƣợc tính theo cơng thức: S2tt Trong đó: ∑N ̂i) i 1(yi -y N-L L số hệ số có nghĩa phƣơng trình hồi quy, L = yi giá trị ghi lại từ thực nghiệm ŷ i giá trị thu đƣợc cách thay xj vào phƣơng trình (***) Kết thể dƣới đây: STT yi ŷ i (yi ŷ i ) 2.19 2.1950 0.0000250 2.21 2.2050 0.0000250 2.54 2.5350 0.0000250 2.57 2.5750 0.0000250 3.59 3.5850 0.0000250 3.67 3.6750 0.0000250 4.78 4.7850 0.0000250 4.91 4.9050 0.0000250 3.36 3.3075 0.0027562 10 3.35 3.3075 0.0018063 13 Suy ra: S2tt 11 3.34 3.3075 0.0010562 12 3.35 3.3075 0.0018063 = 0.0002 Nhƣ chuẩn số Fisher thực nghiệm: Ftn = S2tt S2th = 3.00 Chọn mức ý nghĩa α = 95%, tra bảng Fisher với: - Bậc tử = N – L = – = 1; - Bậc mẫu = m – = – =  Fα = 10.128 Giá trị Fα > Ftn nên mơ hình đƣa tƣơng thích - Đổi biến thứ nguyên: Xj zj - zoj zj Thay giá trị Zj vào giá trị xj phƣơng trình (***), phƣơng trình hồi quy theo biến thứ nguyên z tìm đƣợc là: y = 1.8678+ 0.003864Z1 + 0.00092Z2 - 0.00036.Z3 + 0.000022933.Z1.Z2 + 0.0000064.Z1.Z3 + 0.000004.Z2.Z3 3.3 Tối ƣu h a phƣơng trình hồi quy Xác định điều kiện tối ƣu chiết xuất cao dƣợc liệu từ Aralia armata, với phƣơng trình hồi quy vừa tìm đƣợc: f = y = 1.8678+ 0.003864Z1 + 0.00092Z2 - 0.00036.Z3 + 0.000022933.Z1.Z2 + 0.0000064.Z1.Z3 + 0.000004.Z2.Z3 Việc tối ƣu hóa nhằm tìm đƣợc giá trị fmax, tƣơng ứng với điểm mà hiệu suất thu cao dƣợc liệu Aralia armata lớn Trong toán này, sử dụng phƣơng pháp tối ƣu hóa kiểu lƣới để tìm giá trị cực đại f Theo phƣơng pháp sử dụng ngôn ngữ lập trình MATLAB để thiết lập thuật tốn Với ý tƣởng chia miền khảo sát thành lƣới theo bƣớc tùy chọn, sử dụng lệnh meshgrid để tạo mạng lƣới Với mạng lƣới này, tính giá trị f phƣơng trình điểm nút lƣới tìm cực đại chúng mảng ba chiều Để thuận tiên, ta sử dụng biến x, y, t tƣơng ứng thay cho biến Z1, Z2., Z3 * Thuật toán nhƣ sau: >>x=linspace(50,300,100); >>y=linspace(60,210,100); >>t=linspace(50,100,100); >>[x1,y1,t1]=meshgrid(x,y,t); >>f= 1.8678 + 0.003864.*x1 + 0.00092.*y1 - 0.00036.*t1 + 0.000022933.*x1.*y1 + 0.0000064.*x1.*t1 + 0.000004.*y1.*t1; >>A=max(max(max(f))) Từ ta tìm đƣợc giá trị fmax = A Tìm tọa độ điểm f max lệnh find, ta tìm giá trị x, y, t điểm cực đại ứng với giá trị fmax: >>[a,b,c]=find(f==A); >>xc=x1(a,b,c) >>yc=y1(a,b,c) >>tc=t1(a,b,c) 14 Hình 3.10 Kết thu đƣợc từ MATLAB Kết fmax = A = 4.9077; giá trị thu đƣợc: x = 300, y = 210, t = 100 Như vậy: Khối lƣợng cao Aralia armata thu đƣợc 4.9049 gam từ phần mềm MATLAB với giá trị tối ƣu: x = Z1 = tỉ lệ rắn lỏng = 300 (mL), y = Z2 = thời gian = 210 (phút), t = Z3 = nhiệt độ = 100 (oC) Kết cho giá trị gần với giá trị thực nghiệm 4.91 gam 3.4 Kết xây dựng tiêu chuẩn sở cho cao dƣợc liệu Từ nghiên cứu dựa theo Dƣợc điển Việt Nam V (DĐVN V), đề xuất tiêu chuẩn cao dƣợc liệu Aralia armata dung môi nƣớc cất nhƣ sau: 3.4.1 Chiết xuất cao dược liệu Cao đặc đƣợc bào chế từ thân, Aralia armata theo phƣơng pháp thích hợp với dung môi chiết xuất nƣớc, thu đƣợc 15 gam chế phẩm cao đặc từ Aralia armata Mô tả: Cao Aralia armata cao đặc quánh, mềm, đồng Màu nâu đen Mùi nồng, đặc trƣng dƣợc liệu Vị lợ, đắng Hình 3.21 Cao chiết Aralia armata 15 3.4.2 Hàm lượng cặn không tan nước Kết khảo sát cặn không tan nƣớc cao đặc Aralia armata thể Bảng 3.6 Bảng 3.6 Kết khảo sát cặn không tan nƣớc cao đặc Aralia armata với dung môi chiết xuất nƣớc STT mmẫu (g) mcắn (g) C (%) 1,000 0,0017 1,700 1,000 0,0018 1,800 1,000 0,0015 1,500 CTB (%) 1,667 Nhận ét: Cặn không tan nƣớc trung bình cao Aralia armata 1,667%, đạt yêu cầu theo quy định DĐVN V không 3% 3.4.3 Tỷ lệ khối lượng làm khô Kết khảo sát khối lƣợng làm khô cao đặc Aralia armata thể Bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết khảo sát khối lƣợng làm khô cao đặc Aralia armata với dung môi chiết xuất nƣớc STT mmẫu (g) mmẫu sau làm khô (g) W (%) 1,000 0,851 14,9 1,000 0,858 14,2 1,000 0,847 15,3 WTB (%) 14,8 Nhận ét: Tỷ lệ khối lƣợng làm khơ trung bình cao đặc Aralia armata 14,8%, đạt yêu cầu theo quy định DĐVN V không 20% 3.4.4 Hàm lượng tro toàn phần Kết khảo sát hàm lƣợng tro toàn phần cao đặc Aralia armata thể Bảng 3.8 Bảng 3.8 Kết khảo sát tro toàn phần cao đặc Aralia armata với dung môi chiết xuất nƣớc STT mcốc (g) mmẫu (g) mcốc mẫu sau tro h a (g) T (%) 16,342 1,000 16,494 15,2 14,731 1,000 14,898 16,7 16,747 1,000 16,921 17,4 TTB (%) 16,43 Nhận ét: Tro tồn phần trung bình cao đặc Aralia armata 16,43%, đạt yêu cầu theo quy định DĐVN V không 35% 16 3.4.5 Hàm lượng kim loại nặng Kết khảo sát hàm lƣợng số kim loại nặng cao đặc Aralia armata đƣợc đo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Shimadzu AA 7000 Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng ( Quatest 2) đƣợc thể Bảng 3.9 (phụ lục 2) Bảng 3.9 Kết khảo sát hàm lƣợng số kim loại nặng cao đặc Aralia armata với dung môi chiết xuất nƣớc Kim loại Hàm lƣợng cao đặc Aralia armata nặng (mg/kg) Pb Không phát (