Nghiên cứu tối ưu hoá quá trình chiết rau đắng biển(bacopa monnieri) được trồng tại thanh hoá

SaponinTính chất chung của saponin: Saponin đa số có vị đắng trừ một số nhưglycyrrhizin có trong Cam thảo bắc, abrusosid trong Cam thảo dây, oslandin trong cây Polypodium vulgare có vị n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ

-BÁO CÁO KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HOÁ QUÁ TRÌNH CHIẾT RAU

ĐẮNG BIỂN(BACOPA MONNIERI) ĐƯỢC TRỒNG TẠI

THANH HOÁ

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Quang Tùng

Sinh viên thực hiện : Phạm Thanh Bình

Hà Nội: tháng 3 năm 2024

LỜI CẢM ƠN

Báo cáo khoá luận này được thực hiện tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâmKhoa học và công nghệ Việt Nam.Với sự kính trọng và lòng biết ơn vô cùngsâu sắc, em xin cảm ơn thầy giáo GS Nguyễn Quang Tùng đã cho em cơ hộiđược thực tập tại Viện Hóa học – Viện Hàn lâm KH& CN Việt Nam

Em xin trân trọng gửi đến thầy Nguyễn Quang Tùng và thầy Trần QuốcToàn - Người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu,thông tin khoa học cần thiết cho bài luận này lời cảm ơn chân thành và sâusắc nhất

Xin cảm ơn các anh chị thuộc Viện hoá học các hợp chất thiên nhiên - Việnhàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện tận tình giúp đỡ

em hoàn thành bài khoá luận tốt nghiệp

Xin cảm ơn lãnh đạo, ban giám hiện cùng toàn thể các thầy cô giáo trườngĐại học Công nghiệp Hà Nội khoa Công nghệ Hoá đã tạo điều kiện cho emhoàn thành bài khoá luận tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn bên cạnh,ủng hộ, động viên

Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tếcòn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng khó có thể tránh khỏinhững thiếu sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, kính mong cô xem xét vàgóp ý để bài báo cáo của em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết, nền thực vật của Việt Nam vốn rất đa dạng Khôngchỉ giúp cân bằng bầu không khí, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính đây còn là tácnhân quan trọng làm phong phú nguồn thực phẩm, làm thức ăn cho con người

và động vật Đặc biệt chúng cũng là nguyên liệu trong sản xuất dược phẩmđem lại nguồn lợi lớn cho con người

Thực vật đa dạng phong phú cả trên đất liền và dưới môi trường nước mặn.Trong đó phải nhắc đến chính là rau đắng biển Rau đắng biển được sử dụngrộng rãi làm nguồn thức ăn, điều chế làm thuốc chữa bệnh rất có lợi cho conngười Tuy nhiên loại cây này chưa thực sự phổ biến đối với mọi người nênvấn đề đặt ra hiện tại là làm thế nào để đưa loại cây này đến tay người tiêudùng Cản biến nó để nó dễ sử dụng hơn, dễ chế biến hơn,để nhiều người cóthể dễ tiếp cận hơn

Để đưa nguồn nguyên liệu này đi xa hơn người ta đã nghĩ đến việc chiếtsuất loại rau này Nhưng làm sao để tối ưu hoá quá trình chiết tách vẫn đang

là một câu hỏi Với những gợi ý vô cùng thú vị về đề tài này của thầy cô, em

quyết định sẽ đi sâu hơn về đề tài này Đề tài“Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chiết xuất rau đắng biển (Bacopa monnieri) được trồng tại Thanh

Hóa” đã giúp em có nhiều hiểu biết hơn, có cơ hội thực hành và tiếp cận gần

hơn với các thiết bị, quy trình thực nghiệm

2.1 Đối tượng nghiên cứu

1.1.1 Giới thiệu về rau đắng biển(Bacopa monnieri )

- Tên gọi khác: Rau sam đắng, cây ruột gà, cây ba kích.

- Tên tiếng Anh: Water Hyssop, Bacopa

- Tên khoa học: Bacopa monnieri (L.) Wettst

- Tên đồng nghĩa: Herpetis monnieri (L.) H.B.K., Gratiola onniera

L.,Septas repens Lour.,Bramia indica Lamk

- Phân loại thực vật: Họ Hoa Mõm Chó (Scrophulariaceae)

- Hoa đồ rau đắng biển:

- Hoa thức:

Ở Việt Nam: cây còn được gọi là rau sam trắng, rau sam đắng, cây ruột gà

Đã từ lâu đời ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia trên thế giới rau đắngbiển được sử dụng để chữa nhiều bệnh Ngày nay, các nhà khoa học đãnghiên cứu về tác dụng của rau đắng biển và ứng dụng nó để phục vụ chocông tác bảo vệ sức khỏe con người [4]

1.1.2 Phân bố

a) Trên thế giới

- Rau đắng biển ưa sống ở môi trường ẩm ướt, phát triển trong các

kênh mương, suối, vùng cửa sông ven biển, đầm lầy, hay những bãibiển đầy cát trắng

- Người ta tìm thấy loài cây này ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới

nhiều nước châu Á

- Rau đắng biển thường không thích hợp với khí hậu ôn đới, tuy nhiên,

nó cũng được nhân giống rộng rãi tại miền Nam Hoa Kỳ và vùngVịnh Mexico

- Khả năng sinh sản bằng hạt hoặc vô tính trong một loạt các điều kiện

thích hợp

b) Tại Việt Nam

- Rau đắng biển phân bố rộng rãi khắp các vùng đồng bằng và Trung

du miền Bắc và miền Nam

- Mọc ở nơi nhiều ánh sáng, trên nền đất hay đất pha cát ẩm từ vùng

thấp đến độ cao 500m

- Các tỉnh thành có nhiều rau đắng biển như: Hà Nội, Quảng Ninh,

Hải Phòng, Ninh Bình, Hà Nam, Huế, Quảng Nam, Khánh Hòa,Bình Định, Tây Ninh, Ninh Thuận, Đồng Nai, TP Hồ Chí Minh,Vĩnh Long, Đồng Tháp, Cần Thơ… [8]

Mùa rau đắng mọc rộ nhất là từ tháng 3 âm lịch đến tháng 11 âm lịch, vàonhững ngày mưa, rau đắng biển lớn nhanh như thổi Chọn hái rau đắng biểnphải cũng chính là lúc này cây rau mới no nước và mập mạp Hái rau đắngbiển người ta cứ cầm nguyên nắm 9 mà cắt sát chân rau bỏ lại rễ

Cây ra hoa quả nhiều hằng năm, tái sinh tự nhiên chủ yếu từ hạt, cây còn cókhả năng mọc chồi khỏe kẽ lá, kể cả phần còn sót lại sau khi cắt [6]

1.1.3 Đặc điểm

Thân: Thân cỏ, mọc bò dài trên mặt đất, sống lâu năm Thân nhẵn, màu xanh,

thân non đôi khi có màu hơi nâu đỏ, tiết diện tròn, mọng nước, có rễ ở mấu,phân nhánh nhiều, mọc đứng Thân lá có vị đắng

Lá: Lá đơn, mọc đối, không lông, dày, mọng nước, có dạng hình muỗng hay

hình trứng ngược, tà ở đầu, dài 2-2,8 cm, rộng 0,5-0,7 cm, mép nguyên,không lông, ở 2 mặt lá có nhiều chấm lõm Lá có màu xanh đậm ở mặt trên,xanh nhạt ở mặt dưới, 1 gân chính, gân phụ không rõ

Hoa: Hoa đơn độc, mọc ở nách lá, màu trắng hay màu tím nhạt Hoa không

đều, lưỡng tính

Cuống hoa: dài 2,6-5,6 cm, không lông, hai lá bắc con hình dải, dài 0,6 cm, ở

đỉnh cuống hoa

Bao hoa: lá đài rời, không đều, lá đài sau to nhất, hình trứng

Lá đài: có màu xanh đậm ở mép, xanh nhạt ở bên trong và có chấm lõm ở 2

mặt, tiền khai năm điểm

Cánh hoa: có lông, dính nhau bên dưới tạo thành ống dài 0,4 cm, đáy ống

màu tím nhạt hay màu trắng, tiền khai ngũ điểm hay kết lợp

Nhị: không đều, 2 nhị dài phía trước, 2 nhị ngắn phía sau Nhị sau bị trụy

không để lại dấu vết Nhị đính gần đáy ống tràng xen kẽ cánh hoa; chỉ nhịnhẵn, hình sợi

Bao phấn: 2 ô, rời, xếp song song cạnh nhau, mở dọc, hướng trong, đính đáy.

[3]

1.1.4 Thành phần hoá học

Thành phần hóa học chính của rau đắng biển gồm các triterpen tự do,saponin, flavonoid, alkaloid và các phenylethanoid glycosid Trong đó thànhphần được biết đến nhiều nhất là các saponin

2.1.1.2 Saponin

Tính chất chung của saponin: Saponin đa số có vị đắng trừ một số như

glycyrrhizin có trong Cam thảo bắc, abrusosid trong Cam thảo dây, oslandintrong cây Polypodium vulgare có vị ngọt

Saponin tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan do đóngười ta dùng 3 dung môi này để tủa saponin Saponin có thể bị tủa bởi chìacetat, bari hydroxyd, ammoni sulfat.Saponin khó bị thẩm tích, người ta dựavào tính chất này để tinh chế saponin trong quá trình chiết xuất [1]

Saponin trong rau đắng biển:

Rau đắng biển có chứa hoạt chất saponin gồm bacoside A và bacoside B,

có tác dụng gia tăng tuần hoàn não, tăng cường dẫn truyền xung động ở hệthần kinh, chống oxy hoa tế bào não, giúp cho sự tỉnh táo (alertness) và nhậnthức (awareness)

Trong nhóm các saponin, thành phần hóa học có tác dụng lên hoạt độngcủa hệ thần kinh , tác dụng hướng thần hoặc chống lại chứng mất trí nhớ làbacosid A, có tên khoa học là 3-( α-Larabinopyranosyl)-O-β-D-glucopyranoside-10,20-dihydroxy-16-keto-dammar-24-en

Gần đây, các nghiên cứu về bacosid A bằng phương pháp HPLC đã cho thấy bacosid A là hỗn hợp của 4 saponin được đặt tên là bacosid A3,bacosid II, một jujubogenin là đồng phân của bacopasaponin C là 3-O-[α-L-arabinofuronosyl-(1-2)-{β-D-glucopyranosyl-(1-3)-α-L-β-D-glucopyranosyl-(1-3)-α-L-

arabinopyranosyl] jujubogenin (còn được gọi là bacopasid X ) vàbacopasaponin C

Bacosid B được phát hiện cùng lúc với bacosid A, ban đầu được pháthiện

chỉ khác với bacosid A ở phần đường thể hiện năng suất quay cực và có thể

là một đồng phân với bacosid A Tuy nhiên gần đây các nhà khoa học đã xácđịnh bacosid B là một hỗn hợp các saponin có các aglycon là các jujubogeninhoặc pseudojujubogenin như: bacopasid N1, bacopasid N2, bacopasid- IV,bacopasid- V [5]

2.1.1.3 Alkaloid và Flavonoid

Cây rau đắng biển chứa alkaloid: brahmin, có tác dụng giống strychninnhưng ít độc tinh hơn; 3 base: B1- oxalat, p2-oxalat, B3-chloroplatinate vàsterol

Ngoài ra còn alkaloid khác là herpestin, bacosid A và B, monnierinhersaponin có tác dụng chủ yếu giống resercin và chlororomazin, acid betulic,d-marinitol, stigmastarol, B-sitosterol và stigmasterol ở trạng thái tự do

Các alkaloid là brahmin, một lượng rất nhỏ nicotin cùng các alkaloid đơngiản khác Các flavonoid là luteolin-7glucoside, glucuronyl-7-apigenin vàglucortonyl-7- luteolin

2.1.1.4 Một số thành phần khác:

 Triterpen tự do: ebelin’ lactone, bacogenin Al, A2, A3, J, P, bacosin, acidbetulinic

 Các phytosterol

 Các dẫn chất phenyl ethanoid glycosid là monnierasid I - III và plantainosid

B, 3,4-dihydroxyphenylethyl alcohol (2-O-feruloyl)-β-D-glucopyranosid vàphenylethyl alcohol [5-O-p-hydroxybenzoyl-β-D-apiofuranosyl-(l→2)] β-D-glucopyranosid [5]

1.1.5 Hoạt tính sinh học và ứng dụng

a) Hoạt tính an thần, giải trừ lo âu

Cao rau đắng biển (chứa 25% Bacoside A) có tác dụng giải trừ lo âu tươngđương với Benzodiazepam và Lorazepam Hoạt tính này phụ thuộc vào liềulượng sử dụng, không gây tác dụng không mong muốn (hay quên, nhầm lẫn)như Lorazepam

b) Hoạt tính chống ôxy hóa

Rau đắng biển có hoạt tính chống ôxy hóa khi thử nghiệm trên não củachuột bằng xác định hoạt tính của các Enzyme Superoxide dismutase (SOD),Catalase (CAT) và Glutathion peroxidase (GPX) Hoạt tính này có thể so sánhvới Deprenyl Tác dụng của rau đắng biển diễn ra trên toàn não bộ trong khitác động của Deprenyl bị giới hạn

c) Tác dụng chống ung thư

Nghiên cứu trong ống nghiệm cho thấy, dịch chiết cao rau đắng biển cóhoạt tính diệt tế bào khi thử nghiệm trên tế bào ung thư loại Sarcoma 180.Hoạt tính này là do rau đắng biển ức chế sự tái lập DNA của các tế bào ungthư [10]

2.1.1.5 Tăng khả năng nhận thức

Một trong những lợi ích đáng giá nhất của rau đắng là khả năng kích thích não bộ, đặc biệt là trí nhớ và khả năng tập trung Từ lâu loại thảo dược đã được sử dụng trong các bài thuốc Ayurvedic của người Ấn Độ cổ đại để tăng cường sự tập trung và khả năng lưu trữ của não bộ Một số hợp chất hữu cơ trong rau đắng giúp kích thích các phản ứng sinh hóa trong não, từ đó tăng

2.1.1.6 Chống rối loạn nhận thức

Rau này có khả năng làm giảm nguy cơ rối loạn nhận thức ở tuổi già, như chúng mất tri và bệnh Alzheimer Nghiên cứu đã cho thấy rau đắng là một yếu tố kích thích cơ chế sản sinh các phản ứng sinh hóa trung hỏa mới, giảm tình trạng stress oxy hóa trong não, giúp tâm trí luôn minh mẫn khi tuổi tác tăng lên

2.1.1.7 Khả năng chống viêm

Khi những chiếc lá của cây rau đắng tiếp xúc với các bộ phận bị viêm của

cơ thể, các hợp chất phát ra có thể làm giảm sưng và ngưng sự kích ứng, đối với tình trạng viêm trong cơ thể cũng vậy Vì vậy rau đắng là lựa chọn lý tưởng cho những người bị viêm khớp, bệnh gút và các bệnh viêm khác

2.1.1.8 Tăng cường hệ miễn dịch

Dù bạn tiêu thụ nó ở bất kỳ dạng nào: pha thành trả hay ăn lá, rau đắng đều giúp bạn tăng cường hệ miễn dịch Hàm lượng nhỏ các chất dinh dưỡng được

bổ sung bởi các hợp chất chống oxy hóa giúp kéo dài thời gian hoạt động của

hệ miễn dịch chống lại các mầm bệnh, virus hoặc nhiễm trùng do vi khuẩn

2.1.1.9 Bệnh động kinh

Lá rau đắng đã được sử dụng như một cách điều trị chứng động kinh hàng nghìn năm nay Rau đắng được cho là có tác động tích cực đến các phản ứng trung hòa, giúp ngăn ngừa cơn động kinh, cũng như các dạng bệnh khác về thần kinh, bao gồm rối loạn lưỡng cực và chứng đau dây thần kinh

2.1.1.10 Chăm sóc sức khỏe làn đa

Nếu bạn muốn đẩy nhanh quá trình chữa lành vết thương và khử trùng cho

da cùng một lúc, hãy thoa nước ép rau đồng hoặc tinh dầu rau đắng lên khu vực bị ảnh hưởng Nó sẽ hạn chế việc để lại sẹo và cho bạn làn da mịn màng, khỏe mạnh nhờ các loại tinh dầu tự nhiên có trong rau đắng

2.1.1.11 Hạ đường huyết

Trong một số nghiên cứu, rau đắng cho thấy mỗi liên hệ với lượng đường trong mẫu Do đó tùy thuộc vào các triệu chứng cụ thể của bệnh tiểu đường, rau đắng có thể làm hạ đường huyết và giúp bạn sống khỏe mạnh bình

thường

2.1.1.12 Vấn đề về hệ tiêu hóa

Rau đắng là loại thảo mộc có chức năng làm dịu cơ thể như một liễu thuốc

an thần Cùng với khả năng chống viêm, thảo được này thường được kê đơn trong các bài thuốc truyền thống trị bệnh loét dạ dày và hội chứng ruột kích thích Rau đúng có thể làm giảm bớt tình trạng viêm trong ruột, ngăn ngừa hàng loạt căn bệnh tiềm ẩn về đường tiêu hóa [7]

2.1.1.13 Rau đắng biển được dùng làm rau

Dùng để ăn sống: Có thể dùng riêng hoặc dùng chung với các loại rau khác.Tuy nhiên do vị đắng đậm nên rất ít người quen ăn sống Rau đắng biển ănvới cháo nóng rất tốt

Rau luộc: Rau đắng biển tốt nhất là đem luộc, chất đắng bị loại bớt do tanvào nước Rau đắng biển luộc chấm với thịt kho, cá kho, tương, chao, mắmkho, mắm ruốc…

Xào: Rau đắng biển được xào với dầu, mỡ, nước cốt dừa vớt thịt, tôm, ếch,nhái

Nấu canh: Rau đắng biển có thể náu canh với thịt, cá, tôm, cua, ếch, nhái

ăn rất bổ dưỡng

Tuy nhiên, khuyến cáo những phụ nữ mang thai không nên sử dụng haytrong thời kì cho con bú Việc sử dụng rau đắng cần lưu ý như rằng việc bổsung liên tục bất kỳ loại thảo được nào trong thời gian dài đều không đượckhuyến khích, và rau đắng cũng không phải là ngoại lệ Không nên ăn rauđắng thường xuyên trong hơn 12 tuần, chỉ nên bổ sung nó khi cần giảm bớttriệu chứng hay bệnh nào đó.Ngoài ra, do ảnh hưởng của các thành phần tới

hệ hô hấp, bài tiết, hệ thống tim mạch và thành phần trong máu, nên thamkhảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng

1.2 Phương pháp phân tích

1.2.1 Cơ sở của quá trình chiết

Phương pháp chiết là phương pháp thu lấy một hay nhiều chất từ hỗn hợp

đã tách biệt, cô lập và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành những cấu

tử riêng Quá trình tách chiết gồm hai giai đoạn như sau:

 Giai đoạn 1: dung môi thắm ướt lên bề mặt nguyên liệu, sau đó thắmsâu vào bên trong do quá trình thẩm thấu Khi dung môi đã thấm sâu vàotrong nguyên liệu, các hoạt chất hòa tan dung môi chiết sẽ hòa tan vào dungmôi chiết

 Giai đoạn 2: các chất hòa tan trong dung môi chiết sẽ thực hiện khuếchtán ra ngoài màng tế bào ra dung môi nguyên liệu cho đến khi cần bằng nồng

độ chất tan ở dung môi trong và ngoài nguyên liệu

Phương pháp tách chiết là bao gồm cả việc chọn dung môi, dụng cụ chiết

và cách chiết Một phương pháp tách chiết thích hợp chỉ có thể được hoạchđịnh một khi đã biết rõ thành phần của các chất cần trích ly Mỗi loại hợp chất

có độ hòa tan khác nhau trong từng loại dung môi Vì vậy không thể có mộtphương pháp tách chiết chung áp dụng cho tất cả hợp chất thiên nhiên.

1.2.2 Chọn dung môi để chiết xuất

Dung môi dùng để chiết xuất các hợp chất ra khỏi nguyên liệu rất đa dạng

và thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại nguyên liệu Cơ sở để lựa chọn mộtdung môi chiết xuất là tính phân cực của hợp chất tự nhiên chứa trong nguyênliệu và của dung môi

Dung môi có thể chia thành hai loại: phân cực và không phân cực, độ phâncực được tính bằng hằng số điện môi, hằng số điện môi của dung môi phảnánh sơ bộ tính phân cực của dung môi Tính phân cực mạnh của nước được

lấy làm chuẩn ở 100 , hằng số điện môi là 80

Bảng: Tính chất của một số dung môi phổ biến trong chiết xuất hợp chất tự