TÓM TẮTViệc tiếp xúc thường xuyên với bức xạ cực tím gây nhiều tác hại đối với sức khỏe conngười, như tăng nguy cơ phát triển các bệnh về da, lão hóa sớm và tổn thương tế bào.Mặc dù các
TỔNG QUAN
Tổng quan về tia cực tím
1.1.1 Tia cực tím Ánh sáng mặt trời, một yếu tố vô cùng quen thuộc trong thực tế, có thể gây ra những bệnh nguy hiểm cho làn da như viêm, lão hóa và ung thư [8] Các nghiên cứu đã chứng minh rằng, việc tiếp xúc với tia cực tím gây tác hại lâu dài đến sức khỏe con người và việc bảo vệ da khỏi tia cực tím là một việc cần thiết hiện nay [4, 8] Một phần của quang phổ ánh sáng bao gồm ba thành phần chính: tia cực tím, ánh sáng khả kiến và hồng ngoại [4] Bức xạ UV từ mặt trời bao gồm UVA (315–400 nm), UVB (280–315 nm) và UVC (100–280 nm) Con người thường tiếp xúc chủ yếu với UVA (90–95%) và UVB (5–10%) do tầng ozon của bầu khí quyển đã hấp thụ hầu hết tia UVC (Hình 1.2) [9] Mỗi loại tia UV có thể gây hại cho tế bào, cấu trúc và các hợp chất khác nhau UVA, với bước sóng dài hơn, thâm nhập sâu vào lớp hạ bì UVB được lớp biểu bì hấp thụ gần như hoàn toàn, chỉ một lượng nhỏ đến được lớp hạ bì Do đó, UVA có thể gây ảnh hưởng đến sự sản xuất các loại các hợp chất sinh học phản ứng, có thể gây tổn thương DNA thông qua các phản ứng nhạy cảm ánh sáng gián tiếp. Trong khi đó, UVB tác động trực tiếp lên DNA, gây ảnh hưởng đến sự thay đổi cấu trúc phân tử và tạo ra các sản phẩm phản ứng quang cụ thể như cyclobutane pyrimidine dimer và các sản phẩm khác Các biến đổi như thế này có thể dẫn đến đột biến gen và ung thư [10, 11] Đặc tính chung của bức xạ UV được thể hiện ởBảng 1.1.
Bảng 1.1:Các loại tia cực tím và các đặc điểm chung[4, 12, 13]
Bức xạ UV Đặc điểm chung
Khoảng 90–99% đến được bề mặt trái đất.
Không được lọc bởi tầng ozone tầng bình lưu trong khí quyển.
Bước sóng dài và năng lượng thấp có thể thâm nhập sâu hơn vào da.
Từng được coi là vô hại, nhưng bây giờ được cho là có hại nếu tiếp xúc quá mức và lâu dài.
Gây lão hóa da và gây ra sắc tố tức thì và dai dẳng (rám nắng).
Xấp xỉ 1–10% đến được bề mặt trái đất.
Được lọc bởi tầng ozone tầng bình lưu trong khí quyển.
Bước sóng ngắn và năng lượng cao có thể xuyên qua các lớp trên của biểu bì.
Là nguyên nhân gây cháy nắng, rám nắng, nếp nhăn, lão hóa do ánh sáng và ung thư da.
Có khả năng gây ung thư và gây cháy nắng gấp ngàn lần so với tia UVA.
Được lọc bởi tầng ozone tầng bình lưu trong khí quyển trước khi đến trái đất.
Các nguồn nhân tạo chính là đèn diệt khuẩn.
Đốt cháy da và gây ung thư da.
Hình 1.1:Phổ điện từ của bức xạ mặt trời và các tác động sinh học lên da[9]
Melanin là một sắc tố sẫm màu dạng polyme được sản xuất bởi các tế bào hắc tố và có mối quan hệ chặt chẽ giữa hoạt động tạo hắc tố và màu da của con người [14, 15] Hợp chất này hoạt động như một bộ lọc tia cực tím nội sinh [16] Sự phân bố theo chiều dọc và chiều ngang của melanin trong da cũng có thể làm thay đổi màu sắc của da [17]. Chuyển hóa melanin bất thường có thể dẫn đến rối loạn sắc tố da, được phân loại thành tăng sắc tố hoặc giảm sắc tố [18, 19] Tình trạng tăng sắc tố xảy ra khi melanin tích tụ quá mức do các yếu tố kích thích bên trong và bên ngoài khác nhau [20, 21]. Trong khi đó, tình trạng giảm sắc tố xảy ra khi việc sản xuất melanin bị giảm do các yếu tố di truyền hoặc biểu sinh, như được quan sát thấy ở bệnh bạch tạng hoặc bệnh bạch biến [22, 23] Melanin đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa cân bằng nội môi biểu bì có liên quan đến hoạt động của tế bào hắc tố [24, 25] Hợp chất này hấp thụ bức xạ tia cực tím và tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt, bảo vệ da khỏi bức xạ mặt trời [26] Trong nghiên cứu của Yong và cộng sự, các phương pháp tiếp cận phân tử sử dụng siRNA nhắm vào enzyme tyrosinase trong con đường tạo hắc tố có thể mang lại một chiến lược mới và hiệu quả để kiểm soát sắc tố tế bào Đồng thời, các phương pháp này giảm khả năng sống sót của tế bào khi tiếp xúc với tia cực tím, nhấn mạnh vai trò quan trọng của melanin trong việc bảo vệ chống lại bức xạ cực tím [27].
Hình 1.2:Quá trình sinh tổng hợp melanin[28]
Những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến màu da và độ nhạy với tia cực tím là số lượng và đặc tính của melanin ở lớp biểu bì [29] Melanin có hai dạng chính là "eumelanin" có màu nâu/đen, với khả năng chống tia cực tím mạnh và "pheomelanin" màu đỏ/vàng, với khả năng chuyển đổi tia cực tím [30] Mặc dù cả hai loại sắc tố này đều có nguồn gốc từ acid amin tyrosine, nhưng vẫn có sự khác biệt về màu sắc, độ hòa tan và hàm lượng lưu huỳnh [31, 32] Sự phát triển của melanin bắt đầu bằng quá trình chuyển đổi tyrosine thành L-DOPA và L-DOPA thành dopaquinone do enzyme tyrosinase kích hoạt, sau đó trải qua nhiều phản ứng khác nhau để tạo ra các khối xây dựng của eumelanin: 5,6-dihydroxyindole và 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid Quá trình hình thành của melanin bắt đầu từ các tế bào lớn được gọi là tế bào hắc tố (melanocytes), có thể tìm thấy trên khắp cơ thể Những tế bào hắc tố này chịu trách nhiệm sản xuất các bào quan, gọi là melanosome [28] Màu sắc của da phụ thuộc vào kích thước, số lượng, hình dạng và phân bố của melanosome cũng như thành phần hóa học của melanin trong các bào quan này [33].
1.1.3 Phản ứng của da với tia cực tím
Tia cực tím có nhiều tác động lên sinh lý da, một số tác động ngay lập tức và một số khác xảy ra dần dần Viêm là một trong những hậu quả cấp tính dễ thấy nhất của tia cực tím trên da UVB kích hoạt một loạt các cytokine, chất trung gian hoạt mạch và hoạt động thần kinh trong da, dẫn đến phản ứng viêm và “cháy nắng” [34, 35] Các tế bào keratinocyte (một loại tế bào da) sẽ bị giảm đi trong quá trình apoptosis (quá trình chết tế bào theo chương trình - cơ chế tự bảo vệ của cơ thể) nếu liều lượng tia cực tím vượt quá ngưỡng gây tổn thương Những tế bào keratinocyte trải qua quá trình apoptosis này được gọi là “tế bào cháy nắng” bởi vì nhân tế bào trở nên nhỏ và đậm đặc, gọi là nhân pyknotic [36].
Ngoài ra, tia cực tím còn gây tăng sừng hoặc tăng độ dày của lớp biểu bì Bức xạ UV còn làm tổn thương tế bào, khiến các tế bào sừng kích hoạt hệ thống phản ứng ngăn chặn tổn thương bằng cách ngừng chu kỳ tế bào, sửa chữa DNA và gây ra apoptosis. Tuy nhiên, một vài giờ sau khi tiếp xúc với tia cực tím, các tín hiệu phản ứng tổn thương mờ dần và các tế bào sừng ở biểu bì tăng sinh mạnh mẽ dưới tác động của một số yếu tố tăng trưởng biểu bì [37] Sau khi tiếp xúc với tia cực tím, sự phân chia tế bào sừng tăng lên gây ra sự tích tụ các tế bào, do đó làm tăng độ dày của lớp biểu bì Sự bảo vệ da khỏi tia cực tím tốt hơn được tạo ra nhờ sự tăng sản biểu bì [38].
Hình 1.3: Cơ chế phản ứng sinh lý của da khi tiếp xúc ánh nắng[39]
Trong tế bào keratinocytes, tổn thương DNA qua trung gian tia cực tím sẽ kích hoạt p53, sau đó liên kết và kích hoạt gen pro-opiomelanocortin (POMC) [40] Polypeptide POMC được phân cắt sau dịch mã để tạo ra hormone adrenocorticotropic, hormone kích thích alpha-melanocyte (α-MSH) và beta-endorphin Khi đó, α-MSH được tiết ra sẽ báo hiệu các tế bào hắc tố thông qua thụ thể melanocortin 1 (MC1R) của thụ thể kết hợp với protein G [41] Trong tế bào hắc tố, tín hiệu qua trung gian MC1R kích hoạt một loạt các sự kiện bắt đầu bằng việc kích hoạt adenylate cyclase và dẫn đến kích hoạt protein kinase A Kết quả là sự gia tăng cAMP nội bào gây ra sự biểu hiện của yếu tố phiên mã liên quan đến microphthalmia (MITF) thông qua sự liên kết của yếu tố phản ứng cAMP trong chất kích thích MITF [42] Sau đó, chính MITF sẽ kích hoạt quá trình phiên mã của nhiều gen xúc tác quá trình chuyển đổi tyrosine thành melanin.
Do đó, tín hiệu MSH-MC1R dẫn đến tăng tổng hợp sắc tố bởi các tế bào hắc tố và tích tụ melanin bởi các tế bào sừng biểu bì(Hình 1.3) [39].
Tia cực tím không chỉ thúc đẩy sự hình thành các chất quang hóa trong bộ gen mà còn tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) như gốc hydroxyl, anion superoxide và hydro peroxide [43] (Hình 1.4) Các gốc tự do gây ra thiệt hại có thể ảnh hưởng đến nucleotide Oxy hóa các base nucleotide có thể dẫn đến sự không khớp thông sốWatson-Crick điển hình, gây ra đột biến [44] Cơ chế bảo trì tế bào tồn tại để vô hiệu hóa các loại oxy phản ứng (ROS) và sửa chữa những tổn thương DNA Quá trình sửa chữa cắt bỏ base nucleotide được phát triển để bảo vệ tế bào khỏi những hậu quả có hại của tổn thương DNA nội sinh do thủy phân, các loại oxy phản ứng và các hợp chất nội bào khác làm thay đổi cấu trúc của các base DNA [45].
Tế bào cũng có một mạng lưới phức tạp và mạnh mẽ gồm các phân tử chống oxy hóa giúp giải độc các chất phản ứng và bảo vệ DNA cũng như các đại phân tử khác khỏi tổn thương gốc tự do L-glutamine là một acid amin đóng nhiều vai trò trong cơ thể, bao gồm sự hình thành các chất chống oxy hóa như glutathione khử, đồng yếu tố NAD(H) và NADP(H) và oxit nitric Điều này được chứng minh là do khả năng chống oxy hóa [46] Một enzyme chống oxy hóa quan trọng khác giúp giải độc hydro peroxide là catalase [47, 48], trong khi superoxide dismutase (SOD) làm bất hoạt anion superoxide [49] Việc điều chỉnh các enzyme chống oxy hóa này rất quan trọng trong việc kiểm soát phản ứng của da với bức xạ UV và do đó đã trở thành đề tài nghiên cứu được quan tâm trong những năm gần đây [50].
Hình 1.4:Tia UV tạo ra các gốc tự do oxy hóa[43]
Tổng quan về các bộ lọc tia cực tím
Bộ lọc tia cực tím là những chất có khả năng bảo vệ da khỏi tác hại của tia cực tím thông qua cơ chế hấp thụ, phản xạ hoặc tán xạ Mục đích của việc sử dụng các chất này là giảm thiểu những tác động xấu do ánh nắng mặt trời gây ra đồng thời tạo cảm giác thoải mái, an toàn cho da [51].
1.2.2 Phân loại và cơ chế của các bộ lọc tia cực tím
Bộ lọc tia cực tím là thành phần có trong các công thức bôi ngoài da có khả năng tương tác với bức xạ UV thông qua ba cơ chế cơ bản: phản xạ, tán xạ và hấp thụ [52].
Hình 1.5: Cơ chế của (a) bộ lọc tia UV hữu cơ và (b) bộ lọc tia UV vô cơ trên lớp biểu bì da[52]
Hiện nay, dựa vào cấu trúc và cơ chế hoạt động, các bộ lọc UV sẽ được chia thành 2 loại: bộ lọc hoá học (hữu cơ) và bộ lọc vật lý (vô cơ).
Bộ lọc hoá học: những hợp chất hữu cơ dễ biến đổi cấu trúc và sẽ hấp thu tia UV, các chất này sau đó sẽ được đào thải dưới dạng nhiệt hoặc chuyển hóa bởi cơ thể để không gây hại cho các mô da Khi cấu trúc các bộ lọc UV bị phá vỡ thì khả năng bảo vệ cũng không còn, đây là lý do nhiều nghiên cứu khuyến khích bôi lại kem chống nắng đều đặn mỗi 2 giờ [52].
Bộ lọc vật lý: những hợp chất vô cơ như zinc oxide (ZnO), titanium dioxide (TiO2), iron oxide, và kaolin (một dạng phức của nhôm) Trong đó, TiO2 và ZnO là hai hoạt chất thường dùng nhất trong các sản phẩm kem chống nắng vật lý Về cơ chế tác động, đã từng có một thời gian dài các nhà khoa học đã nhận định sự bảo vệ của các bộ lọc này chỉ thông qua sự tán xạ (scattering) hay phản xạ (reflection) Các nghiên cứu gần đây cho thấy, các bộ lọc UV vật lý cũng đóng vai trò hấp thụ các tia UV một phần [53].
Phân loại các thành phần bộ lọc tia cực tím có trong kem chống nắng hiện nay được đưa ra ởBảng 1.2.
Bảng 1.2:Phân loại các loại kem chống nắng bôi ngoài da hiện nay[52]
Các hoạt chất chống nắng thường dùng
Bộ lọc vô cơ 1 Zinc oxide (micro and nano)
2 Titanium dioxide (micro and nano)
Hầu hết các quốc gia đều có danh sách các bộ lọc tia cực tím hợp lệ hoặc đã được phê duyệt Một tiêu chuẩn ở Hoa Kỳ, “Sunscreen Monograph Final Rule” [54] cho thấy 16 hoạt chất được xác định là thành phần Loại 1 của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), có nghĩa là các hoạt chất này được công nhận an toàn và hiệu quả (Bảng 1.3) [55].
Các sản phẩm chống nắng ở các khu vực khác trên thế giới thường tuân thủ danh sách các bộ lọc UV này Ngoài ra, ở các nơi khác như Châu Âu, danh sách các bộ lọc tia cực tím được cấp phép có thể bổ sung các chất khác hoặc cho phép tăng nồng độ sử dụng vào trong sản phẩm [52] Đây là cùng một nhóm/sự kết hợp các chất lọc tia UV được sử dụng cho nhiều sản phẩm được bán trên toàn thế giới (ví dụ: ethylhexylmethoxycinnamate, benzophenone-3, butylmethoxydibenzoylmethane, octyl salicylate, octocrylene, titan dioxide) Do đó, hầu hết các bộ lọc UV hiện có trên thị trường đã trải qua các nghiên cứu về tính an toàn và hiệu quả [55].
Bảng 1.3:Danh sách các bộ lọc tia cực tím được phê duyệt [55]
Bộ lọc UV Nồng độ lên tới %
Các hiện tượng tổn thương da thường bắt đầu và lan truyền qua các quá trình oxy hóa.Chất chống oxy hóa thông qua con đường nội tại thường được áp dụng để bảo vệ da khỏi tác động của tia cực tím Trong thực tế, hoạt động chống oxy hóa của các hợp chất tự nhiên thường yếu và liên quan đến đặc tính quang hóa [56] Khi một phân tử tự nhiên hấp thụ năng lượng từ tia cực tím, tác dụng độc quang (phototoxic) hoặc bảo vệ quang (photoprotective) đều có thể xảy ra (Hình 1.6).
Hình 1.6:Cơ chế giúp các hợp chất tự nhiên phát huy tính chất quang hóa Sơ đồ Jablonski S: trạng thái đơn; T: trạng thái bộ ba; IC: chuyển đổi bên trong; và ISC: giao cắt giữa các hệ thống CI: giao điểm hình nón[57]
Khi các thành phần hóa học thực vật hấp thụ năng lượng photon, các electron có thể chuyển từ trạng thái cơ bản (the ground state) sang trạng thái kích thích (S1, S2) dẫn đến sự kích thích của các loại thực vật Sự kích thích này bắt đầu ở trạng thái bộ ba và chuyển sang trạng thái bộ ba kích thích thông qua sự đảo ngược spin bằng cách giao nhau giữa các hệ thống năng lượng hấp thụ [58] Cơ chế phân rã này được mô tả lần đầu bởi Jablonski và cộng sự Truyền năng lượng từ chất nhạy quang bộ ba kích thích sang nguyên tử oxy (phản ứng quang hóa loại II) có thể tạo ra oxy nhóm đơn kích thích, có thể gây tổn thương cho protein, lipid màng hoặc làm giảm DNA [59] Sự chuyển tiếp điện tử hoặc hydrogen có thể dẫn đến tạo ra các gốc tự do (phản ứng quang hóa loại I) Những tác động này làm tăng cường việc tạo ra các phân tử sinh học hoặc, khi có oxy, tạo ra các gốc tự do thứ cấp như gốc hydroxyl hoặc gốc peroxyl, các chất trung gian tham gia vào quá trình phá hủy oxy hóa của DNA và các phân tử sinh học khác Các chất cảm quang khi bị kích thích có thể dẫn đến các hiện tượng như kích thích quang, độc quang dẫn đến tổn thương DNA và dị ứng quang do hình thành các kháng nguyên [58] Đánh giá các chiết xuất tự nhiên có tác dụng bảo vệ quang hay gây độc quang sau khi tiếp xúc với tia UV là việc cần thiết khi muốn sử dụng những chiết xuất này như bộ lọc tia cực tím trong các sản phẩm chống nắng.
Các chất tự nhiên được chiết xuất từ thực vật, như hợp chất polyphenol, có tính chất chống viêm và chống oxy hóa [59], nên có tiềm năng để sử dụng làm tác nhân chống nắng do khả năng hấp thụ tia cực tím [60] Sự đóng góp của các hợp chất vào quỹ đạo giải thích sự chuyển tiếp điện tử trong polyphenol giữa các quỹ đạo phân tử loại π trên xương sống phân tử [61] Tóm lại, các bộ lọc UV hóa học có nguồn gốc tự nhiên lý tưởng có khả năng chuyển các phân tử ở trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản, từ đó phát huy tác dụng bảo vệ quang Tuy nhiên, năng lượng hấp thụ tạo ra oxy nhóm đơn kích thích, gây ra độc quang đối với protein, lipid và DNA Việc xác định liệu các chất chiết xuất tự nhiên có tác dụng bảo vệ hay gây độc quang sau khi tiếp xúc với tia
UV là rất quan trọng để sử dụng các chất này làm bộ lọc tia cực tím trong các sản phẩm chống nắng.
1.2.3 Phương pháp đánh giá hiệu quả của các bộ lọc tia cực tím
Hiệu quả của các bộ lọc tia cực tím trong kem chống nắng thường được biểu thị bằng hệ số chống nắng (SPF) SPF được định nghĩa là năng lượng tia cực tím cần thiết để tạo ra liều ban đỏ tối thiểu (MED) trên vùng da được bảo vệ, chia cho năng lượng tia cực tím cần thiết để tạo ra MED trên vùng da không được bảo vệ (Phương trình 1):
SPF = minimal erythemal dose (MED) in sunscreen-protected skin minimal erythemal dose (MED) in non-sunscreen-protected skin (1)
Liều ban đỏ tối thiểu (MED) là khoảng thời gian hoặc liều lượng chiếu xạ tia cực tím thấp nhất đủ để tạo ra ban đỏ tối thiểu, có thể cảm nhận được trên vùng da không được bảo vệ Chỉ số SPF càng cao thì sản phẩm càng có hiệu quả trong việc ngăn ngừa cháy nắng Tuy nhiên, cần phải chuẩn hóa các phương pháp xác định chỉ số SPF của các sản phẩm mỹ phẩm [62].
Nhìn chung, các phương pháp trong ống nghiệm có các loại: đo độ hấp thụ hoặc độ truyền bức xạ UV qua tấm thạch anh, màng sinh học; và phân tích quang phổ của dung dịch loãng chứa hợp chất chống nắng để xác định đặc tính hấp thụ của hợp chất này
[63, 64] Mansur và cộng sự (1986) đã phát triển một phương trình toán học rất đơn giản thay thế phương pháp in vitro do Sayre và cộng sự (1979) và sử dụng phép đo quang phổ UV và phương trình sau:
Tổng quan về cây dành dành
1.3.1 Giới thiệu về cây dành dành
Cây dành dành (Gardenia jasminoides Ellis) là một loại cây bụi phổ biến trong họ Rubiaceae Quả chín của loại cây này từ lâu đã được sử dụng ở châu Á trong nhiều thế kỷ, không chỉ là thực phẩm mà còn được sử dụng như một nguồn dược chất Quả dành dành được coi là một loại thảo dược truyền thống quan trọng và tiềm năng Trong những thập kỷ gần đây, nhiều nghiên cứu khoa học đã tập trung vào thành phần hóa học, hoạt tính dược lý, cơ chế tác dụng liên quan và độ an toàn Cho đến nay, nhiều nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng G jasminoides có nhiều hoạt động dược lý, như tác dụng tích cực đối với hệ tim mạch và tiêu hóa, hoạt động chống oxy hóa, hoạt động chống viêm và tác dụng bảo vệ hệ thần kinh [66].
Cây dành dành có vỏ màu xám và lá thường màu xanh sáng bóng, với các gân nổi rõ.
Lá cây tươi tốt quanh năm, thường mọc đối nhau hoặc mọc thành vòng 3 lá (Hình 1.7). Hoa sáp, màu trắng và rất thơm nở vào mùa xuân và mùa hè, có thể đơn hoặc kép và đường kính lên tới 4 inch, tùy theo giống (Hình 1.8) Quả của dành dành hình bầu dục, có màu vàng đỏ khi chín muộn vào cuối thu, với thịt màu vàng cam và nhiều hạt dẹt (Hình 1.8) Quả thường được thu hoạch khi bắt đầu chuyển sang màu vàng, thường là sau đợt sương giá từ tháng 9 đến tháng 11 Hầu hết các loại quả không đều, hình elip hoặc thuôn dài, chiều dài khoảng 1,4–3,5 cm và đường kính khoảng 0,8–1,8 cm Bề mặt quả màu nâu đỏ, hơi bóng, mép dọc có hình cánh Vỏ quả mỏng, giòn, căng, màu đỏ vàng [67] Quả dành dành khi khô dùng làm thuốc được gọi là chi tử.
Hình 1.8:Hoa dành dành và quả dành dành được thu hoạch
1.3.3 Thành phần hóa học nổi bật
Các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy dành dành chứa các nhóm iridoid, phenol đơn giản, flavonoid, lignan và tetraterpenoid Trong đó, nhóm tetraterpenoid trong quả dành dành như crocetin, crocin thường được sử dụng làm chất màu thực phẩm Nhóm iridoid với chất tiêu biểu là geniposide, genipin-1-O- β -D-gentiobioside được xem là thành phần chính [68].
Hình 1.9: Quá trình chuyển đổi các hợp chất màu trong cây dành dành [69]
G jasminoides có hạt màu gardenia vàng chủ yếu là hỗn hợp các carotenoid hòa tan hoàn toàn trong nước, bao gồm crocin và crocetin [70] Tương tự như các carotenoid khác, hợp chất màu có thể mang lại lợi ích cho sức khỏe nhờ đặc tính chống oxy hóa mạnh Đặc tính dinh dưỡng và độc tính không đáng kể khiến các hợp chất này trở thành một ứng cử viên ưu việt phù hợp cho các ứng dụng thực phẩm [71, 72] Hợp chất màu gardenia vàng được chiết xuất từ loại quả dành dành và geniposide luôn được chiết xuất đồng thời Do sự cùng tồn tại của geniposide, màu vàng của quả dành dành dễ bị phai và chuyển sang màu xanh khi dùng làm phụ gia thực phẩm Hợp chất màu gardenia xanh thu được thông qua phản ứng đơn giản giữa các amin bậc một với genipin [70] Mặc dù genipin không màu nhưng phản ứng với acid amin và chất thủy phân protein dẫn đến hợp chất đổi màu xanh lam [73] Hợp chất màu gardenia đỏ cũng được điều chế từ quá trình thủy phân metyl este của iridoid glucoside [74] Quá trình chuyển đổi sắc tố cây dành dành được thể hiện trong Hình 1.9 Do khả năng hòa tan trong nước cao, độc tính không đáng kể và độ ổn định tốt ở độ pH trung tính và cơ bản, các sắc tố tự nhiên này đã được sử dụng rộng rãi trong các thực phẩm đông lạnh, bánh kẹo, đồ nướng, mì, rượu vang và rượu mùi, mỹ phẩm, dệt may và nông sản ở Đông Á [75, 76].
Iridoids được phân lập tối ưu từ phần ethyl acetate của quá trình chiết xuất ethanol60% [77], là nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học chính của G jasminoides bao gồm geniposide (1), gardenoside (2), genipin (3), genipin-1 -O-gentiobioside (4),shanzhiside (5), 10-acetylgeniposide (6), acid geniposidic (7), gardoside (8),methyldeacetyl asperulosidate (9), 6 -p-coumaroyl genipin gentiobio-side (10), v.v.[78-80] (Hình 1.10) Trong số đó, geniposide và gardenside được sử dụng làm hợp chất tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của thuốc thô G jasminoides và các chế phẩm dược phẩm hoặc sản phẩm sức khỏe tự nhiên có liên quan.
Hình 1.10:Iridoids từ G jasminoides 1.3.3.2 Acid hữu cơ
Một loại hợp chất có hoạt tính sinh học chính khác được phân lập từ G.jasminoideslà các acid hữu cơ và este, như chlorogenic acid (11), deacetyl asperulosidic acid (12), 3,4-di-O-caffeoyl quinic acid (13), 3-quinic O-caffeoyl-4-O-sinapoyl acid (14), 3,5-di-
O caffeoyl-4-O-(3-hydroxy-3-metyl) quinic glutaroyl acid (15), 3,4-dicaffeovl-5 -(3- hydroxy-3-methyl glutaroyl) quinic acid (16) và ursolic acid (17) [80] Các acid hữu cơ trong G jasminoides có thể được chiết xuất và phân lập bằng etanol hồi lưu 60%, sau đó được tinh chế bằng sắc ký cột [77, 81] (Hình 1.11).
Hình 1.11: Acid hữu cơ từ G jasminoides 1.3.3.3 Flavonoids
Quercetin (18), rutin (19), umuhengerin (20) (Hình 1.12) là các flavonoid chính từ G. jasminoides, được phân lập từ phần etyl axetat [77, 79, 82].
Hình 1.12:Flavanoids từ G jasminoides 1.3.3.4 Saffron glycosides
Saffron glycoside thu được bằng công nghệ chiết xuất đồng nhất trong điều kiện dung dịch ethanol/nước 50% [80] Hai hợp chất đại diện của saffron glycoside là crocin (21) và crocetin (22) Ba este crocetin, bao gồm các đồng phân trans (β-D-neapolitanose)-
(β-D-glucosyl) (23) và cis crocetin (β-D-neapolitanose)-(β-D-gentibiosyl) ester (24) (Hình 1.13) cũng đã được phân lập từ G jasminoides [83] Ngoài ra, crocin và este của hợp chất này được cho là hợp chất chính tạo nên màu sắc của nhụy hoa nghệ tây.
Hình 1.13:Saffron glycosides từ G jasminoides
Triterpenoid phân bố chủ yếu ở hoa G jasminoides bao gồm gardenlic acid A (25), gardenlic acid B (26), 11α,12α-epoxy-3β-(O-β-D-glucuronopyranoside-6-O-methly ester)oxyolean-28,13-olide (27), siaresinolic acid 3-O-β-D-glucuronopyranoside-6 -O- metly este (28), và 3- O-β-D-glucuronopyranoside-6 -O -methly ester-siaresinolic acid- 28-O-β-D-glucopyranoside (29) [84], 3α,16β,23,24-tetrahydroxy-28-nor-ursane- 12,17,19,21-tetraen (30), (Hình 1.14) [85] Phương pháp chiết xuất và phân lập triterpenoids hầu hết giống như iridoids [84, 85].
1.3.4 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của quả dành dành
1.3.4.1 Hoạt tính kháng tia cực tím
Nghiên cứu được thực hiện bởi Daehyun Shin và cộng sự chứng minh rằng geniposide trong quả dành dành làm giảm sự gia tăng của các loại oxy phản ứng (ROS) và proMMP-2 do UVB gây ra trong nguyên bào sợi ở da người [5] Ngược lại, hợp chất này làm tăng cường mức độ hoạt động tổng thể của glutathione và SOD (superoxide dismutase) bị giảm khi tiếp xúc với tia UVB Geniposide cũng làm tăng sự biểu hiện của Nrf2, chất này bị giảm đi bởi UVB Nrf2 là yếu tố phiên mã quan trọng liên quan đến việc điều hòa các gen chịu trách nhiệm sản xuất chất chống oxy hóa nội sinh và enzyme giải độc Do đó, geniposide hoạt động như một chất chống quang hóa trên da người chịu tác động của bức xạ UVB thông qua việc kích hoạt Nrf2 Điều này cho thấy geniposide và chiết xuất dành dành có thể đóng vai trò là thành phần tự nhiên trong việc phát triển các sản phẩm mỹ phẩm chống nắng và chống lão hóa [5].
Ngoài ra, crocin, một thành phần phát hiện trong chiết xuất của G jasminoides, không chỉ hoạt động như một bộ lọc ánh sáng xanh mà còn là một chất tương tự melatonin, đã chứng minh hiệu quả trong việc bảo vệ tế bào da, giảm 86% protein bị oxy hóa, duy trì chu kỳ melatonin và giảm 21% số lượng nếp nhăn so với giả dược [86] Theo nghiên cứu của Morgane và cộng sự, crocin bảo vệ da bằng cách tương tác độc đáo với cơ thể Ánh sáng xanh từ thiết bị điện tử đã được chứng minh làm rối loạn chu kỳ melatonin tự nhiên và gây tổn thương da, từ đó thúc đẩy quá trình lão hóa Được giải phóng thông qua sự kích hoạt của hệ vi sinh vật trên da, crocin giữ vai trò như melatonin, kết nối và tương tác với thụ thể MT1 Điều này giúp crocin không chỉ ngăn chặn sự stress oxyhóa do ánh sáng xanh gây ra mà còn bảo vệ chu kỳ melatonin tự nhiên, qua đó kiềm chế các dấu hiệu lão hóa sớm Những khám phá này đã khẳng định vai trò của crocin trong việc cung cấp bảo vệ đáng kể chống lại các tác động lão hóa do ánh sáng xanh [86].
Bên cạnh đó, nghiên cứu của Jiaa Park và cộng sự đã khám phá tác dụng bảo vệ của các loại chiết xuất thực vật màu vàng chống lại tác hại của tia UVB bằng cách sử dụng các xét nghiệm tế bào [87] Đặc biệt, chiết xuất Gardenia jasminoides có độc tính tế bào thấp nhất và tăng cường khả năng sống sót của các tế bào tiếp xúc với tia UVB theo cách phụ thuộc vào liều lượng Chiết xuất này cũng làm giảm quá trình peroxid hóa lipid, biểu hiện gen của IL-1β, TNF-α và MMP-1, và quá trình apoptosis do UVB gây ra, hỗ trợ tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và chống apoptotic Nhiều đặc tính mà chiết xuất Gardenia jasminoides thể hiện chống lại việc xử lý tia cực tím là do crocin, một dẫn xuất caroten hòa tan trong nước [72] Tác dụng dược lý của crocetin và crocin đã được nghiên cứu rộng rãi [81, 88].
1.3.4.2 Hoạt tính kháng oxy hóa
Glycoprotein được chiết xuất quả của cây dành dành (GJE glycoprotein), có khả năng loại bỏ các gốc tự do như DPPH, lipid peroxyl, superoxide anion và hydroxyl nhờ thành phần giàu carbohydrate (57,65%) và protein (42,35%) Các nhóm chức trong carbohydrate và amino acid trong protein tương tác trực tiếp với các gốc tự do, trung hòa ROS và ngăn ngừa oxy hóa Nghiên cứu cũng cho thấy GJE glycoprotein bảo vệ tế bào chống lại tổn thương do oxy hóa bằng cách ức chế các yếu tố tín hiệu nhạy cảm với oxy hóa như protein kinase C alpha (PKCα) and nuclear factor-kappa beta (NF- κB), làm giảm độc tính và chết tế bào [89].
Chiết xuất từ quả G jasminoides có hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ, được chứng minh qua các giá trị IC50 thấp cho hoạt động khử các gốc tự do như DPPH, ABTS, hydroxyl và superoxide Ngoài ra, chiết xuất cũng có khả năng khử nitrite, ức chế oxy hóa acid linoleic, catalase và có hoạt động tương tự như enzyme superoxide dismutase (SOD) Đáng chú ý, chiết xuất nước từ quảG jasminoidesđã cho thấy hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với chiết xuất ethanol Điều này có thể được giải thích là do chiết xuất nước hòa tan được nhiều hợp chất phenolic và flavonoid hơn, góp phần vào việc bắt và trung hòa các gốc tự do Do đó, hàm lượng của các chất phenolic và flavonoid trong chiết xuất góp phần vào hoạt tính chống oxy hóa cao [90].
Tổng quan về các phương pháp chiết xuất
Kỹ thuật chiết xuất để thu được sắc tố màu vàng ở quả dành dành có thể được phân loại thành phương pháp truyền thống và phương pháp mới Các phương pháp truyền thống thường sử dụng các dung môi hữu cơ như nước, ethanol và metanol để chiết xuất chất màu, đồng thời bổ sung nước để nâng cao hiệu quả chiết xuất [99-102].
Các phương pháp như chiết ngâm và chiết đồng nhất thường được sử dụng do tính đơn giản và hiệu quả về chi phí Nghiên cứu của Xingyi Zhu, sử dụng thiết kế Box- Behnken và phương pháp bề mặt đáp ứng, đã tìm hiểu các thông số vận hành để xác định giá trị màu của chất màu được chiết xuất Các điều kiện chiết tối ưu đã được xác định là nồng độ ethanol 50%, tỷ lệ lỏng/rắn là 15/1 (mL/g) và kích thước hạt 1,7 mm. Dưới điều kiện tối ưu này, giá trị màu thử nghiệm đạt 52,37/g, tương đồng với giá trị dự đoán Đáng chú ý, so với các phương pháp chiết nhiệt truyền thống, chiết đồng nhất thể hiện giá trị màu cao hơn và thời gian chiết ngắn hơn [103] Tuy nhiên, phương pháp này thường đòi hỏi một lượng lớn dung môi hữu cơ, dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao và chứa nhiều tạp chất [104].
Các kỹ thuật chiết mới, bao gồm chiết có hỗ trợ siêu âm (UAE) [105, 106], chiết có hỗ trợ vi sóng (MAE) [107, 108], chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) [109, 110] và chiết có hỗ trợ enzyme (EAE) [111, 112], cung cấp các giải pháp thay thế hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn Những phương pháp này sử dụng các cơ chế như tạo bọt, năng lượng vi sóng, chất lỏng siêu tới hạn và thủy phân bằng enzym để nâng cao hiệu quả chiết đồng thời giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử dụng dung môi [104]. Mặc dù có những ưu điểm nhưng mỗi phương pháp đều có những hạn chế và cần tối ưu hóa cho các trường hợp cụ thể để đạt được hiệu quả và chất lượng sản phẩm tối đa.Ngoài ra, các cân nhắc như độ nhạy nhiệt, độ hòa tan, nhiễu nền, độ ổn định và hiệu suất phải được giải quyết khi lựa chọn kỹ thuật chiết thích hợp [104].
Tổng quan về mục tiêu nghiên cứu
Hiện nay, việc bảo vệ làn da khỏi tác động tiêu cực của tia cực tím không chỉ là một nhu cầu cấp thiết mà còn là một lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt thu hút sự quan tâm, trong đó các thành phần tự nhiên được ứng dụng rộng rãi làm hoạt chất trong các sản phẩm bảo vệ da Chiết xuất từ quả dành dành (Gardenia jasminoidesEllis.) được biết đến với các đặc tính có lợi và thu hút sự quan tâm như một nguồn cung cấp chiết xuất tiềm năng để chăm sóc và bảo vệ da khỏi tác động của tia UV Sự quan tâm vào các chiết xuất tự nhiên không chỉ phản ánh xu hướng ưa chuộng các sản phẩm chăm sóc da thân thiện với môi trường và an toàn hơn mà còn phản ánh nhu cầu ngày càng tăng về việc phát triển các giải pháp bảo vệ da hiệu quả chống lại tác động của tia UV Tuy nhiên, để tận dụng hết các lợi ích của chiết xuất quả dành dành trong việc bảo vệ da, cần có những nghiên cứu khoa học chi tiết và toàn diện Việc thiết lập cơ sở khoa học vững chắc là cần thiết để hiểu rõ cơ chế tác động của tia UV và cách các chiết xuất tự nhiên có thể đóng vai trò như một lớp bảo vệ hiệu quả, giải quyết các thách thức về việc chứng minh hiệu quả và an toàn của các chiết xuất so với các loại bộ lọc UV hóa học tổng hợp.
Mục tiêu chính của đề tài nghiên cứu này là đánh giá hoạt tính kháng tia cực tím, khả năng kháng oxy hóa, kháng viêm và hoạt tính ức chế tyrosinase của chiết xuất quả dành dành, đồng thời làm sáng tỏ cơ chế tác động của tia cực tím Nghiên cứu tập trung vào việc xác định và phân tích hoạt tính sinh học cũng như mối tương quan đến khả năng chống UV, sau đó đánh giá tiềm năng ứng dụng thực tế của chiết xuất trong kem chống nắng Nghiên cứu mong muốn cung cấp một giải pháp mới cho việc bảo vệ da khỏi tác động có hại của các bộ lọc UV hóa học, đồng thời cung cấp nền tảng vững chắc cho hiện trạng và tiềm năng sử dụng các chiết xuất tự nhiên để lọc tia cực tím.Nội dung của toàn bộ nghiên cứu được thể hiện trongHình 1.1.
Hình 1.15:Tóm tắt nội dung nghiên cứu
Chiết xuất dành dành Định lượng các hợp chất sinh học
Chiết xuất trong kem Đánh giá hoạt tính sinh học Đánh giá ứng dụng/chất lượng
Crocin Độ bền SPF Độ bền màu
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hóa chất và thiết bị
Ethanol 65% (v/v) (Chemsol, Vietnam) được xem là dung môi chiết xuất quả dành dành Bên cạnh đó, geniposide 99%, chlorogenic acid 99%, và crocin-1 99% (Sigma Chemical Co., USA) là các dung dịch chuẩn cho phép đo UV-VIS và HPLC. Phosphoric acid 1% và acetonitrile (Merck, Germany) cũng được sử dụng làm dung môi rửa giải để phân tích HPLC Ngoài ra, DMSO (Xilong, China), DPPH• (Merck, Germany) được sử dụng để đánh giá kháng oxy hóa Methanol, natri cacbonat, Folin- Ciocalteu reagent (Chemsol, Vietnam), và hai chất chuẩn gallic acid, quercetin (Merck, Germany) được dùng để định lượng tổng polyphenol và flavonoid Các hóa chất còn lại đã sử dụng trong nghiên cứu được mua từ VinaChem, Việt Nam.
Thiết bị dùng trong đề tài nghiên cứu được trình bày ởBảng 2.1.
Bảng 2.1: Danh sách thiết bị đã sử dụng
Thiết bị Nơi cung cấp Nguồn gốc
Rotavapor BUCHI R-210 Marshall Scientific Anh
MA35 Moisture Analyzer Chemsol Việt Nam
HPLC Agilent 1100 Xilong Trung Quốc
Homogenizer HG-15D Daihan Scientific Hàn Quốc pH meter Starter 5000 Ohaus Anh
Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Quả dành dành được thu hái tại khu vực tỉnh Đồng Nai vào tháng 01 năm 2024 Thời gian thu hái tốt nhất khi quả đã chín hoàn toàn Lúc này, quả sẽ có màu vàng hoặc cam đậm, và hàm lượng các hoạt chất như iridoid glycosides, flavonoid, và carotenoid đạt mức cao nhất Sau khi thu hái, nguyên liệu được rửa sạch, để ráo và tiến hành sấy khô đến độ ẩm dưới 12% Sau đó, nguyên liệu được nghiền đến kích thước xác định, kiểm tra lại độ ẩm và bảo quản trong túi có các gói hút ẩm (Hình 2.1).
Hình 2.1:Quả và bột quả dành dành khô
2.2.2 Phương pháp đo độ ẩm Độ ẩm được xác định bằng thiết bị Satorius MA35 Đầu tiên, mẫu được trải lên đĩa nhôm một lớp mỏng tối thiểu 0,1 g rồi cho vào máy Sau đó, mẫu được sấy ở 105 o C đến khối lượng không đổi Kết quả độ ẩm W% được hiển thị trên màn hình khi quá trình sấy kết thúc Phép đo được thực hiện 3 lần và lấy kết quả trung bình Khối lượng nguyên liệu khô (g) được tính theo công thức:
��â� (3) mnlk: khối lượng nguyên liệu khô (g) mcân : khối lượng nguyên liệu đem cân (g)
Quy trình chiết xuất hoạt chất từ quả dành dành được thực hiện theo điều kiện tối ưu đã khảo sát từ nhóm nghiên cứu của Yang và cộng sự [113] và một vài thay đổi để phù hợp cơ sở thiết bị tại phòng thí nghiệm Quả dành dành được xử lý và chiết xuất trong dung môi ethanol 50% (v/v) với tỉ lệ rắn/lỏng là 1:10 (g/mL) ở 65 ± 5 o C và khuấy 350 rpm trong 30 phút Hỗn hợp sau đó được lọc chân không, thu được phần dịch chiết và bã Bã được tái chiết xuất tương tự Dịch chiết thu được từ hai lần chiết được gộp lại và làm bay hơi dung môi ở 45 ± 5 o C bằng máy cô quay chân không Cao chiết cuối cùng được đo độ ẩm, chứa trong bình Duran tối màu và bảo quản lạnh ở –20 o C, tránh ánh nắng trực tiếp Sơ đồ quy trình được mô tả trongHình 2.2.
Hiệu suất thu cao tổng được tính theo công thức:
� ��� : Khối lượng cao khô thu được sau chiết (g)
� ����ê� �� ệ � �ℎô : Khối lượng nguyên liệu khô (g)
Dịch chiết lần 1 Bã sau chiết lần 1
Hình 2.2:Sơ đồ khối quá trình chiết cao tổng từ quả dành dành khô
2.2.4 Khảo sát sơ bộ hóa thực vật
Phương pháp định tính các hợp chất có trong cây được tiến hành theo phương pháp phân tích như mô tả trong sách “Natural Products Isolation” của Richard và cộng sự.Dấu hiệu nhận biết kết quả dương tính là khi có hiện tượng đổi màu xảy ra [114].
Alkaloid: Để xác định có mặt alkaloid trong mẫu, phương pháp thử Dragendorff được sử dụng Trong quá trình thử, một hoặc hai giọt thuốc thử được nhỏ vào 3 mL dung dịch chiết Nếu có alkaloid, sẽ quan sát thấy có tủa màu vàng cam đến đỏ được tạo ra.
Flavonoid: Phương pháp thử phản ứng cyanidin và phản ứng với H2SO4 được sử dụng để xác định các hợp chất flavonoid Trong phản ứng cyanidin, thêm bột Mg vào dịch chiết, sau đó nhỏ từ từ HCl đậm đặc Sau một đến hai phút, dung dịch sẽ chuyển sang màu đỏ cam, đỏ thẫm, hoặc đỏ tươi Trong phản ứng với H2SO4đậm đặc, các hợp chất flavone và flavonol sẽ chuyển sang màu vàng đậm; các hợp chất chalcon và auron sẽ có màu đỏ, đỏ thắm; các hợp chất flavanone sẽ từ màu đỏ cam chuyển sang đỏ thắm.
Polyphenol: Phản ứng tạo phức với FeCl3 được tiến hành bằng cách khuấy 2 mL dịch chiết với 2 mL nước cất, sau đó thêm vài giọt dung dịch FeCl3 Tùy thuộc vào số lượng nhóm OH trong phân tử, dung dịch sẽ chuyển sang màu lục, xanh hoặc nâu đỏ.
Saponin – Terpennoid: Trong phản ứng Liebermann-Burchard, 5 mL dịch chiết được đun cách thủy trong ống nghiệm đến khi nóng, sau đó thêm vào 1 mL acetic anhydride và 1 giọt H2SO4 đậm đặc Nếu mẫu chứa dẫn xuất steroid, dung dịch sẽ chuyển sang màu lơ hoặc xanh lá; nếu chứa dẫn xuất triterpenoid, dung dịch sẽ có màu hồng đến tía.
Coumarin: Vài giọt NaOH 10% được thêm vào ống nghiệm chứa 2 mL dịch chiết. Nếu dịch chiết có chứa coumarin, sẽ xuất hiện tủa màu vàng.
Carotenoid: Vài giọt H2SO4 đậm đặc được thêm vào 2 mL dịch chiết Nếu dung dịch chuyển sang màu xanh, có thể có carotenoid. Đường khử: Vài giọt thuốc thử Fehling A và B được cho vào 2 mL dịch chiết, sau đó đun cách thủy Nếu xuất hiện tủa màu đỏ gạch, có thể có đường khử.
Tanin: Trong ống nghiệm, vài giọt thuốc thử NaCl (5 g) và gelatin (0,5 g) được hòa tan trong 100 mL nước cất vào 2 mL dịch chiết Nếu xuất hiện trầm màu vàng nhạt, sau một thời gian chuyển thành màu nâu, chiết xuất có tanin.
2.2.5 Các phương pháp định tính hoạt chất
2.2.5.1 Định tính khả năng kháng tia cực tím của các hoạt chất trong cao chiết
Khả năng chống tia cực tím, biểu hiện qua chỉ số SPF, được mô tả bởi Mansur và cộng sự vào năm 1986 [65], với một số điều chỉnh để phản ánh điều kiện thực tế. Đo mẫu: 1g cao chiết được hòa tan trong 10 mL ethanol để đạt nồng độ 1000 μg/mL, sau đó được siêu âm trong 10 phút Nồng độ dự trữ này được sử dụng để đo SPF ở các nồng độ khác nhau (100 μg/mL, 200 μg/mL, 400 μg/mL, 600 μg/mL và 800 μg/mL), đo ở khoảng từ 290 đến 320 nm với khoảng cách 5 nm Sử dụng phương trình toán học được Mansur và cộng sự phát triển, dựa trên phương pháp của Sayre và cộng sự [115], để tính chỉ số SPF Mỗi phép đo được thực hiện ba lần trong cuvet thạch anh 1 cm và ethanol được sử dụng làm mẫu trắng Công thức 2 được sử dụng để tính chỉ số SPF,
EE: phổ hiệu ứng hồng ban
I: phổ cường độ mặt trời
A: độ hấp thu của mẫu
CF: hệ số hiệu chỉnh (= 10) [65]
Các giá trị của EE x I là hằng số, được xác định và thể hiện ởBảng 2.2.
Bảng 2.2:Hàm chuẩn hóa được sử dụng trong tính toán SPF[115]
2.2.5.2 Định tính khả năng kháng oxy hóa của các hoạt chất trong cao chiết
Phương pháp kháng gốc tự do DPPH
Khả năng chống oxy hóa của các mẫu cao chiết được đánh giá bằng phương pháp kháng gốc tự do DPPH• (2,2’ – diphenyl – 1 – picrylhydrazyl) Phương pháp này dựa trên việc đo sự thay đổi nồng độ DPPH• khi phản ứng với chất chống oxy hóa, trong đó vitamin C (ascorbic acid) được sử dụng làm chất chuẩn đối chứng [116] DPPH• là một gốc tự do ổn định, không tan trong nước, có một electron lẻ và hấp phụ ánh sáng tối đa ở 517 nm (màu tím) Khi chất kháng oxy hóa phản ứng với DPPH•, electron tự do của chất này sẽ kết hợp với electron tự do của gốc DPPH•, làm cho gốc tự do trở nên trung hòa Dung dịch chuyển từ màu tím sang màu vàng cam, và màu càng nhạt chứng tỏ khả năng kháng oxy hóa càng cao Độ hấp thu của dung dịch được đo ở bước sóng 517 nm, và giá trị IC50càng thấp thể hiện khả năng kháng oxy hóa càng cao.
Hình 2.3:Quy trình đo kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH
Chuẩn bị mẫu: dung dịch DPPH• được pha từ 30 àg/mL DPPH• trong methanol
80% để đạt độ hấp thụ quang (OD) xấp xỉ 0,7 ± 0,2 Các dung dịch cao chiết được pha loóng theo dải nồng độ từ 0 đến 1000 àg/mL Mẫu chứng dương, vitamin C, được pha trong methanol 80% với nồng độ từ 0 đến 10 àg/mL.
30 ⁰C, 10 phút, trong bóng tối Phản ứng
Lập đường chuẩn: Trước tiờn, 1200 àL dung dịch cao chiết được thờm vào erlen, sau đú 1800 àL dung dịch DPPH• cũng được thờm vào Bỡnh erlen được bọc bằng giấy bạc để bảo vệ khỏi ánh sáng, sau đó lắc đều và ủ trong 30 phút ở nhiệt độ phòng 25 o C trước khi đo mật độ quang ở bước sóng 517 nm (Hình 2.3) Mẫu trắng được chuẩn bị tương tự nhưng thay dung dịch cao chiết bằng dung dịch methanol 80% Mẫu chứng dương cũng được chuẩn bị tương tự với 1200 àL vitamin C và 1800 àL dung dịch DPPH.
Đo mẫu: thí nghiệm được tiến hành như đối với đường chuẩn, thay vitamin C bằng mẫu chiết xuất.
Phần trăm ức chế gốc tự do (I%) được tính theo công thức:
��: Độ hấp thu của mẫu trắng
� � : Độ hấp thu của mẫu cao chiết
��: Độ hấp thu màu cao chiết
Từ đó, đường chuẩn được xây dựng dựa trên phần trăm ức chế DPPH• ở các nồng độ khác nhau của mẫu và chất đối chứng Dựa trên đồ thị, giá trị IC50 có thể suy ra từ nồng độ tương ứng trên trục hoành khi I% = 50 Giá trị này thể hiện khả năng ức chế50% gốc tự do DPPH• của mẫu hoặc của chất đối chứng, phản ánh khả năng kháng oxy hóa của mẫu cao chiết Các kết quả thử nghiệm được trình bày dưới dạng trung bình từ 2 phép đo khác nhau Hình 2.4 thể hiện đường chuẩn biểu diễn hoạt tính ức chế DPPH• của vitamin C (ascorbic acid).
Hình 2.4:Đường chuẩn DPPH• của ascorbic acid Phương pháp kháng gốc tự do ABTS
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Sàng lọc và đánh giá hoạt tính kháng tia cực tím của 12 loại thảo dược
Trong việc lựa chọn đối tượng chiết xuất có tiềm năng cao về kháng tia cực tím, việc sàng lọc và đánh giá hoạt tính là cần thiết Quá trình sàng lọc của 12 loại thảo dược đã được thực hiện trong khuôn khổ đồ án cử nhân.
Nguyên liệu của 12 mẫu nghiên cứu bao gồm: lá a-ti-sô (Cynara scolymus L.), lá trà xanh (Camellia sinensis L.), lá chùm ngây (Moringa oleifera L.), lá bồ công anh(Lactuca indicaL.), vỏ cây liễu (Salix albaL.), vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostanaL.), củ địa liền (Kaempferia galanga L.), hoa cúc trắng (Chrysanthemum morifoliumRamat.), hoa dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis L.), quả sơn tra (Docynia indica L.), lá tảo xoắn (Spirulina platensisL.), quả dành dành (Gardenia jasminoidesEllis.) đã được xử lý trước để đạt được độ ẩm hàm lượng dưới 12% sau đó được xay nhuyễn, khảo sát hoạt tính kháng tia cực tím (Hình 3.1). a) Lá atiso
(Cynara scolymus) b) Lá trà xanh
(Camellia sinensis) c) Hoa cúc trắng (Chrysanthemum morifolium) d) Lá bồ công anh (Lactuca indica) e) Vỏ cây liễu
(Salix alba) f) Vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana) j) Lá chùm ngây (Moringa oleifera) h) Củ địa liền (Kaempferia galanga) i) Lá tảo xoắn
(Spirulina platensis) j) Hoa dâm bụt (Hibiscus rosa- sinensis) k) Quả sơn tra (Docynia indica) l) Quả dành dành (Gardenia jasminoides) Hình 3.1:Các mẫu nguyên liệu có tiềm năng kháng tia cực tím
Các mẫu thảo dược được chiết bằng dung môi ethanol tuyệt đối, với nhiệt độ chiết là 70⁰C và thời gian chiết là 60 phút × 2 lần Tỷ lệ chất khô: dung môi cho mỗi lần chiết là 1:10 (g/mL), và khối lượng vật liệu khô mỗi lần chiết là 20 g Từ đó, tính toán hiệu suất chiết và giá trị SPF theo phương pháp Mansur để đánh giá hoạt tính kháng tia cực tím của các loại chiết xuất này.
Hình 3.2:Hiệu suất chiết và hoạt tính kháng tia cực tím của 12 chiết xuất thảo dược ở nồng độ 1000 àg/mL
Dựa vào Hình 3.2, Gardenia jasminoides và Moringa oleifera có hiệu suất chiết xuất cao nhất, lần lượt là 30,23 ± 1,2% và 23,81 ± 1,1% Các nguyên liệu khác cho hiệu suất chiết từ 10-25% Các nguyên liệu thô cứng như Betula alba, Docynia indica, và Garcinia mangostana có hiệu suất dưới 20%, lần lượt là 15,51 ± 1,2%, 15,97 ± 1,3%, và 18,11 ± 1,1% Hiệu suất chiết của các vật liệu cứng thường thấp hơn do diện tích bề mặt, khả năng tiếp cận, và lực liên kết [138] Bên cạnh hiệu suất chiết, hoạt tính kháng tia cực tớm của 12 chiết xuất thảo dược ở nồng độ 1000 àg/mL cũng được đỏnh giỏ (Hình 3.2) Kết quả cho thấyG jasminoides có hoạt tính kháng tia UV cao nhất (SPF 42,52 ± 0,45), tiếp theo là C morifolium, M oleifera, C sinensis đều có chỉ số SPF lớn hơn 30 Hoạt tính kháng tia cực tím trong chiết xuất tự nhiên do chứa các hợp chất như quercetin, flavonoid và chất chống oxy hóa, giúp bảo vệ da khỏi bức xạ UV [139]. Các hợp chất này giúp hấp thụ tia UV, tăng SPF, và kháng oxy hóa [140] Kết hợp chiết xuất tự nhiên trong kem chống nắng giảm phụ thuộc vào thành phần tổng hợp, giảm tác dụng phụ và chi phí, đồng thời nâng cao hiệu quả chống nắng, hứa hẹn phát triển sản phẩm bền vững và hiệu quả [141] Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng chiết xuấtG jasminoides có tiềm năng cao trong việc chống nắng Cụ thể, crocin,
Docynia Kaempferia Salix Hibiscus Spirulina Garcinia Lactuca Cynara Moringa Camellia Chrysan Gardenia indica galanga alba rosa-sinensis platensis mangostana indica scolymus oleifera sinensis themum jasminoides morifolium
Hiệu suất chiết (%) một thành phần giống melatonin, hoạt động như một bộ lọc chống lại sự tiếp xúc với ánh sáng xanh và giúp ngăn ngừa tổn thương da tương tự như tổn thương do tia UVA gây ra [86] Ngoài ra, quả của G jasminoides chứa các phần chống oxy hóa, đặc biệt là kaempferol 3-O-rutinoside và rutin [142] Hơn nữa, các phần khác nhau của chiết xuất này chứa các hợp chất như geniposide, chlorogenic acid, crocin-1 và crocin-2, mỗi loại góp phần tạo nên đặc tính chống tia cực tím của cây [137] Các hợp chất này cùng nhau cung cấp một cơ chế bảo vệ tự nhiên chống lại các tác nhân hóa học, làm cho G jasminoides trở thành nguồn tài nguyên quý giá cho các sản phẩm chăm sóc da và chống lão hóa.
Từ kết quả này, chiết xuất dành dành G jasminoides được chọn làm đối tượng nghiên cứu sâu hơn về việc đánh giá hoạt tính kháng tia cực tím, và các hoạt tính tương quan khác Chiết xuất này được tiếp tục nghiên cứu chi tiết để xác định tính phù hợp như là thành phần của kem chống nắng thảo dược.
Đánh giá hóa sơ bộ thực vật của chiết xuất quả dành dành
Thực vật thường chứa nhiều loại hợp chất tự nhiên, mỗi loại mang đặc điểm hoạt tính riêng Việc thực hiện hóa sơ bộ giúp phân tích thành phần nhóm chất của quả dành dành, từ đó cung cấp dữ liệu cơ bản để đánh giá khả năng kháng tia UV và kháng oxy hóa của chiết xuất này.
Bảng 3.1:Kết quả hóa sơ bộ quả dành dành
Nhóm chất Thuốc thử Đánh giá
Flavonoid Bột Mg, HCl đậm đặc ++
Tanin NaCl, gelatin + Đường khử Fehling A
-: hoạt chất không có mặt; +: hoạt chất có ở lượng ít; ++: hoạt chất có ở lượng nhiều
Kết quả hóa sơ bộ trong Bảng 3.1 cho thấy trong quả dành dành có nhiều hợp chất polyphenol, flavonoid, carotenoid, và có các hợp chất alkaloid, tanin và đường Tuy nhiên, chiết xuất không nhận thấy có coumarin và saponin Các hợp chất polyphenol,đặc biệt là flavonoid, thường có khả năng kháng tia UV và ức chế enzyme khá tốt nhờ vào cấu trúc hóa học và tính chất phân tử [143] Khi các bức xạ tiếp xúc với da, các flavonoid có thể hấp thụ và chuyển đổi năng lượng của tia UV thành năng lượng không độc hại, giúp bảo vệ da khỏi tác động của ánh nắng mặt trời [144] Các nghiên cứu khác cũng cho thấy các hợp chất phenolic có ở lượng nhiều trong quả dành dành,tuy nhiên không nhận thấy sự có mặt của nhóm chất tanin và saponin, hoặc có cũng ở lượng rất ít [68, 77, 79, 82] Kết luận, kết quả hóa sơ bộ cho một cái nhìn tổng quát cho những thí nghiệm tiếp theo trong việc đánh giá hoạt tính kháng tia UV và các hoạt tính khác.
Đánh giá hoạt tính sinh học của chiết xuất dành dành
Trong phần này, nghiên cứu đánh giá bốn hoạt tính chính gồm hoạt tính kháng tia cực tím, kháng oxy hóa, kháng viêm, và ức chế enzyme tyrosinase Trong đó, nghiên cứu tập trung vào khả năng kháng tia cực tím vì đây là yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá khả năng bảo vệ da khỏi tác động của ánh nắng mặt trời Đồng thời, nghiên cứu nhấn mạnh rằng hoạt tính kháng oxy hóa và kháng viêm có mối liên quan mật thiết với khả năng kháng tia cực tím, vì các quá trình oxy hóa và viêm là những quá trình chính gây tổn thương da khi tiếp xúc với bức xạ cực tím.
3.3.1 Đánh giá hoạt tính kháng tia cực tím của chiết xuất dành dành
Hiện nay, phương pháp đo quang phổ (UV-Vis) để xác định chỉ số SPF là một phương pháp phổ biến, dựa trên sự hấp thụ ở vùng bước sóng UVB từ 290 - 320 nm Ưu điểm được kể đến là nhanh chóng, chi phí thấp và có thể đánh giá hợp lý chỉ số SPF có trong mẫu phân tích Tính hiệu quả đã được xác nhận thông qua việc đánh giá các thông số theo hướng dẫn của ICH (Hội đồng Kỹ thuật Quốc tế) [145] Kết quả cho thấy sự phù hợp với các giới hạn chấp nhận trong việc xác định giá trị SPF in vitro. Đồng thời, phương pháp này đã được chứng minh là tuyến tính, chính xác, độc lập, cụ thể và đáng tin cậy Vì vậy, trong nghiên cứu sử dụng phương pháp đo quang phổ để ước tính giá trị SPF của chiết xuất và công thức kem chống nắng.
Bên cạnh đó, các hoạt chất chính có trong chiết xuất cũng được đánh giá SPF Mục đích không chỉ giúp hiểu rõ vai trò và hiệu quả của từng thành phần trong khả năng bảo vệ da khỏi tia UV, mà còn cho phép tối ưu hóa công thức sản phẩm Các nghiên cứu hóa học trước đây đã xác định rằng ba nhóm chất chính trong chiết xuất từ quả dành dành (G jasminoides) bao gồm iridoid glycosides, crocetin pigments và các hợp chất phenolic [137] Trong số các iridoid glycosides, geniposide, genipin, gardenoside và geniposidic acid là những hợp chất nổi bật, với geniposide là hợp chất chính có hàm lượng cao nhất và hoạt tính mạnh nhất [69, 146] Nhóm hợp chất phenolic, rutin và chlorogenic acid là những chất chống oxy hóa được tìm thấy trong chiết xuất G. jasminoides, đặc biệt là chlorogenic acid cùng với các hợp chất đồng phân [137, 147, 148] Sắc tố crocetin, đặc biệt là crocin-1 và crocin-2, là những hợp chất quan trọng, trong đó crocin-1 chiếm hàm lượng cao hơn đáng kể so với crocin-2 [69, 137, 147].
Hình 3.3:SPF của chiết xuất theo nồng độ
Chlorogenic Rutin Geniposide Crocin acid
Tiếp xúc với bức xạ cực tím liên quan đến nhiều tác hại như lão hóa sớm và ung thư da Các bộ lọc UV tổng hợp hiện nay có một số hạn chế vì các hợp chất này có thể gây ra tác động tiêu cực lên da [149] Do đó, chiết xuất thực vật, với nhiều hợp chất flavonoid và phenolic, được xem là một lựa chọn thay thế hợp lý Những hợp chất này có khả năng hấp thụ ánh sáng trong phạm vi tia UVA (320–400 nm) và UVB (290–
320 nm) và có thể hoạt động như một loại tác nhân chống nắng tự nhiên [150] Theo các khuyến nghị quốc tế (FDA, 2021), nên sử dụng kem chống nắng có chỉ số SPF từ
15 trở lên để đạt lợi ích tối đa [57] Kết quả cho thấy, chiết xuất G jasminoides ở 600 μg/mL (24,64 ± 0,4), ở 800 μg/mL (40,81 ± 0,11) và đặc biệt là 1000 μg/mL (42,52 ± 0,45) đáp ứng được yêu cầu này và có thể được coi là thành phần hoạt động trong công thức chống nắng (Hình 3.3). Đồng thời, khi so sánh với các loại bộ lọc chống nắng thương mại như avobenzone (chủ yếu hấp thụ UVA) ở nồng độ 200 μg/mL (SPF 18,8 ± 0,07) và homosalate (chủ yếu hấp thụ UVB) ở nồng độ 200 μg/mL (SPF 22,4 ± 0,34), cho thấy chiết xuất ở nồng độ 600 μg/mL cho giá trị SPF gần bằng Ngoài ra, crocin thể hiện giá trị SPF cao ngay cả ở nồng độ thấp (18,16 ± 0,10 tại 200 μg/mL) Tollenaere và cộng sự đã chỉ ra rằng crocin, hoạt động như một bộ lọc ánh sáng xanh và chất tương tự melatonin, đã được chứng minh là bảo vệ tế bào da, giảm 86% protein bị oxy hóa, duy trì chu kỳ melatonin [86] Rutin và chlorogenic acid, trong nghiên cứu này, có chỉ số SPF lần lượt là 24,01 ± 0,06 và 20,63 ± 0,06 tại 200 μg/mL Gergana Krasteva và cộng sự đã chỉ ra rằng rutin và chlorogenic acid là những chất chống oxy hóa được tìm thấy trong chiết xuất Gardenia jasminoides [148] Choquenet và cộng sự đã phát hiện ra rằng rutin (10% w/w) dưới dạng nhũ tương dầu trong nước có chỉ số SPF tương tự như homosalate, một chất lọc tia cực tím thông dụng [151] Những dữ liệu này củng cố thêm về tiềm năng của các chiết xuất tự nhiên hoạt động như một tác nhân chống nắng.
So sánh với nghiên cứu khác, chiết xuất sợi nấm Ophiocordyceps sinensis chỉ cần nồng độ thấp (0,14 - 0,47 mg/mL) để đạt SPF tối đa 25 [152] Các chiết xuất từ rễ P.umbellatavà các hợp chất từ hạtCoffea arabicaở nồng độ thấp cũng thể hiện SPF cao(lần lượt có SPF là 21,53 và 16,6) cùng với khả năng bảo vệ DNA [153, 154] Đồng thời, chất chiết xuất từ cọ ép có hoạt tính chống oxy hóa mạnh và SPF từ 14,03 đến15,01, nhờ vào các hợp chất như α-tocopherol và β-sitosterol [155] Những so sánh này chỉ ra rằng, mặc dù SPF của chiết xuất dành dành không vượt quá 50 nhưng các chiết xuất thực vật khác cũng cho kết quả tương tự tùy theo nồng độ.
Kết luận, phương pháp đo quang phổ UV-Vis là công cụ hiệu quả để xác định chỉ số SPF của chiết xuất thực vật và kem chống nắng Chiết xuất từ quả dành dành (G. jasminoides) chứa các hợp chất như geniposide, rutin, chlorogenic acid và crocin, đáp ứng được SPF mong đợi và có thể so sánh với các bộ lọc chống nắng thương mại Sử dụng chiết xuất thực vật không chỉ hiệu quả chống nắng mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực của bộ lọc UV tổng hợp, thể hiện tiềm năng lớn trong phát triển sản phẩm chống nắng tự nhiên.
3.3.1.2 Quang phổ hấp thụ của chiết xuất dành dành
Quang phổ hấp thụ giúp xác định dải bước sóng mà chiết xuất hấp thụ, quan trọng cho việc bảo vệ da khỏi tia cực tím Chiết xuất có phổ hấp thụ rộng và mạnh trong dải UV sẽ bảo vệ da tốt hơn trước tác động của tia UV Đồng thời, việc đánh giá quang phổ hấp thụ giúp so sánh hiệu quả của chiết xuất tự nhiên với các bộ lọc UV tổng hợp Từ đó, củng cố hơn lập luận sử dụng chiết xuất như một bộ lọc tia cực tím hiệu quả.
Hình 3.4 trình bày quang phổ hấp thụ từ 200 đến 550 nm của chiết xuất G. jasminoides và các chất chuẩn Chiết xuất này thể hiện sự hấp thụ đáng kể ở cả vùng UVA, UVB, và cả UVC Kết quả cho thấy chiết xuất có ba đỉnh hấp thụ đặc trưng ở bước sóng 240, 325 và 440 nm, tương ứng với các đỉnh hấp thụ đặc trưng của geniposide, crocin và chlorogenic acid Mặc dù rutin cho thấy chỉ số SPF cao hơn các hoạt chất khác ở cùng nồng độ, qua kết quả phổ quang, đỉnh hấp thụ của rutin tại 260 nm và 360 nm không trùng với các đỉnh hấp thụ của chiết xuất dành dành Điều này cho thấy rutin chỉ chiếm một phần nhỏ trong chiết xuất này.
Hình 3.4:Phổ UV của (a) geniposide, (b) crocin, (c) chlorogenic acid, (d) rutin, (e) chiết xuất quả dành dành, và (f) homosalate
310 Đồng thời, quang phổ của homosalate chỉ thể hiện độ hấp thụ cao ở vùng UVB (290 -
320 nm), trong khi phổ của chiết xuất có phạm vi rộng hơn, bao trùm cả vùng UV. Đỉnh hấp thụ tại 310 nm chứng tỏ homosalate là một chất chống nắng một bộ lọc tia
UV hiệu quả trong việc ngăn chặn tia UVB Nghiên cứu của Abdulkarim Najjar và cộng sự chỉ ra rằng homosalate trải qua quá trình chuyển proton nội phân tử ở trạng thái kích thích cực nhanh khi bị quang hóa ở vùng UVB, cho phép hợp chất này tiêu tán năng lượng dư thừa không bức xạ, thể hiện các đặc tính quang lý thuận lợi để chống tia cực tím [156] Tuy nhiên, điều cần thiết là phải xem xét rằng mặc dù homosalate thể hiện đặc tính lọc tia cực tím hiệu quả nhưng gây ra tác dụng gây độc gen ở nồng độ cao hơn, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cân bằng lợi ích với những rủi ro tiềm ẩn trong các công thức mỹ phẩm [157]. Đỉnh hấp thụ khác nhau đối với các chất chiết xuất như crocin, geniposide và chlorogenic acid do thành phần và cấu trúc hóa học riêng biệt, liên quan đến sự tương tác của các hợp chất hữu cơ với ánh sáng ở các bước sóng cụ thể Crocin và geniposide, biểu hiện các đặc tính hấp thụ khác nhau, ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của hai hợp chất này trong cả thí nghiệm in vitro và in vivo [158] Cụ thể, crocin có cấu trúc phân tử dài, vì thế đỉnh hấp thụ sẽ nằm ở gần vùng UVA, tiềm năng trong việc chống ánh sáng xanh Cấu trúc hóa học của crocin bao gồm một chuỗi polyene với một gốc phân tử đường Khi tương tác với ánh sáng ở bước sóng 440 nm, gốc oxy hóa của crocin tạo ra từ sự hấp thụ hydro biểu hiện dải hấp thụ ở bước sóng 441 nm Dải hấp thụ này gần như mạnh bằng dải hấp thụ của chính crocin, như được quan sát thấy trong quá trình phân tích phóng xạ xung và mô phỏng phân tử [159] Geniposide, một hợp chất iridoid glycoside, sở hữu cấu trúc hóa học độc đáo với khung iridoid và một nửa glycoside [160] Nghiên cứu chỉ ra rằng geniposide tương tác với ánh sáng ở bước sóng 238 nm, cho thấy các đặc tính quang hóa tiềm năng Hợp chất này đã được nghiên cứu để điều chế thuốc ngăn ngừa và điều trị tổn thương do phóng xạ từ bức xạ ion hóa, làm nổi bật tiềm năng tăng cường khả năng miễn dịch và cung cấp khả năng bảo vệ bức xạ có chọn lọc [161].
Các hợp chất như rutin và chlorogenic acid có hai đỉnh hấp thụ trong phổ UV-Vis do các chuyển tiếp điện tử khác nhau xảy ra trong phân tử Các chuyển tiếp này phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và các mức năng lượng của electron [162] Chlorogenic acid có hai đỉnh hấp thụ chính: 220 nm và 325 nm Đỉnh 220 nm liên quan đến các chuyển tiếp π → π* trong vòng thơm và liên kết đôi liên hợp Đỉnh 325 nm liên quan đến sự liên hợp mở rộng và các chuyển tiếp n → π*, làm giảm khoảng cách năng lượng giữa trạng thái cơ bản và kích thích, dẫn đến hấp thụ ở bước sóng dài hơn [163] Tương tự, rutin có hai đỉnh hấp thụ chính ở 260 và 360 nm cũng có thể giải thích bằng cơ chế này Các hệ thống liên hợp bao gồm các liên kết đơn và đôi xen kẽ, cho phép sự phân bố electron π trên nhiều nguyên tử Sự phân bố này làm giảm khoảng cách năng lượng giữa trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích, dẫn đến hấp thụ ở bước sóng dài hơn. Trong các hợp chất như rutin và chlorogenic acid, sự hiện diện của nhiều liên kết đôi liên hợp và vòng thơm dẫn đến nhiều chuyển tiếp khả dĩ, mỗi chuyển tiếp góp phần vào các đỉnh hấp thụ khác nhau [162, 163] Các đặc điểm hấp thụ này rất quan trọng để hiểu các tính chất quang lý của các hợp chất và được sử dụng rộng rãi trong việc nhận dạng và phân tích bằng phương pháp phổ UV-Vis.
Quang phổ của chiết xuất G.jasminoides ở các nồng độ 10, 30, 100 μg/mL từ 300 -
600 nm cũng đã được Jia Park và cộng sự đánh giá, đỉnh hấp thụ crocin thể hiện ở 438 nm, chênh lệch không nhiều so với kết quả [87] Ngoài ra, với phương pháp chiết khác (chiết với áp suất cao), phổ chiết xuất trong nghiên cứu của Liqin Tang và cộng sự cũng cho thấy kết quả quang phổ có ba đỉnh hấp thụ đặc trưng ở 238, 325, và 440 nm [6] Vì vậy, ba hợp chất chính có trong dịch chiết Gardernia jasminoides đã được xác nhận sơ bộ là geniposide, chlorogenic acid, và crocin.
3.3.2 Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất dành dành
Nhiều nghiên cứu cho thấy, hoạt chất kháng oxy hóa có thể tăng cường hiệu quả của kem chống nắng khi được kết hợp Các chất chống oxy hóa giúp ngăn chặn sự tổn thương da từ các gốc tự do được tạo ra do tia UV, tăng cường khả năng bảo vệ chống lão hóa da và giảm nguy cơ ung thư da [138].
3.3.2.1 Hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp DPPH
Xác định hàm lượng các hợp chất có trong quả dành dành
Hiện nay, phương pháp đo quang phổ (UV-Vis) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với đầu dò DAD (Diode Array Detector) là 2 phương pháp phổ biến để xác định hàm lượng hoạt chất có trong chiết xuất, dựa trên sự hấp thụ của các hoạt chất ở bước sóng cực đại Phương pháp phân tích được lựa chọn phụ thuộc vào tính chất và mục tiêu của nghiên cứu Phân tích HPLC được áp dụng để xác định hàm lượng geniposide, chlorogenic acid và crocin do các hoạt chất này thường có cấu trúc hóa học phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao trong quá trình đo lường Phương pháp này cho phép đồng thời phân tích nhiều chất trong một mẫu, tiết kiệm thời gian và nguồn lực Trong khi đó, phương pháp UV-Vis được chọn sử dụng để xác định tổng hàm lượng polyphenol và flavonoid do tính đơn giản của cấu trúc phân tử và khả năng hấp thụ ánh sáng ở các bước sóng cụ thể của các chất này.
3.4.1 Định lượng geniposide, chlorogenic acid, và crocin
Geniposide, chlorogenic acid và crocin được xác định tổng hàm lượng có trong chiết xuất dành dành qua phân tích HPLC do đặc tính hoạt tính sinh học và hàm lượng cao trong chiết xuất [137] Geniposide đã được chứng minh là có tiềm năng trong việc hạ đường huyết và kháng viêm, đồng thời làm giảm sự tăng ROS do tác động của tia UVB trong da, đặc biệt trong tế bào sợi [5, 69, 146] Chlorogenic acid, được xác định là một yếu tố quan trọng đóng góp vào khả năng kháng oxy hóa cao của chiết xuất dành dành [137, 147], cũng có nhiều tác dụng dược lý như khả năng chống oxy hóa, chống viêm và bảo vệ da khỏi ánh sáng [192] Crocin, một carotenoid tan trong nước, đã được nghiên cứu có tác dụng chống oxy hóa, đồng thời chống ánh sáng xanh [69,
137, 147] Bằng cách định lượng các hợp chất này, việc đánh giá chất lượng, hiệu lực và lợi ích sức khỏe tiềm ẩn của chiết xuất Gardenia jasminoides được phân tích một cách chính xác hơn, cung cấp những hiểu biết có giá trị cho cả y học cổ truyền và dược lý hiện đại.
Hình 3.12:Hàm lượng geniposide, chlorogenic acid, crocin của chiết xuất dành dành trước và sau khi tác dụng với UV
Trong thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của bức xạ tia UV đối với các hoạt chất có khả năng kháng tia UV trong chiết xuất G jasminoides, có thể thấy sự thay đổi đáng kể về hàm lượng của ba hợp chất: geniposide, chlorogenic acid, và crocin (Hình
3.12) Đèn UV có bước sóng 365 nm, cường độ 10 mW/cm², được sử dụng để chiếu sáng chiết xuất trong thời gian 1 giờ Ban đầu, hàm lượng geniposide trong chiết xuất là 106,29 ± 1,89 mg/g Tuy nhiên, sau khi tiếp xúc với tia UV, hàm lượng geniposide giảm xuống còn 52,67 ± 0,70 mg/g, tức chỉ còn khoảng một nửa so với ban đầu. Tương tự, chlorogenic acid cũng cho thấy sự suy giảm đáng kể, từ 4,56 ± 0,31 mg/g xuống còn 1,32 ± 0,01 mg/g sau khi tiếp xúc với tia UV, phản ánh mức độ phân hủy cao của hợp chất này dưới tác động của ánh sáng UV Đối với crocin, hàm lượng ban đầu là 48,71 ± 0,70 mg/g nhưng giảm xuống còn 14,53 ± 0,45 mg/g sau phơi nhiễm, cho thấy crocin bị ảnh hưởng mạnh bởi tia UV.
Mei và cộng sự, đã nghiên cứu năm bộ phận khác nhau của quả dành dành, cho thấy hợp chất geniposide có hàm lượng 122,41 mg/g, chlorogenic acid 6,62 mg/g, và crocin-1 24,8 mg/g đều cao nhất ở thịt quả So sánh tổng hàm lượng của ba chất ở cả quả nguyên vỏ thì hàm lượng đạt lần lượt là 186,12 mg geniposide/g, 6,82 mg chlorogenic acid/g, và 37,98 mg crocin/g [137] Trong nghiên cứu của Antoanela và cộng sự, chiết xuất Rosa damascena, sau khi tác dụng với tia UV thì các peak của các hợp chất phenolic như chlorogenic acid, ferullic acid, gallic acid đều biến mất Chứng tỏ các hợp chất phenol, cùng với khả năng kháng oxy hóa đã được biết đến, cũng có khả năng kháng tia UV mạnh mẽ [128] Bên cạnh đó, các bộ lọc UV cũng được tiến hành thử nghiệm bằng phương pháp này, các mẫu hợp chất được đặt dưới đèn UV trong 30 phút, sau đó pha loãng với aceton, siêu âm và lọc dịch để đưa vào máy HPLC, các mẫu cho thấy tỷ lệ phân hủy phụ thuộc vào sự kết hợp của các bộ lọc UV cụ thể [193] Những phát hiện này cho thấy rằng phương pháp này đáng tin cậy khi đánh giá khả năng chống tia UV của các hoạt chất có trong chiết xuất.
Hình 3.13:Hàm lượng geniposide, cholorogenic acid, crocin của chiết xuất dành dành trước và sau khi tác dụng với DPPH
Thí nghiệm DPPH-HPLC đã được thực hiện để sàng lọc nhanh các chất chống oxy hóa, đặc biệt là trong chiết xuất thực vật Sau phản ứng với gốc DPPH, diện tích peak sắc ký của các hợp chất có hoạt tính chống gốc tự do thường bị giảm hoặc biến mất trên sắc ký đồ Hàm lượng của các hoạt chất trong dịch chiết trước và sau phản ứng với DPPH• được thể hiện trong Hình 3.13 Hàm lượng của geniposide đã giảm từ 106,29 ± 1,89 mg/g xuống còn 72,60 ± 2,09 mg/g sau khi phản ứng với gốc tự do DPPH Điều này cho thấy một phần của geniposide đã bị tiêu thụ trong quá trình chống lại các gốc tự do Tương tự, hàm lượng chlorogenic acid cũng giảm đáng kể, từ 4,56 ± 0,31 mg/g xuống còn 1,23 ± 0,09 mg/g Sự giảm mạnh này có thể được giải thích bởi hiệu quả cao của chlorogenic acid trong việc quét các gốc tự do, dẫn đến sự tham gia nhiều hơn trong quá trình phản ứng Ngoài ra, hàm lượng của crocin cũng giảm từ 48,71 ± 0,70 mg/g xuống 18,72 ± 2,31 mg/g sau phản ứng với DPPH, giảm hơn một nửa Sự suy giảm này cũng cho thấy rằng crocin là một chất chống oxy hóa hiệu quả, tham gia vào phản ứng với các gốc tự do và bị tiêu thụ trong quá trình này.
So sánh với nghiên cứu của Marina và cộng sự, chiết xuất Ruellia angustiflora cũng cho thấy hàm lượng hoạt chất và diện tích peak giảm đáng kể sau khi tác dụng với DPPH, cụ thể ferulic acid, rutin, và quercetin [194] Bên cạnh đó, chiết xuất lá xô thơm (Salvia officinalis) cũng được nghiên cứu tính kháng oxy hóa bằng phương pháp này Kết quả cho thấy hoạt chất kháng gốc tự do trong chiết xuất này là nhóm chất hydroxycinnamic acids như caffeic acid, ferulic acid, chlorogenic acid và nhóm chất flavonoid như rutin và epicatechin [195] Những thay đổi này nhấn mạnh tầm quan trọng của geniposide, chlorogenic acid, và crocin như là các chất chống oxy hóa trong chiết xuất, đồng thời cung cấp thông tin quý giá về cách thức các hợp chất này có thể được sử dụng để bảo vệ cơ thể chống lại sự oxy hóa.
3.4.2 Định lượng tổng phenolic, flavonoid, và carotenoid
Phương pháp UV-Vis được sử dụng để định lượng tổng phenolic và tổng flavonoid trong chiết xuất vì tính nhanh chóng, độ chính xác và tiết kiệm chi phí trong việc xác định hàm lượng các hợp chất này [196] Phenolic và flavonoid có đặc tính hấp thụ mạnh ở các bước sóng cụ thể trong phổ UV-Vis, cho phép định lượng dễ dàng và nhanh chóng các hợp chất này trong mẫu chiết xuất Việc xem xét tổng hàm lượng phenolic và flavonoid rất có ích trong việc đánh giá khả năng kháng tia UV của chiết xuất Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất phenolic có khả năng hấp thụ tia UV và trung hòa các gốc tự do sinh ra do bức xạ UV, do đó giảm thiểu tổn thương da và nguy cơ lão hóa sớm [197, 198] Việc định lượng tổng phenolic và flavonoid cung cấp thông tin quan trọng về tiềm năng kháng tia UV của các chiết xuất thảo dược, giúp định hướng nghiên cứu và phát triển các sản phẩm chống nắng từ tự nhiên.
Các hợp chất phenolic và flavonoid được coi là những chất chuyển hóa thứ cấp quan trọng và đa dạng nhất trong giới thực vật [198] Flavonoid có ba cơ chế hoạt động chống tia cực tím: hấp thụ bức xạ UV (cả trực tiếp và gián tiếp), khả năng chống oxy hóa, và điều chỉnh các con đường tác động khác nhau [199] Sự hấp thụ bức xạ của flavonoid xảy ra ở hai đỉnh hấp thụ khác nhau, trong khoảng bước sóng 240–280 nm và 300–550 nm Trong khi đó, các bộ lọc UV phổ rộng thương mại thường hấp thụ bức xạ trong khoảng 290–320 nm (UVB) và 320–400 nm (UVA), đảm bảo hiệu quả trong các sản phẩm chống nắng [200] Hợp chất phenolic trong dịch chiết có liên kết liên hợp trong gốc benzene Khi tiếp xúc với tia UV, sự cộng hưởng xảy ra thông qua quá trình truyền điện tử Hệ thống liên hợp tiêu chuẩn cho các hợp chất phenolic và các hóa chất thường có trong kem chống nắng mang lại cho các hợp chất này khả năng bảo vệ khỏi bức xạ cực tím [201] Flavonoid là nhóm hợp chất phenolic lớn nhất Hệ thơm liên hợp trở thành đặc trưng của flavonoid, mang lại khả năng hấp thụ mạnh mẽ tia UVA và UVB [201].
Chiết xuất Gardernia jasminoides có tổng hàm lượng phenolic và flavonoid cao đáng kể, lần lượt là 255,67 ± 1,07 mg GAE/g và 153,79 ± 1,06 mg QUE/g (Bảng 3.2) Hàm lượng cao có thể giải thích do sự hiện diện nhiều của các hợp chất có hoạt tính sinh học khác nhau [142] Ngoài ra, hàm lượng phenolic và flavonoid cao của chiết xuất có thể là do giai đoạn trưởng thành của cây, vì quả chín có xu hướng chứa lượng hoạt chất này cao hơn so với quả non [202] Hơn nữa, hàm lượng phenolic và flavonoid phong phú của chiết xuất có liên quan đến khả năng chống oxy hóa, vì các hợp chất này được biết đến với đặc tính chống oxy hóa, giúp chống lại căng thẳng tế bào [90, 203] Bên cạnh đó, flavonoid có trong chiết xuất dành dành cao hơn các thực vật khác như hoa cúc là 52,19 mg/g, hành tây 486 mg/kg, cải xoăn 110 mg/kg, và bông cải xanh
30 mg/kg [204, 205] Do đó, hàm lượng flavonoid trong chiết xuất từ quả dành dành được đánh giá là ở mức cao và có thể có hiệu quả sinh lý tương ứng Sự kết hợp của các yếu tố này góp phần tạo nên tổng hàm lượng phenolic và flavonoid đáng kể của chiết xuất, khiến chiết xuất dành dành trở thành nguồn nguyên liệu dược liệu đầy hứa hẹn với khả năng chống oxy hóa mạnh.
Bảng 3.2:Kết quả đánh giá tổng các chỉ tiêu trong chiết xuất
Tổng lượng polyphenol 255,67 ± 1,07 mg GAE/g cao chiết
Tổng lượng flavonoid 153,79 ± 1,06 mg QUE/g cao chiết
Tổng lượng carotenoid 140,83 ± 1,06 mg/g cao chiết
Tổng lượng chất màu crocin 93,53 ± 2,77 mg/g cao chiết
GAE: gallic acid equivalents, QUE: quercetin equivalents
Tổng lượng carotenoid và crocin có trong chiết xuất từ quả dành cũng được đánh giá. Hàm lượng carotenoid được xác định theo phương pháp của Kotikova và cộng sự, dựa trên chỉ số hàm lượng chlorophyll [131] Chlorophyll và carotenoid, hai sắc tố thiết yếu, có mặt trong các chiết xuất của thực vật, tảo và vi khuẩn lam [206] Trong việc tác dụng với tia UV, chlorophyll có thể bị oxy hóa dưới ánh sáng mạnh, tạo ra các gốc tự do gây hại cho tế bào Ngược lại, carotenoid có chức năng bảo vệ bằng cách loại bỏ các gốc tự do và phân tán năng lượng ánh sáng thừa dưới dạng nhiệt qua quá trình được gọi là "quenching phi quang hợp" [53].
Kết quả cho thấy tổng lượng carotenoid (140,83 ± 1,06 mg/g cao), thấp hơn so với kết quả của Kim và cộng sự (264,4 mg/g cao) [207] Đồng thời, Bảng 3.2 cho thấy hàm lượng crocin khi đánh giá bằng HPLC (47,41 ± 2,83 mg/g) thấp hơn nhiều so với kết quả khi đánh giá bằng phương pháp UV-Vis (93,53 ± 2,77 mg/g) So sánh kết quả thí nghiệm thu được với kết quả phân tích của Huang và cộng sự cho thấy hàm lượng crocin tương đương là 36,97 mg/g cao [208], và cao hơn đáng kể so với kết quả đã công bố của He và cộng sự, trong đó hàm lượng crocin được phân tích là 10,08 mg/g cao [137] Sự khác biệt này có thể do điều kiện trồng trọt, khí hậu và đất đai khác nhau giữa các quốc gia, dẫn đến sự khác biệt về hàm lượng crocin trên cùng một loại nguyên liệu.
Trong chiết xuất dành dành, sự hiện diện của một lượng lớn sắc tố carotenoid chứng tỏ vai trò thiết yếu của nhóm chất này trong hoạt tính kháng tia cực tím Carotenoid nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng trong một phạm vi bước sóng rộng bao gồm cả tia UV, do đó đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi các tổn thương do ánh sáng quá mạnh [209] Các hợp chất này không chỉ hấp thụ năng lượng ánh sáng dư thừa mà còn có khả năng chuyển hóa năng lượng này thành nhiệt, qua đó ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do và các phản ứng gây hại [209, 210] Tóm lại, lượng carotenoid cao trong chiết xuất dành dành cung cấp một cơ chế phòng vệ chống lại tia cực tím toàn diện và hiệu quả, từ đó hỗ trợ bảo vệ cấu trúc quang hợp và có tiềm năng trong việc phát triển các sản phẩm chống nắng và bảo vệ da hiệu quả.
Đánh giá ứng dụng khi phối chiết xuất vào kem chống nắng
Trong phần đánh giá ứng dụng, thí nghiệm này khảo sát hiệu quả của chiết xuất G. jasminoideskhi được phối trộn vào kem chống nắng Đánh giá tập trung vào hai yếu tố chính là độ bền của chỉ số SPF và độ bền màu của sản phẩm Phân tích được thực hiện đối với cả dịch chiết và kem chống nắng chứa chiết xuất này Mục tiêu của thí nghiệm là xác định khả năng cải thiện hiệu quả bảo vệ da chống lại tác hại của tia UV của chiết xuất dành dành và độ ổn định màu sắc của kem chống nắng Nghiên cứu độ ổn định được thực hiện ở hai điều kiện khác nhau (Bảng 3.3) trong 35 ngày Các đặc tính pH, SPF và cảm quan của mẫu được kiểm tra sau khi chuẩn bị Mỗi thí nghiệm được thực hiện lặp lại 3 lần.
Bảng 3.3:Điều kiện thí nghiệm độ bền Điều kiện
1 Nhiệt độ thường: phòng tối, nhiệt độ 26-30 o C
2 Dưới ánh nắng trực tiếp: Chỉ số UV ~ 14, nhiệt độ tối đa ~ 36 o C – (Thời tiết tháng 4-5 năm 2024 TP.HCM, Việt Nam – WeatherSpark), tổng thời gian chiếu sáng là 7 giờ mỗi ngày.
3.5.1 Đánh giá độ bền SPF
3.5.1.1 Độ bền SPF của chiết xuất
Việc đánh giá độ bền của chỉ số SPF trong chiết xuất là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả bảo vệ da khỏi tia cực tím và tuân thủ các quy định an toàn Chỉ số SPF cho biết khả năng của sản phẩm chống nắng trong việc bảo vệ da khỏi tác hại của tia UVB và tổn thương do ánh nắng mặt trời gây ra [211] Độ bền của SPF cần được đánh giá để xác nhận chiết xuất vẫn giữ được hiệu quả bảo vệ, không bị phân hủy do ánh sáng, nhiệt độ, hoặc oxy hóa Đánh giá độ bền SPF tập trung ở hai điều kiện: nhiệt độ thường và dưới ánh nắng Thử nghiệm ở nhiệt độ thường đánh giá khả năng bảo quản và ổn định của sản phẩm trong điều kiện lưu trữ và sử dụng hàng ngày Trong khi đó, việc kiểm tra dưới ánh nắng cung cấp thông tin về hiệu quả thực tế của sản phẩm khi tiếp xúc trực tiếp với tia UV Kết hợp cả hai điều kiện này đảm bảo sản phẩm chống nắng duy trì hiệu suất trong lưu trữ và cung cấp khả năng bảo vệ da hiệu quả khi cần thiết, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và hiệu quả trong thực tế.
Hình 3.14:SPF của chiết xuất theo ngày ở (a) nhiệt độ thường và (b) dưới ánh nắng
Trong 35 ngày ở điều kiện thường, giá trị SPF giảm nhẹ nhưng không đáng kể; tuy nhiên, khi tiếp xúc với ánh nắng hoặc nhiệt độ cao, giá trị SPF của chiết xuất giảm nhanh chóng (Hình 3.14) Ở điều kiện thường, SPF ở các nồng độ từ 200 đến 1000 μg/mL lần lượt là 6,83 ± 0,31; 9,67 ± 0,23; 19,74 ± 0,47; 35,12 ± 0,56; và 34,98 ± 0,92. Kết quả này nhấn mạnh tính ổn định của dịch chiết khi được duy trì ở nhiệt độ bình thường Hiệu suất ổn định này cho thấy các thành phần hoạt tính chịu trách nhiệm chống nắng trong chiết xuất vẫn giữ được tính toàn vẹn chức năng theo thời gian Sự ổn định như vậy rất quan trọng đối với ứng dụng thực tế của các chất chiết xuất này trong công thức kem chống nắng, đảm bảo rằng chiết xuất tiếp tục cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy khi phối hợp vào nền kem trắng Bên cạnh đó ở điều kiện dưới ánh nắng,giá trị SPF tại các nồng độ từ 200 đến 1000 μg/mL lần lượt là 0,83 ± 0.21; 1,93 ± 0,05;
2,14 ± 0, 12; 3,14 ± 0,14; và 4,77 ± 0,13 Tất cả các nồng độ đều có chỉ số SPF dưới 6 sau thời gian này, cho thấy ánh sáng mặt trời ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của chiết xuất Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hoạt chất trong kem chống nắng đóng vai trò là "chất hy sinh", chuyển hóa thành nhiệt khi tiếp xúc với tia UV [212, 213] Cụ thể, các bộ lọc UV phản ứng với tia cực tím khi tiếp xúc với da Trong quá trình này, các bộ lọc chuyển hóa năng lượng từ tia UV thành nhiệt, giúp giảm thiểu sự xâm nhập của tia UV vào da, từ đó giảm nguy cơ gây hại từ tác động của tia UV lên da như cháy nắng, tổn thương tế bào [214] Điều này làm sáng tỏ mức độ SPF giảm mạnh được quan sát thấy dưới ánh sáng mặt trời.
3.5.1.2 Độ bền SPF của chiết xuất trong kem
Bên cạnh việc đánh giá độ bền của chiết xuất, việc kiểm tra hiệu quả của sản phẩm chống nắng khi thêm chiết xuất vào kem là cũng rất quan trọng trong thực tế Điều này giúp xác định sự ổn định của SPF trước tác động của ánh nắng mặt trời, nhiệt độ và độ ẩm Thêm vào đó, so sánh độ bền SPF của chiết xuất trong kem so với dịch chiết cung cấp thông tin về tác động của việc phối trộn chiết xuất vào kem, từ đó điều chỉnh tỷ lệ phối trộn để tối ưu hóa hiệu quả chống nắng của sản phẩm.
Hiện nay, số lượng các phương pháp đánh giá giá trị SPF cho các loại kem chống nắng thương mại vẫn còn hạn chế [215, 216] Tuy nhiên, phương pháp Mansur đã được Zaid và cộng sự áp dụng và chứng minh tính phù hợp và độ chính xác trong việc xác định giá trị SPF in vitro, mang lại kết quả tương đương với phương pháp được FDA
(Hiệp hội Dược phẩm Hoa Kỳ) sử dụng [217] Nhiều nghiên cứu đã sử dụng phương pháp này để đánh giá chỉ số SPF trong kem chống nắng Cụ thể, Milleno và cộng sự đã báo cáo rằng chiết xuất ethanol 1% của vỏ Nephelium lappaceum đã cải thiện giá trịSPF của công thức chống nắng chứa 7,5% octinoxate từ 11,2 lên 26,3 [218] Chiết xuất Pinus densiflora cũng cho thấy hoạt động ngăn chặn tia cực tím tốt, với chiết xuất1% làm tăng giá trị SPF của kem chống nắng thương mại lên 11,6 [219] Những nghiên cứu này chứng minh cho khả năng của phương pháp Mansur trong việc đánh giá hiệu quả chống nắng của các chiết xuất tự nhiên.
Hình 3.15:SPF của kem theo ngày ở (a) nhiệt độ thường và (b) dưới ánh nắng
Dưới điều kiện nhiệt độ thường, chỉ số SPF của kem chống nắng giảm nhẹ, với sự chênh lệch SPF sau 35 ngày ở các nồng độ từ 200 – 1000 μg/mL là 1,65; 2,04; 1,61; 1,82; và 4,82, thấp hơn so với chiết xuất Điều này cho thấy kem chống nắng có khả năng bảo vệ da tốt dưới điều kiện nhiệt độ bình thường Độ bền của kem chống nắng cũng được đánh giá dưới ánh nắng, với xu hướng giảm dần của chỉ số SPF Cụ thể, chênh lệch SPF sau 35 ngày ở các nồng độ từ 200 – 1000 μg/mL lần lượt là 5,38; 9,19; 15,27; 18,68; và 18,03, cho thấy sự khác biệt trong tác động của các nồng độ hoạt chất đối với khả năng bảo vệ của kem chống nắng (Hình 3.15) Việc kem chống nắng không bền dưới ánh nắng là điều dễ hiểu, qua đó thấy được rõ ràng hơn về vai trò của chiết xuất tự nhiên Đánh giá độ bền SPF trong kem ở hai điều kiện giúp đảm bảo rằng sản phẩm chống nắng không chỉ duy trì hiệu suất trong điều kiện lưu trữ mà còn cung cấp khả năng bảo vệ da hiệu quả khi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời Không có nhiều nghiên cứu về độ bền SPF của kem dưới nắng, vì đa số sau thời gian dài kem sẽ mất khả năng chống nắng và chỉ số SPF thu được không đáng kể Thí nghiệm giúp có cái nhìn thực tế về khả năng bền của kem Điều đáng mừng là, khi phối chiết xuất vào và để dưới ánh nắng lâu, kem vẫn ổn định cấu trúc, không có hiện tượng tách pha hay giảm độ nhớt thường thấy khi phối chiết xuất vào nền mỹ phẩm.
Kết quả còn cho thấy ở nồng độ 1000 μg/mL kem chống nắng chứa G jasminoidescóSPF 24,57 ± 0,04 và sau 35 ngày ở nhiệt độ thường SPF giảm nhẹ còn 19,75 ± 0,24. Đồng thời, các nhà khoa học cũng đã có những nghiên cứu khi phối các chiết xuất vào kem chống nắng và cho ra những kết quả khác nhau Silymarin, một hợp chất có trong cây cúc gai (Silybum marianum), khi dùng ở nồng độ 10% trong kem O/W, có SPF 9
[220], và tăng lên khi phối hợp với các bộ lọc UV vật lý là titanium dioxide và zinc oxide, lần lượt là 12 và 16 [221] Các nghiên cứu khác cũng cho kết quả SPF thấp hơn
25 như chiết xuất sợi nấm Ophiocordyceps sinensis có giá trị SPF 20 ở nồng độ thấp (0,14 - 0,47 mg/mL) [152], chiết xuất từ rễ P umbellatakhi sử dụng gel 0,1%, có SPF 21,53 [153] Các hợp chất từ hạt Coffea arabica như quinic acid, pyrocatechol, và chlorogenic acid thể hiện SPF có lợi và bảo vệ DNA, với chiết xuất ở nồng độ 0,04 mg/mL có giá trị SPF là 16,6 ± 0,2 [154] Tóm lại, chiết xuất có khả năng giảm tác động của tia UV được phối vào kem chống nắng cho kết quả SPF từ 10 đến 25 là một kết quả đáng tin cậy cho thấy tiềm năng sử dụng trong các chế phẩm chống nắng.
Các công thức kem chống nắng chỉ sử dụng các bộ lọc UV tổng hợp thường không đạt được chỉ số SPF cao như khi kết hợp với chiết xuất có hoạt tính kháng tia cực tím [218] Mặc dù kem chống nắng chỉ chứa chiết xuất không thể cung cấp SPF cao bằng kem chỉ chứa bộ lọc UV tổng hợp, nhưng những bộ lọc UV tự nhiên này có thể giảm một phần sự phụ thuộc vào các hợp chất hóa học này [139, 222] Điều này có thể giải thích tại sao mặc dù không có chất lọc nắng thương mại tự nhiên nào được chính thức phê duyệt nhưng ngày càng có nhiều sản phẩm chống nắng thương mại có chứa chiết xuất thực vật có mặt trên thị trường [139] Mặc dù kem chống nắng tổng hợp không thể hoàn toàn thay thế bằng kem chống nắng với bộ lọc UV tự nhiên ngay lập tức, nhưng thông tin được cung cấp trong nghiên cứu này có thể là một điểm khởi đầu quan trọng cho các nghiên cứu hướng tới việc phát triển kem chống nắng hiệu quả hơn.
3.5.2 Đánh giá độ bền màu
Trong thí nghiệm đánh giá độ bền màu, việc chọn C (chroma) thay vì các thông số đo màu khác như L*, a*, b*, h* hoặc ΔE vì C thể hiện cường độ màu, điều cần quan tâm nhất trong việc thay đổi màu của chiết xuất Các hoạt chất trong chiết xuất phân hủy dẫn đến sự thay đổi trong cường độ màu, không liên quan đến độ sáng (L*), độ chênh lệch màu tổng thể (ΔE), góc màu (h*), hay tọa độ màu trong không gian màu (a*, b*).
Do đó, cường độ màu (C) được chọn trong các thử nghiệm đánh giá độ bền màu do sự liên quan trực tiếp đến độ ổn định màu và độ nhạy với những thay đổi về cường độ màu và độ bão hòa.
3.5.2.1 Độ bền màu của chiết xuất