Chất chống oxy hóa giúp làm giảm tỷ lệ mắc các bệnh thoái hóa như viêm khớp, xơ cứng động mạch, ung thư, bệnh tim, viêm và rối loạn chức năng não. Ngoài ra, chất chống oxy hóa đã được báo cáo để làm chậm lão hóa (Feskanich et al, 2000; Gordon, Năm 1996; Halliwell, 1996). Ngày nay, nhu cầu của các chất chống oxy hóa đang gia tăng đáng kể. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, một nghiên cứu được thực hiện để tìm ra các thông số tốt nhất cho khai thác hợp chất chống oxy hóa từ ổi. Có nhiều phương pháp chiết xuất hoạt chất từ dược liệu đạt hiệu suất cao, trong đó chiết xuất có hỗ trợ siêu âm là một phương pháp được nghiên cứu để chiết Vitamin C từ cây Ổi (Psidium guajava L. Họ Sim (Myrtaceae)).
CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae ĐẶC VẤN ĐỀ Trong thể người, thường xuyên diễn nhiều sinh hoạt xây dựng huỷ hoại Có chất tưởng thực phẩm tế bào đồng thời lại làm hại tế bào Có phân tử gây tổn thương có chất đề kháng lại hành động phá phách Gốc tự do, oxygen chất chống oxy hóa thí dụ Những phân tử có liên hệ với ảnh hưởng tới thể người nhiều, giai đoạn cuối đời Chất chống oxi hóa loại hóa chất giúp ngăn chặn làm chậm q trình oxi hóa chất khác Sự oxi hóa loại phản ứng hóa học electron chuyển sang chất oxi hóa, có khả tạo gốc tự sinh phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật Chất chống oxi hóa ngăn trình phá hủy cách khử gốc tự do, kìm hãm oxi hóa cách oxi hóa chúng Để làm người ta hay dùng chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống oxi hóa Dù phản ứng oxi hóa thuộc loại đời sống ngăn chận nó, chẳng hạn động thực vật trì hệ thống nhiều loại chất chống oxi hóa glutathione, vitamin C, vitamin E, enzyme catalase, superoxide dismutase, Axít citric, v.v Chất chống oxi hóa yếu hay gọi chất ức chế phá hủy tế bào Chất chống oxy hóa giúp làm giảm tỷ lệ mắc bệnh thối hóa viêm khớp, xơ cứng động mạch, ung thư, bệnh tim, viêm rối loạn chức não Ngồi ra, chất chống oxy hóa báo cáo để làm chậm lão hóa (Feskanich et al, 2000; Gordon, Năm 1996; Halliwell, 1996) Ngày nay, nhu cầu chất chống oxy hóa gia tăng đáng kể Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng, nghiên cứu thực để tìm thơng số tốt cho khai thác hợp chất chống oxy hóa từ ổi Có nhiều phương pháp chiết xuất hoạt chất từ dược liệu đạt hiệu suất cao, chiết xuất có hổ trợ siêu âm phương pháp nghiên cứu để chiết Vitamin C từ Ổi (Psidium guajava L Họ Sim (Myrtaceae)) Mục đích nghiên cứu so sánh hiệu suất thời gian chiết phương pháp Siêu âm trực tiếp (DUE), Siêu âm gián tiếp ( IUE) Soxhlet Extraction (SOX) A PHẦN TỔNG QUAN I Tổng quan Cây Ổi NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Tên Khoa Học: Psidium guajava L họ Sim (Myrtaceae) Tên khác: Phan thạch lựu, thu quả, kê thỉ quả, phan nhẫm, bạt tử, lãm bạt… Tên đồng nghĩa: Psidum guajava var pyriferum L., Psidum guajava var pomiferum L Tên nước ngoài: Common guava (Anh), goyavier (Pháp) Giới (regnum): Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Phân Lớp: Rosidae Bộ (ordo): Myrtales Họ (familia): Myrtaceae Chi (genus): Psidium L Mô tả cây: Cây gỗ nhỏ, cao từ 3-6 m Thân non màu xanh, tiết diện vng, có cánh uốn lượn màu xanh cuống kéo dài; thân già màu nâu xám, tiết diện tròn, có lớp vỏ mỏng trơn nhẵn bong thành mảng Nhiều lông mịn thân non, phận hoa Lá đơn, mọc đối, khơng có kèm Phiến hình bầu dục, gốc thn tròn, đầu có lơng gai lõm, dài 11-16 cm, rộng 5-7 m, mặt màu xanh đậm mặt Bìa phiến ngun, non có đường viền màu hồng tía kéo dài đến tận cuống Gân hình lơng chim, gân rõ mặt dưới, 14-17 cặp gân phụ Cuống màu xanh, hình trụ dài 1-1,3 cm, có rãnh cạn mặt Hoa to, màu trắng, mọc riêng lẻ nách lá, đều, lưỡng tính, mẫu Lá bắc thường, bắc dạng vẩy dài 3-4 mm, màu xanh nâu Cuống hoa dài 1,4-2,6 cm, màu xanh Đế hoa hình chén dài 0,8-1,2 cm, màu xanh Đài hoa dính thành ống nguyên, hoa nở tách thành 4-5 thùy không đều, màu xanh mặt ngoài, mặt màu trắng, tiền khai van Cánh hoa 5, gần đều, rời, màu NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae trắng mỏng, dễ rụng hoa nở, phiến hình bầu dục khum đỉnh, dài 1,4-1,6 cm, rộng 0,6-0,8 cm, mặt ngồi có nhiều lơng mịn, có 3-5 gân, móng nhỏ cong có lơng mịn màu vàng, tiền khai năm điểm Bộ nhị: nhiều rời, không đều, đính thành nhiều vòng đế hoa; nhị dạng sợi dẹt màu trắng, gốc màu vàng nhạt, dài 714 mm, có lơng; bao phấn màu vàng ơ, nứt dọc hướng trong, đính đáy; hạt phấn rời, nhỏ, hình tam giác tù đầu dài 17-20 µm, màu vàng nâu có lỗ Lá nỗn 5, dính, bầu ơ, nhiều nỗn, đính nỗn trung trụ Vòi nhụy 1, dạng sợi màu trắng phình gốc, có nhiều lơng mịn, dài 1-1,2 cm Đầu nhụy 1, màu xanh dạng đĩa Quả mọng hình cầu, hình trứng, hay hình lê, đường kính 3-8 cm, mang đài tồn Hạt nhiều màu vàng nâu hình đa giác Hoa thức Hoa đồ: NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Đặc điểm giải phẫu: a Thân Vi phẫu thân già tròn, thân non hình chữ nhật có cánh góc Biểu bì lớp tế bào hình chữ nhật, nhiều lơng che chở đơn bào vách dày Mơ dày góc 2-3 lớp tế bào hình đa giác, kích thước khơng Thân non có nhiều túi tiết ly bào nằm gần biểu bì Mơ mềm vỏ đạo 4-5 lớp tế bào hình đa giác thn dài, bị ép dẹp, kích thước khơng Trụ bì 23 lớp tế bào hình đa giác, hố mơ cứng thành đám hay liên tục thành vòng Tầng bì sinh xuất trụ bì tạo thành lớp bần ngồi bị bong rách thân già lục bì gồm vài lớp tế bào bị ép dẹp, xếp xuyên tâm Hệ thống dẫn kiểu hậu thể liên tục Libe tế bào hình chữ nhật kích thước nhỏ, không đều, vách uốn lượn, xếp thành cụm Libe tế bào hình đa giác, xếp liên tục thành vòng Gỗ nhiều, mạch gỗ gần tròn đa giác, kích thước khơng đều; mơ mềm gỗ tế bào hình đa giác, vách tẩm chất gỗ, có vùng mơ mềm gỗ có vách dày tạo thành vòng thường chứa mạch gỗ Gỗ gồm 2-3 mạch, tế bào hình tròn, phân bố tương đối đều; mơ mềm gỗ hình đa giác, vách cellulose Libe quanh tủy 4-5 lớp tế bào hình đa giác, vách uốn lượn, xếp thành vòng liên tục Mơ mềm tủy đạo, tế bào hình tròn hay bầu dục, kích thước khơng đều, vào to dần Tinh thể calci oxalat hình khối hình cầu gai kích thước khơng có nhiều mơ mềm tủy libe 2, mô mềm vỏ b Lá Gân giữa: Vi phẫu mặt phẳng, mặt lồi nhiều tròn Biểu bì lớp tế bào hình đa giác, kích thước khơng đều, biểu bì nhỏ biểu bì dưới, lớp cutin dày, có nhiều lơng che chở đơn bào vách dày Mơ dày góc, 5-6 lớp tế bào hình đa giác, kích thước khơng đều, xếp lộn xộn Mô mềm đạo, nhiều lớp tế bào hình đa giác gần tròn, kích thước to Hệ thống dẫn hình cung nối với 1-2 cung nhỏ bên Gỗ libe Gỗ, tế bào hình đa giác, kích thước khơng đều, xếp lộn xộn; mơ mềm gỗ, tế bào hình đa giác nhỏ, vách tẩm chất gỗ, vài lớp phía tế bào vách cellulose; libe, tế bào hình đa giác, vách uốn lượn, xếp lộn xộn; libe trong, 4-5 lớp tế bào hình đa giác, xếp thành cung liên tục phía gỗ Mơ dày góc 8-9 lớp tế bào hình đa giác góc tròn, NHĨM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae xếp liên tục quanh bó dẫn Sợi vách dày, xếp rải rác ngồi vòng mơ dày Túi tiết ly bào gần biểu bì gân thịt Tinh thể calci oxalat hình khối hình cầu gai mơ mềm libe c Phiến Tế bào biểu bì hình chữ nhật, cutin mỏng Tế bào biểu bì kích thước gần tế bào biểu bì trên, lỗ khí nhiều nhơ cao biểu bì Hạ bì 2-3 lớp tế bào hình chữ nhật, hóa mơ dày góc Mơ giậu, 2-3 lớp tế bào thn có khoảng 3-4 tế bào tế bào hạ bì Mơ mềm đạo 3-4 lớp, tế bào hình đa giác hay chữ nhật, chứa đầy lục lạp Tinh thể calci oxalat hình cầu gai có nhiều mơ dày mơ mềm d Cuống Vi phẫu có mặt lõm dạng hình chữ V, mặt lồi tròn Biểu bì tế bào hình chữ nhật có lớp cutin dày, có nhiều lông che chở đơn bào vách dày Mô dày góc 4-5 lớp xếp lộn xộn, hình dạng thay đổi Nhiều túi tiết ly bào nằm gần biểu bì Mơ mềm tế bào hình đa giác, kích thước khơng đều, có nhiều tinh thể calci oxalat hình khối hình cầu gai Vài tế bào mơ cứng hình đa giác mơ mềm phía cung libe gỗ Hệ thống dẫn giống gân Mơ dày góc bao quanh cung libe gỗ Đặc điểm bột dược liệu: Bột dược liệu non có màu xanh, vị chát, có lẫn sợi, gồm thành phần sau : Mảnh biểu bì tế bào hình đa giác xếp khít Mảnh biểu bì nhiều lỗ khí kiểu song bào Mảnh mơ mềm tế bào hình bầu dục vách mỏng Mảnh mơ mềm phiến gồm biều bì trên, mô giậu tế bào thuôn, mô mềm đạo Mảnh mạch xoắn Tinh thể calci oxalat hình cầu gai hình khối Lông che chở đơn bào nhiều, thường cong, vách dày Phân bố, sinh học sinh thái: Là ăn phổ biến, trồng khắp địa phương, vùng đồng lẫn miền núi, trừ vùng cao 1500m Cây ưa sáng, sinh trưởng phát triển tốt vùng khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới Giới hạn nhiệt độ từ 15-45 OC, nhiệt độ tốt cho sinh trưởng cho nhiều từ 23-28 OC; lượng mưa 1000-2000 mm/năm Ổi hoa nhiều năm Cụm hoa thường xuất cành non năm Thụ phấn nhờ gió NHĨM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae trùng Vòng đời tồn 40-60 năm Mùa hoa: tháng 3-4; mùa quả: tháng 89 Bộ phận dùng: Lá xanh (Folium et Fructus Psidii guajavae) Thành phần hóa học: Lá ổi chứa tinh dầu (0,31%) có dl-limonen, β-sitosterol, acid maslinic, acid guajavalic Trong ổi non búp non có 7-10% tanin pyrogalic, khoảng 3% nhựa Cây, ổi có pectin, vitamin C Hạt có tinh dầu hàm lượng cao Vỏ thân có chứa acid ellagic Tác dụng dược lý - Công dụng: Thường dùng trị viêm ruột cấp mạn, kiết lỵ, trẻ em khó tiêu hóa Lá tươi dùng bị chấn thương bầm dập, vết thương chảy máu vết loét Lá ổi chữa tiêu chảy đau bụng Lá, búp ổi non dùng chữa bệnh zona II Khái niệm siêu âm (ultrasound): Khái niệm Siêu âm dạng sóng điện từ cao tần (>20 KHz) tai người không nghe (20 KHz > 1-16 KHz) Tần số: 10.000 KHz (> 10 MHz) dùng y học, 20 - 100 KHz sử dụng kỹ thuật định vị, 20 - 40 KHz sử dụng để tẩy (nha, kim hồn) Siêu âm làm dung mơi (tại hốc bề mặt tiếp xúc) bị sủi bọt, đẩy tạp chất khỏi bề mặt mẫu Bản chất sóng siêu âm khác với sóng điện từ NHĨM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Nguyên tắc, chế hoạt động siêu âm Khi xuyên qua thể, lượng nhỏ sóng siêu âm bị mô hấp thụ chuyển thành nhiệt Sự tỏa nhiệt không kéo dài, không làm tăng bề mặt nhiệt độ chỗ Phần lớn lượng sóng siêu âm chuyển thành (làm rung) Sự rung kéo dài làm vỡ bọt khí chỗ, gây tổn thương chỗ, nghiêm trọng Dưới tác dụng siêu âm: dung môi hốc nhỏ/dược liệu bị sủi bọt, đẩy chất cần chiết khỏi dược liệu, chất tan vào dung môi (chiết xuất) Ưu điểm: - Thiết bị tương đối đơn giản, bảo quản vận hành đơn giản, thiết bị không đắt tiền - Chiết nhiều nhóm hoạt chất, dung mơi chiết đa dạng -Lượng mẫu: lên đến hàng trăm gam - Giảm nhiệt độ áp suất, ưu điểm ưu tiên áp dụng để chiết cho hoạt chất không bền với nhiệt - Tăng khối lượng dịch chiết rút ngắn thời gian chiết, kéo theo tiết kiệm lượng đầu vào Như nghiên cứu này, lượng phenolic toàn phần thu UAE thời gian 15 phút cao đáng kể so với chiết SE thời gian 60 phút NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Nhược điểm: - Dung mơi khó làm suốt trình chiết xuất, hiệu lực hàm số phụ thuộc vào hệ số phân ly - Thời gian lọc rửa dịch chiết kéo dài, tốn nhiều dung môi, làm lượng dịch chiết dịch chiết bị nhiễm bẩn - Sự thối hóa bề mặt đầu dò theo thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất chiết Phạm vi ứng dụng siêu âm Phạm vi ứng dụng siêu âm rộng - Chiết xuất nhiều nhóm hợp chất từ nhiều dược liệu khác đặt biệt chất dùng cho thực phẩm - Làm bề mặt - Phá hũy cấu trúc tế bào - Phân tán - Nghiền mịn tinh thể NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Tiến trình nghiền mịn Al(OH)3 kính hiển vi - Các bọt khí (nếu có) dung môi (HPLC) bị phá vỡ (ứng dụng để chuẩn bị dung môi cho HPLC) B ỨNG DỤNG SIÊU ÂM Tác dụng chống oxy hóa ổi Ổi, nhiều loại trái rau khác, giàu chất chống oxy hóa giúp giảm tỷ lệ mắc bệnh thối hóa viêm khớp, xơ cứng động mạch, ung thư, bệnh tim, viêm rối loạn chức não Ngồi ra, chất chống oxy hóa báo cáo để làm chậm lão hóa (Feskanich et al, 2000; Gordon, năm 1996; Halliwell, năm 1996) bên cạnh việc ngăn ngừa trì hỗn thiệt hại oxy hóa chất béo, protein axit nucleic gây phản ứng Oxy Chúng bao gồm phản ứng gốc tự superoxide, hydroxyl, peroxyl, alkoxyl, gốc tự hydrogen peroxide hypochlorous acid Họ khử gốc tự bắt đầu ức chế phá vỡ phản ứng dây chuyền, ức chế hình thành gốc tự cách liên kết với ion kim loại, giảm NHÓM – DƯỢC K23A CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae hydroperoxide, dập tắt superoxide oxy singlet (Shi et al, 2001) Trong số chất chống oxy hóa trái polyphenols acid ascorbic Các polyphenol, hầu hết số chất flavonoid, trình bày chủ yếu este hình thức glycoside (Fleuriet Macheix, 2003) Trong trường hợp ổi, miễn phí elagic axit glycosides myricetin apigenin tìm thấy (Koo Mohamed, năm 2001) Mục tiêu Mục tiêu nghiên cứu để xác định thơng số điều hành tốt cho việc chiết xuất hợp chất chống oxy hóa từ ổi thơng qua phương pháp chiết xuất có hổ trợ siêu âm Loại phương pháp trích ly Có số phương pháp khả thi cho mục đích khai thác gián tiếp siêu âm khai thác (IUE), Soxhlet khai thác (SOX) khai thác siêu âm trực tiếp (DO) 3.1 Phương pháp siêu âm trực tiếp Khai thác trực tiếp siêu âm (DO) thực cách sử dụng hai cực extractants điều kiện tối ưu dành cho: 50 W công suất siêu âm tổng số 15 phút khai thác thời gian Nó chứng minh việc khai thác vùng cực không phân cực thành phần kỹ thuật DO với dichloromethan (DCM) diclomethan / methane (DCM) kết phục hồi tương đương cao chút SOX khai thác Những lợi đáng kể DO SOX bao gồm tiết kiệm thời gian khai thác dung mơi DO sử dụng 100ml dung môi so sánh với SOX sử dụng 250-500ml dung môi (Lee et al., 2001) Cả hai IUE DO có nhiều hiệu để tách chất hữu khác So với quy ước IUE, DO thực vòng 15 phút, lợi phương pháp IUE (Zheng et al, 1997; Cheng et al, 1996; Abas et al, 1995; Marvin et al, 1992) Hơn DO cần 50 W điện 3.2 Soxhlet Extraction SOX khai thác phương pháp tiếp cận lâu đời sử dụng rộng rãi cho thông thường khai thác mẫu rắn Những lợi phương pháp là: (a) mẫu giai đoạn luôn tiếp xúc với dung môi tươi, nâng cao chuyển hợp chất mục tiêu từ ma trận (b) hợp chất không bị phân hủy điều kiện khai thác trung bình Những nhược điểm kỹ thuật lượng nước mẫu ảnh hưởng đến hiệu chiết cần NHÓM – DƯỢC K23A 10 CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae thiết phải có thời gian dài để chiết (thường nhiều hơn) (Lee et al., 2001) 3.3 Gián tiếp siêu âm khai thác Khai thác siêu âm (IUE) sử dụng cho mẫu lỏng rắn, cho khai thác hai hợp chất vô hay hữu (Harper et al, 1983) IUE nhanh chóng, khơng tốn kém, hiệu thay cho quy trình Soxhlet thông thường (Munoz et sự, 2006) Người ta cho việc sử dụng IUE cho mục đích chuẩn bị mẫu hóa phân tích mơi trường trở nên phổ biến hơn, đơn giản, dễ dàng tốc độ, sử dụng tăng cường an toàn so sánh với khác, nhiều thủ tục chuẩn bị mẫu truyền thống (Ashley, 1998) Siêu âm khai thác có chứng minh hiệu SOX khai thác Các ưu điểm phương pháp một) khả lặp lại kỹ thuật này; b) ứng dụng phương pháp loạt mẫu có kích thước c) giảm đáng kể thời gian cần thiết để thực cao hiệu khai thác, d) khai thác hiệu hợp chất hữu cực truyền thống siêu âm kích động, gọi hút siêu âm gián tiếp, sử dụng nước kích động phương tiện giao thông vận tải lượng phục hồi tổng số đạt tương đối ngắn thời gian (thường 45-60 min) (Lee et al., 2000) Bảng 2.3 cho thấy so sánh lợi tương đối ba phương pháp (Lee et al., 2001) Bảng 2.3: So sánh lợi tương đối ba phương pháp Yếu tố ảnh hưởng đến Hiệu suất trích xuất siêu âm NHĨM – DƯỢC K23A 11 CHIẾT XUẤT CÓ HỔ TRỢ SIÊU ÂM CÂY ỔI Psidium guajava L Myrtaceae Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu khai thác siêu âm công suất siêu âm, dung môi, lượng mẫu, tỷ lệ dung môi với mẫu sonication thời gian Siêu âm điện Xiuli et al, 2008 Nói cơng suất siêu âm 150 W, 40 kHz tối ưu cho việc chiết xuất flavonoids Flavonoid loại từ nhiều loại chất chống oxy hóa C KẾT LUẬN Phương pháp chiết cổ điển : ngâm lạnh, chiết soxhlet sử dụng thời gian qua, so với khơng thích hợp cho quy mơ cơng nghiệp hao tốn thời gian dung mơi, hiệu suất thấp, sản phẩm không tinh khiết Nghiên cứu cho thấy phương pháp siêu âm trực tiếp có ưu không thời gian, dung môi chiết mà cho hiệu suất tốt Phương pháp giúp tiết kiệm thời gian, dung môi mở thêm hướng chuyên sâu chiết xuất dược liệu chiết xuất Vitamin từ ổi Phương pháp chiết siêu âm đáp ứng yêu cầu thời gian hiệu suất sản phẩm, áp dụng cho quy mơ cơng nghiệp Vì phương pháp thích hợp để chiết xuất Vitamin C ổi D TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.uphcm.edu.vn/caythuoc/index.php?q=node/340 http://updatebook.vn/threads/36358-Chiet-xuat-polyphenol-tu-vo-cam-duoi-suho-tro-cua-song-sieu-am NHÓM – DƯỢC K23A 12