Mục tiêu nghiên cứu của bài viết nhằm xây dựng quy trình chiết xuất polyphenol toàn phần từ lá già của cây chè xanh. Kết quả nghiên cứu là tiền đề để điều chế dịch chiết, góp phần phát triển các chế phẩm thuốc từ chè xanh.
Tạp chí y - dợc học quân số chuyên ®Ị d−ỵc-2016 ẢNH HƯỞNG CỦA THƠNG SỐ QUY TRÌNH ĐẾN CHIẾT XUẤT POLYPHENOL TỪ LÁ CHÈ XANH (Camellia sinensis L.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT SIÊU ÂM Nguyễn Hoàng Hiệp*; Nguyễn Đức Cường* TÓM TẮT Phan Thị Thu Hằng*; Nguyễn Trọng Điệp* Mục tiêu: Đánh giá ảnh hưởng thông số quy trình chiết siêu âm đến hàm lượng polyphenol từ chè xanh (LCX) (Camellia sinensis L.) Đối tượng phương pháp: LCX thu hái khu vực Ba Vì Định lượng polyphenol tồn phần UV-Vis Chiết xuất polyphenol phương pháp siêu âm, khảo sát ảnh hưởng thông số dung môi, tỷ lệ DM/DL, số lần thời gian chiết đến hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol Kết quả: phương pháp chiết siêu âm cho hiệu suất chiết polyphenol cao hơn, tốn dung môi thời gian chiết ngắn phương pháp chiết nóng Hiệu suất chiết polyphenol tăng tăng nồng độ ethanol, ethanol 60% cho hiệu suất cao nhất, sau giảm dần Tỷ lệ DM/DL, số lần chiết thời gian chiết ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng polyphenol chiết Kết luận: khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết polyphenol LCX phương pháp chiết siêu âm, từ lựa chọn thơng số thích hợp gồm: dung môi chiết xuất ethanol 60%, nhiệt độ chiết 70 C, chiết lần với tỷ lệ DM/DL 10/1, thời gian chiết 90 phút/lần * Từ khóa: Lá chè xanh; Polyphenol toàn phần; Chiết siêu âm Influence of Process Parameters on the Extraction of Total Polyphenol from Green Tea Leaves (Camellia sinensis L.) by Ultrasonic Extraction Method Summary Objectives: To study the influence of process parameters on the total polyphenol content from green tea leaves (Camellia sinensis L.) Subjects and methods: Green tea leaves were collected in Bavi mountainous area Total polyphenol content was quantified by UV-Vis method Polyphenols were extracted using ultrasonic extraction method The parameters of solvent, the solvent/solid ratio, frequency and duration of extraction were evaluated to the content and yield of extracted polyphenol Results: The ultrasonic extraction method showed a higher polyphenol yield, consumed less solvent and shorter duration of extraction than that of hot water extraction method The polyphenol extraction efficiency increases along with an increase in concentration of ethanol, ethanol 60% gets the highest efficacy then decreases The percentage of solvent/solid, frequency and duration extraction impacted significantly total polyphenol content Conclusion: The optimized ultrasonic extraction parameters were ultrasonic frequency 60 MHz, 60% ethanol o in water as extraction solvent, temperature of 70 C, extracted once with the solvent/solid ratio of 10/1 for 90 minutes * Key words: Green tea leaves; Camellia sinensis L.; Total polyphenol; Ultrasonic extraction * Học viện Quân y Người phản hồi (Corresponding): Nguyễn Trọng Điệp (diepvmmu@gmail.com) Ngày nhận bài: 20/07/2016; Ngày phản biện đánh giá báo: 31/08/2016 Ngày báo đăng: 12/09/2016 68 T¹P CHÝ Y - DƯợc học quân số chuyên đề dợc-2016 T VN ĐỀ Cây chè (Camellia sinensis L.) trồng phổ biến Việt Nam sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống mỹ phẩm Các nghiên cứu gần làm sáng tỏ thành phần hóa học tác dụng sinh học chè xanh Trong đó, polyphenol nhóm hoạt chất chính, có hàm lượng cao, liên quan đến tác dụng sinh học quan trọng chè xanh như: chống oxy hóa, hỗ trợ điều trị bệnh ung thư, tim mạch, đái tháo đường, béyphenol toàn phần UV-Vis tương tự mẫu dược liệu - Phương pháp chiết nóng: tiến hành tương tự phương pháp chiết siêu âm tác động sóng siêu âm - Tiến hành khảo sát thơng số quy trình gồm: phương pháp chiết, loại dung môi, tỷ lệ dung môi/dược liệu (DM/DL), số lần thời gian chiết - Chỉ tiêu đánh giá: hàm lượng polyphenol toàn phần (mg/g) chiết được, tính theo cơng thức sau: Polyphenol (mg/g) = C x n x V x 100 M x (100-h) x 1000 Trong đó: C: nồng độ polyphenol tồn phần dịch chiết tính theo axít gallic (µg/ml); V: thể tích dịch chiết (ml); M: khối lượng dược liệu (g); n: hệ số pha loãng; h: độ ẩm dược liệu (%) 70 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Kết xác định hàm lượng polyphenol toàn phần LCX Bảng 1: Hàm lượng polyphenol toàn phần LCX diệt men chưa diệt men (X ± SD, n = 6) Loại chè Khối lượng (g) Hàm ẩm (%) Polyphenol toàn phần (mg/g) Chưa 1,05 ± 3,57 7,23 ± 2,36 diệt men 100,64 ± 3,12 Diệt men 1,07 ± 3,62 7,46 ± 2,52 127,10 ± 3,59 Lá chè sau diệt men có hàm lượng polyphenol cao hẳn nguyên liệu chưa diệt men Theo số nghiên cứu, hàm lượng polyphenol chè > 30% [7], cao búp hai non Khi chè già, hàm lượng giảm [1] Do đó, phần búp hai non thường sử dụng để làm nguyên liệu chế biến sản phẩm chè thông thường Nghiên cứu sử dụng già chè xanh làm nguyên liệu chiết xuất Kết cho thấy hàm lượng polyphenol LCX già tương đối cao (127,10 ± 3,59 mg/g), hoàn toàn tận dụng nguồn nguyên liệu để chiết xuất polyphenol Kết khảo sát lựa chọn phương pháp chiết xuất Tiến hành chiết LCX phương pháp siêu âm với điều kiện: dung môi chiết ethanol 60%, tỷ lệ DM/DL 10/1 (ml/g), thời gian chiết 60 phút, nhiệt độ chiết 350C 700C Phương pháp chiết nóng với điều kiện: dung mơi ethanol 60%, T¹P CHí Y - DƯợc học quân số chuyên đề d−ỵc-2016 tỷ lệ DM/DL (ml/g) 30/1, thời gian chiết 120 phút, nhiệt độ 900C Kết sau: Bảng 2: Hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol phương pháp khác Phương pháp chiết Polyphenol (mg/g), Hiệu suất chiết (%) (Xtb ± SD, n = 6) Chiết siêu âm 35 C 100,31 ± 3,22 78,91 Chiết siêu âm 70 C 116,49 ± 3,45 91,65 Chiết nóng 90 C 62,84 ± 2,57 49,45 0 Khi chiết siêu âm 35 C 70 C cho hàm lượng polyphenol chiết 100,31 ± 3,22 116,49 ± 3,45 mg/g (hiệu suất 78,91% 91,65%) Khi chiết nóng 900C, lượng polyphenol chiết 62,84 ± 2,57 mg/g (hiệu suất đạt 49,45%), thấp nhiều so với chiết siêu âm Như vậy, chiết siêu âm làm tăng hiệu suất chiết, giảm lượng dung môi rút ngắn thời gian chiết so với phương pháp chiết nóng Trong phương pháp chiết siêu âm, tăng nhiệt độ làm tăng hiệu suất chiết polyphenol Kết phù hợp với phương pháp chiết xuất sử dụng nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng làm tăng khả hòa tan khuếch tán chất chiết, đồng thời làm giảm độ nhớt dung môi nên hiệu suất chiết tăng Tuy nhiên, nhiệt độ chiết > 80ºC thời gian dài làm phá hủy làm tăng biến đổi polyphenol chè xanh [7] Từ kết khảo sát trên, lựa chọn phương pháp chiết siêu âm 700C để khảo sát thơng số quy trình chiết xuất Kết khảo sát ảnh hưởng thơng số quy trình chiết xuất * Ảnh hưởng dung môi chiết xuất: Tiến hành chiết siêu âm LCX điều kiện tỷ lệ DM/DL 10/1, thời gian chiết 60 phút, với dung môi khác (nước ethanol có nồng độ khác nhau) Kết sau: Bảng 3: Hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol dung môi chiết khác Dung môi chiết xuất Polyphenol (mg/g), (Xtb ± SD, n = 6) Hiệu suất chiết (%) Nước cất 78,85 ± 2,23 62,03 Ethanol 40% 79,93 ± 2,78 62,89 Ethanol 50% 97,18 ± 2,86 76,46 Ethanol 60% 116,49 ± 3,54 91,65 Ethanol 70% 95,53 ± 3,01 75,16 Ethanol 80% 101,45 ± 3,44 79,82 Ethanol 96% 100,02 ± 3,23 78,69 Hàm lượng polyphenol chiết thấp chiết với nước (78,85 ± 2,23 mg/g) ethanol 40% (79,93 ± 2,78 mg/g) Nồng độ ethanol tăng làm tăng lượng polyphenol chiết đạt mức cao chiết với ethanol 60% (116,49 ± 3,54 mg/g) Sau đó, hàm lượng polyphenol giảm tiếp tục tăng nồng độ ethanol lên > 70% Trên thực tế, để chiết xuất polyphenol LCX sử dụng nước dung môi hữu phân cực khác Nghiên cứu Perva-Uzunalic CS cho thấy, chiết với nước, hiệu suất chiết 71 Tạp chí y - dợc học quân số chuyên ®Ị d−ỵc-2016 polyphenol thấp nhiều dùng dung môi hữu aceton, acetonitril, ethanol, methanol dạng riêng lẻ hỗn hợp với nước [6] Tuy nhiên, khả chiết xuất polyphenol phụ thuộc vào nồng độ ethanol phương pháp chiết xuất: chiết hồi lưu với tỷ lệ DM/DL 20/1 giờ, dung môi ethanol (25, 50, 80, 90%) hàm lượng catechin cafein chiết từ LCX cao ethanol 80% cao chiết với nước (DM/DL 40/1, nhiệt độ 70 - 100ºC) [0] Xi J CS cho rằng: ethanol 53,6% nồng độ tối ưu để chiết polyphenol từ chè xanh phương pháp chiết xuất áp suất cao [9] Quan V CS cho rằng, hàm lượng polyphenol cao chiết với ethanol 50 - 80% [8] Kết nghiên cứu cho thấy, chiết siêu âm, hàm lượng polyphenol chiết cao ethanol 60% Do đó, ethanol 60% lựa chọn để tiến hành khảo sát * Ảnh hưởng số lần chiết tỷ lệ DM/DL: Đối với chiết lần, tiến hành điều kiện dung môi (ethanol 60%), thời gian chiết (60 phút), tỷ lệ DM/DL khác nhau, 5/1, 7,5/1, 10/1, 15/1, 20/1 30/1; chiết lần, tiến hành chiết điều kiện dung môi (ethanol 60%), thời gian chiết (60 phút/lần), lần chiết thứ với tỷ lệ DM/DL 10/1, lần chiết thứ hai tỷ lệ DM/DL là: 5/1, 7,5/1 10/1 Kết sau: 72 Bảng 4: Hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol theo số lần chiết tỷ lệ DM/DL khác Số lần chiết Chiết lần Chiết lần Tỷ lệ DM/DL Polyphenol (mg/g), Hiệu suất (Xtb ± SD, n = 6) chiết (%) 5/1 82,55 ± 3,01 64,95 7,5/1 93,95 ± 3,05 73,92 10/1 116,49 ± 3,78 91,65 15/1 118,89 ± 3,49 93,54 20/1 123,39 ± 3,57 97,08 30/1 126,02 ± 4,02 99,15 10/1 5/1 120,97 ± 3,95 95,18 10/1 7,5/1 125,05 ± 3,85 98,39 10/1 10/1 123,63 ± 3,78 97,27 Đối với chiết lần, tăng tỷ lệ DM/DL từ 5/1 - 10/1 làm tăng đáng kể lượng polyphenol chiết được, tiếp tục tăng tỷ lệ DM/DL lên 10/1, lượng polyphenol chiết tăng không đáng kể Đối với chiết lần, lần thứ với tỷ lệ DM/DL 10/1 chiết > 90% polyphenol, nên lần chiết thứ hai với tỷ lệ DM/DL 5/1, 7,5/1 10/1 không làm tăng đáng kể lượng polyphenol chiết So sánh chiết lần lần cho thấy, tỷ lệ DM/DL 15/1, lượng polyphenol chiết sau chiết lần có xu hướng cao chiết lần, tỷ lệ DM/DL 20/1, lượng polyphenol chiết tương đương Từ kết khảo sát trên, lựa chọn số lần chiết xuất lần với tỷ lệ DM/DL10/1 cho khảo sát Khi đó, hiệu suất chiết polyphenol 91,65%, tỷ lệ DM/DL tăng không làm tăng đáng kể hiệu suất chiết, lại tốn dung mơi thời gian T¹P CHÝ Y - DƯợc học quân số chuyên đề dợc-2016 * Ảnh hưởng thời gian chiết xuất: Tiến hành chiết siêu âm LCX lần với ethanol 60%, tỷ lệ DM/DL 10/1, thời gian chiết khác nhau, 30, 60, 90, 120 180 phút Kết sau: Bảng 5: Hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol thời gian chiết khác Thời gian chiết (phút) Polyphenol (mg/g) (Xtb ± SD, n = 6) Hiệu suất chiết (%) 30 103,19 ± 3,05 81,87 60 116,49 ± 3,24 91,65 90 124,62 ± 3,21 98,05 120 124,83 ± 4,01 98,22 180 125,21 ± 3,38 98,51 Khi tăng thời gian chiết từ 30 lên 90 phút làm tăng hàm lượng polyphenol chiết từ 103,19 ± 3,05 lên 116,49 ± 3,24 mg/g Nhưng tiếp tục kéo dài thời gian chiết không làm tăng hàm lượng polyphenol chiết Điều giải thích sau 90 phút, hiệu suất chiết đạt 98,05%, gần nồng độ bão hòa polyphenol dịch chiết, nên kéo dài thời gian chiết không làm tăng đáng kể nồng độ polyphenol chiết Như vậy, thời gian thích hợp để chiết xuất polyphenol từ LCX 90 phút TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hải Hà Nghiên cứu trích từ polyphenol từ trà Camellia sinensis (L.) Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa - Trường Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 2006 Đỗ Tất Lợi Những thuốc vị thuốc Việt Nam Nhà xuất Y học Hà Nội 2004, tr.187-188 Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 97451:2013 Chè - xác định chất đặc trưng chè xanh chè đen Phần 1: Hàm lượng polyphenol tổng số chè, phương pháp đo màu dùng thuốc thử Folin - Ciocalteu (xuất lần thứ 1) 2013 Handa SS, Khanuja SPS, Longo G, Rakesh DD Extraction technologies for medicinal and aromatic plants International Centre for Science and High Technology Trieste Italy 2008 Lee LS, Lee N, Kim YH et al Optimization of ultrasonic extraction of phenolic antioxidants from green tea using response surface methodology molecules 2013, 18, pp.1353013545 Perva-Uzunalic A, Skerget M, Knez Z et al Extraction of active ingredients from green tea (Camellia sinensis): Extraction efficiency of major catechins and caffeine Food Chemistry 2006, 96, pp.597-605 KẾT LUẬN Quan VV, Golding JB, Minh N, Roach PD Review: Extraction and isolation of catechins from tea J Sep Sci 2010, 33, pp.3415-3428 Đã khảo sát ảnh hưởng thơng số quy trình đến hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol từ LCX Từ đó, lựa chọn thơng số chiết xuất thích hợp là: chiết siêu âm lần với ethanol 60%, tỷ lệ DM/DL 10/1, nhiệt độ chiết 700C, thời gian chiết 90 phút Với thông số lựa chọn, hiệu suất chiết polyphenol đạt 98,05% Quan VV, Tan SP, Stathopoulos CE, Roach PD Improved extraction of green tea components from teabags using the microwave oven Journal of Food Composition and Analysis 2012, 27, pp.95-101 Xi J, Xue Y, Xu Y, Shen Y Artificial neural network modeling and optimization of ultrahigh pressure extraction of green tea polyphenols Food Chemistry 2013, 141, pp.320-326 73 ... sát ảnh hưởng thông số quy trình đến hàm lượng hiệu suất chiết polyphenol từ LCX Từ đó, lựa chọn thơng số chiết xuất thích hợp là: chiết siêu âm lần với ethanol 60%, tỷ lệ DM/DL 10/1, nhiệt độ chiết. .. tự mẫu dược liệu - Phương pháp chiết nóng: tiến hành tương tự phương pháp chiết siêu âm khơng có tác động sóng siêu âm - Tiến hành khảo sát thông số quy trình gồm: phương pháp chiết, loại dung... nhiều so với chiết siêu âm Như vậy, chiết siêu âm làm tăng hiệu suất chiết, giảm lượng dung môi rút ngắn thời gian chiết so với phương pháp chiết nóng Trong phương pháp chiết siêu âm, tăng nhiệt