Báo-cáo-NCKH Magiferin

Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2017 – 2018 KHẢO SÁT VÀ SO SÁNH ĐIỀU KIỆN CHIẾT MANGIFERIN TỪ LÁ XOÀI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT KHÁC NHAU TRONG DUNG MÔI KHÁC NHAU STUDY AND COMPARISION ON THE EXTRACTION CONDITIONS OF MANGIFERIN FROM MANGO LEAVES BY USING DIFFERENT SOLVENT AND METHODS SVTH: Hoàng Tiến Hải Nhi, Nguyễn Thị Thoại, Trần Thị Duyên, Võ Thị Tú Nhi Lớp: 13H2A, Khoa: Hóa, Trường: Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Email: hainhi267@gmail.com, nguyenthithoai1995@gmail.com GVHD: Nguyễn Thị Trúc Loan Khoa: Hóa, Trường: Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng, Email: nguyentrucloan2709@gmail.com Tóm tắt - Mangiferin hợp chất có hoạt tính sinh học có tác dụng chống viên, chống oxi hóa, chống bệnh tiểu đường, điều hòa hệ miễn dịch chống ung thư Mục đích nghiên cứu khảo sát điều kiện chiết Mangiferin từ xoài dung môi khác (nước ethanol) nhiều phương pháp khác (vi sóng, siêu âm Soxhlet) để tìm phương pháp điều kiện chiết tối ưu cho trình chiết thu hiệu suất cao nâng cao hiệu kinh tế Kết cho thấy khảo sát dung môi nước ethanol ba phương pháp dung mơi ethanol cho hiệu chiết tốt Bên cạnh đó, phương pháp chiết vi sóng cho hiệu suất chiết tốt nhanh điều kiện chiết tối ưu nồng độ cồn 400, thời gian phút, lượng vi sóng 400W tỉ lệ 1:10 đối dung mơi ethanol, cịn phương pháp chiết Soxhlet cho hiệu chiết thấp lâu với điều kiện chiết tối ưu nồng độ ethanol 600, thời gian tỉ lệ 1:15 phương pháp siêu âm cho hiệu chiết cao nhanh (tỉ lệ 1:10, thời gian phút, nhiệt độ 60ºC, nồng độ ethanol 600) thấp phương pháp vi sóng Abstract - Mangiferin is the main bioactive component in mango leaves, which possesses antiinflammatory, antioxidative, antidiabetic, immunomodulatory, and antitumor activities The main purpose of this study was to survey the condition of Mangiferin from Mangifera mango leaves by different solvents (water and ethanol) and various methods (microwave - assisted, ultrasound - assisted and Soxhlet) so as to find out the methods and conditions extraction optimal condititions so that the extraction process got the highest performance and economic efficiency The results showed that all three methods in ethanol solvent was better than in water solvent Besides, the microwave - assisted method extraction was the best performance and fastest and the optimal extraction conditions were ethanol concentration 40O, microwave power 400W and the ratio 1:10 in minutes for ethanol solvent The Soxhlet extraction was low efficiency and too long time with the optimal extraction conditions at concentration 60O, the ratio 1:15 in hours and ultrasonic - assisted extraction was fast and high efficiency (the ratio 1:10, ethanol concerntration 60 in minutes at 60ºC), but not as high as the microwave assisted extraction Từ khóa - xồi, mangiferin, chiết vi sóng, chiết siêu âm, chiết Soxhlet, nước, ethanol Keywords: mango leaves, mangiferin, microwave - assisted extraction, ultrasonic - assisted extraction, Soxhlet extraction, water, ethanol Đặt vấn đề Xoài (Mangifera indica L.) loại trồng nhiều có giá trị kinh tế cao Việt Nam Tuy nhiên, người ta thường trồng xoài với mục đích lấy quả, cịn phận khác xồi có giá trị dinh dưỡng hữu ích việc chữa bệnh lại không tận dụng, đặc biệt xoài Trong xoài chứa nhiều thành phần taraxanol friedelin, lupeol-β-sitosterol, mangiferin, isomangiferin, humomangiferin, acid gallic, kaempferol, estragol, 3glucoside astrageline, quercetin, isoquercetin,…[2] đó, mangiferin nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Bởi mangiferin (C19H18O11, M = 442,35) hợp chất thuộc nhóm xanthone có khả kháng oxy hóa cao, chống ung thư, ức chế thần kinh trung ương làm giảm lượng đường máu Theo nghiên cứu TangBin Zou cộng sự, hàm lượng mangiferin có xồi cao khoảng 58,46 ± 1,27 mg/g[5], ngồi mangiferin cịn có loại khác với hàm lượng thấp trầm hương 17,16 mg/g, quéo khoảng 40-50 mg/g [3], … Do đó, việc sử dụng xồi để chiết tách mangiferin tận dụng nguồn phế thải xoài già bị hái tỉa sau mùa vụ thu hoạch tăng thêm giá trị kinh tế cho xoài Việc chiết tách mangiferin nhiều hay phụ thuộc vào phương pháp chiết khác Hiện nay, có nhiều phương pháp chiết mangiferin từ xoài chiết phương pháp truyền thống (chiết Soxhlet, ngâm kiệt), phương pháp chiết enzyme, phương pháp chiết CO2 tới hạn, phương pháp chiết siêu âm, phương pháp chiết vi sóng,…[1] Trên giới, nghiên cứu phương pháp chiết truyền thống cần thời gian chiết lâu để thu hiệu suất chiết tốt, phương pháp đại phương pháp chiết siêu âm vi sóng cho thời gian chiết nhanh mà hiệu chiết tốt [7], nhiên dịch chiết thu có nhiều tạp chất Ngồi ra, q trình chiết mangiferin cịn phụ thuộc vào dung mơi chiết, theo nghiên cứu, mangiferin tan nhiều dung môi phân cực methanol, ethanol nước methanol dung môi độc hại cho người Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2017 – 2018 mơi trường nên nghiên cứu dùng dung mơi methanol để khảo sát q trình chiết mangiferin Ở Việt Nam, nghiên cứu việc chiết mangiferin từ xoài ứng dụng mangiferin vào thực phẩm nên chưa tận dụng nguồn xoài Việt Nam chưa có sản phẩm thực phẩm có chứa mangiferin Vì qua q trình tìm hiểu chúng tơi tiến hành khảo sát điều kiện chiết mangiferin từ xồi hai dung mơi (ethanol, nước) nhiều phương pháp chiết khác (chiết Soxhlet, siêu âm vi sóng) để tìm dung mơi phương pháp chiết tốt cho trình chiết mangiferin từ xoài, tăng hiệu suất thu hồi, hiệu kinh tế ứng dụng mangiferin vào thực phẩm làm thúc đẩy kinh tế Việt Nam Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nguyên liệu sử dụng xoài thu hái ký túc xá Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Lá xoài sau hái rửa sạch, để nước mang sấy 50 - 55°C 24 Sau đó, xồi khơ nghiền mịn, rây bảo quản túi zip để nghiên cứu Hóa chất: Mangiferin chuẩn (được cung cấp Viện kiểm nghiệm thuốc Trung Ương), ethanol (độ tính khiết 99,50) nước 2.2 Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên sử dụng phương pháp phân tích sau: 2.2.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng mangiferin phương pháp hấp thụ phân tử (UVVIS) Theo XIE Yu+qi' cộng (2014) mangiferin có khoảng bước sóng hấp thụ rộng, chúng hấp thụ tốt khoảng bước sóng 200 - 400 nm [8] Vì vậy, chúng tơi tiến hành qt bước sóng từ 200 - 400nm với hai nồng độ dung dịch chuẩn mangiferin 6,592 8,24 µg/ml dung môi nước ethanol đồng thời so sánh với dịch chiết mangiferin để tìm λmax dịch chiết xồi - Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại chất chuẩn mangiferin: hòa tan chất chuẩn mangiferin dung môi nước ethanol 60o nồng độ 8,24µg/ml 6,592 µg/ml Tiến hành quét bước sóng khoảng 200-400nm để chọn bước sóng hấp thụ cực đại dung dịch chuẩn hai dung mơi [8] - Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại dịch chiết xoài: Tiến hành quét dịch chiết xồi hai dung mơi phương pháp chiết khoảng 200 - 400nm để chọn bước sóng hấp thụ cực đại dịch chiết xồi hai dung mơi [8] - Xây dựng đường chuẩn: Sau chọn bước sóng hấp thụ cực đại phù hợp, tiến hành xây dựng đường chuẩn dung dịch mangiferin chuẩn hai dung môi để xác định hàm lượng mangiferin theo phương pháp hấp thụ phân tử [8] - Cơng thức tính hàm lượng mangiferin từ đường chuẩn: (mg/g) Trong đó: m: nồng độ mangiferin tính từ đường chuẩn () n: độ pha loãng 2: Số ml dịch chiết nằm cuvet mà máy đo quang đo V: thể tích dịch chiết m2: khối lượng nguyên liệu đem chiết 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết mangiferin dung mơi nước phương pháp khác Tiến hành khảo sát yếu tố để tìm điều kiện chiết tối ưu cho dung môi nước sử dụng phương pháp hấp thụ phân tử để đánh giá hiệu trình chiết Hàm mục tiêu độ hấp thụ quang (OD): Y = max đo λmax tìm mục 2.2.1 2.2.2.1 Phương pháp chiết Soxhlet Dịch chiết xồi pha lỗng với tỷ lệ 10 -2 để so sánh Tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v): 1:10÷1:90 - Thời gian chiết: 2÷16 2.2.2.2 Phương pháp chiết có hỗ trợ siêu âm Dịch chiết xồi pha lỗng với tỷ lệ 10 -2 để so sánh Tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (w/v): 1/5÷1/50 - Nhiệt độ siêu âm: 30÷80ºC - Thời gian siêu âm: 1÷15 phút 2.2.2.3 Phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng Theo kết nghiên cứu Suslebys Salomon cộng sự, điều kiện tối ưu để chiết mangiferin từ xồi phương pháp vi sóng dung môi nước tỉ lệ 1:10, thời gian phút lượng vi sóng 900W[10] Do đó, tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi (w/v): 1/5÷1/50 - Năng lượng vi sóng: 400÷600W - Thời gian siêu âm: 1÷9 phút Dịch chiết xồi pha loãng với tỷ lệ 10 -3 để so sánh Tiến hành khảo sát 45°C máy vi sóng MARS 2.2.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết mangiferin dung mơi ethanol phương pháp khác Tiến hành khảo sát yếu tố để tìm điều kiện chiết tối ưu cho dung môi nước sử dụng phương pháp hấp thụ phân tử để đánh giá hiệu trình chiết Hàm mục tiêu độ hấp thụ quang (OD): Y = max đo λmax tìm mục 2.2.1 2.2.3.1 Phương pháp chiết Soxhlet Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2017 – 2018 Dịch chiết xồi pha lỗng với tỷ lệ 10 -2 để so sánh Tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ ngun liệu/dung mơi: 1/10÷1/35 - Nồng độ dung mơi: 50º÷90º - Thời gian chiết: 2÷10 2.2.3.2 Phương pháp chiết có hỗ trợ siêu âm Kết nghiên cứu Tang-Bin Zou cộng tìm điều kiện chiết tối ưu mangiferin từ xoài phương pháp siêu âm [5] là: nồng độ ethanol 440, tỉ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/38,thời gian siêu âm 19,1 phút, nhiệt độ siêu âm 60ºC Khi hiệu suất thu hồi mangiferin đạt 58,46 ± 1,27 mg/g Do chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ nguyên liệu/ dung mơi (w/v):1/5÷1/50 - Nồng độ ethanol: 20°÷96° - Nhiệt độ siêu âm: 15°C÷75°C - Thời gian siêu âm: 1÷15 phút Dịch chiết xồi pha lỗng với tỷ lệ 10 -2 để so sánh 2.2.3.3 Phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng Theo Tang-Bin Zou cộng sự, điều kiện tối ưu để chiết mangiferin phương pháp vi sóng dung mơi ethanol tỉ lệ 30:1, thời gian 123 giây, nồng độ ethanol 450 lượng vi sóng 474W [9] Do đó, tiến hành khảo sát ảnh hưởng yếu tố: - Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi (w/v): 1/5÷1/50 - Nồng độ ethanol: 20°÷96° - Năng lượng vi sóng: 400÷1600W - Thời gian siêu âm: 1÷5 phút Dịch chiết xồi pha lỗng với tỷ lệ 10 -3 để so sánh Q trình chiết vi sóng nhiệt độ 45°C máy vi sóng MARS 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu thu thập phân tích thống kê tối ưu hóa phần mềm DOE Minitab 16 Statistical Software [6] Các thí nghiệm lặp lại lần Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Đường chuẩn dung dịch mangiferin chuẩn dung môi nước ethanol dựng phương pháp đo quang 3.1.1 Đường chuẩn mangiferin dung mơi nước Bước sóng hấp thụ cực đại (λ max) hợp chất khác khác Vì vậy, để định lượng hợp chất hóa học cần phải tìm λ max hợp chất [8] - Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại dung dịch chuẩn: Dung dịch chuẩn mangiferin có đỉnh cực đại bước sóng 318 nm 366,5 nm (hình 1, hình 2) Tuy nhiên λ = 318 nm giá trị OD cao đạt 0,235 Abs ứng với nồng độ 6,592 µg/ml 0,298 Abs ứng với nồng độ 8,24 µg/ml Hình Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dung dịch chuẩn mangiferin nồng độ 6,592 µg/ml Hình Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dung dịch chuẩn mangiferin nồng độ 8,24 µg/ml - Khảo sát bước sóng hấp thu cực đại dịch chiết xoài: Kết khảo sát λ max dịch chiết thể hình Kết cho thấy λ max dịch chiết 318 nm ứng với OD 0,268 Abs trùng với λmax dung dịch chuẩn mangiferin (Hình 3) Hình 3: Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dịch chiết xồi Vì chúng tơi bước sóng λmax = 318 nm để xây dựng đường chuẩn mangiferin dung mơi nước Tiến hành pha lỗng chuẩn mangiferin nồng độ 3,2185 µg/ml; 6,437 µg/ml; 12,875 µg/ml; 25,75 µg/ml 51.5 µg/ml Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2017 – 2018 Kết cho thấy đồ thị có tính tuyến tính cao (R² = 0.9898), sử dụng đường chuẩn hình để định lượng mangiferin dịch chiết mangiferin dung mơi nước xồi Hình Đường chuẩn dung dịch mangiferin chuẩn dung môi nước 3.1.2 Đường chuẩn mangiferin dung môi ethanol 60o Tương tự dung môi nước, tiến hành khảo sát bước sóng cực đại chuẩn mangiferin dung mơi ethanol 60° cho kết hình hình 6: bước sóng λmax= 318nm cho giá trị OD cao Hình Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dịch chiết xoài Kết cho thấy λmax dịch chiết 318 nm ứng với độ hấp thụ quang 0,149 Abs trùng với dung dịch chuẩn mangiferin Vì vậy, chọn λ max = 318 nm để xây dựng đường chuẩn mangiferin dung môi ethanol 60o Tiến hành pha loãng chuẩn mangiferin nồng độ 3,2185 µg/ml; 6,437 µg/ml; 12,875 µg/ml; 25,75 µg/ml 51.5 µg/ml Hình Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dung dịch chuẩn mangiferin nồng độ 6,592 µg/ml Hình Đường chuẩn dung dịch mangiferin chuẩn dung mơi ethanol 60o Kết hình cho thấy đồ thị có tính tuyến tính cao (R² = 0,9907), sử dụng đường chuẩn hình để định lượng dịch chiết mangiferin xồi dung mơi ethanol 60o 3.2 Khảo sát đơn biến yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết mangiferin dung môi nước 3.2.1 Phương pháp chiết Soxhlet - Kết ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu chiết thể qua đồ thị bên dưới: Hình Đồ thị biểu diễn kết khảo sát λmax dung dịch chuẩn mangiferin nồng độ 8,24 µg/ml Kết khảo sát λmax dịch chiết thể đồ thị sau: Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2017 – 2018 0.541Abs), sau độ hấp thụ quang lại giảm dần tiếp tục tăng thời gian chiết đến 16h Điều giải thích đến thời gian định, lượng mangiferin chiết gần hồn tồn khơng thể chiết thêm Bên cạnh chiết Soxhlet phương pháp chiết nóng nên chiết thời gian dài làm mangiferin hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ bị phân hủy nguyên liệu ngâm dung mơi thời gian dài trương nở làm bít lỗ thông màng tế bào, cản trở khả thẩm thấu dung môi vào nguyên liệu nên hiệu chiết mangiferin bị giảm Theo ý nghĩa phân tích ANOVA thể hình 10 sai khác giá trị OD thời gian 8h 10h khơng có ý nghĩa nên hai thời gian cho hiệu chiết mangiferin tốt nhất, nhiên hiệu kinh tế, chúng tơi chọn 8h thời gian tốt đê chiết mangiferin Như vậy, qua khảo sát điều kiện chiết phương pháp chiết mangiferin từ xồi dung mơi nước, chúng tơi tìm điều kiện cho giá trị OD cao tỉ lệ nguyên liệu/ dung môi 1/30 thời gian chiết 8h 3.2.2 Phương pháp chiết có hỗ trợ siêu âm - Kết ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu chiết thể qua đồ thị bên dưới: Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ w/v đến OD Chú thích: Các chữ khác kí hiệu đồ thị thể khác có nghĩa giá trị trung bình phân tích ANOVA chiều với mức ý nghĩa p