Nghiên cứu quy trình tách chiết asiaticoside từ cây ngũ gia bì chân chim

Mục đích của nghiên cứu là khảo sát đơn yếu tố nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi ethanol, ảnh hưởng tới quá trình tách chiết asiaticoside từ vỏ cây ngũ gia bì chân chim cho kết quả tương ứng: 80oC ; 15/1 (v/w); 80%.

Lê Thị Nga Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 187(11): 13 - 17 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT ASIATICOSIDE TỪ CÂY NGŨ GIA BÌ CHÂN CHIM Lê Thị Nga*, Nguyễn Văn Tùng, Vũ Thị Hằng, Cao Thị Duyên, Lê Thị Phượng, Lưu Hồng Sơn, Tạ Thị Lượng, Trần Văn Chí Trường Đại học Nơng Lâm - ĐH Thái Ngun TĨM TẮT Mục đích nghiên cứu khảo sát đơn yếu tố nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi ethanol, ảnh hưởng tới trình tách chiết asiaticoside từ vỏ ngũ gia bì chân chim cho kết tương ứng: 80oC ; 15/1 (v/w); 80% Trên sở khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện chiết tách, nhận thấy nhiệt độ sấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nồng độ dung môi yếu tố ảnh hưởng mạnh đến trình chiết tách Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box- Behnken tìm điều kiện tối ưu trình tách vỏ ngũ gia bì chân chim nhiệt độ sấy 79,52°C, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 17,51/1 (v/w), ethanol 79,42%, hàm lượng asiaticoside 0,0545% Kết thực nghiệm cho kết có độ tương thích cao với mơ hình Từ khóa: ngũ gia bì chân chim, asiaticoside, tách chiết, tối ưu, Box- Behnken MỞ ĐẦU* Chân chim (Schefflera heptaphylla) chi lớn nhất, có thành phần lồi đặc sắc, đa dạng; thống kê khoảng 56 loài (chiếm 39,7% tổng số loài họ) thứ, số có tới 40 lồi (chiếm 71,2% số loài chi, hay 28,4% tổng số loài họ) đặc hữu Đây thực nguồn tài nguyên chứa hợp chất tự nhiên phong phú có nhiều tiềm Việt Nam [3], ngũ gia bì chân chim mọc hoang nhiều tỉnh miền bắc nước ta [2] Chân chim có số tác dụng dược lý: Tăng lực, chống lạnh, hạ đường huyết, kiểu oestrogen, ảnh hưởng thuốc gây ngủ Ngoài ra, chân chim kết hợp với dược liệu khác để chữa: Phong thấp đau xương, bệnh cước khí, chân sưng đau, chân tê buốt sưng đau, da lở ngứa thấp nhiệt [4] Cây ngũ gia bì chân chim loại dễ kiếm tự nhiên sử dụng với nhiều công dụng khác Trong vỏ thân ngũ gia bì chân chim có chứa asiaticoside [1] Asiaticoside scheffoleoside B phân lập từ vỏ thân Schefflera heptaphylla [5] Asiaticoside 1-O-acyl-D-glucose pyranose tìm thấy tự nhiên Asiaticoside có * Tel: 01685141798 khả kháng khuẩn hoạt tính diệt nấm chống lại mầm bệnh nấm, asiaticoside cịn có khả đuổi muỗi hiệu [4] Vì asiaticoside sử dụng nhiều lĩnh vực dược phẩm Việc tách chiết asiaticoside chịu ảnh hưởng dung mơi, điều kiện chiết Vì mục đích nghiên cứu nhằm tối ưu hóa q trình tách chiết asiaticoside tổng số từ vỏ ngũ gia bì chân chim trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Vỏ ngũ gia bì chân chim (Schefflera heptaphylla) thu hái tự nhiên trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên, xã Quyết Thắng, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên Nguyên liệu rửa sạch, sau đem sấy nhiệt độ 80oC đến độ ẩm 10%, tiến hành bảo quản túi PE đặt hộ nhựa kín, lưu trữ nhiệt độ phịng, tránh ánh sáng ẩm Dung mơi: Dùng dung môi ethanol (dạng tinh khiết – Việt Nam) Bố trí thí nghiệm Asiaticoside chiết từ vỏ ngũ gia bì chân chim dung mơi ethanol 50, 60, 70, 13 Lê Thị Nga Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 80, 90% (v/v) Nhiệt độ sấy 60, 70, 75, 80, 85oC khoảng thời gian h, h, h, h với tỷ lệ dung môi: nguyên liệu 10:1; 15:1; 20:1 (v/w) Sau tiến hành khảo sát đơn nhân tố, lựa chọn 03 yếu tố yếu tố ảnh hưởng lớn đến hàm lượng asiaticoside tổng số vỏ ngũ gia bì chân chim, để đánh giá khả ảnh hưởng chúng, sử dụng phương pháp bề mặt tiêu theo thiết kế thí nghiệm Box – Behnken với ba yếu tố, ba cấp độ Xác định hàm lượng asiaicoside tổng số Cân g bột vỏ ngũ gia bì chân chim cho vào giấy lọc buộc kĩ để tránh bột rau chảy Sau cho gói bột vào phần thân bình soxhlet, cịn dung mơi cho khoảng 250 ml vào bình cầu bên tiến hành tách chiết nhiệt độ sôi dung môi Sau chiết xong phần dịch chiết cho vào bình tam giác, tiến hành lọc thô, lọc tinh Cuối dịch chiết chứa eppendorf đem phân tích sắc kí Đánh dấu mức dịch chiết bình tam giác xác định thể tích dịch chiết Hàm lượng asiaticoside (X) mẫu tính dựa vào nồng độ asiaticosdie chuẩn thơng qua diện tích peak chuẩn diện tích peak ghi nhận mẫu công thức sau: [1] X  Sm A* K Sas Trong đó: Sas: Diện tích peak Asiaticoside chuẩn Sm: Diện tích peak Asiaticosdie mẫu A: Nồng độ mẫu Asiaticoside chuẩn (mg/ml) K: Thể tích dịch chiết Asiaicoside (ml) Phương pháp xử lý số liệu Số liệu nghiên cứu xử lý phần mềm xử lý số liệu SPSS 18 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng nồng độ ethanol Từ kết bảng cho thấy chiết nồng độ khác cho hàm lượng asiaticoside khác hàm lượng 14 187(11): 13 - 17 asiaticoside bắt đầu tăng lên chiết nồng độ từ 50% đến 70% Hàm lượng asiaticoside đạt cao nồng độ ethanol 80% tương ứng với hàm lượng asiaticoside 0,037% Tiếp tục tăng nồng độ ethanol lên 90% hàm lượng asiaticoside khơng tăng Do vậy, nồng độ ethanol 80% thích hợp để thực trình tách chiết asiaticoside từ vỏ ngũ gia bì chân chim Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol đến hàm lượng asiaticoside vỏ ngũ gia bì chân chim Nồng độ Hàm lượng (%) asiaticoside (mg/100 g) CT1 50 0,027b ± 0,002 CT2 60 0,028b ± 0,002 CT3 70 0,030b ± 0,002 CT4 80 0,037a ± 0,001 CT5 90 0,036a ± 0,001 Ghi chú: Trên cột giá trị mang chữ số mũ khác khơng có ý nghĩa mức α = 0,05 CT Ảnh hưởng thời gian chiết Từ bảng ta thấy thời gian tách chiết có ảnh hưởng đến q trình chiết tách asiaticoside từ nguyên liệu vỏ ngũ gia bì chân chim Ta nhận thấy hàm lượng asiaticoside tăng tăng thời gian chiết từ h đến h Tuy nhiên tăng thời gian chiết lên h có hàm lượng bị giảm từ 0,040% xuống 0,036% Tiếp tục tăng thời gian chiết lên h hàm lượng asiaticoside tiếp tục giảm từ 0,040% xuống 0,035% Khi chiết thời gian h cho hàm lượng asiaticoside cao nhất, chúng tơi chọn thời gian chiết thích hợp h Bảng Ảnh hưởng thời gian chiết Thời gian chiết Hàm lượng (giờ) asiaticoside (%) CT1 3h 0,036b ± 0,001 CT2 4h 0,040a ± 0,002 CT3 5h 0,036b ± 0,002 CT4 6h 0,035b ± 0,002 Ghi chú: Trên cột giá trị mang chữ số mũ khác khơng có ý nghĩa mức α = 0,05 CT Ảnh hưởng nhiệt độ sấy Từ kết bảng cho thấy nhiệt độ sấy yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng asiaticoside Lê Thị Nga Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ tổng thu sau q trình chiết Từ bảng ta thấy hàm lượng asiaticoside tăng tiến hành tăng nhiệt độ từ 60oC đến 80oC Hàm lượng tăng cao từ 0,037% lên 0,048% Tuy nhiên, tiếp tục tăng nhiệt độ lên 85oC hàm lượng asiaticoside có xu hướng giảm Hàm lượng asiaticoside thu cao chiết 80oC Vì nhiệt độ sấy thích hợp 80oC Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ sấy Hàm lượng asiaticoside (%) CT1 60 0,037c ± 0,001 CT2 70 0,040b ± 0,002 CT3 75 0,041b ± 0,002 CT4 80 0,048a ± 0,002 CT5 85 0,042b ± 0,001 Ghi chú: Trên cột giá trị mang chữ số mũ khác khơng có ý nghĩa mức α=0,05 CT Nhiệt độ (°C) Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu Từ bảng cho thấy tỷ lệ dung mơi/ ngun liệu có ảnh hưởng tới hàm lượng asiaticoside chiết từ vỏ ngũ gia bì chân chim Hàm lượng asiaticoside dịch chiết tăng lên tỷ lệ: dung môi/ nguyên liệu tăng Từ tỷ lệ 10/1 đến 15/1, hàm lượng asiaticoside tăng nhanh từ tỷ lệ 15/1 đến 20/1 hàm lượng asiaticoside lại tăng chậm Đạt hàm lượng asiaticoside cao 0,055% tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 20/1 Tuy nhiên hàm lượng asiaticoside công thức tỷ lệ 15/1 20/1 sai khác khơng có ý nghĩa thống kê Vì chúng tơi chọn tỷ lệ dung mơi/ ngun liệu thích hợp 15/1 để tiết kiệm dung môi Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu CT CT1 CT2 CT3 Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (ml/g) 10/1 15/1 20/1 Hàm lượng asiaticoside (%) 0,048b ± 0,002 0,054a ± 0,002 0,055a ± 0,002 Tối ưu hóa q trình tách chiết Chúng sử dụng phương pháp bề mặt tiêu theo thiết kế thí nghiệm Box- 187(11): 13 - 17 Behnken với ba biến ba cấp độ Các số liệu thu từ dịch chiết vỏ ngũ gia bì chân chim xử lý phần mềm DesignExpert 7.0 (Stat-Ease Inc, Minneapolis, USA) ANOVA dùng để đánh giá kết thu Tiến hành giải toán tối ưu theo phương pháp “hàm mong đợi” Sử dụng phần mềm Design-Expert 7.0 để tiến hành tối ưu hóa nhằm xác định giá trị ba yếu tố mà hàm lượng asiaticoside cao Áp dụng phương pháp phân tích hồi quy số liệu thực nghiệm, thu mơ hình đa thức bậc hai thể hàm lượng asiaticoside: Y= +0,054 – 1,375*10-3*A + 8,75*10-4 *B – 1,25*10-3*C – 7,5*10-4*A*B + 9,5 *103 *A*C - 5*10-4*B*C – 0,012 A2 – 9,75*10-4 *B2 – 0,021*C2 Trong Y hàm lượng asiaticoside dịch chiết dự báo thu Bảng Ma trận thực nghiệm Box- Behnken ba yếu tố chiết asiaticoside từ vỏ ngũ gia bì chân chim TN A (nhiệt độ sấy) 10 11 12 13 14 15 16 17 75 85 75 85 75 85 75 85 80 80 80 80 80 80 80 80 80 Biến thực B C Hàm lượng (dung (nồng asiaticoside môi/ độ (%) nguyên ethanol) liệu) 10/10 80 0,040 10/10 80 0,041 20/1 80 0,043 20/1 80 0,041 15/1 70 0,035 15/1 70 0,011 15/1 90 0,013 15/1 90 0,027 10/1 70 0,032 20/1 70 0,035 10/1 90 0,031 20/1 90 0,032 15/1 80 0,054 15/1 80 0,053 15/1 80 0,055 15/1 80 0,055 15/1 80 0,054 Để đánh giá mơ hình chúng tơi sử dụng phân tích ANOVA Kết phân tích ANOVA thể qua bảng sau: 15 Lê Thị Nga Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 187(11): 13 - 17 Bảng Phân tích phương sai ANOVA mơ hình chiết asiaticoside từ vỏ ngũ gia bì chân chim Nguồn Model A B C AB AC BC A2 B2 C2 Residual Lack of Fit Sai số (pure error) SS tổng Số SS 60,47 2,07 0,25 1,04 0,093 1,39 0,032 3,21 4,16 44,64 0,45 0,32 0,12 60,91 DF 1 1 1 1 16 MS 6,72 2,07 0,25 1,04 0,093 1,39 0,032 3,21 4,16 44,64 0,064 0,11 0,031 Chuẩn F 105,14 32,40 3,89 16,22 1,46 21,79 0,51 50,30 65,07 698,63 Giá trị p < 0,0001 0,0267 0,0485 0,0386 0,0671