Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết Saponin từ hạt chôm chôm

Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết saponin từ hạt chôm chôm bao gồm: kích thước nguyên liệu, nồng độ dung môi (ethanol), tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi và thời gian tách chiết hạt chôm chôm được mua từ chợ Túc Duyên Thành phố Thái Nguyên.

No.17_Aug 2020|Số 17 – Tháng năm 2020|p.42-46 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC TÂN TRÀO ISSN: 2354 - 1431 http://tckh.daihoctantrao.edu.vn/ NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT SAPONIN TỪ HẠT CHƠM CHƠM Nguyễn Văn Bìnha, Phạm Thị Phương a* a Trường ĐH Nơng Lâm Thái Nguyên * Email: phamthiphuong@tuaf.edu.vn Thông tin viết Ngày nhận bài: 16/7/2020 Ngày duyệt đăng: 12/8/2020 Từ khóa: Hạt chơm chơm, saponin, trích ly, dung mơi, ngun liệu Tóm tắt Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết saponin từ hạt chơm chơm bao gồm: kích thước ngun liệu, nồng độ dung mơi (ethanol), tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi thời gian tách chiết Hạt chôm chôm mua từ chợ Túc Duyên Thành phố Thái Nguyên Hạt sau tách khỏi thịt bóc vỏ làm khơ đến độ ẩm khoảng 8% để dùng cho thí nghiệm Kết cho thấy kích thước nguyên liệu phù hợp 1,2 mm, nồng độ dung mơi trích ly tốt 70%, tỷ lệ dung môi chiết là: 250ml/5g nguyên liệu thời gian trích ly cho hiệu chiết saponin cao MỞ ĐẦU Saponin hay saponin glycoside hoạt chất sinh học quan trọng thuộc nhóm glycoside, thường gặp giới thực vật [6] Saponin ý nhiều nhà khoa học toàn giới, cấu trúc đặc biệt tác dụng sinh học đa dạng Nhiều tác dụng sinh học đáng ý từ dịch chiết, từ nhóm hoạt chất hay hoạt chất tinh khiết chứng minh hạ đường huyết, hạ cholesrerol, tăng cường miễn dịch [8], chống viêm, chống mệt mỏi, chống ung thư, chống oxy hóa [1], kháng nấm, kháng khuẩn [5] Bên cạnh saponin cịn sử dụng điểm khởi đầu cho việc bán tổng hợp thuốc steroid ngành dược phẩm Sheng and Sun (2011) xem xét ý nghĩa lâm sàng saponin triterpene phòng ngừa điều trị bệnh chuyển hóa mạch máu [4] Mặt khác, saponin thường sử dụng làm chất nhũ hóa hay chất ổn định bề mặt lĩnh vực thực phẩm mỹ phẩm có khả hoạt động bề mặt mạnh nhờ vào cấu trúc chúng gồm phần: phân cực (đường) không phân cực (aglycon) [2] Hiện nay, việc tái sử dụng hay tận dụng giá trị sản phẩm phụ từ trình sản xuất nông nghiệp nhà khoa học giới quan tâm Ở nước ta, chôm chôm Thái hay chôm chôm Rong Rieng (Nephelium lappaceum L.), thuộc họ bồ (Sapindaceae) trồng phổ biến để lấy cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất chế biến hoa quả, đồ uống Giống chôm chôm du nhập từ Thái Lan trồng Việt Nam thích nghi tốt với điều kiện khí hậu, đất đai nhiều vùng miền nước ta, đặc biệt vùng Đông Nam Bộ Đồng Bằng Sơng Cửu Long [7] Sau q trình sản xuất, hạt vỏ thường coi sản phẩm phụ vô giá trị bị loại bỏ Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy, hạt chôm chôm có chứa saponin nhiều N.V.Binh et al/ No.17_Aug 2020|p.42-46 hợp chất có hoạt tính sinh học có giá trị khác [2] Với lượng lớn sản phẩm phụ này, tận dụng để chiết xuất lấy saponin nguồn saponin tự nhiên sử dụng ngành công nhiệp thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm Do việc lựa chọn xác kỹ thuật chiết xuất thông qua đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết saponin cần thiết VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Chôm chôm thu mua chợ Túc Duyên, TP Thái Nguyên, Thái Nguyên Chuẩn bị mẫu: Hạt saponin thô Saponin thô bảo quản tủ lạnh để phân tích hàm lượng saponin 2.2.3.Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: Nguyên liệu nghiền thành bột với kích thước đánh giá tốt theo thí nghiệm 2.2.1 1,5 g nguyên liệu cho vào bình tam giác với 150 ml, 250 ml 350 ml ethanol nồng độ tốt theo thí nghiệm 2.2.2 Bình tam giác bọc kín giấy bạc để tránh hao hụt dung môi Q trình trích ly saponin thơ thực thời gian Sau chôm chôm rửa sạch, sau đó, nhân hạt tách khỏi vỏ hạt Nhân hạt làm khơ đến độ ẩm q trình trích ly, phần rắn loại bỏ, dịch chiết thu cách lọc chân khơng Tiếp theo đó, dung khoảng 8% bảo quản tủ đơng cho thí môi loại bỏ thu saponin thô Saponin thơ bảo quản tủ lạnh để phân tích hàm nghiệm 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước nguyên liệu Nguyên liệu nghiền thành bột với kích thước 0,8 mm, 1,2 mm, 1,6 mm g nguyên liệu cho vào bình tam giác với 150 ml ethanol 70% Bình tam giác bọc kín giấy bạc để tránh hao hụt dung mơi Q trình trích ly saponin thơ thực thời gian Sau q trình trích ly, phần rắn loại bỏ, dịch chiết thu cách lọc chân khơng Tiếp theo đó, dung mơi loại bỏ thu saponin thô Saponin thô bảo quản tủ lạnh để phân tích hàm lượng saponin Ethanol lựa chọn làm dung môi tách chiết saponin lượng saponin 2.2.4.Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian: Nguyên liệu nghiền thành bột với kích thước tốt theo thí nghiệm 2.2.1 1,5 g nguyên liệu cho vào bình tam giác với 150 ml ethanol nồng độ theo thí nghiệm 2.2.2 Bình tam giác bọc kín giấy bạc để tránh hao hụt dung môi Q trình trích ly saponin thơ thực thời gian giờ, Sau q trình trích ly, phần rắn loại bỏ, dịch chiết thu cách lọc chân không Tiếp theo đó, dung mơi loại bỏ thu saponin thô Saponin thô bảo quản tủ lạnh để phân tích hàm lượng saponin 2.3 Phương pháp xác định hàm lượng saponin sử dụng để chiết saopnin từ nguyên liệu thưc vật Hàm lượng saponin xác định phương pháp đo màu theo phương pháp Goel et al (2012) nhiên ethanol sử dụng phổ biến ethanol [3] với số thay đổi Chiết xuất thơ (10 mg) được cho độc thân thiện với mơi trường hịa tan nước cất (5 ml) sau dung dịch (0,5 ml) cho vào ống nghiệm với thuốc thử ethanol methanol hai dung mơi thường methanol [2] 2.2.2.Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ethanol Nguyên liệu nghiền thành bột với kích thước theo thí nghiệm 2.2.1 1,5 g nguyên liệu cho vào bình tam giác với 150 ml ethanol ethanol nồng độ dung mơi 50, 60, 70, 80% Bình tam giác bọc kín giấy bạc để tránh hao hụt dung mơi Q trình trích ly saponin thơ thực thời gian Sau trình trích ly, phần rắn loại vanillin (0,5 ml) (8% w/v 99,9% ethanol) Các ống mẫu đặt bể nước đá lạnh sau đó, acid sulfuric (5 ml) 72% (v/v) thêm từ từ vào Sau lắc, ống mẫu để yên (3 phút) bể nước đá lạnh Tiếp theo, ống mẫu làm nóng đến 60oC bể ổn nhiệt để yên 10 phút, sau đó, làm mát đến nhiệt độ phòng Độ hấp thụ đo bước sóng 544 nm sử dụng máy quang phổ (G10S UV-VIS, Thermo Fisher Scientific bỏ, dịch chiết thu cách lọc chân không Inc., USA) Mẫu đối chứng chuẩn bị nước cất thay mẫu chiết thơ Đường cong chuẩn Tiếp theo đó, dung mơi loại bỏ thu chuẩn bị cách sử dụng Quillaja saponin (QS) N.V.Binh et al/ No.17_Aug 2020|p.42-46 hàm hượng saponin biểu thị qua hàm lượng QS (mg QS/g chiết xuất thô) 2.4 Phương pháp xử lý số liệu Thí nghiệm bố trí thí ngiệm đơn nhân tố, mối thí nghiệm lặp lại lần, số liệu nghiên cứu xử lý phần mềm SPSS phiên 20 Sự sai khác giá trị trung bình cơng thức đánh giá so sánh Duncan KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng kích thước nguyên liệu Kích thước nguyên liệu yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly chất hạt chơm chơm Bình thường hợp chất giữ tế bào, chúng khó tách khơng có tác động yếu tố bên Việc cắt nhỏ nguyên liệu có tác dụng làm cho tế bào bị phá vỡ, từ giải phóng chất, tạo điều kiện cho q trình trích ly dễ dàng triệt để Kết nghiên cứu ảnh hưởng kích thước nguyên liệu đến hiệu suất trích ly saponin thơ hạt chôm chôm thể Bảng 3.1 Bảng 3.1 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu đến hàm lượng saponin CT Kích thước Hàm lượng saponin (mm) (mg QS/g dịch chiết thô) CT1 0,8 455,67a CT2 1,2 453,67a CT3 1,6 447,67b (Ghi chú: Các chữ số cột có số mũ khác khác có ý nghĩa mức α = 0,05) Từ kết nghiên cứu Bảng 3.1 ta thấy kích thước nguyên liệu lớn hàm lượng saponin thu thấp, ngun liệu nhỏ hiệu suất trích ly, hàm lượng saponin cao Ngun liệu có kích thước d = 0,8 mm cho hàm lượng saponin cao đạt giá trị 455,67mg/g hiệu suất trích ly q trình đạt 78,18% Ngun liệu kích thước 1,2 mm cho hàm lượng saponin đạt 453,67 mg/g Nguyên liệu kích thước d = 1,6 mm cho hiệu suất thấp nhất, hàm lượng saponin đạt 447,67 mg/g, so với kích thước d = 0,8 mm hàm lượng saponin thu thấp mg/g Ở kích thước lớn mức độ phá vỡ tế bào ngun liệu thấp, dẫn đến dung mơi khó thấm sâu vào bên nguyên liệu làm cho hiệu trích ly thấp Ngun liệu có kích thước nhỏ dung mơi dễ dàng thấm sâu vào tế bào nguyên liệu giúp giải phóng chất hịa tan tế bào ngun liệu ngồi, dẫn đến hiệu trích ly cao Tuy nhiên dựa vào Bảng 3.1 ta thấy hàm lượng saponin kích thước d = 0,8 mm d = 1,2 mm khơng có sai khác Vậy nên để tối ưu q trình trích ly tiết kiệm thời gian lượng để nghiền nhỏ nguyên liệu dễ dàng cho trình lọc dịch trích ly, chúng tơi lựa chọn ngun liệu kích thước d = 1,2 mm cho thí nghiệm sau 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung môi Để đánh giá ảnh hưởng nồng độ dung mơi đến q trình trích ly hợp chất saponin hạt chôm chôm, tiến hành thí nghiệm nồng độ dung mơi khác nhau: 50%, 60%, 70%, 80% Kết nghiên cứu thể Bảng 3.2 Bảng 3.2 : Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ethanol đến trình trích ly hợp chất saponin từ hạt chơm chơm CT Nồng độ ethanol (%) Hàm lượng saponin (mg QS/g dịch chiết thô) CT1 50 441,33ab CT2 60 444,67b CT3 70 454,33a CT4 80 437,33c (Ghi chú: Các chữ số cột có số mũ khác khác có ý nghĩa mức α = 0,05) Từ Bảng 3.2 ta thấy hàm lượng saponin tổng dịch chiết tăng lên rõ theo nồng độ dung môi từ 50 đến 70% Hàm lượng saponin cao thu nồng độ ethanol 70% 454,33 mg/g, nồng độ ethanol tăng lên 70% hàm lượng saponin giảm mạnh 437,33mg/g, cho thấy nồng độ ethanol cao khơng thích hợp để chiết hợp chất saponin từ hạt chôm chôm Kết nồng độ ethanol 70% thích hợp để chiết xuất saponin Nên lựa chọn nồng độ dung mơi 70% cho thí nghiệm 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ nguyên liệu/dung môi Lượng dung môi nhiều hay ảnh hưởng tới q trình chiết tách hợp chất nguyên liệu Nếu lượng dung môi q đủ để thấm ướt ngun liệu hiệu suất trích ly thấp Ngược lại, lượng dung mơi q nhiều gây hao phí N.V.Binh et al/ No.17_Aug 2020|p.42-46 dung môi, nhiên liệu chi phí khác Vì việc Bảng 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tìm tỷ lệ ngun liệu/dung mơi cần thiết cho q trình trích ly Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu trích ly saponin hạt chôm chôm tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thể Bảng 3.3 CT Thời gian Bảng 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hiệu trích ly Lượng dung mơi (ml) Hàm lượng saponin (mg QS/g dịch chiết thô) CT1 410,00b Hàm lượng saponin (mg QS/g dịch chiết thô) CT2 462,00a CT3 466,67a (Ghi chú: Các chữ số cột có số mũ khác khác có ý nghĩa mức α = 0,05) Saponin hạt chôm chôm CT (giờ) CT1 150 454,33b CT2 250 462,33a CT3 350 466,67a (Ghi chú: Các chữ số cột có số mũ khác khác có ý nghĩa mức α = 0,05) Từ Bảng 3.3 cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi nhỏ hàm lượng saponin thu lớn Ngun liệu trích ly dung mơi cồn 70% với lượng dung môi 350ml cho hàm lượng saponin thu cao đạt 466,67mg/g, với lượng dung môi 250 ml thu hàm lượng saponin thô đạt 462,33mg/g, lượng dung môi 150ml thu hàm lượng saponin thô đạt 454,33mg/g Tuy nhiên giới hạn định tiếp tục tăng lượng dung môi vào q trình trích ly hàm lượng saponin thu có tăng khơng có khác biệt CT2 CT3 Khi sử dụng lượng dung môi 350ml gây tốn kinh tế khó khăn cho trình lọc sau mà hàm lượng saponin thu nhỏ, không đáng kể trích ly gần hồn tồn với lượng dung mơi 250ml Để đảm bảo hiệu suất q trình trích ly tối thiểu chi phí (nguyên liệu, lượng…) lựa chọn tỷ lệ dung mơi 250ml làm kết cho thí nghiệm 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian Thời gian trích ly có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu hồi hợp chất Saponin hạt chơm chơm, thời gian trích ly ngắn làm cho hợp chất saponin Kết Bảng 3.4 cho thấy thời gian trích ly dài hàm lượng saponin thu cao Tuy nhiên đến thời gian trích ly định lượng hoạt chất tăng lên chậm khơng tăng Khi trích ly thời gian hàm lượng saponin thu thấp, đạt 410,00mg/g Hàm lượng saponin tăng nhanh trích ly thời gian giờ, với hàm lượng saponin thu 462,00mg/g Sau trích ly, lượng saponin thu 466,67mg/, hàm lượng saponin có tăng khơng có chênh lệch so với trích ly Do trích ly nhiều thời gian thực hàm lượng saponin thu khơng khác nhiều so với trích ly Do chúng tơi chọn thời gian trích ly cho hàm lượng saponin 462,00mg/g KẾT LUẬN Kết nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết saponin hạt chơm chơm cho thấy hiệu xuất trích ly saponin từ hạt chơm chơm tăng kích thước ngun liệu giảm, kích thước nguyên liệu 1,2 mm cho hàm lượng saponin cao 453,67 mgQs/g dịch chiết thơ, nồng độ ethanol thích hợp để tách chiết hợp chất saponin từ hạt chôm chôm 70% thu hàm lượng saponin tương ứng 54,33mg/g, tỷ lệ dung môi chiết 250ml/ 5g nguyên liệu thu hàm lượng saponin thơ đạt 462,33mg/g, thời gian trích ly cho hàm lượng saponin cao 462 mgQs/g khơng đủ thời gian hịa tan dung mơi trích, làm TÀI LIỆU THAM KHẢO hợp chất saponin bã trích ly cịn cao, làm tổn Chan, K W., Khong, N M H., Iqbal, S., & thất lớn trình tách chiết Do chúng tơi Ismail, tiến hành thí nghiệm với thay đổi thời gian chiết giờ, giờ, Kết thí nghiệm properties of phenolics-saponins rich fraction from defatted rice bran Journal of Cereal Science, 57, pp trình bày Bảng 3.4 480-485 M (2013) Isolation and antioxidative Cheok, C.Y., H.A.K Salman and R Sulaiman N.V.Binh et al/ No.17_Aug 2020|p.42-46 2014, Extraction and quantification of saponins: a Javan tree rambutans are cultivated in Can Tho review Food Research International 59: pp 16-40 Goel, N., Sirohi, S K., & Dwivedi, J, (2012), Journal of Scientific Research Can Tho University ( vol.6): p 53-59 Estimation of total saponins and evaluate their effect Nguyen Minh Thuy, Nguyen Thi Thu Hong, on in vitro methanogenesis and rumen fermentation Nguyen Phu Cuong, Nguyen Thi My Tuyen, Duong Kim Thanh1 and Ho Thanh Huong (2013), Changing pattern in wheat straw based diet, Journal of Advanced Veterinary Research, 2, 120-126 Sheng, H., & Sun, H (2011), Synthesis, biology and clinical significance of pentacyclic triterpenes: A multi-target approach to prevention and treatment of metabolic and vascular diseases, Natural Product the physical, chemical properties and sensory properties of the Java rambutan tree din the process of domestication and storage Scientific Journal of Can Tho University (vol 28): p 28 -35 Verza, S G., Silveira, F., Cibulski, S., Kaiser, S., Ferreira, F., Gosmann, (2012), Immunoadjuvant activity, toxicity assays, and determination by Reports, 28, pp 543-593 Sparg, S G., Light, M E., & van Staden, J, (2004), Biological activities and distribution of plant saponins, UPLC/Q-TOF-MS of triterpenic saponins from Chenopodium quinoa seeds Journal of Agricultural Journal of Ethnopharmacology, 94, pp 219-243 and Food Chemistry, 60, pp 3113-311 Tran Van Hau and Chau Trung Duong (2006) Some biological characteristics of the flowering of the Study on the factors effecting the extraction of Saponin from rambutan seeds Nguyen Van Binh, Pham Thi Phuong Article info Recieved: 16/7/2020 Accepted: 12/8/2020 Abstract The purpose of this research was to analyze the factors affecting the extraction of saponin from rambutan seeds, such as material size, solvent concentration (ethanol), material / solvent ratio and extraction time Rambutan seeds were purchased from Tuc Duyen market in Thai Nguyen City The seeds were separated Keywords: Rambutan seed, saponin, extraction, solvent, material from the pulp then dried to a moisture content of about 8% to use for experiments The results showed that the suitable material size was 1.2 mm, the best extraction ethanol concentration was 70%, the extraction solvent rate was: 250ml / 5g of raw material and the extraction time was hours for the highest saponin  ... trích ly cho hàm lượng saponin 462,00mg/g KẾT LUẬN Kết nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến q trình tách chiết saponin hạt chơm chơm cho thấy hiệu xuất trích ly saponin từ hạt chơm chơm tăng kích... nghiệm 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian Thời gian trích ly có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thu hồi hợp chất Saponin hạt chôm chôm, thời gian trích ly ngắn làm cho hợp chất saponin Kết Bảng... Vì việc Bảng 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tìm tỷ lệ ngun liệu/dung mơi cần thiết cho q trình trích ly Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu trích ly saponin hạt chơm chơm tỷ lệ