2.2.1. Bố trí thí nghiệm
Nghiên cứu này nhằm tìm ra điều kiện chiết xuất thích hợp để thu được dịch chiết hải miên cĩ hoat tính chống oxy hĩa cao nên đã bố trí thí nghiệm gồm 2 phần như sau:
- Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất (tỷ lệ dung mơi/nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian, số lần chiết) bằng nước cất với sự hỗ trợ của siêu âm đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên (Spongia sp.).
- Tối ưu hĩa điều kiện chiết xuất để thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống
oxy hĩa cao từ hải miên (Spongia sp.).
2.2.1.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất (tỷ lệ dung mơi/nguyên liệu, thời gian, nhiệt độ, số lần chiết) bằng nước cất với sự hỗ trợ của mơi/nguyên liệu, thời gian, nhiệt độ, số lần chiết) bằng nước cất với sự hỗ trợ của siêu âm đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên (Spongia sp.)
a. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên
Để xác định ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên đã tiến hành theo sơ đồ bố trí thí nghiệm như ở hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên.
Xay nhỏ
Chiết lần 1
Cố định các thơng số: - Nhiệt độ chiết: 30°C - Thời gian chiết: 10 phút - Số lần chiết: 3 lần 2 4 6 8 10 Lọc Bã chiết 1 Chiết lần 2 Bã chiết 2 Chiết lần 3 Dịch chiết lần 1 Dịch chiết lần 2 Bã chiết 3 - Phân tích khả năng chống oxy hĩa: + Khả năng khử gốc tự do DPPH. + Tổng năng lực khử.
- Phân tích hàm lượng protein
Xử lý số liệu lựa chọn tỷ lệ DM/NL thích hợp cho dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao Lọc
Lọc
Dịch chiết lần 3
Cố định các thơng số: - Nhiệt độ chiết: 30°C - Thời gian chiết: 10 phút - Số lần chiết: 3 lần
Cố định các thơng số: - Nhiệt độ chiết: 30°C - Thời gian chiết: 10 phút - Số lần chiết: 3 lần
Cách tiến hành như sau:
Lấy 5 bình tam giác, cân chính xác vào mỗi bình 10g mẫu đã được băm nhỏ, sau đĩ cho vào 5 bình tam giác theo thứ tự tỷ lệ DM/NL (ml/g) như sau: 2, 4, 6, 8, 10, xay nhỏ rồi đậy kín.
Cho vào thiết bị siêu âm (Elma, S 300H, Elmasnonis, Germany) đã được bậc
sẵn và cố định nhiệt độ (30°C), thời gian chiết 10 phút và số lần chiết là 3. Sau khi chiết lần 1, thu lấy dịch chiết vào bình tam giác khác. Bã chiết lần 1 được đưa đi chiết lần 2 và lần 3 với tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi, thời gian, nhiệt độ chiết giống như lần 1.
Dịch chiết thu được ở các lần chiết 1, 2 và 3 được nhập chung rồi cho thêm nước cất cho đủ 300 ml, sau đĩ đưa đi ly tâm, lọc thu được dịch chiết. Dịch chiết
hải miên được bảo quản ở 4oC dùng để phân tích hoạt tính chống oxy hĩa và hàm
lượng protein trong ngày.
Phân tích kết quả xác định ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết hải miên để chọn ra tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi thích hợp nhằm thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao.
b. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên
Để xác định ảnh hưởng thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên đã tiến hành theo sơ đồ bố trí thí nghiệm như ở hình 2.3.
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên.
Hải miên tươi được cắt thành lát mỏng
Thay đổi thời gian chiết (± 1 phút)
Lọc Chiết lần 1 5 15 Dịch chiết lần 1 20 Xay nhỏ 10 Cố định các thơng số: - Nhiệt độ: 30°C. - Số lần chiết: 3. - Tỷ lệ DM/NL theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. 25 Chiết lần 2 Bã chiết lần 1 Bã chiết lần 2 Dịch chiết lần 2 Bã chiết lần 3 Lọc Lọc Dịch chiết lần 3
Kiểm tra khả năng chống oxy hĩa: - Khả năng khử gốc tự do DPPH. - Tổng năng lực khử. - Xác định protein bằng phương pháp lowry. Xử lý số liệu, lựa chọn thời gian chiết thích hợp để dịch chiết cĩ hoạt tính oxy hĩa cao nhất.
Chiết lần 3 Cố định các thơng số: - Nhiệt độ: 30°C. - Số lần chiết: 3. - Tỷ lệ DM/NL theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. Cố định các thơng số: - Nhiệt độ: 30°C. - Số lần chiết: 3. - Tỷ lệ DM/NL theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2.
Cách tiến hành như sau:
Lấy 5 bình tam giác, cân chính xác vào mỗi bình 10g mẫu đã được băm nhỏ, sau đĩ cho vào 5 bình tam giác theo thứ tự tỷ lệ DM/NL là 6 (ml/g), xay nhỏ rồi đậy kín.
Cho vào thiết bị siêu âm (Elma, S 300H, Elmasnonis, Germany) đã được bậc
sẵn và cố định nhiệt độ (30°C) và số lần chiết là 3 lần, với thời gian tương ứng là 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút và 25 phút. Sau khi chiết lần 1, thu lấy dịch chiết vào bình tam giác khác. Bã chiết lần 1 được đưa đi chiết lần 2 và lần 3 với tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi, thời gian, nhiệt độ chiết giống như lần 1.
Dịch chiết thu được ở các lần chiết 1, 2 và 3 được nhập chung rồi cho thêm nước cất cho đủ 300 ml, sau đĩ đưa đi ly tâm, lọc thu được dịch chiết. Dịch chiết
hải miên được bảo quản ở 4oC dùng để phân tích hoạt tính chống oxy hĩa và hàm
lượng protein trong ngày.
Phân tích kết quả xác định ảnh hưởng thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết hải miên để chọn ra thời gian chiết thích hợp nhằm thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao.
c. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên
Để xác định ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên đã tiến hành theo sơ đồ bố trí thí nghiệm như ở hình 2.4.
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên.
Xay nhỏ
Chiết lần 1
10
Thay đổi nhiệt độ chiết (± 2°C)
Bã chiết lần 1
20
Lọc
30 40 50
Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Số lần chiết: 3. - Tỷ lệ DM/NL theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. Chiết lần 2 Dịch chiết lần 1 Bã chiết lần 3 Chiết lần 3 Bã chiết lần 2 Lọc Lọc
Kiểm tra khả năng chống oxy hĩa: - Khả năng khử gốc tự do DPPH. - Tổng năng lực khử. - Xác định protein bằng phương pháp lowry.
Xử lý số liệu, lựa chọn nhiệt độ thích hợp để dịch chiết cĩ hoạt tính oxy hĩa cao nhất.
Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chon ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Số lần chiết: 3.
- Tỷ lệ NL/DM theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chon ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Số lần chiết: 3.
- Tỷ lệ NL/DM theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2.
Dịch chiết lần 2
Cách tiến hành như sau:
Lấy 5 bình tam giác, cân chính xác vào mỗi bình 10g mẫu đã được băm nhỏ, sau đĩ cho vào 5 bình tam giác theo thứ tự tỷ lệ DM/NL là 6 (ml/g), xay nhỏ rồi đậy kín.
Cho vào thiết bị siêu âm (Elma, S 300H, Elmasnonis, Germany) đã được bậc
sẵn và chiết ở các nhiệt độ khác nhau lần lượt như sau: 100C, 200C, 300C, 400C, 500C trong thời gian chiết 15 phút và số lần chiết là 3. Sau khi chiết lần 1, thu lấy dịch chiết vào bình tam giác khác. Bã chiết lần 1 được đưa đi chiết lần 2 và lần 3 với tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi, thời gian, nhiệt độ chiết giống như lần 1.
Dịch chiết thu được ở các lần chiết 1, 2 và 3 được nhập chung rồi cho thêm nước cất cho đủ 300 ml, sau đĩ đưa đi ly tâm, lọc thu được dịch chiết. Dịch chiết
hải miên được bảo quản ở 4oC dùng để phân tích hoạt tính chống oxy hĩa và hàm
lượng protein trong ngày.
Phân tích kết quả xác định ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết hải miên để chọn ra nhiệt độ chiết thích hợp nhằm thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao.
d. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên
Để xác định ảnh hưởng số lần chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên đã tiến hành theo sơ đồ bố trí thí nghiệm như ở hình 2.5.
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng số lần chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết từ hải miên.
Xay nhỏ
1
Thay đổi số lần chiết (lần)
2
Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chon ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Nhiệt độ chiết theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.4 - Tỷ lệ DM/NL theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. 4 Chiết lần 1 Lọc Bã chiết lần 1 Dịch chiết lần 3 Chiết lần 2 Lọc Lọc Bã chiết lần 3 Bã chiết lần 2 Chiết lần 3
Kiểm tra khả năng chống oxy hĩa: - Khả năng khử gốc tự do DPPH. - Tổng năng lực khử. - Xác định protein bằng phương pháp lowry. Dịch chiết lần 1 Xử lý số liệu, lựa chọn số lần chiết thích hợp để dịch chiết cĩ hoạt tính oxy hĩa cao nhất.
Dịch chiết lần 2
Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chon ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Nhiệt độ chiết theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.4 - Tỷ lệ NL/DM theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2. Cố định các thơng số:
- Thời gian chiết theo kết quả lựa chon ở thí nghiệm mục 2.2.3 - Nhiệt độ chiết theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.4 - Tỷ lệ NL/DM theo kết quả lựa chọn ở thí nghiệm mục 2.2.2.
Cách tiến hành như sau:
Lấy 5 bình tam giác, cân chính xác vào mỗi bình 10g mẫu đã được băm nhỏ, sau đĩ cho vào 5 bình tam giác theo thứ tự tỷ lệ DM/NL là 6 (ml/g), xay nhỏ rồi đậy kín.
Cho vào thiết bị siêu âm (Elma, S 300H, Elmasnonis, Germany)đã được bậc
sẵn và cố định nhiệt độ (30°C), thời gian chiết 15 phút với số lần chiết lần lượt là 1 lần, 2 lần, 3 lần, 4 lần và 5 lần. Sau khi chiết lần 1, thu lấy dịch chiết vào bình tam giác khác. Bã chiết lần 1 được đưa đi chiết lần 2 và lần 5 với tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi, thời gian, nhiệt độ chiết giống như lần 1.
Dịch chiết thu được như sau: bình 1 chứa dịch chiết lần 1, bình 2 chứa dịch chiết lần 2, bình 3 chứa dịch chiết lần 1,2,3, bình 4 chứa dịch chiết từ lần 1 đến lần 4 và bình 5 chứa dịch chiết từ lần 1 đến lần 5. Ở các lần chiết bình 1,2,3,4,5 được thêm nước cất cho đủ 300 ml, sau đĩ đưa đi ly tâm, lọc thu được dịch chiết. Dịch
chiết hải miên được bảo quản ở 4oC dùng để phân tích hoạt tính chống oxy hĩa và
hàm lượng protein trong ngày.
Phân tích kết quả xác định ảnh hưởng số lần chiết đến hoạt tính chống oxy hĩa và hàm lượng protein của dịch chiết hải miên để chọn ra số lần chiết thích hợp nhằm thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao.
2.2.1.2. Bố trí thí nghiệm tối ưu hĩa điều kiện chiết xuất để thu được dịch chiết cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao từ hải miên (Spongia sp.) cĩ hoạt tính chống oxy hĩa cao từ hải miên (Spongia sp.)
Thí nghiệm tối ưu hĩa điều kiện chiết xuất đã tiến hành theo phương pháp
quy hoạch trực giao cấp I [1]: Tổ chức thí nghiệm TYT2k; Với 2 mức của các yếu
tố; k là các yếu tố ảnh hưởng, k = 2. Trong đĩ X1 là tỉ lệ dung mơi/nguyên liệu (ml/g) và X2 là thời gian chiết (phút). Khoảng giới hạn trên và giới hạn dưới của hai yếu tố trên dựa vào kết quả thí nghiệm mục (2.2.1.1). Hàm mục tiêu Y được chọn với hai hàm mục tiêu: Y1 là giá trị IC50 của khả năng khử gốc tự do DPPH và Y2 là giá trị IC50 của tổng năng lực khử.
Mơ hình được chọn cĩ dạng: Y = b0 X1 + b2 X2 + b12 X1 X2 (1)
Trong đĩ:
b0 : hệ số tự do
b1, b2: hệ số tuyến tính X1 và X2 b12: hệ số tương tác đơi của X1 và X2
Mỗi hệ số b đặc trưng cho ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chiết tách. Theo [4], tổ chức thí nghiệm trực giao cấp I với số thí nghiệm là:
N = 2k = 22 = 4 Trong đĩ:
N: Số thí nghiệm k: yếu tố ảnh hưởng Các thơng số thí nghiệm:
X1: Tỉ lệ dung mơi/nguyên liệu (ml/1g), gồm: 4; 6; 8 (ml/g) X2: Thời gian (phút), gồm: 10; 15; 20 (phút)
Phương trình biểu diễn mối quan hệ của hàm mục tiêu cĩ dạng: Y1 = f (X1, X2) Y1 ---> Min
Y2 = f (X1, X2) Y2 ---> Min Điều kiện thí nghiệm được trình bày rõ ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Điều kiện thí nghệm được chọn
Các yếu tố ảnh hưởng Các mức X1 (ml/g) X2 (Phút) Mức trên (+) 8 20 Mức cơ sở (0) 6 15 Mức dưới (-) 4 10
Khoảng biến thiên 2 5
Từ cách chọn phương án và điều kiện thí nghiệm, ta xây dựng ma trận thực nghiệm theo biến mã và tiến hành thí nghiệm theo ma trận.
Bảng 2.2. Ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k = 2 và hàm mục tiêu. Biến mã STT X1 (ml/g) X2 (phút) X1X2 Y1 (µl) Y2 (µl) 1 + - - 2 + + + 3 - - + 4 - + - T1 0 0 0 T2 0 0 0 T3 0 0 0 T1, T2,T3: Số thí nghiệm ở tâm.
Vì bài tốn cĩ hai hàm mục tiêu là Y1 và Y2 nên ta tiến hành xây dựng mơ tả
tốn học cho từng hàm mục tiêu.
Bố trí thí ngiệm để thiết lập phương trình hồi quy. Được thể hiện ở bảng 2.3.
Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm tìm hàm tuyến tính STT X1 (ml/g) X2 (Phút) Y1 (µl) Y2 (µl) 1 8 10 Y11 Y21 2 8 20 Y12 Y22 3 4 10 Y13 Y23 4 4 20 Y14 Y24
Thu thập số liệu, tính hệ số hồi quy. Thiết lập phương trình hồi quy.
Lặp lại thí nghiệm ở tâm để kiểm định N0 ≥ 3, thường chọn làm 3 thí nghiệm, được thể hiện ở bảng 2.4.
Bảng 2.4. Thí nghiệm ở tâm N0 X1 (ml/g) X2 (Phút) Y10 (µl) Y20 (µl) 1 6 15 Y011 Y021 2 6 15 Y012 Y022 3 6 15 Y013 Y023 Kiểm định:
Kiểm định ý nghĩa cảu các hệ số (tiêu chuẩn Student) Tính hệ số bj
Phương sai tái hiện
sth 2 = 1 ) ( 0 1 2 0 0 0 − − ∑ = N Y Y N u u u Độ quần phương N S S th bj 2 =
Ta tính tj= |bj|/Sbj . So sánh tj với t (α/2, N0-1). Thường tra t (0,025;2). Vì N0=2 [2] Nếu tj≤ t (α/2, N0-1): Kết luận: Hệ số bj loại ra khỏi phương trình hồi quy,
yếu tố Xj ảnh hưởng khơng đáng kể đến Y.
Nếu tj > t (α/2, N0-1): Kết luận: Hệ số bj cĩ ý nghĩa, yếu tố Xj ảnh hưởng đáng kể đến Y.