Tối ưu hóa điều kiện trích ly hàm lượng tổng phenolic và flavonoid từ cây Giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum) ở Nghệ An

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày kết quả tối ưu các điều kiện trích ly hàm lượng tổng phenolic và flavonoid từ cây Giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum) bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (Response Surface Methdology). Bố trí thí nghiệm theo thiết kế Box – Benhken, đã xây dựng được mô hình tối ưu quy trình tách chiết hàm lượng tổng phenolic (Y1) và tổng flavonoid (Y2) với ba yếu tố là nhiệt độ trích ly (X1), thời gian trích ly (X2) và nồng độ ethanol (X3).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tối ưu hóa điều kiện trích ly hàm lượng tổng phenolic và flavonoid từ cây Giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum) ở Nghệ An

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỶ NIỆM 60 NĂM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA VINH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HÀM LƯỢNG TỔNG PHENOLIC VÀ FLAVONOID TỪ CÂY GIẢO CỔ LAM (Gynostemma pentaphyllum) Ở NGHỆ AN Nguyễn Tân Thành1, Trần Thế Tài2, Nguyễn Đức Trung3, Phan Xuân Diện4, Trương Chiến Thắng5, Trần Thị Anh Thơ5 TÓM TẮT 86 SUMMARY Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày OPTIMIZATION FOR EXTRACTION kết quả tối ưu các điều kiện trích ly hàm lượng CONDITIONS OF TOTAL PHENOLIC tổng phenolic và flavonoid từ cây Giảo cổ lam AND TOTAL FLAVONOID FROM (Gynostemma pentaphyllum) bằng phương pháp GYNOSTEMMA PENTAPHYLLUM IN đáp ứng bề mặt (Response Surface Methdology). NGHE AN Bố trí thí nghiệm theo thiết kế Box – Benhken, In this study, we present optimal results about đã xây dựng được mô hình tối ưu quy trình tách extraction conditions of total phenolic and total chiết hàm lượng tổng phenolic (Y1) và tổng flavonoid from gynostemma pentaphyllum use flavonoid (Y2) với ba yếu tố là nhiệt độ trích ly Response Surface Methdology. Experimental (X1), thời gian trích ly (X2) và nồng độ ethanol layout according to Box - Benhken design, An (X3). Theo mô hình, điều kiện tối ưu hóa quá optimal model has been formulated to extract trình trích ly để thu được hàm lượng các hợp total phenolic content (TPC) Y1 and total chất có hoạt tính sinh học cao nhất tại nhiệt độ flavonoid content (TFC) Y2 with three factors: 61oC, thời gian 175 phút và nồng độ ethanol là temperature extraction (X1), time extraction (X2) 57%. Với điều kiện này, dịch chiết thu được có and concentration ethanol (X3). Folow this hàm lượng tổng phenolic là 123,52±0,4 model, the optimal conditions for extraction mgGAE/g và hàm lượng tổng flavonoid là process to obtain the highest content of 18,34±0,2 mgCE/g. polyphenol compounds at temperature of 61oC, Từ khoá: Gynostemma pentaphyllum, time of 175 mins and concentration ethanol of phenolic, flavonoid, phương pháp bề mặt đáp 56%. The experimental values of TPC and TFC ứng, trích ly were 123,52±0,4 mgGAE/g and 18,34±0,2 mgCE/g. Keywords: Gynostemma pentaphyllum, 1 Viện Công nghệ Hóa sinh và Môi trường, phenolic, flavonoid, response surface Trường Đại học Vinh methodology, extraction 2 Viện Sư phạm tự nhiên, Trường Đại học Vinh 3 Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội I. ĐẶT VẤN ĐỀ 4 Công ty cổ phần dược liệu Pù Mát – Nghệ An Cây Giảo cổ lam (Gynostemma 5 Khoa dược, Trường Đại học Y khoa Vinh pentaphyllum) còn gọi là Thất diệp đảm, Chịu trách nhiệm chính: Nguyễn Tân Thành Ngũ diệp sâm hay Dần toòng (tiếng thái), là Email: nguyentanthanhvn@gmail.com loài thuộc chi Gynostemma, một chi có đặc Ngày nhận bài: 13.8.2020 điểm dạng dây leo nhiều năm thuộc họ Bí Ngày phản biện khoa học: 15.8.2020 Cucurbitaceae. Chi Gynostemma phân bố Ngày duyệt bài: 30.9.2020 538
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 495 - THÁNG 10 - SỐ ĐẶC BIỆT - 2020 nhiều ở khu vực châu Á như Nhật Bản, tối ưu hóa quá trình trích ly để thu được hàm Malaysia, Trung Quốc, New Guinea và Việt lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học cao Nam. Ở nước ta, cây thuộc chi này mọc nhất từ cây Giảo cổ lam Nghệ An. nhiều ở vùng núi thuộc miền Bắc Việt Nam [1] II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Trên thế giới như ở Trung Quốc, Nhật 2.1. Vật liệu và thiết bị Bản, Ấn Độ, Indonesia, Triều Tiên và một 2.1.1. Vật liệu số nước Châu Á khác, người ta cũng đã sử Cây Giảo cổ lam (G. pentaphyllum) được dụng làm thuốc từ lâu. Cây thường mọc ở độ lấy tại công ty cổ phần dược liệu Pù mát, cao từ 200m đến 2.000m so với mặt biển, trồng tại vùng đệm Vườn quốc gia Pù Mát, trong các rừng thưa và ẩm. Do hiệu quả của tỉnh Nghệ An. Mẫu được sấy khô và nghiền nó, các nhà khoa học trên thế giới đã quan nhỏ và sàng qua lưới sàng kích thước 2mm tâm nghiên cứu và thấy cây Giảo cổ lam để thu được mẫu có kích thước đồng nhất, (Gynostemma pentaphyllum) là một trong mẫu được hút chân không và bảo quản ở - những cây thuốc có khả năng chống ôxy hoá 20oC trước khi tiến hành các bước tiếp theo. tế bào [2]. Ở Trung Quốc người ta đã dùng 2.1.2. Thiết bị chế phẩm bào chế từ cây Giảo cổ lam dưới Thiết bị chiết xuất Reaction (Hãng dạng chè thuốc, thuốc sắc với công dụng tiêu Laudra, Anh), thiết bị UV-Vis (Agilent 8453 viêm, giải độc, chỉ ho, dưỡng tâm an thần, UV-Visible Spectrophotometer), cân phân chống lão hoá và làm thuốc bổ. Dịch chiết tích. trong nước của cây có tác dụng chống lão 2.2. Phương pháp hoá, kéo dài tuổi thọ, giảm cholesterol [3-4]. 2.2.1. Hàm lượng tổng phenolic Theo các nhà nghiên cứu khoa học trên thế Hàm lượng tổng phenolic được xác định giới đã chứng minh Giảo cổ lam có tác dụng theo phương pháp của Singleton và cộng sự kìm hãm sự tích tụ tiểu cầu, làm tan các cục [10]. Hút 1 ml dịch mẫu pha loãng, thêm máu đông, chống huyết khối, tăng cường lưu 5ml thuốc thử Folin-Ciocalteu 10% và lắc thông máu lên não. Có tác dụng chống viêm đều, sau 3 phút tiếp tục thêm 4ml dung dịch gan, chứng cao huyết áp. Có tác dụng chống Na2CO3 7,5%, lắc đều và để yên 1h trong viêm, kìm hãm sự phát triển của khối u [5- bóng tối, sau đó tiến hành so màu ở bước 6]. sóng 765nm. Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần và Thành phần hóa học chính của lấy kết quả trung bình. Hàm lượng tổng Gynostemma pentaphyllum là flavonoit, phenolic được tính dựa vào đồ thị chuẩn của saponin, polysaccharide, nhóm chất sterol và axit gallic trong khoảng nồng độ 10÷60 nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học khác [7- μg/ml. Đơn vị mgGAE/g bột khô. 8]. Nghiên cứu cho thấy hàm lượng saponin 2.2.2. Hàm lượng tổng flavonoid của Gynostemma pentaphyllum nhiều gấp 3- Tổng hàm lượng flavonoid được xác định 4 lần so với nhân sâm [9]. Ngoài ra cây Giảo theo phương pháp của D. Marinova và cộng cổ lam còn chứa các vitamin và các chất sự (2005) [11] dựa trên sự hình thành phức khoáng khác nhau. hợp Al-flavonoid. Độ hấp thụ được đo ở Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi thực bước sóng 510nm. Catechin được dùng làm hiện đề tài với mục đích xác định điều kiện chất chuẩn. Một phần dịch chiết (1ml) hoặc 539
CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỶ NIỆM 60 NĂM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA VINH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN dung dịch catechin chuẩn đã được thêm vào phụ thuộc có dạng hàm đa thức bậc hai và có bình định mức 10ml chứa 4 ml dd H2O. Sau dạng tổng quát như sau: đó thêm 0,3ml NaNO2 5%. Sau 5 phút, thêm tiếp 0,3ml dd AlCl3 10%. Sau 6 phút, cho thêm 2ml NaOH 1M và định mức đến thể tích 10 ml bằng nước cất. Dung dịch được Trong đó: Y - Biến phụ thuộc (hàm mục trộn đều và độ hấp thụ được đo ở bước sóng tiêu); Xi,j - Biến mã hóa (biến độc lập) ảnh 510nm (Máy đo quang phổ hãng Agilent hưởng đến Y; β0, βi, βj: các hệ số hồi quy. 8453). 2.2.3. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa điều III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN kiện trích ly 3.1. Chọn miền khảo sát Lựa chọn phương pháp bề mặt đáp ứng Trong các nghiên cứu trước đã tiến hành để tối ưu hóa điều kiện trích ly hàm lượng xác định được 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến tổng phenolic và tổng flavonoid từ cây Giảo quá trình trích ly hàm lượng tổng phenolic cổ lam. Ba thông số quan trọng của quá trình và tổng flavonoid từ cây Giảo cổ lam là trích ly được nghiên cứu bao gồm: Nhiệt độ nhiệt độ trích ly, thời gian trích ly và nồng (X1), thời gian (X2) và nồng độ ethanol (X3). độ dung môi. Vì vậy trong nghiên cứu này, Các thí nghiệm được bố trí theo phương chúng tôi lựa chọn miền khảo sát của các pháp Box – Behnken với 12 thí nghiệm ở hai yếu tố trên để tiến hành tối ưu hóa điều kiện mức (trên và dưới) và 3 thí nghiệm ở tâm. trích ly với các giá trị như: nhiệt độ Mỗi thí nghiệm được tiến hành 3 lần và lấy (50÷70oC), thời gian (120÷180 phút) và kết quả trung bình. Mô hình toán học mô tả nồng độ ethanol (30÷70%). ảnh hưởng của các biến độc lập đối với biến Bảng 1: Mã hóa của các biến độc lập Các mức mã hóa Các biến độc lập Kí hiệu -1 0 +1 Nhiệt độ trích ly ( C) o X1 50 60 70 Thời gian trích ly (phút) X2 120 150 180 Nồng độ dung môi (%) X3 30 50 70 3.2. Thiết lập mô hình Sử dụng phần mềm Design-Expert®, phiên bản 7.0. để đánh giá ảnh hưởng của các thông số quá trình trích ly hàm lượng tổng phenolic và tổng flavonoid trong cây Giảo cổ lam (G. pentaphyllum). Bảng 2: Thiết kế thí nghiệm và kết quả Nhiệt độ Thời gian Nồng độ Hàm lượng tổng Hàm lượng tổng TN trích ly trích ly dung môi phenolic flavonoid X1 ( oC) X2 (phút) X3 (%) Y1 (mgGAE/g) Y2 (mgCE/g) 1 0 0 0 124,35 18,51 2 - - 0 110,18 12,72 540
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 495 - THÁNG 10 - SỐ ĐẶC BIỆT - 2020 3 - 0 + 114,85 14,28 4 0 + - 119,92 17.52 5 0 0 0 124,09 18,63 6 0 - + 114,83 16,59 7 0 + + 122,12 17,97 8 - + 0 118,56 15,03 9 - 0 - 111.42 13,05 10 + + 0 120,45 16,23 11 + - 0 111,02 15,12 12 + 0 - 117,08 15,48 13 0 - - 114,43 15,24 14 + 0 + 118,05 15,81 15 0 0 0 124,13 18,39 3.3. Phân tích sự có nghĩa và sự tương bậc hai của Y1 và Y2 đã được đánh giá bằng quan của mô hình. Hàm lượng tổng các giá trị F, p và R2 tương ứng (Bảng 3). phenolic và flavonoid đạt giá trị cao nhất Giá trị F của Y1 là 260,59 và Y2 là 471,93 cả 124,35 mgGAE/g và 18,51mgCE/g ở cùng hai giá trị đều thỏa mãn điều kiện p < 0,05 điều kiện nhiệt độ trích ly 60oC, thời gian cho thấy cả hai mô hình hoàn toàn có ý 150 phút và nồng độ dung môi 50%. Từ các nghĩa thống kê với độ tin cậy đều là 99,99% phân tích hồi quy tuyến tính của 15 thí (p < 0,0001). Hệ số tương quan bội (R2) của nghiệm (sử dụng phần mềm Design- mô hình Y1 là 0,9979 và Y2 là 0,9988 cho Expert®, phiên bản 7.0) đã xây dựng được thấy mô hình Y1 mô tả đến 99,97%, mô hình phương trình hồi quy bậc hai của hàm lượng Y2 mô tả đến 99,88% sự thay đổi của các tổng phenolic và tổng flavonoid là: hàm mục tiêu phụ thuộc vào các biến ảnh Y1 = 124,19 + 2,07X1 + 3,20X2 + 0,87X3 hưởng. Chuẩn F của mô hình Y1 là 9,60 (p = – 0,99X1X2 - 0,61X1X3 + 0,45X2X3 – 0,0958) và Y2 là 0,71 (p = 0,6303) chị ra 5,18X12 – 2,71X22 – 3,66X32 (1) “sự không tương thích” của hai mô hình là Y2 = 18,51 + 0,94X1 + 0,88X2 + 0,42X3 – vô nghĩa (chỉ có 9,58% của mô hình Y1 và 0,30X1X2 - 0,22X1X3 - 0,22X2X3 – 2,95X12 63,03% của mô hình Y2 xảy ra độ nhiễu). – 0,78X22 – 0,90X32 (2) Điều này tốt cho quá trình thiết lập mô hình Kết quả phân tích ANOVA của mô hình mô phổng thực nghiệm Bảng 3: Kết quả phân tích hồi quy hàm lượng tổng phenolic và tổng flavonoid Hàm lượng tổng phenolic Y1 Hàm lượng tổng flavonoid Y2 Nguồn Giá trị F Giá trị p Giá trị F Giá trị p S Mô hình 260,59
CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỶ NIỆM 60 NĂM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA VINH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN X1X3 12,53 0,0166S 17,05 0,0091S X2X3 6,71 0,0489S 17,05 0,0091S X12 820,64
TẠP CHÍ Y HỌC VIỆT NAM TẬP 495 - THÁNG 10 - SỐ ĐẶC BIỆT - 2020 hưởng của các cặp yếu tố nhiệt độ với nồng Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình độ ethanol và thời gian với nồng độ ethanol. trích ly hàm lượng tổng flavonoid từ cây Ở tương tác giữa nhiệt độ và nồng độ Giảo cổ lam được thể hiện ở hình 2 và bảng ethanol thì yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng lớn 3. Tương tự như phân tích bề mặt đáp ứng hơn, hàm lượng tổng phenolic tăng khi nồng của quá trình trích ly hàm lượng tổng độ ethanol tăng từ 30% đến 60%, khi nồng phenolic (hình 2) thì nhận thấy hàm lượng độ ethanol tăng từ 60% đến 70% thì hàm tổng flavonoid cao nhất khi các yếu tố nhiệt lượng tổng phenolic có xu hướng giảm, yếu độ nằm trong khoảng 60÷65oC, thời gian từ tố nhiệt độ cũng giống như phân tích ở hình 165÷180 phút và nồng độ ethanol trong 1a. Theo bảng 3, tương tác giữa 2 yếu tố khoảng 55%÷65%. Tương tác giữa cặp yếu nồng độ và thời gian trích ly có ảnh hưởng tố nhiệt độ và thời gian ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình trích ly hàm lượng tổng đến quá trình, hai cặp tương tác nhiệt độ với phenolic, tuy nhiên ảnh hưởng của cặp nồng độ và thời gian với nồng độ có ảnh tương tác này là ít nhất (do giá trị p cao hưởng là như nhau vì giá trị p của 2 cặp nhất) so với hai cặp tương tác kia. tương tác này là bằng nhau (p = 0,0091). a) b) c) Hình 2. Bề mặt đáp ứng của hàm lượng tổng flavonoid của quá trình trích ly dịch chiết từ cây Giảo cổ lam (G. pentaphyllum) 3.5. Tối ưu hoá quá trình trích ly tổng flavonoid dự đoán 18,72mgCE/g. Quá trình trích ly dịch chiết từ cây Giảo Để phù hợp các thông số công nghệ của cổ lam (G. pentaphyllum) tiến hành nhằm thiết bị, tiến hành thực nghiệm lại mô hình thu được hàm lượng tổng phenolic và tổng tối ưu tại các thông số: nhiệt độ trích ly flavonoid là cao nhất. Phân tích kết quả tối 61oC, thời gian sấy 175 phút và nồng độ ưu hóa trên phần mềm Design-Expert® 7.0 dung môi là 57%, kết quả thu được như sau: cho kết quả như sau: nhiệt độ trích ly Hàm lượng tổng phenolic là 123,52±0,4 61,13oC, thời gian trích ly 174,53 phút và mgGAE/g và hàm lượng tổng flavonoid là nồng độ dung môi là 56,64%. Với điều kiện 18,34±0,2 mgCE/g. Kết quả thí nghiệm lại này thì hàm lượng tổng phenolic dự đoán cho thấy quy trình trích ly phù hợp với giá thu được là 125,06 mgGAE/g và hàm lượng trị tối ưu của mô hình. 543
CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỶ NIỆM 60 NĂM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA VINH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Bảng 4: Kết quả trích ly dịch chiết cây Giảo cổ lam (G. pentaphyllum) theo điều kiện tối ưu Điều kiện tối ưu Các hàm mục Giá trị dự đoán Giá trị thực nghiệm* X1 X2 X3 tiêu Hàm lượng tổng 125,06 mgGAE/g 123,52±0,4 mgGAE/g 61 175 57 phenolic Y1 o C Phút % Hàm lượng tổng 18,72mgCE/g 18,34±0,2 mgCE/g flavonoid Y2 * giá trị trung bình của ba lần thực nghiệm (n = 3) IV. KẾT LUẬN Gynostemma pentaphyllum in rats, Am. J. Nghiên cứu này cho thấy các điều kiện tối Chin. Med., 21(1), 59–69. 6. Liu J., Zhang L., Ren Y., (2014), Anticancer ưu để trích ly dịch chiết từ cây Giảo cổ lam and immunoregulatory activity of trồng ở vùng đệm vườn quốc gia Pù Mát, Gynostemma pentaphyllum polysaccharides Nghệ An là nhiệt độ trích ly 61oC, thời gian in H22 tumor-bearing mice, Int. J. Biol. trích ly 175 phút và nồng độ ethanol 57% thì Macromol., 69, 43381–43384. thu được dịch trích ly có hàm lượng tổng 7. Marino A., Elberti M.G., Cataldo A. phenolic đạt giá trị 123,52±0,4 mgGAE/g và (1989), Sterols from Gynostemma hàm lượng tổng flavonoid đạt 18,34±0,2 pentaphyllum, Boll. Soc. Ital. Biol. Sper., 65(4), 317–319. mgCE/g. Dịch trích ly từ cây Giảo cổ lam có 8. Wang Z., Luo D. (2007), Antioxidant giá trị dược liệu cao, chứa nhiều các hợp activities of different fractions of chất có hoạt tính sinh học, ứng dụng để sản polysaccharide purified from Gynostemma xuất các loại thực phẩm và thực phẩm chức pentaphyllum Makino, Carbohydrate năng phục vụ sức khỏe con người. Polymers, 68(1), 54–58. 9. Fang Z.P., Zeng X.Y. (1989), Isolation and TÀI LIỆU THAM KHẢO identification of flavonoids and organic acids 1. Phạm Hoằng Bộ, (1999), Cây cỏ Việt Nam, from Gynostemma pentaphyllum Makino, quyển 1, Nxb Trẻ. China journal of Chinese materia medica, 2. Lin C.C., Huang P.C., Lin J.M. (2000), 14(11), 676–678. Antioxidant and hepatoprotective effects of 10. Singleton, V.L., Orthofer R., Lamuela- Anoectochilus formosanus and Gynostemma Raventos R.M., (1999), Analysis of total pentaphyllum, Am. J. Chin. Med., 28(1), 87–96. phenols and other oxidation substrates and 3. La Cour B., Molgaard P., Yi Z., (1995), antioxidants by means of Folin-Ciocalteu Traditional Chinese medicine in treatment of reagent. Meth. Enzymol., 299, 152-178. hyperlipidaemia, J. Ethnopharmacol., 46(2), 11. Marinova D., Ribarova F., Atanassova M., 125–129. (2005), Total phenolics and total flavonoid in 4. Huang W.C., Kuo M.L., Li M.L., (2007), Bulgarian fruits and vegetables, J. Univ. The Extract of Gynostemma pentaphyllum Chem. Tech. Metallurg., 40 (3), 255-260. enhanced the production of antibodies and 12. Yang B., Liu X., Gao Y., (2009), Extraction cytokines in mice", Yakugaku Zasshi, 127(5), optimization of bioactive compounds (crocin, 889–896. geniposide and total phenolic compounds) 5. Lin J.M., Lin C.C., Chiu H.F., (1993), from Gardenia (Gardenia jasminoides Ellis) Evaluation of the antiinflammatory and liver- fruits with response surface methodology, protective effects of Anoectochilus Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 10, 610– formosanus, Ganoderma lucidum and 615. 544