TNU Journal of Science and Technology
230(05): 271 - 278
http://jst.tnu.edu.vn 271 Email: jst@tnu.edu.vn
OPTIMIZATION OF THE EXTRACTION CONDITIONS OF POLYPHENOLS
FROM AN XOA LEAVES (HELICTERES HIRSUTA LOUR.)
Huynh Thi Như Quynh, Nguyen Thi Van Anh, Ha Hoang Anh Vinh, Dang Thi Huyen,
Vu Thi Hong Nhung, Le Trung Khoang*
Buon Ma Thuot Medical University
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received:
08/10/2024
The aim of the study is to investigate the optimal conditions for
extracting polyphenols from the leaves of An Xoa (Helicteres hirsuta
Lour.). Firstly, the study was conducted with a single variable effect on
yield of extract and total polyphenol content. Then, the influencing
factors were included in the Box-Behnken design for the optimization
(Design Expert 12 software) including: ethanol concentration (30% -
70%), solvent material ratio (10/1 - 20/1) and extraction time (30 - 90
mins). The total polyphenol content in the extract was quantified with
Folin-Ciocalteu reagent by spectrophotometry at 765 nm wavelength.
The results showed that the optimal conditions were: ethanol
concentration of 70%, solvent material ratio of 12.5/1 (ml/g), and
extraction time of 90 mins. The experimental values (total polyphenol
content = 245.60 ± 3.18 mg GAE, amount of dry extract = 2.66 ± 0.04
g) were not significantly different from the predicted values (total
polyphenol content = 244.91 mg GAE, amount of dry extract = 2.67 g).
Revised:
06/02/2025
Published:
07/02/2025
KEYWORDS
Extraction
Helicteres hirsuta Lour.
An Xoa leaves
Polyphenol
Optimization
TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH CHIẾT POLYPHENOL TỪ LÁ CÂY AN XOA
(HELICTERES HIRSUTA LOUR.)
Huỳnh Thị Như Quỳnh, Nguyễn Thị Vân Anh, Hà Hoàng Anh Vĩnh, Đặng Thị Huyền,
Vũ Thị Hồng Nhung, Lê Trung Khoảng*
Trường Đại học Y Dược Buôn Ma Thuột
TÓM TẮT
Ngày nhận bài:
08/10/2024
Mục tiêu của nghiên cứu là tiến hành khảo sát điều kiện tối ưu hóa để
chiết xuất polyphenol từ lá cây An Xoa (Helicteres hirsuta Lour.).
Nghiên cứu được tiến hành sơ bộ với khảo sát ảnh hưởng của một số
yếu tố đơn biến đến khối lượng cao và tổng lượng polyphenol có
trong cao chiết. Các yếu tố ảnh hưởng được đưa vào mô hình tối ưu
hóa Box-Behnken (Design Expert 12) bao gồm: nồng độ ethanol
(30% – 70%), tỷ lệ dung môi/dược liệu (10/1 – 20/1) và thời gian
chiết (30 – 90 phút). Tổng lượng polyphenol trong cao chiết được
định lượng với thuốc thử Folin - Ciocalteu bằng phương pháp đo
quang tại bước sóng 765 nm. Kết quả đã được xác định được điều
kiện tối ưu là: nồng độ ethanol 70%, tỷ lệ DM/DL 12,5/1 (ml/g), thời
gian chiết 90 phút. Các giá trị thực nghiệm (tổng lượng polyphenol =
245,60 ± 3,18 mg GAE, khối lượng cao khô = 2,66 ± 0,04 g) khác
biệt không nhiều so với giá trị dự đoán (tổng lượng polyphenol =
244,91 mg GAE, khối lượng cao khô = 2,67 g).
Ngày hoàn thiện:
06/02/2025
Ngày đăng:
07/02/2025
DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11266
* Corresponding author. Email: Trungkhoang@gmail.com
TNU Journal of Science and Technology
230(05): 271 - 278
http://jst.tnu.edu.vn 272 Email: jst@tnu.edu.vn
1. Đặt vấn đề
Polyphenol là một nhóm hợp chất tự nhiên có nhiều trong thực vật mang lại nhiều lợi ích cho
sức khỏe con người và hiện được nhận sự quan tâm lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ngành
thực phẩm và dược phẩm [1]-[5]. Các nghiên cứu trước đây cũng cho thấy sự liên quan của một
vài phenol trong công thức thuốc y học cổ truyền đối với việc điều trị bệnh [6], [7]. Việc đưa các
hợp chất polyphenolic vào nhiều loại thực phẩm khác nhau đã chứng minh khả năng kéo dài thời
hạn sử dụng và có tác động tích cực đến sức khỏe con người như chống oxy hóa, hạ huyết áp,
điều hòa miễn dịch, kháng khuẩn, và chống ung thư [8].
Cây An Xoa có tên khoa học Helicteres hirsuta Lour., thuộc họ Trôm (Sterculiaceae) là loài
cây được biết đến với nhiều công dụng quý trong lĩnh vực y học. Trong y học cổ truyền, hầu hết
các bộ phận của cây An Xoa đều được sử dụng để làm thuốc điều trị các bệnh khác nhau như
nhức mỏi, đau lưng, mất ngủ, da xanh, đặc biệt là điều trị các bệnh về gan. Thân và lá cây An
Xoa có thể chữa trị được một số bệnh thường gặp như mụn nhọt, sưng lở. Phần rễ cây được dùng
để giảm đau, chữa kiết lỵ, cảm cúm, và làm thuốc tiêu độc [9]. Lá cây An Xoa được biết đến là
một nguồn giàu polyphenol có hoạt tính sinh học cao. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có nhiều
nghiên cứu về tối ưu hóa quy trình chiết xuất polyphenol từ lá cây An Xoa để thu được cao bán
thành phẩm có hàm lượng polyphenol cao có thể sử dụng trong sản xuất. Vì vậy, mục đích của
nghiên cứu này là xác định được điều kiện tối ưu để chiết polyphenol từ lá cây An Xoa.
2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng, hóa chất nghiên cứu
Lá cây An Xoa được thu hái tại thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk (được định danh
bằng phương pháp sinh học phân tử tại Công ty Cổ phần Phù Sa Genomics). Sau đó sẽ tiến hành
làm sạch, sấy ở nhiệt độ 60 °C bằng tủ sấy tới khi độ ẩm không đổi (dưới 12%), nghiền nhỏ thành
dạng bột có kích thước 0,5 – 2 mm (Hình 1). Bột lá An Xoa được bảo quản trong các túi
polyethylen và hút chân không để sử dụng cho nghiên cứu.
Hóa chất: Thuốc thử của Folin- Ciocalteu (Merck), Acid gallic chuẩn (Trung Quốc), Ethanol
(Việt Nam), Methanol (Xilong, Trung Quốc), Natri carbonat (Xilong, Trung Quốc).
Hình 1. Hình ảnh lá cây An Xoa dùng trong nghiên cứu (lá tươi, lá khô, và bột khô)
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số đơn yếu tố đến khối lượng cao chiết và tổng lượng
polyphenol
Quy trình chiết cao từ bột An Xoa được tiến hành như sau: cân 40 g bột lá An Xoa cho vào
trong bình nón nút mài, thêm dung môi chiết ngâm trong 2 giờ. Tiến hành khảo sát các đơn yếu
tố ảnh hưởng đến chiết xuất: nồng độ ethanol, tỷ lệ dung môi/dược liệu (DM/DL), thời gian, và
nhiệt độ. Quá trình chiết được tiến hành trên bếp cách thủy Binder FD115, sau đó lọc bỏ bã thu
được dịch lọc, cô bay hơi dung môi bằng máy cô quay chân không và trên bếp cách thủy cho đến
khi cao đạt hàm ẩm theo quy định trong Dược điển Việt Nam V [10].
TNU Journal of Science and Technology
230(05): 271 - 278
http://jst.tnu.edu.vn 273 Email: jst@tnu.edu.vn
Tại các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng đơn biến, chỉ thay đổi các giá trị của yếu tố cần khảo
sát và cố định các yếu tố còn lại (điều kiện cố định là ethanol 70%, tỷ lệ DM/DL 15/1, thời gian
chiết 60 phút, nhiệt độ chiết 60 °C). Các yếu tố được khảo sát là: nồng độ ethanol: 30 – 50 - 70 -
90%; tỷ lệ DM/DL: 10/1 - 15/1 - 20/1 - 25/1 (ml/g); thời gian chiết: 30 – 60 - 90 - 120 phút; nhiệt
độ chiết: 30 - 45 - 60 - 75 °C.
2.2.2. Tối ưu hóa quy trình chiết polyphenol từ lá An Xoa
Sau khi khảo sát đơn biến, lựa chọn các biến đầu có ảnh hưởng và khoảng giá trị cần khảo sát
để tối ưu hóa theo mô hình Box Benhken, biến đầu ra là khối lượng cao và tổng lượng
polyphenol của mỗi công thức thử nghiệm được trình bày trong Bảng 1 và Bảng 2. Sử dụng phần
mềm Design Expert 12.0 để phân tích, tìm ra quy luật, xu hướng và mức độ ảnh hưởng, mối quan
hệ định lượng giữa các biến đầu vào đến biến đầu ra để lựa chọn bộ giá trị tối ưu đáp ứng được
mục tiêu tổng lượng polyphenol thu được cao nhất và khối lượng cao chiết thu được nằm trong
khoảng phù hợp. Tiến hành thực nghiệm kiểm chứng để xác nhận tính chính xác của giá trị dự
đoán, đồng thời cũng xác nhận công thức tối ưu.
2.2.3. Phương pháp định lượng polyphenol toàn phần
Định lượng tổng lượng polyphenol (TPC) bằng thuốc thử Folin- Ciocalteu: Áp dụng phương
pháp xác định hàm lượng polyphenol toàn phần bằng phương pháp đo màu sử dụng thuốc thử
Folin-Ciocalteu được Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam ban hành vào năm 2013 [11]. Cân
chính xác khoảng 1 g cao hoà tan vừa đủ 50 ml methanol, tiến hành lọc. Hút chính xác 1 ml dung
dịch mẫu thử có nồng độ 100 µg/ml vào các ống falcon, thêm 5 ml thuốc thử Folin – Ciocalteu 10%
vào lắc đều, để yên 5 phút. Sau đó thêm 4 ml dung dịch natri cacbonat 7,5%, đậy nắp và trộn đều.
Để yên ở nhiệt độ phòng trong 60 phút. Đo độ hấp thu của mẫu thử ở bước sóng 765 nm.
3. Kết quả và bàn luận
3.1. Kết quả sự ảnh hưởng của một số đơn yếu tố đến khối lượng cao chiết và tổng lượng
polyphenol
Kết quả khảo sát ảnh hưởng đơn biến tới khối lượng cao chiết và TPC được trình bày trong
Hình 2.
Hình 2. Sự ảnh hưởng của một số đơn yếu tố đến khối lượng cao chiết và tổng lượng polyphenol
Chú thích: (a) Ảnh hưởng của nồng độ dung môi; (b) Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/dược liệu; (c) Ảnh
hưởng của thời gian chiết; (d) Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
TNU Journal of Science and Technology
230(05): 271 - 278
http://jst.tnu.edu.vn 274 Email: jst@tnu.edu.vn
Kết quả thu được cho thấy nồng độ ethanol ảnh hưởng mạnh tới khối lượng cao chiết và TPC
thu được. Khối lượng cao chiết thu được nhiều nhất khi sử dụng dung môi ethanol 50%, nguyên
nhân có thể do tại nồng độ cân bằng ethanol – nước, cao chiết thu được chứa rất nhiều các chất
tan phân cực và không/ít phân cực. Kết quả này cũng tương tự như một số tác giả khác đã công
bố, khi lựa chọn ethanol 50% là dung môi thu được khối lượng cao chiết nhiều nhất [12]. Khác
với khối lượng cao, tổng lượng TPC thu được nhiều nhất khi sử dụng dung môi ethanol 70%, vì
đa số polyphenol có độ tan tốt trong dung môi ethanol, nhưng nếu sử dụng ethanol nồng độ cao
(90%) thì tổng lượng thu được giảm. Nguyên nhân có thể do khi dùng ethanol 90%, lượng nước
sử dụng ít làm cho dược liệu khó trương nở hết, dẫn tới hiệu suất chiết polyphenol có xu hướng
giảm, kết quả này cũng tương tự một số công bố trước đó khi lựa chọn ethanol 70% là nồng độ
tối ưu để chiết xuất polyphenol [13]. Chính vì vậy, nồng độ ethanol được lựa chọn để khảo sát
trong giai đoạn tối ưu hoá là 30% - 70%.
Đối với ảnh hưởng của lượng dung môi sử dụng, khối lượng cao thu được tỷ lệ thuận với tỷ lệ
DM/DL, vì khi sử dụng càng nhiều dung môi thì lượng chất tan thu được càng lớn. Nhưng đối
với tổng lượng TPC thu được cao nhất khi sử dụng với tỷ lệ DM/DL là 15/1. Nguyên nhân có thể
do khi sử dụng một lượng dung môi quá lớn, làm kéo dài quá trình cô bay hơi dung môi dẫn tới
gia tăng tỷ lệ polyphenol bị phân hủy bởi nhiệt [14]. Kết quả tương tự đối với ảnh hưởng của thời
gian chiết, khối lượng cao có xu hướng gia tăng theo thời gian. Tuy nhiên, tổng lượng TPC thu
được tại thời điểm 60 phút và 90 phút ít có sự khác biệt, và với thời gian chiết là 120 phút thì
tổng lượng TPC có xu hướng giảm. Do vậy, tỷ lệ DM/DL được lựa chọn để khảo sát trong giai
đoạn tối ưu hoá là 10/1 – 20/1, và thời gian chiết là 30 – 90 phút.
Đối với nhiệt độ, khối lượng cao chiết thu được có xu hướng tỷ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt
độ trong khoảng khảo sát từ 30-75 °C. Cụ thể, khối lượng cao chiết gia tăng trong các khoảng 30-
45°C và 60 – 75 °C, còn trong khoảng 45-60 °C thì khối lượng cao ít có sự khác biệt (Hình 2d).
Nhưng tổng lượng TPC không có sự khác biệt nhiều ở nhiệt độ 60 °C và 75 °C. Nguyên nhân có
thể do khi khảo sát đơn biến nhiệt độ (cố định DM/DL là 15/1, ethanol 70%, thời gian 60 phút),
với lượng dung môi sử dụng khá nhiều và loại dung môi rất dễ hòa tan polyphenol, do vậy ảnh
hưởng của nhiệt độ ở 60 °C và 75 °C là không đáng kể [15]. Với mong muốn thu được lượng
polyphenol nhiều, khối lượng cao chiết ít (ít tạp chất), và qui trình an toàn - dễ thực hiện, chúng
tôi lựa chọn cố định nhiệt độ chiết là 60 °C.
3.2. Kết quả tối ưu hoá quy trình chiết polyphenol từ lá An Xoa
3.2.1. Kết quả của các thử nghiệm tối ưu hoá quy trình chiết polyphenol từ lá An Xoa
Với các thông số đã được khảo sát sơ bộ để lựa chọn giới hạn đánh giá, tiến hành tối ưu hoá
các biến đầu vào: thời gian chiết, nồng độ ethanol, tỷ lệ DM/DL ở hai mức độ với phần mềm
Design Expert 12.0.
Bảng 1. Khai báo biến trong thử nghiệm tối ưu
Biến
Đơn vị
Mức thấp
Mức cao
X1-Thời gian chiết
Phút
30
90
X2-Nồng độ ethanol
%
30
70
X3-Tỷ lệ DM/DL
ml/g
10/1
20/1
Y1-Khối lượng cao thu được
g
Y2-Tổng lượng polyphenol
mg GAE
Kết quả của các thử nghiệm tối ưu hoá các công thức được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả tối ưu hoá quy trình chiết
STT
Thời gian chiết
(Phút)
Nồng độ Ethanol
(%)
Tỷ lệ DM/ DL
(ml/g)
Khối lượng cao chiết
(g)
TPC tổng
(mg GAE)
1
90
50
20
4,21
218,35
2
60
30
20
2,97
100,89
TNU Journal of Science and Technology
230(05): 271 - 278
http://jst.tnu.edu.vn 275 Email: jst@tnu.edu.vn
STT
Thời gian chiết
(Phút)
Nồng độ Ethanol
(%)
Tỷ lệ DM/ DL
(ml/g)
Khối lượng cao chiết
(g)
TPC tổng
(mg GAE)
3
30
70
15
2,76
213,89
4
60
50
15
4,07
207,57
5
60
70
20
3,35
251,07
6
30
50
10
3,15
141,58
7
60
70
10
2,31
200,91
8
30
30
15
2,73
99,81
9
90
50
10
3,41
188,98
10
30
50
20
3,66
188,47
11
60
30
10
2,31
76,48
12
60
50
15
4,14
194,7
13
60
50
15
4,1
185,24
14
90
70
15
2,92
252,42
15
90
30
15
2,71
115,75
Dựa vào kết quả các thử nghiệm, phân tích và đánh giá với phần mềm Design Expert 12.0 để
khảo sát các mô hình và yếu tố ảnh hưởng.
Phân tích ảnh hưởng của các thông số đầu vào tới khối lượng cao chiết thu được
Kết quả phân tích ảnh hưởng của các thông số đầu vào tới khối lượng cao chiết được thể hiện
trong Bảng 3 và Hình 3.
Bảng 3. Kết quả phân tích ảnh hưởng của các thông số đầu vào tới khối lượng cao chiết
Tổng bình phương
Bậc tự do
Giá trị F
Giá trị p
Các giá trị khác
Mô hình
44,34
9
44,07
0,0003
CV = 5,63%
Adjuste R2 =
0,9648
Predicted R2 =
0,8059
Adequate
Precision =
18,001
X1-Thời gian chiết
0,9006
1
8,06
0,0363
X2-Nồng độ ethanol
0,3288
1
2,94
0,1470
X3-Tỷ lệ DM/DL
7,97
1
71,31
0,0004
X1 X2
0,0489
1
0,4370
0,5378
X1 X3
0,2131
1
1,91
0,2259
X2 X3
0,2591
1
2,32
0,1884
X1²
1,74
1
15,56
0,0109
X2²
32,97
1
294,86
< 0,0001
X3²
2,06
1
18,47
0,0077
Residual
0,5590
5
Lack of Fit
0,5372
3
16,41
0,0580
Pure Error
0,0218
2
Cor Total
44,90
14
Ghi chú: CV – Hệ số biến thiên; Adjusted R2 – hệ số R2 đã hiệu chỉnh; Predicted R2 - Hệ số R2 dự đoán;
Adequate Precision: Tỷ số tín hiệu trên nhiễu.
Phương trình khối lượng cao chiết thu được: Y11,5 = 8,31 + 0,3355X1 + 0,2027X2 + 0,9983X3 +
0,1105 X1X2 + 0,2308 X1 X3 + 0,2545 X2 X3 – 0,6863 X12 – 2,99 X22 – 0,7478 X32 (1)
Hình 3. Đường biểu diễn bề mặt đáp ứng của khối lượng cao chiết và các yếu tố ảnh hưởng