Đề tài Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng - Ứng dụng vi sóng trong chiết xuất polyphenol từ cây chè

Chè là một cây khỏe, mọc hoang và không cắt xén có thể cao tới 10m hay hơn nữa, đường kính thân có thể tới mức một người ôm không xuể. Đôi khi mọc thành rừng gỗ trên núi đá cao. Nhưng trong khi trồng tỉa thường người ta cắt xén để tiện việc hái nên chỉ cao nhất là 2m. Nhiều cành đâm ngay từ gốc. Lá mọc so le, không rụng. Hoa to trắng, mọc ở kẽ lá mùi rất thơm, nhiều nhị. Quả là một nang thường có ba ngăn, nhưng chỉ còn một hạt do các hạt khác bị teo đi. Quả khai bằng lối cắt ngang, hạt không phôi nhũ, lá mầm lớn, có chứa dầu.

doc23 trang | Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 13453 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng - Ứng dụng vi sóng trong chiết xuất polyphenol từ cây chè, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT CÓ HỖ TRỢ VI SÓNG ỨNG DỤNG VI SÓNG TRONG CHIẾT XUẤT POLYPHENOL TỪ CÂY CHÈ. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Cây chè Camellia sinenssis O.Ktze ( Thea chinensis Seem.) được sử dụng từ rất lâu trong dân gian cũng như trong y học phương Đông. Gần đây y học hiện đại quan tâm nhiều đến tính chất chống oxy hóa của các hợp chất polyphenol có chứa trong cây chè, nhiều nghiên cứu được thực hiện để tìm giải pháp cho chữa trị cho các căn bệnh nan y như ung thư, HIV… Việc nghiên cứu và chiết xuất thành phần polyphenol trong cây chè được thực hiện bằng nhiều phương pháp như chiết xuất hồi lưu, chiết xuất hỗ trợ siêu âm, chiết xuất ngấm kiệt… Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng (Microwave-asissted extraction) đã được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nghiên cứu hóa thực vật cũng như trong lĩnh vực chiết xuất hợp chất trong nghành Dược với các ưu điểm về thời gian chiết xuất, tiết kiệm dung môi và năng lượng, tính chọn lọc, ít ảnh hưởng đến cấu trúc của các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ…. Bài báo cáo này dựa trên những hiểu biết về các công trình nghiên cứu trước đây được công bố trên các tạp chí và trên các trang mạng, trong các sách vở về cây chè và ứng dụng của phương pháp microwave trong chiết xuất dược liệu để tổng hợp nên một quy trình chiết xuất mang tính tham khảo về dược liệu chè của Việt Nam. 1. PHẦN TỔNG QUAN. 1.1. KHÁI NIỆM VỀ VI SÓNG.[1] 1.1.1. VI SÓNG. Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng cực ngắn hay còn gọi là sóng siêu tần, sóng UHF (Ultra High Frequence wave). Trong phổ điện từ (electromagnetic spectrum), vi sóng nằm ở khoảng giữa phổ, từ tần số 0,3GHz đến 300GHz, tương ứng với độ dài của sóng trong khoảng 100cm đến 1cm, do đó vi sóng còn gọi là sóng cm. Trong không khí, l = c/f, tần số f càng lớn thì độ dài sóng l càng nhỏ. f(MHz) = 915. l(cm) = 32.76. f(MHz) = 2450. l(cm) = 12.25. Trong lĩnh vực ISM (Industry, Science, Medicine) trên thế giới người ta qui ước sử dụng các loại vi sóng có tần số 915,2450,5800,24125MHz. Trong các tần số trên, chỉ có tần số 2450 MHz là được sử dụng rộng rãi. Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đều sử dụng tần số 2450MHz, tần số này còn được dùng trong công nghệ nông sản, thực phẩm. Sự giới hạn tần số nhằm ngăn ngừa sự gây trở ngại những tần số dành cho truyền thông. Năng lượng của vi sóng là năng lượng điện từ. Năng lượng photon của vi sóng rất thấp. Tại 2450MHz, năng lượng photon của vi sóng khoảng 0,0016 eV (0,037 kcal/mol), trong khi năng lượng của một nối hóa học là 80-120 kcal/mol (H-OH là 4,8 eV, CH3-CH3 là 3,61 eV, nối hidrogen là 0,04-0,44 eV). Do đó vi sóng không ảnh hưởng đến cơ cấu phân tử hợp chất hữu cơ. Sự kích thích phân tử của vi sóng thuần túy là về động học. Vi sóng: Xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polimer. Phản chiếu trên bề mặt kim loại. Lan truyền trong chân không trong áp suất cao. Vô hại đối với sinh vật. Khi vi sóng chạm đến vật liệu, một phần năng lượng của nó bị phản xạ trở lại, một phần đáng kể hơn sẽ bị vật liệu hấp thu. Năng lượng này chuyển hóa thành nhiệt lượng và giảm dần khi nó truyền đi trong vật liệu. 1.1.2. CƠ SỞ CỦA CHIẾT VI SÓNG. Sự đun nóng bằng vi sóng là một tiến trình làm tăng nhiệt độ của vật chất một cách đặc biệt. Tiến trình này không phụ thuộc vào sự dẫn nhiệt của bình chứa và vật chất. Sự tăng nhiệt cục bộ tức thời của vật chất là do sự quay lưỡng cực (dipole rotation) và sự dẫn truyền ion (ionic conduction). Đó là 2 cơ chế cơ sở của sự chuyển năng lượng từ vi sóng sang vật chất. Nhiệt sinh ra do sự dẫn truyền ion là kết quả của sự tăng trở kháng của môi trường chống lại sự dịch chuyển của các ion trong trường điện từ. Còn cơ chế quay lưỡng cực là quá trình đổi hướng của một phân tử phân cực theo chiều của điện trường. Thí dụ tại tần số 2450MHz, điện trường E của vi sóng đổi chiều 4,9.10mũ 9 lần/s. Dưới tác động của điện trường, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường. Do đó trong điện trường xoay chiều tần số rất cao (MHz) sẽ gây ra sự xáo trộn ma sát với vận tốc rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc sự nóng lên của vật chất. Những hợp chất càng phân cực càng mau nóng dưới sự chiếu xạ của vi sóng. Vi sóng kích hoạt những phân tử phân cực, đặc biệt là nước. Nước bị đun nóng bởi sự hấp thu vi sóng và bốc hơi, tạo ra áp suất cao tại nơi tác dụng, làm cho nước di chuyển từ tâm vật chất ra bề mặt của nó. Nguyên tắc này được ứng dụng trong sự sấy chiếu xạ bằng vi sóng. Với một cơ cấu có độ bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực mạnh, do đó nước là một chất rất lý tưởng, rất dễ đun nóng bằng vi sóng. Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: -OH, -COOH, -NH2 ... trong các hợp chất hữu cơ cũng là những nhóm chịu sự tác động mạnh của trường điện từ. 1.1.3. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA VI SÓNG. Ưu điểm của vi sóng: Không có quán tính nhiệt. Hiệu suất chiết cao hơn so với một số phương pháp chiết thông thường. Sản phẩm trích ly chất lượng tốt. Thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường (Năng lượng sạch,dễ chế tạo và dễ kiểm soát. Thời gian chiết nhanh. Có tác dụng đặc biệt với các phân tử phân cực. Nhược điểm: Không áp dụng cho các phân tử không phân cực. Khó áp dụng cho quy mô công nghiệp vì đầu tư cho thiết bị tạo vi sóng là không nhỏ để có đủ công suất. Nhiệt độ sôi của các dung môi đạt được rất nhanh, có thể gây nổ 1.1.4. ỨNG DỤNG CỦA VI SÓNG. Với những tính năng vượt trội mà nó có được, vi sóng được ứng dụng rộng rãi và tin cậy. Đặc biệt, trong các phản ứng cần cấp nhiệt, các phản ứng giữa các pha dị thể. Vi sóng còn có tác dụng tăng cường khuấy trộn, tăng tiếp xúc pha làm cho hiệu suất phản ứng được lớn hơn. Vi sóng đã được ứng dụng trong các lĩnh vực: Hỗ trợ chiết xuất. Tổng hợp hữu cơ (kích hoạt phản ứng): Giảm thời gian phản ứng. Giảm phản ứng phụ. Tăng hiệu suất. Tăng độ chọn lọc. Phân tích (hóa vô cơ, đo độ ẩm, thủy giải,...) Hỗ trợ công việc phòng thí nghiệm: Sấy khô các vật dụng thủy tinh. Tăng hoạt sắc kí bản mỏng. Hoạt hóa tái tạo chất hấp thu sắc ký, chất hút ẩm, rây phân tử, chất mang rắn. Trong thông tin liên lạc: Bluetooth và các chuẩn IEEE 802.11g, 802.11b và 802.11a. Trong công nghiệp: Sấy khô thực phẩm. Sát trùng thực phẩm. Sấy gỗ. 1.1.5. LÒ VI SÓNG. Một lò vi sóng 915 hoặc 2450MHz có 3 bộ phận chính: Magnetron, ống dẫn sóng, lòng lò. Magnetron: nguồn phát sóng điện từ, bộ phận chuyển hóa năng lượng điện thành năng lượng vi sóng. Đó là 1 ống được rút chân không, tạo thành bởi 2 hình trụ đồng tâm (anod và catod). Ống dẫn sóng: là bộ phận dẫn vi sóng từ magnetron đi vào lòng lò. Lòng lò: là nơi chứa mẫu vật chịu sự chiếu xạ vi sóng. Vách lò làm bằng kim loại nên có khả năng phản chiếu vi sóng, tránh sự rò rỉ vi sóng và tăng hiệu quả của lò. Do đó, vi sóng phản chiếu lại trên vách lò và di chuyển xuyên qua mẫu vật nhiều lần. Các kiểu lò vi sóng: Dựa vào nguyên tắc chiếu xạ vi sóng vào mẫu vật, người ta chia lò vi sóng làm 2 loại: lò đơn cách (monomode, single-mode), lò đa cách (multimode). Lò đa cách (các lò vi sóng gia dụng hầu hết thuộc loại này): Sự phân phối điện trường trong lòng lò là kết quả sự phản chiếu nhiều lần của vi sóng lên trên vách lò, chồng chéo nhau. Do đó điện trường trong lòng lò không đồng nhất, vật chất không được đun nóng đều, xuất hiện những điểm quá nóng (hot spot). Trong các lò vi sóng thế hệ mới, để khắc phục nhược điểm này, người ta trang bị thêm ngay một đĩa xoay đều trong suốt thời gian chiếu xạ vi sóng, ngay trong lòng lò, để vật chất được đun nóng đều. Khi đưa lò vi sóng gia dụng vào phục vụ tổng hợp hữu cơ, phải tìm ra những điểm quá nóng này để đặt bình phản ứng. Lò đơn cách: Kích thước của ống dẫn sóng và sự chiếu xạ được tính toán để chỉ còn có một cách lan truyền và cộng hưởng của sóng. Điện trường được phân phối đều trong ống dẫn sóng và cả ngay trong mẫu vật, cho hiệu suất cao hơn khi sử dụng lò đa cách. Hình minh họa các loại lò microwave 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ VÀ NHÓM POLYPHENOL. 1.2.1. PHÂN LOẠI THỰC VẬT – ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI VÀ PHÂN BỐ[2]. Tên khoa học Camellia sinensis O.Ktze ( Thea chinensis Seem.). Còn có tên gọi khác là cây Trà. Thuộc họ Chè: Theaceae. Bộ phận thường dùng là búp và lá chè non (Folium Theae), sao khô làm thuốc, thường gọi là chè hương hay chè Tàu. Còn gọi là chè diệp. Mô tả cây: Chè là một cây khỏe, mọc hoang và không cắt xén có thể cao tới 10m hay hơn nữa, đường kính thân có thể tới mức một người ôm không xuể. Đôi khi mọc thành rừng gỗ trên núi đá cao. Nhưng trong khi trồng tỉa thường người ta cắt xén để tiện việc hái nên chỉ cao nhất là 2m. Nhiều cành đâm ngay từ gốc. Lá mọc so le, không rụng. Hoa to trắng, mọc ở kẽ lá mùi rất thơm, nhiều nhị. Quả là một nang thường có ba ngăn, nhưng chỉ còn một hạt do các hạt khác bị teo đi. Quả khai bằng lối cắt ngang, hạt không phôi nhũ, lá mầm lớn, có chứa dầu. Đặc điểm phân bố: Chè là một cây có nguồn gốc từ Trung Quốc. Nhân dân Trung Quốc đã biết dùng chè từ 2500 năm TCN, sau tới Nhật Bản và nhiều nước Châu Á khác. Hiện nay cây Chè được trồng ở nhiều nước. Ở nước ta, chè được trồng nhiều nhất tại các tỉnh Phú Thọ, rồi tới Tuyên Quang, Hà Giang, Thái Nguyên, các tỉnh miền Nam cũng trồng rất nhiều ( Quãng Nam, Đà Nẵng, Dak Lak, Lâm Đồng). 1.2.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CHÍNH CỦA CÂY CHÈ[3][4]. Thành phần hóa học của chè phụ thuộc vào giống, tuổi chè, điều kiện đất đai, địa hình, kỹ thuật canh tác và mùa thu hoạch. Trong búp chè gồm có: Nước 75 – 82%. Tanin: là hỗn hợp catechin (30 – 35%). Theo kết quả nghiên cứu ở chè ta: có 36% ở tôm, 37,77% ở lá thứ nhất, 34,74% ở lá thứ hai, 30,77 % ở lá thứ ba, cuống chứa 25,56% tanin. Tanin được xem là thành phần quan trọng thứ hai trong cây chè. Người ta đã phân lập từ chè xanh Nhật Bản l – epicatechin, l – galocatechin, ester galonyll của epicatechi. Epicatechin và galocatechin cũng có trong các loại chè xanh của Ấn Độ, Srilanca và Java. Gần đây, người ta đã xác định các thành phần polyphenol trong chè bằng phương pháp sắc ký. Nhiều loại catechin đã được phân lập từ phân đoạn chiết bằng acetate etyl, gồm l – galocatechin, d, l – galocatechin, l – epicatechin, d,l – catechin, l – galocatechin gallat. Các polyphenol là những thành phần chủ yếu biến đổi trong quá trình chế biến chè đen. Epigallocatechin – 3 – gallate (EGCG) Epigallocatechin (EGC) Epicatechin – 3 – gallate (ECG) Epicatechin (EC) Alkaloid: cafein là alkaloid chính (2,5 – 4, 5%). Trong lá thứ nhất có 3,39%, lá thứ hai có 4,20%, lá thứ ba có 3,40%, lá thứ tư có 2,10%, cuống chè có 0,36%. Ngoài ra còn có một lượng rất nhỏ theophyllin (0,02 – 0,04%), theobromin 0,05%, adenin và xanthin. Thành phần cafein không bị biến đổi trong quá trình chế biến. Cafein Protein và acid amin: protein thường kết hợp với tanin. Trong chè người ta đã tìm thấy 17 acid amin. Các acid amin này kết hợp với đường và tanin tạo ra aldehyde có mùi thơm của chè đen và làm cho chè xanh có dư vị tốt. Glucid và pectin. Flavonoid: camferol, quexitrin, mirxetin… Tinh dầu. Vitamin A, B1, B2, PP và nhiều nhất là vitamin C. Ngoài ra còn có men: amilase, glucosidase, protease, peroxidase và poly-phenoloxidase và các muối vô cơ. 1.2.3. CẤU TRÚC – TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA NHÓM POLYPHENOL ĐỊNH HƯỚNG CHIẾT XUÂT TRONG CÂY CHÈ[5]. Hợp chất polyphenol trong cây chè thuộc nhóm tannin không thủy phân được hay còn gọi là nhóm tannin ngưng tụ, tannin pyrocatechin. Các hợp chất này có tính chất chung của tannin. 1.2.3.1. LÝ TÍNH: Hợp chất rất phân cực, dễ tan trong dung môi là kiềm loãng, cồn loãng. Tan trong cồn, aceton, etyl acetate. Khó tan trong nước, khó kết tinh. Không tan trong dung môi kém phân cực như n – hexan, ether dầu hỏa, benzen, dietyl ether. Với các dung dịch nước của protein như albumin, gelatin: tạo phức tủa bền (có tính thuộc da). Phổ IR và UV: catechin có E ~ 130 – 140 ( vùng 280nm), epicatechin có E ~ 65 – 70 ( vùng 272nm). Gây săn se niêm mạc, kích ứng dạ dày. 1.2.3.2. HÓA TÍNH: Phản ứng tạo tủa với dung dịch protein (gelatin muối, bột da) tạo phức tủa màu trắng. Phản ứng với các muối kim loại (Pb2+, Fe3+, Al3+…). Với muối sắt (III) sẽ cho màu xanh lá đậm hay xanh rêu, muối chì cho màu trắng ngà. Phản ứng thế trên nhân thơm: cho tủa bông trắng với dung dịch nước brom. Không bị thủy phân bởi tannase, acid hoặc kiềm nóng mà ngưng tụ tạo thành phlobaphen (đỏ tannin). Phản ứng với thuốc thử Stiasny (Formol + HCl đậm đặc tỷ lệ 2:1 ) tạo chất trùng hợp màu đỏ gạch không tan trong nước. 2. PHẦN THỰC NGHIỆM - CHIẾT XUẤT POLYPHENOL BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG[6]. 2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP. 2.1.1. NGUYÊN LIỆU. Chè xanh (búp và 2,3 lá non) ở vùng Bảo Lộc, Lâm Đồng, được cung cấp bởi công ty chè Minh Rong. Chè được bất hoạt enzyme bằng cách hấp khoảng 90 giây trước khi sử dụng. Thuốc thử Folin – Ciocalteu (Merk), các hóa chất còn lại sử dụng trong các thí nghiệm đều đạt độ tinh khiết của chất dùng phân tích. 2.1.2. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT CÓ HỖ TRỢ VI SÓNG. Sử dụng lò vi sóng gia dụng (Whirpool Oven, công suất 450, 600, 800W) đã được thiết kế lại cho phù hợp[7]. A household microwave oven (National, Japan, full power 700 W) was modified in our laboratory with the addition of a magnetic stirrer [14], water condenser, temperature measurement and time controlling 100g chè (đã được bất hoạt enzyme) đươc cắt và xay nhỏ, sau đó trộn với dung môi với tỉ lệ thích hợp. Sau đó chiếu vi sóng (một phút chiếu xạ, hai phút ngưng) để giữ cho nhiệt độ không tăng lên hơn 800C. Sau đó để nguội ở nhiệt độ phòng, lọc, và bảo quản ở tủ lạnh (40C) để sử dụng định lượng Polyphenol toàn phần. Các phương pháp chiết xuất khác như: Đun hồi lưu, chiết siêu âm, chiết ở nhiệt độ phòng đều thực hiện như vậy nhưng thay đổi thời gian chiết cụ thể như sau: Đun hồi lưu (60 phút), chiết siêu âm (60 phút), chiết ở nhiệt độ phòng (24 giờ). 2.1.3. ĐỊNH LƯỢNG POLYPHENOL TOÀN PHẦN. Phương pháp Folin-ciocalteu, là một trong số những phương pháp được sử dụng để định lượng Polyphenol toàn phần. Polyphenol phản ứng với thuốc thử Folin (dung dịch màu vàng của polyphosphatetungstenate và molydate) trong môi trường kiềm yếu tạo thành màu xanh đậm. Quy trình được thực hiện như sau: 0.5ml của mẫu (sử dụng nước cất làm mẫu trắng) được cho vào bình định mức 10ml, hòa tan với 4,5ml nước cất. Sau đó, thêm 0.2ml thuốc thử Folin, 0.5ml dung dịch Na2CO3 bão hòa. Lắc đều, thêm nước vào đến vạch và để yên trong vòng 1 giờ. Sau đó, dung dịch được đo ở bước sóng 725nm bằng máy đo quang phổ Jenway 6505 UV-Vis. Lượng polyphenol toàn phần được tính dựa vào độ hấp phụ của mẫu hợp chất và đường hồi quy tuyến tính sử dụng acid gallic làm chất chuẩn. Kết quả định lượng của polyphenol toàn phần được quy về acid Gallic. 2.1.4. ĐỊNH LƯỢNG CATECHINS. Catechin được định lượng bằng phương pháp HPLC được sử dụng trong các tài liệu công bố trước đây được thiết kế lại cho phù hợp. Quá trình phân tích được thực hiện với máy HPLC 1100 Agilant, Cột pha đảo Synergi Hidro-RP 80R, Phenomenex, US và UV-detector 230nm. Pha động A là acetonitril (ACN) và pha động B và dung dịch acid phosphoric 0.1%, tốc độ dòng được giữ hằng định trong suốt quá trình phân tích là 1ml/phút. Quá trình sắc ký rửa giải được tóm tắt trong bảng sau : Thời gian (phút) 0 10 10.1 ACN 5 95 5 H3PO4 0.1% 95 5 95 Sắc ký đồ hiển thị ở bước sóng 230nm và sự phát hiện dựa trên thời gian lưu so sánh với thời gian lưu trong thư viện phổ chuẩn. Định lượng được thực hiện dựa vào đường cong chuẩn có sẵn cho mỗi hợp chất được phát hiện, sử dụng các chất chuẩn. (Quantification was performed by establishing calibration curves for each compound determied, using standars). 2.2. KẾT QUẢ. 2.2.1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ETHANOL TRONG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT POLYPHENOL. Ethanol được sử dụng trong thí nghiệm này vì tính chất không độc và là dung môi không đắt tiền. Kết quả trình bày trong Biểu đồ 1 cho thấy khả năng chiết polyphenol từ chè xanh chịu ảnh hưởng của nồng độ ethanol trong nước. Khi nồng độ ethanol tăng từ 0 đến 60% hàm lượng các polyphenol chiết ra được tăng đáng kể. Sự tăng nồng độ ethanol sau đó ảnh hưởng không đáng kể đến sự tăng lên của hàm lượng polyphenol. Kết quả này mâu thuẫn với nghiên cứu của [8] , hiệu suất chiết giảm xuống khi nồng độ ethanol tăng lên. Bên cạnh sự tăng lên về nồng độ của các polyphenol, màu sắc của dịch chiết cũng thay đổi từ vàng chanh sang xanh đậm khi có sự tăng lên về phần trăm thể tích của ethanol cao hơn 60%, điều này cho thấy nhiều hợp chất không mong muốn và các chlorophyl cũng được chiết xuất. Vì thế, đây chính là lý do để chọn ethanol 60% làm dung môi chiết xuất trong tiến trình thí nghiệm. Biểu đồ 1: Ảnh hưởng của nồng độ ethanol trong quá trình chiết xuất các polyphenol. Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi: 1:6 (g/ml), thể tích dung môi 150ml, thời gian chiếu xạ 6 phút, nguồn công suất 800W. 2.2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NGUYÊN LIỆU/DUNG MÔI. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu xuất chiết. Kết quả được trình bày trong Biểu đồ 2 chỉ ra rằng hiệu suất chiết tăng khi tăng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi từ 1:4 đến 1:6, sau đó, hiệu suất chiết giảm nhẹ, từ 19.36 đến 18.10 khi tỷ lệ tăng lên từ 1: 6 đến 1:8, sau đó lại tăng lên từ 18.10 lên 21.05 khi tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tăng đến 1:10. Sử dụng một tỷ lệ nguyên liệu /dung môi cao có thể đạt đến hiệu suất cao như mong muốn (ví dụ như tỷ lệ 1 : 10). Tuy nhiên, dịch chiết polyphenol thu được có một lượng lớn dung môi là không cần thiết. Do đó, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được lựa chọn là 1 :6. Trong một công trình nghiên cứu trước đó [8], tỷ lệ nguyên liệu /dung môi được lựa chọn sử dụng là 1 :20 cao hơn nhiều so với giá trị thực nghiệm trong thiết kế thí nghiệm này. Điều này có thể giải thích được là do trong thiết kế thí nghiệm[8] nguyên liệu sử dụng là chè đã được sấy khô (độ ẩm 5-75), còn trong thiết kế thí nghiệm này sử dụng nguyên liệu tươi (độ ẩm 75-80%). Biểu đồ 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi trong quá trình chiết xuất polyphenol. Dung môi ethanol 60%, thể tích sử dụng 150 ml, thời gian chiếu xạ: 6 phút, công suất nguồn 800W. 2.2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN CHIẾU XẠ ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT POLYPHENOL. Nồng độ polyphenol trong dịch chiết tăng lên nhanh chóng trong khoảng 6 phút đầu tiên của quá trình chiết xuất (được thể hiện trong Biểu đồ 3). Sau thời gian này, việc chiếu xạ tiếp tục chỉ làm tăng nhẹ lượng polyphenol chiết được. Vì vậy, việc tiếp tục chiếu xạ trong quy trình chiết xuất sau khoảng thời gian 6 phút là không cần thiết. Cũng trong một nghiên cứu trước đây [8], thời gian chiếu xạ tối ưu được lựa chọn để chiết xuất polyphenol với mức cao nhất lượng hoạt chất thu được chỉ diễn ra trong 4 phút. Kết quả thực nghiệm cũng chỉ ra rằng sử dụng lò có công suất càng cao thì càng dễ đạt được hiệu suất chiết tối ưu trong khoảng thời gian ngắn. Chiếu xạ trong khoảng thời gian 4 phút với máy có công suất 800W cho hiệu suất tương đương với chiếu xạ 6 phút máy có công suất 450W. Biểu đồ 3: Ảnh hưởng của thời gian chiếu xạ lên quá trình chiết xuất polyphenol. Dung môi ethanol 60%, thể tích dung môi 150ml, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1:6 g/mg. 2.2.4. HIỆU SUẤT CHIẾT VỚI THỜI GIAN LIÊN TỤC. Biểu đồ 4: Hiệu suất chiết trong thời gian liên tục. Dung môi: ethanol 60%, thể tích dung môi 150ml, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1:6 g/ml, thời gian chiếu xạ 6 phút, công suất máy 800W. Quy trình chiết xuất được lặp lại vài lần đến khi dịch chiết không đổi màu khi thêm vài giọt dung dịch thuốc thử FeCl3 3%/HCl 0.1N (màu xanh rêu sẽ xuất hiện nếu có sự hiện diện của polyphenol trong dịch chiết) để chiết kiệt toàn bộ polyphenol trong nguyên liệu. Biểu đồ 4 cho thấy hiệu xuất chiết trong lần chiết đầu tiên khoảng 82,4% cao hơn nhiều so với những lần chiết tiếp theo sau đó (8.91%, 6.55%, 2.06% trong lần thứ 2, lần 3, lần 4). Kết quả này chứng minh được rằng phương pháp chiết xuất có sự hỗ trợ vi ba cho hiệu suất chiết cao trong khoảng thời gian ngắn. 2.2.5. HÀM LƯỢNG CATECHIN TRONG DỊCH CHIẾT POLYPHENOL TỪ CHÈ. Dịch chiết polyphenol bằng phương pháp chiết có hỗ trợ vi ba được sử dụng để khảo sát thành phần hoạt chất và định lượng bằng phương pháp HPLC với các điều kiện sắc ký được khai báo ở trên. Trong quá trình sắc ký, những peak tương ứng với Catechin (C), Epicatechin (EC), Epicatechin gallate (ECG), Epigallocatechin gallate (EGCG) và cafein được phân tách và định tính và định lượng. Trong sắc ký đồ HPLC, bên cạnh 5 peak đã được nói ở trên, một vài peak phụ cũng được phát hiện, điều đó cho thấy quá trình chiết xuất cũng đã chiết ra một vài thành phần catechin khác từ trong cây chè. Sắc ký đồ HPLC của dịch chiết xuất từ cây chè ghi nhận ở bước sóng 230nm. Hoạt chất C EC ECG EGCG Cafein Thời gian lưu tR 6.331 7.070 8.651 7.264 6.634 Hàm lượng chiết được (% tính theo nguyên liệu khô) 0.39 0.93 1.92 12.85 3.3 2.2.6. SO SÁNH KẾT QUẢ CHIẾT XUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CÓ HỖ TRỢ VI SÓNG VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT KHÁC. Những quy trình chiết xuất khác như : phương pháp chiết bằng cách đun hồi lưu, chiết xuất có hỗ trợ siêu âm, và ngấm kiệt ở nhiệt độ phòng được tiến hành để so sánh kết quả với phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng. Kết quả được trình bày trong Bảng 1 cho thấy rằng hiệu suất chiết 82.46% (tính theo khối lượng nguyên liệu khô) với thời gian chiếu xạ là 6 phút và chiết xuất 18 lần sẽ cho hiệu suất cao hơn các phương pháp chiết xuất khác : phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (tiến hành trong vòng 60 phút ) chiết xuất đun hồi lưu tron 60 phút và chiết xuất ngấm kiệt ở nhiệt độ phòng trong vòng 24 giờ với hiệu suất chiết lần lượt là 63.3%, 65.64% và 49.39%. Phương pháp Thời gian Lượng Catechin (% so với khối lượng dược liệu khô) Hiệu suất (%) Chiết có hỗ trợ vi sóng 6 phút 16.90 82.46 Đun hồi lưu 60 phút 13.45 65.64 Chiết có hỗ trợ siêu âm 60 phút 12.97 63.30 Ngấm kiệt ở nhiệt độ phòng 24 giờ 10.12 49.39 Bảng 1 : So sánh kết quả chiết xuất giữa chiết có hỗ trợ vi sóng và các phương pháp chiết xuất khác. Dung môi ethanol 60%, thể tích dung môi 150ml, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1 :6 g/ml. Chiết có hỗ trợ vi sóng : thời gian chiếu xạ 6 phút, công suất máy 800W ; Đun hồi lưu tiến hành ở nhiệt độ sôi của dung môi sử dụng máy khuấy từ ; chiết xuất ngấm kiệt ở nhiệt độ phòng : 30ºC ; chiết có hỗ trợ siêu âm ở 30ºC. 3. KẾT LUẬN VÀ NHẬN ĐỊNH. 3.1. KẾT LUẬN. Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng đươc sử dụng để chiết Polyphenol từ chè. Các thông số liên quan như nồng độ ethanol (%), tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml), thời gian chiết, công suất lò đã được khảo sát để xác định đều kiện thích hợp cho quá trình chiết. Kết quả cho thấy : Nồng độ cồn: 60% (thay đổi tùy theo chất cần chiết). Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: 1 : 6 (thay đổi tùy theo chất cần chiết). Thời gian chiếu xạ: 6 phút (hàm lượng chất cần chiết tăng đáng kể trong một khoãng thời gian đầu, sau đó không tăng nhiều khi ta tăng thời gian chiếu xạ). Công suất máy : 800W (công suất càng lớn hiệu suất chiết càng cao). Phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng cho hiệu suất chiết cao (82,46% sau 6 phút chiếu xạ), cao hơn phương pháp đun hồi lưu (65,64% sau 60 phút), phương pháp chiết có hỗ trợ siêu âm (63,30% sau 60 phút) hay phương pháp chiết ngấm kiệt ở nhiệt độ phòng (49,39% sau 24 giờ). Lượng catechin có trong lượng polyphenol toàn phần được chiết xuất bằng phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng là C : CE : ECG : EGCG – 0,39 : 0,93 : 1,92 : 12,85 tính theo phần trăm khối lượng nguyên liệu khô 3.2. NHẬN ĐỊNH. Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ vi sóng được khảo sát để chiết suất polyphenol toàn phần từ cây chè cho thấy có nhiều triển vọng để ứng dụng rộng rãi trong quy mô công nghiệp bởi hiệu suất chiết cao, thời gian nhanh, tiết kiệm dung môi và năng lượng. TÀI LIỆU THAM KHẢO. (1). Các phương pháp mới trong tổng hợp hữu cơ, (2). Đỗ Tất Lợi, Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, Y học, 2004, tr 187-188. (3). Đ. H. Bích, Đ. Q. Chung, B. X. Chương, N. T. Dong, Đ. T. Đàm, P. V. Hiển, V. N. Lộ, P. D. Mai, P. K. Mãn, Đ. T. Nhu, N. Tập, T. Toàn, Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam, tập 1, Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2004, tr 419 – 422. (4). Bộ môn Dược Liệu – ĐH Dược Hà Nội, ĐHYD TP. HCM, Bài giảng dược liệu 2, ĐH Dược Hà Nội, Hà Nội, 1998, tr 132 – 134. (5). Bộ môn Dược Liệu – ĐH Dược Hà Nội, ĐHYD TP. HCM, Bài giảng dược liệu 1, ĐH Dược Hà Nội, Hà Nội, 1998, tr 362 – 374. (6) P. T. Quang, T. V. Hang, N. H. Ha, N. X. De, T. N. Tuyen, Microwave-asisted extraction of polyphenols from fresh tea shoot, Science & Technology Development, Vol 9, No.8, 2006, 69 – 75. (7) Xuejun Pan, Huizhou Liu, Guanghe Jia, Youn Yuen Shu, Microwave-asisted extraction of glycyrrhizic acid from licorice root, Biochemical Engineering Journal 5, 2000, 173-177. (8). Xuejun Pan, Guoguang Niu, Huizhou Liu, Microwave-asisted extraction of tea polyphenols, and tea cafeine from green tea leaves, Chemical engineering and processing 42, 2003, 129 – 133.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docỨng dụng vi sóng trong chiết xuất polyphenol từ cây chè.doc
Tài liệu liên quan