Luận văn tốt nghiệp: Chiết tách và xác định thành phần hóa học của lá đu đủ đực Carica papaya

• Tác giả: Nguyễn Mai Yến
• Người hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Lục
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu chiết tách và phân tích thành phần hóa học của lá đu đủ đực Carica papaya
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Nội dung nghiên cứu
• 0.4.1. Nghiên cứu lý thuyết
• 0.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 0.4.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.5. Bố cục đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU VỀ HỌ ĐU ĐỦ VÀ CHI CARICA
• 1.1.1. Họ Đu đủ
• 1.1.2. Chi Carica
• 1.2. THỰC VẬT HỌC VỀ ĐU ĐỦ
• 1.2.1. Phân loại khoa học
• 1.2.2. Đặc điểm hình thái thực vật
• 1.2.3. Nguồn gốc và phân bố
• 1.2.4. Các giống đu đủ và giới tính đu đủ
• 1.2.5. Bộ phận dùng – thu hái và chế biến
• 1.3. GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA ĐU ĐỦ
• 1.3.1. Một số bài thuốc từ đu đủ
• 1.3.2. Một số chế phẩm từ đu đủ
• 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐU ĐỦ
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Phương pháp ngâm chiết (ngâm dầm)
• 2.2.2. Phương pháp chiết lỏng – lỏng
• 2.2.3. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ KHÍ KẾT HỢP KHỐI PHỔ (GC – MS)
• 2.2.3.1. Cấu tạo thiết bị
• 2.2.3.2. Nhược điểm
• 2.2.4. Phương pháp định tính thành phần nhóm chức
• 2.3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 2.3.1. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm
• 2.3.2. Ngâm dầm tạo tổng cao ethanol từ mẫu lá Đu đủ đực
• 2.3.3. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT PHÂN BỐ LỎNG – LỎNG TỪ TỔNG CAO ETHANOL
• 2.3.3.1. Cách tiến hành
• 2.3.3.2. Định tính alkaloid
• 2.3.3.3. Định tính flavonoid
• 2.3.3.4. Định tính sesquiterpen – lacton
• 2.3.3.5. Định tính terpenoid – steroid
• 2.3.3.6. Định tính chất béo
• 2.3.3.7. Định tính glycoside
• 2.3.3.8. Định tính phenol
• 2.3.3.9. Định tính saponin
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KẾT QUẢ CHIẾT TÁCH CÁC HỢP CHẤT TRONG NGUYÊN LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGÂM CHIẾT VÀ CHIẾT LỎNG - LỎNG
• 3.1.1. Kết quả điều chế cao tổng ethanol bằng phương pháp ngâm chiết
• 3.1.2. Kết quả chiết phân bố lỏng – lỏng
• 3.2. KẾT QUẢ ĐỊNH TÍNH THÀNH PHẦN NHÓM CHỨC CÓ TRONG CÁC CAO CHIẾT
• 3.2.1. Định tính cao chiết n-hexane
• 3.2.2. Định tính cao chiết dichlomethane
• 3.2.3. Định tính cao chiết ethyl acetate
• 3.2.4. Định tính cao chiết nhũ tương
• 3.2.5. Định tính cao của dịch nước
• 3.2.6. Tổng hợp kết quả định tính thành phần nhóm chức có trong các cao chiết
• 3.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG CÁC DỊCH CHIẾT CỦA LÁ ĐU ĐỦ ĐỰC
• 3.3.1. Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết n-hexane
• 3.3.2. Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết Dichlomethane
• 3.3.3. Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết Ethyl acetate
• 3.3.4. Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết Ethanol
• 3.3.5. Tổng hợp thành phần hóa học trong các dịch chiết từ lá Đu đủ đực
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Carica papaya

Cây đu đủ (Carica papaya) là một trong những loài thực vật có giá trị dinh dưỡng và dược liệu cao. Đu đủ không chỉ được trồng rộng rãi ở Việt Nam mà còn ở nhiều nước nhiệt đới khác. Theo nghiên cứu, lá đu đủ chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, bao gồm các hợp chất phenolic và flavonoid. Những hợp chất này có tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm và hỗ trợ hệ miễn dịch. Việc nghiên cứu thành phần hóa học của lá đu đủ đực là cần thiết để hiểu rõ hơn về giá trị dược liệu của nó.

1.1. Đặc điểm thực vật học

Cây đu đủ có thân cao từ 3-5 mét, lá lớn hình chân vịt và hoa đơn tính. Quả đu đủ có hình trứng, chứa nhiều hạt và có giá trị dinh dưỡng cao. Đặc điểm này không chỉ giúp cây phát triển tốt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu phong phú cho nghiên cứu dược liệu.

II. Phương pháp chiết tách

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chiết phân bố lỏng - lỏng để tách các hợp chất từ lá đu đủ. Dung môi ethanol 80% được sử dụng để ngâm chiết, sau đó các dịch chiết được phân tách bằng các dung môi có độ phân cực khác nhau như n-hexane, dichlomethane và ethyl acetate. Phương pháp này cho phép thu được các hợp chất có giá trị từ lá đu đủ, đồng thời giúp xác định thành phần hóa học của chúng.

2.1. Các hợp chất tự nhiên

Các hợp chất tự nhiên trong lá đu đủ bao gồm alkaloid, flavonoid, saponin và phenolic. Những hợp chất này không chỉ có tác dụng dược lý mà còn có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. Việc xác định và phân tích các hợp chất này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển các sản phẩm dược liệu từ lá đu đủ.

III. Kết quả phân tích hóa học

Kết quả phân tích cho thấy lá đu đủ chứa nhiều hợp chất có giá trị như carpaine, flavonoid và các hợp chất phenolic. Phân tích bằng phương pháp GC-MS cho phép xác định chính xác các thành phần hóa học trong dịch chiết. Những kết quả này không chỉ khẳng định giá trị dược liệu của lá đu đủ mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên.

3.1. Tác dụng sinh học

Các hợp chất chiết xuất từ lá đu đủ đã được chứng minh có tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa và hỗ trợ hệ miễn dịch. Những tác dụng này có thể được ứng dụng trong việc phát triển các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe, đặc biệt là trong điều trị các bệnh liên quan đến viêm nhiễm và ung thư.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về thành phần hóa học của lá đu đủ mà còn khẳng định giá trị ứng dụng của nó trong y học. Việc chiết tách và phân tích các hợp chất từ lá đu đủ có thể giúp phát triển các sản phẩm dược liệu an toàn và hiệu quả. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều người tìm kiếm các giải pháp tự nhiên cho sức khỏe.

4.1. Ứng dụng trong y học

Các hợp chất chiết xuất từ lá đu đủ có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm hỗ trợ điều trị bệnh, đặc biệt là trong lĩnh vực ung thư và các bệnh lý liên quan đến miễn dịch. Nghiên cứu này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm dược liệu từ thiên nhiên, góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng.

Tổng quan nghiên cứu

Lá đu đủ đực (Carica papaya L.) là một bộ phận của cây đu đủ có giá trị dược liệu cao, được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền và hiện đại nhờ chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính sinh học đa dạng. Theo ước tính, diện tích trồng đu đủ ở Việt Nam khoảng 10.000 ha với sản lượng 200 - 350 ngàn tấn quả, trong đó lá đu đủ đực được thu hái và sử dụng làm nguyên liệu dược liệu tại nhiều địa phương. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chi tiết về thành phần hóa học của lá đu đủ đực còn hạn chế, đặc biệt là các hợp chất chiết tách bằng phương pháp chiết phân bố lỏng - lỏng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là chiết tách và xác định thành phần hóa học của lá đu đủ đực bằng phương pháp chiết phân bố lỏng - lỏng, sử dụng các dung môi có độ phân cực khác nhau nhằm phân lập các nhóm hợp chất khác nhau. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu lá đu đủ đực thu mua tại chợ Cồn, thành phố Đà Nẵng vào tháng 7/2017, với phạm vi tập trung vào các dịch chiết n-hexane, dichlomethane, ethyl acetate từ cao ethanol 80%. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học về thành phần hóa học của lá đu đủ đực mà còn góp phần nâng cao giá trị ứng dụng trong ngành dược liệu và phát triển các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết chiết tách hợp chất từ thực vật: Phương pháp ngâm chiết (ngâm dầm) sử dụng dung môi ethanol 80% để hòa tan các hợp chất hữu cơ trong lá đu đủ đực, tận dụng khả năng thẩm thấu và tạo liên kết hydrogen của ethanol với các nhóm phân cực trong mẫu thực vật.
• Phương pháp chiết phân bố lỏng - lỏng: Dựa trên nguyên tắc phân bố chất tan giữa hai pha lỏng không hòa tan vào nhau, sử dụng các dung môi có độ phân cực tăng dần (n-hexane, dichlomethane, ethyl acetate) để phân tách cao ethanol thành các phân đoạn có tính chất hóa học khác nhau.
• Phương pháp sắc ký khí kết hợp khối phổ (GC-MS): Áp dụng để định danh và xác định cấu trúc các hợp chất hóa học trong các dịch chiết, với ưu điểm độ nhạy cao, khả năng tách tốt và phân tích nhanh chóng các hợp chất có khối lượng phân tử dưới 500 amu.
• Định tính nhóm chức: Sử dụng các phản ứng hóa học đặc trưng để xác định sự hiện diện của các nhóm chức như alkaloid, flavonoid, sesquiterpen lacton, terpenoid - steroid, glycoside, phenol, saponin trong các cao chiết.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu là lá đu đủ đực thu mua tại chợ Cồn, Đà Nẵng, tháng 7/2017. Dữ liệu thu thập bao gồm khối lượng cao chiết, thể tích dịch chiết, kết quả định tính nhóm chức và phổ GC-MS.
• Phương pháp phân tích:
  • Ngâm chiết lá đu đủ đực với ethanol 80% ba lần, mỗi lần 24 giờ, thu cao ethanol tổng.
  • Chiết phân bố lỏng - lỏng từ cao ethanol với dung môi n-hexane, dichlomethane, ethyl acetate theo thứ tự độ phân cực tăng dần.
  • Định tính nhóm chức trong các cao chiết bằng các phản ứng hóa học đặc trưng.
  • Phân tích thành phần hóa học trong các dịch chiết bằng GC-MS.
• Timeline nghiên cứu:
  • Thu thập nguyên liệu và chuẩn bị mẫu: tháng 7/2017.
  • Thực hiện ngâm chiết và chiết phân bố lỏng - lỏng: tháng 8-9/2017.
  • Định tính nhóm chức và phân tích GC-MS: tháng 10-11/2017.
  • Tổng hợp kết quả và hoàn thiện luận văn: đầu năm 2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất chiết cao ethanol: Tổng khối lượng cao ethanol thu được từ 2 kg lá đu đủ đực là 203,778 g, tương đương hiệu suất 10,189%. Qua ba lần ngâm chiết, khối lượng cao ethanol giảm dần rõ rệt, lần thứ ba chỉ còn 0,837%, cho thấy quá trình chiết đã gần như chiết kiệt các hợp chất hòa tan trong ethanol.

2. Khối lượng cao chiết phân đoạn lỏng - lỏng: Từ 20 g cao ethanol, tổng khối lượng cao chiết thu được sau chiết phân bố lỏng - lỏng là 18,922 g, đạt hiệu suất 94,61%. Trong đó, cao dichlomethane chiếm khối lượng lớn nhất 1,867 g (9,335%), tiếp theo là cao n-hexane 1,579 g (7,895%) và cao ethyl acetate 0,388 g (1,94%). Cao dịch nước chiếm phần lớn nhất với 13,896 g (69,48%).

3. Kết quả định tính nhóm chức:

   • Cao n-hexane chứa sesquiterpen lacton, glycoside, terpenoid - steroid với phản ứng dương tính rõ ràng, trong khi alkaloid, flavonoid, phenol, chất béo không phát hiện.
   • Cao dichlomethane chỉ phát hiện sesquiterpen lacton dương tính, các nhóm chức khác âm tính.
   • Cao ethyl acetate có alkaloid, sesquiterpen lacton, glycoside dương tính, các nhóm khác âm tính hoặc không rõ.
   • Cao dịch nước chủ yếu chứa các hợp chất phân cực cao, chưa được định tính chi tiết trong nghiên cứu này.

4. Phân tích GC-MS: Các dịch chiết n-hexane, dichlomethane, ethyl acetate chứa nhiều hợp chất hóa học đa dạng, bao gồm các este, axit béo, sterol như stigmasterol, β-sitosterol, campesterol, cùng các hợp chất đặc trưng khác như carpaine, pseudocarpaine. Thành phần hóa học trong các dịch chiết có sự khác biệt rõ rệt theo tính phân cực của dung môi, phù hợp với nguyên tắc chiết phân bố lỏng - lỏng.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất chiết cao ethanol 10,189% cho thấy phương pháp ngâm chiết với ethanol 80% là phù hợp để thu nhận đa dạng các hợp chất từ lá đu đủ đực. Việc chiết phân bố lỏng - lỏng với dung môi có độ phân cực tăng dần giúp phân tách hiệu quả các nhóm hợp chất khác nhau, hỗ trợ cho việc định tính và phân tích thành phần hóa học.

Kết quả định tính nhóm chức cho thấy cao n-hexane và ethyl acetate chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như sesquiterpen lacton, glycoside, terpenoid - steroid và alkaloid, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về hoạt tính dược liệu của lá đu đủ đực. Cao dichlomethane ít phát hiện nhóm chức hơn, có thể do tính chất dung môi và sự hòa tan của các hợp chất.

Phân tích GC-MS cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần hóa học, xác nhận sự hiện diện của các hợp chất có hoạt tính sinh học như carpaine và pseudocarpaine, được biết đến với tác dụng chống ung thư và điều hòa miễn dịch. So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước, kết quả này củng cố vai trò của lá đu đủ đực như một nguồn dược liệu quý, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu sâu hơn về phân lập và ứng dụng các hợp chất này.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ khối lượng cao chiết theo từng dung môi và bảng tổng hợp kết quả định tính nhóm chức, giúp minh họa rõ ràng sự phân bố các hợp chất theo tính phân cực.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường nghiên cứu phân lập và tinh chế các hợp chất hoạt tính: Áp dụng các kỹ thuật sắc ký hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký lớp mỏng để phân lập tinh khiết các hợp chất có hoạt tính sinh học từ các cao chiết, nhằm phục vụ nghiên cứu dược lý sâu hơn. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng, chủ thể: các viện nghiên cứu dược liệu.

2. Phát triển sản phẩm dược liệu từ lá đu đủ đực: Dựa trên thành phần hóa học đã xác định, đề xuất nghiên cứu phát triển các chế phẩm như viên nang, cao lỏng hoặc tinh chất lá đu đủ đực phục vụ hỗ trợ điều trị ung thư và tăng cường miễn dịch. Thời gian: 24 tháng, chủ thể: doanh nghiệp dược phẩm và trung tâm nghiên cứu.

3. Nghiên cứu đánh giá độc tính và hiệu quả sinh học in vivo: Thực hiện các thử nghiệm độc tính cấp và bán trường diễn, cùng các nghiên cứu mô hình bệnh để đánh giá hiệu quả và an toàn của các dịch chiết lá đu đủ đực. Thời gian: 18 tháng, chủ thể: các phòng thí nghiệm sinh học và y dược.

4. Khuyến khích bảo tồn và phát triển nguồn nguyên liệu lá đu đủ đực: Xây dựng quy trình thu hái, bảo quản và chế biến chuẩn nhằm đảm bảo chất lượng nguyên liệu đầu vào, đồng thời phát triển mô hình trồng và khai thác bền vững. Thời gian: 12 tháng, chủ thể: các cơ quan quản lý nông nghiệp và dược liệu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu dược liệu và hóa sinh: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần hóa học và phương pháp chiết tách, hỗ trợ nghiên cứu sâu về hoạt tính sinh học và phát triển dược phẩm từ lá đu đủ đực.

2. Doanh nghiệp sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng: Thông tin về các hợp chất hoạt tính và quy trình chiết tách giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm mới từ nguyên liệu tự nhiên, nâng cao giá trị sản phẩm.

3. Sinh viên và giảng viên ngành Hóa học, Dược học, Công nghệ sinh học: Đây là tài liệu tham khảo thực tiễn về ứng dụng các phương pháp chiết tách và phân tích hóa học trong nghiên cứu thực vật dược liệu.

4. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp, dược liệu: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách bảo tồn, phát triển nguồn nguyên liệu và ứng dụng cây đu đủ đực trong y học cổ truyền và hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp chiết phân bố lỏng - lỏng có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   Phương pháp này giúp phân tách cao ethanol thành các phân đoạn có tính phân cực khác nhau, từ đó dễ dàng định tính và phân tích thành phần hóa học. Ví dụ, dung môi n-hexane chiết được các hợp chất không phân cực như este và axit béo, trong khi ethyl acetate chiết các hợp chất phân cực hơn như alkaloid.

2. Tại sao chọn ethanol 80% làm dung môi ngâm chiết ban đầu?
   Ethanol 80% là dung môi vạn năng, có khả năng hòa tan tốt các hợp chất có độ phân cực khác nhau, đồng thời thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng. Nó giúp chiết được đa dạng các hợp chất từ lá đu đủ đực.

3. Các hợp chất chính được phát hiện trong lá đu đủ đực là gì?
   Các hợp chất chính bao gồm alkaloid (carpaine, pseudocarpaine), sesquiterpen lacton, glycoside, terpenoid - steroid (stigmasterol, β-sitosterol), cùng các este và axit béo. Những hợp chất này có hoạt tính sinh học quan trọng như chống ung thư và tăng cường miễn dịch.

4. Hiệu suất chiết cao ethanol và các cao chiết phân đoạn có ý nghĩa thế nào?
   Hiệu suất chiết cao ethanol đạt khoảng 10,2% cho thấy phương pháp ngâm chiết hiệu quả. Hiệu suất chiết phân đoạn lỏng - lỏng đạt 94,6% chứng tỏ quá trình phân tách dung môi thành công, giúp thu nhận các nhóm hợp chất khác nhau phục vụ phân tích chuyên sâu.

5. Luận văn có đề xuất ứng dụng thực tiễn nào không?
   Có, luận văn đề xuất phát triển các sản phẩm dược liệu từ lá đu đủ đực, nghiên cứu độc tính và hiệu quả sinh học, đồng thời khuyến khích bảo tồn và phát triển nguồn nguyên liệu nhằm nâng cao giá trị kinh tế và y học của cây đu đủ.

Kết luận

• Đã thành công trong việc chiết tách và phân đoạn các hợp chất hóa học từ lá đu đủ đực bằng phương pháp ngâm chiết ethanol 80% kết hợp chiết phân bố lỏng - lỏng với dung môi n-hexane, dichlomethane và ethyl acetate.
• Hiệu suất chiết cao ethanol đạt 10,189%, hiệu suất chiết phân đoạn lỏng - lỏng đạt 94,61%, cho thấy quy trình chiết tách hiệu quả và phù hợp.
• Đã xác định được sự hiện diện của nhiều nhóm hợp chất sinh học quan trọng như alkaloid, sesquiterpen lacton, glycoside, terpenoid - steroid qua định tính nhóm chức và phân tích GC-MS.
• Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ thành phần hóa học của lá đu đủ đực, tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển dược liệu và sản phẩm chăm sóc sức khỏe từ nguyên liệu tự nhiên.
• Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm phân lập tinh khiết, đánh giá sinh học và phát triển sản phẩm, đồng thời khuyến khích bảo tồn nguồn nguyên liệu bền vững.

Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý trong lĩnh vực dược liệu và công nghệ sinh học. Để tiếp tục phát triển, cần triển khai các nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn nhằm khai thác tối đa tiềm năng của lá đu đủ đực.