## Tổng quan nghiên cứu

Xáo tam phân (Paramignya trimera) là một loại cây thảo quý trong y học cổ truyền Việt Nam, được sử dụng rộng rãi để điều trị các bệnh mãn tính như tiểu đường và ung thư. Theo ước tính, nhu cầu sử dụng xáo tam phân ngày càng tăng, đặc biệt tại các tỉnh Khánh Hòa và Phú Yên, nơi cây được trồng phổ biến. Tuy nhiên, hiện nay người dân chủ yếu sử dụng rễ để sắc thuốc, dẫn đến lãng phí các bộ phận khác của cây. Nghiên cứu này nhằm xác định các thông số kỹ thuật tối ưu trong quá trình trích ly hợp chất phenolic và saponin từ các bộ phận rễ, thân và lá của cây xáo tam phân bằng phương pháp ngâm chiết có hỗ trợ sóng siêu âm (UAE). Mục tiêu cụ thể là khảo sát ảnh hưởng của công suất siêu âm, nhiệt độ và thời gian chiết đến hàm lượng phenolic tổng (TPC) và saponin tổng (TSC), đồng thời so sánh hiệu quả trích ly giữa các bộ phận cây. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 4/2022 đến tháng 3/2023 tại tỉnh Phú Yên, với ý nghĩa khoa học là làm rõ vai trò của sóng siêu âm trong chiết xuất các hợp chất sinh học, và ý nghĩa thực tiễn là ứng dụng kết quả để phát triển sản phẩm thực phẩm và dược phẩm từ xáo tam phân.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm (Ultrasound-Assisted Extraction - UAE), một kỹ thuật chiết xuất xanh giúp tăng hiệu suất thu hồi các hợp chất sinh học nhờ hiệu ứng xâm thực khí và vi xoáy trong môi trường dung môi. Các khái niệm chính bao gồm:

- **Hiện tượng xâm thực khí (Cavitation):** Sóng siêu âm tạo ra các bong bóng khí nhỏ trong dung dịch, khi vỡ ra sẽ giải phóng năng lượng lớn, phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật, giúp dung môi thẩm thấu sâu hơn.
- **Hợp chất phenolic:** Các hợp chất chống oxy hóa mạnh, có vai trò bảo vệ tế bào, chống viêm và kháng ung thư.
- **Saponin:** Hợp chất có hoạt tính sinh học đa dạng, đặc biệt là khả năng chống ung thư và kích thích miễn dịch.
- **Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM):** Mô hình toán học dùng để tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất.

### Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu rễ, thân và lá của cây xáo tam phân được thu hoạch tại tỉnh Phú Yên. Mẫu được xử lý sấy khô đến độ ẩm dưới 8%, xay mịn và bảo quản trong điều kiện lạnh. Thiết bị siêu âm dạng thanh Sonicator 3000 với công suất tối đa 1200W được sử dụng để chiết xuất trong dung môi nước.

Phương pháp phân tích gồm:

- Thiết kế thí nghiệm theo mô hình lặp tâm (Central Composite Design - CCD) kết hợp với RSM để khảo sát ảnh hưởng đồng thời của công suất siêu âm (150-250W), nhiệt độ (45-55°C) và thời gian (2-10 phút).
- Cỡ mẫu mỗi thí nghiệm là 3,75g nguyên liệu, tỷ lệ dung môi/mẫu 40:1.
- Phân tích hàm lượng phenolic tổng bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, biểu thị bằng mg GAE/g mẫu khô.
- Phân tích hàm lượng saponin tổng bằng phương pháp vanilin-sulfuric acid, biểu thị bằng mg escin/g mẫu khô.
- Phân tích thành phần hóa học dinh dưỡng và khoáng chất bằng các phương pháp chuẩn quốc tế.
- Thời gian nghiên cứu từ tháng 4/2022 đến tháng 3/2023.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

1. **Ảnh hưởng của công suất siêu âm:** Hàm lượng TPC và TSC của rễ và thân tăng dần và đạt cực đại ở công suất 210W, sau đó giảm nhẹ khi công suất vượt quá mức này. Cụ thể, TPC và TSC của rễ ở công suất 210W lần lượt là 6,45 ± 0,43 mg GAE/g CK và 78,39 ± 2,71 mg EE/g CK; của thân là 5,76 ± 0,37 mg GAE/g CK và 39,66 ± 1,17 mg EE/g CK. Lá đạt hàm lượng TPC cao nhất ở công suất 190-210W (khoảng 9,54-9,76 mg GAE/g CK) và TSC cực đại ở 210W (173,26 ± 4,01 mg EE/g CK).

2. **Ảnh hưởng của thời gian siêu âm:** Thời gian chiết 8 phút là tối ưu cho cả ba bộ phận, với hàm lượng TPC và TSC cao hơn đáng kể so với các thời gian ngắn hơn hoặc dài hơn.

3. **So sánh giữa các bộ phận:** Lá chứa hàm lượng TPC và TSC cao nhất, lần lượt là 14,59 ± 0,50 mg GAE/g CK và 267,67 ± 5,17 mg EE/g CK, vượt trội so với rễ và thân. Rễ có hàm lượng TPC cao hơn thân nhưng TSC thấp hơn lá.

4. **Thành phần hóa học dinh dưỡng:** Lá có hàm lượng protein (11,56 ± 0,38%) và khoáng chất như magie (3287,54 ± 84,57 mg/kg) cao nhất, trong khi rễ chứa nhiều sắt (65236 ± 2130 mg/kg).

### Thảo luận kết quả

Hiệu quả chiết xuất tăng lên khi sử dụng sóng siêu âm do hiện tượng xâm thực khí làm phá vỡ cấu trúc tế bào, giúp dung môi thẩm thấu sâu hơn và tăng diện tích tiếp xúc. Công suất siêu âm quá cao có thể gây phá hủy các hợp chất sinh học, giải thích sự giảm hàm lượng TPC và TSC khi công suất vượt quá 210W. Thời gian chiết 8 phút cân bằng giữa hiệu quả chiết và tránh phân hủy hợp chất.

Kết quả cho thấy lá là bộ phận giàu phenolic và saponin nhất, trái ngược với quan niệm dân gian chỉ sử dụng rễ. Điều này mở ra hướng sử dụng toàn bộ cây xáo tam phân, tăng giá trị kinh tế và hiệu quả dược liệu. So sánh với các nghiên cứu trước đây, việc sử dụng sóng siêu âm giúp tăng hàm lượng chiết xuất so với phương pháp truyền thống, đồng thời giảm thời gian và lượng dung môi sử dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng TPC và TSC theo công suất và thời gian siêu âm, cũng như bảng tổng hợp thành phần hóa học các bộ phận cây.

## Đề xuất và khuyến nghị

1. **Áp dụng công nghệ sóng siêu âm trong chiết xuất:** Khuyến khích các doanh nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng sử dụng công nghệ UAE với công suất khoảng 210W, nhiệt độ 50°C và thời gian 8 phút để tối ưu hóa hàm lượng phenolic và saponin.

2. **Sử dụng toàn bộ các bộ phận của cây xáo tam phân:** Khuyến nghị khai thác lá, thân và rễ để tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu, nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm lãng phí.

3. **Phát triển quy trình sản xuất thân thiện môi trường:** Áp dụng dung môi nước trong chiết xuất để đảm bảo an toàn thực phẩm và giảm thiểu tác động môi trường.

4. **Đào tạo và chuyển giao công nghệ:** Tổ chức các khóa đào tạo cho nông dân và nhà sản xuất về kỹ thuật chiết xuất bằng sóng siêu âm, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và giá trị gia tăng.

5. **Nghiên cứu tiếp tục về ứng dụng:** Khuyến khích nghiên cứu sâu hơn về tác dụng sinh học của các hợp chất chiết xuất từ lá và thân, mở rộng ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm:** Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp tối ưu trong chiết xuất hợp chất sinh học từ thực vật bằng công nghệ sóng siêu âm.

2. **Doanh nghiệp sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng:** Tham khảo để áp dụng công nghệ chiết xuất hiệu quả, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

3. **Nông dân và nhà quản lý vùng trồng xáo tam phân:** Hiểu rõ giá trị các bộ phận cây, từ đó có chiến lược khai thác và bảo quản nguyên liệu phù hợp.

4. **Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp:** Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách phát triển bền vững ngành dược liệu, thúc đẩy ứng dụng công nghệ cao.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Sóng siêu âm có ảnh hưởng đến chất lượng hợp chất chiết xuất không?**  
Sóng siêu âm giúp tăng hiệu suất chiết mà không làm giảm chất lượng hợp chất nếu sử dụng công suất và thời gian phù hợp, như công suất 210W và thời gian 8 phút.

2. **Tại sao lá xáo tam phân chứa nhiều phenolic và saponin hơn rễ?**  
Lá có cấu trúc tế bào và thành phần dinh dưỡng khác biệt, chứa nhiều khoáng chất và protein hỗ trợ tổng hợp các hợp chất sinh học, dẫn đến hàm lượng cao hơn.

3. **Có thể sử dụng dung môi nào để chiết xuất an toàn cho thực phẩm?**  
Dung môi nước được khuyến khích sử dụng vì an toàn, thân thiện môi trường và phù hợp với các sản phẩm thực phẩm chức năng.

4. **Thời gian chiết xuất tối ưu là bao lâu?**  
Thời gian 8 phút được xác định là tối ưu, cân bằng giữa hiệu quả chiết và tránh phân hủy hợp chất.

5. **Công nghệ sóng siêu âm có thể áp dụng cho các loại cây thuốc khác không?**  
Có, công nghệ này được áp dụng rộng rãi trong chiết xuất các hợp chất sinh học từ nhiều loại thực vật khác nhau nhờ hiệu quả và tính thân thiện môi trường.

## Kết luận

- Xác định được điều kiện tối ưu chiết xuất phenolic và saponin từ rễ, thân và lá xáo tam phân bằng sóng siêu âm với công suất 200-220W, nhiệt độ 47-52°C, thời gian 8 phút.  
- Lá là bộ phận chứa hàm lượng phenolic và saponin cao nhất, mở rộng hướng sử dụng toàn bộ cây.  
- Sóng siêu âm giúp tăng hiệu suất chiết, giảm thời gian và lượng dung môi so với phương pháp truyền thống.  
- Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong phát triển sản phẩm dược liệu và thực phẩm chức năng.  
- Đề xuất áp dụng công nghệ và quy trình chiết xuất tối ưu trong sản xuất, đồng thời khuyến khích nghiên cứu ứng dụng sâu hơn.

**Hành động tiếp theo:** Triển khai thử nghiệm quy mô công nghiệp, đào tạo chuyển giao công nghệ và phát triển sản phẩm từ dịch chiết xáo tam phân.