Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid tổng từ rễ và lá Polyscias fruticosa

Nghiên cứu về chiết xuất flavonoid từ các nguồn tự nhiên ngày càng được quan tâm do… 73 trang · Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry · 2022.

• Tác giả: Tran Dieu Linh
• Người hướng dẫn: Dr. Vu Thi Hanh
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Study on extraction process of total flavonoids from Polyscias fruticosa root and leaf
• Loại tài liệu: bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• 1. CHAPTER 1: Overview about Polycias Fruticosa (L.
• 1.1. Characteristics of Polycias Fruticosa (L. Harms
• 1.2. Overview of the chemical composition of Polycias fruticosa (L) Harms
• 1.3. Overview of the pharmacological composition of Polycias fruticosa (L) Harms
• 1.4. Overview of flavonoids
• 1.4.1. The origin of flavonoids
• 1.4.2. Structure and classification of flavonoids
• 1.4.3. Overview of properties of flavonoids
• 1.4.4. The biological values of flavonoid
• 1.4.5. Overview of methods for the total flavonoid extraction
• 1.4.5.1. The traditional extraction methods
• 1.4.5.2. The mordern extraction methods
• 1.4.6. Factors influencing flavonoid extraction process
• 1.5. Research situation in the world and Vietnam
• 1.5.1. Research situation in the world
• 1.5.2. Research in Vietnam
• 2. MATERIALS, RESEARCH CONTENTS AND METHODOLOGY
• 2.1. Material and research scope
• 2.2. Workplace and time to proceed
• 2.3. Experimental design method
• 2.4. Data processing methods
• 3. RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. The result of qualitative analysis of the presence of total flavonoids in the Polyscias fruticosa root and leaf
• 3.2. Effect of some factors on the extraction process of Polycias fruticosa root and leaf
• 3.2.1. Effect of solvents for extracting total flavonoids from the Polyscias fruticosa root and leaf
• 3.2.2. Effect of solvent concentration on extraction capability of total flavonoid content
• 3.2.3. Influence of solvent time on extraction capability of total flavonoid content
• 3.2.4. Effect of solvent/material ratio on extraction capability of total flavonoid content
• 3.2.5. Effect of material size on extraction capability of total flavonoid content
• 3.2.6. Effect of magnetic stirring on extraction capability of total flavonoid content
• 4. CONCLUSION AND RECOMMENDATION
• Appendix ANOVA data analysis

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Chiết Xuất Flavonoid Từ Đinh Lăng

Nghiên cứu về chiết xuất flavonoid từ các nguồn tự nhiên ngày càng được quan tâm do tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm và dược phẩm. Flavonoid là hợp chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và ung thư. Polyscias fruticosa (Đinh lăng) là một dược liệu quý, được sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền Việt Nam. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng, nhằm khai thác tối đa tiềm năng dược lý của loại cây này. Việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid là rất quan trọng để phát triển các quy trình hiệu quả và kinh tế.

1.1. Giới thiệu về cây Đinh Lăng Polyscias fruticosa

Polyscias fruticosa, hay còn gọi là Đinh lăng, là một loại cây thân nhỏ, thuộc họ Cuồng cuồng (Araliaceae). Cây được trồng phổ biến ở Việt Nam và một số nước châu Á khác. Theo tài liệu của Đỗ Tất Lợi (2004), Đinh lăng có nhiều tác dụng dược lý như tăng cường sức khỏe, tăng tuần hoàn máu, giảm đau nhức xương khớp. Rễ, lá và thân cây đều được sử dụng trong y học cổ truyền. Các thành phần hóa học chính trong Đinh lăng bao gồm flavonoid, saponin, alkaloid và các acid amin. Nghiên cứu của Trần Phương Thảo (2019) cũng chỉ ra rằng Đinh lăng có tác dụng giảm viêm và tăng cường lưu thông máu não.

1.2. Tầm quan trọng của Flavonoid trong dược liệu

Flavonoid là một nhóm lớn các hợp chất phenolic tự nhiên, có mặt trong nhiều loại thực vật. Chúng có cấu trúc hóa học đặc trưng là khung C6-C3-C6. Flavonoid có nhiều tác dụng sinh học quan trọng, bao gồm khả năng chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn và bảo vệ tim mạch. Theo nghiên cứu của Bùi Hồng Hạnh (2013), flavonoid có thể giúp điều hòa các quá trình trao đổi chất trong cơ thể, làm chậm quá trình lão hóa và tăng cường sức bền thành mạch máu. Do đó, việc chiết xuất flavonoid từ các nguồn thực vật tự nhiên, như Đinh lăng, có ý nghĩa lớn trong việc phát triển các sản phẩm chăm sóc sức khỏe.

II. Thách Thức Chiết Xuất Flavonoid Tổng Từ Rễ Lá Đinh Lăng

Việc chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng đối mặt với nhiều thách thức. Hàm lượng flavonoid trong cây có thể thay đổi tùy thuộc vào giống, điều kiện sinh trưởng và thời điểm thu hoạch. Quy trình chiết xuất cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất chiết xuất cao và độ tinh khiết của sản phẩm. Các yếu tố như loại dung môi chiết xuất, thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đều có ảnh hưởng đáng kể. Ngoài ra, việc lựa chọn phương pháp phân tích flavonoid phù hợp cũng là một thách thức quan trọng để đánh giá chất lượng của sản phẩm chiết xuất.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng. Loại dung môi chiết xuất là một trong những yếu tố quan trọng nhất. Các dung môi như ethanol, methanol và acetone thường được sử dụng, nhưng hiệu quả chiết xuất có thể khác nhau tùy thuộc vào tính chất của flavonoid và thành phần của nguyên liệu. Thời gian và nhiệt độ chiết xuất cũng cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh làm phân hủy flavonoid. Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi cũng ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất. Ngoài ra, kích thước nguyên liệu và phương pháp khuấy trộn cũng có thể tác động đến quá trình chiết xuất.

2.2. Khó khăn trong việc định tính và định lượng flavonoid

Việc định tính và định lượng flavonoid trong sản phẩm chiết xuất có thể gặp nhiều khó khăn. Flavonoid là một nhóm hợp chất phức tạp, với nhiều cấu trúc khác nhau. Các phương pháp phân tích flavonoid như sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) đòi hỏi kỹ thuật viên có kinh nghiệm và thiết bị hiện đại. Việc lựa chọn chất chuẩn phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả định lượng. Ngoài ra, sự có mặt của các hợp chất khác trong sản phẩm chiết xuất có thể gây nhiễu và ảnh hưởng đến kết quả phân tích.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Flavonoid Tổng Từ Đinh Lăng Hiệu Quả

Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát các phương pháp chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng, bao gồm cả phương pháp truyền thống và hiện đại. Mục tiêu là tìm ra quy trình chiết xuất tối ưu, đảm bảo hiệu suất chiết xuất cao, tiết kiệm thời gian và chi phí. Các phương pháp chiết xuất được nghiên cứu bao gồm chiết xuất Soxhlet, chiết xuất bằng sóng siêu âm, chiết xuất bằng enzyme và chiết xuất bằng vi sóng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất, như loại dung môi, thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, cũng được khảo sát và tối ưu hóa.

3.1. Chiết xuất flavonoid bằng dung môi truyền thống

Phương pháp chiết xuất flavonoid bằng dung môi truyền thống, như chiết xuất Soxhlet, là một phương pháp đơn giản và dễ thực hiện. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là thời gian chiết xuất kéo dài và tiêu thụ nhiều dung môi. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi (ethanol, methanol, acetone), nồng độ dung môi, thời gian và nhiệt độ chiết xuất đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng. Kết quả cho thấy ethanol 90% là dung môi phù hợp nhất cho việc chiết xuất flavonoid từ Đinh lăng.

3.2. Ứng dụng công nghệ chiết xuất hiện đại UAE MAE

Các phương pháp chiết xuất hiện đại, như chiết xuất bằng sóng siêu âm (UAE) và chiết xuất bằng vi sóng (MAE), có nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống. UAE và MAE có thể giúp giảm thời gian chiết xuất, tiết kiệm dung môi và tăng hiệu suất chiết xuất. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các thông số chiết xuất (công suất siêu âm, thời gian, nhiệt độ) đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng bằng phương pháp UAE và MAE. Kết quả cho thấy UAE và MAE có tiềm năng lớn trong việc chiết xuất flavonoid từ Đinh lăng.

IV. Tối Ưu Hóa Quy Trình Chiết Xuất Flavonoid Từ Đinh Lăng

Dựa trên kết quả nghiên cứu, quy trình chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng được tối ưu hóa để đạt hiệu suất chiết xuất cao nhất. Các yếu tố như loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và kích thước nguyên liệu được điều chỉnh để đạt được kết quả tốt nhất. Quy trình chiết xuất tối ưu được đánh giá bằng cách định tính và định lượng flavonoid trong sản phẩm chiết xuất bằng phương pháp HPLC. Kết quả cho thấy quy trình chiết xuất tối ưu có thể tăng hiệu suất chiết xuất flavonoid lên đáng kể so với phương pháp truyền thống.

4.1. Xác định điều kiện chiết xuất tối ưu dung môi thời gian

Việc xác định điều kiện chiết xuất tối ưu là rất quan trọng để đạt hiệu suất chiết xuất flavonoid cao nhất. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các yếu tố chiết xuất (loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi) đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng. Kết quả cho thấy điều kiện chiết xuất tối ưu là sử dụng ethanol 90% làm dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:10 (g/ml), thời gian chiết xuất là 20 giờ và có sử dụng máy khuấy từ.

4.2. Đánh giá chất lượng flavonoid chiết xuất được

Chất lượng của flavonoid chiết xuất được đánh giá bằng cách định tính và định lượng flavonoid bằng phương pháp HPLC. Phương pháp HPLC cho phép xác định hàm lượng của từng loại flavonoid trong sản phẩm chiết xuất. Kết quả cho thấy sản phẩm chiết xuất từ rễ và lá Đinh lăng chứa nhiều loại flavonoid khác nhau, bao gồm rutin, quercetin và kaempferol. Hàm lượng của từng loại flavonoid được xác định và so sánh với các tiêu chuẩn chất lượng.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Flavonoid Chiết Xuất Từ Rễ Lá Đinh Lăng

Sản phẩm chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực thực phẩm, flavonoid có thể được sử dụng làm chất chống oxy hóa tự nhiên, giúp bảo quản thực phẩm và tăng cường giá trị dinh dưỡng. Trong lĩnh vực dược phẩm, flavonoid có thể được sử dụng làm thành phần hoạt tính trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn và bảo vệ tim mạch. Ngoài ra, flavonoid cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm, giúp bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV và làm chậm quá trình lão hóa.

5.1. Flavonoid Đinh Lăng trong thực phẩm chức năng

Flavonoid từ Đinh lăng có thể được sử dụng trong thực phẩm chức năng như một chất chống oxy hóa tự nhiên. Chúng có thể giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và ung thư. Flavonoid cũng có thể giúp tăng cường hệ miễn dịch và cải thiện sức khỏe tổng thể. Các sản phẩm thực phẩm chức năng chứa flavonoid từ Đinh lăng có thể được sử dụng để hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính và tăng cường sức khỏe cho người cao tuổi.

5.2. Tiềm năng trong dược phẩm và mỹ phẩm

Flavonoid từ Đinh lăng có tiềm năng lớn trong lĩnh vực dược phẩm và mỹ phẩm. Chúng có thể được sử dụng làm thành phần hoạt tính trong các sản phẩm chăm sóc da, có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn và bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV. Flavonoid cũng có thể giúp làm chậm quá trình lão hóa da và cải thiện độ đàn hồi của da. Trong lĩnh vực dược phẩm, flavonoid có thể được sử dụng để điều trị các bệnh viêm nhiễm, tim mạch và ung thư.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Chiết Xuất Flavonoid

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng. Kết quả cho thấy ethanol 90% là dung môi phù hợp nhất cho việc chiết xuất flavonoid từ Đinh lăng. Quy trình chiết xuất tối ưu có thể tăng hiệu suất chiết xuất flavonoid lên đáng kể so với phương pháp truyền thống. Nghiên cứu này mở ra hướng phát triển mới trong việc khai thác tiềm năng dược lý của Đinh lăng và ứng dụng flavonoid trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phân lập và xác định cấu trúc của từng loại flavonoid trong Đinh lăng, cũng như đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu chính

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ rễ và lá Đinh lăng, bao gồm loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi. Quy trình chiết xuất tối ưu được xác định là sử dụng ethanol 90% làm dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:10 (g/ml), thời gian chiết xuất là 20 giờ và có sử dụng máy khuấy từ. Sản phẩm chiết xuất chứa nhiều loại flavonoid khác nhau, bao gồm rutin, quercetin và kaempferol.

6.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo về flavonoid Đinh Lăng

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phân lập và xác định cấu trúc của từng loại flavonoid trong Đinh lăng, cũng như đánh giá hoạt tính sinh học của chúng. Cần có thêm các nghiên cứu về tác dụng dược lý của flavonoid từ Đinh lăng trên mô hình in vitro và in vivo. Ngoài ra, cần nghiên cứu về độc tính của flavonoid từ Đinh lăng để đảm bảo an toàn khi sử dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Các nghiên cứu về tối ưu hóa quy trình chiết xuất quy mô lớn cũng cần được thực hiện để đáp ứng nhu cầu sản xuất công nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng phát triển của đời sống hiện đại, nhận thức về sức khỏe cộng đồng ngày càng gia tăng, dẫn đến nhu cầu khai thác các hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên phục vụ cho ngành thực phẩm chức năng và dược phẩm. Trong đó, các nhóm hợp chất chống oxy hóa tự nhiên, đặc biệt là flavonoid, nhận được sự quan tâm lớn từ giới khoa học nhờ khả năng ngăn ngừa các bệnh lý tim mạch, chống lão hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, giảm đau và an thần.

Việt Nam có điều kiện tự nhiên nhiệt đới gió mùa ẩm với hệ sinh thái thực vật phong phú, sở hữu khoảng 12.000 loài thực vật bậc cao có tiềm năng dược liệu lớn. Cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms), thuộc họ Ngũ gia bì (Araliaceae), là loài cây dược liệu quen thuộc đã được sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền Việt Nam với các tác dụng như bồi bổ cơ thể, tăng cường tuần hoàn máu não, thông tiểu, hạ sốt, giảm đau lưng và thấp khớp. Rễ đinh lăng được dùng làm thuốc bổ cho người suy nhược cơ thể, kém tiêu hóa, phụ nữ sau sinh ít sữa; trong khi lá đinh lăng được dùng trị cảm sốt, mụn nhọt, dị ứng và hỗ trợ làm lành vết thương.

Các nghiên cứu hóa học thực vật chỉ ra rằng các thành phần hoạt tính chính trong cây đinh lăng bao gồm polyphenol tổng số, flavonoid, saponin và triterpenoid. Hợp chất flavonoid trong cây đinh lăng có vai trò hỗ trợ điều trị viêm dị ứng, viêm loét dạ dày - tá tràng, điều hòa quá trình trao đổi chất, tăng cường độ bền thành mạch và làm giảm cholesterol trong máu. Tuy nhiên, các nghiên cứu chuyên sâu về quy trình chiết xuất hoạt chất flavonoid tổng từ các bộ phận của cây đinh lăng tại Việt Nam vẫn còn hạn chế, chủ yếu dừng lại ở việc ứng dụng theo các bài thuốc dân gian truyền thống.

Từ thực tiễn đó, đề tài khóa luận tốt nghiệp cử nhân ngành Công nghệ Thực phẩm được thực hiện với tên: "Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid tổng từ rễ và lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa)" (Study on extraction process of total flavonoids from Polyscias fruticosa root and leaf).

Mục tiêu nghiên cứu

• Mục tiêu tổng quát: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất từ rễ và lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa) nhằm nâng cao hiệu suất thu nhận flavonoid tổng số.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Phân tích định tính sự hiện diện của flavonoid tổng trong rễ và lá cây đinh lăng.
  2. Xác định hàm lượng flavonoid tổng số có trong mẫu chiết từ rễ và lá cây đinh lăng.
  3. Khảo sát các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất flavonoid tổng từ rễ và lá cây đinh lăng, bao gồm: loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian chiết, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, kích thước nguyên liệu và ảnh hưởng của quá trình khuấy từ.

Câu hỏi nghiên cứu

1. Rễ và lá của cây đinh lăng (Polyscias fruticosa) có chứa hợp chất flavonoid tổng số hay không?
2. Nếu có, những yếu tố công nghệ nào ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất flavonoid tổng số từ rễ và lá cây đinh lăng và điều kiện chiết tối ưu là gì?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Rễ và lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) được thu hái tại tỉnh Thái Nguyên từ cây trồng đủ 3 năm tuổi.
• Không gian thực hiện: Phòng thí nghiệm thuộc Viện Khoa học Sự sống, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.
• Thời gian thực hiện: Từ tháng 02/2022 đến tháng 10/2022.
• Quy mô nghiên cứu: Thí nghiệm được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tổng quan

• Đặc điểm thực vật và thành phần hóa học: Cây đinh lăng (Polyscias fruticosa) là cây bụi nhỏ, lá xẻ 3 lần lông chim. Thành phần hóa học chứa alkaloid, glucoside, saponin triterpenoid, flavonoid, tannin, vitamin nhóm B (B1, B2, B6), vitamin C, các axit amin thiết yếu (lysine, cysteine, methionine) và các hợp chất polyacetylene (như panaxynol, panoxydol, heptadeca-1,8(E)-diene-4,6-diyn-3,10-diol).
• Cấu trúc và tính chất của flavonoid: Flavonoid là hợp chất polyphenol tự nhiên có khung cấu trúc $C_6-C_3-C_6$ gồm 15 nguyên tử carbon, hình thành từ hai vòng benzen (A và B) liên kết qua cầu nối 3 carbon tạo thành vòng pyran (C). Flavonoid tồn tại ở dạng aglycone (dễ tan trong dung môi hữu cơ phân cực trung bình như ethanol, ether) và dạng glycoside (tan tốt trong nước và cồn loãng). Các flavonoid có phổ hấp thụ tử ngoại đặc trưng ở hai vùng cực đại (vùng I > 290 nm và vùng II từ 220–280 nm) và có khả năng tạo phức màu đặc trưng với các ion kim loại ($Al^{3+}$, $Fe^{3+}$, $Pb^{2+}$).
• Phương pháp chiết xuất: Khóa luận tổng quan các phương pháp truyền thống (chiết Soxhlet, ngâm kiệt, ngâm dầm - maceration) và các phương pháp hiện đại hỗ trợ chiết xuất (chiết có hỗ trợ siêu âm - UAE, vi sóng - MAE, chất lưu siêu tới hạn - SFE, chiết lỏng dưới áp suất - PLE, và chiết có hỗ trợ enzyme - EAE).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Chuẩn bị nguyên liệu: Rễ và lá đinh lăng tươi sau khi thu hái được rửa sạch, loại bỏ phần hư hỏng, sấy ở $60^\circ\text{C}$ trong 8 giờ đến khi độ ẩm đạt dưới 10% ($< 10%$). Sau khi sấy khô, mẫu được nghiền nhỏ bằng máy nghiền chuyên dụng và bảo quản trong túi PE đặt ở tủ lạnh.
• Phân tích định tính: Chiết bột mẫu rễ và lá bằng ethanol, sau đó nhỏ dung dịch chì axetat $Pb(CH_3COO)_2$ 10%. Hiện tượng tạo kết tủa màu vàng chứng minh sự có mặt của nhóm chất flavonoid.
• Phương pháp định lượng flavonoid tổng (Total Flavonoid Content - TFC):
  • Sử dụng phương pháp tạo phức màu với nhôm clorua ($AlCl_3$) kết hợp kali axetat ($CH_3COOK$) theo phương pháp so màu quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ở bước sóng $\lambda = 415\text{ nm}$.
  • Xây dựng đường chuẩn Quercetin (QE) từ dãy nồng độ chuẩn $0, 20, 40, 60, 80, 100\ \mu\text{g/ml}$. Hàm lượng flavonoid tổng được biểu thị bằng miligam đương lượng Quercetin trên một gam chất chiết/nguyên liệu khô (mg QE/g).
• Thiết kế thí nghiệm đơn yếu tố (One-Factor-At-A-Time):
  • Thí nghiệm 1: Khảo sát loại dung môi chiết (Nước cất $H_2O$ so với Ethanol $C_2H_5OH$ 70%).
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ dung môi ethanol (70%, 80%, 90%).
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian chiết (16, 18, 20, 22, 24 giờ).
  • Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (5:1, 10:1, 30:1, 50:1, 70:1, 100:1 ml/g).
  • Thí nghiệm 5: Khảo sát kích cỡ nguyên liệu qua các cỡ rây ($M \le 1\text{ mm}$, $1 < M \le 3\text{ mm}$, $3 < M \le 5\text{ mm}$).
  • Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của việc khuấy từ (có khuấy từ định kỳ ở tốc độ 100 vòng/phút so với không khuấy).
• Phương pháp xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm đều được lặp lại 3 lần ($n=3$). Số liệu được tính toán trên Microsoft Excel, thể hiện dưới dạng giá trị trung bình $\pm$ độ lệch chuẩn ($\text{Mean} \pm \text{SD}$). Đánh giá sự sai khác có ý nghĩa thống kê bằng phân tích phương sai một chiều (One-way ANOVA) kết hợp kiểm định so sánh cặp Tukey ở mức ý nghĩa $\alpha = 0.05$ (độ tin cậy 95%).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu (Overview about Polyscias fruticosa (L.) Harms and Flavonoids)

Chương này hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến đối tượng và hợp chất nghiên cứu:

• Trình bày vị trí phân loại học, đặc điểm hình thái và sinh thái học của cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms).
• Phân tích thành phần hóa học và giá trị dược lý của đinh lăng theo y học cổ truyền và y học hiện đại (tăng lực, an thần, bảo vệ tế bào thần kinh, chống viêm, kháng khuẩn).
• Trình bày định nghĩa, lịch sử phát hiện (khởi nguồn từ nghiên cứu của Albert Szent-Gyorgyi năm 1938 với tên gọi "Vitamin P"), phân loại hóa học (eucaflavonoid, isoflavonoid, neoflavonoid) và các hoạt tính sinh học của flavonoid.
• Phân tích nguyên lý các phương pháp chiết tách flavonoid truyền thống và hiện đại, đồng thời tổng hợp các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến chiết xuất hoạt chất từ cây đinh lăng.

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (Materials, Research Contents and Methodology)

• Liệt kê đầy đủ danh mục nguyên vật liệu, hóa chất tinh khiết (Quercetin, Ethanol 96%, $CH_3COOK\ 97%$, $AlCl_3.6H_2O$, $Pb(CH_3COO)_2$) và trang thiết bị nghiên cứu (máy sấy, máy lắc vortex, máy quang phổ UV-Vis, máy khuấy từ).
• Mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu (sấy ở $60^\circ\text{C}$ trong 8 giờ để độ ẩm $< 10%$, nghiền mịn).
• Thiết lập quy trình phản ứng định tính flavonoid bằng dung dịch $Pb(CH_3COO)_2$ 10%.
• Mô tả chi tiết quy trình tạo màu với $AlCl_3$, thiết lập dãy nồng độ chuẩn Quercetin từ 0 đến $100\ \mu\text{g/ml}$, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 415 nm và thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính với hệ số xác định $R^2 = 0.9958$.
• Trình bày bố cục thiết kế cho 7 thí nghiệm đơn yếu tố và phương pháp phân tích thống kê One-way ANOVA theo kiểm định Tukey ($\alpha = 0.05$).

Chương 3: Kết quả và thảo luận (Results and Discussion)

Chương này trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được từ quá trình nghiên cứu:

• Kết quả phân tích định tính: Dịch chiết ban đầu trong suốt, sau khi thêm thuốc thử chì axetat $Pb(CH_3COO)_2$ 10% xuất hiện kết tủa vẩn đục màu vàng lắng xuống, khẳng định sự hiện diện của hợp chất flavonoid ở cả rễ và lá đinh lăng.
• Ảnh hưởng của loại dung môi: Ethanol mang lại hiệu quả chiết xuất flavonoid cao hơn vượt trội so với nước cất ở cả hai bộ phận ($p < 0.05$). Dung môi ethanol hòa tan tốt các flavonoid phân cực trung bình và ít phân cực, đồng thời làm biến tính màng tế bào thực vật, tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán hoạt chất.
• Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol: Khảo sát ở các nồng độ 70%, 80%, 90% cho thấy hàm lượng flavonoid tăng dần theo nồng độ cồn và đạt giá trị cực đại ở nồng độ ethanol 90%. Ở nồng độ này, hàm lượng flavonoid thu được từ rễ đạt $0.45\text{ mg/g}$ (cao gấp đôi so với cồn 70%) và ở lá đạt $1.38\text{ mg/g}$ (cao gấp ba lần so với cồn 70%).
• Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất: Khảo sát trong khoảng thời gian từ 16 đến 24 giờ. Hiệu suất chiết xuất tăng dần từ 16 đến 20 giờ và đạt cực đại tại mốc 20 giờ ($0.71\text{ mg/g}$ đối với rễ và $1.03\text{ mg/g}$ đối với lá). Sau 20 giờ, hàm lượng flavonoid có xu hướng chững lại hoặc suy giảm nhẹ do đạt trạng thái cân bằng nồng độ và nguy cơ phân hủy hoạt chất khi kéo dài thời gian tiếp xúc với môi trường.
• Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu:
  • Đối với mẫu rễ: Khảo sát các tỷ lệ từ 5:1 đến 100:1 (ml/g), tỷ lệ tối ưu được xác định là 10:1 (ml/g), đạt hàm lượng $0.81\text{ mg/g}$.
  • Đối với mẫu lá: Khảo sát các tỷ lệ tương tự, tỷ lệ tối ưu được xác định là 30:1 (ml/g), đạt hàm lượng $1.87\text{ mg/g}$ ($p < 0.05$).
• Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Khảo sát 3 dải kích thước hạt ($M \le 1\text{ mm}$, $1 < M \le 3\text{ mm}$, $3 < M \le 5\text{ mm}$). Kết quả chỉ ra kích thước hạt càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc pha giữa dung môi và nguyên liệu càng lớn, giúp tăng tốc độ khuếch tán. Kích cỡ bột mịn $M \le 1\text{ mm}$ cho hàm lượng flavonoid cao nhất ở cả rễ và lá ($p < 0.05$).
• Ảnh hưởng của khuấy từ: Quá trình chiết có sự hỗ trợ của máy khuấy từ (tốc độ 100 vòng/phút, đảo trộn định kỳ mỗi 5 giờ) cho hàm lượng flavonoid đạt $1.12\text{ mg/g}$ ở mẫu rễ và $1.47\text{ mg/g}$ ở mẫu lá, cao hơn so với mẫu không sử dụng khuấy từ.

---

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các thông số công nghệ chiết xuất tối ưu

Thông số công nghệ	Điều kiện tối ưu cho mẫu Rễ	Điều kiện tối ưu cho mẫu Lá
Loại dung môi	Ethanol ($C_2H_5OH$)	Ethanol ($C_2H_5OH$)
Nồng độ dung môi	90%	90%
Thời gian chiết	20 giờ	20 giờ
Tỷ lệ dung môi / nguyên liệu	10:1 (ml/g)	30:1 (ml/g)
Kích thước hạt nguyên liệu	Bột mịn ($M \le 1\text{ mm}$)	Bột mịn ($M \le 1\text{ mm}$)
Hỗ trợ khuấy trộn	Khuấy từ (100 vòng/phút)	Khuấy từ (100 vòng/phút)
Nhiệt độ chiết	Nhiệt độ phòng	Nhiệt độ phòng

Kết quả định lượng chi tiết

• Phương pháp định tính bằng phản ứng tạo tủa chì axetat $Pb(CH_3COO)_2$ 10% xác nhận rõ ràng sự có mặt của flavonoid trong cả hai bộ phận rễ và lá đinh lăng qua hiện tượng xuất hiện tủa vàng.
• Dưới các điều kiện chiết tối ưu được xác lập ở quy mô phòng thí nghiệm, hàm lượng flavonoid tổng số chiết tách từ lá cây đinh lăng đạt mức cao hơn đáng kể so với rễ cây đinh lăng.
• Phân tích thống kê One-way ANOVA khẳng định loại dung môi, nồng độ dung môi, thời gian chiết, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và kích thước nguyên liệu đều có ảnh hưởng mang ý nghĩa thống kê ($\alpha = 0.05$) đến hiệu suất thu hồi flavonoid.

Đóng góp của đề tài

• Cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm khoa học về điều kiện chiết ngâm dầm tối ưu nhằm thu hồi flavonoid tổng số từ cây đinh lăng 3 năm tuổi tại Thái Nguyên.
• Chứng minh tiềm năng sử dụng lá đinh lăng – vốn thường bị xem là phụ phẩm sau thu hoạch rễ – như một nguồn nguyên liệu giàu hợp chất chống oxy hóa flavonoid phục vụ cho công nghệ thực phẩm và dược phẩm.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

• Do ảnh hưởng của đại dịch Covid-19 trong giai đoạn thực hiện, thời gian tiếp cận và vận hành liên tục tại phòng thí nghiệm bị gián đoạn.
• Mẫu nguyên liệu rễ và lá đinh lăng được thu hái ở các đợt khác nhau, dẫn đến khả năng có sự biến động tự nhiên nhất định về hàm lượng hoạt chất ban đầu trong mẫu thô.
• Thí nghiệm mới khảo sát quá trình chiết ở điều kiện nhiệt độ phòng, chưa khảo sát ảnh hưởng của dải nhiệt độ chiết xuất khác nhau.
• Nghiên cứu chỉ dừng lại ở phương pháp ngâm dầm truyền thống có hỗ trợ khuấy cơ học ở một mức tốc độ khuấy cố định (100 vòng/phút), chưa so sánh với các kỹ thuật chiết hiện đại.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Khảo sát sâu hơn ảnh hưởng của nhiệt độ chiết xuất và động học quá trình trích ly flavonoid từ đinh lăng.
• Ứng dụng và so sánh hiệu quả chiết xuất khi áp dụng các công nghệ chiết hiện đại như chiết có hỗ trợ sóng vi ba (MAE), chiết siêu âm (UAE) hoặc chiết enzyme (EAE).
• Nghiên cứu tinh chế, phân lập các phân đoạn flavonoid chính và thử nghiệm ứng dụng dịch chiết flavonoid đinh lăng trong sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe hoặc bảo quản thực phẩm tự nhiên.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên và học viên cao học các ngành Công nghệ Thực phẩm, Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Dược học, Công nghệ Sinh học và Nông nghiệp khi thực hiện các đề tài nghiên cứu về trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học từ thảo dược.
• Cán bộ nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) tại các doanh nghiệp chế biến dược liệu, thực phẩm chức năng cần số liệu tham khảo về thông số ngâm chiết flavonoid từ rễ và lá đinh lăng ở điều kiện nhiệt độ thường nhằm tiết kiệm năng lượng.
• Phần đáng tham khảo nhất: Quy trình chuẩn bị mẫu và quy trình định lượng flavonoid tổng số bằng phản ứng tạo màu với $AlCl_3$/$CH_3COOK$ trên máy quang phổ UV-Vis, cùng cách thiết kế và phân tích thống kê phương sai ANOVA cho các thí nghiệm trích ly đơn yếu tố.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Phản ứng hóa học nào được sử dụng để định tính flavonoid trong khóa luận và hiện tượng quan sát được là gì?

Tác giả sử dụng phản ứng tạo phức kết tủa giữa dịch chiết mẫu (đã chiết bằng cồn) với dung dịch chì axetat $Pb(CH_3COO)_2$ nồng độ 10%. Hiện tượng quan sát được bằng mắt thường là dịch chiết ban đầu trong suốt chuyển sang xuất hiện kết tủa vẩn đục màu vàng sau 1–2 phút phản ứng, chứng minh sự hiện diện của hợp chất flavonoid trong cả rễ và lá đinh lăng.

2. Phương pháp định lượng flavonoid tổng số được tiến hành trên nguyên lý nào?

Định lượng flavonoid tổng số được thực hiện bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ở bước sóng $\lambda = 415\text{ nm}$ dựa trên phản ứng tạo phức màu giữa ion nhôm ($AlCl_3\ 10%$), kali axetat ($CH_3COOK\ 1\text{M}$) và nhóm hydroxyl/carbonyl của flavonoid. Kết quả được tính toán dựa trên đường chuẩn chất đối chiếu Quercetin (từ 0 đến $100\ \mu\text{g/ml}$, $R^2 = 0.9958$) và biểu thị theo đơn vị mg QE/g nguyên liệu.

3. Nồng độ ethanol nào cho hiệu suất chiết xuất flavonoid cao nhất và tại sao?

Nồng độ ethanol 90% cho hiệu suất chiết xuất cao nhất ở cả mẫu rễ ($0.45\text{ mg/g}$) và mẫu lá ($1.38\text{ mg/g}$). Nguyên nhân là do nhóm hoạt chất flavonoid trong đinh lăng chứa nhiều cấu phần kém phân cực hoặc phân cực trung bình, hòa tan tốt hơn trong môi trường cồn cao độ so với cồn 70% hay nước cất.

4. Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tối ưu đối với rễ và lá đinh lăng có sự khác nhau như thế nào?

Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tối ưu đối với mẫu rễ là 10:1 (ml/g), trong khi đối với mẫu lá là 30:1 (ml/g). Sự khác biệt này bắt nguồn từ đặc tính cấu trúc mô xốp và khả năng hút dung môi trương nở lớn hơn của bột lá so với bột rễ, đòi hỏi lượng dung môi nhiều hơn để đảm bảo sự khuếch tán triệt để của chất tan vào pha lỏng.

5. Việc sử dụng máy khuấy từ có làm tăng hàm lượng flavonoid thu được không?

Có. Quá trình chiết có hỗ trợ khuấy từ ở tốc độ 100 vòng/phút làm tăng hàm lượng flavonoid thu được (đạt $1.12\text{ mg/g}$ ở rễ và $1.47\text{ mg/g}$ ở lá) nhờ tăng cường sự tiếp xúc giữa bề mặt bột nguyên liệu và dung môi, thúc đẩy quá trình đối lưu và khuếch tán chất tan từ tế bào thực vật ra ngoài dung môi.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Diệu Linh đã xác lập thành công các thông số công nghệ thích hợp cho quy trình chiết xuất flavonoid tổng số từ rễ và lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa) ở quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu khẳng định cả rễ và lá đinh lăng đều chứa flavonoid, trong đó điều kiện chiết tối ưu chung là sử dụng dung môi ethanol 90%, thời gian chiết 20 giờ, kích thước nguyên liệu bột mịn $M \le 1\text{ mm}$ kết hợp khuấy từ, với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10:1 (ml/g) cho rễ và 30:1 (ml/g) cho lá. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng hỗ trợ cho việc chuẩn hóa quy trình chiết tách hoạt chất và gia tăng giá trị sử dụng nguồn dược liệu đinh lăng tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURAL AND FORESTRY TRAN DIEU LINH STUDY ON EXTRACTION PROCESS OF TOTAL FLAVONOIDS FROM POLYSCIAS FRUTICOSA ROOT AND LEAF BACHELOR THESIS Study Mode : Full time Major : Food Technology Faculty : Advanced Education Program Office Batch : 2018 – 2022 Supervisor : Dr. Vu Thi Hanh Thai Nguyen, 2022 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program: Bachelor of Food Science and Technology Student name: Tran Dieu Linh Student ID: DTN1854190021 Thesis Title: Study on extraction process of total flavonoids from Polyscias fruticosa root and leaf Supervisor(s): Dr. Vu Thi Hanh Supervisor's Signature: This study aimed to investigate the effects of some factors on the extraction process of total flavonoid content from Polycias fruticosa root and leaf, including: solvent type, concentration of extraction solvent, extraction time, ratio between solvent and material. Moreover, the purpose of this study is also to determine the effects of magnetic stirring on total flavonoid extraction process.

Finally, after investigating the factors influencing the extraction of flavonoids from the Polycias fruticosa root and leaf, the suitable solvent, concentration of solvent, extraction time, solvent/material ratio, material size, and magnetic stirring capability are detemined. Before process of total flavonoid content, root and leaf were washed carefully and dried at 60oC for 8 hours until the moisture of sample was under 10%. After drying, the samples were chopped into small pieces and ground in a mill. The samples were crushed to increase the permeability of the solvent into the raw components and therefore the extraction process’s effectiveness.

In these experiments, the samples were soaked at different solvent/material ratio, solution concentration, size, time, and tested to aid in stirring to determine the factors affecting extraction efficiency. The results show that, the suitable solvent is ethanol (C2H5OH) at concentration of 90%, with a ratio of 10:1(ml/g) for root; 30:1(ml/g) for leaf, size1mm and needs the support of magnetic stirrer for 20 hours for high efficiency extraction process. Keywords: Polyscias fruticosa, flavonoid content, extraction, solvent, ratio, concentration, size, room temperature, root and leaf. Number of pages: 48 pages Date of submission November 2nd, 2022 i ACKNOWLEDGEMENT This experiment was carried out in the laboratory at the Institute of Life Sciences, at Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry in the year 2022.

First and foremost, I would like to thank my supervisor Dr. Vu Thi Hanh from Vietnam National University of Agriculture and MSc. Nguyen Thuong Tuan from Institute of Life Sciences, for their assistance in helping me to overcome the obstacles during the period under the thesis. They were always willing to assist me whenever I needed help and directed me in the right direction for finishing the project.

Secondly, I would want to express my sincere gratitude to my family and friends for always being there for me, supporting me whenever I've encountered a challenge and assisting me in getting through the tough period of finishing this bachelor thesis. Finally, due to my lack of specific expertise, I continue to have several weaknesses while studying, assessing, and presenting on the topic. I am looking forward to obtaining feedback and recommendations from professors and friends to help me enhance my thesis. Best regards, Thai Nguyen, November 2 2022 Sincerely TRAN DIEU LINH ii TABLE OF CONTENT CHAPTER 1.

Overview about Polycias Fruticosa (L. Characteristics of Polycias Fruticosa (L. Overview of the chemical composition of Polycias fruticosa (L) Harms. Overview of the pharmacological composition of Polycias fruticosa (L) Harms.

Overview of flavonoids. The origin of flavonoids. Structure and classification of flavonoids. Overview of properties of flavonoids.

The biological values of flavonoid. Overview of methods for the total flavonoid extraction. The traditional extraction methods. The mordern extraction methods.

Factors influencing flavonoid extraction process. Research situation in the world and Vietnam. Research situation in the world. Research in Vietnam.

MATERIALS, RESEARCH CONTENTS AND METHODOLOGY. Material and research scope. Workplace and time to proceed. Experimental design method.

Data processing methods. RESULTS AND DISCUSSION. The result of qualitative analysis of the presence of total flavonoids in the Polyscias fruticosa root and leaf .