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

Chuyên khảo phân tích Study on extraction process of total flavonoids from polyscias fruticosa root and leaf, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• 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

Giới thiệu dự án

Cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms), thuộc họ Ngũ gia bì (Araliaceae), được mệnh danh là "nhân sâm của người nghèo" tại Việt Nam và nhiều quốc gia nhiệt đới. Trong y học cổ truyền và hiện đại, Đinh lăng là nguồn dược liệu quý chứa đa dạng hoạt chất sinh học như saponin triterpenoid, alkaloid, glycoside, tannin, vitamin nhóm B và đặc biệt là nhóm hợp chất flavonoid tổng (Total Flavonoid Content - TFC). Flavonoid sở hữu hoạt tính chống oxy hóa vượt trội, kháng viêm, bảo vệ tế bào thần kinh, cải thiện tuần hoàn máu não và tăng cường hệ miễn dịch.

Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất và khai thác dược liệu, việc chiết xuất hoạt chất từ Đinh lăng còn mang tính tự phát, chủ yếu sử dụng phương pháp ngâm rượu hoặc sắc nước truyền thống. Những phương pháp này tồn tại nhiều nhược điểm lớn: hiệu suất thu hồi flavonoid thấp, thời gian chiết kéo dài, tiêu hao dung môi vô định hình và dễ gây phân hủy các liên kết polyphenol do nhiệt. Bên cạnh đó, phần lá Đinh lăng – vốn có sinh khối lớn và chu kỳ thu hoạch ngắn – thường bị loại bỏ hoặc tận dụng không hiệu quả, gây lãng phí nguồn nguyên liệu giá trị cao.

Khóa luận tốt nghiệp kỹ sư Công nghệ Thực phẩm "Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid tổng từ rễ và lá Đinh Lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms)" của tác giả Trần Diệu Linh (Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, hướng dẫn bởi TS. Vũ Thị Hạnh) được thực hiện nhằm giải quyết triệt để bài toán tối ưu hóa quy trình trích ly hoạt chất từ cả hai bộ phận của cây.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Định tính sự hiện diện của flavonoid tổng trong mẫu bột rễ và lá Đinh lăng sau khi xử lý sơ bộ.
2. Khảo sát và đánh giá ảnh hưởng của 6 thông số công nghệ cốt lõi: Loại dung môi trích ly, nồng độ dung môi, thời gian chiết, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, kích thước hạt nguyên liệu và tác động của quá trình khuấy từ.
3. Xác lập bộ thông số tối ưu độc lập cho hai nguồn cơ chất riêng biệt (rễ và lá), tối đa hóa hàm lượng flavonoid thu nhận được biểu thị qua đương lượng Quercetin ($mg\ QE/g$).
4. Cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng và mô hình thực nghiệm phục vụ việc nâng cấp quy mô (scale-up) trích ly hoạt chất tự nhiên ở cấp độ bán công nghiệp.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                            PHẠM VI & ĐỐI TƯỢNG                              |
| - Đối tượng: Rễ và lá Đinh lăng 3 năm tuổi thu hái tại Thái Nguyên          |
| - Tiền xử lý: Sấy đối lưu 60°C trong 8 giờ (độ ẩm W < 10%), nghiền mịn       |
| - Quy mô: Phòng thí nghiệm (Viện Khoa học Sự sống - ĐH Nông Lâm Thái Nguyên) |
| - Chỉ tiêu đích: Hàm lượng Flavonoid tổng số (TFC - mg Quercetin / g chất khô)|
+-----------------------------------------------------------------------------+

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Quá trình trích ly hợp chất tự nhiên từ thực vật phụ thuộc lớn vào độ phân cực của dung môi, bản chất mô tế bào và động học truyền khối. Bảng dưới đây so sánh các phương pháp trích ly flavonoid hiện có:

Tiêu chí	Trích ly ngâm chiết tĩnh (Maceration)	Sắc nước truyền thống	Trích ly có hỗ trợ khuấy cơ học / từ (Nghiên cứu này)	Trích ly hỗ trợ siêu âm / vi sóng (UAE / MAE)	Chiết chất lỏng siêu tới hạn (SFE-$CO_2$)
Dung môi sử dụng	Cồn / Nước	Nước ($100^\circ\text{C}$)	Ethanol biến thiên ($70-90%$)	Ethanol / Nước	$CO_2$ lỏng siêu tới hạn
Hiệu suất thu hồi TFC	Trung bình ($< 50%$)	Thấp ($< 30%$, bị nhiệt phân)	Cao ($> 85%$ hàm lượng khả dụng)	Rất cao ($> 90%$)	Rất cao ($> 92%$)
Thời gian xử lý	$3 - 7$ ngày	$2 - 4$ giờ	$20$ giờ	$15 - 45$ phút	$1 - 2$ giờ
Chi phí thiết bị	Cực thấp	Cực thấp	Thấp - Trung bình	Trung bình - Cao	Rất cao
Khả năng triển khai pilot	Dễ	Dễ	Rất dễ kiểm soát và mở rộng	Cần thiết bị chuyên dụng	Phức tạp, áp suất cao

Phân tích yêu cầu kỹ thuật (Mô hình MoSCoW)

• Must have (Bắt buộc có): Xác định chính xác loại dung môi an toàn thực phẩm (GRAS - Ethanol), dải nồng độ tối ưu, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu riêng cho rễ và lá; phương pháp đo quang UV-Vis bước sóng cố định $\lambda = 415\text{ nm}$ với thuốc thử nhôm clorua ($AlCl_3$).
• Should have (Nên có): Tích hợp động lực học khuấy đảo (100 vòng/phút) để phá vỡ lớp màng biên khuếch tán; kiểm soát độ ẩm nguyên liệu ban đầu dưới $10%$ để chuẩn hóa khối lượng chất khô.
• Could have (Có thể có): Khảo sát bổ sung các dải nhiệt độ chiết khác nhau ($30 - 60^\circ\text{C}$) và tối ưu hóa đa biến theo phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM).
• Won't have (Chưa thực hiện đợt này): Tinh sạch từng phân đoạn monomer flavonoid bằng sắc ký cột hoặc phân tích HPLC-MS định danh chuyên sâu.

Thiết kế hệ thống và quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ trích ly chuẩn hóa được thiết kế theo sơ đồ dòng (Block Flow Diagram) khép kín, đảm bảo tính lặp lại và kiểm soát thông số chính xác:

graph TD
    A["Nguyên liệu: Rễ & Lá Đinh lăng 3 năm tuổi"] --> B["Rửa sạch, loại bỏ tạp chất & phiến hư hỏng"]
    B --> C["Sấy đối lưu: 60°C trong 8h (W < 10%)"]
    C --> D["Nghiền & Phân loại rây hạt: d ≤ 1mm"]
    D --> E{"Phối trộn Dung môi Trích ly"}
    E -->|"Rễ: Tỷ lệ 10:1 (mL/g)"| F["Dung môi Ethanol 90%"]
    E -->|"Lá: Tỷ lệ 30:1 (mL/g)"| F
    F --> G["Trích ly có khuấy từ: 20 giờ ở nhiệt độ phòng"]
    G --> H["Lọc tách bã qua giấy lọc Whatman"]
    H --> I["Dịch chiết Flavonoid tổng"]
    I --> J["Định lượng UV-Vis: Phản ứng tạo màu AlCl3 (415 nm)"]
    I --> K["Thu hồi dung môi Ethanol & Cô đặc cao chiết"]

Danh mục thiết bị, hóa chất và tiêu chuẩn kỹ thuật

1. Hóa chất phân tích:
   • Chất chuẩn Quercetin ($\ge 98%$, Sigma-Aldrich / Hàn Quốc).
   • Ethanol tuyệt đối ($\ge 99.7%$) và cồn thực phẩm pha chế nồng độ $70%, 80%, 90%$.
   • Thuốc thử tạo phức màu: Dung dịch $AlCl_3\cdot6H_2O$ $10%$ và $CH_3COOK\ 1M$.
   • Thuốc thử định tính: Dung dịch Chì axetat $Pb(CH_3COO)_2\ 10%$.
2. Thiết bị đo lường:
   • Máy quang phổ khả kiến UV-Vis Spectrophotometer (Đức), bước sóng $200 - 800\text{ nm}$, cuvet thạch anh/thủy tinh quang học $1\text{ cm}$.
   • Tủ sấy đối lưu cưỡng bức điều nhiệt chính xác $\pm 0.5^\circ\text{C}$.
   • Máy khuấy từ đa vị trí có gia nhiệt, dải tốc độ $50 - 1500\text{ rpm}$.
   • Cân phân tích điện tử độ chính xác $0.0001\text{ g}$.

Phương pháp luận (Methodology)

Nghiên cứu áp dụng phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố (Single-factor experiments) kết hợp phân tích phương sai một nhân tố (One-Way ANOVA) và kiểm định sâu sai biệt Tukey HSD ở mức ý nghĩa $\alpha = 0.05$. Tất cả các công thức thí nghiệm được lặp lại 3 lần độc lập ($n=3$) để triệt tiêu sai số ngẫu nhiên.

---

Implementation và kết quả

Quy trình tiền xử lý và thuật toán tính toán

1. Kiểm soát độ ẩm chất khô ($W%$)

Nguyên liệu thô sau khi thu hoạch được sấy tại $60^\circ\text{C}$ trong $8$ giờ. Độ ẩm được xác định theo định luật bảo toàn khối lượng sấy đến khối lượng không đổi:

$$W (%) = \frac{m_1 - m_2}{m_1} \times 100%$$

Trong đó: $m_1$ là khối lượng mẫu trước sấy ($g$), $m_2$ là khối lượng mẫu sau sấy khô ($g$). Kết quả đạt $W < 10%$, ngăn chặn triệt để sự phát triển của vi sinh vật và hoạt tính của enzyme polyphenol oxidase gây thủy phân flavonoid.

2. Định lượng hàm lượng Flavonoid tổng số (TFC)

Nguyên lý: Dựa trên phản ứng tạo phức chelate bền màu vàng giữa ion nhôm $Al^{3+}$ với nhóm $4\text{-keto}$ và nhóm $3\text{-hydroxy}$ hoặc $5\text{-hydroxy}$ của vòng pyran trong phân tử flavonoid trong môi trường đệm kali axetat.

Quy trình phản ứng tạo màu:

• $0.5\text{ mL}$ dịch chiết pha loãng thích hợp + $1.5\text{ mL}$ Ethanol $95%$ + $0.1\text{ mL}\ AlCl_3\ 10%$ + $0.1\text{ mL}\ CH_3COOK\ 1M$ + $2.8\text{ mL}$ nước cất khử ion.
• Lắc đều bằng máy Vortex, ủ tối ở nhiệt độ phòng trong chính xác $30$ phút.
• Đo độ hấp thụ quang học ($Absorbance - A$) tại bước sóng $\lambda = 415\text{ nm}$.

Phương trình đường chuẩn Quercetin thiết lập trong dải nồng độ $0 - 100\ \mu\text{g/mL}$:

$$A = 0.0058 \times C + 0.012 \quad (R^2 = 0.9958)$$

Hàm lượng flavonoid tổng số ($TFC$, đơn vị $mg\ QE/g$ nguyên liệu khô) được tính theo công thức:

$$\text{TFC} = \frac{C \times V \times F}{m \times 1000}$$

Trong đó:

• $C$: Nồng độ quercetin tra từ đường chuẩn ($\mu\text{g/mL}$).
• $V$: Tổng thể tích dịch trích ly ($mL$).
• $F$: Hệ số pha loãng mẫu.
• $m$: Khối lượng bột nguyên liệu khô ($g$).

import numpy as np

def calculate_tfc(absorbance: float, dilution_factor: float, solvent_vol_ml: float, sample_mass_g: float) -> float:
    """
    Tính toán hàm lượng Flavonoid tổng số (TFC) theo đương lượng Quercetin (mg QE/g dry material).
    Đường chuẩn: A = 0.0058 * C + 0.012 => C = (A - 0.012) / 0.0058
    """
    slope = 0.0058
    intercept = 0.012
    
    # Tính nồng độ C (ug/mL)
    concentration_ug_ml = max(0.0, (absorbance - intercept) / slope)
    
    # Tính TFC (mg/g)
    tfc_mg_g = (concentration_ug_ml * solvent_vol_ml * dilution_factor) / (sample_mass_g * 1000.0)
    return round(tfc_mg_g, 4)

# Ví dụ tính toán cho mẫu dịch chiết rễ Đinh lăng (0.5g mẫu, 5mL dung môi, pha loãng 10 lần, A = 0.420)
res_root = calculate_tfc(absorbance=0.420, dilution_factor=10, solvent_vol_ml=5.0, sample_mass_g=0.5)
print(f"Hàm lượng TFC rễ Đinh lăng: {res_root} mg QE/g")

---

Kết quả thực nghiệm và thảo luận

1. Định tính hợp chất Flavonoid

Khi nhỏ $1\text{ mL}$ dung dịch Chì axetat $10%$ vào $1\text{ mL}$ dịch chiết cồn của rễ và lá Đinh lăng, xuất hiện kết tủa bông màu vàng nhạt đến vàng đậm đặc trưng. Phản ứng xác nhận sự có mặt dồi dào của các dẫn xuất polyphenol/flavonoid trong cả hai bộ phận nghiên cứu.

2. Ảnh hưởng của loại dung môi

• Nước cất: Cho hiệu suất trích ly thấp nhất (Rễ: $0.04\text{ mg/g}$, Lá: $0.08\text{ mg/g}$).
• Ethanol $70%$: Cho hiệu suất cao vượt trội (Rễ: $0.23\text{ mg/g}$, Lá: $0.45\text{ mg/g}$), có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê ($p < 0.05$).
• Giải thích cơ chế: Phần lớn flavonoid trong Đinh lăng tồn tại ở dạng aglycone tự do ít phân cực hoặc liên kết glycoside mạch ngắn, cấu trúc có một đầu phân cực và một đầu không phân cực tương đồng với phân tử ethanol, giúp phá vỡ màng tế bào và hòa tan nhanh chóng hoạt chất.

Hàm lượng Flavonoid theo loại dung môi trích ly (mg QE/g):
Dung môi Nước:     [==] Rễ: 0.04 | [====] Lá: 0.08
Dung môi Ethanol:  [==========] Rễ: 0.23 | [====================] Lá: 0.45

3. Ảnh hưởng của nồng độ Ethanol ($70%, 80%, 90%$)

• Nồng độ ethanol tăng dần làm tăng đáng kể độ tan của flavonoid.
• Tại nồng độ Ethanol $90%$, hàm lượng TFC đạt cực đại ở cả hai mẫu:
  • Rễ: đạt $0.449\text{ mg/g}$ (tăng gấp gần $2$ lần so với cồn $70%$).
  • Lá: đạt $1.18\text{ mg/g}$ (tăng gấp gần $3$ lần so với cồn $70%$).
• Sự gia tăng tỷ lệ cồn làm giảm hằng số điện môi của môi trường, tạo điều kiện thuận lợi nhất để hòa tan các nhóm flavonoid kém phân cực.

4. Ảnh hưởng của thời gian trích ly ($16, 18, 20, 22, 24\text{ giờ}$)

• Hàm lượng flavonoid tăng tuyến tính từ $16$ đến $20$ giờ nhờ động học khuếch tán chất tan từ bên trong mạng lưới mao quản ra dung môi.
• Điểm bão hòa đạt tại $20$ giờ: Hàm lượng TFC đạt mức cao nhất ($0.71\text{ mg/g}$ ở rễ và $1.12\text{ mg/g}$ ở lá).
• Kéo dài thời gian sang $22 - 24$ giờ: Hàm lượng hoạt chất không tăng thêm hoặc có xu hướng giảm nhẹ do hiện tượng bão hòa dung dịch, tái hấp phụ của bã tế bào hoặc sự oxy hóa tự nhiên của các nhóm hydroxyl phenolic khi tiếp xúc lâu với không khí.

5. Ảnh hưởng của tỷ lệ Dung môi / Nguyên liệu ($mL/g$)

Khảo sát các mức tỷ lệ: $5:1, 10:1, 30:1, 50:1, 70:1, 100:1\ (mL/g)$.

• Đối với mẫu Rễ: Tỷ lệ tối ưu nhất là $10:1\ (mL/g)$, cho hàm lượng TFC đạt $1.81\text{ mg/g}$. Khi tăng tỷ lệ lên $30:1 - 100:1$, hàm lượng flavonoid tính trên một đơn vị thể tích dung môi bị loãng, không làm tăng thêm lượng hoạt chất thu hồi trên mỗi gram nguyên liệu.
• Đối với mẫu Lá: Do lá có cấu trúc xốp, thể tích riêng lớn và diện tích bề mặt tiếp xúc cao, tỷ lệ tối ưu là $30:1\ (mL/g)$, cho hàm lượng TFC đạt $1.87\text{ mg/g}$. Vượt quá ngưỡng $30:1$, hiệu suất thu hồi bắt đầu giảm.

Tối ưu hóa Tỷ lệ Dung môi / Nguyên liệu (mL/g):
----------------------------------------------------------------------
Bộ phận       Tỷ lệ tối ưu     Hàm lượng TFC cực đại (mg QE/g)    Ghi chú
----------------------------------------------------------------------
Rễ            10 : 1           1.81 ± 0.04                       Mô cứng, tiết kiệm dung môi
Lá            30 : 1           1.87 ± 0.05                       Mô xốp, diện tích tiếp xúc lớn
----------------------------------------------------------------------

6. Ảnh hưởng của kích thước hạt nguyên liệu

Khảo sát 3 kích thước rây: $d \le 1\text{ mm}$, $1 < d \le 3\text{ mm}$, $3 < d \le 5\text{ mm}$.

• Kích thước hạt $d \le 1\text{ mm}$ (bột mịn) cho hiệu suất cao nhất vượt trội ở cả hai mẫu ($p < 0.05$).
• Nguyên nhân: Kích thước nhỏ làm tăng diện tích tiếp xúc riêng giữa pha rắn và pha lỏng, phá vỡ cấu trúc vách tế bào thực vật, rút ngắn quãng đường khuếch tán nội của chất tan ra dung môi theo định luật Fick.

7. Ảnh hưởng của việc khuấy từ

• Mẫu có hỗ trợ khuấy từ ($100\text{ rpm}$) cho kết quả thu hồi TFC cao hơn mẫu ngâm tĩnh thuần túy.
• Khuấy đảo liên tục giúp làm giảm chiều dày lớp màng tĩnh xung quanh hạt nguyên liệu, gia tăng hệ số truyền khối đối lưu ($Mass\ Transfer\ Coefficient$).

---

Tổng hợp bộ thông số tối ưu

Bảng tổng hợp bộ thông số công nghệ trích ly chuẩn hóa cho rễ và lá Đinh lăng:

Thông số công nghệ	Giá trị tối ưu cho Rễ	Giá trị tối ưu cho Lá	Cơ sở khoa học / Rationale
Loại dung môi	Ethanol ($C_2H_5OH$)	Ethanol ($C_2H_5OH$)	An toàn, hòa tan tốt cấu trúc phenolic aglycone
Nồng độ dung môi	$90%$	$90%$	Tối ưu hóa hằng số điện môi và độ tan
Thời gian trích ly	$20$ giờ	$20$ giờ	Đạt trạng thái cân bằng động học khuếch tán
Tỷ lệ Dung môi : Mẫu	$10 : 1\ (mL/g)$	$30 : 1\ (mL/g)$	Phù hợp với mật độ khối và độ xốp từng bộ phận
Kích thước hạt bột	$\le 1\text{ mm}$	$\le 1\text{ mm}$	Cực đại hóa diện tích bề mặt tiếp xúc pha
Chế độ khuấy trộn	Khuấy từ liên tục	Khuấy từ liên tục	Triệt tiêu màng biên cản trở truyền khối
Nhiệt độ trích ly	Nhiệt độ phòng ($25\pm2^\circ\text{C}$)	Nhiệt độ phòng ($25\pm2^\circ\text{C}$)	Bảo toàn hoạt tính, tránh phân hủy nhiệt

---

Đổi mới và đóng góp

1. Xác lập mô hình trích ly phân tách riêng biệt cho Rễ và Lá: Khóa luận chỉ ra sự khác biệt rõ rệt về tỷ lệ dung môi tối ưu ($10:1$ cho rễ vs $30:1$ cho lá). Điều này giúp các nhà máy tiết kiệm tới $66.7%$ lượng dung môi cồn khi xử lý rễ Đinh lăng so với việc áp dụng công thức chung $30:1$.
2. Khai phóng giá trị sinh khối lá Đinh lăng: Chứng minh lá Đinh lăng có hàm lượng flavonoid tổng ($1.87\text{ mg QE/g}$) tương đương, thậm chí cao hơn rễ ($1.81\text{ mg QE/g}$). Đây là phát hiện quan trọng giúp chuyển đổi phụ phẩm nông nghiệp thành nguồn nguyên liệu giá trị gia tăng cao cho ngành thực phẩm chức năng.
3. Quy trình thân thiện môi trường và tiết kiệm năng lượng: Sử dụng dung môi ethanol thực phẩm tái hồi lưu ở nhiệt độ phòng, không tiêu tốn năng lượng gia nhiệt kéo dài, hạn chế tạo phát thải khí nhà kính và cặn độc hại so với trích ly bằng chloroform hoặc methanol.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất

• Sản xuất Trà hòa tan / Viên nang chống oxy hóa: Cao chiết giàu flavonoid từ lá và rễ Đinh lăng làm nguyên liệu chính cho các sản phẩm hỗ trợ điều trị suy nhược thần kinh, bổ não, tăng tuần hoàn máu và chống lão hóa.
• Mỹ phẩm và dược mỹ phẩm: Ứng dụng dịch chiết flavonoid trong các sản phẩm serum/kem dưỡng da chống gốc tự do và kháng viêm tự nhiên.

Sơ đồ dây chuyền sản xuất Pilot đề xuất ($500\text{ L/mẻ}$)

[Bột Đinh lăng (d ≤ 1mm)] 

Đánh giá hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

• Tỷ lệ thu hồi dung môi: Hệ thống cô đặc chân không cho phép thu hồi $\ge 85%$ lượng Ethanol $90%$ để tái sử dụng cho các mẻ sau.
• Tận dụng nguồn lá: Chi phí thu mua lá Đinh lăng chỉ bằng $15 - 20%$ so với rễ củ, nhưng cho sản lượng flavonoid tương đương, giúp hạ giá thành sản xuất nguyên liệu hoạt chất tới $45 - 50%$.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

1. Nghiên cứu thực hiện ở quy mô tĩnh tại nhiệt độ phòng; chưa khảo sát biến thiên nhiệt độ gia nhiệt nhẹ ($40 - 50^\circ\text{C}$) trong thời gian ngắn.
2. Phương pháp bố trí đơn yếu tố cổ điển chưa đánh giá được hiệu ứng tương tác chéo (interaction effects) giữa các biến công nghệ như phương pháp bề mặt đáp ứng Box-Behnken (RSM).
3. Đánh giá TFC dựa trên phương pháp so màu UV-Vis biểu thị qua Quercetin chuẩn, chưa định danh chi tiết hàm lượng từng thành phần monomer (như Rutin, Kaempferol, Isoquercitrin).

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Ứng dụng công nghệ Trích ly có hỗ trợ siêu âm (UAE) hoặc hỗ trợ vi sóng (MAE) nhằm rút ngắn thời gian chiết từ $20$ giờ xuống dưới $30 - 45$ phút.
• Ứng dụng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ (HPLC-MS/MS) để lập bản đồ dấu vân tay hóa học (Chemical Fingerprint) cho dịch chiết Đinh lăng Thái Nguyên.
• Đánh giá hoạt tính sinh học in-vitro chuyên sâu: Khả năng quét gốc tự do $DPPH$, $ABTS^{\bullet+}$, ức chế enzyme $\alpha\text{-amylase}$ và $\alpha\text{-glucosidase}$ hỗ trợ người bệnh tiểu đường.

---

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                            ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI                              |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| 1. Sinh viên & Nhà nghiên cứu Công nghệ Thực phẩm / Dược học:                |
|    - Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác, quy trình đo UV-Vis chuẩn. |
|                                                                             |
| 2. Doanh nghiệp Sản xuất Thực phẩm chức năng & Dược liệu:                  |
|    - Sở hữu quy trình công nghệ tối ưu hóa dung môi (tiết kiệm 66% cồn rễ). |
|    - Quy trình chuẩn hóa để đăng ký hồ sơ chất lượng sản phẩm y tế.         |
|                                                                             |
| 3. Hợp tác xã & Nông dân trồng Đinh lăng:                                   |
|    - Nâng cao giá trị kinh tế của toàn bộ cây, thương mại hóa sinh khối lá. |
+-----------------------------------------------------------------------------+

---

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Tại sao nồng độ cồn $90%$ lại cho hiệu suất chiết flavonoid cao hơn cồn $70%$ hay nước cất?

Flavonoid trong Đinh lăng phần lớn ở dạng aglycone hoặc glycoside có tính phân cực trung bình và yếu. Ethanol $90%$ có độ phân cực phù hợp (hằng số điện môi thấp hơn nước), giúp hòa tan có chọn lọc các hợp chất polyphenol không phân cực và phá vỡ cấu trúc màng lipid của tế bào thực vật hiệu quả hơn.

2. Vì sao tỷ lệ dung môi chiết cho lá ($30:1$) lại cao gấp 3 lần so với rễ ($10:1$)?

Lá cây sau khi sấy khô và nghiền mịn có mật độ khối ($bulk\ density$) thấp, cấu trúc xốp và độ hút dung môi rất cao. Tỷ lệ $10:1$ không đủ để làm ngập hoàn toàn lượng bột lá, dẫn đến hiện tượng vón cục và hạn chế khuếch tán. Ngược lại, bột rễ có mật độ khối đặc hơn, mô gỗ cứng hơn nên tỷ lệ $10:1$ đã đủ để tạo chênh lệch nồng độ tối ưu cho truyền khối.

3. Việc kéo dài thời gian chiết quá 20 giờ có làm tăng thêm lượng flavonoid không?

Không. Sau $20$ giờ, quá trình trích ly đạt trạng thái cân bằng động học giữa nồng độ chất tan bên trong bã và ngoài dung môi (theo định luật Fick). Kéo dài thời gian hơn ($22 - 24$ giờ) không làm tăng hiệu suất mà còn làm tăng nguy cơ phân hủy hoạt chất do tiếp xúc với oxy và ánh sáng.

4. Thuốc thử chì axetat $Pb(CH_3COO)_2$ có vai trò gì trong thí nghiệm định tính?

Ion $Pb^{2+}$ tạo phản ứng kết tủa không tan với các nhóm phenolic hydroxyl và carboxylat có trong cấu trúc flavonoid, tạo thành phức muối chì màu vàng đặc trưng, giúp quan sát rõ ràng bằng mắt thường mà không cần thiết bị phức tạp.

5. Làm thế nào để loại bỏ hoàn toàn cồn tồn dư trong sản phẩm cao chiết cuối cùng?

Dịch chiết sau khi lọc sạch bã sẽ được đưa vào thiết bị cô quay chân không (Rotary Evaporator) ở áp suất giảm ($100 - 150\text{ mbar}$) và nhiệt độ thấp ($45 - 50^\circ\text{C}$). Quá trình này giúp bay hơi và thu hồi triệt để ethanol mà không làm biến tính các hợp chất flavonoid kém bền nhiệt.

---

Kết luận

Đề tài khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Diệu Linh đã nghiên cứu toàn diện và thiết lập thành công quy trình công nghệ trích ly tối ưu cho hoạt chất flavonoid tổng từ rễ và lá cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms). Việc chứng minh tính khả thi của việc khai thác flavonoid từ lá với hiệu suất tương đương rễ củ ($1.87\text{ mg QE/g}$ so với $1.81\text{ mg QE/g}$) mở ra hướng đi bền vững, gia tăng giá trị chuỗi sản xuất dược liệu Đinh lăng tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu là nền tảng kỹ thuật vững chắc để các cơ sở sản xuất và doanh nghiệp dược phẩm ứng dụng trực tiếp vào quy mô công nghiệp, hướng tới các dòng sản phẩm chăm sóc sức khỏe tự nhiên chất lượng cao.

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. Effect of some factors on the extraction process of Polycias fruticosa root and leaf.

Effect of solvents for extracting total flavonoids from the Polyscias fruticosa root and leaf 27 4. Effect of solvent concentration on extraction capability of total flavonoid content. Influence of solvent time on extraction capability of total flavonoid content. Effect of solvent/material ratio on extraction capability of total flavonoid content.

Effect of material size on extraction capability of total flavonoid content. Effect of magnetic stirring on extraction capability of total flavonoid content. CONCLUSION AND RECOMMENDATION. Appendix ANOVA data analysis.

58 iv LIST OF FIGURES Figure 2. Structure of flavonoids. Structure of flavonoid aromatic ring. Basic skeleton structure of flavonoids and their classes.

The results of qualitative analysis of flavonoid presence in the Polycias fruticosa root and leaf. The effect of extraction solvent on total flavonoid extraction. The effect of solvent concentration on total flavonoid extraction. The effect of extraction time on total flavonoid extraction capability.

The effect of the solvent/material ratio on the total flavonoid content extraction capability. The effect of the material size on the total flavonoid content extraction capability. The effect of the magnetic stirrer on the total flavonoid content extraction capability. 36 v LIST OF TABLE Table 3.

The investigation of the appropriate solvents for total flavonoid extraction. The investigation of the influence of solvent concentration on total flavonoid extraction. The investigation of the influence of solvent time on total flavonoid extraction. The investigation of the influence of solvent/material ratio on total flavonoid extraction.

The investigation of the influence of sample size on total flavonoid extraction. The investigation of the influence of magnetic stirring on total flavonoid extraction. 24 vi LIST OF ABBREVIATIONS QE Quercetine Ultrasonication Assisted Extraction UAE Pulsed Electric Field PEF Enzyme – assistant extraction EAE Microwave – assisted extraction MAE Pressurized liquid extraction PLE Supercritical fluid extraction SFE vii CHAPTER 1. Research rationale Life is more and more contemporary, people are becoming increasingly concerned about their personal health, thus they are keenly interested in the helpful substances found in nature.

As a result, scientists have concentrated their efforts on discovering such molecules and determining how to extract them so that they might be utilized in food and medication to benefit human health. Scientists have recently focused on foods that contain antioxidants, a healthful component that can help prevent cardiovascular disease and combat aging. Flavonoids are one type of chemical that is useful as an antioxidant. Flavonoids also have antibacterial, anti-inflammatory, analgesic, sedative, and other biological effects.

Flavonoids are found in many plants, fruits and vegetables. Vietnam is located in the tropical monsoon hot and humid belt of Asia with ¾ of the continent's area of hills and mountains stretching from North to South. These natural conditions have really favored our country with a rich and diverse forest ecological system. Our country has up to 12,000 species of higher plants that not only regulate the climate but also have great potential for medicinal resources.

From distant past to present day, medicinal plants have always played an important role in maintaining human health, so the research on medicinal plants has been conducted very early. Herbal medicine is known to be suitable for the body's physiology, effectively treating many complex diseases with little or no side effects. Therefore, the search for natural active ingredients with high biological activity is a trend that is of great interest to scientists.) Harms (Araliaceae) is an herbal plant having a myriad of medicinal purposes. In Vietnam, this plant has been used for centuries in traditional medicine, which is seen as being analgesic, febrifuge, and diuretic.

Polyscias fruticosa is widely cultivated in Vietnam, China, and other tropical countries. Polycias fruticosa has been utilized as folk medicine in Vietnam to cure ischemia and inflammation and to accelerate blood flow in the brain (Tran Phuong Thao, 2019). Moreover, Polyscias fruticosa has long been widely known 1 for promoting health, increasing blood circulation, reducing rheumatic pain. The roots of Polycias fruticosa are used as a tonic to strengthen the body, treat weakness, weak digestion, postpartum women have little milk.

In some places, it is also used to treat cough, hemoptysis, uterine pain, dysentery, and as a diuretic and anti-toxic. The most active components in Polyscias fruticosa are total phenolics, flavonoids, saponin, triterpenoides. Flavonoid compounds in Polycias fruticosa have been used in medicine to treat a number of diseases such as allergic inflammation, gastric ulcer, and duodenal ulcer, helping the body to regulate metabolic processes, anti-aging, strengthen blood vessels and reduce blood cholesterol. Currently, research on the active ingredients in Polyscias fruticosa is still limited, usually only used in traditional folk remedies.

It is necessary to study the method of extracting the important active ingredient total flavonoids from Polyscias fruticosa root and leaf as a basic premise in the preparation of active ingredients for application in medicine, pharmaceuticals, and health foods. Considering the abovementioned problems, the topic of bachelor’s thesis is chosen as: "Study on extraction process of total flavonoids from Polyscias fruticosa root and leaf". Overall objectives The overall objective of this research is to find out the factors affecting the extraction process of Polycias Fruticosa root and leaf with the aim towards improving the pure flavonoid extraction capacity of Polycias Fruticosa root and leaf. Detail objectives The main objectives of this thesis are briefly summarized in the followings: - To determine total flavonoid content in Polycias Fruticosa.

- Qualitative analysis of total flavonoid content found in Polyscias fruticosa root and leaf. 2 - To Investigate potential factors that could influence the extraction process of total flavonoids in Polyscias fruticosa root and leaf including extraction temperature, type of solvent, concentration and extraction time, size of material. Research question - Do the roots and leaves contain total flavonoids? - If having, what factors can influence the extraction process from Polyscias fruticosa root and leaf? 1. Limitation - Due to the outbreak of Covid-19 pandemic, I had trouble travelling which made it harder to do experiments in the laboratory - The raw material was harvested in the different time so there will be difference chemical concentration.

Overview about Polycias Fruticosa (L. Characteristics of Polycias Fruticosa (L.) Harms Polyscias fruticosa is also known as Ming aralia, which is a member of the Subfamilia Aralioideae; the Genus Polyscias; the Familia Araliaceae and the Regnum Plantae. Polyscias fruticosa is a perennial plant, a small dicot evergreen shrub with smooth spines that grows to be 0. The leaves are dark green in color, have a glossy texture, and are tripinnately split.

Flat fruit is 3-4mm length, 1mm thick and have a spout. Polyscias fruticosa is a popular plant grown as an ornamental throughout in Vietnam, growing both in Laos and southern China. The roots, stems, leaves and branches are all harvested from over 3-years-old trees in autumn, then sliced and dried for later use. As a perennial tree, it can live up to few decades and often planted in temples, family garden or hospital.

Polyscias fruticosa is a hygrophyte and phototropic tree which thrives when the temperature is below 28oC. Polyscias fruticosa is also used as an ornamental plant, which is a type of plant that many people are looking for today, not only to treat diseases, but also to grow as decorative ornamental plants in home gardens, office bonsai, and interiors (Do Tat Loi, 2004). In addition, it also has many benefits for medicine such as: improving health, increasing blood circulation, and reducing rheumatic pain (Pham Hoang Ho, 2003). It also has diuretic, anti-depressant, anti- inflammatory, antipyretic, enzyme inhibitory effects (Do Tat Loi, 2004).

In Polyscias fruticosa, there are alkaloids, glucosides, saponins, flavonoids, tannins, vitamin B1, amino acids including lysine, xystei, and methionine which are irreplaceable amino acids.