Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid từ thân cây Polyscias fruticosa

Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid tổng hợp từ thân cây polyscias fruticosa, khám phá tiềm năng ứng dụng trong y học và dinh dưỡng.

• Tác giả: Lê Phạm Hoàng Mây
• Người hướng dẫn: MSc. Vũ Thị Hạnh
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid từ thân cây Polyscias fruticosa
• Loại tài liệu: bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thai Nguyen

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• 1. CHAPTER I: INTRODUCTION
• 1.1. Research questions and hypotheses
• 2. CHAPTER II: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview about Polyscias Fruticosa
• 2.2. Polyscias Fruticosa Source
• 2.3. Polyscias Fruticosa Characteristics
• 2.4. Polyscias Fruticosa part for research use
• 2.5. Structure and classification of Flavonoids
• 2.6. Properties of Flavonoid
• 2.7. Biological effects of Flavonoid
• 2.8. Methods for extraction of total flavonoids
• 2.9. Researches in our country and international researches
• 2.9.1. Researches in Vietnam
• 2.10. RESEARCH CONTENT AND METHODS
• 2.10.1. Research equipment and chemicals
• 2.10.2. Methodology of experiment design
• 2.10.3. Methodology of data processing
• 2.11. The result of qualitative analysis of total flavonoid found in the Polyscias fruticosa trunk
• 2.12. Determination on factors that influence the ability to extract total flavonoid from the Polyscias fruticosa trunk
• 2.12.1. Selecting the best solvents for extracting total flavonoid from the Polyscias fruticosa trunk
• 2.12.2. The effect of concentration of extraction solvent on the total flavonoid content
• 2.12.3. The effects of extraction time on the total flavonoid content
• 2.12.4. The effects of ratio between solvent and material on the total flavonoid content
• 2.12.5. The influence of raw material size on extraction capability of total flavonoid content
• 2.12.6. The effect of magnetic stirring on the extraction capacity of total flavonoid content
• References in Vietnamese
• References in English
• Appendix statistical analysis

Tóm tắt

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

Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, sở hữu hệ thực vật phong phú, mở ra tiềm năng lớn cho việc nghiên cứu các hợp chất tự nhiên ứng dụng trong dược phẩm. Polyscias fruticosa (Đinh lăng) là một cây thuốc nam quý, được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền. Nghiên cứu về chiết xuất flavonoid từ thân cây đinh lăng đang thu hút sự quan tâm lớn. Flavonoid có nhiều tác dụng dược lý quan trọng như chống oxy hóa, kháng viêm, và bảo vệ tim mạch. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất sẽ giúp khai thác tối đa tiềm năng dược liệu của cây đinh lăng. Theo Võ Văn Chi (2003), Việt Nam có khoảng 5000 loài thực vật được sử dụng làm thuốc, cho thấy tiềm năng to lớn của việc nghiên cứu các hợp chất tự nhiên.

1.1. Giới Thiệu Về Cây Đinh Lăng Polyscias fruticosa

Polyscias fruticosa, hay còn gọi là đinh lăng, thuộc họ Nhân sâm (Araliaceae). Cây có nhiều tên gọi khác nhau như Nam Dương Lâm. Đinh lăng từ lâu đã được sử dụng trong y học cổ truyền Việt Nam với công dụng tăng cường sức khỏe, lưu thông khí huyết, giảm đau nhức xương khớp. Nghiên cứu cho thấy đinh lăng chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng như flavonoid, alkaloid, tannin, vitamin và các acid amin. Các bộ phận của cây như lá, rễ, thân đều có giá trị dược liệu. Việc nghiên cứu thành phần hóa học Polyscias fruticosa giúp hiểu rõ hơn về tác dụng dược lý của cây.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Flavonoid Trong Dược Liệu

Flavonoid là nhóm hợp chất tự nhiên có cấu trúc phenolic, được tìm thấy rộng rãi trong thực vật. Chúng có nhiều tác dụng sinh học quan trọng như chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, và bảo vệ tim mạch. Hoạt tính sinh học flavonoid làm cho chúng trở thành đối tượng nghiên cứu tiềm năng trong lĩnh vực dược phẩm và thực phẩm chức năng. Việc chiết xuất flavonoid từ các nguồn thực vật tự nhiên, như thân cây đinh lăng, mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm có giá trị cao.

II. Thách Thức Trong Chiết Xuất Flavonoid Từ Thân Đinh Lăng

Mặc dù đinh lăng có nhiều tiềm năng dược liệu, việc chiết xuất flavonoid từ thân cây vẫn còn nhiều thách thức. Các yếu tố như lựa chọn dung môi chiết xuất, thời gian chiết xuất, nhiệt độ chiết xuất, và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đều ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất là cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất. Ngoài ra, cần có các phương pháp phân tích flavonoid hiện đại để đánh giá chất lượng và hàm lượng flavonoid trong dịch chiết.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Chiết Xuất

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid từ thân cây đinh lăng. Dung môi chiết xuất đóng vai trò quan trọng, với các dung môi khác nhau có khả năng hòa tan flavonoid khác nhau. Thời gian chiết xuất và nhiệt độ chiết xuất cũng ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán flavonoid từ tế bào thực vật vào dung môi. Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi cũng cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất chiết xuất cao nhất. Kích thước nguyên liệu và phương pháp khuấy trộn cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất.

2.2. Đánh Giá Chất Lượng Dịch Chiết Flavonoid

Sau khi chiết xuất flavonoid, việc đánh giá chất lượng dịch chiết là rất quan trọng. Các phương pháp phân tích flavonoid như sắc ký lớp mỏng, HPLC, và GC-MS được sử dụng để xác định thành phần và hàm lượng flavonoid trong dịch chiết. Định lượng flavonoid giúp đánh giá hiệu suất chiết xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các phương pháp này cũng cho phép xác định các tạp chất có thể có trong dịch chiết.

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

Nghiên cứu này tập trung vào việc tìm ra phương pháp chiết xuất flavonoid hiệu quả từ thân cây Polyscias fruticosa. Quá trình nghiên cứu bao gồm khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như dung môi chiết xuất, nồng độ dung môi, thời gian chiết xuất, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, kích thước nguyên liệu và sử dụng máy khuấy từ. Mục tiêu là tối ưu hóa quy trình chiết xuất để thu được hiệu suất chiết xuất cao nhất và dịch chiết giàu flavonoid.

3.1. Lựa Chọn Dung Môi Chiết Xuất Tối Ưu

Việc lựa chọn dung môi chiết xuất phù hợp là yếu tố then chốt trong quy trình chiết xuất flavonoid. Ethanol là một dung môi phổ biến được sử dụng trong chiết xuất dược liệu. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol khác nhau đến hiệu suất chiết xuất flavonoid. Kết quả cho thấy ethanol 70% là dung môi tối ưu cho việc chiết xuất flavonoid từ thân cây đinh lăng. Theo nghiên cứu, chiết xuất bằng ethanol 70% cho thấy hiệu quả cao nhất trong việc thu hồi flavonoid.

3.2. Tối Ưu Hóa Thời Gian Và Nhiệt Độ Chiết Xuất

Thời gian chiết xuất và nhiệt độ chiết xuất là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất flavonoid. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các khoảng thời gian và nhiệt độ khác nhau đến quá trình chiết xuất. Kết quả cho thấy thời gian chiết xuất tối ưu là 20 giờ ở nhiệt độ phòng. Việc kiểm soát thời gian chiết xuất và nhiệt độ chiết xuất giúp đảm bảo hiệu suất chiết xuất cao nhất mà không làm phân hủy flavonoid.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Flavonoid Chiết Xuất Từ Đinh Lăng

Flavonoid chiết xuất từ thân cây Polyscias fruticosa có nhiều ứng dụng flavonoid tiềm năng trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm. Các nghiên cứu đã chứng minh tác dụng dược lý đinh lăng của flavonoid như chống oxy hóa, kháng viêm, bảo vệ tim mạch và hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính. Việc phát triển các sản phẩm từ flavonoid đinh lăng có thể mang lại lợi ích lớn cho sức khỏe cộng đồng.

4.1. Tiềm Năng Dược Lý Của Flavonoid Đinh Lăng

Flavonoid chiết xuất từ đinh lăng có nhiều tác dụng dược lý đinh lăng đã được chứng minh. Chúng có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Flavonoid cũng có tác dụng kháng viêm, giúp giảm đau và sưng tấy. Ngoài ra, chúng còn có khả năng bảo vệ tim mạch, giúp giảm cholesterol và ngăn ngừa xơ vữa động mạch. Các nghiên cứu cho thấy flavonoid có thể hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính như tiểu đường, ung thư và Alzheimer.

4.2. Phát Triển Sản Phẩm Từ Flavonoid Đinh Lăng

Việc phát triển các sản phẩm từ flavonoid đinh lăng có tiềm năng lớn. Các sản phẩm này có thể bao gồm thực phẩm chức năng, dược phẩm và mỹ phẩm. Thực phẩm chức năng chứa flavonoid có thể giúp tăng cường sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật. Dược phẩm chứa flavonoid có thể được sử dụng để điều trị các bệnh mãn tính. Mỹ phẩm chứa flavonoid có thể giúp bảo vệ da khỏi tác hại của ánh nắng mặt trời và làm chậm quá trình lão hóa. Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm này cần tuân thủ các quy định về an toàn và hiệu quả.

V. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Chiết Xuất Flavonoid

Nghiên cứu này đã thành công trong việc xác định quy trình chiết xuất flavonoid hiệu quả từ thân cây Polyscias fruticosa. Kết quả cho thấy ethanol 70% là dung môi tối ưu, thời gian chiết xuất là 20 giờ ở nhiệt độ phòng. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất giúp thu được hiệu suất chiết xuất cao và dịch chiết giàu flavonoid. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tinh chế và phân lập các flavonoid cụ thể, cũng như đánh giá hoạt tính sinh học flavonoid của chúng.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chiết xuất flavonoid từ thân cây đinh lăng. Ethanol 70% được xác định là dung môi tối ưu, thời gian chiết xuất là 20 giờ ở nhiệt độ phòng. Việc sử dụng máy khuấy từ cũng giúp tăng hiệu suất chiết xuất. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các phương pháp chiết xuất flavonoid hiệu quả từ đinh lăng.

5.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tinh chế và phân lập các flavonoid cụ thể từ dịch chiết đinh lăng. Việc xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học flavonoid của từng hợp chất sẽ giúp hiểu rõ hơn về tác dụng dược lý đinh lăng của chúng. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn của các sản phẩm từ flavonoid đinh lăng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia nhiệt đới sở hữu hệ sinh thái thực vật phong phú với khoảng 12.000 loài thực vật bậc cao, trong đó có gần 5.000 loài được sử dụng trong y học cổ truyền và dược liệu (Võ Văn Chi, 2003). Trong số các loài cây thuốc bản địa, cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms, tên gọi khác là Nam Dương Lâm, thuộc họ Nhân sâm - Araliaceae) được sử dụng phổ biến nhờ các tác dụng tăng cường tuần hoàn máu, bồi bổ cơ thể và hỗ trợ điều trị đau nhức xương khớp, phong thấp. Các nghiên cứu hóa thực vật trước đây đã chứng minh sự hiện diện của nhiều nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học cao trong cây Đinh lăng như glucoside, alkaloid, tannin, vitamin B1, hơn 20 loại axit amin (Nguyễn Thới Nhâm và cộng sự, 1990), axit oleanolic (Nguyễn Thị Nguyệt và cộng sự, 1992) và flavonoid (Nguyễn Thị Luyến và cộng sự, 2012).

Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol tự nhiên có cấu trúc biến đổi, phân bố ở nhiều bộ phận thực vật, sở hữu các đặc tính sinh học quan trọng bao gồm khả năng chống oxy hóa, kháng viêm, chống dị ứng, bảo vệ thành mạch, hỗ trợ giảm cholesterol và điều hòa miễn dịch. Mặc dù rễ và lá Đinh lăng đã được nghiên cứu và ứng dụng tương đối rộng rãi, phần thân cây (Polyscias fruticosa trunk) lại ít được tập trung khảo sát quy trình trích ly hoạt chất một cách bài bản mà chủ yếu mới chỉ dừng lại ở các bài thuốc dân gian thô sơ. Nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc khai thác và ứng dụng nhóm hoạt chất này trong công nghệ thực phẩm và dược phẩm, đề tài "Nghiên cứu quy trình chiết xuất flavonoid từ thân cây Đinh lăng" (Study on extraction process of total flavonoids from Polyscias fruticosa trunk) đã được thực hiện.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm:

1. Phân tích định tính sự hiện diện của flavonoid tổng số trong thân cây Đinh lăng.
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất flavonoid tổng số từ thân 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 tác động của việc khuấy từ.
3. Đề xuất quy trình chiết xuất flavonoid tổng số thích hợp từ thân cây Đinh lăng.

Nhiệm vụ nghiên cứu tập trung giải quyết hai câu hỏi khoa học:

1. Có thể thu nhận hợp chất flavonoid tổng số từ thân cây Đinh lăng hay không?
2. Những thông số công nghệ nào tác động đáng kể đến hiệu suất của quá trình chiết xuất flavonoid từ thân cây Đinh lăng?

Đối tượng nghiên cứu là thân cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) được thu hái tại thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm thuộc Viện Khoa học Sự sống – Đại học Thái Nguyên trong khoảng thời gian từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 10 năm 2022.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tổng quan khoa học

Đề tài dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học thực vật và kỹ thuật trích ly hoạt chất tự nhiên:

• Đặc điểm thực vật và thành phần hóa học: Cây Đinh lăng là cây bụi nhỏ, thân nhẵn, không gai, lá kép lông chim mọc so le. Thân và cành chứa nhiều nhóm hoạt chất quý, trong đó vỏ và thân chứa saponin, acid hữu cơ, tinh dầu và flavonoid.
• Cấu trúc và tính chất của Flavonoid: Nhóm flavonoid có khung carbon cơ bản dạng $C_6-C_3-C_6$ gồm hai vòng benzen A và B nối với nhau qua mạch 3 carbon (thường đóng vòng pyran C). Tùy thuộc vào vị trí liên kết của vòng B và mức độ oxy hóa của vòng C, flavonoid được phân thành 3 nhóm lớn: Eucoflavonoid (flavan, flavone, flavonol, flavanone, chalcone, anthocyanin...), Isoflavonoid và Neoflavonoid. Về mặt vật lý và hóa học, flavonoid tồn tại ở hai dạng chính: dạng tự do (aglycone) dễ tan trong các dung môi hữu cơ phân cực trung bình và kém (ethanol, acetone, ether) nhưng không tan trong nước; dạng liên kết đường (glycoside) tan được trong nước và cồn loãng. Flavonoid có khả năng hấp thụ tia cực tím (UV) với 2 dải hấp thụ đặc trưng (dải 1 ở bước sóng > 290 nm, dải 2 ở bước sóng 220–280 nm) và phản ứng tạo phức màu đặc trưng với các ion kim loại (như $\text{Al}^{3+}$, $\text{Pb}^{2+}$, $\text{Fe}^{3+}$, $\text{Mg}^{2+}$).
• Các phương pháp trích ly: Tổng quan lý thuyết phân tích các phương pháp trích ly truyền thống (chiết Soxhlet, chiết ngấm kiệt - percolation, ngâm chiết phân đoạn - gradual extraction) và các phương pháp hiện đại hỗ trợ (chiết siêu âm - UAE, xung điện trường - PEF, enzyme - EAE, vi sóng - MAE, chất lỏng áp suất cao - PLE, chất lưu siêu tới hạn - SFE).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm phòng thí nghiệm theo thiết kế đơn yếu tố (single-factor experiment):

• Xử lý nguyên liệu và xác định độ ẩm: Mẫu thân cây Đinh lăng được rửa sạch, sấy khô ở nhiệt độ 60°C trong tủ sấy phòng thí nghiệm cho đến khi độ ẩm đạt dưới 10%, sau đó nghiền thành bột và bảo quản ở nhiệt độ phòng.
• Phương pháp định tính: Dịch chiết thân đinh lăng trong ethanol 70% (ngâm 20 giờ ở nhiệt độ phòng) được cho phản ứng với dung dịch Chì axetat $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ 10% theo tỷ lệ thể tích 1:1. Quan sát sự thay đổi màu sắc và sự xuất hiện của kết tủa để xác định sự có mặt của flavonoid.
• Phương pháp định lượng tổng flavonoid (TFC): Sử dụng phương pháp đo quang phổ so màu tạo phức với Nhôm clorua ($\text{AlCl}_3$). Phản ứng được thiết lập bằng cách phối trộn 0,5 ml dịch chiết (hoặc dung dịch chuẩn Quercetin), 1,5 ml cồn 95%, 0,1 ml dung dịch $\text{AlCl}_3$ 10%, 0,1 ml dung dịch $\text{CH}_3\text{COOK}$ 1M và 2,8 ml nước cất. Hỗn hợp được lắc đều, để yên 30 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó đo độ hấp thụ quang học ($A$) trên máy quang phổ UV-Vis ở bước sóng 415 nm. Hàm lượng flavonoid tổng số được tính toán dựa trên đường chuẩn Quercetin (nồng độ từ 0 đến 100 µg/ml) và biểu thị bằng miligam Quercetin tương đương trên mỗi gam chất chiết (mg QE/g chất chiết).
• Phương pháp xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm được lặp lại 3 lần độc lập ($n=3$). Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel và Minitab, tính toán giá trị trung bình kèm độ lệch chuẩn. Phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) kết hợp phép so sánh đa khoảng Tukey ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$ (độ tin cậy 95%) để đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các công thức.

Hóa chất và trang thiết bị

• Hóa chất: Quercetin chuẩn (Trung Quốc), Ethanol 99,5% (Hàn Quốc), $\text{CH}_3\text{COOK}$ 97% (Hàn Quốc), $\text{AlCl}_3\cdot6\text{H}_2\text{O}$ (Trung Quốc), $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ (Trung Quốc), nước cất.
• Thiết bị: Máy quang phổ UV-Spectrophotometer (Đức), tủ sấy đối lưu (Đức), máy lắc vortex (Đức), máy khuấy từ (Việt Nam), cân phân tích điện tử, cuvet thạch anh/thủy tinh, các loại pipet, micropipet và dụng cụ thủy tinh chuyên dụng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu (Chapter I: Introduction)

Chương mở đầu trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ tiềm năng dược liệu to lớn của hệ thực vật Việt Nam và giá trị sinh học của cây Đinh lăng. Tác giả nhấn mạnh việc tận dụng thân cây Đinh lăng – một bộ phận ít được khai thác so với củ và rễ – để trích ly hoạt chất flavonoid nhằm nâng cao giá trị sử dụng của nguồn phụ phẩm nông nghiệp. Chương này thiết lập rõ ràng 3 mục tiêu nghiên cứu, 2 câu hỏi giả thuyết, cũng như chỉ rõ phạm vi và những giới hạn khách quan của đề tài về mặt địa bàn thu mẫu và tính biến thiên tự nhiên của nguyên liệu.

Chương 2: Tổng quan tài liệu (Chapter II: Literature Review)

Chương 2 tổng hợp hệ thống tư liệu khoa học trong và ngoài nước liên quan đến đề tài:

• Tổng quan về cây Đinh lăng: Phân loại thực vật học, đặc tính sinh thái, phân bố địa lý tại Đông Nam Á và Việt Nam; tổng hợp các nghiên cứu về thành phần hóa học (triterpenoid saponin, polyacetylene, alkaloid, amino acid, flavonoid) và các tác dụng dược lý kinh điển (chống stress, tăng thể lực, bảo vệ gan, kháng viêm, chống dị ứng, kích thích miễn dịch).
• Tổng quan về Flavonoid: Lịch sử phát hiện (bởi Albert Szent-Györgyi năm 1938, ban đầu gọi là vitamin P), định nghĩa, phân loại cấu trúc hóa học, tính chất lý tính (màu sắc, độ tan, độ hấp thụ phổ UV) và tính chất hóa tính (phản ứng oxy hóa, phản ứng thế nhân thơm, phản ứng tạo phức chelate với ion kim loại). Đồng thời phân tích các tác dụng sinh học tiêu biểu như khả năng dập tắt gốc tự do, hỗ trợ chức năng vitamin C, làm chậm quá trình lão hóa và ức chế vi sinh vật gây hại.
• Các phương pháp chiết xuất: Phân tích nguyên lý, ưu nhược điểm của các phương pháp chiết xuất truyền thống (Soxhlet, ngâm chiết thường, ngấm kiệt) và các công nghệ chiết xuất hỗ trợ tiên tiến (UAE, PEF, EAE, MAE, PLE, SFE).
• Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước: Điểm qua các công trình tiêu biểu của Koffuor và cộng sự (2015), Rodríguez De Luna và cộng sự (2020), Nguyễn Thị Thu Hường (2001), Nguyễn Mạnh Tuyển (2019), Nguyễn Thới Nhâm (1990), Võ Xuân Minh (1991) và Nguyễn Q. Nguyễn và cộng sự (2020).

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (Chapter III: Research Content and Methods)

Chương 3 trình bày chi tiết kế hoạch thực nghiệm, nguồn nguyên liệu, danh mục thiết bị, hóa chất và quy trình thực hiện 7 nội dung thí nghiệm khảo sát:

• Thí nghiệm 1: Phân tích định tính sự hiện diện của flavonoid bằng thuốc thử Chì axetat 10%.
• Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi trích ly (Nước cất vs Ethanol 70%, tỷ lệ 10:1 ml/g, 20 giờ, nhiệt độ phòng).
• Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol (70%, 80%, 90% v/v, tỷ lệ 10:1 ml/g, 20 giờ).
• Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết (16, 18, 20, 22 và 24 giờ).
• Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (5:1, 10:1, 30:1, 50:1, 70:1 và 100:1 ml/g).
• Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt nguyên liệu (≤ 1 mm, 1–3 mm và 3–5 mm).
• Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ khuấy từ (có khuấy từ với chu kỳ 5 giờ/lần vs không khuấy từ). Chương cũng mô tả chi tiết phương pháp dựng đường chuẩn Quercetin ở bước sóng 415 nm và các bước xử lý thống kê ANOVA.

Ký hiệu thí nghiệm	Thông số khảo sát	Dải biến thiên / Điều kiện thí nghiệm
Thí nghiệm 1	Định tính flavonoid	Dịch chiết ethanol 70% + $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ 10% (1:1 v/v)
Thí nghiệm 2	Loại dung môi	Nước cất ($\text{H}_2\text{O}$) và Ethanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ 70%)
Thí nghiệm 3	Nồng độ dung môi	Ethanol ở các nồng độ: 70%, 80%, 90% (v/v)
Thí nghiệm 4	Thời gian ngâm chiết	16 giờ, 18 giờ, 20 giờ, 22 giờ, 24 giờ
Thí nghiệm 5	Tỷ lệ dung môi / nguyên liệu	5:1, 10:1, 30:1, 50:1, 70:1, 100:1 (ml/g)
Thí nghiệm 6	Kích thước nguyên liệu	$\le 1\text{ mm}$, $1 - 3\text{ mm}$, $3 - 5\text{ mm}$
Thí nghiệm 7	Chế độ khuấy	Có sử dụng máy khuấy từ (5h/lần) vs Không khuấy

Chương 4: Kết quả và thảo luận (Chapter IV: Results and Discussion)

Chương 4 cung cấp toàn bộ các phát hiện thực nghiệm kèm biện giải khoa học cho từng yếu tố khảo sát:

• Định tính: Dịch chiết ban đầu có màu vàng nhạt (mẫu A), sau khi nhỏ dung dịch $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ 10% (mẫu B) xuất hiện kết tủa vẩn đục màu vàng lắng xuống đáy ống nghiệm, khẳng định sự tồn tại chắc chắn của flavonoid trong thân cây Đinh lăng.
• Ảnh hưởng của loại dung môi: Chiết bằng ethanol cho hàm lượng flavonoid đạt 0,007 mg QE/g, trong khi chiết bằng nước cất gần như không thu nhận được flavonoid (0,000 mg QE/g), sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$). Nguyên nhân do flavonoid trong thân đinh lăng phần lớn ở dạng aglycone hoặc phân cực kém, khó hòa tan trong nước nhưng tan tốt trong cồn; đồng thời ethanol làm biến tính nhanh màng tế bào thực vật, tạo điều kiện thẩm thấu tốt hơn.
• Ảnh hưởng của nồng độ dung môi: Hàm lượng flavonoid tăng dần khi nâng nồng độ cồn từ 70% lên 90%. Nồng độ ethanol 90% cho hiệu suất chiết xuất cao nhất, vượt trội rõ rệt so với mức 80% và 70% ($p < 0,05$).
• Ảnh hưởng của thời gian chiết: Hàm lượng flavonoid đạt cực đại tại mốc thời gian 20 giờ (đạt 0,005 mg QE/g). Khi kéo dài thời gian ngâm lên 22 và 24 giờ, hàm lượng hoạt chất có xu hướng suy giảm (thấp nhất tại mốc 24 giờ) do hiện tượng bão hòa khuếch tán, thẩm thấu ngược hoặc sự phân hủy của một số cấu tử không bền dưới tác động của môi trường.
• Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: Tỷ lệ 10:1 (ml/g) mang lại hàm lượng trích ly cao nhất và tối ưu nhất về mặt kinh tế. Các tỷ lệ quá thấp (5:1) không đủ thể tích hòa tan, trong khi các tỷ lệ quá cao (30:1, 50:1, 70:1, 100:1) làm loãng nồng độ và giảm hiệu suất thu hồi tương đối ($p < 0,05$).
• Ảnh hưởng của kích thước hạt: Kích thước bột nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc pha càng lớn, giúp dung môi dễ dàng xâm nhập phá vỡ cấu trúc mô. Kích thước hạt $\le 1\text{ mm}$ cho hàm lượng flavonoid cao nhất đạt 0,012 mg QE/g, cao hơn đáng kể so với dải kích thước 1–3 mm và 3–5 mm ($p < 0,05$).
• Ảnh hưởng của việc khuấy từ: Mẫu có sử dụng máy khuấy từ (5 giờ/lần) đạt hàm lượng flavonoid 0,005 mg QE/g, cao hơn mẫu không khuấy từ ($p < 0,05$) do lực khuấy làm tăng tốc độ khuếch tán đối lưu của các phân tử hoạt chất từ bề mặt hạt vào lòng dung môi.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của nghiên cứu

Khóa luận đã xác lập thành công bộ thông số công nghệ thích hợp cho quá trình trích ly flavonoid tổng số từ thân cây Đinh lăng bằng phương pháp ngâm chiết ở nhiệt độ phòng:

Yếu tố công nghệ	Điều kiện tối ưu lựa chọn	Kết quả hàm lượng / Hiệu ứng ghi nhận
Phép thử định tính	Dung dịch $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ 10%	Xuất hiện kết tủa đục màu vàng đặc trưng
Dung môi chiết	Ethanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$)	Đạt 0,007 mg QE/g (nước cất đạt 0,000 mg QE/g)
Nồng độ dung môi	Ethanol 90% (v/v)	Đạt hiệu suất cao nhất so với 70% và 80%
Thời gian ngâm chiết	20 giờ	Đạt 0,005 mg QE/g (vượt trội so với 16, 18, 22, 24h)
Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu	10:1 (ml/g)	Tối ưu hóa hiệu suất trích ly và tiết kiệm dung môi
Kích thước nguyên liệu	Bột mịn $\le 1\text{ mm}$	Đạt hàm lượng cao nhất: 0,012 mg QE/g
Chế độ khuấy	Có khuấy từ (5h/lần)	Đạt 0,005 mg QE/g (cao hơn đáng kể so với không khuấy)

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

1. Tiếp tục nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các dải nhiệt độ chiết xuất khác nhau đến độ bền và hiệu suất thu hồi flavonoid.
2. Ứng dụng các phương pháp chiết xuất tiên tiến có hỗ trợ kỹ thuật hiện đại, đặc biệt là phương pháp chiết có hỗ trợ vi sóng (MAE) để rút ngắn thời gian và nâng cao hiệu quả thu hồi.
3. Nghiên cứu sâu hơn về tinh chế và ứng dụng dịch chiết flavonoid từ thân đinh lăng trong công nghệ chế biến thực phẩm chức năng và dược phẩm nhằm tận dụng tối đa nguồn phụ phẩm thực vật.

Đóng góp của khóa luận

Khóa luận đã bổ sung các dữ liệu thực nghiệm cụ thể về khả năng trích ly flavonoid từ thân cây Đinh lăng – bộ phận vốn ít được quan tâm nghiên cứu hơn so với rễ và lá. Kết quả nghiên cứu cung cấp một quy trình công nghệ ngâm chiết đơn giản, sử dụng dung môi ethanol an toàn, thân thiện với môi trường và dễ triển khai trong điều kiện sản xuất thực tế.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

• Biến thiên của nguyên liệu: Mẫu thân cây Đinh lăng thu hái tại các khu vực và điều kiện mùa vụ khác nhau tại Thái Nguyên có hàm lượng hoạt chất ban đầu không hoàn toàn đồng nhất, gây ảnh hưởng nhất định đến nồng độ dịch chiết thu nhận giữa các mẻ chuẩn bị.
• Giới hạn về điều kiện thực nghiệm: Do hạn chế về mặt thời gian và trang thiết bị thực hiện khóa luận tốt nghiệp, nghiên cứu mới chỉ khảo sát quá trình ngâm chiết ở nhiệt độ phòng, chưa đánh giá được động học trích ly dưới tác động của nhiệt độ và chưa đối chứng với các kỹ thuật chiết xuất hiện đại.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Mở rộng khảo sát biến thiên nhiệt độ trích ly và thời gian giữ nhiệt để tối ưu hóa động học quá trình hòa tan.
• Thử nghiệm các công nghệ chiết xuất hiện đại như chiết có hỗ trợ vi sóng (MAE) hoặc siêu âm (UAE) nhằm tối ưu thời gian chiết và giảm lượng dung môi tiêu thụ.
• Thử nghiệm hoạt tính sinh học in vitro và in vivo của dịch chiết tinh sạch trên các mô hình tế bào hoặc thử nghiệm tiền lâm sàng.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị tham khảo hữu ích đối với:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ thực phẩm, Hóa sinh thực vật, Dược liệu: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố trong trích ly hợp chất tự nhiên.
• Nhà nghiên cứu về dược liệu và hợp chất tự nhiên: Phần tổng quan tài liệu hệ thống hóa rõ ràng về cấu trúc hóa học, phân loại và tác dụng sinh học của flavonoid; quy trình định lượng quang phổ UV-Vis bằng phương pháp tạo màu với $\text{AlCl}_3$ dựa trên chất chuẩn Quercetin được mô tả chi tiết, dễ dàng lặp lại trong các nghiên cứu tương tự.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Phép thử nào được sử dụng để định tính sự có mặt của flavonoid trong thân cây Đinh lăng?

Tác giả sử dụng phản ứng tạo phức kết tủa với dung dịch Chì axetat $\text{Pb(CH}_3\text{COO)}_2$ 10%. Dịch chiết thân đinh lăng trong ethanol 70% sau khi phản ứng với thuốc thử xuất hiện kết tủa vẩn đục màu vàng, xác nhận sự có mặt của hợp chất flavonoid.

2. Phương pháp định lượng tổng hàm lượng flavonoid trong khóa luận được tiến hành như thế nào?

Tổng hàm lượng flavonoid (TFC) được định lượng bằng phương pháp so màu quang phổ tạo phức với Nhôm clorua ($\text{AlCl}_3$ 10%) và Kali axetat ($\text{CH}_3\text{COOK}$ 1M) trong môi trường cồn. Độ hấp thụ quang học được đo ở bước sóng 415 nm bằng máy quang phổ UV-Vis, đối chiếu với đường chuẩn Quercetin và biểu thị theo đơn vị mg QE/g chất chiết.

3. Tại sao dung môi ethanol lại cho hiệu quả chiết xuất flavonoid cao hơn nước cất?

Flavonoid tồn tại trong thân cây Đinh lăng phần lớn chứa các thành phần không phân cực hoặc phân cực yếu (dạng aglycone), do đó khó hòa tan trong dung môi phân cực mạnh như nước cất. Ngược lại, ethanol có khả năng làm biến tính và phá vỡ màng tế bào thực vật nhanh chóng, tạo điều kiện thuận lợi cho dung môi tiếp xúc và hòa tan các hợp chất chống oxy hóa.

4. Bộ thông số trích ly tối ưu được xác lập trong khóa luận là gì?

Quy trình tối ưu bao gồm: dung môi Ethanol nồng độ 90% (v/v), tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10:1 (ml/g), thời gian ngâm chiết 20 giờ ở nhiệt độ phòng, kích thước hạt nguyên liệu $\le 1\text{ mm}$ (bột mịn) và có kết hợp sử dụng máy khuấy từ (khuấy 5 giờ/lần).

5. Việc kéo dài thời gian chiết vượt quá 20 giờ ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng flavonoid thu được?

Khi kéo dài thời gian ngâm chiết lên 22 giờ và 24 giờ, hàm lượng flavonoid tổng số bị suy giảm so với mốc 20 giờ (đạt mức thấp nhất ở 24 giờ). Hiện tượng này được giải thích do dung dịch trích ly đã đạt trạng thái cân bằng nồng độ, việc ngâm quá lâu có thể dẫn đến hiện tượng thẩm thấu ngược hoặc làm phân hủy các hợp chất có hoạt tính sinh học kém bền.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Phạm Hoàng Mây đã chứng minh thực nghiệm sự hiện diện của hợp chất flavonoid trong thân cây Đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) thu hái tại Thái Nguyên. Thông qua chuỗi 7 thí nghiệm đơn yếu tố được phân tích phương sai ANOVA nghiêm ngặt, nghiên cứu đã xác lập thành công các thông số công nghệ chiết xuất tối ưu (ethanol 90%, tỷ lệ 10:1 ml/g, ngâm 20 giờ, kích thước hạt $\le 1\text{ mm}$ có khuấy từ). Đề tài mang lại cơ sở thực nghiệm vững chắc cho việc tận dụng nguồn phụ phẩm thân cây Đinh lăng, mở ra định hướng ứng dụng hoạt chất tự nhiên trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THAI NGUYEN UNIVERSITY UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND FORESTRY LE PHAM HOANG MAY STUDY ON EXTRACTION PROCESS OF TOTAL FLAVONOIDS FROM POLYSCIAS FRUTICOSA TRUNK BACHELOR THESIS Study Mode : Full-time Major : Food Technology Faculty : Advanced Education Program Office Batch : 2018-2022 Thai Nguyen, 2022 DOCUMENTATION PAGE WITH ABSTRACT Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry Degree Program: Bachelor of Food Science and Technology Student name: Le Pham Hoang May Student ID: DTN1854190020 Thesis Title: Research on extraction process of total flavonid from Polyscias Fruticosa trunk Supervisor(s): MSc. Vu Thi Hanh Supervisor's Signature: This study has the purpose to consider the influence of several aspects on the total extraction of flavonoids in the Polyscias fruticosa trunk including extraction temperature, solvent consumption, concentration and extraction time, size of Polyscias fruticosa trunk and the use of magnetic stirrer. In this study, the Polyscias fruticosa trunk was harvested in Thai Nguyen province. The powder from the Polyscias fruticosa trunk was extracted with 70% ethanol for 20 hours at room temperature.

Flavonoids were detected in the trunk of Polyscias fruticosa using a 10% Pb(CH3COO)2 solution. The results showed that the presence of flavonoids in the Polyscias fruticosa trunk and the influencing factors in the extraction process were determined the most suitable data to increase the flavonoid extraction efficiency. Keywords: Polyscias fruticosa trunk, flavonoids, solvent consumption, concentration, extraction time, size, magnetic stirrer Number of pages: 65 Date of submission November 2nd, 2022 i ACKNOWLEDGEMENT A completed study would not be done without any assistance. Therefore, I gratefully gives acknowledgeme to the support and motivation during the time of doing this research as a requirement of completing my thesis First of all, I would like to express my endless thanks and gratefulness to my supervisor Dr.

Vu Thi Hanh from Vietnam National University of Agriculture. Her kindly support and continuous advices went through the process of completion of my thesis. Her encouragement and comments had significantly enriched and improved my work. Without her motivation and instructions, the project: Extraction process of total Flavonoid from Polyscias Fruticosa trunk would have been impossible to be done effectively.

Following that, I would like to thank MSc. Nguyen Thuong Tuan from the Institute of Life – Thai Nguyen University for providing me with equipment and useful knowledge, as well as my research group colleague who assisted me throughout the course of the thesis. As last, my deeply thanks come to the teachers at the Faculty of Food Technology for their assistance and knowledge throughout my time at the school. Thai Nguyen, August 20th, 2022 Sincerely Lê Phạm Hoàng Mây ii Table of Contents ACKNOWLEDGEMENT.

ii LIST OF FIGURES. v LIST OF TABLE. vi LIST OF ABBREVIATIONS. vii CHAPTER I: INTRODUCTION.

Research questions and hypotheses. 2 CHAPTER II: LITERATURE REVIEW. Overview about Polyscias Fruticosa. Polyscias Fruticosa Source.

Polyscias Fruticosa Characteristics. Polyscias Fruticosa part for research use. Structure and classification of Flavonoids. Properties of Flavonoid.

Biological effects of Flavonoid. Methods for extraction of total flavonoids. Researches in our country and international researches:. Researches in Vietnam.

RESEARCH CONTENT AND METHODS. Reseach equipment and chemicals. Methodology of experiment design:. Medology of data processing.

The result of qualitative analysis of total flavonoid found in the Polyscias fruticosa trunk. 30 Qualitative results of the presence of flavonoids in. Determination on factors that influence the ability to extract total flavonoid from the Polyscias fruticosa trunk. Selecting the best solvents for extracting total flavonoid from the Polyscias fruticosa trunk.

The effect of concentration of extraction solvent on the total flavonoid content. The effects of extraction time on the total flavonoid content. The effects of ratio between solvent and material on the total flavonoid content. The influence of raw material size on extraction capability of total flavonoid content.

The effect of magnetic stirring on the extraction capacity of total flavonoid content .40 References in Vietnamese. 40 References in English. Appendix statistical analysis. 52 iv LIST OF FIGURES Figure 1.

Classification of flavonoid. Structure of flavonoid subgroups. Graph showing the standard curve and the standard curve equation .