Nghiên Cứu Quy Trình Chiết Xuất Tối Ưu Isoflavone Từ Thân Rễ Cây Sắn Dây (Pueraria Thomsonii Benth.)

Nghiên cứu quy trình chiết suất tối ưu isoflavone từ thân rễ cây sắn dây Pueraria thomsonii Benth, mang lại ứng dụng tiềm năng trong y học.

• Tác giả: Vũ Thị Ngọc Uyên
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Hoàng
• Trường học: Trường Đại Học Mở Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Chiết Xuất Tối Ưu Isoflavone Từ Cây Sắn Dây
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 2. TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về cây sắn dây (Pueraria thomsonii Benth.)
• 2.2. Tên gọi
• 2.3. Phân loại
• 2.4. Đặc điểm
• 2.5. Phân bố và sinh thái
• 2.6. Thành phần hóa học
• 2.7. Tác dụng dược lý
• 2.8. Sơ lược về isoflavone
• 2.9. Lịch sử nghiên cứu
• 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình chiết xuất isoflavone từ cây sắn dây

Cây sắn dây (Pueraria thomsonii Benth.) là một nguồn tài nguyên quý giá với nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là isoflavone. Nghiên cứu quy trình chiết xuất tối ưu isoflavone từ cây sắn dây không chỉ giúp nâng cao giá trị dược liệu mà còn góp phần vào việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên. Việc chiết xuất isoflavone từ cây sắn dây đã được nhiều nghiên cứu quan tâm, nhằm tìm ra phương pháp hiệu quả nhất.

1.1. Đặc điểm sinh học và hóa học của cây sắn dây

Cây sắn dây thuộc họ Đậu, có nhiều thành phần hóa học như tinh bột, saponin và đặc biệt là các isoflavone như puerarin, daidzein. Những hợp chất này có tác dụng dược lý đáng kể, bao gồm khả năng chống oxy hóa và hỗ trợ điều trị nhiều bệnh lý.

1.2. Lịch sử nghiên cứu về isoflavone từ cây sắn dây

Nghiên cứu về isoflavone từ cây sắn dây đã bắt đầu từ những năm 2000, với nhiều công trình chứng minh tác dụng của chúng trong việc phòng ngừa bệnh tật. Các nghiên cứu này đã mở ra hướng đi mới cho việc phát triển sản phẩm từ thiên nhiên.

II. Vấn đề và thách thức trong quy trình chiết xuất isoflavone

Mặc dù cây sắn dây chứa nhiều isoflavone có lợi, nhưng việc chiết xuất chúng vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu suất chiết xuất thấp, độ tinh khiết không cao và chi phí sản xuất cao là những trở ngại lớn. Do đó, cần có những nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa quy trình chiết xuất.

2.1. Hiệu suất chiết xuất và độ tinh khiết của isoflavone

Hiệu suất chiết xuất isoflavone từ cây sắn dây thường không đạt yêu cầu, dẫn đến việc sản phẩm thu được có độ tinh khiết thấp. Điều này ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng trong y học và thực phẩm chức năng.

2.2. Chi phí và công nghệ trong quy trình chiết xuất

Chi phí cho quy trình chiết xuất isoflavone từ cây sắn dây hiện tại còn cao, do đó cần nghiên cứu và phát triển công nghệ mới để giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả chiết xuất.

III. Phương pháp chiết xuất tối ưu isoflavone từ cây sắn dây

Để tối ưu hóa quy trình chiết xuất isoflavone, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp như ngâm chiết, đun khuấy từ hồi lưu và chiết lỏng - lỏng đã cho thấy hiệu quả cao trong việc thu nhận isoflavone.

3.1. Phương pháp ngâm chiết isoflavone

Phương pháp ngâm chiết sử dụng dung môi như ethanol để chiết xuất isoflavone từ thân rễ cây sắn dây. Nghiên cứu cho thấy, tỉ lệ dung môi và thời gian ngâm có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chiết xuất.

3.2. Phương pháp đun khuấy từ hồi lưu

Phương pháp này cho phép chiết xuất isoflavone hiệu quả hơn bằng cách duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình chiết. Kết quả cho thấy, thời gian đun khuấy và tỉ lệ nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

3.3. Phương pháp chiết lỏng lỏng

Chiết lỏng - lỏng là một phương pháp hiệu quả để tách biệt isoflavone từ các hợp chất khác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lựa chọn dung môi phù hợp là yếu tố quyết định đến độ tinh khiết của isoflavone.

IV. Ứng dụng thực tiễn của isoflavone trong y học

Các sản phẩm chiết xuất từ isoflavone có nhiều ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh lý liên quan đến hormone. Việc phát triển sản phẩm từ isoflavone không chỉ mang lại lợi ích sức khỏe mà còn tạo ra cơ hội kinh doanh cho ngành dược phẩm.

4.1. Isoflavone và sức khỏe phụ nữ

Isoflavone có tác dụng hỗ trợ điều trị các triệu chứng mãn kinh ở phụ nữ, giúp cân bằng hormone và giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.

4.2. Isoflavone trong phòng ngừa ung thư

Nghiên cứu cho thấy, isoflavone có khả năng ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư, đặc biệt là ung thư vú và tuyến tiền liệt. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển thuốc từ thiên nhiên.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu isoflavone

Nghiên cứu quy trình chiết xuất tối ưu isoflavone từ cây sắn dây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển sản phẩm từ thiên nhiên. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho sức khỏe con người và nền kinh tế.

5.1. Tiềm năng phát triển sản phẩm từ isoflavone

Với nhu cầu ngày càng tăng về sản phẩm tự nhiên, isoflavone từ cây sắn dây có tiềm năng lớn trong ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện quy trình chiết xuất, nâng cao hiệu suất và độ tinh khiết của isoflavone, từ đó phát triển các sản phẩm chất lượng cao phục vụ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Đất nước Việt Nam ta được thiên nhiên ban tặng một thảm thực vật đa dạng và chứa nhiều công dụng đặc biệt về mặt y học đã được ông cha ta sử dụng từ thời xa xưa. Tác dụng chữa bệnh của các cây thực vật dược chính là do các hợp chất tự nhiên có chứa ở trong cây quyết định. Đã có một khoảng thời gian, các sản phẩm hóa dược chiếm ưu thế đối với người tiêu dùng và cả trên thị trường, còn các cây thuốc, bài thuốc dân tộc hầu như bị lãng quên, được quan tâm rất ít hoặc gần như không được coi trọng. Nhưng sau nhiều năm được ưa chuộng và sử dụng, một số sản phẩm thuốc có nguồn gốc tổng hợp đã có những nhược điểm, như gây ra những tai biến hoặc tác dụng phụ có hại về lâu dài đối với người tiêu dùng…Nên xu hướng chung của thế giới hiện nay, trước hết là các nước đang phát triển đã và đang quay trở lại với cây cỏ làm thuốc.

Những năm gần đây, với những tiến bộ vượt bậc của y học, các hợp chất tự nhiên có dược tính được các nhà khoa học quan tâm hàng đầu nhằm tạo ra các sản phẩm chiết xuất từ thiên nhiên để đáp ứng được các nhu cầu đa dạng của con người. Tuy nhiên, các loại thuốc gần đây đều có nguồn gốc tổng hợp và các loại thuốc này không phải là giải pháp tối ưu đối với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam, vì khi sử dụng thuốc tổng hợp để điều trị sẽ gây tốn kém và các tác dụng phụ không mong muốn làm ảnh hưởng tới sức khỏe người dùng. Để giải quyết vấn đề trên thì việc lựa chọn thuốc có nguồn gốc thảo dược thiên nhiên đã và đang được các nhà khoa học quan tâm vì những loại thuốc có nguồn gốc từ thiên nhiên vừa dễ sử dụng, tiết kiệm được chi phí mà còn làm giảm đi những tác dụng phụ không mong muốn. Chính vì vậy mà những nghiên cứu về những hợp chất tự nhiên ngày càng được quan tâm và ứng dụng rộng rãi hơn.

Cây sắn dây có tên khoa học là Pueraria thomsonii Benth. thuộc họ Đậu (Fabaceae) và được trồng rất phổ biến ở nước ta. Nhân dân ta từ lâu đã dùng sắn dây để ứng dụng trong thực phẩm và y học từ các bài thuốc dân gian. Sắn dây có SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.

NGUYỄN MINH HOÀNG tác dụng giải nhiệt, được sử dụng như một vị thuốc mát, giúp hỗ trợ tiêu hóa, viêm ruột và đau dạ dày,…Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu, công trình khoa học chứng minh tác dụng của dịch chiết sắn dây như: chữa đau đầu (Sewell, 2009), chống oxy hóa (Bebrevska et al, 2010; Guerra et al, 2000), giải rượu (Keung và Vallee, 1998),… Trong thân rễ cây sắn dây, thành phần quan trọng và có hàm lượng lớn là các isoflavone. Trong đó, các isoflavone có hoạt tính estrogen hay còn gọi là các phytoestrogen có tác dụng ngăn ngừa các biểu hiện rối loạn hoocmon cũng như các bệnh về tim mạch, loãng xương hay ung thư vú,…ở phụ nữ thời tiền mãn kinh và còn có tác dụng phòng chống ung thư tuyến tiền liệt ở nam giới. Vì vậy, việc tách chiết thu nhận hợp chất tự nhiên này đang được các nhà nghiên cứu quan tâm. Ở Châu Âu, Châu Mỹ, Nhật Bản và Trung Quốc thì các sản phẩm isoflavone từ sắn dây đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong mảng thuốc và thực phẩm chức năng.

Tuy có nhiều tác dụng như vậy nhưng Việt Nam chúng ta vẫn phải nhập khẩu hoạt chất đó từ Trung Quốc với giá cao. Do đó, vấn đề phải đặt ra là xây dựng quy trình chiết xuất hợp chất isoflavone từ thân rễ cây sắn dây với hiệu suất tốt và độ tinh sạch cao. Từ đó, tiến hành thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT TỐI ƯU ISOFLAVONE TỪ THÂN RỄ CÂY SẮN DÂY (PUERARIA THOMSONII BENTH.Đây sẽ là một tiền đề cho việc nghiên cứu chiết xuất các sản phẩm thuốc có nguồn gốc từ thiên nhiên với độ tinh sạch cao, có hoạt tính cao trong phòng trị bệnh. Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu quy trình chiết xuất tối ưu isoflavone có trong thân rễ cây sắn dây.

- Cô lập và tinh sạch hợp chất isoflavone thu được. SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG TỔNG QUAN SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG 1.

Tổng quan về cây sắn dây (Pueraria thomsonii Benth. Tên gọi Cây sắn dây có tên khoa học là Pueraria thomsonii Benth., thuộc họ Đậu (Fabaceae). Ngoài tên thông thường của sắn dây còn có những tên khác như: bạch cát, cát căn, cam cát căn, phấn cát, sắn cơm,… (Lê Thị Diên, 2006 và Đỗ Tất Lợi, 2004). Tên nước ngoài: Kudzu bean, Kudzu vine (Anh), Koudzou (Pháp).

Sắn dây (Pueraria thomsonii Benth. Phân loại Lớp Ngọc Lan: Magnoliosida Phân lớp Hoa Hồng: Rosidae Bộ Đậu: Fabales Họ Đậu: Fabacecae Chi: Pueraria DC Loài: Pueraria thomsonii Benth. SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG 1.

Đặc điểm Sắn dây là loài dây leo, sống lâu năm, có thể dài tới 10m. Rễ phát triển to lên thành củ có nhiều bột, thân cây hơi có lông (Đỗ Tất Lợi, 2004). Lá cây sắn dây Hình 1. Hoa cây sắn dây SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC.

NGUYỄN MINH HOÀNG Hình 1. Thân rễ sắn dây Lá kép, mọc so le gồm 3 lá chét, lá chét hình trứng, bản thân lá chét dài 7 – 15 cm, rộng 5 - 12 cm có lông nằm rạp trên 2 mặt lá, cuống lá chết giữa dài, cuống 2 lá chét 2 bên ngắn hơn (Đỗ Tất Lợi, 2004). Hoa mọc thành chùm ở kẽ lá có màu xanh tím, mùi thơm. Quả dẹt, màu vàng, có lông mềm, thắt lại giữa các hạt (Lê Thị Diên, 2006).

Phân bố và sinh thái Sắn dây được trồng và mọc hoang dại khắp nơi, đặc biệt là miền rừng núi nước ta. Tuy nhiên phần lớn bột sắn dây dùng làm thuốc và thân rễ sắn dây được thu hoạch từ tháng 10 đến tháng 3 - 4 năm sau và nguồn cung cấp chủ yếu là thu hoạch từ cây được trồng trọt (Đỗ Tất Lợi, 2004). Mùa hoa: tháng 9 – 10, mùa quả: tháng 11 – 12. Thành phần hóa học Hàm lượng tinh bột chiếm phần lớn trong sắn dây,với tỷ lệ 12 – 15% (tính trên rễ tươi).

Ngoài ra, còn chứa các thành phần hóa học như saponin và một số isoflavone khác như: daidzein chừng 0,13%, puerarin,… (Đỗ Tất Lợi, 2004). SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG Hàm lượng các chất cũng như các isoflavone đều bị ảnh hưởng nhiều vào vùng trồng trọt cũng như khoảng thời gian thu hái. Tác dụng dược lý Sắn dây có công dụng làm mát huyết, chữa cảm sốt, khát nước, mụn nhọt, ra mồ hôi (Lê Thị Diên, 2006).

Không những thế nó còn có tác dụng chữa đau đầu (Sewell, 2009), chống oxy hóa (Bebrevska et al, 2010; Guerra et al, 2000), giải rượu (Keung và Vallee, 1998). Ngoài ra, còn được dùng và hỗ trợ điều trị ung thư tuyến tiền liệt, làm đẹp và bảo vệ da, làm chắc và săn chắc vòng một cho phái nữ (Phan Quốc Kinh, 2011),… Không những thế trong các bài thuốc Đông y cổ truyền sắn dây còn được vận dụng và sử dụng nhiều như: giải nhiệt, chữa nhức đầu, phòng ngừa chướng khí, chữa uốn ván , giải độc, giải rượu,…. Sơ lược về isoflavone Isoflavone thuộc nhóm flavone là nhóm chính được biết có hoạt tính estrogen, có hoạt tính chống oxy hóa, kháng vi sinh vật, , hoạt tính đối với mạch máu,…(Trần Văn Sung et al, 2011), đại diện điển hình là daidzein, glycistein, genistein và puerarin có trong đậu tương, sắn dây,…là phytoestrogen có hoạt tính như nội tiết tố sinh dục nữ estrogen (Đỗ Thị Hoa viên, 2006). Isoflavone được dùng để chống lão hóa, giảm thiểu các triệu chứng thần kinh và tuần hoàn, phòng chống ung thư tuyến tiền liệt ở nam giới có tác dụng ngăn ngừa các biểu hiện rối loạn hoocmon cũng như các bệnh về tim mạch, loãng xương hay ung thư vú,… Isoflavone là các chất hữu cơ thuộc nhóm polyphenol (các chất có nhiều vòng phenyl) có liên quan với các flavone (isoflavone và flavone khác nhau ở vị trí gắn của vòng benzen).

Sự khác biệt trong cấu tạo phân tử giữa isoflavone và flavone ở vị trí gắn nhóm phenyl vào gốc chromone (vị trí 3 ở isoflavone và vị trí 2 ở flavone). SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG Các isoflavone có mặt nhiều trong thức ăn có nguồn gốc thực vật như các loại rau, hoa quả và ngũ cốc, bao gồm: genistein, daidzein, glycitein, biochanin A và formononetin (trong đó chủ yếu là genistein, daidzein và puerarin). Công thức cấu tạo: Hình 1.

Công thức cấu tạo tổng quát của nhóm chất isoflavone Bảng 1. Bảng phân loại các dẫn chất của isoflavone (Zhang và Yang, 2009) R1 R2 R3 R4 R5 Daidzein H H H H H Daidzin H Glca H H H Formononetin H H H H CH3 Genistein OH H H H H Genistin OH Glca H H H Genistein8–C–glucose OH H Glca H H Puerarin H H Glca H H PG-1 H H Glca OH H PG-3 H H Glca OCH3 H Neopuerarin H H Glcb H H NeopuerarinA H H Glcc H H NeopuerarinB H H Glcd H H SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 8 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG Glca: β-pyranoglucose Glcb: α-pyranoglucose Glcc: α-furanoglucose Glcd: β-furanoglucose Tính chất hóa lý của một số chất trong isoflavone Hình 1. Cấu trúc phân tử của puerarin Hình 1.

Cấu trúc phân tử daidzin SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 9 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG Hình 1. Cấu trúc phân tử của genistein Hình 1. Cấu trúc phân tử daidzein Hình 1.

Cấu trúc phân tử genistin SVTH: VŨ THỊ NGỌC UYÊN Trang 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: GVC. NGUYỄN MINH HOÀNG Genistein Là tinh thể không màu, hình kim dài, khó hòa tan trong acid acetic băng hay ethanol lạnh, hòa tan mạnh trong ether và ethanol nóng. Chuyển màu sang vàng sau khi hòa tan trong kiềm và màu đỏ sậm trong sắt dung dịch clorua ethanol (III). Nhiệt độ nóng chảy: 296 - 298℃.

Công thức phân tử: C15H10O5 (trọng lượng phân tử 270). Daidzein Là tinh thể không màu hình trụ, không tan trong nước, hòa tan trong methanol, ethanol và acetone. Chuyển màu sang vàng sau khi hòa tan trong kiềm và phát huỳnh quang bởi tia UV. Phân hủy để tạo thành acid formic, resorcin và ρ- hydroxybenzoate với kiềm.

Nhiệt độ nóng chảy: 315 - 320℃. Công thức phân tử: C15H10O4 (trọng lượng phân tử 254).