ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngày nay với sự phát triển của ngành hoá học và công nghệ khoa học hiện đại có thể nói rằng hầu như không có phân tử hay hợp chất hoá học nào mà không thể tổng hợp được. Tuy vậy, trong vòng hai thập kỉ gần đây, cùng với vô số những đổi thay trong cuộc sống, thế giới đang có xu hướng quay về với các hợp chất thiên nhiên có trong động vật và cây cỏ, nhằm khai thác kinh nghiệm y học cổ truyền và nền văn minh ẩm thực của các dân tộc phương Đông, hạn chế tối đa việc đưa các hoá chất vào cơ thể, đồng thời tận dụng độ an toàn cao và tính năng ưu việt của nó. Từ đây, những sản phẩm làm từ nguyên liệu thiên nhiên cũng đang lên ngôi. Một trong các lĩnh vực đáng chú ý như: Ngành hóa mỹ phẩm thế giới: Xu hướng đưa các chất thiên nhiên vào trong sản phẩm cũng ngày càng phát triển.
Các trung tâm nghiên cứu mỹ phẩm của các nhãn hiệu nổi tiếng như Debon, L’Oreal….cũng đang nghiên cứu sản phẩm theo hướng này, các loại mỹ phẩm thường sử dụng các chất trích từ thảo mộc thiên nhiên như alovera, hoa cúc, tinh chất tơ tằm… trong sữa dưỡng da, tạo hiệu quả giữ ẩm, giúp da chống lão hóa và không gây kích ứng da. Lĩnh vực dược phẩm: Trên thế giới có ít nhất 6.000 loài thực vật được dùng làm thuốc. Các loài thực vật có chứa khoảng 5 triệu hợp chất hóa học. Cho tới nay, đã có 0,5%, nghĩa là 1.300 cây được nghiên cứu một cách có hệ thống về thành phần hóa học và giá trị chữa bệnh[1].
Thuốc từ dược liệu được sử dụng không chỉ các nước Á Đông mà còn được tiêu thụ một lượng khá lớn ở các nước Phương Tây. Ở các nước có nền công nghiệp phát triển thì một phần tư số thuốc kê trong các đơn có chứa hoạt chất từ dược liệu. Tại Mỹ năm 1980 giá trị số thuốc đó lên tới 8 tỉ đô la, tại thị trường Châu Âu lượng thuốc đông dược tiêu thụ cũng lên tới 2,3 tỉ đô la. Nhiều biệt dược đông dược của Trung Quốc được tiêu thụ mạnh ở các nước phát triển.
Việt Nam cũng có một số mặt hàng đông dược xuất khẩu có uy tín ở thị trường nước ngoài như hoa hòe, quế, sa nhân, dừa cạn, các loại tinh dầu hồi, quế, tràm…[2]. 2 Thực phẩm: Một số thực vật có dược tính này còn được sử dụng để chế biến các thực phẩm chức năng dùng trong cuộc sống hàng ngày.TSKH Nguyễn Tài Lương, các nhà khoa học trên thế giới dự báo: Thức ăn cho con người trong thế kỷ 21 sẽ là thực phẩm chức năng. Ngày 15/5/2012 tại Khách sạn Quân đội Hà Nội, thông qua Cục Hợp tác Kinh tế (SECO), chính phủ Thụy Sỹ quyết định tài trợ cho dự án “Phát triển các hoạt động thương mại sinh học trong lĩnh vực hợp chất tự nhiên tại Việt Nam, giai đoạn 2012-2014”. Xu hướng này có giá trị vô cùng lớn với thiên nhiên, nhất là khi các hợp chất mong muốn được trích ly từ những phần của thực vật tưởng chừng như là bỏ đi.
Một trong số đó phải kể đến là vỏ măng cụt. Quả măng cụt là một loại trái cây nhiệt đới, được trồng nhiều ở nước ta. Trong đề án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau hoa quả tươi của Việt Nam-Bộ thương mại cũng khẳng định măng cụt được xếp vào 1 trong 11 loại trái cây có lợi thế cạnh tranh của Việt Nam và đang được tập trung đầu tư phát triển. Quả măng cụt (Garcinia mangostana L) nổi tiếng không chỉ là “Nữ hoàng của trái cây” với vị ngon ngọt của nó mà còn được sử dụng rộng rãi trong y học nhân gian của nhiều nước để chữa bệnh tiêu chảy, lỵ vàng da,…[3, 4].
Nghiên cứu hoá thực vật cho thấy quả măng cụt chứa các hydroxy- và prenyl xanthon, flavonoit, triterpenoit. Các hợp chất này thể hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, chống khối u, kháng virut,…đặc biệt là xanthon có đặc tính giúp vết thương mau lành, chống oxy hoá, giảm đau, kháng khuẩn[5]. Khi được sử dụng với liều cao để đắp ngoài da của chuột, chất này đã không gây phản ứng phụ, trị được mụn và vết thương lành rất nhanh, xanthon diệt được các vi khuẩn như: Tụ cầu vàng kháng penicillin hoặc methicillin, liên cầu khuẩn…[6]. Do vậy đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới và ở Việt Nam.
Trong xanthon trích ly từ quả măng cụt thì α-mangostin chiếm tỷ lệ cao nhất ở phần vỏ (hình 1.1)[7], với nhiều nghiên cứu về thuộc tính dược tiềm năng như khả năng chống oxi hoá[8]: - mangostin kiểm soát được đồng-nguyên nhân gây ra sự oxy hóa lipoprotetin tỷ trọng thấp trong ống nghiệm, khả năng kháng ung thư: 3 - mangostin gây ra sự tự hoại của các tế bào ung thư bạch cầu ở người, khả năng kháng khuẩn: - mangostin chống lại khuẩn cầu ruột kháng vancomycin và tụ cầu vàng kháng Methicillin, … Hình 1.1: Phân tách các xanthon chiết từ vỏ măng cụt, vỏ áo hạt và nước uống chức năng bởi HPLC (254nm). Các peak phân bố: 1) 1,7-dihydroxy-3-methoxy-2- (3-methylbut-2-enyl)xanthon, (2) -mangostin, (3) 8-deoxygartanin, (4) 1,3,7- trihydroxy-2,8-di(3-methylbut-2-enyl)xanthon, (5) gartanin, (6) α-mangostin, (7) garcinon E. Tuy nhiên việc khai thác các hoạt chất sinh học từ vỏ quả măng cụt ở nước ta vẫn chưa được quan tâm nhiều. Khi khai thác thì chất lượng của hoạt tính sinh học lại trở thành vấn đề hết sức bức thiết.
Bởi lẽ, ở tất cả các khâu từ trồng trọt, thu hái, bào chế, bảo quản… để đảm bảo dược liệu có đủ các tiêu chuẩn đều có những điều hết sức bất cập, trong đó có vấn đề công nghệ trích ly dược liệu. Có thể nói, công nghệ trích ly dược liệu có vai trò quan trọng trong việc quyết định đến hiệu suất trích, cũng như chất lượng, độ an toàn và hiệu quả của Đông dược thành phẩm. Đây là sự khác nhau giữa tân dược-một nguyên liệu được biết rõ về thành phần hóa học còn Đông dược có nguồn gốc cây cỏ, thành phần phức tạp trong nhiều trường hợp còn chưa xác định được thành phần có tác dụng. Hiện nay, các phương pháp trích ngày càng đa dạng: Ngâm, soxhlet, vi sóng, siêu tới hạn…Trong đó, phương pháp trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn đã và đang được nghiên cứu, phát triển và ứng 4 dụng, cạnh tranh cao so với các phương pháp truyền thống do ưu thế vượt trội về sản phẩm thu được, có độ tinh khiết cao không độc hại, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, không hoá chất độc hại, không ảnh hưởng tới sức khoẻ con người…Xuất phát từ thực tế này, luận văn “Nghiên cứu quá trình trích ly α-mangostin từ vỏ quả Garcinia Mangostana L (măng cụt) sử dụng lưu chất siêu tới hạn” được đề ra.2 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: Để đáp ứng yêu cầu của đề tài, đối tượng nghiên cứu của đề tài này bao gồm: Vật liệu nghiên cứu: Vỏ măng cụt.
Thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar- SFC. Thiết bị trích ly vi sóng. Quá trình trích ly CO2 siêu tới hạn. Quá trình trích ly có hỗ trợ bằng vi sóng.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly và hàm lượng - mangostin trong cao thu được của phương pháp trích ly bằng vi sóng và trích ly sử dụng lưu chất siêu tới hạn.
Tối ưu hoá hiệu suất trích ly và hàm lượng -mangostin trong cao của phương pháp trích ly sử dụng lưu chất siêu tới hạn.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Luận văn được thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ hóa học và Dầu khí, trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, từ tháng 1 năm 2013 đến tháng 6 năm 2013.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Dựa vào mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu đề tài bao gồm: - Phương pháp trích ly bằng vi sóng: Tiến hành thí nghiệm tại các mức tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu và công suất, thu được kết quả, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đối với hiệu suất trích ly và hàm lượng - mangostin trong cao. 5 - Phương pháp trích ly siêu tới hạn: Trong khoảng nhiệt độ, áp suất và lưu lượng, ta tiến hành một số thí nghiệm. Sau đó sử dụng phần mềm Design Expert: Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố đối với hiệu suất trích ly và hàm lượng - mangostin trong cao; Tối ưu hoá quá trình trích ly.6 Ý NGHĨA: Tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào có trong nước, đặc biệt vỏ măng cụt là phần bỏ đi của sản phẩm nông nghiệp.
-mangostin là chất có hoạt tính sinh học cao với phương pháp trích ly đạt được hiệu suất và hàm lượng α-mangostin trong cao lớn sẽ mang lại lợi nhuận kinh tế cao cũng như nhu cầu phục vụ đời sống cao. Nghiên cứu trích ly siêu tới hạn trên đối tượng vỏ măng cụt là nghiên cứu đầu tiên được thực hiện tại Việt Nam. Hướng tới phương pháp trích ly thân thiện với môi trường và tác nhân trích là nguồn sẵn có. 6 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TRÍCH LY α- MANGOSTIN TỪ VỎ MĂNG CỤT: 2.1 Tình hình trong nƣớc: Vấn đề nghiên cứu còn rất hạn chế về phương pháp trích ly lẫn việc so sánh và tối ưu hoá các phương pháp.
Đa số sử dụng chủ yếu ba phương pháp ngâm, chưng ninh và soxhlet, như: Năm 2010, Đào Hùng Cường, Đỗ Thị Thuý Vân thuộc trường đại học Sư Phạm và đại học Đà Nẵng đã tiến hành nghiên cứu quá trình trích xanthon bằng hai phương pháp chưng ninh và soxhlet, rồi so sánh điều kiện trích và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đã đưa ra kết luận chưng ninh là phương pháp trích tối ưu[9]. Năm 2011, Đỗ Văn Đặng thuộc trường Khoa Học Tự Nhiên đã tiến hành ngâm dầm vỏ măng cụt đã phơi khô để phân lập và nghiên cứu thành phần của vỏ quả măng cụt xanh[10].2 Tình hình thế giới: Đã thực hiện nhiều phương pháp trích ly khác nhau và tiến hành tìm điều kiện tối ưu. Cũng giống như tình hình trong nước đa số các nghiên cứu về trích ly α- mangostin từ vỏ măng cụt với các mục đích khác nhau đều sử dụng phương pháp ngâm dầm và soxhlet. Bên cạnh đó, năm 2011 nhóm nghiên cứu của Lei Fang đã sử dụng phương pháp vi sóng để trích ly xanthon, α-mangostin và -mangostin từ măng cụt và khảo sát các điều kiện để tối ưu hoá: Nhiệt độ, thời gian trích ly, tỷ lệ lỏng/rắn, và nồng độ dung môi ethanol bằng phương pháp tiêu chuẩn trực giao.