Nghiên cứu chiết xuất cao đặc giàu flavonoid từ hạt cần tây (Apium graveolens L.)

Luận văn trình bày quy trình nghiên cứu chiết xuất cao đặc giàu flavonoid từ hạt cần tây, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và xây dựng tiêu chuẩn.

• Tác giả: Nguyễn Văn Phương
• Người hướng dẫn: Nguyễn Thu Hằng
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược liệu - Dược học cổ truyền
• Đề tài: Nghiên cứu chiết xuất cao đặc giàu flavonoid từ hạt cây cần tây (Apium graveolens L.)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ dược học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠT CẦN TÂY
• 1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố loài Apium graveolens L.
• 1.2. Thành phần hóa học
• 1.3. Tác dụng sinh học
• 1.4. Một số sản phẩm điều trị bệnh gút từ hạt cần tây trên thị trường
• 1.5. Các quy trình chiết xuất hạt cần tây
• 1.5.1. Quy trình chiết xuất của tác giả Nguyễn Thu Hằng và cộng sự
• 1.5.2. Quy trình chiết xuất của tác giả Chen Haisheng và cộng sự
• 1.5.3. Quy trình chiết xuất của tác giả Li Jianfeng và cộng sự
• 1.6. Phương pháp khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
• 1.6.1. Phương pháp thay đổi một yếu tố (OFAT)
• 1.6.2. Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, thiết bị
• 2.2. Hóa chất, thiết bị
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.3.1. Nội dung 1: Xây dựng và thẩm định phương pháp định lượng flavonoid toàn phần trong cao cần tây
• 2.3.2. Nội dung 2: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao cần tây
• 2.3.3. Nội dung 3: Xây dựng quy trình chiết xuất hoàn chỉnh
• 2.3.4. Nội dung 4: Khảo sát một số chỉ tiêu kiểm nghiệm cao cần tây
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Quy trình chiết xuất dự kiến
• 2.4.2. Phương pháp định lượng flavonoid toàn phần trong cao cần tây
• 2.4.3. Phương pháp khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao cần tây
• 2.4.4. Phương pháp xây dựng quy trình chiết xuất cao cần tây
• 2.4.5. Phương pháp khảo sát một số chỉ tiêu kiểm nghiệm cao cần tây
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả xây dựng và thẩm định phương pháp định lượng flavonoid toàn phần trong cao cần tây
• 3.1.1. Chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc
• 3.1.2. Chuẩn bị dung dịch thử
• 3.1.3. Thẩm định phương pháp
• 3.2. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao cần tây
• 3.2.1. Khảo sát kích thước dược liệu
• 3.2.2. Khảo sát số lần chiết xuất
• 3.2.3. Khảo sát thời gian chiết xuất
• 3.2.4. Khảo sát tỷ lệ parafin : dược liệu
• 3.2.5. Khảo sát dung môi chiết xuất, nhiệt độ và tỷ lệ dung môi : dược liệu
• 3.3. Kết quả xây dựng quy trình chiết xuất cao cần tây
• 3.3.1. Quy trình chiết xuất cao cần tây ở quy mô 15 g dược liệu/mẻ
• 3.3.2. Quy trình chiết xuất cao cần tây ở quy mô 500 g dược liệu/mẻ
• 3.4. Khảo sát một số chỉ tiêu kiểm nghiệm cao cần tây
• 3.4.1. Mất khối lượng do làm khô
• 4. CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN
• 4.1. Về nguyên liệu hạt cần tây
• 4.2. Về các quy trình chiết xuất hạt cần tây đã công bố
• 4.3. Về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất cao cần tây
• 4.4. Về kết quả xây dựng quy trình chiết xuất cao cần tây
• 4.5. Về kết quả khảo sát một số chỉ tiêu kiểm nghiệm cao cần tây
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hạt cần tây và flavonoid

Hạt cần tây (Apium graveolens L.) là một nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú chứa nhiều hợp chất flavonoid có giá trị cao. Flavonoid là các polyphenol thiên nhiên với tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ sức khỏe con người. Các nghiên cứu khoa học từ Đại học Dược Hà Nội đã xác nhận rằng hạt cần tây chứa nồng độ flavonoid đáng kể, đặc biệt là những hợp chất như 3-n-butylphtalid (3nB). Những chất này có khả năng hỗ trợ điều trị các bệnh mạn tính như gút, cao huyết áp và các bệnh liên quan đến viêm nhiễm. Việc chiết xuất cao flavonoid từ hạt cần tây không chỉ giúp tập trung hóa các dưỡng chất quý hiếm mà còn tạo ra các sản phẩm dược phẩm hiệu quả, an toàn cho sức khỏe.

1.1. Đặc điểm thực vật của cần tây

Cần tây (Apium graveolens L.) là một loài cây thuộc họ Apiaceae, được phân bố rộng rãi ở các vùng ôn đới trên thế giới. Hạt cần tây là bộ phận có giá trị dược liệu cao nhất, chứa nhiều tinh dầu và hợp chất flavonoid quý giá. Hạt có kích thước nhỏ, màu vàng nâu, mùi thơm đặc trưng và hương vị hơi cay đắng.

1.2. Thành phần hóa học chính

Flavonoid toàn phần là thành phần chính cần quan tâm khi chiết xuất cao từ hạt cần tây. Ngoài ra, hạt còn chứa tinh dầu, carbohydrate, protein và các chất khoáng quan trọng. Các flavonoid như quercetin, kaempferol và luteolin có tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa hiệu quả, là cơ sở khoa học cho ứng dụng dược phẩm của sản phẩm này.

II. Quy trình chiết xuất cao flavonoid từ hạt cần tây

Quy trình chiết xuất cao flavonoid từ hạt cần tây yêu cầu sự tối ưu hóa nhiều yếu tố khác nhau để đạt hiệu suất cao và chất lượng tốt nhất. Theo luận văn Thạc sĩ Dược học của Nguyễn Văn Phương tại Đại học Dược Hà Nộ, quá trình chiết xuất bao gồm các bước chuẩn bị nguyên liệu, xác định các biến số tối ưu như dung môi, nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ dược liệu. Phương pháp nghiên cứu sử dụng chủ yếu là phương pháp thay đổi một yếu tố (OFAT) và phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) để tìm ra điều kiện tối ưu. Kết quả cho thấy việc chiết xuất cao cần tây có thể được tiến hành ở quy mô khác nhau, từ 15g đến 500g dược liệu, với độ lặp lại cao.

2.1. Chuẩn bị nguyên liệu và các yếu tố ảnh hưởng

Trước khi tiến hành chiết xuất cao flavonoid, cần phải chuẩn bị hạt cần tây bằng cách làm sạch, sấy khô hoàn toàn. Kích thước dược liệu có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết xuất, hạt nhỏ hơn giúp tăng diện tích tiếp xúc. Tỷ lệ dung môi so với dược liệu, nhiệt độ chiết xuất và số lần chiết xuất là những yếu tố then chốt quyết định hiệu quả chiết xuất cao từ hạt cần tây.

2.2. Dung môi và điều kiện tối ưu

Lựa chọn dung môi chiết xuất là bước quan trọng nhất. Nghiên cứu chỉ ra rằng ethanol 70% cho hiệu suất chiết xuất flavonoid tốt nhất. Nhiệt độ chiết xuất nên duy trì ở 50-60°C, thời gian khoảng 2-3 giờ, số lần chiết xuất 2-3 lần. Tỷ lệ dung môi:dược liệu 10:1 cho kết quả tối ưu nhất.

III. Phương pháp định lượng và khảo sát chất lượng

Để đảm bảo chất lượng cao flavonoid từ hạt cần tây, cần thiết lập phương pháp định lượng flavonoid toàn phần tin cậy và chính xác. Phương pháp sử dụng chuẩn quercetin làm hệ số chuẩn để đo nồng độ flavonoid toàn phần bằng quang phổ UV-Vis ở bước sóng 415nm. Phương pháp thẩm định bao gồm kiểm tra độ chuyên biệt (specificity), độ tuyến tính (linearity), độ chính xác (accuracy) và độ lặp lại (precision). Các giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) được xác định theo tiêu chuẩn ICH. Ngoài ra, cần khảo sát các chỉ tiêu kiểm nghiệm khác như mất khối lượng do làm khô, hàm lượng tro, độ ẩm để đảm bảo chất lượng cao cần tây đáp ứng tiêu chuẩn dược phẩm.

3.1. Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn định lượng

Định lượng flavonoid toàn phần được thực hiện bằng phương pháp phức tạp với chuẩn quercetin. Chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc có nồng độ chính xác, sau đó pha loãng thành các nồng độ khác nhau để vẽ đường chuẩn. Mẫu thử từ cao cần tây được xử lý tương tự, đo quang phổ và tính toán hàm lượng flavonoid.

3.2. Các chỉ tiêu kiểm nghiệm chất lượng cao

Chỉ tiêu kiểm nghiệm cao cần tây bao gồm: mất khối lượng do làm khô (<10%), hàm lượng tro (<5%), độ ẩm (<10%), hàm lượng flavonoid toàn phần (>8% theo tính toán từ quercetin). Các chỉ tiêu này đảm bảo cao từ hạt cần tây đạt chuẩn dược phẩm, an toàn sử dụng lâu dài cho bệnh nhân.

IV. Ứng dụng và triển vọng phát triển

Cao flavonoid từ hạt cần tây có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng. Những hợp chất flavonoid từ hạt cần tây có tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp giảm bệnh gút, kiểm soát huyết áp và hỗ trợ điều trị viêm nhiễm. Trên thị trường hiện nay đã xuất hiện nhiều sản phẩm từ hạt cần tây dưới dạng viên, bột, trà, chiết xuất lỏng. Tuy nhiên, các sản phẩm này còn thiếu tiêu chuẩn chất lượng thống nhất. Quy trình chiết xuất hoàn chỉnh được phát triển tại Đại học Dược Hà Nội cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để sản xuất cao cần tây theo tiêu chuẩn dược phẩm. Điều này mở ra cơ hội phát triển sản phẩm dược phẩm chất lượng cao từ hạt cần tây phục vụ nhu cầu sức khỏe cộng đồng.

4.1. Tác dụng sinh học và ứng dụng lâm sàng

Flavonoid từ hạt cần tây thể hiện nhiều tác dụng sinh học quý giá: chống oxy hóa, kháng viêm, hạ huyết áp, giảm bệnh gút thông qua ức chế enzyme xanthin oxidase. Các nghiên cứu lâm sàng cho thấy sản phẩm từ hạt cần tây giúp kiểm soát bệnh gút hiệu quả, giảm đau và ngăn ngừa tái phát. Nó cũng hỗ trợ bảo vệ tim mạch, cải thiện tuần hoàn máu.

4.2. Triển vọng phát triển sản phẩm

Quy trình chiết xuất cao cần tây được tiêu chuẩn hóa mở đường cho sản xuất công nghiệp cao flavonoid từ hạt cần tây. Các sản phẩm dược phẩm từ cao cần tây có thể phát triển thành thuốc đồng dược, thực phẩm chức năng hay mỹ phẩm. Triển vọng thị trường rất lớn với nhu cầu sản phẩm tự nhiên, an toàn ngày càng tăng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh gút (gout) và hội chứng tăng acid uric huyết thanh đang là vấn đề y tế phổ biến với tỷ lệ mắc bệnh gia tăng từ 1% đến 4% trong dân số toàn cầu. Cần tây (Apium graveolens L.) được ghi nhận là nguồn dược liệu tự nhiên giàu hoạt chất sinh học, trong đó hàm lượng flavonoid toàn phần trong hạt đạt khoảng 0,28%. Các thử nghiệm dược lý thực nghiệm chứng minh cao chiết hạt cần tây ở liều 250 mg/kg có khả năng làm giảm 59,3% nồng độ acid uric huyết thanh và ức chế 12,1% hoạt độ enzym xanthin oxidase (XO) trên mô hình động vật. Tuy nhiên, hạt cần tây chứa hàm lượng lipid cao dao động từ 15,0% đến 25,4%, gây cản trở lớn cho quá trình chiết xuất và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cao thành phẩm.

Đề tài luận văn thạc sĩ Dược học chuyên ngành Dược liệu - Dược học cổ truyền của tác giả Nguyễn Văn Phương, dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thu Hằng tại Trường Đại học Dược Hà Nội (năm 2019), tập trung giải quyết bài toán nâng cao hiệu suất chiết xuất và chuẩn hóa quy trình công nghệ. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm: khảo sát các yếu tố ảnh hưởng, ứng dụng công cụ toán học để tối ưu hóa điều kiện chiết xuất cao đặc giàu flavonoid từ hạt cần tây, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn kiểm nghiệm cho sản phẩm cao đặc. Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu dược liệu thu hái tại huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định trong giai đoạn 2018 - 2019, mang lại giá trị thực tiễn cao trong việc nâng cao hàm lượng hoạt chất flavonoid trong cao lên trên 3,0%, tạo tiền đề phát triển các chế phẩm điều trị bệnh gút đạt chuẩn chất lượng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết chiết xuất dược liệu hiện đại và động học quá trình hòa tan, khuếch tán hoạt chất qua màng tế bào thực vật. Quá trình tách chiết flavonoid từ cấu trúc mô hạt cần tây phụ thuộc chặt chẽ vào độ phân cực của dung môi, diện tích tiếp xúc pha và sự tương tác nhiệt động học. Nghiên cứu tích hợp phương pháp thay đổi một yếu tố (One Factor At A Time - OFAT) để sàng lọc các biến đơn lẻ và phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM) dựa trên mô hình phức hợp trung tâm (Central Composite Design - CCD) nhằm khảo sát đa biến. Đây là công cụ cốt lõi trong chiến lược Đảm bảo chất lượng theo thiết kế (Quality by Design - QbD) đối với ngành dược phẩm.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt được áp dụng xuyên suốt bao gồm:

• Flavonoid glycosid và aglycon: Các hợp chất phenolic thứ cấp (điển hình là apigenin, apiin, luteolin) có hoạt tính ức chế enzym xanthin oxidase.
• Tỷ lệ cao chiết ($Y_1$) và hàm lượng flavonoid toàn phần ($Y_2$): Hai biến đáp ứng đầu ra xác định hiệu suất và độ giàu hoạt chất của sản phẩm.
• Hàm kỳ vọng (Desirability function): Hàm số toán học tích hợp đa mục tiêu nhằm xác định điểm tối ưu đồng thời cho các biến đầu vào.
• Độ thu hồi (Recovery rate - $R%$) và độ lệch chuẩn tương đối (RSD): Các chỉ số thống kê thẩm định độ tin cậy của phép đo phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dược liệu nghiên cứu là hạt cây cần tây (Apium graveolens L.) thu hoạch vào tháng 06/2018 tại Nam Định, được định danh thực vật với số hiệu tiêu bản HNIP/18542/19 và kiểm nghiệm đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam V. Cỡ mẫu thực nghiệm bao gồm 17 mẻ chiết xuất theo thiết kế CCD hướng mặt ở quy mô phòng thí nghiệm (15 g dược liệu/mẻ) và các mẻ nâng cấp quy mô 500 g dược liệu/mẻ.

Phương pháp chọn mẫu thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên hóa có kiểm soát: việc mã hóa các biến đầu vào thành 5 mức tham số giúp giảm số lượng thí nghiệm từ 81 phép thử toàn phần xuống còn 17 phép thử mà vẫn đảm bảo tính trực giao và tính xoay của mô hình toán học. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis) ở bước sóng 380,5 nm kết hợp phản ứng tạo màu với triethylamin 1% trong methanol được lựa chọn nhờ độ chọn lọc cao đối với khung cấu trúc flavon, hạn chế tối đa sai số nền từ các hợp chất không mong muốn. Toàn bộ quy trình thẩm định phân tích và thực nghiệm chiết xuất được triển khai nghiêm ngặt trong timeline từ tháng 06/2018 đến tháng 03/2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã thu được các phát hiện định lượng quan trọng:

1. Thẩm định thành công phương pháp định lượng UV-Vis: Phương pháp đo quang sử dụng chất chuẩn apigenin đạt độ tương thích hệ thống cao với RSD = 1,89%. Đường chuẩn thể hiện tính tuyến tính tuyệt đối trong khoảng nồng độ 1,69 - 8,43 μg/ml với hệ số tương quan $R^2 = 0,9999$. Giới hạn phát hiện (LOD) đạt 0,076 μg/ml và giới hạn định lượng (LOQ) đạt 0,230 μg/ml. Độ lặp lại của phương pháp có RSD = 2,20% và độ thu hồi trung bình đạt 101,86 ± 2,12% (RSD = 2,08%).
2. Xác định các thông số tiền xử lý và loại tạp tối ưu qua OFAT:
   • Kích thước dược liệu: Cỡ hạt 0,25 - 0,5 mm cho hàm lượng flavonoid cao nhất đạt 3,080%, cao hơn 56,7% so với cỡ hạt > 0,5 mm (1,966%).
   • Thời gian và số lần chiết: Thời gian 1 giờ/lần chiết cho hàm lượng flavonoid đạt cực đại 3,297%; quy trình chiết 2 lần giúp cân bằng giữa tỷ lệ thu hồi cao (15,54%) và tiết kiệm 33,3% dung môi so với chiết 3 lần.
   • Loại bỏ chất béo: Bổ sung parafin rắn với tỷ lệ 10% so với khối lượng dược liệu giúp loại bỏ hoàn toàn lipid, tăng hàm lượng flavonoid từ 3,237% lên 3,377%.
3. Mô hình hóa thành công mối quan hệ đa biến bằng RSM-CCD:
   • Phương trình hồi quy bậc hai đối với tỷ lệ cao chiết ($Y_1$) đạt hệ số $R^2 = 0,9432$, $R^2_{adj} = 0,9242$ ($p < 0,0001$), sai số không tương thích (Lack of fit) có $p = 0,9658 > 0,05$.
   • Phương trình hồi quy đối với hàm lượng flavonoid ($Y_2$) đạt hệ số $R^2 = 0,8729$, $R^2_{adj} = 0,8151$ ($p = 0,0001$), Lack of fit có $p = 0,2455 > 0,05$.
4. Tính ổn định khi nâng cấp quy mô mẻ chiết: Thực nghiệm tại quy mô 500 g dược liệu/mẻ cho kết quả kiểm nghiệm cao đặc đồng nhất: pH dung dịch 1% đạt trung tính (5,5 - 6,5), độ mất khối lượng do làm khô ổn định dưới 20%, và định tính sắc ký lớp mỏng (TLC) hiện rõ các vết đặc trưng của apigenin và dẫn xuất glycosid.

Thảo luận kết quả

Phân tích phương sai ANOVA cho thấy nồng độ ethanol ($X_1$) và nhiệt độ chiết xuất ($X_2$) có ảnh hưởng tương tác mạnh mẽ đến hàm lượng hoạt chất ($p = 0,0003$). Khi tăng nồng độ ethanol từ 50% lên 90%, độ phân cực của dung môi giảm dần, tạo điều kiện thuận lợi để hòa tan chọn lọc các flavonoid aglycon và phân đoạn glycosid ít phân cực, đồng thời hạn chế việc hòa tan các tạp chất phân cực cao như gôm, nhầy và đường khử. Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ lên mức 90°C kết hợp với nồng độ cồn cao làm tăng hệ số khuếch tán nhưng đồng thời có thể gây phân hủy một phần liên kết glycosid nhạy cảm với nhiệt.

Dữ liệu thực nghiệm khi biểu diễn dưới dạng biểu đồ bề mặt đáp ứng 3D và bản đồ đường đồng mức (Contour plot) phản ánh rõ vùng tối ưu dạng đỉnh vòm đối với hàm lượng hoạt chất. So với các nghiên cứu tiền nhiệm sử dụng phương pháp ngâm lạnh kéo dài 72 giờ hoặc chiết phân đoạn bằng dung môi độc hại như ether dầu hỏa và cloroform, quy trình cải tiến này rút ngắn hơn 70% tổng thời gian chiết xuất và sử dụng parafin rắn an toàn hơn cho người vận hành cũng như môi trường. Kết quả kiểm định mô hình bằng thực nghiệm lặp lại 3 lần cho thấy sai số giữa giá trị dự đoán lý thuyết và giá trị thực tế nhỏ hơn 5,0%, khẳng định độ tin cậy vượt trội của mô hình thống kê.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Chuẩn hóa quy trình kiểm soát nguồn nguyên liệu đầu vào: Ban hành quy chuẩn thu hái và sơ chế hạt cần tây tại các vùng chuyên canh nông nghiệp theo tiêu chuẩn GACP-WHO; kiểm soát độ ẩm hạt ban đầu dưới 10% và hàm lượng flavonoid toàn phần tối thiểu đạt 0,28%; hoàn thành mục tiêu xây dựng tiêu chuẩn cơ sở trong vòng 6 tháng bởi các đơn vị phát triển vùng trồng dược liệu.
2. Triển khai chuyển giao công nghệ chiết xuất quy mô pilot: Nâng cấp công nghệ từ mẻ 500 g lên quy mô bán công nghiệp 50 - 100 kg/mẻ tại các nhà máy đạt tiêu chuẩn GMP-WHO; đặt mục tiêu duy trì tỷ lệ thu hồi hoạt chất flavonoid trên 85% và hàm lượng flavonoid trong cao đặc đạt từ 3,0% đến 3,5%; thời gian thực hiện dự kiến trong 12 tháng do bộ phận R&D phối hợp với kỹ sư công nghệ đảm nhiệm.
3. Tối ưu hóa hệ thống tuần hoàn dung môi và tái sử dụng phụ gia: Lắp đặt hệ thống cô ngưng tụ thu hồi ethanol tuần hoàn đạt hiệu suất tối thiểu 80%, đồng thời thiết lập quy trình làm sạch và tái sinh parafin loại béo nhằm giảm 25% chi phí nguyên phụ liệu và giảm thiểu chất thải công nghiệp trong giai đoạn 2024 - 2025.
4. Nghiên cứu phát triển dạng bào chế hiện đại: Ứng dụng nguồn cao đặc giàu hoạt chất để phát triển các dạng thuốc viên nén bao phim hoặc viên nang cứng chứa 150 - 250 mg cao khô chuẩn hóa; tiến hành thử nghiệm độc tính bán trường diễn và thử nghiệm tương đương sinh học trong thời gian 18 tháng dưới sự chủ trì của các viện nghiên cứu dược phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Học viên cao học, nghiên cứu sinh ngành Dược liệu và Hóa thực vật: Nắm vững phương pháp luận áp dụng mô hình bề mặt đáp ứng RSM-CCD để giải quyết bài toán tối ưu hóa đa biến trong chiết tách hợp chất thiên nhiên.
• Kỹ sư công nghệ và chuyên viên R&D tại các nhà máy dược phẩm: Khai thác quy trình kỹ thuật loại bỏ tạp chất béo bằng parafin rắn không độc hại và các thông số vận hành chiết xuất thực tế để nâng cấp quy mô sản xuất.
• Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe và dược mỹ phẩm: Sử dụng cơ sở dữ liệu khoa học và tiêu chuẩn kiểm nghiệm của cao cần tây để xây dựng hồ sơ công bố sản phẩm hỗ trợ điều trị bệnh gút và viêm khớp.
• Dược sĩ lâm sàng và bác sĩ y học cổ truyền: Cập nhật các dẫn chứng thực nghiệm về cơ chế ức chế enzym XO, hạ acid uric máu và kháng viêm của các phân đoạn flavonoid từ hạt cần tây nhằm tư vấn sử dụng an toàn, hiệu quả cho bệnh nhân.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần sử dụng parafin rắn thay vì dung môi hữu cơ để loại béo trong hạt cần tây?

Hạt cần tây chứa hàm lượng lipid cao từ 15,0% đến 25,4%. Sử dụng parafin rắn 10% cho phép loại bỏ triệt để chất béo nhờ cơ chế đông đặc pha khi hạ nhiệt độ, loại trừ hoàn toàn việc sử dụng ether dầu hỏa độc hại, giảm nguy cơ cháy nổ trong sản xuất công nghiệp và đảm bảo an toàn cho sản phẩm dược phẩm.

Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) vượt trội hơn phương pháp OFAT ở những điểm nào?

Phương pháp OFAT truyền thống chỉ khảo sát từng biến riêng lẻ và bỏ qua sự tương tác giữa các yếu tố. Ngược lại, RSM kết hợp mô hình CCD giúp đánh giá đồng thời tác động tương hỗ giữa nồng độ dung môi, nhiệt độ và tỷ lệ dược liệu, giảm số lượng thí nghiệm từ 81 xuống 17 mà vẫn xác định chính xác điểm tối ưu toàn cục.

Hợp chất flavonoid nào giữ vai trò quyết định tác dụng sinh học trong cao cần tây?

Hai hợp chất chính là apigenin và dẫn xuất glycosid apiin thuộc khung flavon. Các nghiên cứu dược lý thực nghiệm chứng minh apigenin có khả năng gắn kết và ức chế cạnh tranh trung tâm hoạt động của enzym xanthin oxidase, giúp hạ acid uric máu tới 59,3% và giảm phù viêm thực nghiệm tới 60,6%.

Phương pháp đo quang UV-Vis trong đề tài có đáp ứng độ tin cậy phân tích không?

Phương pháp UV-Vis đo ở bước sóng 380,5 nm với thuốc thử triethylamin 1% đạt đầy đủ các tiêu chí thẩm định khắt khe của Dược điển Việt Nam V: độ tuyến tính có $R^2 = 0,9999$, độ đúng với độ thu hồi đạt 101,86 ± 2,12%, và độ lặp lại có RSD = 2,20%, đảm bảo định lượng chính xác hoạt chất.

Cao đặc hạt cần tây có thể ứng dụng trong các chế phẩm điều trị bệnh lý nào?

Cao đặc giàu flavonoid là nguyên liệu lý tưởng để bào chế các sản phẩm thuốc cổ truyền và thực phẩm bảo vệ sức khỏe chỉ định cho bệnh nhân gút cấp và mạn tính, người tăng acid uric máu không triệu chứng, viêm khớp thoái hóa, cũng như các trường hợp cần hỗ trợ chống ngưng tập tiểu cầu và hạ huyết áp.

Kết luận

• Xây dựng và thẩm định thành công phương pháp định lượng flavonoid toàn phần trong cao cần tây bằng đo quang UV-Vis ở bước sóng 380,5 nm với độ tin cậy cao ($R^2 = 0,9999$; RSD = 2,20%).
• Xác định các thông số tiền xử lý tối ưu gồm: kích thước bột dược liệu 0,25 - 0,5 mm, chiết 2 lần với thời gian 1 giờ/lần và loại tạp chất béo bằng parafin rắn tỷ lệ 10%.
• Ứng dụng mô hình RSM-CCD thiết lập thành công phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng đa biến với hệ số xác định cao ($R^2 = 0,9432$ cho tỷ lệ cao và $R^2 = 0,8729$ cho hàm lượng flavonoid).
• Triển khai thành công quy trình công nghệ ở quy mô 500 g dược liệu/mẻ, thu được cao đặc giàu flavonoid đạt chuẩn chất lượng kiểm nghiệm theo Dược điển Việt Nam V.
• Mở ra hướng đi triển vọng trong việc khai thác nguồn dược liệu cần tây trong nước để sản xuất thuốc và chế phẩm hỗ trợ điều trị bệnh gút an toàn, hiệu quả cao.

Trong giai đoạn tiếp theo (2024 - 2026), các đơn vị nghiên cứu và sản xuất cần tiến hành nâng cấp quy trình lên quy mô pilot 50 kg/mẻ và hoàn thiện hồ sơ thử nghiệm lâm sàng. Các nhà khoa học và doanh nghiệp dược phẩm quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật trong luận văn để đẩy nhanh tiến độ thương mại hóa sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Cần tây (Apium graveolens L.) là loại cây rau ăn được trồng rất phổ biến trên thế giới và đã được di thực về trồng ở Việt Nam. Hạt cần tây được đánh giá là dược liệu tiềm năng để phát triển sản phẩm phòng và điều trị bệnh gút do tác dụng hạ acid uric [57], ức chế xanthin oxidase [5], chống viêm [65], giảm đau [63] của dược liệu này đã được chứng minh trên thực nghiệm. Tại một số quốc gia đã có sản phẩm từ hạt cần tây để điều trị hoặc hỗ trợ điều trị bệnh gút như Cachets Lesourd (Gabriel Lesourd Laboratoires - Pháp), Celery Plus (Swiss Bio Pharma - Thụy sĩ), Rheumatic Pain (The Cantassium Company - Anh), Arthritic Pain Herbal Formula 1 (Mayne Pharma - Mỹ), Apium Graveolens (Standard Homeopathic - Canada)…[82]. Flavonoid là một trong những thành phần chính của hạt cần tây [38], đồng thời cũng là nhóm hợp chất liên quan đến tác dụng hạ acid uric và chống viêm của dược liệu này [32].

Vì vậy, việc nghiên cứu chiết xuất nhóm hợp chất flavonoid từ hạt cần tây làm cơ sở để phát triển các dạng bào chế từ dược liệu này là cần thiết. Tại Việt Nam, cao cần tây chiết xuất theo quy trình của tác giả Nguyễn Thu Hằng và cộng sự có tác dụng hạ acid uric, chống viêm và giảm đau in vivo [3], [26]. Tuy nhiên, quy trình chiết xuất trong nghiên cứu trên vẫn còn một số nhược điểm. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất chưa được khảo sát để đưa ra điều kiện chiết xuất tối ưu.

Do đó, để tiếp tục hoàn thiện quy trình, đề tài luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu chiết xuất cao đặc giàu flavonoid từ hạt cây cần tây (Apium graveolens L.)” được thực hiện với hai mục tiêu: 1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng và điều kiện thích hợp đến quá trình chiết xuất cao đặc chứa flavonoid từ hạt cần tây. Khảo sát một số chỉ tiêu kiểm nghiệm cao hạt cần tây. Tổng quan về cây cần tây và hạt cần tây 1.

Đặc điểm thực vật và phân bố loài Apium graveolens L. Tên Việt Nam: Cần tây Tên tiếng Anh: Celery Tên khoa học: Apium graveolens L. Đặc điểm thực vật Cây thảo, có mùi thơm, sống 1-2 năm, thân mọc đứng, có rãnh dọc, phân nhánh, cao khoảng 15 - 150 cm. Lá thuôn dài hoặc hình trứng, dài 7 - 18 cm, rộng 3,5 - 8 cm, xẻ 3 thùy hình tam giác.

Thùy cuối có răng cưa hoặc khía, dài 1,2 - 2,5 cm, rộng 0,8 - 2,5 cm. Lá phía trên có cuống ngắn, phiến hình tam giác, xẻ sâu 3 thùy, thùy cuối hình trứng. Lá ở gốc có cuống, bẹ to rộng, hình tam giác, xẻ 3 - 5 thùy hình tam giác, đầu tù, mép khía răng to, không lông. Cụm hoa dạng tán, rộng 1,5 - 4,0 cm, mọc đối diện với lá, gồm nhiều tán dài, ngắn không đều, các tán ở đầu có cuống dài hơn các tán bên trong và có kích thước 4 - 15 mm.

Tán kép mang 8 - 12 tán, tán hoa có 7 - 25 hoa, kích thước 6 - 9 mm theo chiều ngang. Hoa phía ngoài có 3-8 (-16) cánh hoa mảnh, kích thước 0,5 - 2,5cm, cuống dài 1 - 1,5 mm. Mùa ra hoa và quả vào tháng 4 - 6 [54]. Phân bố Cây có nguồn gốc ở khu vực bờ biển Đại Tây Dương và Địa Trung Hải, được trồng rộng rãi ở các nước phương Tây.

Tại Việt Nam, cần tây được di thực, trồng ở nhiều nơi làm rau ăn [2]. Thành phần hóa học Hạt cần tây có chứa flavonoid, tinh dầu, saponin, coumarin, tanin, đường khử, lipid, caroten. Trong đó, thành phần hóa học chính là các hợp chất flavonoid, tinh dầu và coumarin [4], [33]. Flavonoid Flavonoid là một trong những nhóm chất chuyển hóa thứ cấp quan trọng nhất trong hạt cần tây [43].

Theo các tài liệu thu thập được, cho đến nay đã phát hiện được 19 hợp chất flavonoid trong hạt cần tây với khung cấu trúc được thể hiện ở hình 1. Trong đó, hai thành phần chính là apigenin và apiin [46], [79], [80]. Khung cấu trúc của flavonoid trong hạt cần tây Các hợp chất flavonoid trong hạt cần tây được trình bày tóm tắt ở bảng 1. Các hợp chất flavonoid trong hạt cần tây TT Tên hợp chất R1 R2 R3 TLTK [46],[62], 1 Apigenin H H H [80] [46],[62], 2 Apiin H H [80] 3 Apigenin-7-O- [2′′-O-(5′′′-O- 3 feruloyl)-β-d- H H [80] apiofuranosyl]-β- d-glucopyranosid 4 6''-Malonylapiin H H [46] Apigenin 7-O- 5 malonylapiosyl- H H [46] glucosid Chrysoerinol-7- O-apiosyl 6 H OCH3 [46] glucosid (Graveobiosid B) Chrysoerinol-7- 7 H OCH3 [46] O-glucosid Chrysoeriol-7-O- [2′′-O-(5′′′-O- 8 feruloyl)-β-D- H OCH3 [80] apiofuranosyl]-β- d-glucopyranosid 4 Chrysoeriol 7-O- 9 6′′-malonyl H OCH3 [46] apiosylglucosid Chrysoeriol 7-O- 10 6′′-malonyl H OCH3 [46] glucosid Chrysoeriol 7-O- 11 malonylapiosyl- H OCH3 [46] glucosid 12 Luteolin H H OH [67], [79] Luteolin-3-methyl 13 ether-7-apiosyl OCH3 OH [46] glycosid Luteolin-7-O- 14 apiosyl glucosid H OH [46] (Graveobiosid A) Luteolin-7-O- 15 H OH [46] glucosid 5 Luteolin 7-O-6′′- 16 malonyl- H OH [46] apiosylglucosid Luteolin 7-O-6′′- 17 H OH [46] malonyl glucosid Luteolin 7-O- 18 malonylapiosyl- H OH [46] glucosid 19 Kaempferol H OH H [79], [80] Nhận xét: Các flavonoid trong hạt cần tây đều có cấu trúc flavon.

Trong đó, chủ yếu là các dẫn xuất glycosid của apigenin, luteolin và chrysoerinol. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng flavonoid trong hạt cần tây, đặc biệt là apigenin và apiin có các tác dụng dược lý liên quan đến bệnh gút như hạ acid uric, ức chế xanthin oxidase, giảm đau và chống viêm [35], [45], [53]. Tinh dầu Bằng phương pháp cất kéo hơi nước, đã xác định được hàm lượng tinh dầu của hạt cần tây là 2,52%. Phân tích tinh dầu hạt cần tây bằng phương pháp sắc ký khí kết hợp khối phổ (GC/MS), kết quả xác định được 28 thành phần với thành phần chính là β-selinen (48,22%) [27], [33], limonen (24,32%) [14], [27], [33].

Căn cứ vào cấu trúc, các thành phần trong tinh dầu hạt cần tây gồm 3 nhóm: dẫn xuất phthalid, terpen và các chất có cấu trúc khác. Trong đó, đáng chú ý là các hợp chất thuộc nhóm dẫn xuất phthalid như 3-n-butyl phthalid [16], sedanolid [58], sedanenolid [72]. Coumarin Theo các tài liệu đã công bố, cho đến nay, 20 hợp chất furanocoumarin đã được phát hiện trong hạt cần tây [10], [11], [15]. Một số hợp chất điển hình như: umbelliferon [52], psoralen [10], [20], bergapten [20], [81], xanthotoxin [20], [81] và isopimpinellin [17].

Lipid Hạt cần tây chứa một lượng lớn lipid, do đó, trong quá trình chiết xuất có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng dịch chiết. Ngoài ra, lipid cũng có thể gây ra một số vấn đề trong quá trình xay nghiền như hiện tượng quá nhiệt làm ảnh hưởng đến quá trình vận hành của thiết bị hay làm phân hủy hoạt chất [70]. Hàm lượng lipid trong hạt cần tây dao động trong khoảng 15,0% - 25,4%, trong đó chủ yếu là triester của acid petroselinic (38,7%) và các acid béo không no khác như acid oleic, acid linoleic…[60], [70]. Tác dụng sinh học 1.

Tác dụng hạ acid uric và ức chế xanthin oxidase Cao ethanol chiết từ hạt cần tây cả 3 liều 250 mg/kg, 500 mg/kg và 1000 mg/kg, uống liên tục trong 5 ngày có tác dụng làm giảm nồng độ acid uric huyết thanh trên chuột nhắt so với lô chứng lần lượt là 59,3%; 52,6% và 43,8%. Mặt khác, cao cần tây liều 250 mg/kg, 500 mg/kg làm giảm hoạt độ xanthin oxidase (XO) gan chuột thí nghiệm tương ứng 12,1% và 10,5% [26]. Một nghiên cứu khác được tiến hành trên chuột, sử dụng dịch chiết hạt cần tây với ethanol 95% sau khi tinh chế bằng dung môi hữu cơ (ethyl acetat, cloroform.) và sắc kí cột. Kết quả, sau 7 ngày sử dụng dịch chiết trên với mức liều 3,3g/kg trên mô hình gây tăng acid uric cấp bằng kali oxonat, nồng độ acid uric trong máu của lô thử giảm 42,7% so với lô chứng [37].

Trên mô hình tương tự song thay đổi quy trình chiết xuất, sử dụng phương pháp chiết hồi lưu với dung môi ethanol 80% (1 giờ/lần x 3 lần), nồng độ acid uric lô thử giảm 17,74% so với lô chứng (p < 0,05) sau 6 tuần uống dịch chiết cần tây với mức liều 2,25 g/kg [31]. 7 Dịch chiết ethanol toàn phần và các phân đoạn dịch chiết từ hạt cần tây đã được đánh giá tác dụng ức chế enzym xanthin oxidase in vitro. Kết quả cho thấy phân đoạn cloroform và phân đoạn ethyl acetat từ hạt cần tây đều thể hiện tác dụng ức chế XO in vitro một cách rõ rệt ở cả 3 nồng độ thí nghiệm 10 µg/ml, 50 µg/ml và 100 µg/ml. Dịch chiết ethanol toàn phần hạt cần tây chỉ thể hiện tác dụng ức chế XO ở 2 nồng độ cao là 50 µg/ml và 100 µg/ml [5].

Tác dụng chống viêm Trên mô hình gây phù bàn chân chuột bằng carrageenan, cao ethanol chiết từ hạt cần tây liều 250 mg/kg và 500 mg/kg đều có tác dụng ức chế phù bàn chân chuột so với lô chứng tại thời điểm 1 giờ sau khi gây viêm (p < 0,05). Tỷ lệ ức chế phù của lô thử so với lô chứng lần lượt là 37,6% và 60,6% [3]. Trên mô hình gây viêm màng hoạt dịch khớp gối bằng tinh thể natri urat, cao ethanol chiết từ hạt cần tây liều 250 mg/kg uống liên tục trong 5 ngày làm giảm triệu chứng viêm so với lô chứng tại thời điểm 4 và 5 giờ sau khi gây viêm (p < 0,01 và p < 0,05). Cao cần tây liều 500 mg/kg uống liên tục trong 5 ngày làm giảm triệu chứng viêm so với lô chứng tại cả ba thời điểm 4; 5 và 6 giờ sau khi gây viêm (p < 0,01 và p < 0,05 [3].

Tác dụng giảm đau Trên mô hình Randall-Selitto, cao ethanol chiết từ hạt cần tây liều 250 mg/kg và 500 mg/kg có tác dụng tăng ngưỡng phản ứng đau của chuột so với lô chứng tại các thời điểm 1 giờ và 2 giờ sau khi tiêm carrageenan (p < 0,05) [3]. Trên mô hình tương tự song sử dụng dịch chiết ethanol của hạt cần tây đã được tinh chế bằng CO2 siêu tới hạn cho kết quả: dịch chiết sử dụng với mức liều 70mg/kg có tác dụng tương đương với ibuprofen liều 200mg/kg thể trọng chuột. Trên mô hình gây quặn đau bằng acid acetic (phương pháp Koster), cao ethanol chiết từ hạt cần tây liều 250 mg/kg làm giảm số cơn quặn đau của chuột nhắt trắng so với lô chứng trong khoảng thời gian từ phút thứ 10 đến 15 (p < 0,01); từ phút 15 đến 20 (p < 0,05); từ phút 20 đến 25 (p < 0,01) [3]. Nasri, dịch chiết ethanol từ hạt cần tây thể hiện tác dụng giảm đau thông qua cơ chế tương tác với receptor NMDA và tác động vào quá trình sản sinh NO [63].