Nghiên cứu quy trình chiết xuất và tinh chế Mangostin từ vỏ măng cụt - Phạm Thị Trang

Tìm hiểu quy trình chiết xuất Mangostin từ vỏ măng cụt với phương pháp tối ưu, hiệu quả cao, ứng dụng trong sản xuất và nghiên cứu khoa học.

• Tác giả: Phạm Thị Trang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Bùi Thị Thuý Luyện
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa dược
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình chiết xuất mangostin từ vỏ măng cụt tối ưu
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Mangostin và Vỏ Măng Cụt

Mangostin là một hợp chất xanthone quý giá được tìm thấy chủ yếu trong vỏ măng cụt (Garcinia mangostana L.), một loại cây bản địa của Đông Nam Á. Vỏ măng cụt chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học bao gồm xanthone, flavonoid và benzophenon. Trong đó, α-mangostin là thành phần chính có tác dụng dược lý mạnh mẽ. Theo các nghiên cứu từ Trường Đại học Dược Hà Nội, chiết xuất mangostin từ vỏ măng cụt đang trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong công nghệ dược. Vỏ măng cụt được sử dụng trong y học cổ truyền với tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa và hỗ trợ miễn dịch. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất mangostin không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn bảo đảm chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Đặc điểm và Thành Phần Hóa Học

Vỏ măng cụt chứa hàm lượng cao các hợp chất xanthone như α-mangostin, γ-mangostin và β-mangostin. Các hợp chất này sở hữu tác dụng dược lý đa chiều bao gồm kháng khuẩn, chống viêm và chống oxy hóa mạnh. Hàm lượng mangostin trong vỏ măng cụt khô thường dao động từ 1-2%, tùy thuộc vào nguồn gốc và điều kiện bảo quản dược liệu.

1.2. Giá Trị Y Học và Ứng Dụng

Mangostin được công nhận có tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa và hỗ trợ miễn dịch trong các nghiên cứu lâm sàng. Vỏ măng cụt được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền để điều trị các bệnh viêm nhiễm và hỗ trợ sức khỏe tổng quát. Chiết xuất mangostin tối ưu có thể được ứng dụng trong các sản phẩm dược phẩm, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

II. Quy Trình Chiết Xuất Mangostin Tối Ưu

Quy trình chiết xuất mangostin từ vỏ măng cụt yêu cầu tối ưu hóa nhiều yếu tố kỹ thuật để đạt hiệu suất cao nhất. Theo nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp tại Trường Đại học Dược Hà Nội, việc lựa chọn phương pháp chiết, nồng độ dung môi, thời gian chiết, tỷ lệ dược liệu/dung môi và số lần chiết đóng vai trò quan trọng. Ethanol 70-80% được xác định là dung môi chiết tối ưu để chiết xuất α-mangostin. Quy trình chiết xuất tối ưu không chỉ giúp tăng hàm lượng mangostin mà còn giảm chi phí sản xuất và thời gian xử lý. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết cần được khảo sát và điều chỉnh để đạt hiệu suất tối đa.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng và Thông Số Tối Ưu

Nồng độ ethanol là yếu tố quyết định hàm lượng mangostin trong dịch chiết. Nghiên cứu cho thấy ethanol 70-80% đạt hiệu suất chiết cao nhất. Thời gian chiết từ 2-4 giờ, tỷ lệ dược liệu/dung môi 1:10 đến 1:15 và 3-4 lần chiết được xác định là thông số tối ưu. Nhiệt độ chiết khoảng 50-60°C giúp tăng hiệu suất chiết mà không làm hỏng hợp chất mục tiêu.

2.2. Phương Pháp Chiết Được Khuyến Nghị

Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ (Solvent Extraction) được chứng minh là phương pháp hiệu quả nhất cho chiết xuất mangostin từ vỏ măng cụt. Maceration và percolation là các phương pháp chiết tối ưu cho dược liệu này. Chiết xuất lạnh có thể bảo toàn tốt hơn các hợp chất xanthone nhạy cảm so với chiết nóng.

III. Quy Trình Tinh Chế và Làm Giàu Mangostin

Sau chiết xuất mangostin, quy trình tinh chế và làm giàu là bước quan trọng để tăng nồng độ α-mangostin trong sản phẩm cuối. Nghiên cứu sử dụng nhựa macroporous D101 cho thấy hiệu quả cao trong hấp phụ và tách chiết mangostin. Tinh chế bằng nhựa D101 giúp loại bỏ các chất khác trong dịch chiết và tập trung hóa α-mangostin. Dung môi giải hấp phụ (desorption solvent) và thể tích giải hấp phụ là những yếu tố quyết định đến hiệu suất của giai đoạn này. Quy trình tinh chế tối ưu có thể nâng cao hàm lượng mangostin lên 3-5 lần so với dịch chiết ban đầu.

3.1. Xử Lý Bằng Nhựa Macroporous D101

Nhựa D101 là một adsorbent hiệu quả cho hấp phụ mangostin và các hợp chất xanthone. Dung lượng hấp phụ của nhựa D101 được khảo sát và xác định là tối ưu ở nồng độ mangostin nhất định. Thể tích hạt nhựa và thời gian tiếp xúc ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ. Xử lý dịch chiết trước tinh chế bằng lọc và khử muối giúp cải thiện hiệu quả của quy trình tinh chế.

3.2. Lựa Chọn Dung Môi Giải Hấp Phụ

Dung môi giải hấp phụ ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng mangostin trong sản phẩm cuối cùng. Ethanol 95-100% hoặc methanol được chứng minh là dung môi giải hấp phụ tối ưu cho mangostin. Thể tích dung môi cần được tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất trong giai đoạn giải hấp phụ. Việc rửa lại nhựa bằng nước sau giải hấp phụ giúp loại bỏ chất cặn và nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm.

IV. Đánh Giá Hiệu Quả và Ổn Định Quy Trình

Đánh giá hiệu quả quy trình chiết xuất và tinh chế mangostin được thực hiện thông qua định lượng α-mangostin bằng sắc ký lớp mỏng (SKLM) và sắc ký lỏng (HPLC). Hiệu suất quá trình được tính toán dựa trên hàm lượng mangostin trong sản phẩm cuối so với lượng ban đầu trong dược liệu. Nghiên cứu cho thấy quy trình tối ưu có thể đạt hiệu suất 60-80% tùy thuộc vào phương pháp và điều kiện chiết xuất. Độ ổn định của sản phẩm và đặc tính hóa học của cao mangostin cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình bảo quản. Quy trình chiết xuất tối ưu từ vỏ măng cụt có thể được ứng dụng quy mô công nghiệp sau khi được xác nhận về hiệu quả và an toàn.

4.1. Phương Pháp Định Lượng và Kiểm Định Chất Lượng

Sắc ký lớp mỏng (SKLM) được sử dụng để định tính và định lượng α-mangostin trong vỏ măng cụt và các sản phẩm chiết xuất. Đường chuẩn α-mangostin được thiết lập để tính toán hàm lượng chính xác trong mẫu. HPLC cung cấp độ chính xác cao hơn cho định lượng mangostin và phát hiện các tạp chất. Kiểm định chất lượng bao gồm xác định độ tinh khiết, độ ẩm và các chỉ tiêu an toàn.

4.2. Tính Toán Hiệu Suất và Ổn Định Sản Phẩm

Hiệu suất quá trình được tính bằng tỷ lệ hàm lượng mangostin cuối cùng trên lượng lý thuyết có trong dược liệu ban đầu. Độ ổn định sản phẩm được đánh giá qua kiểm tra hàm lượng after storage trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau. Quy trình tối ưu có thể được quy mô hóa sau khi xác nhận hiệu quả, an toàn và khả thi kinh tế trên thực tế sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về cây Măng cụt 1. Vị trí, phân loại cây Măng cụt (Garcinia mangostana L.) Theo hệ thống phân loại của Takhtajan trong “Flowering Plants” (2009), măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana L., thuộc họ Bứa (Clusiaceae) Ngoài ra Măng cụt còn có một số tên khác theo địa phương: Sơn trúc tử (Trung Quốc), Manggis (Indonesia), Mangkhut (Thái Lan). Nguồn gốc và phân bố Măng cụt (Garcinia mangostana L.), là một loài cây ăn quả nhiệt đới có nguồn gốc từ khu vực Đông Nam Á và được trồng rộng rãi tại các quốc gia trong khu vực với tên gọi “manggis”.

Loài này được nhà thực vật học Carl Linnaeus mô tả và đặt tên khoa học vào năm 1753, dựa trên các tài liệu và mẫu thực vật do Laurent Garcin thu thập và cung cấp vào năm 1733. Để ghi nhận đóng góp của Garcin, Linnaeus đã đặt tên chi là Garcinia và loài là mangostana. Trong những năm gần đây, măng cụt đã được trồng ở nhiều vùng nhiệt đới khác, chẳng hạn như Bắc Úc, Nam Mỹ và châu Phi nhiệt đới, nhưng các nước sản xuất măng cụt chính vẫn nằm ở Đông Nam Á, cụ thể là Thái Lan, Malaysia, Philippines và Indonesia [5]. Vào khoảng giữa thế kỷ XIX, cây măng cụt được các giáo sĩ phương Tây đưa vào Việt Nam và tiến hành trồng thử tại khu vực Bình Dương.

Nhờ điều kiện đất đai và khí hậu thuận lợi, Bình Dương sớm phát triển thành vùng trồng măng cụt tiêu biểu đầu tiên của cả nước. Hiện nay đã được trồng rộng rãi ở các tỉnh phía nam như Thủ Dầu 1, Tây Ninh,. Nhiệt độ thích hợp nhất để cây phát triển khỏe mạnh và cho quả là trong khoảng từ 25 đến 35°C, cùng với độ ẩm không khí duy trì trên 80%. Măng cụt cụt bắt đầu đơm hoa vào tháng 11-12 âm lịch đến tháng 5 âm lịch thì bước vào mùa thu hoạch [6, 7].

Đặc điểm thực vật Măng cụt là cây thân gỗ lâu năm, to dựng thẳng, có tán hình tháp, cao từ 6-25 m có vỏ nâu sẫm hoặc đen, khi bóc lớp vỏ ngoài có chứa nhiều nhựa mủ màu vàng, dẻo, đắng. Lá mọc đối, có cuống ngắn và dày, hình trứng thuôn dài hoặc hình bầu dục, dày và dai, mặt trên màu lục sẫm hơi bóng, mặt dưới có màu lục vàng nhạt, xỉn; dài 9 -25 cm, rộng 4.5-10 cm, có gân giữa nhạt, nổi rõ. Hoa măng cụt thường có hoa đực hoặc lưỡng tính trên cùng một cây. Hoa đực mọc thành từng chùm từ 3-9 hoa đầu cành; có 4 đài và 4 cánh hoa hình trứng, dày, mặt ngoài màu lục với các đốm đỏ, mặt trong màu đỏ vàng, nhiều nhị nhưng bao phấn không 3 có phấn hoa.

Các hoa lưỡng tính mọc đơn hoặc theo cặp ở đầu các cành non, cánh hoa màu lục vàng viền đỏ hoặc đỏ sẫm, có cuống phình chia đốt, rụng nhanh [6, 7]. Quả mọng hình cầu đường kính khoảng 5-7 cm có vỏ quả dày khi chín có màu tím và mang đài dày và cứng tồn tại ở gốc. Có 5-8 hạt, áo dày trắng, có vị chua, ngọt, ăn được [7]. Thành phần hoá học vỏ Măng cụt 1.

Xanthone Xanthone là thành phần hóa học thực vật phổ biến nhất trong măng cụt và có thể góp phần tạo nên chất lượng cao [9]. Ít nhất có 68 hợp chất Xanthone được phân lập từ quả măng cụt đã được nghiên cứu. Một số xanthone của vỏ măng cụt bao gồm α- mangostin, δ-mangostin, 𝛽-mangostin, Euxanthone, Garcixanthone C,. Một số hợp chất Xanthone Tên Công thức hoá học Tài liệu tham khảo O OH α -mangostin O [10] HO O OH δ -mangostin [11] O OH 𝛽 -mangostin O [11] HO O O Euxanthone [11] Garcixanthone C [11] 4 Mangostinol [11] Garcinon E [11] 1.

Benzophenon Benzophenon là chất hoạt hóa sinh học phổ biến trong quả măng cụt. Nhiều benzophenon có bộ khung benzophenon polyisoprenylated, có thể được chiết xuất từ họ Garcinaceae [12]. Benzophenon có hoạt tính chống oxy hóa, chống viêm, chống ung thư, gây độc tế bào và kháng khuẩn. Benzophenon thể hiện sự đa dạng về cấu trúc lớn, có hơn 3.

Dưới đây là một số hợp chất benzophenon trong dịch chiết từ vỏ măng cụt. Một số hợp chất Benzophenon Tài liệu tham Tên Công thức hoá học khảo Garcimangosone D [13] Maclurin [11] Rhodanthenone [11] 1. Tanin Vỏ quả măng cụt chứa từ 7–13% tanin, tuy nhiên lại không phù hợp để sử dụng trong ngành thuộc da. Lý do là bởi theo tiêu chuẩn của ngành, nguyên liệu sử dụng phải 5 có hàm lượng các hợp chất không phải tanin chiếm dưới 50% tổng lượng tanin hoà tan.

Trong khi đó, phần tan trong nước của vỏ măng cụt lại bao gồm khoảng 13,61% tanin và 15,49% các chất không phải tanin. Bên cạnh đó, vỏ măng cụt còn chứa các thành phần khác như nhựa, tinh dầu, chất béo và một số hợp chất phụ khác, càng làm giảm tính phù hợp của nó trong quá trình thuộc da. Một số hợp chất Flavonoid Tài liệu tham Tên Công thức hoá học khảo Epicatechin [14] Procyanidin B2 [14] 1. Tác dụng, dược lý của vỏ Măng cụt 1.

Tác dụng trong y học cổ truyền Măng cụt có tính săn se, sát khuẩn nhẹ. Vỏ măng cụt có tính vị chát, tính ám, quy vào kinh đại tràng được dùng làm thuốc chữa tiêu chảy, lỵ mạn tính với liều dùng 10-20g sắc uống. Ở các nước Malaysia, Campuchia, Philippin, để chữa đau bụng, đi lỏng, kiết lỵ, đôi khi chữa bệnh vàng da. Ở Indonesia, người ta dùng nước sắc vỏ quả măng cụt với vỏ Lansium domesticum để điều trị tiêu chảy ra máu.

Ở Ấn Độ, vỏ quả măng cụt chữa tiêu chảy mạn tính và lỵ [7]. Nước sắc của vỏ măng cụt còn được điều trị viêm chân răng, điều hoà kinh nguyệt [3]. Tác dụng dược lý v Tác dụng phòng chống ung thư Năm 2023, Phan Hồng Minh và cộng sự đã tiến hành xây dựng thành công mô hình gây ung thư vú trên chuột nhắn bằng hoá chất 7,12 - dimethylbenzanthrance (DMBA) và chứng minh rằng. Dịch chiết vỏ quả măng cụt có thể ngăn chặn hình thành và tiến triển của các khối u trong mô hình ung thư vú do DMBA gây ra ở chuột [15].

Trong nghiên cứu được công bố năm 2021, Wang và cộng sự đã chứng minh rằng sự phối hợp giữa α-mangostin và sorafenib có khả năng ức chế đáng kể sự tăng 6 sinh của tế bào ung thư biểu mô tế bào gan (Hepatocellular carcinoma – HCC) thông qua cơ chế hoạt hóa quá trình apoptosis. Tác dụng hiệp đồng này không chỉ được thể hiện rõ rệt in vitro mà còn được xác thực in vivo trên mô hình chuột mang khối u dị chủng, với kết quả cho thấy sự giảm kích thước khối u sau qúa trình điều trị [16]. Mohamed và cộng sự (2021) đã phân lập 14 hợp chất vỏ măng cụt mới và phát hiện ra rằng flavone E trong hoa cẩm chướng cho thấy tác dụng chống tăng sinh/độc tính tế bào đáng kể, gây ra tình trạng trì trệ chu kỳ tế bào đáng kể ở pha G0/G1. Cuối cùng, nó đã chứng minh tác dụng gây độc tế bào, dẫn đến hoại tử và apoptosis của các tế bào CRC và HCC ở người.

Tuy nhiên, mangostanone IV (MX-IV) chỉ gây ra hoại tử và apoptosis ở các tế bào CRC [17]. α-mangostin, một xanthone tự nhiên từ vỏ măng cụt, cho thấy khả năng ức chế mạnh sự tăng trưởng và di căn của tế bào ung thư vú. Cơ chế chính được xác định là do α-Mangostin ức chế hoạt động của enzyme fatty acid synthase (FAS) – một enzyme thường bị tăng cường trong nhiều loại ung thư và liên quan đến tăng sinh tế bào. Việc ức chế FAS dẫn đến giảm tổng hợp acid béo, gây chết tế bào theo chương trình (apoptosis) ở tế bào ung thư.

Ngoài ra, α-mangostin còn làm giảm kích thước khối u và số lượng nốt di căn trong mô hình chuột. Nghiên cứu cho thấy α-mangostin là một chất chống ung thư đầy hứa hẹn thông qua cơ chế điều hòa chuyển hóa lipid [18]. v Tác dụng chống oxy hoá Năm 2023, Võ Mộng Thắm, Nguyễn Trần Xuân Phương đã đánh giá tác dụng kháng oxy hóa, ức chế α-glucosidase và kháng khuẩn trên dòng P. acnes của cao măng cụt.

Trong phần đánh giá khả năng chống oxy hóa, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp đo khả năng bắt giữ gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), cho thấy cao măng cụt có hoạt tính chống oxy hóa mạnh với giá trị IC₅₀ đáng kể, chứng minh hiệu quả của các hợp chất xanthone, đặc biệt là α-mangostin và γ-mangostin – những thành phần chủ yếu trong cao măng cụt – trong việc trung hòa gốc tự do, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do stress oxy hóa. Oh và cộng sự (2021) đã chứng minh rằng chiết xuất nước từ vỏ măng cụt làm giảm quá trình peroxy hóa lipid và loại bỏ các gốc 1,1- diphenyl - 2 -picrylhydrazyl, ức chế hoạt động của β-secretase và acetylcholinesterase.Từ đó, cho thấy rằng dịch chiết nước vỏ măng cụt có tác dụng tăng cường trí nhớ thông qua tác dụng bảo vệ thần kinh chống oxy hóa và chống apoptosis và có thể có tiềm năng ngăn ngừa hoặc điều trị suy giảm trí nhớ liên quan đến bệnh Alzheimer [20]. Trong nghiên cứu sử dụng dòng tế bào thần kinh SH-SY5Y, 𝛼-mangostin ở nồng độ 1 μM đã chứng minh hiệu quả bảo vệ thần kinh trước tác nhân gây stress oxy hóa H₂O₂. Cụ thể, hợp chất này làm giảm rõ rệt hiện tượng apoptosis thông qua việc ức chế hoạt hóa caspase-3/7, đồng thời làm giảm biểu hiện của protein tiền apoptotic BAX và 7 tăng biểu hiện của protein kháng apoptotic BCL-2.

Bên cạnh đó, 𝛼-mangostin còn phục hồi hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa nội sinh như catalase (CAT) và superoxide dismutase 2 (SOD2), góp phần làm giảm sự tích tụ các loại gốc tự do trong tế bào. Đặc biệt, 𝛼-mangostin được ghi nhận là có khả năng hoạt hóa các sirtuin SIRT1 và SIRT3, cũng như tăng cường biểu hiện của yếu tố phiên mã FOXO3a – một yếu tố then chốt trong điều hòa stress oxy hóa và kéo dài tuổi thọ tế bào [21]. 𝛼-mangostin cho thấy hoạt tính chống oxy hóa mạnh trong các thử nghiệm DPPH và FRAP, với IC₅₀ là 7,4 µg/mL, gần tương đương với acid ascorbic (IC₅₀ = 4,5 µg/mL). Điều này cho thấy khả năng trung hòa gốc tự do hiệu quả của 𝛼-mangostin [22].

v Tác dụng phòng ngừa và điều trị bệnh đái tháo đường Đái tháo đường là một rối loạn chuyển hoá đặc trưng bởi tình trạng tăng đường huyết do cơ thể giảm nhạy cảm với tác động của insulin [23].