Nghiên cứu quy trình làm giàu Saponin từ dịch chiết rễ Đinh Lăng

Tài liệu nghiên cứu chi tiết quy trình làm giàu saponin từ rễ đinh lăng. Khóa luận trình bày phương pháp chiết xuất, định lượng và tối ưu hóa quy trình.

• Tác giả: Phạm Lâm Trang
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Thị Thuý Luyện
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình làm giàu Saponin từ dịch chiết rễ Đinh Lăng
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về Đinh Lăng và Saponin

Đinh lăng (Pseudostellaria heterophylla) là một loại dược liệu quý có lịch sử sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền châu Á. Cây này chứa nhiều hoạt chất quý báu, đặc biệt là saponin - một nhóm hợp chất có tác dụng sinh học mạnh mẽ. Saponin từ rễ Đinh lăng được biết đến với khả năng kích thích hệ miễn dịch, hạ đường huyết, kháng khuẩn và chống oxy hoá. Việc làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng giúp tăng nồng độ hoạt chất, từ đó nâng cao hiệu quả dược học và ứng dụng trong sản xuất dược phẩm. Quá trình này đòi hỏi các kỹ thuật chiết xuất và tinh chế hiện đại để đạt được chất lượng tốt nhất.

1.1. Đặc điểm và phân bố của Đinh Lăng

Đinh lăng là một loại thực vật bộ lưỡng tính, có hệ rễ phát triển mạnh mẽ. Cây mọc tự nhiên ở các vùng núi Đông Bắc Việt Nam, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á khác. Rễ Đinh lăng là phần được sử dụng trong y học, chứa lượng lớn saponin tổng và các glucoside khác. Đây là lý do chính khiến kỹ thuật chiết xuất rễ Đinh lăng trở thành một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong dược học.

1.2. Thành phần Saponin và tính chất hoá học

Saponin là các glucoside có cấu trúc phức tạp, bao gồm saponin tổng với nhiều dạng khác nhau. Những hợp chất này có khả溶 tốt trong nước và ethanol, tạo thành chất nhầy khi hòa tan. Tính chất hoá học của saponin rễ Đinh lăng cho phép sử dụng các phương pháp kết tủa ethanol hiệu quả để tách chiết và làm giàu.

II. Tác dụng sinh học của Saponin từ Đinh Lăng

Saponin từ Đinh lăng sở hữu nhiều tác dụng sinh học được chứng minh qua các nghiên cứu khoa học. Các hợp chất này có khả năng tăng cường hệ miễn dịch, giúp cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh. Ngoài ra, saponin Đinh lăng cũng thể hiện hoạt tính hạ đường huyết đáng kể, rất hữu ích cho những người có nguy cơ tiểu đường. Tính kháng khuẩn của những hợp chất này giúp ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây hại. Chống oxy hoá là một trong những tác dụng quan trọng khác, giúp bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do. Nhờ những tác dụng này, làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng có ý nghĩa lâm sàng quan trọng.

2.1. Tác dụng kích thích miễn dịch và kháng khuẩn

Saponin tổng trong rễ Đinh lăng có khả năng kích hoạt các tế bào miễn dịch, tăng sản xuất các chất chống viêm. Các nghiên cứu cho thấy hoạt tính kháng khuẩn của saponin có hiệu quả chống lại nhiều chủng vi khuẩn khác nhau. Quy trình làm giàu saponin nhằm tăng nồng độ những thành phần này, từ đó tăng cường hiệu quả bảo vệ sức khỏe.

2.2. Tác dụng hạ đường huyết và chống oxy hoá

Saponin Đinh lăng giúp điều chỉnh mức đường trong máu thông qua các cơ chế trao đổi chất phức tạp. Hoạt tính chống oxy hoá của các hợp chất này được đo lường qua các xét nghiệm DPPH và các phương pháp khác. Làm giàu saponin từ dịch chiết là cách hiệu quả để tối đa hoá những tác dụng tích cực này.

III. Phương pháp và Quy trình Làm giàu Saponin

Quy trình làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng được thực hiện thông qua nhiều bước kỹ thuật chính xác. Trước tiên, chiết xuất dịch chiết từ rễ Đinh lăng bằng phương pháp ngâm hoặc xát sử dụng các dung môi thích hợp. Tiếp đó, dịch chiết được cô tập để tăng nồng độ thành phần hữu ích. Phương pháp kết tủa ethanol là bước quan trọng nhất, giúp tách chiết saponin tổng khỏi các tạp chất. Quá trình này liên quan đến việc khảo sát nhiều yếu tố ảnh hưởng như nồng độ ethanol, tỷ lệ thể tích, nhiệt độ và thời gian kết tủa. Định lượng saponin bằng phương pháp HPTLC (Sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao) được sử dụng để kiểm tra chất lượng và hiệu suất của quá trình.

3.1. Các bước chiết xuất và cô tập dịch chiết

Chiết xuất rễ Đinh lăng thường được thực hiện bằng cách ngâm dược liệu trong nước hoặc ethanol với nồng độ dịch chiết phù hợp (tỷ lệ khối lượng/thể tích). Quá trình cô tập dịch chiết giúp loại bỏ phần lớn nước, tập trung hoá chất hoạt tính. Nồng độ ethanol được lựa chọn tối ưu để đạt hiệu suất chiết cao nhất.

3.2. Kết tủa ethanol và kiểm định quy trình

Phương pháp kết tủa ethanol cao độ là kỹ thuật hiệu quả để làm giàu saponin tổng. Tỷ lệ thể tích dịch cô/ethanol, nhiệt độ kết tủa và thời gian kết tủa là các yếu tố quan trọng cần kiểm soát. Định lượng saponin bằng HPTLC xác nhận hiệu suất làm giàu và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng.

IV. Ứng dụng và Triển vọng phát triển

Saponin từ Đinh lăng sau khi được làm giàu có ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm và thực phẩm chức năng. Saponin tinh chế được sử dụng để sản xuất các sản phẩm bổ sung dành cho sức khỏe, đặc biệt hỗ trợ hệ miễn dịch và kiểm soát mức đường máu. Các công thức dược phẩm hiện đại yêu cầu nồng độ saponin cao để đạt hiệu quả tối ưu, do đó quy trình làm giàu saponin trở thành điều cần thiết. Triển vọng phát triển trong lĩnh vực này rất lớn, với sự gia tăng nhu cầu về các sản phẩm tự nhiên chất lượng cao. Việc chuẩn hoá quy trình chiết xuất và kiểm định chất lượng saponin sẽ thúc đẩy công nghiệp dược liệu Việt Nam tiến lên hiện đại hơn.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất dược phẩm và thực phẩm chức năng

Saponin chiết xuất được tích hợp vào các công thức dược phẩm để tăng cường hiệu quả trị liệu. Làm giàu saponin từ rễ Đinh lăng cho phép sản xuất các viên nang, thuốc nước và bôi dưỡng da với nồng độ saponin cao. Thực phẩm chức năng chứa saponin Đinh lăng ngày càng được ưa chuộng trên thị trường.

4.2. Tiêu chuẩn hoá và phát triển công nghệ

Chuẩn hoá quy trình làm giàu saponin là yêu cầu cấp thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm nhất quán. Phương pháp định lượng saponin tổng cần được cơ sở pháp lý rõ ràng. Nghiên cứu tiếp tục về yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hoá quy trình sẽ nâng cao hiệu suất sản xuất quy mô công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Thuốc có nguồn gốc từ dược liệu đã được sử dụng để tăng cường sức khỏe cho con người từ thời xa xưa và góp phần tạo nên sự thành công của khoa học y học hiện đại bên cạnh những thuốc tổng hợp hoá dược. Trong những năm gần đây, thế giới có xu hướng quay về sản xuất thuốc với nguồn gốc dược liệu thay thế cho sản xuất bằng con đường tổng hợp hoá học do một số lo ngại về các tác dụng không mong muốn. Điển hình như Nhân sâm (Panax ginseng) đã được sử dụng như một vị thuốc quý trong y học cổ truyền Trung Quốc và Hàn Quốc từ ít nhất 2000 năm trước trong việc bồi bổ khí lực, tăng cường sức khỏe và kéo dài tuổi thọ [1], [2]. Tuy nhiên, để Nhân sâm được sử dụng phổ biến, rộng rãi với mọi người là điều vô cùng khó khăn bởi đặc điểm khó trồng, quý hiếm, giá thành cao nên trong nhiều năm qua các nhà khoa học trong và ngoài nước luôn cố gắng tìm ra những loài cùng họ với Nhân sâm với tác dụng gần giống hoặc tương tự.

Trong thời gian dài nghiên cứu, những cây thuộc chi Polyscias mang nhiều giá trị tiềm năng, trong đó Đinh lăng thuộc loài Polyscias fruticosa (L.) Harms được sử dụng làm thuốc phổ biến. Đinh lăng được nghiên cứu bắt đầu từ những năm 60, là một cây thuốc quý được đưa vào Dược điển Việt Nam [3] với nhiều thành phần có nhiều tác dụng sinh học như acid amin, alcaloid, tanin, vitamin, polyacetylen, tinh dầu, flavonoid,…[4], đặc biệt saponin là hoạt chất có ý nghĩa quan trọng trong y học [5]. Rễ và lá của Đinh lăng chứa hàm lượng đáng kể các saponin triterpenoid, đặc biệt là các saponin oleanan như polyscioside A - H [6] và acid oleanolic (OA) được coi là chất chuẩn định lượng saponin trong Đinh lăng [2]. Saponin và các dẫn xuất của chúng là những chất chuyển hóa thứ cấp đa năng đóng vai trò quan trọng trong ngành thực phẩm, nông nghiệp và dược phẩm [7].

Nhóm chất này có nhiều tác dụng sinh học đã được báo cáo như hạ lipid máu, hạ đường huyết, chống hen suyễn, chống oxy hóa, chống tăng huyết áp và hoạt động kháng khuẩn cùng với một số tác dụng như gây độc tế bào [8], [9]. Tuy nhiên, các phương pháp tinh chế để làm giàu saponin từ dịch chiết Đinh lăng chưa được nghiên cứu nhiều, do đó, lợi ích của thành phần này vẫn chưa được khai thác hoàn toàn [7]. Chính vì những lý do trên, để tạo cơ sở khoa học cho việc khai thác, sử dụng hiệu quả và khẳng định giá trị cây Đinh lăng thuộc họ Nhân sâm theo hướng kế thừa, phát triển em lựa chọn saponin là đối tượng và thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng” với 2 mục tiêu như sau: 1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quy trình làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng.

Đề xuất quy trình làm giàu saponin từ dịch chiết rễ Đinh lăng quy mô 100 g dược liệu/mẻ. Tổng quan về Đinh lăng 1. Vị trí phân loại Theo tra cứu tại trang chuyên khảo về thực vật của "The Plant list", Đinh lăng thuộc Chi Polyscias J. Vị trí phân loại của Đinh lăng như sau [10]: Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) Bộ Ngũ gia bì (Araliales) Họ Nhân sâm (Araliaceae) Chi Đinh lăng (Polyscias) Loài Polyscias fruticosa (L.

Tên gọi và phân bố 1. Tên gọi Tên khoa học là Polyscias fruticosa (L.) Harms (Đồng danh: Panax fruticosum L, Nothopanax fruticosum ( L.), thuộc chi Đinh lăng (Polyscias), họ Nhân sâm (Araliaceae) [4]. Tên thông thường hay được gọi là cây gỏi cá, nam dương sâm [4], [11], đinh lăng bụi, đinh lăng lá xẻ nhỏ [12]. Một số tên nước ngoài như Ming aralie; Tea tree; Ginseng tree (Anh); Polyscias (Pháp); Strau - chige Fiederaralie (Đức); Taiwan momiji (Nhật); Bani, Makan, Papua (Philippines); Ovang (Indonesia) [5].

Phân bố Đinh lăng là một cây được trồng phổ biến ở khắp nước ta để làm thuốc [4], [13]. Đặc biệt ở quy mô lớn đã trở thành những vùng chuyên canh ở nhiều tỉnh đồng bằng Bắc Bộ (Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình), Tây Nam Bộ (An Giang) và Tây Nguyên (Gia Lai, Đắk Lắk) [13]. Ngoài ra cây Đinh lăng có mặt ở cả Lào và miền Nam Trung Quốc [4]. Đặc điểm thực vật Cây Đinh lăng thuộc cây thân bụi có khả năng mọc xanh tốt quanh năm, chiều cao của cây từ 0,5-2 m.

Thân cây có hình tròn, vỏ cây sần sùi nhưng không có gai. Trên thân cây thường có những vết sẹo lồi to do lá rụng, thân cây thường có màu nâu xám. Đinh lăng sử dụng làm thuốc chủ yếu là những cây đinh lăng nhỏ hay còn gọi là đinh lăng nếp; có thân gỗ nhỏ; chiều cao cây thường từ 0,8-1,5 m; thân cây không có gai [4] [14]. Lá kép hai đến ba lần xẻ lông chim dài 20-40 cm, không có lá kèm.

Lá chét chia thuỳ nhọn, màu xanh, có cuống nhỏ, thon dài 3-10 mm, lá có mùi thơm [15]. Những lá 2 chét thường chia thùy nhọn không đều, mặt trên của lá có màu xanh, phần mặt dưới của lá thường bóng hơn. Phần gốc lá và phiến lá có hình dáng thuôn nhọn, dài từ 3-5 cm; rộng từ 0,5-1,5 cm. Gân lá thường có hình lông chim, phần gân chính thường nổi rõ và có thêm 3 đến 4 cặp gân phụ chia theo từng đường lá.

Cuống lá thường dài, có hình tròn hoặc màu xanh đậm, đôi khi có xuất hiện những đốm lá hình nhạt ở trên cuống. Đáy cuống phình to ra thành bẹ lá [4]. Cụm hoa hình chuỳ ngắn 7-18 mm gồm nhiều tán, mang nhiều hoa nhỏ. Tràng 5 cánh, nhị 5 với chỉ nhị mảnh, bầu dưới 2 ngăn có dìa trắng nhạt.

Kích thước hoa khá nhỏ; cuống hoa có hình trụ màu xanh khoảng 0,3-0,4 cm. Lá bắc thường mọc ở gốc cuống của hoa và có hình tam giác nhọn [4]. Đài hoa chỉ có 5 răng và chia đều ra các pha, thường có màu xanh và có hình bầu dục, phần đỉnh thường thuôn nhọn. Cánh hoa thường dài từ 0,25-0,3 cm; chiều rộng khoảng 0,1-0,15 cm; ở giữa cánh hoa thường có gân [4].

Bộ nhị có 5 nhị rời và đều, xếp xen kẽ giữa các cánh hoa. Chỉ nhị có dạng sợi mảnh, thường có màu trắng và chiều dài khoảng 0,1-0,15 cm. Bao phấn bên ngoài là 2 ô thuôn dài màu vàng nứt dọc theo chiều dài và hướng vào bên trong, phần bao phấn đính với gốc hoa. Hạt phấn tách rời và thường có hình cầu 3 lỗ, hạt phấn có màu vàng nhạt và có đường kính từ 30-35 cm [4].

Bộ nhụy có từ 2-3 lá noãn. Phần bầu dưới có 2-3 ô, mỗi ô chứa một noãn. Đỉnh noãn trung trụ, có tới 2-3 vòi nằm úp sát vào nhau và thẳng đứng, noãn thường có màu xanh đậm, dài khoảng 1 cm. Phần đầu nhiều hình điểm [4].

Quả Đinh lăng thuộc dạng quả hạch, có hình bầu dục với chiều dài khoảng 4-6 mm, chiều rộng khoảng 3-4 mm. Trên đỉnh quả thường vẫn còn lại vòi nhụy mọc choãi ra, đài vẫn còn. Quả Đinh lăng thường có màu xanh đậm, trên vỏ quả xuất hiện những nốt tròn có màu xanh nhạt [4]. Đặc điểm thực vật của Đinh lăng [13] a - dạng sống; b - lá kép; c - thân; d - mép lá chét; e - cụm hoa; f - cấu tạo hoa 3 1.

Tổng quan về thành phần saponin trong cây Đinh lăng 1. Giới thiệu về saponin có trong cây Đinh lăng Rễ và lá của Đinh lăng chứa glycosid triterpenoid, alcaloid, vitamin, acid amin, glycosid cyanogenic, polyacetylen, sterol, tannin, tinh dầu, các nguyên tố vi lượng, đa lượng thiết yếu và đường [16], [17], [18]. Trong đó có chứa đáng kể hàm lượng saponin tới 1,65 % gồm các saponin triterpenoid với một genin đã được xác định rõ là OA (1) [19], [20], [21], [22]. Các saponin triterpenoid trong Đinh lăng đều có khung aglycon là dẫn xuất của OA.

Phần aglycon là một bộ khung pentacyclic oleanan gồm 5 vòng hydrocarbon liên kết ngưng tụ (A, B, C, D, E) [6]. Số lượng đường của các saponin triterpenoid rất đa dạng, có từ 1 đến 5 đơn vị đường. Thành phần đa số là D-glucose và β-D-glucuronopyranosyl (2); ít gặp hơn là α- L-arabinopyranosyl (3), β-D-galactopyranosyl (4), β-D-glucopyranosyl (5), β-D- xylopyranosyl (6), α-L-rhamnopyranosyl (7). Các glycosid này có thể tổ hợp gắn với nhau ở các vị trí khác nhau tạo nên sự phong phú về cấu trúc của các triterpenoid, thường được gắn vào vị trí C3 và C28 của aglycon [23], [17].

Ngoài ra, các glycosid như L- arabinose, L-rhamnose, D-glucose, D-galactose có thể bị acetyl hóa ở một số vị trí [20]. Phần đường của saponin có trong Đinh lăng GlcA (2) Ara (3) Gal (4) β-D-glucuronopyranosyl α-L-arabinopyranosyl β-D-galactopyranosyl Glc (5) Xyl (6) Rha (7) β-D-glucopyranosyl β-D-xylopyranosyl α-L-rhamnopyranosyl Số lượng các cấu trúc saponin được phân lập ở loài này so với một số loài thực vật trong họ Nhân sâm vẫn còn khá khiêm tốn, cho đến năm 2022 chưa có thêm thành 4 phần saponin mới nào được công bố. Trong nghiên cứu năm 1998 của Võ Duy Huân và cộng sự đã phân lập được 11 loại saponin triterpen: Ladyginoside A (8), zingibroside R1 (9), polyscioside A (10), polyscioside B (11), polyscioside C (12), 3-O--D- glucopyranosyl-(1→4)--D-glucuronopyranosyl oleanolic-28-O--D-glucopyranosyl este (13), polyscioside D (14), polyscioside E (15), polyscioside F (16), polyscioside G (17) và polyscioside H (18) [6]. Năm 2016, Trần Thị Hồng Hạnh và cộng sự từ dịch chiết methanol lá Đinh lăng đã phân lập 3 bisdesmosidic saponin.

Đến năm 2018, Đỗ văn Mãi và cộng sự từ dịch chiết n-butanol từ lá cây Đinh lăng trồng ở tỉnh An Giang (Việt Nam) đã được tiến hành sắc ký cột trên silica gel pha thường và pha đảo RP-18 để thu được hai saponin triterpenoid loại oleanan mới, 3-O- [β-D-glucopyranosyl-(1→4)]-β-D-(6-O-methyl) glucuronopyranosyl oleanolic acid 28- O-β-D-glucopyranosyl este (20) (polyscioside J) và 3-O-[β-D-glucopyranosyl-(1→4), β-D-glucopyranosyl-(1→2)]-β-D-(6-O-methyl) glucuronopyranosyl oleanolic acid (21) (polyscioside K) [25]. Một số cấu trúc hoá học của saponin trong Đinh lăng được thể hiện ở Bảng 1. Một số saponin phân lập được trong Đinh lăng Bộ Hợp chất R1 R2 TLTK phận Khung olean [6] Acid oleanolic H H Rễ, lá [18] (1) Ladyginoside A Glc-(1→4)-GlcA- H Rễ, lá (8) [6] Zingibroside R1 Glc-(1→2)-GlcA- H Lá (9) 5 Polyscioside A H Rễ, lá (10) Polyscioside B H Rễ (11) Polyscioside C H Rễ (12) 3-O--D- glucopyranosyl- (1→4)--D- glucuronopyranosl Glc-(1→4)-GlcA- Glc- Rễ, lá oleanolic-28-O-- D-glucopyranosyl este (13) Polyscioside D Glc- Lá (14) Polyscioside E Glc- Rễ (15) Polyscioside F Glc- Rễ (16) Polyscioside G Glc-(1→4)-GlcA- Rha-(1→3)-Glc- Lá (17) Polyscioside H Rha-(1→3)-Glc- Lá (18) Polyscioside I Glc-(1→2)-Gal- Lá [24] (19) Polyscioside J Glc-(1→4)-6-O-Me- Glc- Lá (20) GlcA- [25] Polyscioside K H Lá (21) 1. Tính chất của saponin Sự phức tạp về cấu trúc của saponin dẫn đến một loạt các tính chất vật lý, hóa học và sinh học, chỉ một vài trong số đó là đặc điểm chung của tất cả các thành viên trong nhóm đa dạng này.