Trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ trợ của vi sóng

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ

TIỂU LUẬN

MƠN HĨA HỌC XANH

GIẢNG VIÊN: TS. LÊ NGUYỄN THÀNH
HỌC VIÊN: ĐÀO THỊ MAI
LỚP: CHE2019B

Hà Nội - 2020
1


MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH ..................................................................................................................... 3
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1. 12 NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH .................................................. 5
1.1. Khái niệm hóa học xanh.................................................................................................... 5
1.2. Các giai đoạn phát triển của hóa học xanh ..................................................................... 5
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LỊ VI SĨNG ........................................... 9
2.1. Ngun liệu và hóa chất nghiên cứu ................................................................................ 9
2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................................... 9
2.3. Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp truyền
thống ........................................................................................................................................ 10
2.3.1. Khảo sát loại dung môi ................................................................................................... 10
2.3.2. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) .................................................. 10
2.3.3. Khảo sát nhiệt độ trích ly................................................................................................ 10
2.3.4. Khảo sát thời gian trích ly .............................................................................................. 10
2.4. Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ trợ của vi sóng ........ 11

2.4.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) .................................................. 11
2.4.2. Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng ......................................................................... 11
2.4.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly ................................................................ 11
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................... 13
3.1. Kết quả khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp
truyền thống ............................................................................................................................ 13
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi sử dụng............................................................. 13
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ......................... 14
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly.............................................................................. 15
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly ...................................................................... 16
3.2. Kết quả khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp
trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng ............................................................................................. 17
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) .................................................. 17
3.2.2. Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng ......................................................................... 18
3.2.3. Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly ............................................................... 19
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 21
3.1. Kết luận ............................................................................................................................ 21
4.2. Kiến nghị .......................................................................................................................... 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 22

2


MỤC LỤC HÌNH
Hình 3.1. Ảnh hưởng của loại dung mơi dùng trích ly đến TFC và ABTS* của
dịch chiết ............................................................................................................. 13
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC và ABTS* của dịch
chiết ..................................................................................................................... 15
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến TFC và ABTS* của dịch chiết 16
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến TFC và ABTS* của dịch chiết17

Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC và ABTS* của dịch
chiết có hỗ trợ vi sóng ......................................................................................... 18
Hình 3.6. Ảnh hưởng của cơng suất vi sóng đến TFC và ABTS* của dịch chiết
có hỗ trợ vi sóng .................................................................................................. 19
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng đến TFC và ABTS* của dịch
chiết có hỗ trợ vi sóng ......................................................................................... 20

3


MỞ ĐẦU
Hóa học xanh đang được quan tâm rộng rãi trên thế giới, nhất là ở các nước
phát triển. Hóa học xanh và phát triển bền vững có quan hệ chặt chẽ với nhau,
phát triển bền vững là mục tiêu, hóa học xanh là phương tiện đạt đến mục tiêu đó.
Nước ta đi vào thời kỳ phát triển mạnh mẽ, địi hỏi cơng nghiệp hóa chất phải tăng
cơng suất sản xuất các sản phẩm hóa chất, để đáp ứng những yêu cầu chung đối
với sự phát triển của các ngành và nhu cầu bảo vệ sức khỏe, cũng như tiêu dùng
của người dân. Tuy nhiên, tăng quy mô sản xuất và sử dụng các sản phẩm hóa
chất cũng dẫn đến những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu và
những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dân. Hóa học xanh là giải pháp tốt nhất
để giải đáp vấn đề này. Tuy nhiên, ở nước ta, phát triển cơng nghiệp mới ở giai
đoạn đầu, cịn nhiều vấn đề cần giải quyết, tạo tiền đề cho phát triển hóa học xanh.

4


CHƯƠNG 1. 12 NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH
1.1. Khái niệm hóa học xanh
Thuật ngữ “Hóa học xanh” được Anastas thuộc Cơ quan Bảo vệ môi trường
Mỹ (EPA) đặt ra. Năm 1993, EPA chính thức chấp nhận cái tên Chương trình hóa

học xanh Mỹ, được dùng như tâm điểm cho các hoạt động trong phạm vi nước
Mỹ, như Giải thưởng của Tổng thống cho cuộc thi hóa học xanh và hội nghị hóa
học và cơng nghệ xanh hàng năm. Điều đó khơng có nghĩa rằng khơng có những
nghiên cứu về hóa học xanh trước thời gian những năm đầu 1990, mà chỉ có nghĩa
thời gian đó chưa có cái tên Hóa học xanh. Từ đầu những năm 1990 cả Italia và
Vương quốc Anh đều đã đưa ra những sáng kiến chủ yếu trong hóa học xanh, và
gần đây hơn, Mạng lưới hóa học xanh và bền vững đã được tổ chức ở Nhật Bản.
Những xuất bản phẩm ban đầu của tạp chí Hóa học xanh được Hội Hóa học hồng
gia bảo trợ đã xuất hiện vào năm 1999. Như vậy là, từ đó Hóa học xanh đã thật sự
hiện hữu và ngày càng lan rộng trên phạm vi toàn thế giới.
Định nghĩa:
Hóa học xanh sử dụng hiệu quả các nguyên liệu (thích hợp là nguyên liệu tái
sinh), loại trừ các chất thải và tránh sử dụng các chất phản ứng và dung môi độc
hại trong sản xuất và trong sử dụng các sản phẩm hố học [1].
Đặc trưng của hóa học xanh:
+ Hóa học phát triển bền vững
+ Giảm thiểu chi phí, chất thải, nguyên vật liệu, năng lượng, rủi ro và độc
hại.
+ Ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn
+ Áp dụng cho cả chu kỳ sống của sản phẩm: thiết kế, sản xuất và sử dụng.
1.2. Các giai đoạn phát triển của hóa học xanh
- Năm 1991, P.T Anastas đề cập đến sự phát triển bền vững của hóa học và
kỹ thuật hóa học trước chính phủ, các nhà nghiên cứu và giới công nghiệp.
- Năm 1995, công bố giải thưởng Hóa học xanh hằng năm của Tổng thống ở
Mỹ và các nước châu Âu.
- Năm 1996, Hiệp hội Hóa học xanh ra đời ở Châu Âu.
- Năm 1998, Paul T.Anastas và John C. Warner thuộc Cơ quan bảo vệ môi
trường Mỹ (EPA) đã đề ra 12 nguyên tắc nền tảng cho Hóa học xanh.
Trong cuốn sách xuất bản vào năm 1998 mang tựa đề Ngành hóa chất xanh:
Lý thuyết và thực tiễn (Nhà Xuất bản Đại học Oxford), Paul Anastas và John

5


Warner [2] đã đưa ra 12 nguyên tắc như một định hướng cho hoạt động của các
nhà hóa học trong việc thực hiện hóa học xanh.
Mười hai nguyên tắc của hóa học xanh như sau:
1. Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là là xử
lý hay làm sạch chúng.
2. Tiết kiệm nguyên tử: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao
cho các nguyên liệu tham gia vào quá trình tổng hợp có mặt tới mức tối đa trong
sản phẩm cuối cùng.
3. Phương pháp tổng hợp ít nguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết
kế nhằm sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc khơng gây nguy hại tới sức khỏe con
người và cộng đồng.
4. Hóa chất an tồn hơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính tốn sao cho
có thể đồng thời thực hiện được chức năng địi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm
thiểu được tính độc hại.
5. Dung mơi và các chất phụ trợ an tồn hơn: Trong mọi trường hợp có thể
nên dùng các dung mơi, các chất tham gia vào q trình tách và các chất phụ trợ
khác không độc hại.
6. Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp
được tính tốn sao cho năng lượng sử dụng cho các q trình hóa học ở mức thấp
nhất. Nếu như có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp
suất bình thường.
7. Sử dụng nguyên liệu tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các quá trình hóa học
có thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ.
8. Giảm thiểu dẫn xuất, ít giai đoạn trung gian: Vì các quá trình tổng hợp qua
nhiều hợp chất trung gian, nhiều dẫn xuất, càng địi hỏi thêm các hóa chất khác
và thường tạo thêm chất thải.
9. Sử dụng các chất xúc tác: Các chất xúc tác nên dùng ở mức tối đa có thể,

thay cho việc sử dụng các chất phản ứng theo tỉ lượng.
10. Tính tốn, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản
phẩm hóa chất được tính tốn và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân
huỷ trong mơi trường.
11. Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ơ nhiễm: Phát triển các phương
pháp phân tích cho phép quan sát và kiểm soát việc tạo thành các chất thải nguy
hại.
6


12. Hóa học an tồn hơn để đề phịng các sự cố: Các hợp chất và quá trình
tạo thành các hợp chất sử dụng trong các q trình hóa học cần được chọn lựa sao
cho có thể hạn chế tới mức thấp nhất mối nguy hiểm có thể xảy ra do các tai nạn,
kể cả việc thải bỏ, nổ hay cháy, hóa chất.
- Năm 2001, Winterton giới thiệu 12 nguyên tắc khác, nhằm làm rõ hơn 12
nguyên tắc ban đầu [3].
- Năm 2005, Tang, Smith và Poliakoff rút gọn 12 nguyên tắc lại thành thuật
ngữ PRODUCTIVELY để dễ nhớ [4].
PRODUCTIVELY
P: Prevent waste Ngăn ngừa sự sinh ra chất thải
R: Renewable materials Nguyên vật liệu có khả năng tái tạo
O: Omit derivation steps Hạn chế các bước trung gian không cần thiết
D: Degradable chemical products Sản phẩm hóa học có thể tự phân hủy
U: Use safe synthetic method Dùng Các phương pháp tổng hợp an tồn
C: Catalytic reagent Sử dụng hóa chất tỉ lượng
T: Temperature, pressure ambient Nhiệt độ và áp suất thường
I: In-process monitoring Giám sát quá trình liên tục
V: Very few auxilary substances Chất hỗ trợ cho quá trình phải hạn chế đến
mức tối thiểu
E: E-factor, maximize feed in product Chuyển hóa tối đa

L: Low toxicity of chemical products Hóa chất phải có độc tính thấp
Y: Yes, it’s safe An tồn
Ví dụ:
Tổng hợp PLA

7


- 1997: Cargill Dow Polymers LLC
- Acid lactic → polylactid (PLA): polyeste béo nhựa nhiệt dẻo.
- Làm bao bì (thay cho PET), màng gói thực phẩm, sợi và các vật liệu
khơng dệt, (đồ lót, áo khốc ngồi), cơng nghiệp (xây dựng, nơng nghiệp,
lâm nghiệp, giấy), y tế.
- Có thể phân hủy sinh học.
- Có nguồn gốc từ nguồn tái tạo: tinh bột ngơ, rễ sắn, khoai tây, tinh bột,
mía.

8


CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP LỊ VI SĨNG
2.1. Ngun liệu và hóa chất nghiên cứu
Nguyên liệu:
Củ cải trắng: củ cải trắng được thu hái vào tháng 2 năm 2016 tại trang trại
thuộc huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam.
Nguyên liệu sau khi thu hái được rửa sạch, cắt lát dày 0,5 cm, rồi cắt thành
sợi, chần qua nước nóng 800C trong 3 phút, để ráo, sấy ở 600C trong 24 giờ đến
độ ẩm khoảng 8%, sau đó xay nhỏ (0,5 – 1 mm) và bảo quản trong bao PE , tránh
ánh sáng ở - 200C.
Hóa chất:

Aluminium chloride (AlCl3) Sodium carbonate (Na2CO3) Kali acetat
(CH3COOK) ABTS, K2S2O8, Trolox – Sigma.
2.2. Nội dung nghiên cứu

9


2.3. Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp
truyền thống
2.3.1. Khảo sát loại dung mơi
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 7 loại dung mơi ethanol 70, ethanol 90, ethanol
90 + 1% HCl, metanol, ethylacetate, cloroform và nước.
➢ Yếu tố cố định:
Tỉ lệ rắn/ lỏng: 1/20 (g/ml)
Nhiệt độ: 50oC
Thời gian: 4 giờ
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt
➢ Chỉ tiêu theo dõi:
Hàm lượng flavonoid
Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần
2.3.2. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml)
➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.2
Nhiệt độ: 50oC Thời gian: 4 giờ Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng
ninh)
➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng
qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hồn tồn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần.
2.3.3. Khảo sát nhiệt độ trích ly

➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 5 mức 40, 45, 50, 55 và 60oC
➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.1.
Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết quả mục 2.3.2
Thời gian: 4 giờ Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
➢ Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng flavonoid Hoạt tính chống oxi hóa thơng
qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần.
2.3.4. Khảo sát thời gian trích ly
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 2, 3, 4 và 5 giờ
10


➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.1
Tỉ lệ rắn/ lỏng: từ kết quả mục 2.3.2
Nhiệt độ: từ kết quả mục 2.3.3
Phương pháp: trích ly có gia nhiệt (chưng ninh)
➢ Chỉ tiêu theo dõi:
Hàm lượng flavonoid
Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần.
2.4. Khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ trợ của vi
sóng
2.4.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml)
➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.1
Thời gian: 5 phút
Cơng suất sóng: 450 W
➢ Chỉ tiêu theo dõi:
Hàm lượng flavonoid
Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả năng khử gốc tự do ABTS*

Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hồn tồn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần.
2.4.2. Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 5 mức 80, 150, 300, 450, 700 và 900 W
➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.1
Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết quả mục 2.4.1
Thời gian: 5 phút
➢ Chỉ tiêu theo dõi:
Hàm lượng flavonoid
Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hồn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần.
2.4.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly
➢ Yếu tố thí nghiệm: gồm 4 mức 3, 5, 7 và 9 phút 23
➢ Yếu tố cố định: Loại dung môi: từ kết quả mục 2.3.1
Tỉ lệ rắn/lỏng: từ kết quả mục 2.4.1
11


Cơng suất sóng: từ kết quả mục 2.4.2
➢ Chỉ tiêu theo dõi:
Hàm lượng flavonoid
Hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả năng khử gốc tự do ABTS*
Thí nghiệm bố trí theo kiểu 1 yếu tố hoàn toàn ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần

12


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương
pháp truyền thống
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của loại dung mơi sử dụng

Flavonoid là một nhóm chất lớn gồm rất nhiều các chất khác nhau có các
tính chất khơng giống nhau. Các flavonoid có độ hịa tan khác nhau tùy theo số
nhóm hydroxyl và các nhóm thế khác có trong cấu trúc hóa học, nên rất khó có
một dung mơi đặc trưng để trích ly flavonoid ra khỏi mẫu thực vật.
Flavonoid nào mang nhiều nhóm metoxyl -OCH3 và ít nhóm hydroxyl-OH,
có tính phân cực yếu, tan tốt trong dung mơi ít phân cực như: benzen, cloroform,
etyl acetat, đơi khi tan một phần trong n-hexan. Flavonoid mang nhiều nhóm
hydroxyl, có tính phân cực mạnh sẽ hịa tan tốt trong dung mơi có tính phân cực
như aceton, ethanol, methanol, butanol, nước…Các flavonoid glycoside,
anthocyanidin không tan trong dietyl ate nhưng tan trong nước nóng, ethanol
nóng.

Hình 3.1. Ảnh hưởng của loại dung mơi dùng trích ly đến TFC và ABTS* của dịch
chiết

Chính vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi đã khảo sát ảnh hưởng của các
loại dung môi khác nhau đến hiệu quả q trình trích ly thu nhận flavonoid từ củ
cải trắng. Các dung môi được khảo sát gồm: ethanol 70 , ethanol 90 , ethanol 90
+ HCl, metanol, ethylacetate, cloroform và nước. Các điều kiện khác của q trình
trích ly được mơ tả trong 2.3.1. Kết quả thí nghiệm được ghi nhận trên hình 3.1

13


thể hiện sự ảnh hưởng rõ rệt của loại dung mơi dùng trích ly đến hàm lượng
flavonoid thu nhận được.
Các dung môi etanol và metanol được biết đến như là các dung mơi đa năng,
tính phân cực cao có khả năng hịa tan hầu hết các hợp chất có trong mẫu, nên khả
năng lôi kéo flavonoid ra khỏi mẫu cũng cao hơn các dung môi ethyl acetate, nước
và chloroform. Dung mơi etanol có pha 1% acid HCl cho hiệu quả cao nhất trong

nhóm 4 dung mơi cho hiệu quả cao gồm metanol, etanol 70 , etanol 90 và etanol
90 + HCl vì khi có acid, các flavonoid glycoside sẽ phân hủy, giải phóng gốc
đường, trả lại phần aglycon, nên TFC tăng lên. Tuy nhiên, cần chú ý rằng sự thay
đổi về cấu trúc này có thể gây ra những ảnh hưởng trên hoạt tính của flavonoid.
Điều này giải thích sự thay đổi về hoạt tính khử gốc tự do ABTS* của dịch chiết
ứng với các loại dung môi khác nhau. Trong đó, mẫu chiết bằng dung mơi etanol
70 dù hàm lượng flavonoid tổng xấp xỉ bằng với mẫu dùng etanol 90+HCl nhưng
hoạt tính cao hơn có ý nghĩa và cao hơn tất cả các mẫu còn lại. Các nghiên cứu
đã công bố cho thấy trong củ cải chứa các flavonoid tan trong etanol như
quercetin, rutin, luteolin, apigenin nên kết quả nghiên cứu là phù hợp với các cơng
bố trước đó. Từ kết quả này, chúng tôi chọn dung môi etanol 70 là dung mơi dùng
trích ly cho các phần nghiên cứu tiếp theo.
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
Với dung môi là etanol 70 đã chọn được, tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng
của yếu tố tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (hay gọi ngắn gọn là tỉ lệ rắn/lỏng) với
các mức 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml). Các chỉ tiêu theo dõi được ghi nhận trong
hình 3.2.

14


Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC và ABTS* của dịch
chiết

Bản chất của quá trình trích ly là q q trình khuếch tán, trong đó động lực
của q trình là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử trong mẫu và trong dung môi.
Trong q trình trích ly rắn lỏng, lượng dung mơi sử dụng quyết định lượng chất
thu nhận được. Khi tỉ lệ này thấp, lượng dung mơi sẽ khơng đủ để hịa tan hết
flavonoid có trong mẫu, trạng thái cân bằng sẽ nhanh chóng đạt đến. Khi thêm
dung mơi, nồng độ cấu tử chất hịa tan trong dung mơi giảm xuống, q trình

khuếch tán sẽ tiếp tục cho đến khi đạt trạng thái cân bằng mới ở giá trị cao hơn.
Tuy nhiên, cần chú ý sự tăng tỉ lệ này không tỉ lệ thuận với lượng cấu tử thu được
vì đến một lúc nào đó, lượng cấu tử cần thu nhận trong mẫu sẽ hết, cho dù tiếp
tục tăng lượng dung môi sử dụng thi cấu tử sẽ không thể tăng tiếp nữa.
Thực tế nghiên cứu cho thấy khi tăng tỉ lệ rắn/lỏng lên từ 1:10 đến 1:30
(g/ml). lượng TFC thu được tăng lên đáng kể, nhưng khi tiếp tục tăng lên 1:40
(g/ml). TFC tăng nhưng khơng có sự khác biệt khi xử lý thống kê. Tương tự, khi
ghi nhận trên hoạt tính khử gốc tự do ABTS* của dịch chiết thu nhận được. Từ
đó, tơi chọn tỉ lệ rắn lỏng 1/30 (g/ml) là tỉ lệ phù hợp nhất cho việc trích ly
flavonoid từ củ cải trắng bằng dung môi etanol 70.
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly
Trạng thái cân bằng và tốc độ truyền khối (hệ số khuếch tán) của q trình
trích ly rắn lỏng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Theo lý thuyết, khi nhiệt độ tăng,
sự thấm và hịa tan của dung mơi tăng, độ nhớt giảm, vì thế làm tăng hiệu quả và
tốc độ trích ly. Mặt khác, nhiệt độ cao có thể làm giảm các rào cản tế bào do suy
yếu thành và màng tế bào, kết quả làm dung môi dễ dàng tiếp xúc với các hoạt
chất, làm tăng khả năng trích ly.

15


Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến TFC và ABTS* của dịch chiết

Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả thu nhận
flavonoid từ củ cải trắng được thể hiện ở Hình 3.3. Hàm lượng flavonoid thu được
từ củ cải trắng tăng khi nhiệt độ dung môi tăng từ 40 đến 600C. Kết quả tương tự
cũng được ghi nhận về ảnh hưởng nhiệt độ cho trích ly polyphenol từ chè xanh
vụn của Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên Tư (2009).
Hàm lượng tổng flavonoid TFC ở 40, 45, 50 và 60oC là cao nhất và cũng
khơng có sự khác biệt với nhau về mặt thống kê. Khả năng khử gốc tự do ABTS

ở 50 oC thì cao nhất và có sự khác biệt hồn tồn so với các mức khảo sát khác.
Vì vậy nhiệt độ trích ly ở 50 oC được lựa chọn là thơng số phù hợp nhất ở thí
nghiệm này để thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng.
Nhiệt độ tăng đến một mức nhất định có thể sẽ làm phân hủy những hợp
chất sinh học mà chúng ta mong muốn. Ngoài ra, xuất hiện sự giảm hoạt tính của
các hợp chất này bởi các phản ứng thủy phân và phản ứng oxy hóa khử nội bào.
Hơn nữa, chỉ có một số hợp chất phenolic nhất định như các họ flavonoid (chủ
yếu là anthocyanin và các dẫn xuất flavan-3-ol) có khả năng chịu nhiệt, nên việc
khảo sát khoảng nhiệt độ trích ly rất quan trọng để đảm bảo được hoạt tính của
hợp chất chống oxy hóa chúng ta cần trích ly. Điều quan trọng nhất, vì chúng sử
dụng dung môi cồn: nước để chiết mà cồn là hợp chất dễ bay hơi nên với nhiệt độ
trích ly quá cao sẽ làm thay đổi tỉ lệ cồn: nước dẫn đến sai số.
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly
Tương tự như nhiệt độ, trong quá trình trích ly thì thời gian cũng ảnh hưởng
đáng kể đến việc thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng.

16


Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến TFC và ABTS* của dịch chiết

Hàm lượng tổng flavonoid TFC ở 3 giờ là cao nhất và khơng có sự khác
biệt với nhau về mặt thống kê. Khả năng khử gốc tự do ABTS ở các mức khảo sát
3 và 3,5 giờ là cao nhất và khơng có sự khác biệt với nhau về mặt thống kê. Vì
vậy, thời gian trích ly ở 3 giờ được lựa chọn là thơng số phù hợp nhất ở thí nghiệm
này để thu nhận dịch chiết giàu hoạt tính chống oxy hóa từ củ cải trắng.
Thời gian trích ly q ngắn sẽ khơng đảm bảo được hiệu suất tách chiết các
hợp chất chống oxy hóa. Tuy nhiên, nếu thời gian trích ly q dài sẽ làm tăng khả
năng phân huỷ và oxy hóa các hợp chất đó bởi sự tiếp xúc với các yếu tố môi
trường như nhiệt độ, ánh sáng và oxy. Mặt khác, thời gian trích ly quá dài cũng

làm tăng sự mất mát của dung mơi và khơng có tính kinh tế.
➢ Kết luận: điều kiện trích ly thích hợp được xác định là: nồng độ cồn
trong dung môi 75%, tỷ lệ mẫu/dung môi 1/30 (g/ml), nhiệt độ 50oC, thời
gian 3 giờ.
3.2. Kết quả khảo sát q trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương
pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng
Vi sóng là một loại sóng bức xạ điện từ, có thể xâm nhập vào bên trong các
vật liệu sinh học, tương tác với những phần tử phân cực bên trong vật liệu,làm
tăng nhiệt độ và áp suất bên trong mẫu, gây ra sự phá vỡ cấu trúc cục bộ, từ đó
giúp cho q trình trích ly đạt hiệu quả tốt hơn.
Đã có nhiều nghiên cứu về hiệu quả của vi sóng đối với q trình trích ly
các hợp chất tự nhiên. Kết quả nhìn chung cho thấy vi sóng giúp cho q trình
trích ly nhanh chóng và hiệu quả hơn. Trong đó, các yếu tố chính của q trình
trích ly có xử lý vi sóng đã được nghiên cứu bao gồm: đặc điểm của nguyên liệu
(độ ẩm, kích thước, loại ngun liệu), dung mơi (loại dung mơi, nồng độ của dung
mơi), đặc điểm q trình xử lý sóng (cơng suất và thời gian) và đặc điểm q trình
trích ly.
Trong nghiên cứu này, tơi tiến hành khảo sát 3 yếu tố cơ bản có ảnh hưởng
đến q trình xử lý vi sóng gồm: tỉ lệ ngun liệu và dung mơi, cơng suất vi sóng
sử dụng và thời gian xử lý vi sóng.
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng)
Bốn mức tỉ lệ nguyên liệu và dung môi 1/10, 1/20, 1/30 và 1/40 (g/ml) đã
được khảo sát tương tự như trong trường hợp khơng sử dụng vi sóng. Thời gian
17


xử lý vi sóng và cơng suất sóng được cố định ở mức 5 phút và 450 W. Kết quả thí
nghiệm được ghi nhận trên hình 3.5.

Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly đến TFC và ABTS* của dịch

chiết có hỗ trợ vi sóng

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi sử dụng vi sóng để hỗ trợ q trình trích
ly, lượng flavonoid thu được tăng khi tăng tỉ lệ rắn/ lỏng từ 1/10 (g/ml) lên 1/20
(g/ml). sau đó lượng này khơng tăng thêm nhiều mặc dù tăng tỉ lệ rắn/ lỏng sử
dụng lên 1/30 và 1/40 (g/ml). Tương tự, hoạt tính chống oxi hóa thơng qua khả
năng khử gốc tự do ABTS* cũng tăng theo lượng flavonoid thu được, đạt cao nhất
ở tỉ lệ 1/20 (g/ml) và sau đó khơng tăng thêm khi tiếp tục tăng tỉ lệ dung mơi sử
dụng.
So với khi sử dụng trích ly truyền thống, trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng
giúp làm giảm lượng dung mơi sử dụng từ 30 ml/1g mẫu xuống cịn 20 ml/1g
mẫu, trong khi đó lượng TFC tăng lên 9,316 mg/g so với mức 4,784 mg/g khi
khơng có vi sóng.Tương tự, trên khả năng khử gốc tự do ABTS*, tăng 1,73 lần
(31,679 mg TEAC/g so với 18,35 mg TEAC/g).
Khi sử dụng vi sóng, dưới tác động của sóng, cấu trúc của vật liệu bị phá vỡ
do sự tăng cục bộ nhiệt độ và áp suất từ tác động nén và kéo, giúp giải phóng các
cấu tử bên trong tế bào tốt hơn.
3.2.2. Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng
Một trong các đặc trưng rất quan trọng của vi sóng là cơng suất của sóng.
Trong nghiên cứu này, tơi đã sử dụng 5 mức cơng suất vi sóng khác nhau gồm 80,
150, 300, 450, 700 và 900W để hỗ trợ cho q trình trích ly, thời gian xử lý vi
sóng là 5 phút, tỉ lệ dung môi sử dụng là 20 ml ethanol 700 /1g mẫu nhằm tìm
18


được công suất phù hợp cho hiệu quả thu nhận được lượng flavonoid cao nhất mà
vẫn duy trì được hoạt tính của dịch chiết. Kết quả khảo sát trình bày trên hình 3.6.

Hình 3.6. Ảnh hưởng của cơng suất vi sóng đến TFC và ABTS* của dịch chiết có hỗ
trợ vi sóng

Khi tăng cơng suất vi sóng sử dụng từ mức 80 W lên 150 W và 300 W,
lượng flavonoid thu được tăng theo cơng suất sóng sử dụng, tương ứng với mức
tăng 22,7 % trên TFC (9,861 so với 7,748 mg quercetin/g) và 23,26% (31,90 so
với 25,88 mg TEAC/g) trên hoạt tính chống oxi hóa. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng
lên 450 W và 700 W, lượng flavonoid thu được khơng thay đổi nhưng hoạt tính
chống oxi hóa có khuynh hướng giảm và giảm mạnh ở mức công suất 700 W.
Điều này 1 phần là do khi sử dụng cơng suất sóng cao, kèm theo nhiệt độ mẫu
tăng mạnh, có thể gây ra sự biến đổi một số cấu phần dẫn đến cản trở q trình
trích ly. Mặt khác, các hợp chất chống oxi hóa là các chất nhạy cảm với nhiệt độ
cao,khi cơng suất sóng cao, nhiệt độ tăng làm hoạt tính dịch chiết bị ảnh hưởng.
Từ đó, tôi thấy rằng sử dụng mức công suất 300 W là phù hợp cho q trình trích
ly flavonoid trên củ cải trắng.
3.2.3. Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly
Song song với cơng suất vi sóng sử dụng, thời gian xử lý vi sóng cũng là
một thơng số đặc trưng quan trọng không kém. Trong nghiên cứu này, tôi khảo
sát 4 khoảng thời gian khác nhau thay đổi từ 3 đến 9 phút, mức công suất vi sóng
300 W, tỉ lệ dung mơi sử dụng là 20 ml ethanol 700 /1g mẫu. Theo dõi kết quả
thu được trên hình 3.7.

19


Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng đến TFC và ABTS* của dịch chiết
có hỗ trợ vi sóng

Khi tăng thời gian sử dụng vi sóng từ 3 phút lên 5 phút, lượng flavonoid
thu được tăng theo thời gian, kèm theo đó hoạt tính chống oxi hóa cũng tăng lên.
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng lên 7 và 9 phút, lượng flavonoid thu được không thay
đổi nhưng hoạt tính chống oxi hóa có khuynh hướng giảm mạnh do khi sử dụng

vi sóng thời gian dài, nhiệt độ mẫu tăng mạnh, gây ra sự biến đổi và tổn thất các
cấu tử có hoạt tính. Từ đó, tơi thấy rằng thời gian xử lý vi sóng 5 phút là phù hợp
cho q trình trích ly flavonoid trên củ cải trắng.

20


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Kết luận
Sau quá trình khảo sát sử dụng vi sóng hỗ trợ q trình trích ly thu nhận dịch
chiết giàu flavonoid từ bột củ cải trắng (Raphanus sativus L.), chúng tôi đã thu
được các kết quả như sau:
➢ Điều kiện thích hợp cho q trình trích ly khơng có vi sóng là:
• Dung mơi ethanol 70
• Tỷ lệ mẫu/dung mơi: 1/30 g/ml
• Nhiệt độ: 50oC
• Thời gian: 3 giờ
➢ Điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly có vi sóng là:
• Dung mơi ethanol 70
• Tỷ lệ mẫu/dung mơi: 1/21 g/ml
• Cơng suất vi sóng: 300 W
• Thời gian xử lý vi sóng: 5,2 phút
TFC thu được khi khơng có vi sóng là 10,218 mg/g, trong điều kiện tối ưu
có vi sóng là 13,0115 mg/g, tăng 28,41%.
4.2. Kiến nghị
Nghiên cứu sử dụng thêm các các phương pháp trích ly khác như: sử dụng
các loại enzyme hoặc dùng sóng siêu âm, hoặc kết hợp để q trình trích ly thu
nhận dịch chiết đạt hiệu quả cao hơn nữa.
Khảo sát hoạt tính sinh học của dịch chiết thu được.
Ngoài ra, định danh một số hợp chất khác trong củ cải trắng để đánh giá khả

năng dược liệu của dịch chiết.

21


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. R.A.Sheldon, C.R.Acad.Sci., Paris IIc, Chimie/ Chemistry, vol. 3, pp.541-551
(2000).
2. P.Anastas,
J.C.Warner,
Green
Chemistry:
Theory
and
Practice, Oxford University Press, Oxford 1998.
3. Neil Winterton, Twelve more green chemistry principles, Green Chemistry
3, G73-G75, 2001.
4. Samatha L. Y. Tang, Richard L. Smith, Martyn Poliakoff, Principles of green
chemistry: PRODUCTIVELY, Green Chemistry 7, 761-762, 2005.
5. Katsuzaki. H.. et al., Chemistry and antioxidative activity of hot water extract
of Japanese radish (daikon).Biofactor. 2004. 21: p. 211-214.
6. Nhu P.H.Q., Minh N.P. and Dao D.T.A., Hydrolyzation of Raphanus sativus
L. White hot radish starch to receive active elements and nutritional
components. Internationa Journal of Engineering Research & Technology
2014. 3(1): p. 2041-2049.
7. Singh. P. and J. singh, Medicinal and therapeutic utilities of Raphanus sativus.
Internationa Journal of plant. animal and environmental sciences. 2013. 3(2):
p. 103-105.
8. Jahan. M.G.S.. et al., Correlation between â-amylase activity and starch
content in different cultivars of radish (Raphanus sativus L.). Biotechnology.

2014. 9(7): p. 298-302.
9. Jahan. M.G.S.. et al., Screening of some enzyme and nutrients in radish
(Raphanus sativus L.) root. Philiip. J. Anim. Sci.. 2011. 37: p. 89-100

22