Tối ưu điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng cho hợp chất saponins và khả năng chống oxy hóa từ thân cây xáo tam phân (paramignya trimera)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ VI SÓNG CHO HỢP
CHẤT SAPONINS VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA TỪ THÂN
CÂY XÁO TAM PHÂN (PARAMIGNYA TRIMERA)

Giảng viên hướng dẫn

: TS. Nguyễn Văn Tặng

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Thanh Hằng

Mã số sinh viên

: 57131389

Khánh Hòa - 2019

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
---------------o0o---------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ VI SÓNG CHO HỢP
CHẤT SAPONINS VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA TỪ
THÂN CÂY XÁO TAM PHÂN(PARAMIGNYA TRIMERA)

GVHD: TS. Nguyễn Văn Tặng
SVTH: Nguyễn Thị Thanh Hằng
MSSV: 57131389

Khánh Hòa, tháng 7/2019

ii


iii


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân em dưới sự hướng
dẫn khoa học của TS. Nguyễn Văn Tặng và là một phần nhỏ trong đề tài “Nghiên cứu
hoạt chất và hoạt tính sinh học từ cây Xáo tam phân” của TS. Nguyễn Văn Tặng –
Trường Đại học Nha Trang. Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa
từng được công bố trong bất kì công trình nào khác. Em xin chịu trách nhiệm hoàn
toàn nếu có bất kì sự gian dối nào.

Nha Trang, ngày 20 tháng 7 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh Hằng

iv


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này trước hết, em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại
học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công Nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự
hào được học tập và nghiên cứu tại Trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi đến thầy TS. Nguyễn Văn Tặng đã tận tình
hướng dẫn, động viên và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu về khoa học,
những kinh nghiệm thực tế cũng như những kỹ năng làm việc trong suốt quá trình thực
hiện đề tài này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong phòng thí nghiệm Khoa
Công Nghệ Thực Phẩm, khu công nghệ cao thuộc Trung tâm Thí nghiệm Thực hành –
Trường Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị để em
có thể hoàn thành tốt đồ án của mình.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và bạn bè
đã tạo điều kiện, động viên cổ vũ tinh thần để em vượt qua mọi khó khăn trong suốt
thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Khánh Hòa, ngày 20 tháng 7 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thanh Hằng

v


TÓM TẮT
Saponins là một nhóm hợp chất được phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên. Cụ thể

hơn, hợp chất này được ghi nhận là có trong hơn 100 họ thực vật và có ít nhất 150
saponins tự nhiên, được biết đến là một nhóm hợp chất tự nhiên có nhiều tác dụng tốt
cho sức khỏe con người, trong đó nổi bật nhất là các chức năng chống ôxy hóa, kháng
khuẩn, chống viêm nhiễm và ung thư…[31]. Đã có khá nhiều các công trình nghiên
cứu về saponins từ các loài thực vật khác nhau, tập trung vào khảo sát thành phần hóa
học, hoạt tính sinh học của hợp chất đơn lẻ và dịch chiết, phương pháp cải thiện hiệu
suất thu nhận (sử dụng phương pháp trích ly hiện đại có các giải pháp hỗ trợ: enzyme,
vi sóng, sóng siêu âm, áp suất cao...), ứng dụng các hợp chất thu nhận được vào việc
tạo ra các sản phẩm thương mại. Các phương pháp trích ly hiện đại đều cho hiệu quả
thu nhận cao hơn, rút ngắn được thời gian trích ly, bảo toàn được hoạt tính của dịch
chiết thu được. Tuy nhiên, điều kiện trích ly tối ưu cho từng phương pháp trên mỗi đối
tượng cụ thể là không giống nhau.
Cây xáo tam phân (Paramignya trimera) [23] đã được người dân địa phương
biết đến và sử dụng từ lâu, vị thuốc Xáo tam phân được bào chế kết hợp với các vị
thuốc khác điều trị những bệnh nan y như ung thư vú, ung thư gan, ung thư đại tràng,
viêm gan siêu vi và sử dụng để bồi bổ sức khỏe. Những nghiên cứu khoa học được
công bố gần đây từ một số nước trên thế giới cho thấy Xáo tam phân có thành phần
hóa học rất phong phú, trong đó có chứa các hợp chất saponins, phenolics, courmarin,
triterpenoid và flavonoid.
Nghiên cứu này được thiết kế để tối ưu hóa các thông số chiết bằng phương pháp
trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE) để thu được hàm lượng saponins (SC), hiệu suất trích ly
saponins (SEE), hàm lượng phenolic tổng số (TPC) và khả năng chống ôxy-hóa
(DRSC và FRAP) từ thân cây Xáo tam phân bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
(RSM). Thiết kế Central Composite Design cho 5 yếu tố được thực hiện thông qua
việc bố trí 28 thí nghiệm để làm rõ ảnh hưởng của (X1) nồng độ methanol (%); (X2)
công suất vi sóng(W); (X3) thời gian chiếu xạ (giây/phút); (X4) thời gian chiết xuất
(phút); (X5) tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) đối với SC, SEE, TPC, DRSC, FRAP.
Kết quả là đã xây dựng được phương trình mô tả ảnh hưởng của các thông số MAE

vi

đến hàm mục tiêu là hàm lượng saponins (YSC) và khả năng chống ôxy-hóa (YDRSC,
YFRAP) từ thân cây xáo phân như sau:
YSC = 26,52+ 6,37X1 - 6,47X2 + 3,809X3 +1,12X4 +1,89X5+ 0,696 X1X2 -1,63X1X3
- 1,499X1X4 + 2,36X1X5 +2,296X2X3 - 0,44X2X4 + 1,58X2X5 - 0,954X3X4 +
0,486X3X5 - 3,8025X4X5 + 8,24X12 + 8,236X22 - 0,289X32 -3,99X42 - 2,10X52
YDRSC = 80,31 +3,94 β1X1 + 1,343X2 + 2,23X3 -1,678X4 + 2,45X5+ 0,914X1X2 1,176X1X3 - 0,39X1X4 - 0,74X1X5 + 4,73X2X3 - 0,55X2X4 + 2,178X2X5 +
1,598X3X4 + 0X3X5 - 0,44X4X5 + 9,507X12 + 1,837X22 + 1,37X32 - 1,063X42 9,193X52
YFRAP = 3,397 + 0,797X1 - 0,46X2 - 0,082X3 - 0,018X4 – 0,147X5+ 0,0425X1X2 +
0,044X1X3 + 0,0025X1X4 + 0,133X1X5 - 0,161X2X3 - 0,22X2X4 + 0,165X2X5 +
0,056X3X4 + 0,54X3X5 + 0,005X4X5 + 0,25X12 + 0,801X22 – 0,339X32 +
0,641X42 – 0,219X52
Kết quả nghiên cứu cũng đã đưa ra các thông số MAE tối ưu để đạt được SC,
SEE, TPC cao nhất và khả năng chống ôxy hóa tốt nhất là nồng độ methanol 100%,
công suất vi sóng 400 W, thời gian chiếu xạ 5 giây/phút, thời gian chiết 40 phút và tỷ
lệ dung môi/nguyên liệu 80 ml/g mẫu khô. Tại các thông số MAE tối ưu này, các giá
trị thực nghiệm của SC, SEE, TPC, DRSC, FRAP của thân cây Xáo tam phân lần lượt
là 55,92 mg EE/g mẫu; 80,1%; 5,56 mg GAE/g mẫu; 89,4 mg DPPH/g mẫu và 5,11
mg Fe(II)/g mẫu. Những kết quả thực nghiệm đo được này có giá trị gần với kết quả
dự đoán từ mô hình (53,45 mg EE/g mẫu; 76,52%; 5,4 mg GAE/g mẫu; 90,57 mg
DPPH/g mẫu và 5,51mg Fe(II)/g mẫu), điều này chứng tỏ mô hình tối ưu tương thích
tốt với thực nghiệm. Như vậy, các thông số MAE tối ưu là nồng độ methanol 100%,
400W, 5 giây/phút, 40 phút và 80 ml/g mẫu được chọn để tối ưu hóa cho hợp chất
saponins và khả năng chống ôxy-hóa từ thân cây xáo tam phân cho các nghiên cứu và
ứng dụng tiếp theo.

vii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………………….v
TÓM TẮT…………………………………………………………………………………..…vi
MỤC LỤC…………………………………………………………………………………...viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIÊT TẮT……………………………………………………..……..x
DANH MỤC HÌNH………………….………………………………………………………..xi
DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………………...xiii
PHẦN MỞ ĐẦU………...…………………………………………………………………..…1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………...…..4
1.1 Tổng quan về cây xáo tam phân ......................................................................................... 4
1.1.1 Đặc điểm và phân bố sinh thái của cây Xáo tam phân ............................................. 4
1.1.2 Thành phần hóa học cây Xáo tam phân ................................................................... 5
1.2 Công dụng của cây Xáo tam phân ...................................................................................... 9
1.3 Giới thiệu về hoạt chất sinh học ....................................................................................... 11
1.3.1 Hợp chất saponins .................................................................................................. 11
1.3.2 Hợp chất phenolics ................................................................................................. 15
1.3.3 Phương pháp trích ly thu nhận saponins từ mẫu nghiên cứu ................................. 17
1.3.4 Nguyên lý của quá trình trích ly ............................................................................. 17
1.3.5 Trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng (MAE: microwave - assisted extraction)........... 17
1.3.6 Phương pháp tối ưu hóa quá trình trích ly.............................................................. 19
CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………...22
2.1 Đối tượng nghiên cứu, thiết bị dụng cụ và hóa chất phân tích ........................................ 22
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 22
2.1.2 Thiết bị, dụng cụ..................................................................................................... 22
2.1.3 Hóa chất phân tích .................................................................................................. 22
2.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................................... 23
2.2.1 Bố trí thí nghiệm tổng quát..................................................................................... 23
2.3 Bố trí thí nghiệm chi tiết ................................................................................................... 23
2.3.1 Xác định độ ẩm dư ................................................................................................. 23

2.3.2 Trích ly ................................................................................................................... 24
2.3.3 Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa điều kiện chiết bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
(RSM) ................................................................................................................................ 25
2.3.4 Phân tích hàm lượng saponins (SC) ....................................................................... 27

viii


2.3.5 Xác định hiệu suất chiết saponin hiệu quả (SEE) .................................................. 28
2.3.6 Hàm lượng phenolic tổng số (TPC) ....................................................................... 28
2.3.7 Khả năng bắt gốc tự do DPPH ............................................................................... 29
2.3.8 Khả năng chống ôxy hóa bằng phương pháp khử ion sắt (FRAP) ......................... 29
2.4 Phương pháp xử lí số liệu ................................................................................................. 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN…………………………....31
3.1 Độ ẩm dư của nguyên liệu ................................................................................................ 31
3.2 Ảnh hưởng của các thông số trích ly hỗ trợ vi sóng đến hàm lượng phenolics tổng số,
hàm lượng saponins, hiệu suất thu hồi saponins và khả năng chống ôxy-hóa của dịch
chiết từ thân cây Xáo tam phân ........................................................................................ 31
3.2.1 Hàm lượng saponins (SC) ...................................................................................... 33
3.2.2 Hiệu suất chiết saponins (SEE) .............................................................................. 39
3.2.3 Hàm lượng phenolics tổng số (TPC) ...................................................................... 43
3.2.4 Khả năng bắt gốc tự do DPPH ............................................................................... 48
3.2.5 Khả năng chống ôxy- hóa bằng phương pháp khử ion sắt (FRAP) ....................... 53
3.3 Kiểm chứng sự phù hợp của mô hình so với thực nghiệm .............................................. 58
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN……………………………………...59
4.1 Kết luận .............................................................................................................................. 59
4.2 Đề xuất ý kiến .................................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................... 61
PHỤ LỤC……………….………..…………………………………………………………..66
PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ........................................................ 66

5.1 Xác định hàm lượng ẩm dư ............................................................................................... 66
5.2 Xây dựng đường chuẩn acid galic .................................................................................... 67
5.3 Xây dựng đường chuẩn escin ........................................................................................... 68
5.4 Xây dựng đường chuẩn DPPH ......................................................................................... 69
5.5 Xây dựng đường chuẩn FRAP.......................................................................................... 70
PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ XỬ LÝ SPSS .................................................................................. 72
PHỤ LỤC 3: HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM ............................................................................... 75

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PAL

Phenylalanine ammonia lyase

UV

Ultraviolet

MAE

Microwave-assisted extraction

UAE

Ultrasound-assisted extraction

SFE

Supercritical fluid extraction

RSM

Response surface methodology

UV-Vis

Ultraviolet-visible spectroscopy

3D

Three-dimensional

SD

Standard deviation

TPC

Total phenolic content

GAE

Gallic acid equivalent

SEE

Saponins extraction efficiency

SC

Saponin content

EE

Escin equivalent

DPPH

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

DRSC

DPPH radical-scavenging capacity

FRAP

Ferric ion reducing antioxidant power

WHO

Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

x


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1a: Số ca mắc ung thư ở Việt Nam năm 2018 (Nguồn VNN) ............................ 1
Hình 1.1: Cây Xáo tam phân (nguồn: tác giả) ................................................................. 4

Hình 1.2 : Hoa và quả cây Xáo Tam phân [7] ................................................................. 5
Hình 1.3: Coumarins và coumarin glycosides từ loài Paramignya [56] ......................... 6
Hình 1.4: Tirucallanes của loài Paramignya [56] ............................................................ 7
Hình 1.5: Tirucallane saponins của loài Paramignya [56] .............................................. 7
Hình 1.6: Acridone alkaloids từ loài Paramygnia [56].................................................... 9
Hình 1.7: Flavanones, flavones, và flavanone glycoside từ loài Paramygnia [56] ......... 9
Hình 1.8: Phenols, chromenes, và megastigmane glycosides của loài Paramygnia [56] 9
Hình 1.9: Limonoid, lignin glycoside and nucleoside, và sterol của loài Paramygnia [55]
......................................................................................................................................... 9
Hình 1.10: Cách phân loại 11 lớp hợp chất saponins [43] ............................................ 14
Hình 1.11: Các sản phẩm của phenylalanin nhờ emzyme PAL xúc tác [55] ................ 16
Hình 1.12: Các phenylpropanoid được tạo thành từ phenylalanine và tyrosine [55].... 16
Hình 1.13 Thiết bị trích ly MAE [25]............................................................................ 18
Hình 2.1: Thân cây Xáo tam phân đã xay [nguồn: tác giả] ........................................... 22
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát [nguồn: tác giả] ....................................... 23
Hình 2.3: Sơ đồ quá trình trích ly [nguồn: tác giả] ....................................................... 24
Hình 3.1: Mô hình bề mặt đáp ứng sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới hàm
lượng phenolics tổng số (TPC), hàm lượng saponins (SC), hiệu suất trích ly saponins
(SEE), và khả năng chống ôxy-hóa (DPPH, FRAP) của dịch chiết ở điều kiện tối ưu. 33
Hình 3.2: Ảnh hưởng của các điều kiện trích ly khác nhau đến hàm lượng saponins.
Chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) .......... 34
Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ và công suất đến hàm lượng saponins trên mô hình
3D .................................................................................................................................. 35
Hình 3.3: Mối quan hệ giữa SC dự đoán và SC đo được từ thiết kế Central Composite
Design ............................................................................................................................ 35
Hình 3.5: Ảnh hưởng của các điều kiện trích ly khác nhau đến hiệu suất trích ly
saponins. Chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p < 0,05)
....................................................................................................................................... 39
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ và công suất đến SEE trên mô hình 3D ................. 41
Hình 3.7: Mối quan hệ giữa SEE dự đoán và và SEE đo được từ thiết kế Central

Composite Design ......................................................................................................... 41
Hình 3.8. Ảnh hưởng của điều kiện trích ly khác nhau đến hàm lượng phenolics. Chữ
cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) .................. 44
Hình 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ và công suất đến TPC trên mô hình 3D ................. 45
xi


Hình 3.10: Mối quan hệ giữa TPC dự đoán và và TPC đo được từ thiết kế Central
Composite Design ......................................................................................................... 45
Hình 3.11: Ảnh hưởng của các điều kiện trích ly khác nhau đến khả năng chống ôxyhóa qua khả năng khử gốc tự do DPPH (DRSC) của dịch chiết từ thân cây Xáo tam
phân. Chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) . 48
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ và công suất đến DPPH trên mô hình 3D ............ 50
Hình 3.12: Mối quan hệ giữa SEE dự đoán và DPPH đo được từ thiết kế Central
Composite Design ......................................................................................................... 50
Hình 3.14 : Ảnh hưởng của các điều kiện trích ly khác nhau đến khả năng chống ôxyhóa bằng phương pháp khử ion sắt (FRAP) của dịch chiết từ thân cây Xáo tam phân.
Chữ cái khác nhau trên cột chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) .......... 54
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ và công suất đến FRAP trên mô hình 3D ............ 55
Hình 3.16: Mối quan hệ giữa FRAP dự đoán và FRAP đo được từ thiết kế Central
Composite Design ......................................................................................................... 55
Hình 5.1 Chuẩn bị mẫu .................................................................................................. 75
Hình 5.2 Chiết Xáo tam phân ....................................................................................... 75
Hình 5.3 Xác định hàm lượng saponins ........................................................................ 76
Hình 5.4 : Xác định hàm lượng phenolics ..................................................................... 76
Hình 5.6 : Xác định khả năng khử gốc tự do tự do FRAP ............................................ 76
Hình 5.5 Xác định khả năng khử gốc DPPH ................................................................. 76

xii


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các yếu tố độc lập và mức độ cho thiết kế Central Composite Design ......... 26
Bảng 2.2: Bảng thiết kế thí nghiệm cho hàm lượng saponins, hiệu suất chiết xuất
saponins, hàm lượng phenolic, và khả năng chống ôxy hoá của thân cây Xáo tam phân
từ thiết kế Central Composite Design ........................................................................... 26
Bảng 3.1: Hàm lượng ẩm dư, hàm lượng chất khô của thân cây Xáo tam phân ........... 31
Bảng 3.2. Giá trị đo được của hàm lượng saponins (SC-Y1), hiệu suất trích ly saponins
(SEE-Y2), hàm lượng phenolic tổng số (TPC-Y3) và khả năng chống ôxy-hóa (DPPHY4 và FRAP-Y5) của dịch chiết thân cây Xáo tam phân từ thiết kế Central Composite
Design và ở điều kiện MAE tối ưu (validation) ............................................................ 31
Bảng 3.4. Ước lượng tham số mô hình dự đoán sự ảnh hưởng của các biến đến hàm
mục tiêu Y1 (hàm lượng saponins-SC) .......................................................................... 34
Bảng 3.5. Ước lượng tham số mô hình dự đoán sự ảnh hưởng của các biến đến hàm
mục tiêu Y2 (hiệu suất chiết saponins-SEE) .................................................................. 40
Bảng 3.6. Ước lượng tham số mô hình dự đoán sự ảnh hưởng của các biến đến hàm
mục tiêu Y3 (hàm lượng phenolic tổng số-TPC) .......................................................... 44
Bảng 3.7. Ước lượng tham số mô hình dự đoán sự ảnh hưởng của các biến đến hàm
mục tiêu Y4 (khả năng khử gốc tự do DPPH-DRSC) ................................................... 49
Bảng 3.8. Ước lượng tham số mô hình dự đoán sự ảnh hưởng của các biến đến hàm
mục tiêu Y5 (khả năng khử ion Fe(II)-FRAP) .............................................................. 54

xiii


PHẦN MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, đời sống của mọi người ngày càng nâng cao nhưng
song song vào đó là nhiều tác nhân gây bệnh cho con người. Con số ba tỷ USD là số
tiền khổng lồ mà nhà sáng lập mạng xã hội Facebook - Mark Zuckerberg cam kết hiến
tặng cho khoa học, nhằm mục đích giải quyết 4 loại bệnh nguy hiểm nhất trong thế kỷ
tới. Một trong bốn loại bệnh đó chính là bệnh ung thư [8].
Trong những năm gần đây, tỷ lệ mắc ung thư ở Việt Nam đang có xu hướng tăng
nhanh và đáng báo động. Mỗi năm Việt Nam có hơn 126.000 ca mắc mới và khoảng

94.000 người tử vong vì ung thư. Và một trong những nguyên nhân chủ yếu khiến số
bệnh nhân mắc và chết vì ung thư là do người bệnh đến khám và điều trị muộn.Theo tổ
chức WHO, năm 2018 số ca mắc ung thư mới của Việt Nam đã tăng lên 165.000 ca.
Ung thư đang là một trong những thách thức sức khoẻ cộng đồng quan trọng nhất của
thế kỷ 21. Khoảng 40% trường hợp ung thư có thể được ngăn ngừa bằng cách giảm
tiếp xúc với các yếu tố nguy cơ bao gồm chế độ ăn uống, dinh dưỡng, hoạt động thể
chất. Tuy nhiên, do môi trường sống, thói quen sinh hoạt…khiến cho tỷ lệ mắc ung
thư ở ngày càng cao và đáng báo động [17].

Hình 1.1a: Số ca mắc ung thư ở Việt Nam năm 2018 (Nguồn VNN)

Theo VNN, những quốc gia có tỷ lệ chết vì ung thư lớn nhất gồm: Mông Cổ
(170/100.000 dân); thứ 2 là Hungary (155); Ba Lan ở vị trí số 8 (136); Trung Quốc ở
vị trí số 12 (130); Lào xếp vị trí 33; Pháp xếp vị trí 42; Canada xếp 84; Mỹ xếp vị trí
91 (91/100.000 ca); Nhật Bản ở vị trí 112 (85,2/100.000 dân)...Ung thư xảy ra ở mọi
1


lứa tuổi, 80% trường hợp mắc ung thư từ 45 tuổi trở lên. Mọi bộ phận trên cơ thể đều
có thể bị ung thư và ở người có khoảng 100 loại ung thư khác nhau. Các yếu tố môi
trường là tác nhân lớn gây ra bệnh ung thư như hút thuốc lá, chế độ ăn, bệnh nhiễm
trùng, hóa chất, phóng xạ… Với những người thừa cân béo phì tăng nguy cơ ung thư
vú, đại tràng, nội mạc tử cung, thực quản, thận, túi mật.
Theo thông tin trên báo Đại Đoàn Kết, vấn đề ô nhiễm các chất độc hại trong quá
trình nuôi, trồng, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kích thích tăng trưởng,
thuốc để bảo quản hoa quả, rau quả được lâu, thuốc tạo nạc, các chất hóa học cho thêm
vào trong quá trình chế biến thực phẩm, từ rau quả, thực phẩm, thịt đến sữa, đồ dùng,
đồ chơi...Cùng với ô nhiễm môi trường, thuốc lá cũng là một trong những nguy cơ gây
ung thư. Trong khói thuốc chứa hàng nghìn loại hóa chất, trong đó có gần 70 chất gây
ung thư, đáng kể nhất là ung thư phổi và ung thư vòm họng… Trong khi đó, một nửa

số nam giới ở nước ta nghiện thuốc lá, thuốc lào, chưa kể 1,4% nữ giới cũng hút thuốc
và gần 40.000 người không hút thuốc nhưng thường xuyên hít phải khói thuốc. Những
tác nhân trên sinh ra các gốc tự do. Gốc tự do có tác dụng không tốt cho cơ thể, là
nguyên nhân chính gây ra các bệnh nguy hiểm như ung thư, xơ cứng động mạch, suy
giảm hệ miễn dịch, teo cơ và não,… Để hạn chế tác dụng xấu của các gốc tự do, biện
pháp hiệu quả và khả thi nhất là tăng cường hoạt động của hệ thống bảo vệ chống ôxyhóa của cơ thể bằng những chất chống ôxy-hóa. Ngoài những chất chống ôxy-hóa nội
sinh còn cần hỗ trợ ngoại sinh những chất chống ôxy-hóa từ thực phẩm trong chế độ ăn
uống [24]. Một số hợp chất chống ôxy-hóa tổng hợp như butylated hydrôxyl anisole
(BHA) và butylated hydrôxyl toluene (BHT) đã được sử dụng trong bảo quản thực
phẩm. Tuy nhiên những hợp chất tổng hợp này có thể gây ra những tác dụng không
mong muốn, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng [13].
Do đó việc nghiên cứu những hợp chất chống ôxy-hóa có nguốn gốc tự nhiên có
lợi cho sức khỏe con người là cần thiết và là hướng đi có tiềm năng trong tương lai.
Xuất phát từ những thực tế trên, chúng tôi tiến hành đề tài nghiên cứu “Tối ưu
hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng cho hợp chất saponins và khả năng chống ôxyhóa từ thân cây Xáo tam phân”.
Mục tiêu của đề tài:

2


Xác định điều kiện tối ưu trích ly hỗ trợ vi sóng để thu được hàm lượng hợp chất
saponins có hoạt tính chống ôxy-hóa cao nhất từ thân cây Xáo tam phân.
Nội dung nghiên cứu:
-

Xây dựng mô hình và thiết kế thí nghiệm.

-

Tiến hành thí nghiệm theo điều kiện thiết kế.

-

Xác định và hiệu chỉnh điều kiện chiết tối ưu.

Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Đề tài tìm ra được điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng tối ưu để thu được hàm lượng
saponins cao nhất từ thân cây Xáo tam phân. Dịch chiết thu được sẽ được ứng dụng
trong sản xuất thực phẩm chức năng, y học, dược học…Đồng thời, kết quả của đề tài
là dữ liệu khoa học tham khảo cho sinh viên, các nhà nghiên cứu và sản xuất quan tâm
đến hợp chất saponins từ các nguồn tự nhiên.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về cây xáo tam phân
1.1.1 Đặc điểm và phân bố sinh thái của cây Xáo tam phân
 Đặc điểm của cây Xáo tam phân
Cây Xáo tam phân còn có những tên gọi khác là cây thần dược, cây rễ mọi, cây
rễ lạ, cây thần xạ, nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau [27]:
Giới (regnum); Plantae
Ngành (divisio): Tracheophyta
Lớp (class): Magnoliopsida
Bộ (ordo): Sapindales
Họ (familia): Rutaceae
Chi (genus): Paramignya
Loài (species): Paramignya trimera
Danh pháp hai phần: Paramignya trimera (Oliver) Bukill
Danh pháp đồng nghĩa : Severinia trimera (Oliv.)

Hình 1.1: Cây Xáo tam phân (nguồn: tác giả)

Cây Xáo tam phân (Hình 1.1) là một loài cây gỗ nhỏ, dạng dây leo, vỏ màu nâu
vàng, thân dài trên 5m, đường kính khoảng từ 8-12cm. Thân và cành có nhiều gai
nhọn; lá đơn, mép cong xuống dưới, có hình thuôn hẹp; phiến lá dày có mặt trên xanh
đậm, mặt dưới nhạt; phần gỗ của thân hơi cứng, màu vàng; phần gỗ của rễ màu đậm

4


hơn. Các bộ phận của cây đều có tinh dầu, nhiều nhất ở rễ, mùi thơm dịu, rất ít khi ra
hoa, có khả năng tái sinh tự nhiên bằng chồi từ rễ, thường thu hái vào mùa khô [1].
Cụm hoa dạng chùm mọc ở nách lá, gồm 2-8 hoa. Hoa mẫu 3, cuống hoa ngắn,
nhẵn, có lá bắc, đài tồn tại trên quả, 3 lá đài dính nhau, có tuyến rõ, mép có lông, cánh
hoa nhỏ, dài 4mm, nhị ngắn hơn cánh hoa, chỉ nhị dày và dẹt, bao phấn hình bầu dục,
bầu 2-3 ô, mỗi ô chứa 1 noãn, vòi nhụy dày, có tuyến, đầu nhụy dẹt, có 3 gờ. Quả gần
hình cầu, có đài và vòi nhụy tồn tại, đường kính quả chỉ khoảng 1,5cm [1, 16]

Hình 1.2: Hoa và quả cây Xáo Tam phân [7]

 Phân bố sinh thái
Cây Xáo tam phân (tên khoa học Paramignya trimera) là một loài thực vật
trong họ Rutaceae [41] [27]. Cây thường mọc ở sườn núi đá hoặc núi đất lẫn đá ở nơi
khô cằn. Trên thế giới, Xáo tam phân được tìm thấy chủ yếu ở Châu Á. Một số quốc
gia có sự xuất hiện của Xáo tam phân là: Philipin, Indonesia, Đông Timor, Ấn Độ,
Australia. Ở Việt Nam, Xáo tam phân được tìm thấy ở các tỉnh Phan Thiết, Tây Ninh,
Khánh Hòa, Phú Yên và một số đảo dọc bờ biển Nam Trung Bộ. Xáo tam phân ra
hoa kết quả tháng 5-10.
1.1.2 Thành phần hóa học cây Xáo tam phân

Xáo tam phân thuộc chi Paramygnia [23], đã có các nghiên cứu về cấu trúc hóa
học chi Paramygnia được tập trung vào các bộ phận khác nhau (rễ, thân, vỏ cây, vỏ
thân, lá, cành và quả) của bốn loài P. trimera, P. scandens, P. griffithii, P. monophylla,
đặc biệt là trong rễ và thân của P. trimera. Liên quan đến tổng số 67 hợp chất, thành
5


phần hóa học của chi Paramignya được phân loại thành một loạt các hợp chất, bao
gồm cả glymarin coumarin và coumarin tirucallane và tirucallane saponin acridonealkaloids, flavanones, flavones, và flavanone glycoside, phenols, chromenes và
megastigmanes. Bên cạnh đó, các thành phần nhỏ cũng được phát hiện. Trong tổng số
67 thành phần hóa học khác nhau, 24 hợp chất mới được phát hiện thuộc nhóm
coumarin và comarin glycosides, tirucallane và tirucallane saponin và acridone
alkaloids và flavanones [43].

Hình 1.3: Coumarins và coumarin glycosides từ loài Paramignya [56]

6


Hình 1.4: Tirucallanes của loài Paramignya [56]

Hình 1.5: Tirucallane saponins của loài Paramignya [56]

7


Hình 1.6: Acridone alkaloids từ loài Paramygnia [56]

Hình 1.7: Flavanones, flavones, và flavanone glycoside từ loài Paramygnia [56]

Hình 1.8: Phenols, chromenes, và megastigmane glycosides của loài Paramygnia [56]

8


Hình 1.9: Limonoid, lignin glycoside and nucleoside, và sterol của loài Paramygnia [55]

Trước đây, đã có 12 công bố về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của rễ
và thân cây Xáo tam phân, tất cả đều thực hiện trên cây mọc ở Việt Nam [3, 9]. Năm
2013, Nguyễn Mạnh Cường và cộng sự phân lập được ba hợp chất là ostruthin, vanilin
và 6-(2- hydroxyethyl)-2,2-dimethyl-2H-1-benzopyran [9]. Cũng năm này, nhóm của
Phạm Huy Bách tìm thấy ostruthin [3] trong khi Bùi Trọng Đạt và cộng sự tìm thấy
một coumarin mới và dẫn xuất chromen [4].
Năm 2014, Trần Thị Thúy Quỳnh và cộng sự thu được ba coumarin là ostruthin,
8-methoxyostruthin và xanthyletin cùng với hai acridon alkaloid là oriciacridon và
citrusinin-I [12, 13].
Qua năm 2015, nhóm của Nguyễn Mạnh Cường tìm thấy hai coumarin glucosid
mới là paratrimerin A và B cùng với 6-(6-hydroxy-3,7-dimethylocta-2,7-dienyl)-7hydroxycoumarin [24]. Nguyễn Thị Ngọc Dung và cộng sự xây dựng được quy trình
định lượng đồng thời ostruthin và 8-methoxyostruthin trong rễ cây bằng phương pháp
sắc ký lỏng hiệu năng cao [2].
Tiếp đó, nhóm của Nguyễn Văn Tặng cho thấy rằng rễ P. trimera là một nguồn
saponins phong phú (nhiều hơn 500 mg EE/g mẫu khô) [22, 35].
1.2 Công dụng của cây Xáo tam phân
 Theo Y học cổ truyền
Theo Y học cổ truyền, xáo tam phân có vị đắng, ngọt nhẹ, có tác dụng hỗ trợ
điều trị bệnh ung thư, bảo vệ và tăng cường chức năng gan, hỗ trợ điều trị bệnh xơ gan
cổ trướng, giúp ăn ngon ngủ tốt và tốt cho phụ nữ sau sinh [15].
 Theo y học hiện đại
9

Do có nhiều tác dụng quý và nhiều bệnh nhân ung thư sử dụng có hiệu quả tốt,
bởi vậy Sở Khoa học và công nghệ tỉnh Khánh Hòa phối hợp Bộ Y tế đã tiến hành thử
nghiệm, nghiên cứu về cây xáo tam phân. Tháng 11-2012, Viện Dược liệu Bộ Y tế đã
công bố kết quả nghiên cứu cây Xáo tam phân có các nhóm chất flavonoid, saponin,
alcaloid và courmarin, độc tính thấp. Nghiên cứu tác dụng trên chuột nhắt trắng, XTP
có tác dụng bảo vệ gan, gây độc trên 5 dòng tế bào ung thư gồm: Ung thư gan Hep-G2,
ung thư đại tràng HTC116, ung thư vú MDA MB231, ung thư buồng trứng OVCAR-8
và ung thư tử cung Hela. Đáng lưu ý, khi thử tác dụng bảo vệ gan của XTP đối với
chuột bị viêm gan cấp, liều dùng rất cao, 50g dược liệu/kg (trọng lượng con chuột),
uống liên tục 8 ngày mới có tác dụng ức chế viêm gan cấp [14] .
Tuy chưa có nghiên cứu, thử nghiệm trên cơ thể người xong kết quả nghiên
cứu trên cho thấy kinh nghiệm dân gian có giá điều trị hết sức to lớn. Đồng thời qua
thực tiễn sử dụng của nhiều bệnh nhân, ta có thể ứng dụng cây xáo tam phân làm thuốc
hỗ trợ điều trị các bệnh sau [15]:
-

Dùng làm thuốc hỗ trợ điều trị bệnh xơ gan, viêm gan B

-

Làm thuốc để tăng cường chức năng gan, bảo vệ tế bào gan

-

Dùng để hỗ trợ điều trị bệnh ung thư gan, u đại tràng, ung thư vú, u nang
buồng trứng và u xơ tử cung

Những nghiên cứu gần đây về P. trimera đã tiết lộ hoạt động bảo vệ gan và độc
tế bào được chiết xuất từ methanolic thô. Điều quan trọng là chiết xuất methanolic,

phần n-hexan và hợp chất cá thể được phân lập từ P. trimera, được đặt tên là ostruthin
(6-(3,7-dimethyl-2,6-octadienyl) 7-hydroxy-2H-1 benzopyran-2-one). Hoạt tính gây
độc tế bào chống lại năm dòng tế bào ung thư, đặc biệt là phần n-hexane được phân
chia và ostruthin từ chiết xuất methanolic hiển thị hoạt động chống lại ung thư biểu mô
tế bào gan (Hep-G2) và ung thư biểu mô cổ tử cung ở người (Hela) với 39 và 5,36 g /
ml[33]. Phạm. H và cộng sự. (2013) cũng đã phân lập và phân tích định lượng
ostruthin là một hợp chất chính trong rễ và thân cây P. trimera [37], trong khi Li. F và
cộng sự (2012) đã chỉ ra rằng ostruthin hiển thị hoạt tính mạnh chống lại các dòng tế
bào ung thư tuyến tụy [29].
Tác dụng chống viêm của các thành phần hóa học từ các loài P. trimera đã được
thực hiện trong công trình của Tuan Anh và cộng sự (2017) [46]. Theo đó, bảy
10


coumarin được phân lập và xác định là: Ostruthin (1), ninhvanin (2), 8 – geranyl – 7 hydroxycoumarin (3), 6 - (60, 70 – dihydroxy - 30, 70 – dimethylocta – 20 - enyl) - 7
hydroxycoumarin (4), 6 - (7 – hydroperoxy - 3, 7dimethylocta - 2,5 - dienyl) - 7
hydroxycoumarin (5), 6 - (2 - hydroxyethyl) - 2,2 - dimethyl - 2H – 1 - benzopyran (6)
và luvangetin (7). Các hợp chất 1, 4 và 7 đã ức chế sản xuất NO và PGE2 trong các tế
bào BV2 được kích thích bằng LPS, với các giá trị IC50 tương ứng từ 9,8 đến 46,8 và
từ 9,4 đến 52,8 lM. Ostruthin (1) và ninhvanin (2) đã được hiển thị để ngăn chặn biểu
hiện protein iNOS và COX-2 do LPS gây ra.
Một số nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra rằng dịch chiết từ cây Xáo tam phân có khả
năng kháng khuẩn và chống ôxy-hóa khá mạnh [33].
1.3 Giới thiệu về hoạt chất sinh học
1.3.1 Hợp chất saponins
Saponins là một nhóm hợp chất được phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, có đặc
tính hoạt động bề mặt và không bay hơi. Cái tên saponins có nguồn gốc tiếng Latin là
từ “sapo”, có nghĩa là “xà phòng” vì chất này tạo bọt dạng như xà phòng khi rung lắc
mạnh với nước. Hiện tượng trên được giải thích về mặt cấu trúc là do saponins gồm
các aglycone không phân cực kết hợp với một hoặc nhiều gốc monosaccharide.

Saponins thông thường có trong thực vật và thường có nhiều trong rễ, thân, lá, hoa, hạt
và phân bố chính ở nhóm cây cao trên mặt đất, chẳng hạn như steroidal saponins được
tìm thấy ở họ củ nâu, họ loa kèn, họ hoa mõm chó và tritepenoid saponins có trong họ
nhân sâm, họ bầu bí,..Ngoài ra, saponins cũng được tìm thấy trong một số sinh vật
biển như sao biển, hải sâm,… Cụ thể hơn, hợp chất này được ghi nhận là có trong hơn
100 họ thực vật và có ít nhất 150 saponins tự nhiên được cho là có khả năng kháng
ung thư (anti-cancer) [31]… Bộ khung của saponins đều có nguồn gốc từ tiền chất
oxidosqualene đặc trưng bởi 30 carbon gắn thêm glycosyl. Dựa trên bộ khung carbon,
saponins được chia thành triterpenes và steroid. Sự khác nhau giữa 2 lớp này là do
steroid bị mất đi 3 nhóm methyl nên bộ khung chỉ có 27 carbon, trong khi triterpenes
có đủ 30 carbon. Các thành phần glycone của chúng thường là oligosaccharide, chúng
được sắp xếp dạng thẳng hoặc phân nhánh, và thường liên kết với nhóm hydroxyl
thông qua liên kết acetal [44]. Dựa trên bộ khung carbon, kết hợp với con đường sinh
tổng hợp ra triterpenes và steroid, Jean-Paul Vincken và cộng sự đã chia thành 11 lớp
11


saponin khác nhau bao gồm: dammaranes, tirucallanes, lupanes, hopanes, oleananes,
taraxasteranes, ursanes, cycloartanes, lanostanes, cucurbitanes và steroids (trích dẫn
bởi Man, 2010) (Hình 1.10) các nhóm này luôn cho thấy hiệu quả kháng u thông qua
nhiều con đường khác nhau. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về cơ chế của
saponins cũng như sự tương quan giữa cấu trúc và chức năng dưới cấp độ phân tử và
tế bào để hiểu về cơ chế tác động hóa sinh học của saponins. Một số saponins đặc biệt
với khả năng kháng u mạnh như ginsenoside thuộc loại dammarane đã cho thấy khả
năng ức chế hình thành khối u bằng cách kìm giữ một số thành phần như các tế bào
nội mô mạch máu và ngăn cản sự neo bám, xâm lấn và di căn của các tế bào khối u.
Dioscin là 1 thành phần loại steroid cũng được nghiên cứu sâu với khả năng kháng
khối u thông qua ngăn cản chu trình tế bào và apoptosis. Nhiều phân tử quan trọng
khác thuộc về oleanane saponin như avicin, platycodon, sailosaponin, soysaponin cùng
với tubeimosides cũng cho thấy vai trò quan trọng của mình [31].

Các nghiên cứu hiện đại cho thấy saponins có khả năng kháng khối u trên nhiều
dòng tế bào ung thư như LA795 [40], MCF7 và MDA-MB-231 [28]. Vài loại saponins
ức chế sự phát triển của tế bào khối u thông qua việc làm dừng chu trình và kích thích
apoptosis với giá trị IC50 khoảng 2,5 µM đến 5 µM [28]. Đối với động vật, một số
saponins được nghiên cứu có giá trị LD50 khác nhau như polyphyllin D thuộc loại
steroid có giá trị LD50 là 2,73 mg/kg [28] hay saponins tách chiết từ Citrullus
colocynthis có giá trị LD50 là 200 mg/kg [26]. Trong khi đó, saponins kết hợp điều trị
trong các liệu pháp kháng u cho kết quả cải thiện hơn rất nhiều. Hơn nữa, sự hiểu biết
một cách rõ ràng về mối liên quan giữa cấu trúc của saponins với các yếu tố khác sẽ
giúp việc sử dụng saponins hiệu quả hơn.
Saponins dưới tác dụng của enzym có trong thực vật hay vi khuẩn, saponins bị
thuỷ phân thành các phần gồm genin gọi là sapogenin và phần đường gồm một hoặc
nhiều phân tử đường. Các đường phổ biến là D-glucoza, D-galactoza, L-arabinoza,
axit galactunoic, axit D-glucuronic... Phần genin có thể có cấu trúc cholan như
sapogeninsteroi hoặc sapogenintritecpe dạng β-amirin (axít olenoic), dạng α-amirin
(axit asiatic), dạng lupol (axit buletinie) hoặc tritecpen bốn vòng [49].
Hầu hết saponins là những chất hoạt động bề mặt tự nhiên do tính chất aglycone
lipophilic và hiệu ứng drophilic phần đường. Do đó, chúng có tạo hiệu ứng bọt xà phòng
lâu dài sau khi dao động. Một số chất trích ly giàu saponins được sử dụng để sản xuất
12