Nghiên cứu quy trình chế tạo và khảo sát tính chất sản phẩm nano từ cao ethanol của củ ngải bún và cây cà gai leo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGUYỄN MINH ĐỨC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT
TÍNH CHẤT SẢN PHẨM NANO TỪ CAO ETHANOL
CỦA CỦ NGẢI BÚN VÀ CÂY CÀ GAI LEO
Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã ngành: 60 52 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 1/2019


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Phong

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Bạch Long Giang
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
TP. HCM ngày

tháng

năm 2019.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam
2. PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Phong
3. PGS.TS. Bạch Long Giang
4. TS. Hà Cẩm Anh
5. TS. Lê Vũ Hà
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KTHH


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Nguyễn Minh Đức

MSHV:1770136

Ngày, tháng, năm sinh: 17/01/1994

Nơi sinh: Khánh Hịa

Chun ngành: Kỹ thuật hóa học

Mã ngành: 60 52 03 01

1-TÊN ĐỀ TÀI:
Tên tiếng Việt: Nghiên cứu quy trình chế tạo và khảo sát tính chất sản phẩm nano

từ cao ethanol của củ ngải bún và cây cà gai leo
Tên tiếng Anh: Investingation of preparation and properties of nano products
from ethanol extracts of Boesengergia pandurata Roxb. Schtrl and Solanum
procumbens L.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Điều chế cao chiết ethanol ngải bún và cà gai leo
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hệ phân tán
- Tạo sản phẩm dạng bột
- Đánh giá các thông số của hệ phân tán và sản phẩm bột nano
- Kiểm tra hoạt tính kháng oxy hóa của bột nano so với cao chiết
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 13/08/2018

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/01/2019
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan, người đã
định hướng, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình rất nhiều kiến thức cho em trong suốt quá
trình thực hiện luận văn.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Thanh Mai, thầy Nguyễn Trung
Nhân và tập thể nhóm nghiên cứu bộ mơn Hóa dược thuộc trường đại học Khoa học Tự
nhiên TPHCM đã hỗ trợ em trong quá trình thực hiện luận văn.
Em gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô của trường Đại Học Bách Khoa đặc biệt là TS.
Phan Nguyễn Quỳnh Anh đã tạo điều kiện và giúp đỡ nhiệt tình cho em trong suốt quá
trình học tập tại trường.
Ngồi ra, em cũng khơng qn gửi lời cảm ơn đến bạn Trần Phước Châu, Lê Huỳnh
Đức, Dương Bảo Hoàng, Nguyễn Ngọc Thanh cùng tập thể các bạn sinh viên thuộc bộ
môn Hữu cơ đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng, cảm ơn bố, mẹ và gia đình đã ln ở bên để động viên hỗ trợ con trong
suốt quá trình học tập tại trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh.

Học viên thực hiện
Nguyễn Minh Đức

i


TÓM TẮT
Ngải bún (Boesenbergia pandurata Roxb. Schtrl) và cà gai leo (Solanum
procumbens L.) (thu hoạch tại huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang) được chiết nóng thu
được cao chiết ethanol với hiệu suất 10% và có hoạt tính sinh cao. Hai loại cao chiết
được phân tán bằng phương pháp đồng hóa rotor-stator với sự hỗ trợ của hoạt động bề
mặt lecithin nhằm cải thiện khả năng phân tán trong nước của hai loại cao chiết này. Hệ
phân tán nano cao ngải bún và cà gai leo được đo kích thước hạt bằng phương pháp tán
xạ laser LDS, kết quả đạt được lần lượt là 222 nm và 292 nm; kích thước hệ phân tán
cũng được xác định bằng kính hiển vi điển tử TEM/SEM lần lượt là 40-60 nm và 80160 nm. Sau đó, hệ phân tán nano được chuyển xuống dạng bột với giá mang
maltodextrin bằng phương pháp sấy phun. Khả năng kháng oxy hóa được xác định bằng
phương pháp ABTS cho thấy bột nano ngải bún và cà gai leo có IC50 giảm so với cao
chiết lần lượt là từ 55.98 và 61.11 ppm xuống 12.11 và 54.75 ppm. Các sản phẩm nano
từ nghiên cứu này chứng minh được hiệu quả và tiềm năng cho thực phẩm chức năng
cũng như các sản phẩm dược phẩm.

ii


ABSTRACT
The ethanolic extracts were prepared from Boesenbergia pandurata Roxb. Schtrl

and Solanum procumbens L. (harvested from Tinh Bien, An Giang province, Vietnam)
with yields of about 10% and high antioxidant capacity. To increase solubility in water,

both extracts were dispersed with support of lecithin and rotor-stator homogenizer. As
with expection, dispersion system of B. pandurata and S. procumbens were obtained

median size of 222 nm and 292 nm determined by LDS method and diameter of 40-60 nm
and 60-160 nm confirmed TEM/SEM methods. Afterwords, both nano suspensions were
converted to powders with maltodextrin carrier using a spray dryer. In dried forms, both
nano products had higher antioxidant capacity than the ethanolic extracts by using an ABTS
assay. The IC50 values of B. pandurata and S. procumbens extracts of 55.98 ppm and 61.11

ppm decreased to 12.11 ppm and 54.75 ppm, respectively. These nano products from this
study can be used as useful and potential materials for functional foods as well as
pharmaceutical products.

iii


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng có ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 01 năm 2019

Nguyễn Minh Đức

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................................. i
TÓM TẮT ..................................................................................................................................ii
ABSTRACT ..............................................................................................................................iii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................... iv

MỤC LỤC .................................................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ...............................................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................................. ix
LỜI MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................xii
Chương 1: TỔNG QUAN .......................................................................................................... 1
1.1.

Tổng quan về củ ngải bún ..................................................................................... 1

1.1.1.

Danh pháp, mô tả, phân bố .................................................................................... 1

1.1.2.

Thành phần hóa học .............................................................................................. 2

1.1.3.

Hoạt tính sinh học ................................................................................................. 4

1.2.

Tổng quan về cà gai leo......................................................................................... 5

1.2.1.

Danh pháp, mơ tả, phân bố .................................................................................... 5

1.2.2.

Thành phần hóa học .............................................................................................. 6

1.2.3.

Hoạt tính sinh học ................................................................................................. 8

1.3.

Tổng quan về cơng nghệ nano............................................................................... 9

1.3.1.

Khái niệm .............................................................................................................. 9

1.3.2.

Tính chất vật liệu nano ........................................................................................ 11

1.3.3.

Các phương pháp tạo hệ phân tán ....................................................................... 12

1.3.4.

Các cơng trình nghiên cứu .................................................................................. 15

Chương 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 17
2.1.

Mục tiêu đề tài ..................................................................................................... 17

2.2.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 17
v


2.3.

Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ............................................................................... 17

2.4.

Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 18

2.4.1.

Phương pháp đo độ ẩm ........................................................................................ 18

2.4.2.

Phương pháp xác định phân bố kích thước hạt và hình thái hạt ......................... 19

2.4.3.

Đánh giá khả năng kháng oxy hóa ...................................................................... 20

2.4.3.1. Phương pháp đánh gía khả năng kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH ....... 20
2.4.3.2. Phương pháp đánh giá khả năng kháng oxy hóa bằng phương pháp ABTS ....... 21

2.5.

Nội dung thực nghiệm ......................................................................................... 23

2.5.1.

Chuẩn bị nguyên liệu........................................................................................... 23

2.5.2.

Điều chế cao thô .................................................................................................. 23

2.5.3.

Tạo hệ phân tán ................................................................................................... 24

2.5.4.

Tạo sản phẩm dạng bột........................................................................................ 28

2.5.5.

Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa ....................................................................... 29

Chương 3: KẾT QUẢ ............................................................................................................... 30
3.1.

Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu ....................................................................... 30

3.1.1.

Ngải bún ………………………………………………………………………30

3.1.2.

Cà gai leo ............................................................................................................. 31

3.2.

Nghiên cứu tạo hệ phân tán cao ngải bún ........................................................... 32

3.2.1.

Ảnh hưởng của tỉ lệ cao và hoạt động bề mặt ..................................................... 32

3.2.2.

Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa.......................................................................... 34

3.2.3.

Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa ..................................................................... 35

3.2.4.

Ảnh hưởng của nồng độ cao ethanol ................................................................... 36

3.2.5.

Ảnh hưởng của quy mơ thí nghiệm ..................................................................... 37

3.2.6.

Kết luận…………………………………………………………………………39

3.3.

Nghiên cứu tạo hệ phân tán cao cà gai leo .......................................................... 42

3.3.1.

Ảnh hưởng của tỉ lệ cao và hoạt động bề mặt ..................................................... 42

3.3.2.

Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa.......................................................................... 43
vi


3.3.3.

Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa ..................................................................... 44

3.3.4.

Ảnh hưởng của nồng độ cao ................................................................................ 45

3.3.5.

Ảnh hưởng quy mơ thí nghiệm ........................................................................... 46

3.3.6.

Kết luận…………………………………………………………………………47

3.4.

Thử nghiệm tạo sản phẩm dạng bột .................................................................... 50

3.4.1.

Bột nano………………………………………………………………………...50

3.4.2.

Khả năng kháng oxi hóa ...................................................................................... 52

3.4.3.

So sánh và đánh giá ............................................................................................. 54

KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 58
PHỤ LỤC 1: Bài báo đã tham gia nghiên cứu ......................................................................... 64
PHỤ LỤC 2: Kết quả phân bố kích thước của các khảo sát trên cao ngải bún ........................ 66
PHỤ LỤC 3: Kết quả phân bố kích thước của các khảo sát trên cao cà gai leo ...................... 69
PHỤ LỤC 4: Số liệu kháng oxy hóa băng phương pháp DPPH .............................................. 72
PHỤ LỤC 5: Số liệu kháng oxy hóa bằng phương pháp ABTS .............................................. 74

vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Phân loại khoa học của cây ngải bún .............................................................1
Bảng 1. 2. Cơng thức hóa học một số hợp chất có trong ngải bún [3-7].........................2
Bảng 1. 3. Hàm lượng các hợp chất trong cao ethanol củ ngải bún ................................4
Bảng 1. 4. Phân loại khoa học của cà gai leo ..................................................................5
Bảng 1. 5. Cơng thức hóa học một số hợp chất có trong cà gai leo [16-19] ...................6
Bảng 1. 6. Hàm lượng các hợp chất trong cao ethanol cây cà gai leo.............................8

Bảng 3. 1. Thông số cơ bản của nguyên liệu cao ethanol ngải bún ..............................30
Bảng 3. 3. Thông số cơ bản của nguyên liệu cao ethanol cà gai leo .............................32
Bảng 3. 5. Điều kiện tạo hệ phân tán nano từ cao ngải bún trên các thiết bị đồng hóa 37
Bảng 3. 6. Thơng số của hệ phân tán cao ngải bún .......................................................40
Bảng 3. 7. Các thông số tạo hệ phân tán cao cà gai leo trên 2 thiết bị FJ200 và SY ....46
Bảng 3. 8. Thông số tính chất hệ phân tán cao cà gai leo .............................................48
Bảng 3. 9. Các thông số đánh giá bột nano ...................................................................51

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Cây ngải bún:

(a) củ (b) hoa (c) cây ...........................................1

Hình 1. 2. Cây cà gai leo .................................................................................................6
Hình 1. 3. Cấu trúc của hoạt động bề mặt .....................................................................10
Hình 1. 4. Tương quan giữa kích thước hạt và diện tích bề mặt [30] ...........................11
Hình 1. 5. Sự tương quan giữa kích thước hạt và độ phân tán ......................................11

Hình 1. 6. Nguyên lý Bottom - up và nguyên lý Top - down........................................12
Hình 1. 7. Cấu tạo và thiết bị đồng hóa rotor – stator ...................................................13
Hình 1. 8. Phương pháp đồng hóa áp suất cao ..............................................................14

Hình 2. 1. Quy trình chuẩn bị ngun liệu khơ --------------------------------------------- 23
Hình 2. 2. Quy trình chiết cao ethanol ------------------------------------------------------- 24
Hình 2. 3. Quy trình tạo hệ phân tán --------------------------------------------------------- 25
Hình 2. 4. Quy trình tạo bột bằng phương pháp sấy phun --------------------------------- 29

Hình 3. 1. Ngoại quan các nguyên liệu từ ngải bún sử dụng trong nghiên cứu ............30
Hình 3. 2. Ngoại quan các nguyên liệu từ cà gai leo sử dụng trong nghiên cứu...........31
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của tỉ lệ cao ethanol ngải bún với chất hoạt động bề mặt đến
kích thước trung bình hệ phân tán cao ngải bún............................................................33
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của tốc độ máy đồng hóa đến kích thước trung bình hệ phân tán
cao ngải bún ...................................................................................................................34
Hình 3. 7. Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình hệ phân tán
cao ngải bún ...................................................................................................................35
Hình 3. 8. Ảnh hưởng nồng độ cao đến kích thước trung bình hệ phân tán cao ngải bún
.......................................................................................................................................36
Hình 3. 9. Mơ hình cấu trúc đồng hóa rotor-stator ........................................................37
Hình 3. 11. Ngoại quan hệ phân tán cao ngải bún.........................................................40

ix


Hình 3. 12. Ảnh chụp TEM hệ phân tán cao ngải bún ..................................................41
Hình 3. 13. Độ bền hệ phân tán cao ngải bún ...............................................................41
Hình 3. 14. Ảnh hưởng của tỉ lệ cao cà gai leo với chất hoạt động bề mặt đến kích
thước trung bình hệ phân tán cao cà gai leo ..................................................................42
Hình 3. 15. Ảnh hưởng của tốc độ máy đồng hóa đến kích thước trung bình hệ phân

tán cao cà gai leo ...........................................................................................................43
Hình 3. 16. Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình hệ phân tán
cao cà gai leo .................................................................................................................44
Hình 3. 17. Ảnh hưởng nồng độ hoạt chất đến kích thước trung bình hệ phân tán cao
cà gai leo ........................................................................................................................45
Hình 3. 18. Ngoại quan hệ phân tán cao cà gai leo .......................................................48
Hình 3. 19. Ảnh chụp SEM của hệ phân tán cao cà gai leo ..........................................49
Hình 3. 20. Độ bền hệ phân tán cao cà gai leo ..............................................................49
Hình 3. 21. Bột nano ngải bún và cà gai leo..................................................................50
Hình 3. 22. Khả năng tái phân tán vào nước của bột nano so với cao chiết .................51
Hình 3. 23. Đường cong mối quan hệ giữa nồng độ và phần trăm ức chế gốc tự do ....52
Hình 3. 24. Khả năng kháng oxy hóa của bột nano ngải bún, cao chiết so với VitC ....53
Hình 3. 25. Khả năng kháng oxy hóa của bột nano cà gai leo, cao chiết so với VitC ..54

x


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DMSO

Dimethyl sulfoxide

IC50

Nồng độ ức chế 50%

ID50

Liều lượng gây lây nhiễm 50%

nm

nano mét

PC50

Nồng độ gây chết 50 %

PEG

polyethylene glycol

PLGA

poly (lactic-co-glycolic acid)

PGE2

prostaglandin E2

SEM

Scanning electron microscopy

TEM

Transmission electron microscopy

t-BHP

tert-butylhydroperoxide

µm

micro mét

µM

micro mol

xi


LỜI MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, hiện có rất nhiều các loại thảo dược có dược lý mạnh tuy nhiên việc
mở rộng và phát triển các sản phẩm từ các loại cây này chưa được chú trọng. Tại tỉnh
An Giang hiện có trên 600 lồi dược liệu trong đó có ngải bún và cà gai leo. Với mục
đích phát triển và ứng dụng hai loại dược liệu vào dược phẩm đặc biệt là cải thiện khả
năng phân tán của cao chiết của 2 loại dược liệu này trong nước, công nghệ nano với
những ưu điểm giúp cải thiện khả năng phân tán của các hợp chất khó tan trong nước và
bảo vệ hoạt chất là hướng đi giúp triển hai loại dược liệu này. Ngoài ra, để bảo quản sản
phẩm lâu hơn, hệ phân tán nano sẽ được tiến hành chuyển xuống thành sản phẩm dạng
bột và đánh giá tính chất của chúng.
Với những mục tiêu nêu trên, tác giả tiến hành nghiên cứu thơng qua đề tài “Nghiên
cứu quy trình chế tạo và khảo sát tính chất sản phẩm nano từ cao ethanol của củ ngải
bún và cây cà gai leo”.

xii

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về củ ngải bún

1.1.1. Danh pháp, mơ tả, phân bố
Cây ngải bún có tên khoa học là Boesenbergia pandurata Roxb. Schltr. Ngoài ra,
cây ngải bún cịn có tên khác là củ ngải, bồng nga truật, … Phân loại khoa học được
trình bày ở Bảng 1. 1 [1].
Bảng 1. 1. Phân loại khoa học của cây ngải bún
Giới

Plantae (Thực vật)

Ngành

Angioperms (Thực vật hạt kín)

Lớp

Monocots (Thực vật một lá mầm)

Phân lớp

Commelinids (Thài lài)

Bộ

Zingiberales (Gừng)

Họ

Zingiberaceae (Gừng)

Chi

Boesenbergia

Loài

B. pandurata

Cây ngải bún là cây thân thảo, mọc từng củ dài, kết chùm. Củ non có màu trắng,
củ già màu vàng nhạt. Lá có phiến, gân lá đối xứng. Cây có ít hoa, thường phát triển ở
nách lá. Hoa có dạng ống, có màu hồng [1].

(a)

Hình 1. 1. Cây ngải bún:

(b)

(c)

(a) củ

1

(b) hoa

(c) cây


Cây ngải bún được trồng nhiều ở một số nước nhiệt đới bao gồm Myanmar,
Indonesia, Malaysia, Thái Lan, Việt Nam, … Ở Việt Nam, cây được trồng nhiều ở các
tỉnh phía Nam, chủ yếu ở An Giang, Trà Vinh, … [2].
1.1.2. Thành phần hóa học
Bảng 1. 2. Cơng thức hóa học một số hợp chất có trong ngải bún [3-7]
Cơng thức

R1

R2

R3

R4

Tên hợp chất

OCH3

OH

H

H

Pinostrobin

OH

OH

H

H

Pinocembrin

OCH3

OH

H

H

Pinostrobinchalcone

OH

OCH3

H

H

Cardamonin

H

OCH3

H

H

5,7-Dimethoxyflavone

H

OCH3

H

OCH3

5,7,4′Trimethoxyflavone

H

OCH3

OCH3

OH

H

OCH3

OH

H

Panduratin A

OH

OH

H

4-Hydroxypanduratin
A

OH

OCH3

OH

Panduratin C

2

OCH3 OCH3

H

5,7,3′,4′Tetramethoxyflavone
5-Hydroxy-3,7
dimethoxyflavone


Isopanduratin A

Isopanduratin A1

Panduratin B

Hiện nay các nhà khoa học đã phân lập rất nhiều hợp chất có trong củ ngải bún.
Tại Thái Lan, đã phân lập được 5 hợp chất từ củ ngải bún bao gồm pinostrobin,
pinocembrin, pinostrobin chalcone, cardamonin và boesenbergin A [3].
Cùng với các hợp chất flavone bao gồm 5,7-dimethoxyflavone, 5,7,4′trimethoxyflavone, 5,7,3′,4′-tetramethoxyflavone, 5-hydroxy-3,7-dimethoxyflavone,
3,5,7-trimethoxyflavone, 5-hydroxy-3,7,4′-trimethoxyflavone và 5-hydroxy-3,7,3′,4′tetramethoxyflavone [4]. Qua nghiên cứu quang phổ đã xác định được thêm panduratin
B1, panduratin B2, panduratin B [5].
Tại Indonesia các nhà khoa học cũng phân lập được isopanduratin A, isopanduratin
A1 [6]. Trong khi ở Myanmar, các nhà khoa học cũng đã cô lập được một số hợp như
boesenbergin A, pinostrobin, pinocembrin, panduratin A, panduratin C, cardamonin, 4hydroxypanduratin A [7].
Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Trung Nhân đã phân lập và
đinh lượng được một số hợp chất có trong củ ngải bún [8].

3


Bảng 1. 3. Hàm lượng các hợp chất trong cao ethanol củ ngải bún
Hàm lượng (%)

Hợp chất
Pinostropin

18.31

Pinocembrin

3.33

Cardamonin

0.27

Isopanduratin A

1.13

4-Hydroxypanduratin

0.49

1.1.3. Hoạt tính sinh học
Ở Việt Nam, củ ngải bún được sử dụng để trị hen suyễn, tiêu chảy, khó tiêu, ngứa,
sốt, loét, khô miệng, đau dạ dày, … Ở Thái Lan, củ ngải bún có tên là “kra - chai”, được
dùng điều trị bệnh hen suyễn, tiêu chảy, chống ung thư, các chứng đầy bụng khó tiêu,
… [2]. Ở Indonesia, củ ngải bún có tên là “kunci pepet”, có thể chữa ho khan [9]
Với các hợp chất phân lập được các nhà khoa học đã có những nghiên cứu hoạt
tính sinh học của các chất này và cho kết quả như sau:
Năm 2002, Tuchinda và cộng sự đã tiến hành thử nghiệm chống viêm trên tai bị
phù nề ở chuột, cho thấy 4-hydroxypanduratin A và panduratin A có khả năng ức chế

mạnh chứng viêm tai với giá trị ID50 lần lượt là 84 và 12 µm/tai [10].
Năm 2009, Tewtrakul và cộng sự tiến hành thử nghiệm hoạt tính ức chế sự hình
thành nitric oxide NO với IC50 của hydroxypanduratin A, panduratin A lần lượt là 13.3
mM, 5.3 mM và ức chế mạnh sự hình thành PGE2 với giá trị IC50 lần lượt là 12.3 và
10.5 mM [11].
Năm 2005, Sohn và cộng sự tiến hành thử nghiệm khả năng kháng oxy hóa và ức
chế tert-butylhydroperoxide (t-BHP) - gây độc cho dòng tế bào gan ở người (HepG2).
Kết quả cho thấy panduratin A ức chế mạnh t-BHP rõ rệt ở nồng độ 17.5 µM [12].
Năm 2006, Kirana và các cộng sự đã thử nghiệm và cho kêt quả là chiết xuất
ethanol của củ ngải bún cho thấy tác dụng ức chế mạnh sự tăng trưởng của tế bào ung
thư. Trong đó, Panduratin A được phân lập từ củ ngải bún đã được tìm thấy có hoạt tính

4


ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư vú MCF-7 ở người và tế bào ung thư tuyến
ruột kết HT-29 ở người với IC50 lần lượt là 3.75 và 6.56 µg.mL-1 [13].
Năm 2008, Win và cộng sự báo cáo việc xác định các chất phân lập mới sử dụng
phân tích quang phổ và thử nghiệm in vitro gây độc tế bào tế bào ung thư tuyến tụy
PANC-1 ở người. Panduratin A và nicolaioidesin B đã được tìm thấy là các thành phần
mạnh nhất có PC100 là 2.5 µM [7].
Năm 2016, nhóm nghiên cứu của Nguyễn Trung Nhân qua quá trình sàng lọc các
dược liệu đã tìm thấy củ ngải bún (Boesenbergia pandurata Roxb. Schltr) có khả năng
ức chế dòng tế nào ung thư tuyến tụy PANC-1 rất mạnh, đặc biệt với giá trị PC50 = 6.7
µg.mL-1 (mơi trường thiếu dinh dưỡng) và PC50 = 51.3 µg.mL-1 (mơi trường đủ dinh
dưỡng) [8].
1.2.

Tổng quan về cà gai leo

1.2.1. Danh pháp, mơ tả, phân bố
Cà gai leo cịn có tên gọi khác là cà gai dây, cà vạnh, cà quýnh, cà lù, cà bò, cà Hải
Nam, cà quánh, trap khar (Campuchia), Blouxit (Lào), … [14]
Tên khoa học của cây cà gai leo là Solanum procumbens L. hoặc Solanum
hainanense H. Phân loại khoa học được trình bày ở Bảng 1. 4 [15].
Bảng 1. 4. Phân loại khoa học của cà gai leo
Giới

Plantae (Thực vật)

Ngành

Mangolipphyta (Thực vật có hoa)

Lớp

Mangoliopsida (Thực vật hai lá mầm)

Bộ

Solanales (Cà)

Họ

Solanaceae (Cà)

Chi

Solanum

Loài

S. procumbens

Cà gai leo là loài cây nhỏ sống nhiều năm mọc leo hay bò dài đến 0.6 - 1.0 m. Lá
cây mọc so le có hình bầu dục. Hoa kết thành cụm, có màu tím nhạt. Quả là dạng quả

5


mọng bóng, hình cầu, khi chín có màu đỏ. Cà gai leo mọc rải rác khắp nơi, thường ra
hoa vào tháng 4-5 và có quả vào khoảng tháng 7 – 9 [14].

Hình 1. 2. Cây cà gai leo

Cà gai leo phân bố ở cả Trung Quốc, Lào, Campuchia, Việt Nam, … Ở nước ta,
cà gai leo được tìm thấy ở nhiều nơi như Sơn La, Hà Nội, Thừa Thiên Huế, Khánh Hịa,
Gia Lai, An Giang, … [15].
1.2.2. Thành phần hóa học
Bảng 1. 5. Cơng thức hóa học một số hợp chất có trong cà gai leo [16-19]
Cơng thức hóa học

Tên hợp chất

3β-hydroxy-5α-pregnan-16-one

Solasodine

(22R,25R)-spirosol-4-en-3-one

6


Vaccenic acid

Solasonine

Diosgenin

β-Sitosterol

Chlorogenic acid

Coumarin

Trong thành phần hóa học của cà gai leo, solasodine là hợp chất chính, đây là
một steroid alkaloid được tìm thấy ở khoảng 250 lồi cây khác nhau thuộc họ cà, đặc
biệt là chi Solanum, chúng thường tồn tại ở dạng glycoside [20].
Năm 1978, G. Adam và các cộng sự đã nghiên cứu và phân lập các hợp chất từ cao
CHCl3 của rễ và lá Cây cà gai leo (Solanum procumbens L.). Kết quả đã phân lập được
(22R,25R)-spirosol-4-en-3-one [16].
Một năm sau đó, nhóm tác giả này tiếp tục phân lập được 3β-hydroxy-5α-pregnan16-one từ cao chiết CHCl3 của rễ cây cà gai leo (Solanum procumbens L.) [17].

7


Năm 2002, Nguyễn Thị Bích Thu đã nghiên cứu và phân lập được một hợp chất
glycoalcaloid từ rễ cây cà gai leo (Solanum procumbens L.) là solasonine và cho kết quả
sơ bộ thành phần hóa học trong cà gai leo gồm có alkaloid, glycoalkaloid (solasonine,
solasodine), steroid saponin (diosgenin), phenolic acid (chlorogenic acid và caffeic

acid), flavonoid, coumarin, acid amin, phytosterol (-sitosterol), chất béo, carotenoid và
các đường khử tự do [18].
Năm 2017, nhóm nghiên cứu của Nguyễn Thị Thanh Mai đã phân lập và định
lượng được một số hợp chất có trong cây cà gai leo [21].
Bảng 1. 6. Hàm lượng các hợp chất trong cao ethanol cây cà gai leo
Thành phần hóa học

Hàm lượng (%)

Ursolic acid

0.17

cis-Vaccenic acid

31.88

β-Sitosterol

2.05

Vaccenic acid là thành phần có hàm lượng cao trong cao chiết và có nhiều hoạt
tính sinh học cao như kháng viêm, kháng ung thư vú, giảm nguy cơ suy tim, … [22].
1.2.3. Hoạt tính sinh học
Ở Việt Nam, trong dân gian, cà gai leo là thành phần của các bài thuốc chữa rắn
cắn, ho gà, phong thấp, viêm gan, xơ gan, … Ở Trung Quốc, lá cà gai leo được dùng để
trị viêm tuyến sữa [14].
Năm 1998, Nguyễn Phúc Thái và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính bảo vệ gan bị
gây độc bởi trinitrotoluene (TNT) của cà gai leo trên 3 nhóm chuột: nhóm kiểm sốt,
nhóm bị gây độc, nhóm bảo vệ. Kết quả cho thấy cà gai leo có hoạt tính bảo vệ gan bị

gây độc bởi TNT [19].
Năm 2013, Nguyễn Quang Vinh và cộng sự tiếp tục thử nghiệm hoạt tính kháng
khuẩn của cà gai leo bằng phương pháp khếch tán đĩa với 2 chủng nấm là Aspergillus
niger, Penicillin cyclopium và 2 chủng nấm men là Saccharomyces cerevisiae, Candida
albicans của 3 cao chiết methanol, ethanol và acetone. Kết quả thí nghiệm cho thấy hoạt
tính kháng khuẩn của cà gai leo hầu hết thể hiện tốt nhất trên cao chiết methanol với
8


đường kính ức chế tăng trưởng đối với Aspergillus niger là 8,60 ± 0,2; Penicillin
cyclopium là 12,89 ± 0,69; Saccharomyces cerevisiae là 9,00 ± 0,66; Candida albicans
là 8,17 ± 0,14 [23].
Năm 2017, Shen và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính ức chế tế bào ung thư phổi
của solasodine. Kết quả thu được solasodine ức chế tế bào A549 gây ung thư phổi ở
nồng độ 16 µM từ 24 đến 48 giờ còn ở nồng độ dưới 12 M trong 24 giờ thì khơng hiệu
quả [24].
Với nghiên cứu đã đươc nghiên cứu, cà gai leo và ngải bún có tiềm năng lớn để
ứng dụng các sản phẩm của chúng vào dược phẩm. Tuy nhiên các hợp chất và cao của
cà gai leo và ngải bún có độ phân tán trong nước thấp làm hạn chế sự hấp thu vào cơ
thể. Do đó, cần một phương pháp làm tăng độ phân tán của sản phẩm trong nước và
công nghệ nano là cơng nghệ thích hợp để sử dụng.
1.3.

Tổng quan về cơng nghệ nano

1.3.1. Khái niệm
Công nghệ nano là công nghệ tạo ra các vật liệu, các sản phẩm có kích thước nano
với các tính chất và chức năng mới mà chúng ta có thể khống chế và điều khiển được.
Yếu tố trung tâm của cơng nghệ nano là kích thước (1 – 1000 nm). Trong dược phẩm,
thuốc tạo bởi những hoạt chất và vật liệu polymer có nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn 300

°C thì việc tạo ra hạt có kích thước trong khoảng 1 - 100 nm rất khó, do đó, tạo ra các
hạt nhỏ hơn 300 nm là phù hợp [25].
Khi kích thước giảm tới kích thước nano thì các tiểu phân nano có thể thay đổi các
tính chất vật lý như màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, các tính chất nhiệt, từ, điện, quang mà
khơng cần thay đổi thành phần hóa học dẫn tới xuất hiện các tính chất mới. Khi kích
thước giảm, tỉ số giữa diện tích bề mặt và thể tích tăng mạnh, hiệu ứng bề mặt chiếm ưu
thế là điều kiện lý tưởng cho các vật liệu tổ hợp nano, các tương tác hóa học, xúc tác,
các vật liệu dự trữ năng lượng, các thuốc chữa bệnh, … thể hiện tính chất đặc thù hoặc
tăng khả năng hoạt động [26, 27].

9


Với mỗi loại tiểu phân nano có những đặc trưng riêng, phạm vi ứng dụng khác
nhau như nano tinh thể (nanocrystal), hệ vi nhũ (nanoemulsion), nanocapsule, hạt
nanopolymer (nanosphere) và liposome, … [26].
Do đặc điểm chung của các hoạt chất hay thuốc khi mang đi tạo hệ phân tán nano
là khó tan hay khó phân tán trong dung mơi nên để việc tạo hệ phân tán được thuận lợi,
ngồi dung mơi thì hệ cịn sử dụng thêm chất hỗ trợ tạo hệ phân tán. Đó là chất hoạt
động bề mặt [28].
Chất hoạt động bề mặt là các phân tử có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp có khả
năng làm giảm sức căng bề mặt của dung mơi chứa nó. Chúng có cấu tạo gồm hai phần
chính: một phần phân cực thân nước và một phần không phân cực thân dầu (kỵ nước).
Pha phân cực thường là nước, cịn pha khơng phân cực thường gặp là khơng khí, dầu và
các dung mơi hữu cơ Hình 1. 3 [29].
Đầu thân nước như: sulfonate, sulfate, phosphate, cacboxylate, ammonium, …
Đầu thân dầu như: acid béo tự nhiên, paraffin, akylbenzen, chuỗi polymer, ...

Hình 1. 3. Cấu trúc của hoạt động bề mặt

Mỗi chất hoạt động bề mặt có độ ái nước và kị nước khác nhau. Sự khác nhau này
thể hiện qua chỉ số HLB (Hydrophile – Lipophile - Balance). HLB cho biết tỉ lệ giữa
tính ái nước và kị nước, được biểu thị bằng thang đo có giá trị từ 1 - 20. Các chất hoạt
động bề mặt có tính ái nước thấp thì HLB nhỏ, chất hoạt động bề mặt có tính ái nước
cao thì HLB lớn [28].

10