Nâng cao khả năng thu nhận saponin triterpenoid thô từ đảng sâm codonopsis javanica (blume) hook f bằng enzyme và sóng siêu âm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TRƯƠNG HOÀNG DUY

NÂNG CAO KHẢ NĂNG THU NHẬN
SAPONIN TRITERPENOID THÔ TỪ ĐẢNG SÂM
Codonopsis javanica (Blume) Hook. f.
BẰNG ENZYME VÀ SĨNG SIÊU ÂM

Chun ngành: Cơng nghệ Thực phẩm và Đồ uống
Mã số: 605402

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS Đống Thị Anh Đào
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS Trần Công Luận
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Trần Bích Lam
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG

Tp.HCM ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................

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 KỸ THUẬT HĨA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP. HCM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-------

-------

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Trương Hoàng Duy

MSHV: 12113007

Ngày, tháng, năm sinh: 05/11/1986

Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống

Mã số: 605402

I. TÊN ĐỀ TÀI
Nâng cao khả năng thu nhận saponin triterpenoid thô từ Đảng sâm Codonopsis
javanica (Blume) Hook. f. bằng enzyme và sóng siêu âm
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
- Nghiên cứu q trình trích ly thu nhận saponin triterpenoid thô từ Đảng sâm bằng
enzyme cellulase, enzyme pectinase và sóng siêu âm, đồng thời khảo sát kết hợp giữa
enzyme và sóng siêu âm.
- Vi bao hợp chất saponin triterpenoid tạo dạng bột bằng phương pháp sấy phun.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2013
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 23/05/2014
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS Đống Thị Anh Đào
Tp. HCM, ngày … tháng … năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BƠ MƠN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC


LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành luận văn này, chúng tơi đã nhận được sự giúp đỡ từ nhiều phía.
Chúng tơi xin gởi lời cảm ơn đến Trường ĐH Bách Khoa đã tạo điều kiện cho
chúng tôi học tập, nghiên cứu. Cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật hóa học đã hỗ
trợ cho chúng tôi trang thiết bị, thủ tục cần thiết.
Đặc biệt chúng tôi xin cảm ơn đến cô Đống Thị Anh Đào là cán bộ trực tiếp
hướng dẫn và định hướng khoa học để chúng tơi hồn thành tốt bài luận văn này.
Chúng tôi cũng xin cảm ơn đến nhóm sinh viên trường ĐH Cơng nghiệp Tp.
HCM đã hỗ trợ cho chúng tơi hồn thành các nghiên cứu trong luận văn này.
TP. HCM, ngày 7 tháng 7 năm 2014


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này, chúng tơi tập trung vào việc tìm hiểu về q trình trích
ly thu nhận saponin triterpenoid thô từ Đảng sâm theo phương pháp trích ly bằng
enzyme cellulase, enzyme pectinase và phương pháp kết hợp giữa hai enzyme trên
với sóng siêu âm.
Đối với quá trình trích ly thu nhận saponin triterpenoid bằng enzyme cellulase
với các điều kiện đã được tối ưu hóa thì hàm lượng saponin triterpenoid thu được là
4941mg/100gDW.
Tương tự như cách thực hiện trích ly sử dụng enzyme cellulase thì khi tiến hành
trích ly thu nhận saponin triterpenoid bằng enzyme pectinase, hàm lượng saponin
triterpenoid thu nhận được cao hơn và đạt được 5187,97mg/100gDW.
Tiếp theo, chúng tôi tiến hành phương pháp xử lý kết hợp giữa sóng siêu âm và
enzyme. Qua thực nghiệm chúng tơi nhận thấy:
+ Khi sử dụng kết hợp sóng siêu âm trước và enzyme cellulase sau thì hàm

lượng saponin triterpenoid thu nhận được là 5698,63mg/100gDW. Còn khi sử dụng
phương pháp xử lý enzyme cellulase trước, sóng siêu âm sau thì hàm lượng saponin
triterpenoid thu được là 5498,76mg/100gDW.
+ Khi sử dụng kết hợp sóng siêu âm trước và enzyme pectinase sau thì hàm
lượng saponin triterpenoid thu nhận được là 5972,04mg/100gDW. Và với phương
pháp xử lý enzyme pectinase trước, sóng siêu âm sau thì hàm lượng saponin
triterpenoid là 5531,34mg/100gDW.
Ở phương pháp kết hợp giữa sóng siêu âm và enzyme cho kết quả thu nhận
saponin triterpenoid là cao hơn so với việc xử lý riêng lẽ đối với từng loại enzyme.
Trong nghiên cứu này, chúng tơi cũng tiến hành khảo sát trích ly saponin
triterpenoid bằng nước và bằng sóng siêu âm, hàm lượng saponin triterpenoid nhận
được là 2374,52mg/100gDW khi trích ly bằng nước. Cịn đối với sử dụng sóng siêu
âm, hàm lượng saponin triterpenoid nhận được là 2937,66mg/100gDW.
Bên cạnh đó, chúng tơi cũng đã bước đầu thực hiện vi bao hợp chất saponin
triterpenoid trích ly được bằng phương pháp sấy phun tạo dạng bột với chất mang là
maltodextrin và gum arabic.


ABSTRACT
In this report, we studied the extraction of triterpenoid saponin from
Campanumoea javanica Blumme using enzyme cellulase, pectinase and combining
two enzymes with ultrasound.
For the extraction of triterpenoid saponins using cellulase enzymes, conditions
have been optimized, triterpenoid saponins obtained is 4941mg/100gDW.
When we using pectinase enzymes, triterpenoid saponins obtained is
5187,97mg/100gDW.
And then, we combine ultrasound and enzyme, the results showed:
+ Method using enzyme cellulase before, ultrasound after, triterpenoid saponins
obtained is 5698,63mg/100gDW. And method using ultrasound before, enzyme
cellulase after, triterpenoid saponins obtained is 5498,76mg/100gDW.

+ Method using enzyme pectinase before, ultrasound after, triterpenoid
saponins obtained is 5972,04mg/100gDW. And method using ultrasound before,
enzyme cellulase after, triterpenoid saponins obtained is 5531,34mg/100gDW.
In the method of combining ultrasound and enzymes for the results obtained
triterpenoid saponin is higher than use of each enzyme.
We also conducted extraction of triterpenoid saponin using water and
ultrasound, triterpenoid saponins is 2374.52mg/100gDW when extracted with water.
As for the use of ultrasound, triterpenoid saponins is 2937.66mg/100gDW.
Finally, we use microencapsulation techniques to create a powder from
triterpenoid saponin compounds extracted by spray drying method with maltodextrin
and gum arabic.


LỜI CAM ĐOAN

Tơi tên: Trương Hồng Duy

MSHV: 12113007

Sinh ngày: 05/11/1986

Nơi sinh: Long An

Hiện đang là học viên cao học khóa 2012 ngành Công nghệ Thực phẩm và Đồ
uống - Trường ĐH Bách Khoa Tp. HCM
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung luận văn được trình bày ở đây do chính tơi
thực hiện, số liệu được thu thập một cách khách quan và khơng sao chép bất kì nội
dung của tác giả nào trong và ngồi nước Việt Nam.
Nếu có gì sai phạm, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng bảo vệ
luận văn và nhà trường.

Tp. HCM, ngày 8 tháng 7 năm 2014
Học viên

Trương Hoàng Duy



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................4
1.1. Tổng quan về nguyên liệu sâm và Đảng sâm.......................................................4
1.1.1. Nguyên liệu sâm ................................................................................................4
1.1.2. Đảng sâm ...........................................................................................................6
1.1.2.1. Mô tả ..............................................................................................................6
1.1.2.2. Đặc điểm vi phẫu của rễ .................................................................................7
1.1.2.3. Nơi sống và phân bố.......................................................................................7
1.1.2.4. Thành phần hóa học của rễ cây Đảng sâm .....................................................8
1.2. Tổng quan về hợp chất saponin và saponin triterpenoid ..................................... 8
1.2.1. Khái niệm saponin.............................................................................................8
1.2.2. Phân loại ............................................................................................................8
1.2.3. Saponin triterpenoid ..........................................................................................9
1.2.4. Công dụng của saponin ...................................................................................16
1.3. Tìm hiểu về sóng siêu âm...................................................................................17
1.3.1. Khái niệm ........................................................................................................17
1.3.2. Cơ chế tác dụng ...............................................................................................18
1.3.3. Thiết bị phát sóng siêu âm ..............................................................................19
1.3.4. Ứng dụng của sóng siêu âm ............................................................................20
1.4. Tổng quan về enzyme cellulsae và pectinase.....................................................22
1.4.1. Enzyme cllulase ..............................................................................................22
1.4.1.1. Định nghĩa ....................................................................................................22

1.4.1.2. Cơ chế hoạt động của enzyme cellulase ......................................................22
1.4.1.3. Phân loại enzyme cellulase...........................................................................22
1.4.2. Enzyme pectinase ............................................................................................23
1.4.2.1. Định nghĩa ....................................................................................................23
1.4.2.2. Cơ chế hoạt động của enzyme pectinase......................................................23
1.4.2.3. Phân loại enzyme pectinase .........................................................................24
1.4.3. Phương pháp kiểm tra saponin ........................................................................28


CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................29
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất ..........................................................................29
2.1.1. Nguyên liệu .....................................................................................................29
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất ..............................................................................29
2.1.2.1. Dụng cụ, thiết bị ...........................................................................................29
2.1.2.2. Hóa chất .......................................................................................................30
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................30
2.2.1. Khảo sát ngun liệu đảng sâm.......................................................................32
2.2.2. Khảo sát q trình trích ly bằng nước .............................................................32
2.2.2.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu:nước....................................................................32
2.2.2.2. Khảo sát nhiệt độ trích ly .............................................................................32
2.2.2.3. Khảo sát thời gian trích ly ............................................................................33
2.2.2.4. Tối ưu hóa ....................................................................................................33
2.2.3. Khảo sát q trình trích ly bằng sóng siêu âm ................................................33
2.2.3.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu:nước....................................................................33
2.2.3.2. Khảo sát nhiệt độ siêu âm ............................................................................34
2.2.3.3. Khảo sát thời gian siêu âm ...........................................................................34
2.2.3.4. Tối ưu hóa ....................................................................................................35
2.2.4. Khảo sát q trình thu nhận saponin triterpenoid bằng enzyme cellulase và
enzyme pectinase ......................................................................................................36
2.2.4.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : nước..................................................................36

2.2.4.2. Khảo sát pH ..................................................................................................36
2.2.4.3. Khảo sát thời gian ủ .....................................................................................36
2.2.4.4. Khảo sát nhiệt độ ủ.......................................................................................37
2.2.4.5. Khảo sát nồng độ enzyme ............................................................................37
2.2.4.6. Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến q trình trích ly bằng enzyme và
tối ưu hóa ...................................................................................................................38
2.2.5. Khảo sát kết hợp: xử lý bằng sóng siêu âm trước, xử lý bằng enzyme sau ....38
2.2.5.1. Khảo sát hàm lượng enzyme ........................................................................38
2.2.5.2. Khảo sát thời gian xử lý bằng enzyme .........................................................39
2.2.5.3. Khảo sát thời gian xử lý bằng sóng siêu âm ................................................40


2.2.5.4. Khảo sát nhiệt độ xử lý bằng sóng siêu âm..................................................41
2.2.6. Khảo sát kết hợp: xử lý bằng enzyme trước, xử lý bằng sóng siêu âm sau ....41
2.2.6.1. Khảo sát nồng độ enzyme ............................................................................41
2.2.6.2. Khảo sát thời gian xử lý bằng enzyme .........................................................42
2.2.6.3. Khảo sát thời gian xử lý bằng sóng siêu âm ................................................43
2.2.6.4. Khảo sát nhiệt độ xử lý bằng sóng siêu âm..................................................43
2.2.7. So sánh các điều kiện trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được ............................................................................................................44
2.2.8. Bước đầu ứng dụng kỹ thuật vi bao hợp chất saponin triterpenoid thu nhận
được từ đảng sâm ......................................................................................................44
2.3. Các phương pháp phân tích ................................................................................45
2.3.1. Xác định độ ẩm ...............................................................................................45
2.3.2. Xác định hàm lượng tro ..................................................................................45
2.3.3. Xác định hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH ........................45
2.3.4. Xác định hàm lượng saponin triterpenoid .......................................................45
2.3.4.1. Xây dựng đường chuẩn bằng acid oleanolic ................................................45
2.3.4.2. Xác định saponin triterpenoid trong mẫu .....................................................46
2.3.5. Quy trình trích ly và phân tích mẫu ................................................................47

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................50
3.1. Kết quả kiểm tra một số chỉ tiêu ban đầu của nguyên liệu ................................50
3.2. Khảo sát q trình trích ly saponin triterpenoid bằng nước ...............................50
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ nước và nguyên liệu ..................................................................50
3.2.2. Khảo sát nhiệt độ của nước ảnh hưởng đến quá trình thu nhận saponin
triterpenoid bằng nước ..............................................................................................52
3.2.3. Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến quá trình thu nhận saponin triterpenoid
bằng nước ..................................................................................................................54
3.2.4. Tối ưu hóa q trình trích ly saponin triterpenoid bằng nước ........................56
3.3. Khảo sát q trình trích ly triterpen saponin bằng sóng siêu âm .......................58
3.3.1. Khảo sát tỉ lệ ngun liệu:nước ảnh hưởng đến q trình trích ly saponin
triterpenoid bằng sóng siêu âm .................................................................................59
3.3.2. Khảo sát nhiệt độ siêu âm ảnh hưởng đến quá trình thu nhận saponin
triterpenoid ................................................................................................................60


3.3.3. Khảo sát thời gian siêu âm ảnh hưởng đến q trình thu nhận saponin
triterpenoid ................................................................................................................62
3.3.4. Tối ưu hóa .......................................................................................................64
3.4. Khảo sát quá trình thu nhận saponin triterpenoid bằng enzyme cellulase và
enzyme pectinase ......................................................................................................67
3.4.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu:nước.......................................................................67
3.4.2. Khảo sát pH .....................................................................................................70
3.4.3. Khảo sát thời gian ủ enzyme ...........................................................................72
3.4.4. Khảo sát nhiệt độ ủ..........................................................................................74
3.4.5. Khảo sát hàm lượng enzyme ...........................................................................76
3.4.6. Tối ưu hóa .......................................................................................................79
3.4.6.1. Enzyme cellulase..........................................................................................79
3.4.6.2. Enzyme pectinase .........................................................................................82
3.5. Khảo sát sử dụng kết hợp enzyme cellulsase, enzyme pectinase và sóng siêu âm

...................................................................................................................................86
3.5.1. Xử lý bằng siêu âm trước kết hợp với xử lý bằng enzyme sau .......................86
3.5.1.1. Khảo sát hàm lượng enzyme ........................................................................86
3.5.1.2. Khảo sát thời gian ủ enzyme ........................................................................88
3.5.1.3. Khảo sát thời gian siêu âm ...........................................................................90
3.5.1.4. Khảo sát nhiệt độ siêu âm ............................................................................93
3.5.2. Xử lý bằng enzyme trước kết hợp với xử lý bằng sóng siêu âm sau ..............95
3.5.2.1. Khảo sát hàm lượng enzyme ........................................................................95
3.5.2.2. Khảo sát thời gian ủ enzyme ........................................................................97
3.5.2.3. Khảo sát thời gian siêu âm ...........................................................................99
3.5.2.4. Khảo sát nhiệt độ siêu âm ..........................................................................101
3.6. So sánh các điều kiện trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được ..........................................................................................................103
3.6.1. So sánh các điều kiện trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được ..........................................................................................................103
3.6.2. Kết quả chụp SEM ........................................................................................105
3.7. Kết quả kiểm tra sản phẩm vi bao hợp chất saponin triterpenoid ....................106
3.7.1. Đánh giá sản phẩm vi bao hợp chất saponin triterpenoid .............................106


3.7.2. Kết quả chụp SEM ........................................................................................107
3.8. Kiểm tra và so sánh khả năng chống oxy hóa của hợp chất saponin triterpenoid
thô thu nhận được ....................................................................................................108
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................110
4.1. Kết luận ............................................................................................................110
4.2. Kiến nghị ..........................................................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................112


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Vi phẫu Đảng sâm Trung Quốc .................................................................. 7
Hình 1.2. Phân loại Saponin........................................................................................9
Hình 1.3. Cấu trúc hóa học cơ bản của saponin (a: triterpenoid; b: steroid) ..............9
Hình 1.4. Cấu trúc cơ bản của Triterpenoid sapogenins với vòng ABCDE .............10
Hình 1.5. Cơng thức cấu tạo của nhóm oleanan .......................................................11
Hình 1.6. Cơng thức cấu tạo của nhóm ursan (a: ursan, b: α-amyrin) ......................12
Hình 1.7. Cơng thức cấu tạo của nhóm lupan ...........................................................12
Hình 1.8. Cơng thức cấu tạo của nhóm hopan ..........................................................13
Hình 1.9. Cơng thức cấu tạo của nhóm dammaran ...................................................14
Hình 1.10. Cơng thức cấu tạo của nhóm lanostan ....................................................14
Hình 1.11. Cơng thức cấu tạo của nhóm cucurbitan .................................................15
Hình 1.12. Cơng thức cấu tạo saponin 1-4 ................................................................17
Hình 1.13. Cơ chế phá vỡ tế bào vật liệu của xâm thực bằng sóng siêu âm.............19
Hình 1.14. Sơ đồ tác dụng của enzyme pectinase lên pectin ....................................26
Hình 1.15. Sơ đồ phân loại enzyme pectinase ..........................................................27
Hình 2.1. Mẫu đảng sâm 3 năm tuổi .........................................................................29
Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu.......................................................................................31
Hình 2.3. Đường chuẩn acid oleanolic ......................................................................46
Hình 2.4. Quy trình trích ly và phân tích mẫu ..........................................................49
Hình 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ ngun liệu:nước trích ly đến...................................51
hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận được ........................................................51
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được ..................................................................................................................53
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được ..................................................................................................................54
Hình 3.4. Mặt đáp ứng hàm lượng saponin triterpenoid theo tỉ lệ nguyên liệu:nước
và nhiệt độ .................................................................................................................58
Hình 3.5. Mặt đáp ứng hàm lượng saponin triterpenoid theo thời gian và nhiệt độ .58
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : nước đến hàm lượng saponin
triterpenoid thu nhận được bằng sóng siêu âm .........................................................59

Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được ..................................................................................................................61
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được ..................................................................................................................63
Hình 3.9. Mặt đáp ứng hàm lượng saponin triterpenoid theo ...................................67
tỉ lệ nguyên liệu : nước và nhiệt độ ...........................................................................67
Hình 3.10. Mặt đáp ứng hàm lượng ..........................................................................67
saponin triterpenoid theo thời gian và nhiệt độ .........................................................67
Hình 3.11. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu:nước đến hàm lượng saponin
triterpenoid thu nhận được bằng enzyme cellulase ...................................................68
Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu:nước đến hàm lượng saponin
triterpenoid thu nhận được bằng enzyme pectinase ..................................................68
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận được
bằng enzyme cellulase...............................................................................................71
Hình 3.14. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận được
bằng enzyme pectinase ..............................................................................................71
Hình 3.15. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận
được bằng enzyme cellulase .....................................................................................73
Hình 3.16. Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận
được bằng enzyme pectinase.....................................................................................73
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận
được bằng enzyme cellulase .....................................................................................75
Hình 3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ đến hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận
được bằng enzyme pectinase.....................................................................................75
Hình 3.19. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase.......................................................................77
Hình 3.20. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase......................................................................78

Hình 3.21. Mặt đáp ứng hàm lượng saponin triterpenoid theo hàm lượng enzyme và
thời gian ủ enzyme cellulase .....................................................................................82
Hình 3.22. Mặt đáp ứng hàm lượng saponin triterpenoid theo hàm lượng enzyme và
thời gian ủ enzyme pectinase ....................................................................................86
Hình 3.23. Ảnh hưởng hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được khi trích ly bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ...............................87


Hình 3.24. Ảnh hưởng hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được khi trích ly bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ..............................88
Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ............................................89
Hình 3.26. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ...........................................90
Hình 3.27. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ............................................92
Hình 3.28. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ...........................................92
Hình 3.29. Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ..................................................94
Hình 3.30. Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm .................................................94
Hình 3.31. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ............................................96
Hình 3.32. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ...........................................96
Hình 3.33. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ............................................98
Hình 3.34. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ...........................................98

Hình 3.35. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ..........................................100
Hình 3.36. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid
thu nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm .........................................100
Hình 3.37. Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được bằng enzyme cellulase và sóng siêu âm ................................................102
Hình 3.38. Ảnh hưởng của nhiệt độ siêu âm đến hàm lượng saponin triterpenoid thu
nhận được bằng enzyme pectinase và sóng siêu âm ...............................................102
Hình 3.39. Hình biểu diễn hàm lượng saponin triterpenoid thu nhận được qua các
phương pháp trích ly khác nhau ..............................................................................104
Hình 3.40. Hình ảnh phân tích bề mặt bằng kỹ thuật kính hiển vi điện tử quét (SEM)
.................................................................................................................................105


Hình 3.41. Hình ảnh phân tích bề mặt của mẫu bột sau sấy phun bằng kỹ thuật kính
hiển vi điện tử quét (SEM) ......................................................................................108


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nguyên liệu sâm .........................................................................................4
Bảng 1.2. Các ứng dụng của sóng siêu âm trong cơng nghệ thực phẩm ..................21
Bảng 1.3. Tác dụng của năng lượng siêu âm ............................................................21
Bảng 2.1. Xây dựng đường chuẩn acid oleanolic .....................................................46
Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu của nguyên liệu ..........................................50
Bảng 3.2. Các yếu tố dùng trong RSM .....................................................................56
Bảng 3.3. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM để tối ưu hóa hàm lượng saponin
triterpenoid ................................................................................................................56
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của các biến đến hàm mục tiêu ..............................................57
Bảng 3.5. Phân tích phương sai của mơ hình hồi quy...............................................57
Bảng 3.6. Các yếu tố dùng trong RSM .....................................................................64

Bảng 3.7. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM để tối ưu hóa hàm lượng saponin
triterpenoid ................................................................................................................65
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của các biến đến hàm mục tiêu ..............................................66
Bảng 3.9. Phân tích phương sai của mơ hình hồi quy...............................................66
Bảng 3.10. Các biến trong ma trận Plackett-Burman và ảnh hưởng của chúng .......79
Bảng 3.11. Ma trận thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman ........................................80
Bảng 3.12. Các yếu tố dùng trong RSM ...................................................................80
Bảng 3.13. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM để tối ưu hóa hàm lượng ..................81
saponin triterpenoid ...................................................................................................81
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của các biến đến hàm mục tiêu ............................................81
Bảng 3.15. Phân tích phương sai của mơ hình hồi quy.............................................82
Bảng 3.16. Các biến trong ma trận Plackett-Burman và ảnh hưởng của chúng .......83
Bảng 3.17. Ma trận thiết kế thí nghiệm Plackett-Burman ........................................83
Bảng 3.18. Các yếu tố dùng trong RSM ...................................................................84
Bảng 3.19. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM để tối ưu hóa hàm lượng saponin
triterpenoid ................................................................................................................84
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của các biến đến hàm mục tiêu ............................................85
Bảng 3.21. Phân tích phương sai của mơ hình hồi quy.............................................85
Bảng 3.22. Thơng số trích ly của các phương pháp đã khảo sát .............................104


Bảng 3.23. Các chỉ tiêu của sản phẩm vi bao .........................................................106
Bảng 3.24. Khả năng chống oxy hóa của các chất và mẫu saponin triterpenoid ....109


MỞ ĐẦU

Saponin là một thành phần của thực vật, có mặt trong hơn 90 loại thực vật trong
tự nhiên trong đó có Đảng sâm Codonopsis javanica (Blume) Hook. f.. Chúng có khả
năng chống viêm, kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế virus. Một số có tác dụng tốt

trong điều trị viêm loét dạ dày và viêm da [1]
Đảng sâm là một loại dược liệu quan trọng được ứng dụng nhiều trong dược
phẩm. Thượng đảng nhân sâm có vị ngọt, tính bình. Đơng y coi Đảng sâm có thể
dùng thay thế nhân sâm trong các bệnh thiếu máu, da vàng, bệnh bạch huyết, viêm
thượng thận, nước tiểu có anbumin, chân phù đau. Thượng đảng nhân sâm còn làm
thuốc bổ dạ dày, chữa ho, tiêu đờm, lợi tiểu tiện [2]. Tại Việt Nam, Đảng sâm hiện
nay nằm trong sách đỏ Việt Nam, đây chính là nguồn thực vật cần được bảo tồn. Tuy
nhiên, thời gian gần đây, các nhà khoa học đã thành công trong việc nhân giống và
trồng rộng rãi loại cây này, đặc biệt là ở tỉnh Lâm Đồng.
Ở Việt Nam, năm 2002, nhóm tác giả Hồng Minh Chung và cộng sự đã tiến
hành nghiên cứu xác định một số thành phần hóa học trong rễ củ Đảng sâm và đã kết
luận rằng trong rễ củ Đảng sâm có mặt của saponin [3]. Trên Thế giới vẫn chưa có
nhiều cơng bố rộng rãi về nghiên cứu loại cây này.
Nhận định đây là một loại nguyên liệu rẻ tiền và có giá trị về mặt dược liệu nên
chúng tôi quyết định chọn Đảng sâm làm đối tượng nghiên cứu và mục tiêu chính là
thu nhận hợp chất saponin từ cây này.
Trên Thế giới đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về hợp chất saponin, chủ yếu là
tiến hành trích ly hợp chất saponin bằng nhiều phương pháp:
Jianyong Wu và cộng sự (2000) đã tiến hành sử dụng sóng siêu âm kết hợp với
dung môi (methanol, n-butanol, nước) để tiến hành tách chiết saponin từ nhân sâm so
sánh với việc tách chiết bằng dung mơi bằng sử dụng Soxlet. Sóng siêu âm dùng với
tần số 38,5 kHz với công suất là 810W, nhiệt độ 250C. Kết quả nhận thấy rằng, việc
1


tách chiết bằng dung mơi kết hợp sóng siêu âm đã thu được kết quả tốt hơn, hàm
lượng các chất tách chiết ra cao hơn so với phương pháp tách chiết bằng phương pháp
dùng dung môi trong hệ thống Soxhlet [4]
Rebecca M. Corbit và cộng sự (2005) đã tiến hành việc tách chiết các hợp chất
saponin bằng dung môi là methanol kết hợp với nước, sau đó xác định hàm lượng các

chất bằng cách dùng HPLC. Trong đó, phương pháp dùng 100% dung mơi methanol
để tách chiết (có hồi lưu ở 600C) thì hàm lượng Rb1 là cao nhất so với việc dùng các
phương pháp khác như chỉ sử dụng 100% là nước, 100% là methanol không hồi lưu
ở nhiệt độ phòng, hay nồng độ methanol 70%. Qua kết quả này ta nhận thấy hàm
lượng Rb1 khi tiến hành tách chiết luôn cao hơn so với các chất khác trong nhóm Re
(Rg1, Rc, Rd, Re, Rb2). [5]
Hoon H. Sunwoo và cộng sự đã sử dụng phương pháp kết hợp giữa việc sử dụng
enzyme thương mại và dùng áp lực cao để khai thác ginsenoside từ nhân sâm. Nhóm
tác giả đã sử dụng các enzyme thương mại như Celluclast (C), Termamyl (T),
Viscozyme (V) cùng với áp lực thủy tĩnh cao (100 Mpa, 500C trong 12 giờ). Và kết
quả nhận được là ginsenoside tổng số tăng 184% trong khi đó Rg1 và Rb1 tăng 273%.
Mẫu nhân sâm sử dụng trong nghiên cứu là những mẫu tươi, có độ tuổi là 5 tuổi và
được cắt nhỏ, thêm 200 ml nước tinh khiết, xay nhỏ và rây qua rây. Sau đó các mẫu
được tiến hành khảo sát với từng loại enzyme hoặc kết hợp các loại enzyme lại với
nhau. Lấy 30 ml dịch nhân sâm sau khi rây ở trên, bổ sung lần lượt vào 60 µl cho mỗi
loại enzyme hoặc kết hợp (30 µl C + 30 µl T; 30 µl C + 30 µl V; 30 µl T + 30 µl V;
20 µl C + 20 µl T + 20 µl V), tiếp đó kết hợp với áp lực thủy tĩnh 100 Mpa ở 500C
trong 12 giờ, sau quá trình này, mẫu được tiến hành ly tâm 11000 vòng/phút trong 10
phút, sau đó lọc với giấy lọc Whatman số 5 [6]
Qua những nghiên cứu trên đây, ta nhận thấy rằng để trích ly hợp chất saponin
từ rễ củ nhân sâm ta có thể kết hợp nhiều phương pháp như sử dụng sóng siêu âm, sử
dụng dung môi, sử dụng enzyme hoặc kết hợp với áp lực cao.

2


Với mục tiêu là thu nhận được nhiều nhất hàm lượng saponin từ Đảng sâm thì
việc trích ly thu nhận saponin bằng nhiều phương pháp hồn tồn có thể thực hiện
được. Saponin thu nhận được có thể tạo thành dạng cao, dạng bột hòa tan để sử dụng,
bổ sung như một thực phẩm chức năng.

Từ những nhận định trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nâng cao khả năng thu
nhận saponin triterpenoid thô từ Đảng sâm Codonopsis javanica (Blume) Hook. f.
bằng enzme và sóng siêu âm”
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: khảo sát khả năng thu nhận saponin
triterpenoid sử dụng sóng siêu âm, enzyme cellulase, enzyme pectinase và sau đó là
phương pháp kết hợp giữa sóng siêu âm và enzyme.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nguyên liệu sâm và Đảng sâm
1.1.1. Nguyên liệu sâm
Đông y coi sâm là vị thuốc đứng đầu các vị thuốc bổ. Sâm nói ở đây là vị nhân
sâm. Vì vị nhân sâm giống hình người nên một số vị thuốc có hình giống hình người
cũng được gọi là sâm, sâm là một vị thuốc bổ nên dần dần một số vị thuốc có tác
dụng bổ cũng được gọi là sâm. Sâm được phân biệt theo tên địa phương sản xuất như
sâm bố chính (sản xuất ở huyện Bố Trạch) hay Thượng đảng nhân sâm (sản xuất ở
huyện Thượng Đẳng) hoặc màu sắc của sâm như hồng sâm, huyền sâm… [2]
Nhân sâm là một loại thảo mộc phổ biến ở Trung Quốc được sử dụng từ vài
nghìn năm như một loại thuốc trị bách bệnh nhằm nâng cao tuổi thọ [7]. Đảng sâm
có vị thuốc giống như sâm, sản xuất ở quận Thượng Đẳng, Trung Quốc [2]. Và rất
nhiều loại thảo mộc khác có vị sâm như: sâm bố chính, thổ cao ly sâm, sa sâm, tế diệp
sa sâm, huyền sâm, sâm rừng… [2] có nhiều tác dụng trong chữa bệnh, tăng cường
sức khỏe.
Bảng 1.1. Nguyên liệu sâm
Tên gọi chung
Đảng sâm

Tên khoa học
Codonopsis javanica
(Blume) Hook.f.

Họ

Nguồn gốc
Việt Nam,
Campanuloideae
Trung Quốc
Việt Nam
Campanuloideae
Trung Quốc

Đảng sâm leo

Codonopsis pilosula

Đảng sâm
hoa xanh
Đảng sâm
hoa ống

Codonopsis viridiflora
M.xim

Campanuloideae Trung quốc

Codonopsis tubulosa Kom

Campanuloideae Trung Quốc

Xuyên đảng sâm

Codonopsis tangshen Oliv

Campanuloideae Trung Quốc

Đảng sâm
Codonopsis nervosa Nannf
mõm chó
Nhân sâm châu Á,
Trung Quốc, Hàn Panax ginseng C.A. Meyer
Quốc
4

Campanuloideae Trung Quốc
Araliaceae

Hàn Quốc,
Trung Quốc,
Nhật Bản, Nga


Sâm Mỹ
Sâm Brazil
Sâm lùn
Sâm ginger
Nhân sâm
Himalaya

Sâm Ấn Độ
Sâm Nhật hay
Chikutsu
Sâm Noto hay
Yunnan
Sâm San–chi hay
sâm Feathe–leaf

Panax quinquefolius L.
Pfaffi a paniculata (Mart.)
Kuntze

Araliaceae

Mỹ, Canada

Amaranthaceae

Brazil

Panax trifolius L.

Araliaceae

Đông Bắc Mỹ

Araliaceae

Trung Quốc

Solanaceae

Trung Quốc,
dãy Himalaya
Úc, Đông Á,
châu Phi
Nhật Bản,
Trung Quốc

Araliaceae

Trung Quốc

Panax zingiberensis C.Y.
Wu and K.M. Feng
Panax pseudoginseng
Wallich
Withania somnifera (L.)
Dunal
Panax japonicus C.A.
Meyer
Panax notoginseng
(Burkill) F.H Chen

Panax bipinnatifi dus Seem Araliaceae

Nepal, Đông
dãy Himalaya
Nga, Trung
Quốc, Hàn

Quốc

Sâm Siberia hay
sâm Nga

Eleutherococcus senticosus
(Rupr. & Maxim.) Maxim.

Araliaceae

Sâm K5, sâm
Ngọc Linh, sâm
tre

Panax vietnamensis Ha &
Grushv.

Araliaceae

Việt Nam

Malvaceae

Việt Nam

Portulacaceae

Trung Quốc,
Việt Nam

Asteraceae

Việt Nam

Campanulaceae

Việt Nam,
Trung Quốc

Campanulaceae

Việt Nam, Lào,
Campuchia

Sâm bố chính

Thổ cao ly sâm

Sa sâm

Sa sâm

Tế diệp sa sâm

Hibiscus sagittifolius Kurz
(Albelmoschus sagittifolius
L. Merr., Hibiscus
abelmoschus L.)
Talinum crassifolium Willd
(Talinum patens L., Talinum

paniculatum Gaertn.)
Launaea pinnatifida Cass
(Microrhynchus
sarmentosus DC.,
Prenanthes sarmentosa
Willd.)
Adenophora verticillata
Fisch (Adenophora
tetraphylla (Thunb) Fisch.)
Wahlenbergia gracilis
A.DC (Campanula
vincaeflora Vent)

5


Bắc sa sâm
Đan sâm
Huyền sâm
Tục đoạn
Nam sâm

Sâm rừng

Khổ sâm

Bàn long sâm

Glehnia littoralis F.
Schmidt (Phellopteris

littoralis Benth)
Salvia multiorrhiza Bunge
Scrophularia buergeriana
Miq
Dipsacus japonicus
Schefflera octophylla
(Lour.) Harms (Aralia
octophylla Lour)
Boerhaavia repens L. (B.
diffusa L., B. procumbens
Wight, Axia cochin
Chinensis Lour)
Sophora flavescens Ait
(Sophora angustifolia Sieb
et Zucc.)
Spirathes sinensis (Pers)
Ames (Spiranthes australis
Lindl)

Umbelliferae

Trung Quốc,
Đài Loan

Lamiaceae

Việt Nam
Việt Nam,
Scrophulariaceae
Trung Quốc

Dipsacaceae
Việt Nam
Araliaceae

Việt Nam

Nyctaginaceae

Việt Nam

Fabaceae

Trung Quốc

Orchidaceae

Việt Nam,
Trung Quốc,
Úc

(Nguồn: [2]; [8]; [9])
1.1.2. Đảng sâm
- Tên khoa học: Campanumoea javanica Blumme
- Họ: Hoa chuông Campanulaceae
- Bộ: Hoa chuông Campanulales
1.1.2.1. Mơ tả
Cây nhỏ, mọc bị hay leo, sống lâu năm, phiến lá hình tim hoặc hình trứng, đầu
tù hoặc nhọn, mép lá ngun hoặc hơi lượn sóng. Rễ hình trụ dài, hơi cong queo,
phân nhánh và có rễ con dạng tua nhỏ, dài 10 – 20cm, đường kính của rễ đối với cây
trồng dược liệu từ 0,5 đến 1,5cm, cứng và giịn, mặt bẻ gẫy khơng chắc có vết nứt,

hoặc hơi phẳng và đặc, phần vỏ màu đỏ nâu và phần gỗ màu vàng xám hoặc màu nâu
tía với bó mạch màu trắng vàng, xếp theo hướng xuyên tâm. Mùi nhẹ, vị hơi đắng và
se. [10] [11]

6