Nghiên cứu quá trình trích ly và định lượng xanthone trong vỏ quả măng cụt (garcinia mangostana l ) bằng kỹ thuật trích ly với sự hỗ trợ vi sóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------

NGUYỄN THỊ NGỌC TUYẾT

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY VÀ ĐỊNH LƯỢNG
XANTHONE TRONG VỎ QUẢ MĂNG CỤT (Garcinia
mangostana L.) BẰNG KỸ THUẬT TRÍCH LY VỚI SỰ HỖ
TRỢ VI SĨNG

Chun ngành: Cơng nghệ hóa học
Mã số: 60 52 75

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2013


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: ……………………………………………………
(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: ……………………………………………………….
(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: ……………………………………………………….
(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 bao gồm:
(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký 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 được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Trưởng khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:

NGUYỄN THỊ NGỌC TUYẾT

Ngày, tháng, năm sinh:
Chuyên ngành:

MSHV: 12050174
Nơi sinh: TP.HCM

14/12/1989

CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

Mã số: 60 52 75

I. TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu q trình trích ly và định lượng xanthone trong vỏ
quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) bằng kỹ thuật trích ly với sự hỗ trợ vi
sóng”
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
-

Xây dựng quy trình định lượng xanthone từ dịch trích của vỏ quả măng cụt.

-

So sánh khả năng trích ly xanthone bằng các phương pháp trích ly khác nhau.

-

Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly.

-

Tối ưu hóa q trình trích ly xanthone bằng kỹ thuật trích ly với sự hỗ trợ vi
sóng.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 1 năm 2013
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 11 năm 2013

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Lê Thị Kim Phụng
Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2013
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG PHỊNG THÍ NGHIỆM

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Con kính gửi đến ba, mẹ lịng biết ơn sâu sắc. Sự động viên, chăm sóc của
ba, mẹ và những thành viên trong gia đình là điểm tựa cho con vững bước trên con
đường học vấn cũng như công việc và cuộc sống sau này.
Em xin chân thành cảm ơn cô PGS.TS. Lê Thị Kim Phụng cùng quý thầy cơ
Khoa Kỹ thuật hóa học - Trường Đại học Bách Khoa đã tận tình vun đắp kiến thức,
kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị và các bạn đang làm việc tại phịng
thí nghiệm Trọng điểm Cơng nghệ hóa học và Dầu khí đã tạo mọi điều kiện, động
viên, tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho tơi trong suốt
thời gian thực hiện đề tài.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng khơng thể tránh khỏi sai sót và do thời gian
nghiên cứu có hạn nên tơi rất mong sự đóng góp ý kiến của q thầy cơ và các bạn
để nội dung nghiên cứu thêm hoàn chỉnh.
Cuối cùng kính gửi lời cảm ơn q thầy cơ trong Hội đồng bảo vệ đã xem
xét và góp ý tận tình cho đề tài của tơi.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2013

Nguyễn Thị Ngọc Tuyết


TĨM TẮT
Các cơng trình nghiên cứu y khoa gần đây đã tìm thấy khoảng 40 loại
xanthone hiện diện trong vỏ quả măng cụt với tác dụng kháng oxy hóa, kích thích
hệ thống miễn dịch, ức chế tế bào ung thư … Điều này đã giúp cho măng cụt là một
loại trái cây có chứa nhiều xanthone nhất. Xanthone ngày càng thu hút được sự chú
ý của giới khoa học bởi giá trị dược học và tiềm năng của nó trong nền y học hiện
đại.
Xanthone cũng như α-mangostin thường được trích ly bằng phương pháp
trích ly thơng thường như ngâm dầm, Soxhlet sử dụng dung mơi thơng thường, trích
ly sử dụng lưu chất siêu tới hạn và trích ly với sự hỗ trợ vi sóng. Nghiên cứu này so
sánh hiệu quả trích ly của các phương pháp trên, đánh giá của các yếu tố ảnh hưởng
và tối ưu hóa q trình trích ly α-mangostin với sự hỗ trợ vi sóng. Kết quả cho thấy,
trích ly với sự hỗ trợ vi sóng là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn các phương
pháp cịn lại như hiệu suất trích cao và thời gian trích ly ngắn.
Bên cạnh đó, quy trình định lượng α-mangostin bằng phương pháp sắc ký
lỏng hiệu năng cao cũng được đưa ra với độ chính xác, độ lặp lại, độ đúng cùng với
khả năng phân tách tốt. Các điều kiện phân tích được xác định như sau: chương
trình rửa giải đẳng dòng với thành phần pha động MeOH: H2O (0,1% AcOH) với tỉ
lệ 85:15 (v/v); bước sóng phân tích 320nm; nhiệt độ buồng cột 35 0C với thời gian
rửa giải là 15 phút.
Ba yếu tố công suất (50 – 100 W), tỉ lệ dung môi: nguyên liệu (15 – 25
mL/g), tỉ lệ EtOH: H2O (900 – 100%) với thời gian trích ly 20 phút được khảo sát
để đánh giá hiệu quả của q trình trích ly. Kết quả cho thấy, công suất và tỉ lệ dung
môi: nguyên liệu ảnh hưởng đến hàm lượng α-mangostin trích được.
Q trình tối ưu hóa được thực hiện dựa trên hàm mục tiêu – hàm lượng αmangostin. Kết quả phương án tối ưu cho hàm mục tiêu là hàm lượng α-mangostin

khả thi nhất vì điều kiện trích ly dễ thực hiện (cơng suất 100 W, tỉ lệ dung môi:


nguyên liệu 25 mL/g, tỉ lệ EtOH: H2O 90%), phù hợp với yêu cầu thực tế là hàm
lượng α-mangostin và khả năng đáp ứng của hàm mục tiêu là cao nhất.


ABSTRACT
Some recently researches have also found the presence of 40 types of
xanthone in mangosteen fruit rind with antioxidant effects, stimulates the immune
system, inhibit cancer cell ... This helped mangosteen is a fruit that contains many
xanthones. Xanthone increasingly attracted the attention of the scientific world by
value pharmacology and its potential in medicine.
Xanthone well as α-mangostin is usually extracted by conventional
extraction methods such as soaking beams, Soxhlet using common solvents,
supercritical fluid extraction and a new method – microwave-assisted extraction
(MAE). This study compared the effectiveness of the extraction method on
evaluation of the factors that influence and optimize the extraction process of αmangostin with microwave-assisted. Results showed that microwave-assisted
extraction (MAE) has several advantages over other methods such as high
extraction yield and short extraction time.
Besides, the process of α-mangostin quantitative method of high
performance liquid chromatography is also given with accuracy, repeatability with
good separation ability. The analysis conditions are defined as follows: elution
program is playing with the mobile phase composition MeOH: H2O (0.1% AcOH)
with 85:15 (v/v), 320nm - wavelength analysis; column temperature 35 0C with an
elution time of 15 minutes.
Three factors: extraction power (50-100 W), ratio of solvent: materials (1525 mL/g), ratio of EtOH: H2O (900-100%) for 20 minutes extraction time were
examined to assessment process. The results show that the extraction power and
ratio of solvent: material affect on the content of α-mangostin.
Optimization is performed based on the objective function is defined. Results

optimal solution for the objective function is the content of α-mangostin most
feasible for implementation deducted conditions (power 100W, ratio of solvent:
material 25 mL/g, ratio of EtOH: H2O 90%), consistent with the fact that the
required levels of α-mangostin was extracted and the ability to meet the objective
function is the highest.


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ cơng trình nghiên cứu trình bày trong luận văn
Thạc sĩ này là do tơi thực hiện thí nghiệm và tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về kết
quả nghiên cứu này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2013

Nguyễn Thị Ngọc Tuyết


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TĨM TẮT
ABSTRACT
MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG
DANH SÁCH HÌNH
DANH MỤC VIẾT TẮT
Chương 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................. 1
1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU....................................................................... 2
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.......................................................................... 2
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 2
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC ................................................................................ 3

1.6. Ý NGHĨA THỰC TIỄN................................................................................ 3
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 5
2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY MĂNG CỤT (Garcinia mangostana L.) ................. 5
2.1.1. Đặc điểm thực vật .................................................................................. 5
2.1.2. α-mangostin ......................................................................................... 15
2.1.3. Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước về cây măng cụt (Garcinia
mangostan L.)................................................................................................ 15
2.2. SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO (HIGH PERFORMANCE LIQUID
CHROMATOGRAPHY) ................................................................................... 18
2.2.1. Phân loại sắc ký ................................................................................... 18
2.2.2. Định nghĩa ........................................................................................... 19


2.2.3. Nguyên tắc của quá trình sắc ký trong cột ............................................ 19
2.2.4. Bộ dụng cụ của HPLC.......................................................................... 21
2.2.5. Ứng dụng trong phân tích định tính ...................................................... 22
2.2.6. Ứng dụng trong phân tích định lượng ................................................... 23
2.3. TRÍCH LY VỚI SỰ HỖ TRỢ VI SÓNG – MICROWAVE-ASSISTED
EXTRACTION (MAE) ..................................................................................... 24
2.3.1. Lý thuyết về vi sóng ............................................................................. 24
2.3.2. Ngun tắc trích ly ............................................................................... 26
2.3.3. Cấu tạo thiết bị ..................................................................................... 27
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly ......................................... 29
2.4. PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM .................................... 32
2.4.1. Khái niệm về quy hoạch thực nghiệm .................................................. 32
2.4.2. Quy hoạch thực nghiệm đa mục tiêu .................................................... 33
2.4.3. Xây dựng mơ hình kiểm định ............................................................... 35
2.4.4. Phương pháp bề mặt đáp ứng biểu diễn bằng đa thức bậc hai ............... 38
Chương 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................... 41
3.1. NGUYÊN LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT .............................. 41

3.1.1. Nguyên vật liệu .................................................................................... 41
3.1.2. Trang thiết bị........................................................................................ 41
3.1.3. Hóa chất ............................................................................................... 41
3.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM ................................................................................... 42
3.3. XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ALPHA MANGOSTIN BẰNG
HỆ THỐNG SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO ............................................ 42
3.3.1. Chuẩn bị mẫu thử ................................................................................. 42
3.3.2. Khảo sát điều kiện sắc ký ..................................................................... 42


3.3.3. Thẩm định quy trình định lượng cho hệ sắc ký lỏng hiệu năng cao....... 43
3.4. KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY ALPHA MANGOSTIN TỪ
VỎ QUẢ MĂNG CỤT ...................................................................................... 45
3.4.1. Phương pháp ngâm .............................................................................. 45
3.4.2. Phương pháp Soxhlet ........................................................................... 45
3.4.3. Phương pháp trích ly với sự hỗ trợ vi sóng ........................................... 45
3.4.4. Phương pháp trích ly sử dụng CO2 siêu tới hạn .................................... 46
3.5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY LÊN HÀM
LƯỢNG ALPHA MANGOSTIN ...................................................................... 46
3.5.1. Khảo sát thời gian trích ly .................................................................... 46
3.5.2. Khảo sát các điều kiện trích ly và đưa ra các thông số tối ưu ................ 46
Chương 4: KẾT QUẢ XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG ALPHA
MANGOSTIN ...................................................................................................... 49
4.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SƠ BỘ ................................................................. 49
4.2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG ALPHA MANGOSTIN ......... 50
4.2.1. Tìm bước sóng hấp thu cực đại của α-mangostin .................................. 50
4.2.2. Khảo sát các điều kiện sắc ký ............................................................... 50
4.2.3. Thẩm định quy trình định lượng ........................................................... 53
4.3. ĐỊNH TÍNH ALPHA MANGOSTIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
LỎNG GHÉP NỐI HAI TẦNG TỨ CỰC ......................................................... 58

Chương 5: KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY ALPHA
MANGOSTIN TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT .......................................................... 62
5.1. KẾT QUẢ .................................................................................................. 62
5.1. NHẬN XÉT ................................................................................................ 63
Chương 6: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ TRÍCH LY ĐẾN
HÀM LƯỢNG ALPHA MANGOSTIN ............................................................... 66


6.1. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY SƠ BỘ.................................... 66
6.1.1. Khảo sát thời gian trích ly .................................................................... 66
6.1.2. Kết quả khảo sát tỉ lệ EtOH: H2O ......................................................... 67
6.1.3. Kết quả khảo sát cơng suất trích ly ....................................................... 69
6.1.4. Kết quả khảo sát tỉ lệ dung mơi: ngun liệu trích ly ............................ 70
6.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ LÊN HÀM LƯỢNG
ALPHA MANGOSTIN ..................................................................................... 72
6.2.1. Kết quả thí nghiệm ............................................................................... 72
6.2.2. Phân tích biến (ANOVA) ..................................................................... 73
6.2.3. Ảnh hưởng các yếu tố lên hàm lượng α-mangostin............................... 73
6.3. TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH TRÍCH LY DỰA TRÊN PHƯƠNG TRÌNH
HỒI QUY THỰC NGHIỆM .............................................................................. 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 79
PHỤ LỤC


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại khoa học.................................................................................. 5
Bảng 2.2. Các chất xanthone được phân lập từ vỏ quả măng cụt ............................. 7
Bảng 2.3. Tính chất kháng oxi hóa của măng cụt .................................................. 12
Bảng 2.4. Tính kháng ung thư của các xanthone phân lập từ măng cụt ................. 13

Bảng 2.5. Tính kháng viêm và chống dị ứng của măng cụt ................................... 13
Bảng 2.6. Tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus của măng cụt .................... 14
Bảng 2.7. Sự phân loại các phương pháp sắc ký ................................................... 18
Bảng 2.8. Hằng số điện môi và hệ số hấp thu của một số dung môi ...................... 25
Bảng 2.9. Bảng quy hoạch thực nghiệm................................................................ 34
Bảng 2.10. Bảng quy hoạch thực nghiệm .............................................................. 35
Bảng 3.1. Các điều kiện pha động được khảo sát .................................................. 43
Bảng 3.2. Dãy dung dịch chuẩn α-mangostin ........................................................ 45
Bảng 3.3. Khoảng khảo sát của các biến ............................................................... 46
Bảng 3.4. Các điều kiện trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng .................................... 47
Bảng 4.1. Độ ẩm của nguyên liệu ......................................................................... 49
Bảng 4.2. Màu sắc và mật độ quang của các dịch ngâm trong các dung môi ......... 49
Bảng 4.3. Bảng khảo sát thành phần và tỷ lệ pha động ......................................... 51
Bảng 4.4. Kết quả khảo sát tính tương thích hệ thống của α-mangostin chuẩn ...... 53
Bảng 4.5. Kết quả khảo sát tính tương thích hệ thống của α-mangostin trong mẫu
thử ........................................................................................................................ 54
Bảng 4.6. Kết quả khảo sát độ lặp lại .................................................................... 55
Bảng 4.7. Kết quả khảo sát độ đúng của α-mangostin ........................................... 56
Bảng 4.8. Bảng kết quả xây dựng đường chuẩn α-mangostin ................................ 56
Bảng 4.9. Bảng kết quả xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ......... 57


Bảng 4.10. Bảng kết quả xác định các điều kiện vận hành với đầu dò MS/MS ..... 59
Bảng 4.11. Sự phân mảnh ion con của α-mangostin .............................................. 60
Bảng 5.1. Kết quả hàm lượng α-mangostin, % α-mangostin và độ chọn lọc của
các phương pháp khác nhau .................................................................................. 62
Bảng 6.1. Kết quả hàm lượng α-mangostin theo các khoảng thời gian khác nhau . 66
Bảng 6.2. Kết quả hàm lượng α-mangostin ở các tỉ lệ dung môi EtOH: H2O khác
nhau ..................................................................................................................... 68
Bảng 6.3. Kết quả hàm lượng α-mangostin ở các công suất khác nhau ................. 69

Bảng 6.4. Kết quả hàm lượng α-mangostin ở các tỉ lệ dung môi: nguyên liệu khác
nhau ..................................................................................................................... 71
Bảng 6.5. Bảng kết quả thí nghiệm ....................................................................... 72
Bảng 6.6. Kết quả phân tích biến .......................................................................... 73
Bảng 6.7. Kết quả phân tích hàm lượng α-mangostin ............................................ 74
Bảng 6.8. Kết quả tối ưu q trình trích ly α-mangostin........................................ 76


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1. Mơ tả lá, hoa và quả măng cụt.................................................................. 7
Hình 2.2. Minh họa các lực tương tác trong quá trình sắc ký ..................................20
Hình 2.3. Minh họa quá trình tách chất trong sắc ký ...............................................20
Hình 2.4. Sơ đồ máy sắc ký lỏng hiệu năng cao ........................................................21
Hình 2.5. Sơ đồ hai hệ vi sóng .................................................................................27
Hình 2.6. Mơ hình quy hoạch đa mục tiêu ..............................................................33
Hình 2.7. Mơ hình kiểm định ..................................................................................35
Hình 3.1. Nguyên liệu: măng cụt trái và bột vỏ măng cụt .......................................41
Hình 4.1. Phổ UV của α-mangostin ........................................................................50
Hình 4.2. Sắc ký đồ mẫu phân tích ở các tỉ lệ pha động MeOH: H2O khác nhau .....51
Hình 4.3. Sắc ký đồ mẫu phân tích ở các nhiệt độ buồng cột khác nhau..................52
Hình 4.4. Sắc ký đồ của mẫu chuẩn và mẫu thử ......................................................55
Hình 4.5. Đường biểu diễn sự tương quan giữa nồng độ và diện tích peak của αmangostin ...............................................................................................................57
Hình 4.6. Sắc ký đồ của các chuẩn α-mangostin với các nồng độ khác nhau ...........57
Hình 4.7. Phổ MS – ion phân tử của α-mangostin chuẩn.........................................59
Hình 4.8. Phổ MS – ion con của α-mangostin chuẩn ...............................................59
Hình 4.9. Sắc ký đồ của mẫu chuẩn và mẫu thử khi phân tích trên hệ HPLC ..........61
Hình 4.10. Sắc ký đồ của mẫu chuẩn và mẫu thử khi phân tích trên hệ LCMS/MS ...................................................................................................................61
Hình 5.1. Kết quả hàm lượng α-mangostin, độ chọn lọc và % α-mangostin của
các phương pháp khác nhau ....................................................................................63
Hình 5.2. Hình chụp SEM của các mẫu ban đầu và sau khi trích ly với các

phương pháp khác nhau ..........................................................................................65


Hình 6.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng αmangostin ...............................................................................................................67
Hình 6.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ EtOH: H2O đến hàm lượng α-mangostin ....69
Hình 6.3. Khảo sát ảnh hưởng của cơng suất trích ly đến hàm lượng αmangostin ...............................................................................................................70
Hình 6.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi: nguyên liệu đến hàm lượng αmangostin ...............................................................................................................71
Hình 6.5. Giá trị thực nghiệm so với giá trị dự đốn hàm lượng α-mangostin .........73
Hình 6.6. Hàm lượng α-mangostin theo P, R ..........................................................75
Hình 6.7. Tối ưu hóa ưu hóa trích ly α-mangostin...................................................76


DANH MỤC VIẾT TẮT

LDL

Low-density lipoprotein

SFE

Supercritical fluid extraction (trích ly sử dụng lưu chất siêu tới
hạn)

MAE

Microwave-assisted extraction (trích ly với sự hỗ trợ vi sóng)

DPPH

2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl

ABTS

2,20-azino-bis-(2-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic) acid

SC-CO2

CO2 siêu tới hạn

IR

Phổ hồng ngoại

LC-MS

Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

LOD

Giới hạn phát hiện

LOQ

Giới hạn định lượng

HPLC/ESI-MS

Sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối khối phổ với nguồn ion hóa
điện tử

NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

MS

Khối phổ

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

UV-Vis

Phổ tử ngoại – khả kiến

PDA

Detector màng diode

SEM

Kính hiển vi quét điện tử

PTFE

Polytetrafloroethylene

EtOH

Ethanol

MeOH

Methanol

EtOAc

Ethyl acetate

QHTN

Quy hoạch thực nghiệm

DĐVN IV

Dược điển Việt Nam IV


Trang 1

Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Xanthone được biết như là chất có khả năng chống ung thư khá mạnh. Theo
các nhà nghiên cứu, các hợp chất xanthone trong vỏ quả măng cụt có tác dụng
chống oxy hóa, kích thích hệ thống miễn dịch, ức chế tế bào ung thư … Các cơng

trình nghiên cứu y khoa đã tìm thấy khoảng 40 loại xanthone hiện diện trong vỏ quả
măng cụt. Điều này đã giúp cho măng cụt trở thành một loại trái cây có chứa nhiều
xanthone nhất. Xanthone ngày càng thu hút được sự chú ý của giới khoa học bởi giá
trị dược học và tiềm năng của nó trong nền y học hiện đại. Xanthone có những tính
chất đáng quý như sau [4, 5]:
-

Tác dụng chống oxy hóa: xanthone là hợp chất hóa học có hoạt tính chống oxy
hóa rất cao, trên cả dâu tây rừng (blueberry).

-

Kháng nấm: nhiều loại xanthone và những dẫn xuất của chúng được chứng minh
là có tính kháng nấm và vi khuẩn bao gồm cả những vi khuẩn có khả năng đề
kháng kháng sinh.

-

Kích thích hệ thống miễn dịch cơ thể nhằm giúp cơ thể chống lại những vi sinh
vật lạ xâm nhập.

-

Ức chế sự oxy hóa của LDL (low-density lipoprotein) có tác động làm giảm
cholesterol.

-

Có tác dụng bảo vệ tế bào gan.

-

Có tác dụng ức chế những tế bào ung bướu và vì vậy được xem là một chất có
tác dụng kháng ung thư.

-

Tác dụng giảm đau: một số xanthone có khả năng ức chế các hoạt động của men
cyclo-oxygenase.

-

Xanthone được xem là “ứng viên tiềm năng” trong chữa trị những chứng bệnh
Parkinson và Alzheimer.
Hiện nay tại Việt Nam, măng cụt được trồng khá nhiều ở đồng bằng sông

Cửu Long với diện tích khoảng 4,9 nghìn ha, cho sản lượng khoảng 4,5 nghìn
tấn/năm. Theo dự án sản xuất và xuất khẩu rau, hoa, quả tươi của Việt Nam dự kiến
phát triển diện tích trồng măng cụt ở đồng bằng sơng Cửu Long và Nam Bộ lên 11,3


Trang 2

nghìn ha, cho sản lượng 24 nghìn tấn. Từ những đặc tính vốn quý của măng cụt và
hơn thế nữa tiềm năng nguồn nguyên liệu này rất phong phú tại nước ta mà tôi tiến
hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu q trình trích ly và định lượng xanthone trong
vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) bằng kỹ thuật trích ly với sự hỗ trợ vi
sóng”.
1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Để đáp ứng yêu cầu của đề tài này, đối tượng nghiên cứu bao gồm:

- Vỏ quả măng cụt được sấy khô và nghiền nhỏ, bảo quản trong tối đến khi sử dụng.
- Quy trình trích ly một số hợp chất thiên nhiên với sự hỗ trợ vi sóng.
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm, tìm điều kiện tối ưu.
- Quy trình phân tích sử dụng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký lỏng ghép
nối hai tầng tứ cực.
- Quy trình tách chiết, làm giàu mẫu bằng phương pháp trích ly lỏng - lỏng.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Dựa vào đối tượng của đề tài, mục tiêu nghiên cứu bao gồm:
- Đưa ra quy trình phân tích xanthone từ vỏ quả măng cụt với độ chính xác, độ lặp
lại, độ đúng cao cùng với khả năng phân tách tốt.
- Đưa ra quy trình trích ly hồn thiện trên quy mơ phịng thí nghiệm các xanthone
đạt hiệu suất cao. Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố trích ly lên hiệu suất trích ly
xanthone. Từ đó đưa ra các thơng số tối ưu cho q trình trích ly xanthone với
phương pháp trích ly với sự hỗ trợ vi sóng.
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa vào mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao được sử dụng để xác định các điều kiện
phân tách α-mangostin tốt nhất cho q trình phân tích, đảm bảo độ đúng, độ chính
xác và độ lặp lại cao.
- Thực nghiệm so sánh hiệu quả trích ly - mangostin của các phương pháp trích ly
khác nhau: ngâm dầm, Soxhlet, trích ly với hỗ trợ vi sóng, trích ly sử dụng CO2 siêu
tới hạn.


Trang 3

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm DESIGN-EXPERT 7 xác
định các yếu tố ảnh hưởng và tác động qua lại giữa chúng lên hàm lượng αmangostin khi trích ly bằng phương pháp trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC
Gần đây, cơng nghệ trích ly với sự hỗ trợ vi sóng được ứng dụng ngày càng

nhiều trong một số lĩnh vực nhưng chỉ có số ít các cơng trình khoa học được công
bố trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Đồng thời, với sự phát triển của khoa học
kỹ thuật, các phương pháp phân tích hiện đại nói chung và phương pháp phân tích
sắc ký nói riêng nhận được nhiều sự quan tâm hơn và các kỹ thuật này ngày càng
được nâng cao.
Hiện nay, cơng nghệ trích ly với sự hỗ trợ vi sóng hợp chất α-mangostin –
một hoạt chất có khả năng chống ung thư, kháng oxy hóa – từ vỏ quả măng cụt
chưa nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học. Bên cạnh đó, việc xác định và
hồn thiện quy trình trích ly, định lượng các hợp chất xanthone nói chung và αmangostin nói riêng góp phần nâng cao độ nhạy, độ chọn lọc dựa trên các kỹ thuật
phân tích hiện đại. Vì thế, nghiên cứu này liên quan đến việc đưa ra một phương
pháp định lượng có giá trị nhằm đánh giá hiệu quả quá trình trích ly α-mangostin.
Kết quả nghiên cứu góp phần hồn thành kỹ thuật phân tích và trích ly hoạt chất
này.
Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam, phương pháp trích ly α-mangostin với sự hỗ
trợ vi sóng được tiến hành nghiên cứu. Nói chung, nghiên cứu này bổ sung thêm
một phân đoạn mới cho việc trích ly các hoạt chất có nguồn sản phẩm tự nhiên từ
các nguồn dược liệu phong phú ở Việt Nam.
1.6. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Nhu cầu về các hợp chất dược liệu từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên, ví dụ
như α-mangostin, ngày càng tăng cao trong khi nguồn nguyên liệu ban đầu cho sản
xuất phong phú. Cây măng cụt (Garcinia mangostana L.) được trồng tại miền Nam
là nguồn cung cấp nguyên liệu phong phú. Cho nên việc đưa ra một quy trình trích
ly và định lượng α-mangostin từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) là rất
cần thiết.


Trang 4

Hiện nay, ở Việt Nam, tất cả công nghệ trích ly thường dùng là các phương
pháp trích ly sử dụng dung môi thông thường. Các kỹ thuật này thường có các vấn

đề về sức khỏe và mơi trường. Phương pháp trích ly với sự hỗ trợ vi sóng là phương
pháp đang được chú ý và được dùng giải quyết được các nhược điểm này.
Lần đầu tiên ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu chúng tơi đưa ra quy trình định
lượng và trích ly α-mangostin từ vỏ quả măng cụt. Các kết quả nghiên cứu cung cấp
tiềm năng cho việc ứng dụng trên quy mơ pilot. Bên cạnh đó, Việt Nam phải nhập
khẩu một lượng lớn thuốc điều trị ung thư mỗi năm. Do đó, kết quả của nghiên cứu
có thể được ứng dụng trong sản xuất ở quy mô công nghiệp, đáp ứng nhu cầu trong
nước và hướng đến xuất khẩu.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là đưa ra phương pháp phân tích tối ưu và
trích ly hiệu quả hoạt chất này.Vì thế, nghiên cứu này có tầm quan trọng và cần
thiết để đưa ra quy trình tối ưu đáp ứng nhu cầu hiện nay.


Trang 5

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY MĂNG CỤT (Garcinia mangostana L.)
2.1.1. Đặc điểm thực vật
2.1.1.1. Phân loại, phân bố sinh thái
Bảng 2.1. Phân loại khoa học
Giới (regnum)

Plantae

(không phân hạng)

Angiospermae

(không phân hạng)

Eudicots

(không phân hạng)

Rosids

Bộ (ordo)

Malpighiales

Họ (familia)

Clusiaceae

Chi (genus)

Garcinia

Loài (species)

G. mangostana

Cây măng cụt nguồn gốc Mã Lai, Nam Dương, từ Malacca qua Moluku,
ngày nay bắt gặp khắp Đông Nam Á, ở Ấn Độ, Myanma cũng như ở Sri
Lanka, Philippines, được các nhà truyền giáo đạo Gia tô di thực vào miền Nam Việt
Nam [5]

, rồi trồng nhiều ở các tỉnh Tây Ninh, Gia Định, Thủ Dầu Một. Hiện nay,
măng cụt được trồng nhiều ở Thái Lan, Philipin, Myanmar, Sri Lanka. Ở đây khí
hậu cũng nóng ấm nên cây dễ mọc, vì vậy nó khơng tiến được lên miền Bắc xứ

lạnh, xa lắm là đến Huế.
Cây măng cụt có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau, có khả năng
chịu được đất hơi chua nhưng tốt nhất là đất sét giàu hữu cơ, tầng canh tác dày, gần
nguồn nước tưới và thoát nước tốt. Tại miền Nam, măng cụt trổ hoa vào tháng 1 – 2
dương lịch, bắt đầu thu trái từ tháng 5 – 8 dương lịch, có khuynh hướng cho quả
cách năm.
2.1.1.2. Mơ tả thực vật [4, 5]
Măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana L. là loài cây thuộc họ
bứa (Clusiaceae), cũng là một loại cây ăn quả nhiệt đới. Cây gỗ vừa, có thể cao đến


Trang 6

20 – 25 m, phân nhiều nhánh đối chéo nhau và nằm ngang. Thân cây non màu xanh
lục, mặt ngồi có nhiều khía dọc tiết diện hình chữ nhật. Thân cây trưởng thành có
màu xám đen, sần sùi, có nhiều rãnh nứt dọc tiết diện tròn.
Lá đơn mọc đối khơng có lá kèm. Phiến lá bóng, dày và dai, hình elip thn
dài. Mặt trên lá màu xanh lục đậm hơn mặt dưới. Gân lá hình lơng chim, gân chính
nổi rõ ở hai mặt, gân phụ dày 40 – 50 cặp song song xếp khít nhau. Cuống lá màu
xanh, hình trụ phẳng mặt trên và hơi phình ở đáy. Lá non có màu hồng.
Hoa mọc riêng rẽ hoặc 2 – 3 hoa mọc ở nách lá hay ngọn cành. Hoa đực và
hoa lưỡng tính có thể ở cùng một cây. Hoa đa tính thường là hoa cái. Cuống hoa có
đốt. Hoa có 4 cánh, hình bầu dục, phiến dày ở gốc mỏng dần ở đỉnh. Cánh hoa màu
xanh với những đốm đỏ bên ngoài, màu vàng đỏ bên trong. Lá đài rời, khơng đều; 2
lá ngồi đường kính 2 – 2,5 cm có màu xanh mặt ngồi, màu đỏ tía ở mặt trong, 2 lá
trong màu đỏ tía đường kính 3 – 3,5 cm. Bộ nhị có 16 – 17 nhị, bầu nỗn có 5 – 8 ơ,
vịi nhụy rất ngắn gần như khơng có. Đầu nhụy to, nằm trên đỉnh bầu, dạng khối
màu vàng hơi lõm ở giữa, chia thành 6 – 8 thùy, bề mặt có nhiều vân. Cuống hoa,
đế hoa, đài hoa, cánh hoa và bầu noãn thường có chất nhựa mủ màu vàng tiết ra
thành từng chấm nhỏ.

Quả hình cầu, đường kính 4 – 7 cm, có mang đài hoa và đầu nhụy vẫn cịn
tồn tại. Vỏ quả màu tím đỏ, dai và xốp. Phần ăn được (áo hạt) có màu trắng tuyết, vị
chua ngọt. Quả thường có 5 – 8 hạt. Hạt hình trứng, thn dài và hơi dẹt. Như các
loại quả khác, măng cụt ngọt nhờ có nhiều chất đường: sucroza, fructoza và có thể
có cả maltoza.


Trang 7

Hình 2.1. Mơ tả lá, hoa và quả măng cụt
2.1.1.3. Thành phần hóa học
Những nghiên cứu về các hợp chất hóa học liên quan đến măng cụt chủ yếu
hướng về vỏ quả. Thành phần nghiên cứu chủ yếu là hợp chất xanthone. Hơn 200
loại xanthone được biết đến trong tự nhiên thì có tới 50 loại xanthone được tìm thấy
trong vỏ măng cụt. Một số nghiên cứu đã xác định được một số loại xanthone từ các
bộ phận của măng cụt được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các chất xanthone được phân lập từ vỏ quả măng cụt [20]
Xanthone

Tác giả nghiên cứu
Schmid (1855)

α-Mangostin

Yates, Stout (1958)
Stout và Krahn (1968)
Dragendorff (1930)

β-Mangostin

Yates, Bhat (1968)
Mahabusarakam và cộng sự (1987)
Jefferson và cộng sự (1970)

γ-Mangostin

Mahabusarakam và cộng sự
(1987)
Jinsart và cộng sự (1992)
Chairungsrilerd (1996a)

Mangostanol

Suksamrarn và cộng sự
(2002, 2003)
Huang và cộng sự (2001)

Mangostenol

Suksamrarn và cộng sự
(2002, 2003)
Mahabusarakam và cộng sự

1-Isomangostin

(1987)
Jung và cộng sự (2006)

1-Isomangostin hydrate

Mahabusarakam và cộng sự


Trang 8

(1987)
Huang và cộng sự (2001)
3-Isomangostin

Mahabusarakam và cộng sự
(1987)

3-Isomangostin hydrate
1,6-Dihydroxy-7-methoxy-8-isoprenyl-60,60dimethylpyrano(20,30:3,2)xanthone
Toxyloxanthone A (trapezifolixanthone)

Mahabusarakam và cộng sự
(1987)
Suksamrarn và cộng sự (2003)
Suksamrarn và cộng sự (2002,
2003)
Mahabusarakam và cộng sự

Calabaxanthonea

(1987)
Sen và cộng sự (1980a)
Mahabusarakam và cộng sự

Demethylcalabaxanthone

(1987)
Suksamrarn và cộng sự (2003)

Caloxanthone

A Iinuma và cộng sự (1996)

Macluraxanthone

Iinuma và cộng sự (1996)

1,7-dihydroxyxanthone

Iinuma và cộng sự (1996)

Euxanthone

Gopalakrishnan và cộng sự (1997)

Cudraxanthone

Jung và cộng sự (2006)

8-hydroxycudraxanthone G

Jung và cộng sự (2006)

Esmeatxanthone A

Jung và cộng sự (2006)

BR-xanthone A , B
Mangostanin
Mangostenone A , B
Mangostinone

Balasubramanian and Rajagopalan
(1988)
Suksamrarn và cộng sự (2003)
Suksamrarn và cộng sự (2002,
2003)
Asai và cộng sự (1995)