Nghiên cứu quá trình trích ly hợp chất crocin, và geniposide trong quả dành dành gardenia jasminoides ellis bằng phương pháp vi sóng

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

NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY HỢP CHẤT CROCIN, VÀ
GENIPOSIDE TRONG QUẢ DÀNH DÀNH GARDENIA
JASMINOIDES ELLIS BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SĨNG

CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60 52 75

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014


LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA- ĐHQG TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS Phạm Thành Quân
Chữ ký: ………………………………………………………………
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS Lê Thị Kim Phụng
Chữ ký: ………………………………………………………………
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Bạch Long Giang
Chữ ký: ………………………………………………………………
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Xuân Tiến
Chữ ký: ………………………………………………………………
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
tháng 08 năm 2014.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn gồm:
1. PGS. TS Phạm Thành Quân
2. TS Nguyễn Thị Lan Phi
3. TS Bạch Long Giang

4. TS Lê Xuân Tiến.
5. TS Lê Thành Dũng
Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


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 HỒNG NHUNG

MSHV: 12050156

Ngày, tháng, năm sinh: 26/04/1987

Nơi sinh: Bình Dương

Chun ngành: Cơng nghệ hóa học

Mã số : 60.52.75

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY HỢP CHẤT CROCIN, VÀ
GENIPOSIDE TRONG QUẢ DÀNH DÀNH GARDENIA JASMINOIDES ELLIS BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG
I. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly Crocin và Geniposide có trong quả

dành dành bằng phương pháp trích ly bằng vi sóng
-

Nghiên cứu sự ảnh hưởng qua lại của các yếu tố lên hiệu suất trích ly.

-

Tối ưu hóa q trình trích ly các hợp chất Crocin và Geniposide bằng phương pháp trích

ly bằng vi sóng .
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 6/2013
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/2014
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: PGS. TS Phạm Thành Quân
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: PGS. TS Lê Thị Kim Phụng
Tp. HCM, tháng 8 năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA

-1-

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, con xin cảm ơn ba mẹ rất nhiều vì tất cả những gì ba mẹ dành cho con. Ba
mẹ, cùng người chồng thân yêu và những thành viên khác trong gia đình ln động viên,
chăm sóc, là người định hướng và là điểm tựa cho con trong mọi bước đường đời, trong học
tập cũng như trong công tác.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS. TS Phạm Thành Quân và Cô PGS.TS Lê Thị Kim
Phụng cùng q Thầy, Cơ trong Khoa Kỹ thuật hóa học – Trường Đại học Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh đã ln tận tụy, hết lịng chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức và kinh
nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập cũng như trong giai đoạn thực hiện luận văn của
em trong thời gian qua.
Tôi gửi lời cảm ơn đến các Anh, Chị và các bạn đang công tác tại Phịng thí nghiệm
trọng điểm Cơng nghệ hóa học và Dầu khí – Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình thực hiện luận văn tại trường. Tôi cũng
xin cảm ơn tất cả bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ tận tình trong thời gian tơi thực
hiện đề tài.
Cuối cùng, em kính gửi lời cảm ơn các Thầy, Cô trong hội đồng bảo vệ luận văn đã xem
xét và góp ý chân thành cho đề tài của em. Dù đã có rất nhiều cố gắng trong khi thực hiện
luận văn, tuy nhiên với thời gian ngắn, nên khơng thể nào tránh khỏi thiếu sót, vì vậy em rất
mong các Thầy, Cơ và các bạn đóng góp để luận văn hồn chỉnh hơn.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014
Nguyễn Thị Hồng Nhung


-2-

TĨM TẮT
Dành dành qua các cơng trình nghiên cứu đã chứng minh được giá trị y học cũng như
tiềm năng của chúng trong nên y học hiện đại ngày nay. Ngồi khả năng chữa bệnh, dành

dành cịn được mọi người biết đến như một loại quả có khả năng nhuộm màu thực phẩm. Các
nhóm Carotenoide và Iridoides với hai đại diện tiêu biểu là Crocetin và Geniposde là những
thành phần chính mang dược tính trong quả dành dành.
Các nhóm này trong các cơng tình nghiên cứu đã được báo cáo chỉ được trích ly bằng
các phương pháp trích ly thơng thường như trích ly ngâm dầm, trích Soxhlet, và gần đây là
trích ly sử dụng phương pháp có sự hỗ trợ của vi sóng. Vì vậy, trong luận văn này, chúng tơi
tiến hành nghiên cứu phương pháp trích ly hai hợp chất Crocin và Geniposide có sự hỗ trợ
của vi sóng, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly, tối ưu hóa q trình đồng
thời so sánh hiệu quả trích ly giữa các phương pháp trên.
Kết quả luận văn đã cho thấy rằng:
- Trích ly bằng phương pháp vi sóng là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn cả với hiệu
suất trích ly cao mà thời gian trích ly ngắn.
- Ba yếu tố nồng độ dung mơi trích ly EtOH/H2O từ 40% - 80%, thời gian trích ly từ 10
đến 20 phút, và tỉ lệ dung môi/nguyên liệu trong khoảng 10 – 30 ml/g là các yếu tố được khảo
sát để đánh giá hiệu quả của q trình trích ly. Kết quả chúng tơi thu được là, hai yếu tố nồng
độ dung mơi trích ly là tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng
Crocin và Geniposide thu được.
- Các thông số của q trình trích ly được tối ưu để đạt hiệu suất trích ly Crocin và
Geniposide cao nhất. Kết quả tối ưu cho thấy, các hàm mục tiêu là hàm lượng Crocin, hàm
lượng Geniposide và hàm lượng tổng Crocin và Geniposide


-3-

ABSTRACT
In many studies, researchers proved that Gardenia jasminoides Ellis plays an important
role as well as its potential in the medical system. Beside the treatment, Gardenia also uses as
food dye. In Carotenoide and Iridoides group, Crocetin and Geniposde are the main
components in the Gardenia.
In the studies, these groups are reported that extraction is the only way to extract by

normal extraction such as extracted exhaustedly, Soxhlet extraction, and nowadays is the
Microwave asissted extraction. Therefore, in this study, we research about the extraction of
the Crocin and Geniposide with the Microwave asissted extraction, assess elements which
affect to the extraction, optimize the procedure as well as compare the effect of these
methods.
The results of this study showed:
-

Extraction by microwave was a better method than high duty that the time extraction

was short.
-

Three factors that are the concentrated solvent of extraction EtOH/H2O from 40% to

80%, the extract time from 10 to 20 minutes, and percentage of solvent per material in 10 –
30 ml/g were studied to determine the effect of the extraction. Our results showed the
concentrated solvent of extraction and the percentage of solvent per material were effected
elements to the collected amount of Crocin and Geniposide.
These factors of the extraction were optimized to have a highest amount of Crocin and
Geniposide. The result of optimization showed the goals were the amount of Crocin,
Geniposide and the combination of Crocin and Geniposide.


-4-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết rằng tất cả công trình nghiên cứu tơi trình bày trong luận văn này là do
chính tơi thực hiện các thí nghiệm và hồn toàn chịu trách nhiệm với kết quả nghiên cứu này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014

Nguyễn Thị Hồng Nhung


-5-

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................ 1
TÓM TẮT...................................................................................................................................... 2
ABSTRACT .................................................................................................................................. 3
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................................... 4
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... 5
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ........................................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................................... 10
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................... 12
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 13
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................ 13
1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 15
1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................................... 15
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................................................. 15
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................. 15
1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC .................................................................................................. 16
1.7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN ................................................................................................. 16
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................................... 18
2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY DÀNH DÀNH ......................................................................... 18
2.1.1 Đặc điểm thực vật cây dành dành Gardenia Jasminoides Ellis: .............................. 18
2.1.2 Phân bố sinh thái: [9] ............................................................................................... 20
2.1.3 Thành phần hóa học có trong cây dành dành Gardenia Jasminoides Ellis: ............ 20
2.1.4 Công dụng dược lý của dành dành Gardenia jasminoides Ellis: ............................. 21
2.1.5 Hợp chất Crocin và Geniposide có trong quả dành dành: ....................................... 24
2.1.5.1 Crocin ................................................................................................................ 24

2.1.5.2 Geniposide ......................................................................................................... 26


-6-

2.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH
LY DÀNH DÀNH GARDENIA JASMIDOIDES ELLIS ..................................................... 29
2.2.1 Các nghiên cứu trong nước: ..................................................................................... 29
2.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước: ..................................................................................... 30
2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 32
2.3.1 Trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng:. .......................................................................... 32
2.3.1.1 Khái niệm về vi sóng ......................................................................................... 33
2.3.1.2 Cơ sở q trình trích ly bằng vi sóng ................................................................ 34
2.3.1.3 Kỹ thuật trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng ........................................................ 36
2.3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly bằng vi sóng ................................ 37
2.3.2 Phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao: ................................................. 40
2.3.2.1 Khái niệm .......................................................................................................... 40
2.3.2.2 Phân loại sắc ký HPLC ...................................................................................... 40
2.3.2.2 Nguyên tắc quá trình sắc ký trong cột sắc ký .................................................... 42
2.3.2.3 Ứng dụng của HPLC trong định tính và định lượng ......................................... 43
CHƯƠNG 3: NGUN LIỆU, HĨA CHẤT VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ............................ 45
3.1 NGUYÊN LIỆU ............................................................................................................. 45
3.2 HÓA CHẤT .................................................................................................................... 45
3.3 THIẾT BỊ ........................................................................................................................ 46
3.3.1 Thiết bị trích ly bằng vi sóng ................................................................................... 46
3.3.2 Thiết bị phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC ................................................ 46
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................... 47
4.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HPLC ..................... 47
4.1.1 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 47
4.1.2 Phương pháp phân tích HPLC xác định hàm lượng Crocin và Geniposide ............ 48

4.2 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM ............................................................................................. 49
4.2.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu ..................................................................................... 49
4.2.2 Xác định hàm lượng chất béo có trong quả dành dành: ........................................... 49


-7-

4.2.2.1 Trích Soxhlet ..................................................................................................... 49
4.2.2.2 Trích nguội ........................................................................................................ 50
4.2.3 Xác định lượng Crocin và Geniposide có trong quả dành dành .............................. 50
4.2.3.1 Ngâm dầm ......................................................................................................... 50
4.2.3.2 Trích Soxhlet ..................................................................................................... 51
4.2.4 Khảo sát các yếu tố sơ bộ ảnh hưởng đến q trình trích ly .................................... 51
4.2.4.1 Khảo sát cơng suất trích ly thích hợp ................................................................ 51
4.2.4.2 Khảo sát thời gian ngâm trích thích hợp: .......................................................... 52
4.2.5 Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa q trình trích ly ......................................... 52
4.2.6 Phân tích phương sai ................................................................................................ 54
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................................. 57
5.1 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN HỐ HỌC CĨ TRONG QUẢ
DÀNH DÀNH ...................................................................................................................... 57
5.1.1 Xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu: ................................................................ 57
5.1.2 Xác định hàm lượng chất béo trong nguyên liệu ..................................................... 57
5.1.3 Xác định hàm lượng Crocin, Geniposide tối đa có thể trích .................................... 59
5.1.3.1 Xác định hàm lượng Crocin tối đa có thể trích ................................................. 59
5.1.3.2 Xác định hàm lượng Geniposide tối đa có thể trích .......................................... 60
5.2 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN HIỆU QUẢ TRÍCH
LY CROCIN VÀ GENIPOSIDE TRONG QUẢ DÀNH DÀNH ........................................ 61
5.2.1 Khảo sát cơng suất trích ly thích hợp: ...................................................................... 61
5.2.2 Khảo sát thời gian ngâm nguyên liệu thích hợp trước khi vi sóng .......................... 63
5.3 ĐÁNH GIÁ SỰ TÁC ĐỘNG QUA LẠI CỦA CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

HIỆU QUẢ TRÍCH LY CROCIN VÀ GENIPOSIDE TRONG QUẢ DÀNH DÀNH ....... 65
5.3.1 Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính .............................................................. 65
5.3.2 Phương trình hồi quy của hàm lượng Crocin sau khi trích ly .................................. 66
5.3.2.1 Bảng phân tích ANOVA ................................................................................... 66
5.3.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố lên hàm lượng Crocin ............................................. 68


-8-

5.3.3 Phương trình hồi quy của hàm lượng Geniposide sau khi trích ly .......................... 70
5.3.3.1 Bảng phân tích ANOVA ................................................................................... 70
5.3.3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố lên hàm lượng Geniposide...................................... 71
5.4 TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH TRÍCH LY CROCIN VÀ GENIPOSIDE TRONG QUẢ
DÀNH DÀNH DỰA TRÊN KẾT QUẢ PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY ............................. 74
5.4.1 Tối ưu hóa hàm lượng Crocin thu được sau trích ly ................................................ 74
5.4.2 Tối ưu hóa hàm lượng Geniposide sau trích ly ........................................................ 75
5.4.3 Tối ưu hóa hàm lượng Crocin và Geniposde sau trích ly ........................................ 76
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 78
6.1 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 78
6.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 80
PHỤ LỤC ........................................................................................................................................


-9-

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
HPLC: High pressure liquid chromatopraphy
MAE: Microwave asissted extraction
RSM: Response surface methodology

CCD: central composite design
CPC: Centrifugal partition chromatography
PC: Partition Chromatography

NP-HPLC: Normal-phase chromatography HPLC
RP-HPLC: Reversed phase chromatography HPLC
IE-HPLC: ion exchange chromatography HPLC
IPE-HPLC: ion-pair exchange chromatography HPLC


-10-

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Cây, hoa và quả dành dành ....................................................................................... 19
Hình 2.2: Tác dụng ức chế của chiết xuất cây dành dành và các thành phần của nó đến dung
dịch HCl / ethanol gây ra tổn thương dạ dày. ........................................................................... 22
Hình 2.3: Cơng thức cấu tạo của Crocin .................................................................................. 24
Hình 2.4: Phản ứng este hóa giữa Crocetin và Gentiobiose. .................................................... 26
Hình 2.5: Cơng thức cấu tạo của Geniposide ........................................................................... 27
Hình 2.6 : Cơng thức cấu tạo của Genipin ............................................................................... 28
Hình 2.7: Đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng Crocin sau trích ly ...................... 31
Hình 2.8: Đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng Geniposide sau trích ly ............... 31
Hình 2.9: Các loại vi sóng ........................................................................................................ 33
Hình 2.10: Cơ chế hoạt động của vi sóng................................................................................. 34
Hình 2.11: Minh họa các lực tương tác trong quá trình sắc ký ................................................ 42
Hình 4.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 47
Hình 5.1: Đồ thị so sánh sự ảnh hưởng của các phương pháp trích ly đến hàm lượng chất béo
.................................................................................................................................................. 58
Hình 5.2: Đồ thị so sánh các phương pháp trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng Crocin ........... 59
Hình 5.3: Đồ thị so sánh các phương pháp trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng Geniposide .... 60

Hình 5.4: Đồ thị so sánh sự ảnh hưởng của cơng suất đến hàm lượng Crocin sau trích ly ..... 61
.................................................................................................................................................. 62
Hình 5.5: Đồ thị so sánh sự ảnh hưởng của cơng suất đến hàm lượng Geniposide ................. 62
Hình 5.6: Đồ thị so sánh sự ảnh hưởng của thời gian ngâm trích đến hàm lượng Crocin ....... 64
Hình 5.7: Đồ thị so sánh sự ảnh hưởng của công suất đến hàm lượng Geniposide ................. 65
Hình 5.8: Đồ thị thể hiện mối tương quan của hàm lượng Crocin thực tế và dự đốn .......... 67
theo mơ hình ............................................................................................................................. 67
Hình 5.9: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ dung môi và tỉ lệ dung mơi/ngun liệu đến hiệu
suất trích ly Crocin trong quả dành dành.................................................................................. 68


-11-

Hình 5.10: Đồ thị mơ tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Crocin tại thời gian trích ly 10 phút ....................................................................... 69
Hình 5.11: Đồ thị mơ tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Crocin tại thời gian trích ly 15 phút ....................................................................... 69
Hình 5.12: Đồ thị mơ tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Crocin tại thời gian trích ly 20 phút ....................................................................... 69
Hình 5.13: Đồ thị thể hiện mối tương quan của hàm lượng Geniposide thực tế và dự đốn
theo mơ hình ............................................................................................................................. 71
Hình 5.14: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ dung môi và tỉ lệ dung môi/nguyên liệu đến hàm
lượng Geniposode trong quả dành dành ................................................................................... 72
Hình 5.15: Đồ thị mô tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Geniposide tại thời gian trích ly 10 phút ................................................................ 72
Hình 5.16: Đồ thị mô tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Geniposide tại thời gian trích ly 15 phút ................................................................ 73
Hình 5.17: Đồ thị mô tả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/nguyên liệu và nồng độ dung môi đến
hàm lượng Geniposide tại thời gian trích ly 20 phút ................................................................ 73
Hình 5.18: Đồ thị hàm tối ưu hoá hàm lượng Crocin trong quả dành dành ............................. 74

Hình 5.19: Đồ thị hàm tối ưu hố hàm lượng Geniposode trong quả dành dành .................... 75
Hình 5.20: Đồ thị hàm tối ưu hoá hàm lượng Crocin và Geniposode trong quả dành dành .... 76


-12-

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Phân loại khoa học cây dành dành ........................................................................... 19
Bảng 2.2: Hằng số điện môi của các dung môi phổ biến ......................................................... 35
Bảng 2.3: Phân loại các phương pháp sắc ký ........................................................................... 40
Bảng 3.1: Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ............................................................ 45
Bảng 4.1: Chương trình dung mơi gradient .............................................................................. 48
Bảng 4.2: Hàm đáp ứng của q trích ly vi sóng ..................................................................... 53
Bảng 4.3: Các biến ảnh hưởng đến q trình trích ly bằng phương pháp vi sóng ................... 53
Bảng 4.4: Các điều kiện thực hiện thí nghiệm khảo sát ........................................................... 53
Bảng 5.1: Độ ẩm bột quả dành dành ........................................................................................ 57
Bảng 5.2: Hàm lượng chất béo có trong quả dành dành .......................................................... 57
Bảng 5.3: kết quả phân tích về thành phần chất béo có trong quả dành dành [9] .................... 58
Bảng 5.4: Hàm lượng Crocin tối đa có thể trích trong quả dành dành ..................................... 59
Bảng 5.5: Hàm lượng Geniposide tối đa có thể trích trong quả dành dành ............................. 60
Bảng 5.6: Ảnh hưởng của công suất đến hàm lượng Crocin.................................................... 61
Bảng 5.7: Ảnh hưởng của công suất đến hàm lượng Geniposide ............................................ 62
Bảng 5.8: Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hàm lượng Crocin ........................................... 63
Bảng 5.9 : Ảnh hưởng của thời gian ngâm trích đến hàm lượng Geniposide .......................... 64
Bảng 5.10: Kết quả khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến hàm lượng Crocin và Geniposide
trong quả dành dành sau khi trích ly bằng vi sóng ................................................................... 65
Bảng 5.11: Bảng phân tích ANOVA đối với hàm lượng Crocin ............................................. 66
Bảng 5.12: Bảng phân tích ANOVA đối với Geniposide ........................................................ 70
Bảng 5.13: Các thơng số tối ưu cho hàm lượng Crocin sau trích ly ........................................ 74
Bảng 5.14: Các thông số tối ưu cho hàm lượng Geniposide sau trích ly ................................. 75

Bảng 5.15: Các thơng số tối ưu cho hàm lượng Crocin và Geniposide sau trích ly ................ 76


-13-

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ thuở xa xưa, thảo dược thiên nhiên đã được con người áp dụng vào đời sống giúp tăng
cường sức đề kháng, nâng cao sức khoẻ và chữa bệnh cho con người. Hầu hết các vị thuốc
trong y học cổ truyền đã được sử dụng từ rất lâu, được trải nghiệm lâu đời. Một số vị thuốc
rất quen thuộc, mọi người đều biết, như nhân sâm, lộc nhung, ba kích, nhục thung dung, hạt ý
dĩ, dành dành, … đều là những vị thuốc đã được Đông y sử dụng từ thời cổ đại, tất cả đã được
ghi lại trong “Thần Nông bản thảo kinh” – bộ sách thuốc cổ nhất của Đông y học, được soạn
ra cách nay khoảng 2000 năm. Do đó, phần lớn các loại thuốc Đông dược thông dụng, đang
được sử dụng rộng rãi trên lâm sàng hiện đại, đều đã trải qua một quá trình thử thách, tinh
luyện lâu dài. Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của ngành hóa dược và cơng nghệ khoa
học hiện tiên tiến, các nhà khoa học đã có thể tổng hợp được hầu như tất cả các phân tử hay
hợp chất, dược chất mong muốn [1,2]. Tuy nhiên, đi kèm với những thành tựu lớn lao, cũng
đã tồn tại song song nhiều bất cập, khiến cho xã hội hiện nay có xu hướng quay lại với các bài
thuốc từ nguồn thảo dược thiên nhiên.
Vì có nguồn gốc từ thiên nhiên nên các vị thuốc này có tác hại rất thấp hoặc khơng có,
thuốc có tác dụng tương đối bình hịa. Nhiều vị thuốc có thể sử dụng trong một thời gian dài
mà khơng gây độc hại cho cơ thể và không xuất hiện tượng kháng thuốc. Đây chính là một
trong những ưu điểm nổi bật của những vị thuốc có nguồn gốc thảo dược tự nhiên mà các
thuốc hóa dược hiện đại ngày nay khơng có được. Chính vì hiện tượng “bệnh do thuốc” bệnh phát sinh do sử dụng thuốc, hiện tại có xu thế ngày càng gia tăng, do đó y học thế giới
ngày càng chú ý hơn tới các loại thuốc nguồn gốc thiên nhiên [1].
Nước Việt Nam ta được thiên nhiên ưu đãi với những cánh rừng nguyên sinh trải khắp
đất nước, thống kê có hơn 5000 loại cây thuốc trong đó có nhiều cây đặc hữu. Đơng dược có
nguồn gốc từ động vật, khống vật và thực vật đã được cổ nhân phát hiện và sử dụng hàng
ngàn năm để phục vụ cho sức khoẻ con người. Trong đó, dành dành là một trong những thành

-14-

phần chính của các bài thuốc dân gian chữa bệnh khác nhau, đồng thời đây cũng là loại quả
được sử dụng rất nhiều trong việc nhuộm màu thực phẩm và trong công nghiệp dệt – nhuộm
màu cho vải, mặc dù màu chỉ tồn tại trong thời gian ngắn [15,16].
Crocin là thành phần chính tạo nên màu vàng của cây dành dành, Crocin được đánh giá là
khơng độc hại và có tính hóa học ổn định hơn so với nhiều chất màu tự nhiên khác. Với xu
hướng trên toàn thế giới hướng tới thay thế chất màu tổng hợp với các sắc tố tự nhiên, crocin
đã tạo ra một nhu cầu ngày càng tăng và đã đạt được nhiều ứng dụng trong thị trường quốc tế.
Đồng thời, Crocin đã được chứng minh là một chất chống oxy hóa tương đối mạnh [8,9].
Ngoài ra, trong các nghiên cứu thử nghiệm mù kép, có đối chứng với giả dược, 21 người có
sức khỏe tốt nhưng lại mắc chưng rối loạn giấc ngủ, kết quả cho thấy Crocin đã góp phần cải
thiện giấc ngủ. Bên cạnh đó, geniposide, thành phần chính của glycoside iridoid được cho là
chiếm đến 35,9% trong cây dành dành. Geniposide đã được chứng minh là có hiệu quả trong
việc bảo vệ mật và gan trong y học lâm sàng. Geniposide làm giảm rõ rệt hàm lượng của
cholesterol và gia tăng nồng độ HCO3 trong mật mà không ảnh hưởng đến sắc tố bilirubine và
acide mật [1,4,5].
Do có ưu thế vượt trội nên cơng nghệ trích ly bằng phương pháp vi sóng để sản xuất dược
chất và hương liệu từ nguồn thiên nhiên là một kĩ thuật đang được phát triển cạnh tranh với
các kỹ thuật truyền thống, tạo các sản phẩm có độ tinh khiết cao, giảm thiểu ơ nhiễm mơi
trường, đây chính là những tiêu chí quan trọng trong quy trình sản xuất các chế phẩm hóa
dược, mỹ phẩm và thực phẩm.
Từ những đặc tính hiếm có và vơ cùng lợi ích của cây dành dành, với nguồn nguyên liệu
vô cùng dồi dào cùng với những ưu điểm của cơng nghệ trích ly bằng vi sóng, nên tơi quyết
định nghiên cứu đề tài “NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY HỢP CHẤT CROCIN, VÀ
GENIPOSIDE TRONG QUẢ DÀNH DÀNH GARDENIA JASMINOIDES ELLIS BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG” là thật sự rất cần thiết.

-15-

1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Căn cứ theo yêu cầu của luận văn, đối tượng nghiên cứu của chúng tôi bao gồm:
-

Vật liệu nghiên cứu: quả dành dành được cung cấp bởi cơng ty dược Domesco Đồng

Tháp
-

Thiết bị trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng Synthos 3000

-

Thiết bị phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao HP Agilent 1200

-

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm nhằm tìm các điều kiện để tối ưu hóa q trình

trích ly.
1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
-

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly Crocin và Geniposide có trong

quả dành dành bằng phương pháp trích ly bằng vi sóng
-

Nghiên cứu sự ảnh hưởng qua lại của các yếu tố lên hiệu quả trích ly.

-

Tối ưu hóa q trình trích ly các hợp chất Crocin và Geniposide bằng phương pháp

trích ly bằng vi sóng .
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Luận văn nghiên cứu được thực hiện tại Phịng thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ hóa học
và Dầu khí, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ
tháng 6/2013 đến 6/2014.
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Khảo sát các điều kiện phân tích các hợp chất Crocin và Geniposide ở các chế độ phân
tích khác nhau nhằm đưa ra điều kiện tốt nhất cho q trình phân tích, đảm độ đúng, độ chính
xác và độ lặp lại cao.
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm bằng phương pháp đáp ứng bề mặt – cấu trúc có
tâm nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng và tác động qua lại giữa chúng lên hàm lượng
Crocin và Geniposide.


-16-

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC
Q trình trích ly với sự hỗ trợ của vi sóng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực nhưng
rất ít cơng trình khoa học được công bố trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Do những ưu
điểm do cơng nghệ trích ly bằng vi sóng mang lại như giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường, khơng
để lại dư lượng hóa chất có hại cho sức khỏe con người nên khái niệm "sản xuất sạch" được
quan tâm rất nhiều, và các kỹ thuật trích ly ngày càng được nâng cao.
Hiện nay, cơng nghệ trích ly sử dụng vi sóng để trích ly hợp chất Crocin và Geniposide từ

quả dành dành chưa nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học. Vì thế, nghiên cứu này
liên quan đến việc đưa ra một phương pháp trích ly có giá trị nhằm đánh giá q trình trích ly
Crocin và Geniposide trong quả dành dành.
Các nghiên cứu tối ưu hóa được thực hiện bằng phương pháp tới ưu đơn yếu tố không
phản ánh được sự tương tác lẫn nhau giữa các yếu tố và phương pháp tối ưu này không hiển
thị được sự ảnh hưởng thực của các yếu tố lên q trình trích ly Crocin và Geniposide trong
quả dành dành. Để khắc phục nhược điểm của vấn đề này, chúng tôi sử dụng phương pháp
đáp ứng bề mặt (RSM) với cấu trúc có tâm (CCD) – một phương pháp sử dụng toán học và
thống kê - nhằm tối ưu hóa giá trị các yếu tố được nghiên cứu trong luận văn.
Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam, q trình trích ly hợp chất Crocin và Geniposide trong
quả dành dành và tối ưu hóa q trình trích ly sử dụng phương pháp đáp ứng bề mặt – cấu
trúc có tâm được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần hồn thành kỹ thuật trích
ly hoạt chất, nghiên cứu này được mong đợi sẽ bổ sung thêm một phân đoạn mới cho việc
trích ly các hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên từ các nguồn dược liệu phong phú ở Việt Nam.
1.7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Nhu cầu về các hợp chất dược liệu cũng như màu thực phẩm từ nguồn tự nhiên như hoạt
chất Crocin và Geniposide, đang ngày càng tăng cao trong khi nguồn nguyên liệu tại Việt
Nam vô cùng phong phú. Quả dành dành trồng tại miền Nam là nguồn cung cấp nguyên liệu
dồi dào, vì vậy việc đưa ra một quy trình trích ly hợp chất Crocin và Geniposide có rất nhiều
triển vọng trong tương lai.


-17-

Tại Việt Nam, các cơng nghệ trích ly thường dùng là các phương pháp sử dụng dung môi
thông thường. Các kỹ thuật này thường có vấn đề về sức khỏe và mơi trường. Phương pháp
trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng đang được chú ý sẽ giải quyết phần nào các nhược điểm trên.
Bên cạnh đó, các kết quả nghiên cứu cung cấp tiềm năng cho việc ứng dụng trên quy mơ
pilot, do đó, nếu có thể ứng dụng được trong sản xuất ở quy mô công nghiệp, sẽ đáp ứng được
nhu cầu rất lớn về việc cung cấp hoạt chất Crocin và Geniposide để tổng hợp thuốc trong

nước cũng như xuất khẩu.
Mục tiêu chính của đề tài nghiên cứu là mang lại các thông số tối ưu để trích ly hiệu quả
hai hoạt chất này. Chính vì vậy, nghiên cứu này có sự đóng góp cần thiết và quan trọng để
đưa ra quy trình tối ưu, đáp ứng nhu cầu hiện nay.


-18-

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY DÀNH DÀNH
2.1.1 Đặc điểm thực vật cây dành dành Gardenia Jasminoides Ellis: [1, 14, 15, 16]
Dành dành là một loại cây nhỏ, thuộc họ cà phê, tên khoa học được đặt là Gardenia
Jasminoides Ellis để kỷ niệm Gardenia - nhà y học và tự nhiên học nổi tiếng. Cây dành dành
cao chừng 1-3 m, thân nhỏ, bụi, trơn láng, cao. Cây tăng trưởng khi trồng trong chậu có thể
đạt đến 60 cm - 1 m. Cây dành dành tăng trưởng rất chậm, khoảng 15 cm/năm, khi được hạ
thổ xuống đất thì có thể đạt đến 1,8 đến 2 m cao. Lá có phiến thon, khơng lơng, mọc đối, đơi
khi mọc theo vịng xoắn 3 lá hay nhiều hơn, hình ellip hay hình trứng, khoảng 2 - 8 cm dài và
2 - 3 cm rộng, thu hẹp, nhọn cả 2 đầu, láng bóng, cuống ngắn, có lá bẹ.
Hoa dành dành mọc đơn độc, cánh hoa trắng như ngọc và rất thơm, hoa lớn, ở chót nhánh
to, trổ ra ở nách lá phía trên, có cọng. Đài hoa, màu xanh có 5-6 tai, kéo dài xuống thành ống,
hình phểu khoảng 1,5 cm dài, có 5 cạnh hay cánh, và chia thành những thùy thẳng gần dài
như ống. Cánh hoa thường đơn có khi đơi, trắng rồi vàng ngà, rất thơm, nhưng sau đó xoay, 5
– 6 cm rộng, tiểu nhụy 5, nhỏ, gắn trên miệng vành, bầu noản 1 buồng, vịi nhụy hình dùi,
mập, noản nhiều đính nhau trên thai tịa.
Quả dành dành hình cái chén, hình trứng hay hình ellip, dài khoảng 1,5 đến 2 cm, có 2-5
ngăn, khi chín màu vàng đỏ, 5 - 9 gân nổi lên theo chiều dọc, bên trong chứa rất nhiều hạt,
mùi thơm, vị đắng.


-19-

Hình 2.1: Cây, hoa và quả dành dành
Bảng 2.1: Phân loại khoa học cây dành dành
Giới (regnum)

Plantae

(không phân hạng)

Angiospermae

(không phân hạng)

Eudicots

(khơng phân hạng)

Asterids

Bộ (ordo)

Gentianales

Họ (familia)

Rubiaceae

Chi (genus)

Gardenia

Lồi (species)

G.jasminoides

Dành dành là lồi cây ưa sáng, có thể chịu bóng, thường mọc ở đất ẩm, gần nguồn nước
như bờ ao, kênh rạch, bờ suối tạo thành bụi lớn, gốc dành dành đôi khi ngập trong nước. Dân
gian hay làm cảnh trước sân nhà hoặc hai bên lối đi, hoa của cây dành dành có mùi thơm nhẹ
nhàng dễ chịu nên được ưa thích. Trồng bằng cành hoặc bằng hạt vào mùa xuân-hè. Lá thu


-20-

hái quanh năm, dùng tươi. Rễ thu hái quanh năm, rửa sạch, thái lát, phơi khô để dùng. Quả
thu hái ghi gần chín, ngắt bỏ cuống, đem phơi hay sấy nhẹ đến khơ. Nếu bóc vỏ trước khi sấy
sẽ được một vị thuốc với tên gọi là Chi tử nhân (giống như cái chén đựng rượu của vua chúa
ngày xưa). Vào tháng 8 -11 quả Dành dành chín, hái về ngắt bỏ cuống, để một lát khoảng 510 phút, đem phơi hoặc sấy khơ, ta sẽ có vị thuốc Chi tử.
2.1.2 Phân bố sinh thái: [9]
Trên thế giới, chi Gardenia Ellis có khoảng 270 lồi phân bố trải dọc theo các vùng nhiệt
đới và cận nhiệt đới châu Á cũng như châu Phi. Tại đất nước Việt Nam, có 21 loài.
Tại Việt Nam, dành dành phân bố chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng và trung du, nhưng tập
trung tại các tỉnh Hà Tĩnh, Nghệ An, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình, Hà Nam, Nam Định,
Ninh Bình, và Thanh Hóa. Nguồn nguyên liệu dành dành ở Việt Nam rất phong phú, số lượng
dược liệu được khai thác từ dành dành hàng năm từ 30 đến 40 tấn.
2.1.3 Thành phần hóa học có trong cây dành dành Gardenia Jasminoides Ellis: [1, 3, 8, 9, 15,
16]
Trong quả của cây dành dành, có chứa các thành phần hóa học bao gồm các iridioide
glycoside như gardoside, geniposide, acid geniposidic, genipin gentiobioside, scandoside
methyl ester, desacetyasperuloside methyl ester, gardenpside. Các chất 5  - hydroxy
geniposide, và 10 – acetyl geniposide cũng được phân lập từ cây dành dành. Các acid hữu cơ

như acid picrocrocinic, acid dicafeoyl -5-(3-hydroxyl -3-methyl glutaroyl quinic, acid 3cafeoyl-4-sinapoyl quinic và các sắc tố:  - crocin,  - crocretin cũng được tìm thấy.
Trong quá trình sinh trưởng của cây Gardenia Jasminoides Ellis, sự hình thành Crocin và
Geniposide được phân chia thành hai giai đoạn như sau:
 Giai đoạn 1: trọng lượng quả và hàm lượng Geniposide trong quả tăng, không xuất
hiện Crocin ( 1- 6 tuần lễ sau khi cây ra hoa)
 Giai đoạn 2: hàm lượng Geniposide trong quả thay đổi trong khi đó, Crocin lại tích lũy
và tăng lên cho đến khi quả chín hồn tồn ( 8-23 tuần lễ sau khi cây ra hoa)


-21-

Thêm vào đó, quả dành dành thường tiết ra một hợp chất như nhựa, gồm hai chất nhựa
resine, bao gồm Gardenin - một loại nhựa glycoside có tinh thể màu vàng óng ánh, và một
chất nhựa khác mềm và có màu xanh. Nhờ sự thay đổi những điều kiện của những màu khác
nhau như vàng, đỏ, xanh lục, tím, và xanh dương, ta có thể thu được những chất khác nhau
trong mỗi bộ phận của cây dành dành.
Vỏ cây dành dành chứa hợp chất beta sitosterol, và nonakosane. Lá chứa những
chất glucosides iridoide, gardenoside, và geniposide. Trong hoa dành dành có chứa tinh dầu.
Tinh dầu của hoa có mùi thơm đặc biệt bởi có sự hiện diện của hợp chất styren acetate, và các
hợp chất như styrolyl acetate, linalol, …cũng tồn tại trong hương. Tinh dầu của hoa dành
dành được cấu tạo bởi những thành phần hợp chất như acide palmatic, oleique, linoleique….
Trong lá và hoa của dành dành đều có chứa mannite. Đây là hợp chất thường gặp trong tảo
biển, ngồi giúp ích cho q trình bài tiết cịn làm giảm áp lực lên mắt và ngăn ngừa tăng
nhãn áp.
Đặc biệt, chất E97 được chiết từ hoa dành dành bằng dung mơi ethyl acetate có tác dụng
ngừa thai rõ rệt khi thí nghiệm trên chuột bạch và chó với liều lượng tương ứng là 3g và 5g
dược liệu/kg khi dùng trong 3 ngày liên tục. Chất aicd gerdenolic B trong thí nghiệm trên
chuột bạch cũng có tác dụng ngừa thai.
Hạt cây chứa rất nhiều tinh bột amidon. Tinh bột này, cùng với protein và chất béo là một
thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài

động vật khác. Ngoài việc sử dụng làm thực phẩm ra, tinh bột còn được dùng trong cơng
nghiệp sản xuất giấy, rượu, băng bó xương.
2.1.4 Công dụng dược lý của dành dành Gardenia jasminoides Ellis: [1, 15, 16, 35,38]
Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều các đề tài nghiên cứu khoa học về khả năng
chữa bệnh của cây dành dành cũng như những hoạt chất chữa bệnh của chúng.
2.1.4.1 Tác dụng lợi mật
Dạng chiết bằng cồn từ quả, các hợp chất Crocin, Crocetin và Genipin đều làm tăng sự
phân tiết mật. Hoạt chất Genipin thí nghiệm trên chuột bạch dùng thuốc bằng đường ống,


-22-

tiêm tĩnh mạch hoặc cho thẳng vào hoành tá tràng đều tăng cường sự phân tiết mật. Genipin
vừa có tác dụng phân tiết mật, vừa giảm nồng độ acid cholic trong dịch mật.
Ngồi ra, thí nghiệm trên thỏ đã được thất ống dẫn mật chủ, cho thấy cao cồn, cao nước
quả dành dành, muối natri của Crocin đều có tác dụng ức chế sự gia tăng bilirubin trong máu.
Nếu liều lượng, liều dùng càng cao, tác dụng càng mạnh.
2.1.4.2 Tác dụng ức chế sự phân tiết dịch vị và hoạt động dạ dày – ruột
Vào năm 2009, một nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã chứng minh một số thành phần
có trong cây dành dành có khả năng giảm thiểu khả năng bị viêm dạ dày cũng như hạn chế
những tổn thương đối với dạ dày trên cơ thể chuột. Các chiết xuất của quả dành dành, đặc biệt
là axit ursolic và genipin đều có khả năng ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư, trung hòa
acid và khả năng chống oxy hóa mạnh.

Hình 2.2: Tác dụng ức chế của chiết xuất cây dành dành và các thành phần của nó đến dung
dịch HCl / ethanol gây ra tổn thương dạ dày.
Trong đó: A: HCl-ethanol gây ra tổn thương dạ dày (có kiểm sốt); B: axit ursolic (50 mg
/ ml); C: axit ursolic (100 mg / ml); D: genipin (50 mg / ml); E: genipin (100 mg / ml); F:
cimetidine (100 mg / ml)
Dung dịch HCl / ethanol gây ra tổn thương dạ dày được sản xuất bởi sự kích thích trực

tiếp của một hàng rào niêm mạc tại dạ dày. Khi sử dụng acid ursolic và genipin đã giảm hẳn
dung dịch HCl / ethanol. Điều này có thể được giải thích là do khả năng trung hịa acid và
kích hoạt hiệu ứng bảo vệ tế bào trong niêm mạc dạ dày ở chuột.
2.1.4.3 Tác dụng kháng khuẩn – chống viêm
Bằng phương pháp đục lỗ khuếch tán trong mơi trường ni cấy, quả dành dành có tác
dụng ức chế sự phát triển của tụ cầu khuẩn vàng và não mơ cầu. Thí nghiệm trên ống kính,