Tối ưu hóa điều kiện trích ly flavonoids từ lá diếp cá
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
51
Optimization of extraction conditions of flavonoids from Houttuynia cordata Thumb
leaves
Phung M. Phan, Phuc T. D. Nguyen, Phuc H. Nguyen, Vo T. T. Vo, & Anh T. Vu∗
Faculty of Chemical Engineering and Food Technology, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Research Paper
This study was conducted to investigate the application of cellulase
enzyme in the extraction of flavonoids from Houttuynia cordata
Received: February 26, 2021
Revised: April 01, 2021
Accepted: April 08, 2021
Thumb leaves and optimize the extraction conditions. Independent
variables, including enzyme concentration (25 - 100 g/mL), temper-
ature (30 - 50oC), time (30 - 120 min) and ratio of raw materials to
enzyme (1:15 - 1:30 g/mL), were investigated. Extraction conditions
of flavonoids were designed according to Central Composite Design
- Uniform Precision (CCD), a response surface methodology using a
software JMP Pro version 13. The results indicated that the optimal
extraction conditions were found to be enzyme concentration (78.0
g/mL), temperature (41oC), time (90 min), and the ratio of
material to the enzyme (1:26 g/mL). Under such conditions, the
Keywords
Cellulase
Flavonoids
Houttuynia cordata Thumb
Response surface methodology
highest content of flavonoids (24.04
0.05 mg/g, dry matter) was
obtained and validated. It can be concluded that the flavonoids can
be optimally extracted under the optimal extraction conditions with
assistance of cellulase.
∗Corresponding author
Vu Thuy Anh
Email: vuthuyanh@hcmuaf.edu.vn
Cited as: Phan, P. M., Nguyen, P. T. D., Nguyen, P. H., Vo, V. T. T., & Vu, A. T. (2021).
Optimization of extraction conditions of flavonoids from Houttuynia cordata Thumb leaves. The
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
52
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Tối ưu hoá điều kiện trích ly flavonoids từ lá diếp cá
Phan Minh Phụng, Nguyễn Thị Diễm Phúc, Nguyễn Hữu Phúc,
Võ Thị Tường Vi & Vũ Thùy Anh∗
Khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP. Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
THÔNG TIN BÀI BÁO
Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm sử dụng enzyme cellulase trong
quá trình trích ly flavonoids từ lá diếp cá (Houttuynia cordata
Thumb) và tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly.
Các thông số được khảo sát bao gồm: nồng độ enzyme (25 - 100
g/mL), nhiệt độ (30 - 50oC), thời gian (30 - 120 phút) và tỉ lệ giữa
nguyên liệu: enzyme (1:15 - 1:30 g/mL). Điều kiện trích ly flavonoids
được tối ưu điều với thiết kế kiểu CCD (Central Composite Design)
bằng phương pháp bề mặt đáp ứng, sử dụng phần mềm JMP Pro
13. Kết quả nghiên cứu đã xác định được điều kiện tối ưu trích ly
flavonoids từ lá diếp cá, bao gồm nồng độ enzyme (78,0 g/mL),
nhiệt độ (41oC), thời gian (90 phút) và tỉ lệ nguyên liệu: enzyme
(1:26 g/mL). Với điều kiện trích ly tối ưu này, hàm lượng flavonoid
đạt được là 24,04 0,05 mg/g, vật chất khô.
Bài báo khoa học
Ngày nhận: 26/02/2021
Ngày chỉnh sửa: 01/04/2021
Ngày chấp nhận: 08/04/2021
Từ khóa
Diếp cá
Enzyme cellulase
Flavonoid
Phương pháp bề mặt đáp ứng
∗Tác giả liên hệ
Vũ Thùy Anh
Email: vuthuyanh@hcmuaf.edu.vn
1. Đặt Vấn Đề
được sử dụng trong khẩu phần ăn hằng ngày và
rất rẻ tiền. Đã có nhiều nghiên cứu về trích ly
Diếp cá (Houttuynia cordata Thumb) là một các hợp chất sinh học từ các loại thực vật như
loại cây thảo mộc, có mùi tanh của cá được trồng flavonoids (Meng & ctv., 2006), polyphenols (Li
rất phổ biến ở Việt Nam và một số nước Châu & ctv., 2014), alkaloids (Wang & ctv., 2008), và
essential oil (Djihane & ctv., 2017). Vì thế, trích
ly các hợp chất sinh học từ cây diếp cá là rất cần
thiết và hữu ích cho việc sử dụng vào nhiều sản
phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm.
Á. Hiện nay, diếp cá được trồng làm rau gia vị
hoặc dùng làm vị thuốc quý cho nhiều bài thuốc
dân gian chữa bệnh. Chiết xuất từ diếp cá đã
được chứng minh có tác dụng chống lại các bệnh
bao gồm ung thư, tiểu đường, các bệnh ngoài da
và hội chứng hô hấp cấp tính nặng (Miyata &
ctv., 2010; Du & ctv., 2012; Kumar & ctv., 2014).
Ngoài ra, các chiết xuất từ diếp cá cũng có khả
năng kháng khuẩn và kháng vi rút như sốt xuất
huyết (Sekita & ctv., 2016; Li & ctv., 2017; Verma
& ctv., 2017). Theo các kết quả nghiên cứu sơ bộ
được công bố gần đây, trong 100 g rau diếp cá có
chứa nước (91,5%), protid (2,9%), glucid (2,7%),
lipid (0,5%), cellulose (1,8%), calci (0,3 mg), kali
(0,1 mg), tiền vitamin A (1,26 mg), và vitamin C
(68 mg). Hơn nữa, diếp cá là loại rau rất thường
Tuy nhiên, để thu nhận và ứng dụng các chất có
hoạt tính sinh học, đặc biệt là flavonoids từ diếp
cá, một vấn đề đặt ra đó là làm sao để tăng cao
hiệu suất trích ly và thiết lập được điều kiện trích
ly tối ưu. Trong số những phương pháp thì trích ly
với sự phối hợp của enzyme đã đem lại nhiều hiệu
quả cũng như thân thiện với môi trường (Vergara-
Barberán, 2015). Phương pháp bề mặt đáp ứng
(RSM, Response Surface Methodology) với sự hỗ
trợ của các phần mềm xử lý số liệu đã trở thành
một công cụ hữu ích giúp thực hiện nghiên cứu
các quá trình tối ưu hóa đa nhân tố, nhằm tiết
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
53
kiệm thời gian và chi phí (Myers & Montgomery, 2.2.2. Thí nghiệm tối ưu hóa điều kiện trích ly
2002).
Phương pháp bề mặt đáp ứng được lựa chọn để
tối ưu hóa điều kiện trích ly flavonoids từ lá diếp
cá dưới sự hỗ trợ của enzyme cellulase. Ba thông
số quan trọng của quá trình trích ly được nghiên
cứu bao gồm: Nồng độ (X1), nhiệt độ (X1) và tỉ lệ
dung môi/nguyên liệu (X1). Thí nghiệm được bố
trí theo kiểu CCD-Uniform Precision và ma trận
thí nghiệm được xây dựng bằng phần mềm JMP
13 Pro. Trong các nghiên cứu thăm dò, chúng tôi
đã xác định được giá trị biên của các nhân tố
thí nghiệm được tiến hành có 6 thí nghiệm ở tâm.
Mô hình toán học mô tả ảnh hưởng của các biến
độc lập đối với biến phụ thuộc có dạng hàm đa
thức bậc hai có dạng tổng quát như sau:
Vì thế, nghiên cứu này được thực hiện nhằm
tối ưu hoá điều kiện trích ly flavonoids từ là diếp
cá với sự hỗ trợ của enzyme bằng phương pháp
bề mặt đáp ứng.
2. Vật Liệu và Phương Pháp Nghiên Cứu
2.1. Vật liệu
2.1.1. Lá diếp cá
Nguyên liệu lá diếp cá, được mua ở chợ Đầu
mối Thủ Đức, Thành phố Thủ Đức, TP.HCM.
Nguyên liệu sau khi thu mua được vận chuyển
nhanh về phòng thí nghiệm (không quá 1 giờ) để
tiến hành các xử lý tiếp theo. Lá diếp cá được rửa
sạch, làm khô ở nhiệt độ phòng. Sau đó, các mẫu
được sấy khô ở nhiệt độ 40oC đến khi độ ẩm đạt
được 5 - 6%, nghiền mịn và bảo quản trong bao
kín được hút chân không.
Yi = a0 + a1X1 + a2X2 + a3X3 + a11X21 +
a22X22 + a33X32 + a12X1X2 + a13X1X3 + a23X2X3
Trong đó: Yi đại diện cho biến phụ thuộc, là
hàm lượng flavonoids tổng, a0 là hằng số, ai, aii,
aij lần lượt là các hệ số bậc 1, bậc 2 và sự tương
tác. Xi, Xj là mức độ của các biến độc lập.
2.1.2. Hóa chất
Bảng 1. Ma trận bố trí thí nghiệm mã hóa các
biến độc lập
Các hoá chất sử dụng trong phân tích bao gồm
ethanol 96% (Trung Quốc), chất chuẩn Quercetin
Mã hoá
Yếu tố
(Ấn Độ); enzyme cellulase (Ấn Độ); CH3COOK
(Trung Quốc); và AlCl3 (Trung Quốc).
-1
0
+1
Nồng độ
(X1, g/mL)
Nhiệt độ
50 75 100
30 40 50
20 25 30
2.2. Bố trí thí nghiệm
o
(X2, C)
Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu
2.2.1. Ảnh hưởng của enzyme đến hàm lượng
flavonoids
(X3, v/w)
Đối với mẫu ngâm và xử lý enzyme: Cân 3 g bột
diếp cá cho vào Beaker 250 mL, sau đó cho dung
dịch enzyme cellulase vào bột diếp cá với nồng độ
100 g/mL theo tỉ lệ 1/20 (w/v) trong 60 phút
ở nhiệt độ 40oC. Sau đó, tiến hành lọc qua giấy
lọc Whatman và tiến hành xác định hàm lượng
flavonoids tổng (TFC) của mẫu trích ly trong pha
nước. Tiếp đến, phần bã được trích ly tiếp bằng
dung môi ethanol 70% với tỉ lệ 1/30 (w/v) trong
3 giờ ở nhiệt độ 60oC. Tiến hành lọc và xác định
TFC của mẫu trích ly trong pha cồn. Hàm lượng
TFC tổng là tổng hàm lượng của dịch trích ly
trong nước và trong ethanol.
2.3. Phương pháp phân tích
2.3.1. Xây dựng đường chuẩn Quercetin
Pha dung dịch quercetin 100 g/mL trong cồn
80%. Từ dung dịch chuẩn quercetin 100 g/mL
tiếp tục pha ra các dung dịch có nồng độ lần lượt
là 75, 50, 35, 25, 12,5 g/mL. Ứng với mỗi nồng
độ dung dịch pha loãng hút 0,5 mL cho vào ống
nghiệm sau đó thêm vào 1,5 mL ethanol 95%, 0,1
mL AlCl3 10%, 0,1 mL CH3COOK 1 M và 2,8
mL nước cất. Lắc đều để yên ở nhiệt độ phòng
30 phút. Đo màu ở bước sóng 415 nm, mẫu trắng
thực hiện tương tự nhưng thay AlCl3 bằng nước
cất.
Đối với mẫu không xử lý enzyme: cân 3 g bột
diếp cá cho vào Beaker 250 mL, sau đó cho dung
môi ethanol 70% vào để trích ly trong thời gian
3 giờ ở nhiệt độ 60oC. Tiến hành lọc và xác định
TFC.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
54
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
nồng độ khảo sát, độ hấp thu tăng tuyến tính Virginia, USA). Phân tích phương sai (ANOVA)
theo giá trị của hàm lượng flavonoids ở bước sóng và chênh lệch ít có ý nghĩa nhất (LSD) được thực
cực đại 415 nm. Từ đó phương trình đường chuẩn hiện so sánh giá trị trung bình ở mức 0,05. Số
flavonoids được xây dựng là y = 0,0597x - 0,0146, liệu tối ưu được thiết kế và phân tích bằng phần
với hệ số tương quan R2 = 0,9994.
mềm JMP Pro version 13.
3. Kết Quả và Thảo Luận
3.1. Ảnh hưởng của enzyme đến hàm lượng
flavonoids
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của enzyme cel-
lulase đến hàm lượng TFC được thể hiện ở Hình
2. Kết quả xử lý thống kê cho thấy mẫu bột diếp
cá khi trích ly flavonoid có sử dụng enzyme cel-
lulase tăng đáng kể so với mẫu không có sự hỗ
trợ của enzyme (P < 0,05). Cụ thể, hàm lượng
TFC đạt được khoảng 10,68 (mg/g, vck) đối với
mẫu có sự hỗ trợ của enzyme cellulase, trong
khi hàm lượng này của mẫu không có sự hỗ trợ
của enzyme (mẫu đối chứng) chỉ đạt khoảng 65%
(6,98 mg/g, vck). Hay nói cách khác, hàm lượng
flavonoid trong mẫu có xử lý enzyme cao gấp 1,53
lần so mẫu trích ly không sử dụng enzyme. Như
vậy, sử dụng enzyme đã hỗ trợ tích cực đến đến
hiệu suất trích ly flavonoids từ lá diếp cá, và được
sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Hình 1. Đường chuẩn flavonoids tính theo tương
đương quercetin.
2.3.2. Xác định hàm lượng flavonoid tổng (TFC)
Theo Chang & ctv. (2001) flavonoids tổng
được xác định theo phương pháp quang phổ theo
nguyên tắc: Flavonoids tạo phức màu vàng với
dung dịch AlCl3. Cường độ màu tỉ lệ thuận với
hàm lượng flavonoids được xác định ở bước sóng
415 nm. Quercetin được dùng làm chất chuẩn
tham chiếu. Lấy 0,5 mL dịch chiết rau diếp đã
được pha loãng thích hợp cho vào ống nghiệm sau
đó thêm vào 1,5 mL ethanol 95%, 0,1 mL AlCl3
10%, 0,1 mL CH3COOK 1M và 2,8 mL nước cất.
Lắc đều để yên ở nhiệt độ phòng 30 phút. Đo màu
ở bước sóng 415 nm. TFC trong mẫu được tính
như sau:
a × V × n
TFC =
× 10−3 (mg/g, vck)
m
Trong đó:
a: hàm lượng flavonoid xác định từ đường
chuẩn ( g/mL)
Hình 2. Ảnh hưởng của enzyme hàm lượng
flavonoids thu được trong dịch trích ly. TFC: Hàm
lượng flavonoid tổng.
V: tổng thể tích dịch chiết (mL)
n: hệ số pha loãng
m: khối lượng mẫu (g)
3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme
2.4. Xử lí số liệu
thấy ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme đến
hàm lượng TFC tổng có ý nghĩa về mặt thống
kê (P < 0,05). Khi tăng thời gian xử lý enzyme
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Kết quả trình
bày là giá trị trung bình
độ lệch chuẩn. Dữ
liệu được kiểm tra bằng phần mềm Statgraphics
Centurion XVI (Statgraphics Technologies, Inc.,
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
55
từ 30 phút đến 90 phút thì hàm lượng TFC tổng ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động xúc tác chuyển
tăng từ 20,39 (mg/g, vck) đến 22,32 (mg/g, vck). hóa cơ chất của enzyme; nếu nhiệt độ không đủ
Cụ thể, hàm lượng TFC tổng cao nhất là 22,32 cao, trung tâm hoạt động của enzyme sẽ không
(mg/g, vck) khi thời gian thuỷ phân 90 phút và thể hoạt động được tốt nhất và khả năng phân
thấp nhất là 20,39 (mg/g, vck) trong 30 phút. cắt mạch cellulose không đạt hiệu quả cao. Ngoài
Tuy nhiên, khi tăng thời gian lên đến 120 phút ra, nếu nhiệt độ cao sẽ phá hủy cấu trúc bậc 4 của
thì hiệu suất thu hồi TFC tổng có khuynh hướng enzyme gây bất hoạt và làm mất hoạt tính xúc tác
giảm. Vì sau khi xử lý enzyme đòi hỏi phải cần của enzyme. Do enzyme có một khoảng nhiệt độ
một khoảng thời gian nhất định để enzyme tiến hoạt động tối ưu nhất định, thông thường ở nhiệt
hành phân cắt cellulose ở thành tế bào thực vật, độ quá thấp (dưới 30oC), hoạt lực của enzyme
tạo điều kiện cho dung môi dễ dàng khuếch tán là thấp. Vì vậy, trong các thí nghiệm tối ưu tiếp
và hòa tan các chất, sau đó khuếch tán ra bên theo khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của
ngoài góp phần làm tăng hiệu suất trích ly, sau đó enzyme được lựa chọn là 30 đến 50oC để đánh giá
thì hàm lượng TFC tổng không tăng nữa. Đồng sự tương tác với các yếu tố khác.
thời, thời gian kéo dài sẽ hòa tan các chất không
mong muốn làm ảnh hưởng đến quá trình trích ly
(Hahn & ctv., 2012; Hoang & Le, 2020). Do vậy,
3.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung
môi
thời gian thuỷ phân thích hợp là 90 phút và được
cố định cho các thí nghiệm tiếp theo.
và dung môi có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê
đến hàm lượng TFC tổng trong dịch trích ly (P
< 0,05). Khi tăng tỉ lệ tăng từ 1:15 đến 1:30
(w/v) thì hàm lượng TFC tăng từ 20,67 đến 23,71
(mg/g, vck). Tỉ lệ nguyên liệu và dung môi tăng
thì hàm lượng TFC tổng tăng, nhưng từ tỉ lệ 1:25
trở đi thì hàm lượng TFC tăng không đáng kể (P
> 0,05) và có khuynh hướng tiệm cận ngang. Bởi
vì, khi tỉ lệ thể tích dung dịch enzyme cellulase
tăng thì diện tích bề mặt tiếp xúc giữa enzyme
và cơ chất càng lớn, khi tỉ lệ quá thấp thì en-
zyme không đủ tiếp xúc và tương tác với cơ chất
làm giảm khả năng phân cắt mạch cellulase giảm
(Truong & ctv., 2015). Khi tỉ lệ thể tích quá cao,
thì cơ chất và enzyme bị pha loãng, làm giảm khả
năng thuỷ phân của enzyme, dẫn đến TFC thu
được thấp. Từ kết quả này, tỉ lệ enzyme thích hợp
cho thí nghiệm tối ưu hoá tiếp theo là 1:20 đến
1:30 (w/v).
3.3. Ảnh hưởng của nồng độ xử lý
TFC tổng khi thay đổi nồng độ enzyme xử lý,
từ nồng độ 25 đến 100 g/mL. Kết quả cho
thấy nồng độ enzyme ảnh hưởng đến hàm lượng
flavonoids tổng và có ý nghĩa về mặt thống kê
(P < 0,05). Khi tăng nồng độ enzyme cellulase
từ 25 đến 75 g/mL thì hàm lượng TFC tổng
tăng từ 19,38 đến 21,25 (mg/g, vck), nhưng khi
tăng nồng enzyme đến 100 g/mL thì hàm lượng
TFC tăng không đáng kể. Hay nói cách khác, khi
tăng nồng độ enzyme thì hàm lượng TFC tăng,
tuy nhiên khi tăng nồng độ enzyme đến một mức
nhất định thì hàm lượng TFC không tăng nữa và
có khuynh hướng tiệm cận ngang. Nguyên nhân
là do cơ chất trong mẫu nên hiệu suất phân cắt
giảm, dẫn đến hiệu suất trích ly tăng không đáng
kể (Puri & ctv., 2012). Vì thế, khoảng nồng độ
enzyme thích hợp cho trích ly flavonoids tổng từ
lá diếp cá là từ 50 đến 100 g/mL và được tiến
hành tối ưu cho thí nghiệm tiếp theo.
3.6. Tối ưu hóa các điều kiện trích ly
Từ các thí nghiệm đơn ở phía trên, các điều
kiện trích ly với sự hỗ trợ enzyme cellulase, bao
gồm nồng độ, nhiệt độ và tỉ lệ nguyên liệu: dung
môi, được chọn cho nghiên cứu tối ưu điều kiện
trích ly sao cho hàm lượng TFC thu được là cao
nhất. Các khoảng thích hợp của các yếu tố này
thiết kế theo kiểu CCD bằng phương pháp RSM
và kết quả hàm lượng TFC trong dịch trích ly
khi thực hiện các thí nghiệm tối ưu được trình
(ANOVA) đã xác định được mô hình đa thức bậc
3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý
của nhiệt độ đến hàm lượng TFC toàn phần thu
được là có ý nghĩa (P < 0,05). Khi tăng nhiệt độ
từ 30oC đến 40oC, hàm lượng TFC tăng từ 20,71
đến 21,54 (mg/g, vck), khi tăng nhiệt độ tới 50oC
thì hàm lượng TFC tăng không đáng kể (P >
0,05). Nguyên nhân là vì enzyme là một phân tử
sinh học có bản chất là protein, do đó nhiệt độ có
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
56
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Hình 3. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng flavonoid tổng (TFC) toàn phần.
Các giá trị trung bình có ký tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme Cellulase đến hàm lượng flavonoid tổng (TFC) toàn phần.
Các giá trị trung bình có ký tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
2 có thể sử dụng để mô tả các số liệu thực nghiệm lý ANOVA cho thấy mô hình hồi quy bậc 2 có
với hệ số R2 cao (0,96). Các giá trị dự đoán tương ý nghĩa thống kê (P < 0,001). Do đó, có thể kết
đối phù hợp với các giá trị thực nghiệm thu dược luận mô hình thu được có thể sử dụng để mô tả
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
57
Hình 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng flavonoid tổng (TFC) toàn phần.
Các giá trị trung bình có ký tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
Hình 6. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng flavonoid tổng (TFC) toàn phần.
Các giá trị trung bình có ký tự khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%.
nhiệt độ và tỉ lệ nguyên liệu so với dung môi) đến ratio) và giá trị P (mức ý nghĩa) và được liệt kê
hàm lượng flavonoids tổng trong dịch trích ly.
trong Bảng 3. Giá trị tỉ lệ t lớn hơn và giá trị P
nhỏ hơn cho thấy ảnh hưởng đáng kể hơn đến các
biến tương ứng (Amin & Anggoro, 2004). Theo
Ý nghĩa của các hệ số của mô hình đa thức bậc
hai được xác định bằng cách sử dụng tỉ lệ t (t
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
58
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Bảng 2. Hàm lượng flavonoid tổng (TFC) theo thực nghiệm và dự đoán từ mô hình thiết kế
Hàm lượng TFC (mg/g, vck)
(X2, C) (X3, w/v) Thực nghiệm
Nồng độ
(X1, g/mL)
Nhiệt độ
Tỉ lệ
Thí nghiệma
o
Dự đoán
23,06
22,58
20,85
23,54
23,54
22,73
22,19
21,03
20,17
23,54
21,51
22,27
23,54
22,65
23,54
21,48
20,08
23,54
19,74
20,35
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
75
75
50
75
75
75
50
50
100
75
100
75
75
100
75
100
50
75
50
100
40
40
50
40
40
50
40
50
50
40
30
30
40
40
40
50
30
40
30
30
30
20
30
25
25
25
25
20
20
25
30
25
25
25
25
30
20
25
30
20
22,89
22,19
21,18
23,67
23,74
21,98
22,01
21,03
20,60
23,86
21,65
22,47
23,72
22,27
23,70
21,48
20,22
23,68
19,45
20,16
aCác thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên .
Bảng 3. Hệ số hồi quy và tỉ lệ t (t ratio)
của phương trình tối ưu dự đoán hàm lượng
flavonoid tổng (TFC)
hưởng lớn nhất đến hàm lượng TFC là hệ số bậc
2 của X1 (nồng độ) và X2 (nhiệt độ), kế đến là
hệ số bậc 2 của X3 (tỉ lệ nguyên liệu so với dung
môi) và hệ số tương tác của X1 và X3. Khi xét hệ
số bậc 1 của phương trình hồi quy thì các yếu tố
khảo sát không ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng
TFC. Không có sự tương tác có ý nghĩa thống kê
giữa yếu tố nồng độ và nhiệt độ, và nhiệt độ và
tỉ lệ (P > 0,05).
Hệ số hồi quya
a0
t ratio
23,543 < 0,0001∗∗∗
Bậc 1
a1
0,228
0,231
0,245
0,1051
0,1007
0,0846
a2
a3
Bậc 2
a11
a22
- 1,126
- 1,042
- 0,723
0,0010∗∗
0,0016∗∗
0,0141*
Để xác định mức tối ưu của các yếu tố độc lập
đến TFC tổng, các đồ thị bề mặt 3D và đường
giữa các yếu tố độc lập và flavonoids, trong khi
đường đồng mức giúp hình dung hình dạng của
bề mặt đáp ứng. Do đó, dựa vào các đồ thị giúp
ích trong việc đánh giá sự phù hợp của mô hình
(Ba¸s & Boyaci, 2007).
a33
Tương tác
a12
a13
- 0,284
0,37
0,04
0,075
0,0257∗
0,7931
a23
R2
0,96
∗P < 0,05, ∗∗P < 0,01, ∗∗∗P < 0,001.
aa0 là hằng số, ai, aii, aij lần lượt là các hệ số hồi
nhiệt độ đến hàm lượng TFC trong dịch trích ly.
Nhìn chung, ở nhiệt độ cố đinh (40oC), khi tăng
nồng độ enzyme xử lý thì hàm lượng flavonoids
tăng và đạt cực đại ở nồng độ khoảng 78 g/mL.
Sau đó giảm dần khi tăng nồng độ enzyme xử lý.
quy bậc 1, 2 và tương tương trong phương trình bậc
2.
hàm lượng flavonoids tổng tăng khi nhiệt độ xử lý
tăng và đạt cực đại ở nhiệt độ 41oC, sau đó giảm
dần khi tiếp tục tăng nhiệt độ xử lý. Khuynh
hướng này cũng tương tự như thí nghiệm sơ bộ
Ở nồng độ enzyme xử lý không đổi (70 g/mL),
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
59
(a)
(b)
(c)
Hình 7. Bề mặt đáp ứng 3D và đường đồng mức 2D biểu diễn ảnh hưởng của các yếu tố (nồng độ, X1;
nhiệt độ, X2 và tỉ lệ, X3) đến hàm lượng flavonoid tổng (TFC).
Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm xác định
giữa nồng độ và nhiệt độ xử lý (P > 0,05).
tối ưu hoá đã được thực hiện bằng phần mềm
JMP. Kết quả mô hình tối ưu là hàm lượng
flavonoids tổng thu được cao nhất trong dịch trích
ưu của hàm lượng flavonoids tổng (23,59 mg/g,
vck) đạt được trong điều kiện trích ly tối ưu là
nồng độ 78 g/mL, nhiệt độ 41oC và tỉ lệ nguyên
liệu so với dung môi là 1:26 (w/v).
tăng lên khi nhiệt độ xử lý tăng lên và đạt cực
đại ở 41oC khi tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi
cố định ở mức 1:25 (w/v). Ở nhiệt độ xử lý cố
định nào đó, hàm lượng TFC đạt cực đại khi nhiệt
độ xử lý là 41oC. Ngoài ra, kết quả xử lý thống
kê cho thấy không có sự tương tác giữa nhiệt độ
xử lý và tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi (P >
0,05).
Hơn nữa, việc so sánh giữa các giá trị đáp ứng
được dự đoán và đo lường là một cách để thiết
lập mức độ chính xác của mô hình mô tả quá
trình trích ly được nghiên cứu. Do đó, một thí
nghiệm (với ba lần lặp lại) đã được thực hiện ở
các điều kiện tối ưu. Kết quả thống kê cho thấy
không có khác biệt đáng kể giữa giá trị dự đoán
xử lý và tỉ lệ giữa nguyên liệu và dung môi (P <
0,05). Khuynh hướng ảnh hưởng hưởng của nồng
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
60
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Hình 8. Mô hình dự đoán hàm lượng flavonoid tổng (TFC) là một hàm của nồng độ, nhiệt độ và tỉ lệ giữa
nguyên liệu và dung môi.
và đo lường của hàm lượng TFC tổng. Hàm lượng ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm chức năng và
flavonoids tổng của thí nghiệm thẩm tra đạt 24,04 dược phẩm.
0,05 (mg/g, vck). Điều này có thể thấy hàm
lượng TFC đo được phù hợp với các giá trị được Lời Cam Đoan
dự đoán bằng mô hình hồi quy bậc 2. Như vậy, có
thể sử dụng phương trình bậc hai để dự đoán hàm
Nhóm tác giả tuyên bố không có bất kỳ mâu
lượng flavonoids tổng trong các điều kiện trích ly thuẫn nào giữa các tác giả.
tối ưu. Hay nói cách khác, phương pháp tối ưu
hóa bề mặt đáp ứng đối với các điều kiện trích ly Tài Liệu Tham Khảo (References)
flavonoids từ lá diếp cá có giá trị thực tiễn.
Amin, N. A. S., & Anggoro, D. D. (2004). Optimization
of direct conversion of methane to liquid fuels over cu
loaded w/zsm-5 catalyst. Fuel 83(4-5), 487-494.
4. Kết Luận
Ba¸s, D., & Boyaci, I. H. (2007). Modeling and optimiza-
tion i: usability of response surface methodology. Jour-
nal of Food Engineering 78(3), 836-845.
Quá trình trích ly flavonoids từ là diếp cá có
hiệu quả khi sử dụng enzyme cellulase trong thời
gian 90 phút. Nghiên cứu đã xây dựng được mô
hình toán học mô tả ảnh hưởng của các yếu tố
trích ly (nồng độ enzyme, nhiệt độ và tỉ lệ nguyên
liệu/dung môi) đến hàm lượng flavonoids từ lá
Chang, J. S., Chiang, L. C., Chen, C. C., Liu, L. T.,
Wang, K. C., & Lin, C. C. (2001). Antileukemic Ac-
tivity of Bidens pilosa L. var. Minor (Blume) Sherff
and Houttuynia cordata Thunb. The American Jour-
diếp cá. Các giá trị tối ưu để chiết từ lá diếp
nal of Chinese Medicine 29(02), 303-312.
cá như sau: nồng độ enzyme 78 g/mL, nhiệt độ
Djihane, B., Wafa, N., Elkhamssa, S., Pedro, D. H.
J., Maria, A. E., & Mohamed Mihoub, Z., (2017).
41oC và tỉ lệ nguyên liệu : enzyme là 1:26 g/mL.
Tại điều kiện trích ly tối ưu, hàm lượng flavonoids
thu được là 24,04 mg/g vật chất khô. Từ kết
quả này có thể khẳng định tiềm năng sử dụng
lá diếp cá như một nguồn chiết xuất flavonoids
Chemical constituents of Helichrysum italicum (Roth)
G. Don essential oil and their antimicrobial activity
against gram-positive and gram-negative bacteria, fil-
amentous fungi and Candida albicans. Saudi Pharma-
ceutical Journal 25(5), 780-787.
tự nhiên với hiệu suất cao để nâng cao khả năng
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
61
Du, S., Li, H., Cui, Y., Yang, L., Wu, J., Huang,
H., Chen, Y., Huang, W., Zhang, R., Yang, J.,
Chen, D., Li, Y., Zhang, S., Zhou, J., Wei, Z., &
Chow, N. T. (2012). Houttuynia cordata inhibits
lipopolysaccharide-induced rapid pulmonary fibrosis
by up-regulating IFN-γ and inhibiting the TGF-
β1/Smad pathway. International Immunopharmacol-
ogy 13(3), 331-340.
Myers, R. H., & Montgomery, D. C. (2002). Response
surface methodology: Product and process optimiza-
tion using designed experiments (2nd ed.). New York,
USA: John Wiley & Sons.
Puri, M, Sharma, D., & Barrow, C. J., (2012). Enzyme-
assisted extraction of bioactives from plants. Trends in
Biotechnology 30(1), 37-44.
Sekita, Y., Murakami, K., Yumoto, H., Mizuguchi, H.,
Amoh, T., Ogino, S., Matsuo, T., Miyake, Y., Fukui,
H., & Kashiwada, Y. (2016). Anti-bacterial and anti-
inflammatory effects of ethanol extract from Hout-
tuynia cordata poultice. Bioscience Biotechnology and
Biochemistry 80(6), 1205-1213.
Hahn, T., Lang, S., Ulber, R., & Muffler, K. (2012). Novel
procedures for the extraction of fucoidan from brown
algae. Process Biochemistry 47(12), 1691-1698.
Hoang, N. T. N., & Le, T. T. T. (2020). Study on the
influence of cellulase enzyme and microwave on the ex-
traction of Flucoidan from the seaweed Ceratophyllum
Submersum. Journal of Science and Technology-The
University of Danang 18(3), 5-9.
Truong, D. H., Le Q. P. T., Tran C. T. H., Pham, N. T.
K., & Dong D. T. A. (2015). Optimization of extrac-
tion and extraction of crude saponins from Codonopsis
Javanica (Blume) Hook. f. by alpha-amylase enzyme.
Science and Technology Information Special 4(99), 1-
3.
Kumar, M., Prasad, S. K., Krishnamurthy, S.,
&
Hemalatha, S. (2014). Antihyperglycemic activity of
Houttuynia cordata Thunb. in streptozotocin-induced
diabetic rats. Advances in Pharmacological and Phar-
maceutical Sciences 2014, 809438.
Vergara-Barberán, M., Lerma-García, M. J., Herrero-
Martínez, J. M., & Simó-Alfonso, E. F. (2015). Use
of an enzyme-assisted method to improve protein ex-
traction from olive leaves. Food Chemistry 169, 28-33.
Li, A. N., Li, S., Zhang, Y. J., Xu, X. R., Chen, Y. M.,
& Li, H. B. (2014). Resources and biological activities
of natural polyphenols. Nutrients 6(12), 6020-6047.
Verma, R. S., Joshi, N., Padalia, R. C., Singh, V. R.,
Goswami, P., Kumar, A., Iqbal, H., Verma, R. K.,
Chanda, D., Chauhan, A., & Saikia, D. (2017). Chem-
ical composition and allelopathic, antibacterial, anti-
fungal, and antiacetylcholinesterase activity of fish-
mint (Houttuynia cordata Thunb.) from India. Chem-
istry & Biodiversity 14(10), e1700189.
Li, T., Liu, L., Wu, H., Chen, S., Zhu, Q., Gao, H., Yu, X.,
Wang, Y., Su, W., Yao, X., & Peng, T. (2017). Anti-
herpes simplex virus type 1 activity of Houttuynoid A,
a flavonoid from Houttuynia cordata Thunb. Antiviral
Research 144, 273-280.
Meng, L., Lozano, Y., Bombarda, I., Gaydou, E., &
Li, B. (2006). Anthocyanin and flavonoid production
from Perilla frutescens: Pilot plant scale processing in-
cluding cross-flow microfiltration and reverse osmosis.
Journal of Agricultural and Food Chemistry 54(12),
4297-4303.
Wang, J. Y., Liu, Z. P., Liu, L., & Liu, C. (2008). Ef-
fects of NaCl on the growth and alkaloid content of
Catharanthus roseus seedlings. The Journal of Applied
Ecology 19(10), 2143-2148.
Miyata, M., Koyama, T., & Yazawa, K. (2010). Water
extract of Houttuynia cordata Thunb. Leaves exerts
anti-obesity effects by inhibiting fatty acid and
glycerol absorption. Journal of Nutritional Science
and Vitaminology 56(2), 150-156.
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
11 trang
19300
Free
Bạn đang xem tài liệu "Tối ưu hóa điều kiện trích ly flavonoids từ lá diếp cá", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- toi_uu_hoa_dieu_kien_trich_ly_flavonoids_tu_la_diep_ca.pdf
