Tối ưu hóa trích ly cao chiết có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase từ lá Persicaria pulchra (Bl.) Soják bằng phương pháp bề mặt đáp ứng
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Bài nghiên cứu
Open Access Full Text Article
Tối ưu hóa trích ly cao chiết có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase
từ lá Persicaria pulchra (Bl.) Soják bằng phương pháp bề mặt đáp
ứng
Vũ Thị Ái Xuân1,2, Lê Minh Tấn1,2, Hà Cẩm Anh1,2,*
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, ngành hợp chất tự nhiên đã thu hút được mối quan tâm của các nhà
khoa học. Cây nghể, Persicaria pulchra (Bl.) Soják mặc dù đã được ứng dụng trong đông y và bài
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
thuốc dân gian nhưng vẫn chưa được nghiên cứu sâu về thành phần cũng như hoạt tính sinh học.
Qua thực nghiệm, việc xác định có mặt các nhóm chất polyphenol, flavonoid và alkaloid cùng với
giá trị IC50=127,99 µg/mL xác định trong thí nghiệm kiểm tra sơ bộ in vitro cho thấy cây nghể có
tiềm năng ức chế enzyme tyrosinase. Để có thể mở rộng ứng dụng cây nghể vào dược mỹ phẩm,
trong nghiên cứu này quy trình trích ly lá Persicaria pulchra (Bl.) Soják để thu cao chiết có khả năng
ức chế enzyme tyrosinase cao đã được tối ưu bằng phương pháp RSM kết hợp với thực nghiệm.
Các yếu tố khảo sát bao gồm: nồng độ ethanol (%), nhiệt độ chiết (oC), tỉ lệ rắn/lỏng (g/mL) và
thời gian chiết (phút). Phương trình hồi quy thu được cho thấy tất cả yếu tố khảo sát trên đều ảnh
hưởng đến khả năng ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết. Các thông số trích ly lá nghể tối ưu
gồm nồng độ ethanol 64%, nhiệt độ chiết 56,5oC, tỉ lệ rắn/lỏng 1:8,18 g/mL và thời gian chiết 13,96
phút được đề xuất dựa trên kết quả chạy phần mềm Design Expert 11.0.4. Cao chiết thu được đạt
giá trị IC50 tính toán là 56,39 µg/mL. Kết quả mô phỏng này phù hợp với với điều kiện trích ly tối ưu
được xác định bằng thực nghiệm gồm: nồng độ ethanol 64%, nhiệt độ chiết 56oC, tỉ lệ rắn lỏng 1:8
g/mL và thời gian chiết 14 phút. Cao chiết trích ly ở điều kiện tối ưu có hoạt tính ức chế enzyme
tyrosinase cao, với giá trị IC50 là 56,69 µg/mL, thấp hơn gấp 2,5 lần so với kết quả thu được ở điều
kiện trích ly sơ bộ ban đầu (IC50=127,99 µg/mL). Kết quả nghiên cứu chứng minh phương pháp
bề mặt đáp ứng là phù hợp cho mô phỏng quá trình chiết lá nghể với sai số tương đồng giữa mô
hình và thực nghiệm rất nhỏ (<0,5%).
1Trường Đại học Bách khoa (HCMUT),
268 Lý ường Kiệt, Phường 14, Quận
10, TPHCM, Việt Nam
2Đại học Quốc gia ành phố Hồ Chí
Minh (VNU-HCM), Phường Linh
Trung, Quận ủ Đức, TPHCM, Việt
Nam
Từ khoá: ức chế enzyme tyrosinase, lá nghể, tối ưu hóa, đáp ứng bề mặt
Liên hệ
Hà Cẩm Anh, Trường Đại học Bách khoa
(HCMUT), 268 Lý Thường Kiệt, Phường 14,
Quận 10, TPHCM, Việt Nam
theo, dopachrome sẽ chuyển hóa thành dihydrox-
yindole (DHI) hoặc dihydroxyindole-2-carboxylic
acid (DHICA) để cuối cùng tạo thành eumelanin, sắc
tố có màu nâu-đen. Mặt khác, nếu có mặt cysteine
GIỚI THIỆU
Tyrosinase là xúc tác enzyme quan trọng trong quá
Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
(VNU-HCM), Phường Linh Trung, Quận Thủ
Đức, TPHCM, Việt Nam
trình tổng hợp sắc tố melanin; quyết định màu của
hoặc glutathione, dopaquinone sẽ chuyển thành
Email: hcanh@hcmut.edu.vn
quan trọng để điều chỉnh sự tổng hợp melanin. Hiện
nay, có nhiều loại hoạt chất ức chế tổng hợp melanin
cysteinyldopa hoặc glutathionedopa, cuối cùng tạo
Lịch sử
• Ngày nhận: 23-3-2020
dư thừa, bao gồm cả việc sử dụng chiết xuất của thực
vai trò quan trọng trong hình thành các sắc tố da, nên
• Ngày chấp nhận: 12-12-2020
• Ngày đăng: 31-12-2020
vật hoặc các hóa chất tổng hợp.
việc nghiên cứu khả năng ức chế enzyme tyrosinase
Tyrosinase hay còn gọi là enzyme polyphenol ox-
là cần thiết, góp phần hỗ trợ trong việc điều trị các
nguyên tử đồng, mỗi nguyên tử này tạo liên kết với 3
phân tử histamine và chứa các acid amin như Val283,
eo quy trình sinh tổng hợp melanin do Raper-
tham gia vào quá trình hydroxyl hóa monophenol
(L-tyrosinase) và o-diphenols (Dopa), tạo thành
dopaquinone. Dopaquinone là một chất hoạt động
DOI :10.32508/stdjet.v3i4.692
Nghể (Persicaria pulchra (Bl.) Soják) là loài thảo
mộc, thân phủ đầy lông. Lá hình ngọn giáo dài, thon
hẹp ở hai đầu, rộng 1,5 cm, có rãnh dọc và có cuống
ngắn. Phiến lá dày, lông trắng. Bẹ chìa mỏng và phát
triển. Hoa đỏ mọc thành bông ở đầu hay kẽ lá, Nghể
là một loại cây mọc hoang đặc biệt là ở nơi ẩm thấp.
Chúng xuất hiện khắp nơi ở Việt Nam và các nước
châu Á khác như Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia và
Bản quyền
© ĐHQG Tp.HCM. Đây là bài báo công bố
mở được phát hành theo các điều khoản của
the Creative Commons Attribution 4.0
International license.
Trích dẫn bài báo này: Xuân V T A, Tấn L M, Anh H C. Tối ưu hóa trích ly cao chiết có hoạt tính ức chế
enzyme tyrosinase từ lá Persicaria pulchra (Bl.) Soják bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Sci. Tech.
Dev. J. - Eng. Tech.; 3(4):558-568.
558
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
.
Tuy nhiên việc nghiên cứu hiện nay cũng chỉ mới thực
hiện trên vài loài nêu trên của họ Persicaria, trong
khi đó Persicaria pulchra (Bl.) vẫn chưa được nghiên
cứu nhiều trên thế giới. Đặc biệt, chưa có công trình
nghiên cứu được công bố về khả năng ức chế enzyme
tyrosinase của những loại nghể này dù phân bố rộng
như một đối tượng nghiên cứu là điều cần thiết nhằm
góp phần phát hiện những giá trị tiềm năng của cây
nghể, nâng cao sự hiểu biết của con người về cây nghể,
tạo tiền đề hay ý tưởng cho các công trình nghiên cứu
tiếp theo.
nhiệt, chữa ho; theo y học cổ truyền, cây nghể có tác
dụng cầm máu, nhuận tràng, tẩy giun và làm trắng
Năm 2007, Miyazawa M. và cộng sự đã phân lập được
(2R,3R)-(+)-taxifolin trong mầm hạt Polygonum hy-
dropiper L. ( Persicaria hydropiper L.), một loài cây
cùng họ với cây Persicaria pulchra, các chất này có khả
năng ức chế tyrosinase tương đương với kojic acid và
mạnh hơn arbutin, có thể ứng dụng trong mỹ phẩm
một loài cây cùng họ với cây Persicaria pulchra, được
Woo Young Min và cộng sự chứng minh khả năng ức
559
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nguyên liệu
Phương pháp đánh giá khả năng ức chế en-
zyme tyrosinase.
Enzyme tyrosinase và L-dopa được hòa tan trong đệm
photphate với nồng độ lần lượt là 31 U/mL và 2,5 mM.
Mẫu cao chiết được hòa tan trong dung dịch dimethyl
sulfoxit (DMSO) 50%. Mẫu thử được tạo nên bằng
cách trộn 40 mL enzyme 31 U/mL, 40 mL dịch chiết
đã được pha trong DMSO ở nồng độ xác định với
80 mL đệm phosphate (0.1 M, pH 6.8). Sau đó, 40
mL L-Dopa 2,5 mM được thêm vào mẫu thử và hỗn
Nguyên liệu được sử dụng trong nghiên cứu là lá nghể
(Persicaria pulchra (Bl.) Soják), đã được định danh
tại bộ môn Sinh thái – Sinh học tiến hóa, Khoa Sinh
học, Trường Đại Học Khoa học Tự Nhiên thuộc Đại
Học Quốc Gia ành phố Hồ Chí Minh. Nguyên liệu
được thu hái vào tháng 5/2018 tại huyện Bình Chánh,
ành phố Hồ Chí Minh.
Nguyên liệu sau khi thu hái được rửa sạch và phơi khô
trong bóng râm đến độ ẩm dưới 12%, xay nhỏ và rây
ở kích thước nhỏ hơn 0,1cm; sau đó được đóng gói,
bảo quản và sử dụng trong thời gian gian 3 tháng.
o
hợp được ủ trong thời gian 5 phút tại 25 C. Lượng
dopachrome được sinh ra trong hỗn hợp sau phản
ứng được xác định thông qua độ hấp thu ở bước sóng
475nm bằng máy đọc khay vi thể (Microplate Reader),
và acid kojic được chọn làm chứng dương. Khả năng
ức chế enzyme của cao chiết được xác định theo công
thức:
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp chiết
(A−B)−(C −D)
I% =
×100%
Nguyên liệu được chiết trong dung môi ethanol ở các
điều kiện về nồng độ dung môi, thời gian, nhiệt độ, tỉ
lệ rắn/lỏng khác nhau với số lần chiết là 2 lần. Dịch
chiết được làm bay hơi dung môi trong máy cô quay
chân không ở nhiệt độ từ 50-55 oC, sau đó mẫu cao
được bảo quản ở -21 oC cho đến khi thực hiện các thí
nghiệm tiếp theo.
(A−B)
Trong đó:
A: Độ hấp thu của mẫu có chứa enzyme và L-dopa,
dịch chiết được thay bằng DMSO 5% (mẫu trắng)
B: Độ hấp thu của mẫu có chứa L-dopa, enzyme được
thay bằng đệm photphate, dịch chiết được thay bằng
DMSO 5%.
Các hóa chất sử dụng bao gồm: Enzyme tyrosi-
nase (Sigma Chemical Co.), L-Dopa (Sigma Chem-
ical Co.), Gallic acid (Sigma Chemical Co.), DPPH
(1,1-Diphenyl - 2 - picrylhydrazyl) (Sigma Chemical
Co.), Ascorbic acid (Sigma Chemical Co.), Kojic acid
(Sigma Chemical Co.), thuốc thử Folin–Ciocalteau
(Sigma Chemical Co.) và một số hóa chất khác.
C: Độ hấp thu của mẫu có chứa L-dopa, enzyme được
thay bằng đệm photphate, dịch chiết
D: Độ hấp thu của mẫu có chứa L-dopa, enzyme được
thay bằng đệm photphate, dịch chiết.
Tất cả các thí nghiệm được thực hiện lặp lại ba lần và
.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phương pháp sơ bộ hóa thực vật
Đánh giá khả năng ức chế của cao chiết lá
nghể
Cao chiết được tíến hành sơ bộ định tính các nhóm
hoạt chất có khả năng ức chế enzyme tyrosinase: định
tính nhóm flavonoid theo phản ứng cyaniding và
phản ứng với thuốc thử chì acetate kiềm, định tính
nhóm polyphenol theo phản ứng với thuốc thử FeCl3,
định tính nhóm alkaloid: theo phản ứng với thuốc thử
Đầu tiên, thử nghiệm sơ bộ thực vật để xác định sự
có mặt của một số hợp chất có hoạt tính ức chế en-
zyme tyrosinase tiêu biểu như polyphenol, flavonoid
có mặt tất cả ba hợp chất trên, giúp phần nào dự
đoán được hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase của
cây nghể. Điều này được khẳng định bằng kết quả thí
nghiệm in vitro với giá trị IC50 đạt 127,99 mg/mL. So
với kết quả nghiên cứu khả năng ức chế của 101 loài
thực vật của tác giả Jung-Hee Hwang và Byung Mu
Lee, cho thấy cây nghể có khả năng ức chế enzyme
.
Phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM)
Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response sur-
face methodology: RSM) theo mô hình CCD (central
composite design) để tối ưu khả năng ức chế enzyme
tyrosinase của mẫu cao khi chiết ở các điều kiện khác
nhau. Trong nghiên cứu này, các yếu tố được lựa chọn
để khảo sát sự ảnh hưởng đến quá trình chiết bao gồm
nồng độ ethanol, thời gian, tỉ lệ rắn/lỏng và nhiệt độ
.
Như vậy, từ kết quả thí nghiệm sơ bộ cho thấy tiềm
năng ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết lá nghể.
Tuy nhiên, để có thể ứng dụng rộng hơn vào ngành
dược mỹ phẩm cần phải tối ưu các điều kiện chiết để
thu được cao chiết có hoạt tính tốt nhất.
560
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Bảng 1: Các giá trị của thông số cần khảo sát
Nồng độ cồn (%)
(X1)
Nhiệt độ (oC)
(X2)
Tỉ lệ rắn/lỏng (g/mL)
(X3)
ời gian (phút)
(X4)
0
30
40
60
80
1:5
15
30
60
100
1:10
1:15
1:20
30
90
120
Bảng 2: Kết quả sơ bộ hóa thực vật
Hợp chất
polyphenol
++
flavonoid
alkaloid
Kết quả định tính
+
+
Ghi chú: ++ có mặt hoạt chất với hàm lượng cao
+ có mặt hoạt chất
tỷ lệ này. Tiếp tục giảm tỉ lệ rắn/lỏng hoạt tính của
cao chiết giảm dần. Điều này được giải thích như sau,
với tỉ lệ 1:5 lượng dung môi quá ít không thể chiết
được nhiều hoạt chất. Ngược lại, việc sử dụng lượng
dư dung môi sẽ làm tăng thể tích dịch chiết, thời gian
gia nhiệt lâu dẫn đến một số chất bị biến tính. Như
vậy, 1:10 là tỉ lệ rắn/lỏng phù hợp để đạt được kết quả
tối ưu.
Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính
ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết
Sự ảnh hưởng của các yếu tố trích ly đến khả năng
ức chế enzyme tyrosinase của cao chiết được thể hiện
nồng độ ethanol là 60%. Cồn là dung môi có độ phân
cực trung bình nên ở nồng độ cồn này sẽ chiết được
các hợp chất có độ phân cực trung bình như các hợp
nghiên cứu khác cũng nhận được kết quả tương tự
ời gian chiết là yếu tố cũng có tác động đáng kể
đến việc chiết xuất các hợp chất sinh học trong dược
chiết trong khoảng 15 đến 120 phút hoạt tính ức chế
enzyme giảm dần. Tại thời gian chiết 15 phút thu
được cao có hoạt tính ức chế tyrosinase tốt nhất. Hoạt
tính của cao chiết khi thực hiện trong thời gian 120
phút là thấp nhất do thời gian chiết quá dài trong dịch
chiết có nhiều tạp chất và các hoạt chất bị phân hủy
.
Mặt khác, mẫu cao được chiết bằng nước không thể
hiện hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase. Điều này có
thể giải thích như sau, nước là dung môi có độ phân
cực cao (chỉ số phân cực 9,0) chiết được những hợp
chất có độ phân cực cao chủ yếu là các chất màu thực
vật như chlorophyl, glycoside, gôm, nhầy, các muối
năng ức chế enzyme tyrisunase.
.
Như vậy, từ kết quả khảo sát thực nghiệm điều kiệ
chiết phù hợp nhất được lựa chọn như sau: nồng độ
ethanol là 60%, nhiệt độ 60 oC, thời gian chiết 15 phút
với tỉ lệ rắn/lỏng là 1:10 g/mL. Ở điều kiện này, cao
chiết có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase cao nhất
với IC50= 56,69 µg/mL. Do đó, điều kiện này được
chọn làm điểm ở tâm cho thí nghiệm đáp ứng bề mặt
Khi tăng nhiệt độ, khả năng khuếch tán của các chất
chế enzyme, thể hiện qua giá trị IC50, tăng khi tăng (RSM).
nhiệt độ từ 30 oC lên 60 oC và đạtgiá trị IC50 thấp nhất
(60,44 mg/mL) ở 60 oC, sau đó hoạt tính giảm dần khi
tiếp tục tăng nhiệt độ do sự phân huỷ của các chất kém
Kết quả quy hoạch thực nghiệm
Từ kết quả ức chế enzyme tyrosinase của 36 thí
bền vớinhiệt độ. Ở nhiệt độ 30 oC quá trình chiếtdiễn nghiệm quy hoạch cho thấy các thí nghiệm ở tâm (từ
thí nhiệm số 25 đến thí nghiệm số 36) thể hiện hoạt
tính tốt nhất (IC50= 56,59 ÷ 56,76 µg/mL), chỉ kém
hơn kojic acid khoảng 5 lần và có sự lặp lại giữa các
thí nghiệm ở tâm. Các thí nghiệm vùng biên khảo sát
có giá trị IC50 tương đối cao, trong đó thí nghiệm số
11 có khả năng ức chế enzyme tyrosinase thấp nhất
(IC50= 112,88 µg/mL).
ra chậm do ở nhiệt độ thấp khả năng khuếch tán của
.
Sự ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến hoạt tính ức chế
chênh lệch rõ rệt giữa các tỉ lệ khác nhau, hoạt tính
ức chế tyrosinase tăng khi giảm tỉ lệ rắn/lỏng từ 1:5
xuống 1:10 và đạt giá trị ức chế tyrosinase tốt nhất ở
561
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Bảng 3: Bảng quy hoạch thực nghiệm
Điều kiện khảo sát
Nồng độ cồn Nhiệt độ (oC) Tỉ lệ rắn/lỏng ời
(%)
STT
gian IC50
(µg/mL)
(g/mL)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
1 (1:15)
1 (1:15)
1 (1:15)
1 (1:15)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
-1 (1:5)
1 (1:15)
1 (1:15)
1 (1:15)
1 (1:15)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
-2 (1:1)
2 (1:20)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
(phút)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
-1 (10)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
1 (20)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
-2 (5)
2 (25)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
1
2
3
4
5
6
7
8
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-1 (50)
1 (70)
-2 (40)
2 (80)
0 (60)
0 (60)
0(60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
-1 (70)
-1 (70)
1 (50)
1 (50)
-1 (70)
-1 (70)
1 (50)
1 (50)
-1 (70)
-1 (70)
1 (50)
1 (50)
-1 (70)
-1 (70)
1 (50)
1 (50)
0 (60)
0 (60)
-2 (80)
2 (40)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
68,35
66,42
73,79
72,42
76,80
104,56
85,12
104,62
99,90
72,96
112,88
75,83
76,15
71,79
73,30
69,36
88,63
82,67
70,56
71,23
85,35
96,23
73,88
74,46
56,65
56,63
56,65
56,64
56,65
56,66
56,59
56,59
56,76
56,70
56,59
56,59
56,63
56,65
56,64
56,65
56,66
56,59
56,59
56,76
56,70
56,59
56,66
Continued on next page
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
31
562
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Table 3 continued
32
33
34
35
36
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (60)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (1:10)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
0 (15)
56,59
56,59
56,76
56,70
56,60
Hình 3: Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng ức chế enzyme tyrosinase của các mẫu cao chiết: a) nồng độ
cồn, b) nhiệt độ, c) tỷ lệ rắn/lỏng, d) thời gian chiết.
563
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Hình 4: Bề mặt đáp ứng của quy hoạch tại thời gian
chiết 10 phút.
cho thấy cả 4 yếu tố đều có ảnh hưởng đến khả năng
ức chế enzyme tyrosinase, phù hợp với xu hướng
chung khi chiết xuất các hợp chất tự nhiên từ thực
xét phương trình hồi quy được xây dựng dựa trên các
số liệu có được từ quy hoạch thực nghiệm với hàm
mục tiêu là khả năng ức chế enzyme tyrosinase (mục
3.3).
Hình 5: Bề mặt đáp ứng của quy hoạch tại thời gian
chiết 20 phút.
564
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
o
63%, nhiệt độ chiết 56,5 C, tỉ lệ rắn/lỏng là 1:8,18
Kết quả phân tích
g/mL và thời gian chiết là 13,96 phút cho hoạt tính ức
chế enzyme tyrosinase đạt giá trị tối ưu (IC50 = 56,39
µg/mL). Để kiểm chứng sự tương thích giữa mô hình
và thực nghiệm tiến hành thực nghiệm ở điều kiện
chiết gytương ứng và so sánh kết quả với mô hình. Kết
có sự tương đồng giữa mô hình và thực nghiệm với sai
Bằng việc xử lý các số liệu thực nghiệm, đánh giá sự
tương thích giữa mô hình hóa và thực nghiệm. Sự
đánh giá dựa trên kết quả của hệ số xác định, hệ số R2
của mô hình và kết quả phân tích phương sai. Các kết
Expert 11.0.4.
tương quan chặt chẽ giữa mô hình và thực nghiệm do
hệ số R2 có giá trị 0,9907, nghĩa là có 99,07% số liệu
thực nghiệm tương thích với số liệu được dự đoán
theo mô hình. Đồng thời, sai số giữa kết quả thực
nghiệm và kết quả theo mô hình là (C.V. %) là 2,7%
cũng thể hiện tính đúng đắn của mô hình. Giá trị R2
dự đoán (Predicted R2) là 0,9467 phù hợp với giá trị
R2 hiệu chỉnh (Adjusted R2) là 0,9846 do sự sai lệch
nằm trong khoảng cho phép (sai lệch ít hơn 0,2 đơn
cision) dùng để đo tín hiệu nhiễu có giá trị là 40,707
lớn hơn 4, nghĩa là có đầy đủ tín hiệu có thể đo và
với giá trị này mô hình có thể được sử dụng để định
hướng không gian thiết kế.
KẾT LUẬN
Qua thí nghiệm khảo sát sơ bộ cho thấy lá nghể là
đối tượng có khả năng ức chế enzyme tyrosinase tiềm
năng với giá trị IC50=127,99 mg/mL. Nhằm thu được
cao chiết có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase cao
nhất để ứng dụng vào ngành dược mỹ phẩm, nhóm
nghiên cứu đã tối ưu hóa qui trình trích ly lá nghể
bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Từ đó, xác định
được điều kiện tối ưu trích ly lá nghể trong mô hình
hóa như sau: sử dụng ethanol có nồng độ là 63% và
tiến hành chiết xuất tại nhiệt độ 56,5 oC trong 13,98
phút với tỉ lệ rắn/lỏng 1:8,18 g/mL. Kiểm chứng bằng
thực nghiệm, tại điều kiện trích ly tối ưu này mẫu
cao nghể có giá trị IC50 tốt nhất (56,39 mg/mL), cao
hơn 2,5 lần so với điều kiện trích ly sơ bộ ban đầu
(IC50=127,99 mg/mL). Kết quả nghiên cứu cho thấy
phương pháp bề mặt đáp ứng là công cụ hữu hiệu
trong việc tối ưu hóa thực nghiệm và dự đoán hoạt
tính của cao chiết với độ tương thích cao với số liệu
thực ngiệm. Điều này giúp định hướng chính xác kế
hoạch thực nghiệm và cho phép rút ngắn thời gian
thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đã góp phần khảng
định khả năng ứng dụng của cao chiết nghể nhằm tạo
ra sản phẩm làm trắng da và chữa các bệnh lý sắc tố
da, những xu hướng phát triển ngành dược mỹ phẩm
ngày nay.
Từ kết quả xuất từ phần mềm Design Expert 11.0.4,
phương trình hồi quy được viết đầy đủ dạng biến mã
như sau:
Y = 56,6403 – 1,67683X1 + 1,32137X2 + 1,70354X3
– 1,08669X1X2 + 6,64X1X3 – 7,26612X1X4
–
+
2
1,51125X2X3
–
10,0666X3X4
+
7,44171X1
2
3,75327X22 + 8,72758X32 + 4,57321X4
hơn 0,05 chứng tỏ sự tác động của các yếu tố này
đến khả năng ức chế hoạt tính của enzyme tyrosinase.
Ngoài ra, phương trình hồi quy có sự xuất hiện của cả
4 biến X1, X2, X3, X4 lần lượt là nồng độ cồn, nhiệt
độ, tỉ lệ lỏng/rắn, thời gian chiết. Điều này chứng tỏ
các thông số này có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính ức
chế enzyme tyrosinase. Trong phương trình hồi quy
còn xuất hiện nhiều hệ số tương tác đôi cho thấy sự
tương tác giữa hai trong 4 nhân tố bất kì có sự ảnh
hưởng mạnh đến hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase.
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc Gia ành
phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM) trong khuôn khổ
Đề tài mã số C2020-20-36. Chúng tôi xin cảm ơn
Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM đã hỗ trợ
thời gian, phương tiện và cơ sở vật chất cho nghiên
cứu này.
2
Các biến X1X3, X1X4, X3X4, X12, X22, X32, X4 có
giá trị p rất nhỏ, cho thấy chúng có tác động rất lớn
đến hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase. Sự thiếu phù
hợp (lack of fit) là 0,2546, lớn hơn giá trị Pvalue=0,05,
do đó mô hình được dự đoán có độ tương thích cao
với thực nghiệm. Ngoài ra, hệ số của các biến bình
phương là số dương do vậy đồ thị hàm số của phương
trình hồi quy sẽ là một mặt cong lõm có giá trị cực
tiểu nằm lân cận giá trị 56,6403 µg/mL.
XUNG ĐỘT LỢI ÍCH
Nhóm tác giả xin cam đoan rằng không có bất kỳ xung
đột lợi ích nào trong công bố bài báo.
ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ
Từ những dữ kiện được đưa ra và thuật toán phân
Hà Cẩm Anh tham gia vào việc đưa ra ý tưởng và kế
tích tối ưu của phần mềm Design Expert 11.0.4, điều hoạch nghiên cứu và đóng góp giải thích dữ liệu và
kiện trích ly tối ưu được xác định là nồng độ ethanol kiểm tra lại bài viết
565
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Bảng 4: Bảng phân tích phương sai
Std. Dev.
Mean
3,95
R2
0,9907
0,9846
0,9467
145,94
2,70
Adjusted R2
Predicted R2
C.V. %
Lack of fit
Adeq Precision
0,2546
40,7067
Bảng 5: Bảng phân tich hệ số hồi quy tương quan
Yếu tố
Hệ số
P (P < 0,05)
Pchun = 0,05
56,6403
Hằng số
X1
-1,67683
1,32137
1,70354
0,052375
-1,08669
6,64
0,0004
Nhận
Nhận
Nhận
Loại
X2
0,0036
X3
0,0004
X4
0,8978
X1X2
X1X3
X1X4
X2X3
X2X4
X3X4
0,0389
Nhận
Nhận
Nhận
Nhận
Loại
< 0,0001
< 0,0001
0,0059
-7,26612
-1,51125
-0,57888
-10,0666
7,44171
3,75327
8,72758
4,57321
0,2536
< 0,0001
< 0,0001
< 0,0001
< 0,0001
< 0,0001
Nhận
Nhận
Nhận
Nhận
Nhận
2
X1
X2
2
X3
2
X4
2
Bảng 6: Thực nghiệm kiểm tra điểm tối ưu
Nồng độ cồn (%)
Nhiệt độ (oC)
63
59
Tỉ lệ rắn /lỏng (g/mL)
ời gian (phút)
IC50 mô hình (µg/mL)
IC50 ꢀ S.D (µg/mL)
56,45 ꢀ 0,75
1:8
14
56,39
Sai số so với mô hình(%)
0,25
0,34
0,22
56,50 ꢀ 1,2
56,44 ꢀ 0,5
Trung bình
56,46 ꢀ 0,82
0,27
566
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 3(4):558-568
Vũ ị Ái Xuân tham thực hiện thí nghiệm và viết bản
thảo.
Lê Minh Tấn tham gia vào việc thực hiện thí nghiệm.
15. Shaheen F, et al. Alkaloids of Aconitum laeve and their anti-
inflammatory, antioxidant and tyrosinase inhibition activities.
16. Hwang JH, Lee BM. Inhibitory effects of plant extracts
on tyrosinase, L-DOPA oxidation, and melanin synthesis.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hearing VJ. Determination of melanin synthetic pathways.
2. Khan MTH. Molecular design of tyrosinase inhibitors: A crit-
ical review of promising novel inhibitors from synthetic ori-
gins. Pure Applied Chemistry. 2007;79(12):2277–2295. Avail-
3. Ismaya WT, et al. Crystal structure of Agaricus bisporus mush-
room tyrosinase: identity of the tetramer subunits and inter-
action with tropolone. Biochemistry. 2011;50(24):5477–5486.
4. Chang TS. An updated review of tyrosinase inhibitors. In-
ternational journal of molecular sciences. 2009;10(6):2440–
5. Parvez S, et al. Survey and mechanism of skin depigmenting
and lightening agents. Phytotherapy Research: An Interna-
tional Journal Devoted to Pharmacological and Toxicological
Evaluation of Natural Product Derivatives. 2006;20(11):921–
17. Phụng NKP. Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ. Nhà xuất
bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 2007;p. 23–24.
18. No JK, et al. Inhibition of tyrosinase by green tea components.
Life sciences. 1999;65(21):PL241–PL246. Available from: https:
inhibitory activity and structural criteria. Bioorganic medicinal
20. Gomez-Cordoves C, Bartolome B, Vieira W, Virador V. Effects
of wine phenolics and sorghum tannins on tyrosinase activity
and growth of melanoma cells. Journal of Agricultural, Food
21. Kubo I, Kinst-Hori I. Flavonols from saffron flower: tyrosi-
nase inhibitory activity and inhibition mechanism. Journal of
agricultural, food chemistry. 1999;47(10):4121–4125. PMID:
22. Hasan A, Nashrianto H, Juhaeni R, Artika I. Optimization
of conditions for flavonoids extraction from mangosteen
(Garcinia mangostana L.). Pharm Lett. 2016;8(18):114–120.
23. Sheng ZL, Wan PF, Dong CL, Li YH. Optimization of to-
tal flavonoids content extracted from Flos Populi using re-
sponse surface methodology. Industrial Crops and Products.
24. Visscher M, Johnson J. The Fick principle: analysis of potential
errors in its conventional application. Journal of applied phys-
25. Dent M, Dragović-Uzelac V, Penić M, Bosiljkov T, Levaj B.
The effect of extraction solvents, temperature and time on
the composition and mass fraction of polyphenols in Dalma-
tian wild sage (Salvia officinalis L.) extracts. Food technology,
biotechnology. 2013;51(1):84–91.
26. González-Montelongo R, Lobo MG, González M. Antioxi-
dant activity in banana peel extracts: Testing extraction con-
ditions and related bioactive compounds. Food Chemistry.
27. Belwal T, Dhyani P, Bhatt ID, Rawal RS, Pande V. Optimiza-
tionextractionconditionsforimprovingphenoliccontentand
antioxidant activity in Berberis asiatica fruits using response
surface methodology (RSM). Food chemistry. 2016;207:115–
6. Kassouf C, et al. Human Tyrosinase: Temperature-Dependent
Kinetics of Oxidase Activity. International journal of molecu-
7. Lợi DT. Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam. Nhà xuất bản
Y học Nhà xuất bản Thời Đại, 2004;.
8. Vân THNT. Dược liệu học. 2011;p. 390–391.
9. Abed SA, Sirat HM, Taher M. Tyrosinase inhibition, anti-
acetylcholinesterase, and antimicrobial activities of the phy-
tochemicals from Gynotroches axillaris Blume. Pak. J. Pharm.
Sci. 2016;29(6):2071–2078.
10. Miyazawa M, Tamura NJB, Bulletin P. Inhibitory compound of
tyrosinase activity from the sprout of Polygonum hydropiper
11. Woo YM, et al. Tyrosinase inhibitory compounds isolated
from Persicaria tinctoria flower. Journal of Applied Biologi-
cal Chemistry, vol. 54, no. 1, pp. 47-50, 2011;Available from:
12. Thu NV. Bài giảng dược liệu, tập 1. Trường Đại học Dược Hà
Nội. 1998;p. 247–249.
13. Kỳ PT, Tâm NT, Thanh TV. Bài giảng dược liệu, tập 2. Trường
Đại học Dược Hà Nội. 2002;.
14. Masuda T, Yamashita D, Takeda Y, Yonemori S. Screening for
tyrosinase inhibitors among extracts of seashore plants and
identification of potent inhibitors from Garcinia subelliptica.
Bioscience, biotechnology,biochemistry. 2005;69(1):197–201.
28. Harel O. The estimation of R 2 and adjusted R 2 in incomplete
data sets using multiple imputation. Journal of Applied Statis-
567
Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 3(4):558-568
Research Article
Open Access Full Text Article
Optimization of anti-tyrosinase activity in extraction of Persicaria
pulchra (Bl.) Soják by using Response Surface Methodology (RSM)
Vu Thi Ai Xuan1,2, Le Minh Tan1,2, Ha Cam Anh1,2,*
ABSTRACT
In these recent years, natural compound industry has been more and more attractive many inter-
ested. Although Persicaria pulchra (Bl.) Soják has been applied in Eastern medicine for long time,
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
it has not researched deeply the chemical compounds and biological activities. In the experience,
the presence of the polyphenol, flavonoid and alkaloid compounds with the value IC50 = 127,99
µg/mL proved that this plant owns potential anti-tyrosinase activity. To expand its using in the
pharmaceutical and cosmetics industries, optimize the extraction conditions for tyrosinase inhibi-
tion from Persicaria pulchra (Bl.) Soják leaves using response surface methodology (RSM). The effect
of the factors including ethanol concentration, temperature, solid/liquid ratio and extraction time
on extraction of tyrosinase enzyme inhibitor from the Persicariapulchra (Bl.) Soják leaves was investi-
gated by experimental and Response Surface Methodology (RSM) methods. Results demonstrated
that the mathematical modeling are compatible with experimental data and all four factors exhibit
significant effect on tyrosinase inhibition activity of the extract (p<0,05). The optimal extraction
conditions conjectured by the mathematical modeling as the content of solvent of 63% ethanol,
the extraction temperature of 56.5 oC, the solid / liquid ratio 1: 8.18 g/mL, and the extraction time
of 13.96 minutes. Under these conditions, the extract indicated that the best tyrosinase inhibition
value of the extract for IC50 was 56,39 µg/mL, 2.5 times lower than the preliminary experiment
value (127,99 µg/mL). Additionally, the experiment results of tyrosinase inhibition activity of opti-
mal extraction showed that the results exported from mathematical modeling was equivalent with
them.
1Ho Chi Minh City University of
Technology (HCMUT), 268 Ly uong
Kiet, Ward 14, District 10, HCMC,
Vietnam
2Vietnam National University - Ho Chi
Minh City (VNU-HCM), Linh Trung
Ward, u Duc District, HCMC,
Vietnam
Key words: anti-tyrosinase, Persicaria pulchra (Bl.) Soják, optimize, preliminary, Response Surface
Methodology
Correspondence
Ha Cam Anh, Ho Chi Minh City
University of Technology (HCMUT), 268
Ly Thuong Kiet, Ward 14, District 10,
HCMC, Vietnam
Vietnam National University - Ho Chi
Minh City (VNU-HCM), Linh Trung Ward,
Thu Duc District, HCMC, Vietnam
Email: hcanh@hcmut.edu.vn
History
• Received: 23-3-2020
• Accepted: 12-12-2020
• Published: 31-12-2020
DOI : 10.32508/stdjet.v3i4.692
Copyright
© VNU-HCM Press. This is an open-
access article distributed under the
terms of the Creative Commons
Attribution 4.0 International license.
Cite this article : Xuan V T A, Tan L M, Anh H C. Optimization of anti-tyrosinase activity in extraction
of Persicaria pulchra (Bl.) Soják by using Response Surface Methodology (RSM). Sci. Tech. Dev. J. –
Engineering and Technology; 3(4):558-568.
568
11 trang
18/04/2022
980
Bạn đang xem tài liệu "Tối ưu hóa trích ly cao chiết có hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase từ lá Persicaria pulchra (Bl.) Soják bằng phương pháp bề mặt đáp ứng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- toi_uu_hoa_trich_ly_cao_chiet_co_hoat_tinh_uc_che_enzyme_tyr.pdf
