Ảnh hưởng của các điều kiện trích ly bằng ethanol đến hàm lượng polyphenol, triterpenoid và khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết rau ngổ trâu

TÓM TẮT:

Ở Việt Nam, cây rau ngổ trâu phân bố rất phổ biến, có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học được ứng dụng trong y học và dược phẩm. Nghiên cứu này đã xác định ảnh hưởng của một số điều kiện công nghệ đến khả năng trích ly triterpenoid và polyphenol từ rau ngổ trâu. Kết quả cho thấy hàm lượng triterpenoid và hàm lượng polyphenol trong rau ngổ lần lượt là 28,62 ± 1,19 và 4,02 ± 0,06 mg/g CK tại điều kiện dung môi etanol 70%, tỷ lệ nguyên liệu dung môi 1:20 (w/v), nhiệt độ 50^oC và thời gian trích ly 120 phút. Dịch chiết thu được có khả năng kháng oxy hóa theo DPPH tương đương 0,01 g Trolox/mL.

Từ khóa: kháng oxy hóa, polyphenol, rau ngổ trâu, triterpenoid.

1. Đặt vấn đề

Rau ngổ trâu có tên khoa học Enhydra Fluans Lour., là một loại thảo mộc nhiệt đới, nhạy cảm với lạnh, đặc biệt là khi còn rất nhỏ. Loài này mọc ở ven mương, rãnh nước, ven ao cá, ruộng lúa ngoài trời. Nó sinh sản nhanh và có thể gây tắc nghẽn dòng nước [1]. Đặc biệt, vào mùa nước nổi của miền Tây, rau ngổ trâu phát triển cực kỳ nhanh và chiếm sản lượng lớn nhất trong năm. Các mô hình trồng rau mùa nước nổi đã và đang góp phần cải thiện đời sống người dân nơi đây. Thông thường, rau ngổ trâu thường được sử dụng như một loại rau dùng trong các bữa ăn hàng ngày, hay làm cây cảnh. Bên cạnh đó, rau ngổ trâu cũng là một trong những loại cây thuốc dân gian quý ở Việt Nam và trên thế giới. Theo một vài nghiên cứu, người ta nhận thấy rau ngổ trâu có chứa các hợp chất như flavonoid, saponin, polyphenol, protein và tanin [2]. Trên thế giới, hiện nay cũng có vài công trình khoa học công bố về những công dụng nổi bật của rau ngổ trâu. Một số nghiên cứu về hoạt tính sinh học cho thấy cây rau ngổ trâu có tính kháng sinh, bảo vệ gan, kháng oxi hóa, hạ huyết áp, giảm đau và kháng tiêu chảy [3, 4].

Trích ly bằng dung môi lỏng vốn là phương pháp truyền thống và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để thu nhận các hoạt chất từ các mẫu nguyên liệu thực vật. Phương pháp này dễ dàng sử dụng, hiệu quả khá cao và áp dụng rộng rãi. Đây là phương pháp không quá tốn kém vì nó sử dụng các loại dung môi thông dụng.

Vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:ethanol, thời gian, nhiệt độ đến quá trình trích ly các hợp chất sinh học từ rau ngổ trâu. Các kết quả của nghiên cứu sẽ đóng góp các dữ liệu khoa học cần thiết vào quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật nói chung và rau ngổ trâu nói riêng.

2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Vật liệu nghiên cứu, hóa chất và thiết bị

Rau ngổ trâu dùng trong nghiên cứu được thu hoạch tại vườn trồng theo quy mô lớn ở huyện Châu Thành, tỉnh Trà Vinh. Rau tươi sau thu hoạch được rửa, sấy ở 60^oC đến khi độ ẩm đạt từ 6-10%. Tiếp theo, chúng được nghiền mịn, chứa trong các túi zip tráng bạc 2 mặt và bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh (4-8^oC).

Hóa chất sử dụng: thuốc thử Folin-Ciocalteu (Merck), 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (Merck), ethanol 99,5%, acid gallic 97% (Sigma), acid Oleanolic 97% (Sigma) và các hóa chất khác là loại dùng cho phân tích có xuất xứ từ Trung Quốc.

Thiết bị sử dụng: bể ổn nhiệt Memmert, thiết bị ly tâm Hermle, máy quang phổ UV-VIS Jenway 7305 với dải bước sóng 198 đến 1000nm, độ truyền quang 0 đến 199,9%, độ chính xác ±1% T, ± 0,01Abs ở mức độ hấp thụ 1.000.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Bột rau ngổ trâu được cân chính xác 2,00g cho vào cốc 100 mL, bổ sung ethanol có nồng độ 70% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi theo từng khảo sát. Hỗn hợp sau đó được ủ trong bể ổn nhiệt, ở thời gian và nhiệt độ trích ly khảo sát. Tiếp đó, chúng được ly tâm 5500 vòng/phút trong 10 phút và thu lấy dịch trong để xác định các giá trị hàm mục tiêu.

Bố trí thí nghiệm của nghiên cứu được thể hiện như sau:

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: tiến hành thay đổi tỷ lệ nguyên liệu dung môi (1:10, 1:20, 1:30, 1:40, 1:50), cố định thời gian ủ 1 giờ và nhiệt độ trích ly 50^oC, dung môi sử dụng là ethanol 70%.

- Khảo sát thời gian ủ: tiến hành thay đổi thời gian ủ (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 và 180 phút), cố định nhiệt độ trích ly 50^oC, tỷ lệ nguyên liệu: ethanol (70%) được lựa chọn từ thí nghiệm trên.

- Khảo sát nhiệt độ trích ly: thay đổi nhiệt độ trích ly (40^oC, 50^oC, 60^oC, 70^oC), nhiệt độ trích ly 50^oC, tỷ lệ nguyên liệu: ethanol (70%) và thời gian ủ được lựa chọn từ thí nghiệm trên.

2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

2.3.1. Phương pháp phân tích

Hàm lượng triterpenoid, polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa theo DPPH được xác định bằng phương pháp quang phổ so màu tại bước sóng lần lượt là 550nm, 765nm, 517 nm với các chất chuẩn tương ứng là acid oleanolic, acid gallic và Trolox [5,6].

2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu

Trong nghiên cứu này, mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả được trình bày ở dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. Phân tích phương sai một nhân tố và kiểm định LSD để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức với mức ý nghĩa 5% được tiến hành với sự hỗ trợ của phần mềm phân tích số liệu MINITAB 19.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến đến hàm lượng triterpenoid và polyphenol thu được

Động lực của quá trình trích ly là do sự chênh lệch gradiant nồng độ giữa cấu tử trích ly trong nguyên liệu và dung môi. Do đó, lượng dung môi khác nhau sẽ dẫn đến hàm lượng chất tan được chiết rút ra khác nhau. Thực tế cho thấy, khi tăng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi từ 1:10 đến 1:20, hàm lượng triterpenoid và hàm lượng polyphenol tổng thu được tăng lên đáng kể (lần lượt là 1,57 lần và 1,26 lần), nhưng khi tiếp tục tăng lên từ 1:30 đến 1:50, hàm lượng các chất không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p_value>0,05) (Hình 1). Tuy nhiên, khi ngâm chiết với lượng dung môi quá nhiều, trong khi hàm lượng triterpenoid và polyphenol của nguyên liệu là một số cố định nên hiệu quả trích ly không tăng, mà còn gây lãng phí dung môi, tăng giá thành sản phẩm và khó khăn cho các giai đoạn xử lý và tinh sạch phía sau [7]. Quy luật tương tự cũng được tìm thấy trong nghiên cứu của Kadir và cộng sự (2010) khi đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tối ưu đến trích ly triterpenoid từ lá cây dà quánh (Ceriops decandra sp) [8]. Kết quả cho thấy, năng suất trích ly triterpenoid tăng khi tỷ lệ dung môi: nguyên liệu tăng và đạt cao nhất khi tỷ lệ này đạt đến 20 mL/g. Vậy để tiết kiệm chi phí cũng như thuận tiện hơn cho các khảo sát tiếp theo, tỷ lệ 1:20 đã được lựa chọn.

3.2. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng triterpenoid và polyphenol thu được

Hình 2 cho thấy mẫu trích ly thời gian càng dài thì hàm lượng các hợp chất sinh học càng tăng lên. Cụ thể với hàm lượng triterpenoid, mẫu trích ly ở 0 phút và 120 phút lần lượt là 11,40 ± 0,72 và 29,64 ± 0,17 mg/g CK (gấp 2,6 lần). Hàm lượng polyphenol cũng có sự biến thiên tương tự, mẫu ở 120 phút có hàm lượng cao gấp 1,74 lần so với hàm lượng ở 0 phút. Sau đó, hàm lượng của hai hợp chất tăng không đáng kể khi thời gian trích ly tiếp tục tăng (p_value>0,05). Kết quả nghiên cứu cũng có cùng quy luật với nghiên cứu của Hu và cộng sự (2012) khi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly triterpenoid tổng từ cỏ mực (Eclipta prostrasta L.) với ethanol 70%. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng thời gian càng dài thì hàm lượng triterpenoid tổng thu được tăng theo và đạt cao nhất tại 3 giờ [9]. Từ thực tế trên, thời gian trích ly được chọn là 120 phút.

3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đến hàm lượng triterpenoid và polyphenol thu được

Hàm lượng các hợp chất sinh học đều tăng khi tăng nhiệt độ từ 40 lên 50^oC, cụ thể triterpenoid hàm lượng ở mốc 50^oC cao gấp 1,07 lần so với hàm lượng ở mức 40^oC, polyphenol cũng có sự biến thiên tương tự với hàm lượng ở 40 và 50^oC lần lượt là 2,98 ± 0.08 và 4,02 ± 0,06 mg/g CK (gấp 1,35 lần). Sau đó, hàm lượng các hợp chất tăng rất ít, không có khác biệt ở mức ý nghĩa 5% khi nhiệt độ trích ly tiếp tục tăng (Hình 3). Kết quả này cũng tương tự với nghiên cứu của Nafiunisa và cộng sự (2019) khi nghiên cứu trích ly triterpenoid từ bồ hòn (Sapindus rarak DC). Kết quả nghiên cứu này chỉ ra rằng ở nhiệt độ 50^oC, hàm lượng triterpenoid có hàm lượng cao nhất gấp 2 lần so với hàm lượng ở 30^oC. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nhiệt độ lên 60^oC thì hàm lượng lại giảm [10]. Từ kết quả trên, nhiệt độ trích ly được chọn là 50^oC. Khi đó hàm lượng triterpenoids và polyphenols lần lượt là: 28,62 ± 1,19 và 4,02 ± 0,06 mg/g CK.

3.4. Khả năng kháng oxy hóa

Dịch chiết của rau ngổ trâu sau khi được trích ly ở điều kiện tối ưu với sự hỗ trợ của phương pháp chiết truyền thống đã được tiến hành xác định hoạt tính kháng oxy hóa. Kết quả thu được dịch chiết có khả năng kháng oxy hóa theo DPPH tương đương 0,01g Trolox/mL.

4. Kết luận

Kết quả cho thấy quy luật tác động của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian và nhiệt độ trích ly đều tăng dần tới một giá trị cố định, sau đó dần ổn định. Điều kiện trích ly thu được là etanol 70% với tỷ lệ nguyên liệu:ethanol 1:20, tiến hành ủ ở 50^oC trong 120 phút. Lúc này, dịch trích 28,62 ± 1,19 mg/g CK triterpenoid và 4,02 ± 0,06 mg/g CK polyphenol. Hơn nữa, dịch chiết từ rau ngổ trâu cũng có khả năng kháng oxy hóa tương đương theo DPPH là 0,01g Trolox/mL.

Lời cảm ơn:

Nghiên cứu này do Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh bảo trợ và cấp kinh phí theo Hợp đồng số 26/HĐ-DCT ngày 05 tháng 01 năm 2021.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Ramjan Ali, 'Md. Mustahsan Billah, MD. Mahadi Hassan, Syed Masudur Rahman Dewan, Md. Al-Emran. (2013). Enhydra Fluctuans Lour: A Review. Research Journal of Pharmacy and Technology, 6 (9), 927-930.
2. Kuri, S., Billah, M. M., Rana, S. M., Naim, Z., Islam, M. M., Hasanuzzaman, M., & Banik, - R. (2014). Phytochemical and in vitro biological investigations of methanolic extracts of Enhydra fluctuans Lour. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 4(4), 299-305.
3. Sannigrahi S, Kanti Mazuder U, Kumar Pal D, Parida S and Jain S.. (2010). Antioxidant Potential of Crude Extract and Different Fractions of Enhydra fluctuans Lour. Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 9 (1), 75-82.
4. Huỳnh Anh Duy, Bùi Mỹ Linh và Lâm Thị Ngọc Giàu (2017b). Khảo sát thành phần hóa học cây Rau ngổ (Enhydra fl uctuans Lour., Asteraceae). Tạp chí Dược học, 492, 53-56.
5. Hadidi M., Ibarz A. & Pagan J. (2020). Optimisation and kinetic study of the ultrasonic-assisted extraction of total saponins from alfalfa (Medicago sativa) and its bioaccessibility using the response surface methodology. Food Chemistry, 309,
6. Feduraev, P., Chupakhina, G., Maslennikov, P., Tacenko, N. and Skrypnik (2019). Variation in phenolic compounds content and antioxidant activity of different plant organs from Rumex crispus L. and Rumex obtusifolius L. at different growth stages. Antioxidants, 8, 237-
7. Zhao, K.-C. Kwok, and H. Liang (2007). Investigation on ultrasound assisted extraction of saikosaponins from Radix Bupleuri. Separation and Purification Technology, 55, 307-312.
8. T. F. A. Kadir (2010). Extraction of Mangrove Component for Isolation of Triterpenoid Saponins Via Ultrasonic Extraction Method. Universiti Malaysia Pahang.
9. Gabrielsson, N. O. Lindberg, and T. Lundstedt (2002). Multivariate methods in pharmaceutical applications. Journal of Chemometrics: A Journal of the Chemometrics Society, 16, 141-160.
10. Nafiunisa, N. Aryanti, and D. H. Wardhani (2019). Kinetic study of saponin extraction from sapindus rarak DC by ultrasound-assisted extraction methods. Bulletin of Chemical Reaction Engineering and Catalysis, 14, 468.

Impacts of ethanol - extraction conditions on polyphenol, triterpenoid contents and antioxidant activities of Enhydra fluctuans Lour extract

Master. Tran Chi Hai¹

Master. Ha Thi Thanh Nga¹

Cao Thi Mai Huong¹

Dinh Thi Ngoc Tuyen¹

PhD. Phan Van Man²

¹Ho Chi Minh City University of Food Industry

²Ba Ria - Vung Tau College of Technology

ABSTRACT:

In Vietnam, Enhydra fluctuans Lour widely grows in different areas.

It contains many bioactive compounds that are popularly used in medical and pharmaceutical industry. This study explores the impacts of some factors on the extraction of bioactive compounds, such as  triterpenoids and polyphenols, from Enhydra fluctuans Lour. The results show that the triterpenoid and polyphenol content in the extract from Enhydra fluctuans Lour are 28,62 ± 1,19 mg/g and 4,02 ± 0,06 mg/g, respectively when the ethanol concentration is 70%, the raw material to solvent ratio is 1/20 (w/v), the extraction temperature is 50^oC and the extraction time is 120 minutes. The obtained extract has an antioxidant capacity (DPPH test) equivalent to 0,01 g Trolox/mL.

Keywords: antioxidant activities, Enhydra fluctuans Lour, polyphenols, triterpenoids.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 4  tháng 2 năm 2023]