Nghiên cứu quy trình chiết xuất xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.) và ứng dụng phối chế sản phẩm gel dưỡng da

TÓM TẮT:

Xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.) là cây thuốc sử dụng phổ biến trong y học dân gian của nhiều nước châu Á. Xương rồng tai thỏ (XRTT) được lựa chọn là đối tượng nghiên cứu trong đề tài bởi có loài cây này có nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học chống ung thư, chống oxy hóa và khả năng kháng khuẩn cao. Kết quả của quá trình nghiên cứu cho thấy, XRTT tươi được chiết xuất bằng phương pháp trích ngâm có gia nhiệt có hỗ trợ của thiết bị chiết xuất chân không PVF với nước cất hai lần, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10 (w/w), thời gian chiết 30 phút, ở nhiệt độ 55°C và áp suất chân không -520 mmHg thu được dịch chiết có màu Green beige, mùi hương đặc trưng của XRTT, pH đạt 5,4 và phối chế sản phẩm gel dưỡng da với tỷ lệ phù hợp khoảng 40% trong công thức cho kết câu đẹp và đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng trong mỹ phẩm.

Từ khóa: xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.), chiết xuất xương rồng tai thỏ tươi, gel dưỡng da.

1. Đặt vấn đề

Da là lớp mô ngoài cùng của cơ thể con người và là bộ phận chịu tác động từ bên trong lẫn bên ngoài, đảm nhận nhiều chức năng quan trọng của cơ thể, trong đó phải kể đến chức năng quan trọng là giảm sự mất nước của cơ thể và duy trì độ ẩm của chính nó, bởi vì việc thiếu nước là nguyên nhân của sự xuất hiện các bệnh về da và hình thành nếp nhăn [6]. Theo các chuyên gia, độ tuổi 20 được xem là thời kỳ "vàng" của làn da, khi da có độ mịn màng và căng bóng tự nhiên nhất. Tuy nhiên, dưới sự tác động của biến đổi khí hậu và các yếu tố như lão hóa, áp lực, căng thẳng trong công việc và học tập, tia UV từ ánh sáng mặt trời, tác dụng của thuốc, yếu tố di truyền,... khiến cho làn da mất đi độ đàn hồi và sự căng bóng tự nhiên, xuất hiện các nếp nhăn và dấu hiệu lão hóa khác, theo thời gian da dễ bị khô và xuất hiện các vấn đề về da như xuất hiện các nếp nhăn, mụn trứng cá, nám, tàn nhang,... Việc chăm sóc da thường xuyên với các sản phẩm dưỡng ẩm không chỉ giúp da duy trì độ đàn hồi mà còn mang lại làn da khỏe mạnh, tràn đầy sức sống, giúp người sử dụng thêm tự tin [1].

Gel dưỡng da là sản phẩm chăm sóc da có kết cấu nhẹ và trong suốt, thường được chế tạo từ nước, các thành phần chiết xuất tự nhiên và các hoạt chất dưỡng ẩm. Gel dưỡng da không chỉ cung cấp độ ẩm mà còn giúp làm dịu, làm mềm và cải thiện độ đàn hồi của da. Với khả năng thẩm thấu nhanh, gel dưỡng da không gây cảm giác nhờn rít, phù hợp cho mọi loại da, đặc biệt là da dầu và da nhạy cảm. Sản phẩm thường chứa các thành phần như carbomer, xanthan gum, hyaluronic acid, chiết xuất thực vật và polysaccharides, giúp nuôi dưỡng và bảo vệ da hiệu quả [2].

Xương rồng tai thỏ sử dụng trong nghiên cứu có tên khoa học là Opuntia cochenillifera (L.) Mill., thuộc họ Cactaceae, chủ yếu phát triển ở các khu vực khô hạn như Mexico, Mỹ và một số quốc gia Địa Trung Hải, nơi có khí hậu nóng và khô. Loại cây này có đặc điểm dễ nhận biết với những lá hình bẹ và các nhánh hình đĩa, tạo thành hình dạng giống như tai thỏ, do đó có tên gọi này. Hoa của xương rồng tai thỏ thường rất rực rỡ, với màu sắc chủ yếu là vàng hoặc đỏ, nở vào mùa xuân và mùa hè, thu hút nhiều loài thụ phấn. Trong y học cổ truyền, xương rồng tai thỏ được biết đến với nhiều tác dụng chữa bệnh. Nó được sử dụng để điều trị tiểu đường, giảm viêm và hỗ trợ tiêu hóa. Các nghiên cứu đã chỉ ra chiết xuất XRTT có khả năng điều chỉnh đường huyết, giúp cải thiện tình trạng kháng insulin. Trong mỹ phẩm, chiết xuất XRTT thường được sử dụng để sản xuất gel dưỡng da và các sản phẩm chăm sóc da khác, nhờ vào khả năng giữ ẩm tuyệt vời và tính năng làm dịu da. Polysaccharides trong cây này giúp cung cấp độ ẩm lâu dài, trong khi các chất chống oxy hóa bảo vệ da khỏi tổn thương do gốc tự do. Y học hiện đại cũng đã có nhiều nghiên cứu chứng minh công dụng của XRTT như kháng viêm, kháng khuẩn và chống oxy hóa mạnh mẽ do chứa nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm polysaccharides, flavonoids, vitamin C và các hợp chất phenolic [3].

Ở Việt Nam, người dân ở các tỉnh Quảng Nam, Phú Yên, Ninh Thuận đã dùng XRTT như một món ăn trong bữa cơm gia đình. Năm 2024, Trần Bảo Huy - nhà sáng lập Công ty TNHH Xương rồng Việt Nam đã đưa XRTT vào chế biến nhằm tạo ra những món thực phẩm tốt cho sức khỏe và XRTT được ví như “vàng xanh” trong ngành Nông nghiệp, không chỉ là một loại cây kiên cường với vẻ ngoài gai góc, mà cũng là biểu tượng của sức sống mãnh liệt [4].

Với đặc tính kháng viêm và chống oxy hóa [5-10], nguồn gốc lại hoàn toàn thiên nhiên, xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.) có nhiều ưu thế rất riêng nhưng số lượng đề tài nghiên cứu ở Việt Nam vẫn còn hạn chế và chưa đi sâu ứng dụng vào các sản phẩm mỹ phẩm. Bên cạnh đó, với Quyết định số 1976/QĐ/TTg ban hành ngày 30/10/2013 về “Quy hoạch tổng thể phát triển dược liệu đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030” và Quyết định số 376/QĐ/TTg ban hành ngày 17/03/2021 về “Chiến lược phát triển dược liệu đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2045” cần có công nghệ chiết xuất với các thiết bị hiện đại để ứng dụng vào các khu vực có trồng dược liệu, đặc biệt là xương rồng tai thỏ mà vẫn đảm bảo giữ được các hoạt chất sinh học quý có trong dược liệu đó.

Xuất phát từ tình hình thực tế trên, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết xuất xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.) và ứng dụng phối chế sản phẩm gel dưỡng da” để nghiên cứu.

2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1. Đối tượng

2.1.1. Nguyên liệu chính

XRTT được cung cấp bởi Công ty Cổ phần Công nghệ Sinh học Pureclé Việt Nam (Khu phố Đa Ngư, phường Hòa Hiệp Nam, thị xã Đông Hòa, tỉnh Phú Yên) từ tháng 10/2024 ÷ 02/2025. Dược liệu được lựa chọn là thân xương rồng tai thỏ tươi đã trồng từ 03 ÷ 15 tháng, có màu xanh lá, không bị dập nát, được rửa sạch, để ráo nước, cắt lát dày khoảng 1 ÷ 2 cm và bảo quản trong túi zip ở ngăn mát tủ lạnh. Trước khi tiến hành trích ly, mẫu phải được để ổn định ở nhiệt độ phòng. 

Hình 1: Xương rồng tai thỏ (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.) Phú Yên

2.1.2. Hóa chất và thiết bị phục vụ nghiên cứu

Hóa chất: carbomer 940, glycerol, triethanolamine (Malaysia); potassium sorbate (Trung Quốc); EtOH 96°, nước cất 2 lần (Việt Nam); phenoxyethanol (Hoa Kỳ), allantoin (Ý).

Thiết bị: cân kỹ thuật GS Shinko (Nhật Bản), cân sấy ẩm hồng ngoại KETT FD-720 (Nhật Bản), hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (Agilent 6429 Triple Quadrupole LC-MS/MS System), máy khuấy cơ HT-120DX (Trung Quốc), máy đo pH cầm tay Hanna HI98107 (Rumani); thiết bị lọc cao áp chân không PVF và thiết bị chiết xuất chân không PVF (Phap Viet Food).

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp chiết xuất XRTT tươi

Tiến hành trích ly thân XRTT tươi bằng phương pháp trích ngâm có gia nhiệt (hay còn gọi là trích nóng) với hỗ trợ của hệ thống thiết bị chiết chân không PVF. XRTT tươi được xay nhuyễn với dung môi là nước cất 2 lần ở tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/10 (w/w). Hỗn hợp được trích ly ở điều kiện áp suất chân không -520 mmHg, nhiệt độ 75°C trong 30 phút. Dịch chiết XRTT tươi được lọc nóng qua hệ thống máy lọc cao áp chân không PVF để loại bỏ bã mịn. Để nguội dịch chiết XRTT tươi, bổ sung chất bảo quản với tỉ lệ 0,5% trên lượng dịch tổng. Sản phẩm được cho vào chai thủy tinh tối màu (100 mL) và bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh ở nhiệt độ 15 ÷ 20°C.

2.2.2. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của chiết xuất XRTT tươi

Chiết xuất XRTT tươi được phân tích định tính trên hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (Agilent 6429 Triple Quadrupole LC-MS/MS System) để xác định thành phần các hợp chất sinh học quý có mặt trong dịch chiết.

Đồng thời, mẫu chiết xuất XRTT tươi cũng được kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng như tổng số vi sinh vật đếm được, nhiễm vi sinh, nhiễm kim loại nặng, cảm quan (màu sắc, mùi hương), pH (dung dịch 1%) và được gửi mẫu đo tại Công ty TNHH Phân tích kiểm nghiệm Việt Tín.

2.2.3. Phương pháp phối chế sản phẩm gel dưỡng da có chiết xuất XRTT tươi

            Tiến hành phối chế sản phẩm gel dưỡng da có thành phần chiết xuất XRTT tươi theo mô tả trong nghiên cứu của nhóm nghiên cứu Bùi Chí Công và cộng sự, 2023 [11] và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của gel. Phương pháp này sau đó cũng được Lê Minh Nguyệt và cộng sự, 2017 [12] thực hiện; Lưu Nguyễn Cẩm Thi và cộng sự, 2024 [13] thực hiện cho kết quả đạt tiêu chuẩn chất lượng mỹ phẩm. Các bước thực hiện có sửa đổi cho phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm.

Cân và hòa tan hỗn hợp gồm allation, glycerol vào nước cất 2 lần thu được dung dịch đồng nhất. Cân tá dược tạo gel và phối hợp từ từ vào nước cất 2 lần tạo hỗn hợp carbomer 940 2% trương nở hoàn toàn. Chiết xuất XRTT tươi được phối vào hỗn hợp trên với tỷ lệ thích hợp thay đổi. đến khi tạo hỗn hợp đồng nhất. Điều chỉnh pH hỗn hợp bằng triethanolamine (TEA) tạo thể chất gel. Hỗn hợp được bổ sung thêm chất bảo quản phenoxyethanol với tỉ lệ 0,5%, khuấy nhẹ nhàng tạo hỗn hợp gel đồng nhất, đóng tuýp/lọ và bảo quản ở nhiệt độ phòng.

2.2.4. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của gel dưỡng da có thành phần chiết xuất XRTT tươi

            Cảm quan: quan sát, ghi nhận về màu sắc, mùi hương và thể chất của gel tạo thành.

            pH: cân khoảng 1 gam gel phân tán vào 10 mL nước cất 2 lần và tiến hành đo pH bằng máy đo pH, ghi lại giá trị hiển thị trên máy.

            Độ đồng nhất: lấy mẫu gel với khối lượng khoảng 0,02 ÷ 0,03 gam, trải đều chế phẩm trên phiến kính. Đậy phiến kính bằng một phiến kính thứ 2 và ép mạnh cho tới khi tạo thành một vết có đường kính khoảng 2 cm. Quan sát vết thu được bằng mắt thường (cách mắt khoảng 30 cm). Gel đạt về độ đồng nhất nếu không có tiểu phân nào được quan sát bằng mắt thường. 

Gel dưỡng da có thành phần chiết xuất XRTT tươi được kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng như tổng số vi sinh vật đếm được, nhiễm vi sinh, nhiễm kim loại nặng và được gửi mẫu đo tại Công ty TNHH Phân tích kiểm nghiệm Việt Tín.

2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu

            Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần, kết quả được xử lý với phần mềm Microsoft Excel 2016. Kết quả được thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± sai số.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quy trình chiết xuất XRTT tươi

 Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất thích hợp phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu thực vật, dung môi chiết xuất, nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi. Trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn phương pháp chiết ngâm có gia nhiệt với hỗ trợ của thiết bị chiết xuất chân không PVF. 

Kết quả thu được ở Hình 2, cho thấy chiết xuất XRTT tươi bằng phương pháp chiết ngâm có gia nhiệt với hỗ trợ của thiết bị chân không PVF trong dung môi nước cất hai lần, thời gian chiết 30 phút, ở áp suất chân không 320 mmHg, nhiệt độ chiết 55°C thu được dịch chiết có mùi hương đặc trưng của dược liệu và không lắng cặn mịn.

3.2. Kết quả đánh giá chất lượng chiết xuất XRTT tươi

            Kết quả phân tích định tính sơ bộ các nhóm hợp chất có hoạt tính sinh học trong chiết xuất XRTT tươi bằng hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (Agilent 6429 Triple Quadrupole LC-MS/MS System) cho thấy các hợp chất Behinic acid (làm mờ vết thâm nám trên da), Benzoic acid (kháng khuẩn và kháng nấm), Malic acid (cải thiện độ ẩm trên da), Coumaric (chống oxy hóa và chống viêm), Lignoceric acid (làm mềm và dưỡng ẩm), Linoleic acid (kháng viêm), Quinic acid (chống oxy hóa và chống viêm), Quercetin (chống oxy hóa) là nhiều nhất. 

Hình 3: Sản phẩm chiết xuất XRTT tươi

Với kết quả này cho thấy, phương pháp chiết xuất XRTT tươi có gia nhiệt có hỗ trợ thiết bị chiết xuất chân không PVF là phương pháp chiết xuất phù hợp. Nhiệt độ sôi của dung môi trong điều kiện chân không thấp (55°C, 320 mmHg), giúp giữ được các hoạt chất có hoạt tính sinh học trong dịch chiết XRTT tươi ít bị phân hủy, đáp ứng được tiêu chí mong muốn khi chiết xuất dược liệu từ thảo mộc thiên nhiên.

Các chỉ tiêu hóa lý của chiết xuất XRTT tươi được kiểm tra tại Trung Tâm phân tích kiểm nghiệm Việt Tín cho kết quả như ở Bảng 1.

Bảng 1. Kết quả kiểm tra đánh giá các chỉ tiêu hóa lý của chiết xuất XRTT tươi

            Từ kết quả đánh giá ở Bảng 1 cho thấy, chiết xuất XRTT tươi có mùi hương đặc trưng của dược liệu, màu Green beige và pH đạt 5,6 phù hợp với pH làn da; không bị nhiễm vi sinh, không phát hiện hàm lượng kim loại như Pb, As và Hg. Điều này cho thấy, XTTT tươi được trích ly bằng phương pháp chiết ngâm có gia nhiệt với hỗ trợ của thiết bị chiết xuất chân không PVF hoàn toàn phù hợp.

3.3. Kết quả phối chế sản phẩm gel dưỡng da có thành phần chiết xuất XRTT tươi ở quy mô phòng thí nghiệm

            Tiến hành phối chế sản phẩm gel với khối lượng 100 gam/mẻ theo các yếu tố có trong Bảng 2. Đánh giá chất lượng sản phẩm gel dựa trên các chỉ tiêu: cảm quan, pH, độ trong, độ đồng nhất, màu sắc, mùi hương và kết cấu.

Bảng 2. Kết quả các công thức khảo sát thành phần gel chứa chiết xuất XRTT tươi (quy mô 100 gam/mẻ)

Tỉ lệ 80 ÷ 100% chiết xuất XRTT tươi gây ảnh hưởng đến màu sắc sản phẩm, làm sản phẩm tối màu, không bắt mắt, tỉ lệ 100% còn ảnh hưởng tới độ trong của sản phẩm. Tỉ lệ 10 ÷ 60% chiết xuất XRTT tươi không gây ảnh hưởng gì đến độ trong, màu sắc sản phẩm và pH phù hợp với làn da. Với mong muốn sử dụng tối đa chiết xuất XRTT tươi trong sản phẩm, tỉ lệ 40% chiết xuất XRTT tươi là phù hợp, độ đồng nhất tròn đều, không gây đục, không gây tối màu sản phẩm và không ảnh hưởng đến kết cấu gel.

4. Kết luận

Nghiên cứu bước đầu đã xây dựng thành công quy trình sản xuất chiết xuất XRTT tươi trồng tại Phú Yên bằng phương pháp chiết ngâm có gia nhiệt với hỗ trợ của thiết bị chiết xuất chân không PVF ở điều kiện nhiệt độ 55°C, áp suất chân không 320 mmHg trong thời gian 30 phút với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/10 (w/w). Kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ chiết xuất XRTT tươi với tỷ lệ sử dụng khoảng 40% trong công thức là phù hợp với sản phẩm gel dưỡng da và đạt các chỉ tiêu chất lượng.

Lời cảm ơn:

Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn Trường Đại học Công Thương Thành phố Hồ Chí Minh và Công ty TNHH Thiết bị Thực phẩm Pháp Việt đã hỗ trợ kinh phí và tạo điều kiện về cơ sở vật chất giúp giúp chúng tôi hoàn thành nghiên cứu này.

TÀI LIỆU TRÍCH DẪN VÀ THAM KHẢO:

[1] T. Pichler et al (2012). Remove Turbidity in Drinking Water with the Mucus of a Common Cactus. Science & Technology, 12, 179-186.

[2] Qingyuan Wu et al. (2024) Recent Advances On Application Of Polysaccharides In Cosmetics. Journal of Dermatologic Science and Cosmetic Technology.

[3] Lei Gao et al. (2022) A standardized method for the quantification of polysaccharides: An example of polysaccharides from Tremella fuciformis. LWT- Food Science and Technology.

[4] Lei Shi et al (2016). Biological Activity, Isolation and Purification Methods of Polysaccharides from Natural Products. International Journal of Macromolecules Biology.

[5] Md. Moniruzzaman et al. (2015). Study on antibacterial activity of Opuntia cochenillifera stem against pathogenic bacteria and industrial wastewater. Journal of Biological Engineering Research and Review, 2(2), p.10-13.

[6] Suryawanshi Pooja et al. (2016). Antibacterial activity of Opuntia cochenillifera (L.) Mill. and Cladode fruit extracts. International Journal of Pharmacology, Phytochemistry and Ethnomedicine, 2297-6922, 3, 84-89.

[7] Silva all et al. (2016). Avaliação da atividade antibacteriana, citotóxica e antioxidante da espécie vegetal Opuntia cochenillifera (L.) Mill. Universidade Federal de Alagoas, 307-315.

[8] Mariel Monrroy et al. (2017). Extraction and Physicochemical Characterization of Mucilage from Opuntia cochenillifera (L.) Miller. Journal of Chemistry, 1-9.

[9] Phạm Nguyễn Tường Vân và các tác giả (2024). Nghiên cứu điều chế gel giữ ẩm chứa dược liệu nha đam. Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một, 4(71), 39-46.

[10] Bùi Chí Công, Trần Hồng Ngân, Võ Minh Khoa và các tác giả (2023). Bào chế gel rửa mặt từ khổ qua (Momordica charantia L). Tạp chí Y Dược học Cần Thơ, 107-112.

[11] Đặng Thị Kiều Nga, Trần Quốc Anh, Vũ Quang Phúc và các tác giả (2021). Xác định các thuộc tính kì vọng của mỹ phẩm chăm sóc da trên thị trường Thành phố Hồ Chí Minh. Tạp chí Y học Việt Nam.

[12] Lê Thị Minh Nguyệt, Phan Thị Kim Liên (2017). Nghiên cứu bào chế kem chống lão hóa Gamma Oryzanol. Tạp chí Y Dược học - Trường Đại học Y Dược Huế, 6.

[13] Lưu Nguyễn Cẩm Thi, Nguyễn Hà Phúc Tâm, Nguyễn Thị Xuân Thùy và các tác giả (2024). Bào chế và xây dựng tiêu chuẩn cơ sở của kem dưỡng da có nguồn gốc tự nhiên. Tạp chí Y Dược học Phạm Ngọc Thạch, 3(3), 158-167.

Extraction of Opuntia cochenillifera (L.) Mill.

and its application in skincare gel formulations

Le Thuy Nhung1

Dao Thanh Khe1

Le Duy Quan1

Tran Thi Kim Suong1

 Nguyen Yen Nhi1

Ngo Thao Thuan1

 Nguyen Thanh Tu1

1Ho Chi Minh City University of Industry and Trade

ABSTRACT:

Opuntia cochenillifera (L.) Mill., commonly known as rabbit ear cactus, is widely used in traditional medicine across Asia due to its bioactive compounds with anticancer, antioxidant, and antibacterial properties. This study aimed to extract and evaluate the potential cosmetic application of Opuntia cochenillifera (XRTT) using a heated immersion method supported by a PVF vacuum extraction device. Fresh plant material was extracted with double-distilled water at a raw material-to-solvent ratio of 1:10 (w/w), under vacuum pressure of 320 mmHg, at 55°C for 30 minutes. The resulting extract exhibited a green-beige color, a characteristic scent, and a pH of 5.4. When incorporated at 40% concentration into a skincare gel formulation, the extract demonstrated promising cosmetic properties and met key quality criteria, suggesting its suitability for use in natural cosmetic products.

Keywords: rabbit ear cactus (Opuntia cochenillifera (L.) Mill.), fresh rabbit ear cactus extract, skin care gel.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 13 năm 2025]