Nghiên cứu trích ly và định lượng charantin từ khổ qua rừng mướp đắng

Lý do chọn đề tài

Hiện nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhiều loại thuốc kháng sinh như Cadirogyn và Metformin đã được phát triển để điều trị bệnh tiểu đường Tuy nhiên, các thuốc này thường có những hạn chế như hạ đường huyết, dị ứng, rối loạn tiêu hóa và tác dụng phụ lên gan thận, ảnh hưởng xấu đến bệnh nhân tim Do đó, việc sử dụng sản phẩm thiên nhiên như khổ qua rừng (Momordica L) chứa hoạt chất Charantin có khả năng hạ đường huyết đang được chú ý Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra Charantin có hiệu quả trong việc điều trị bệnh đái tháo đường Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu về việc chiết xuất Charantin từ khổ qua rừng, nhưng việc sử dụng dung môi độc hại như chloromethane và chloroform vẫn là một vấn đề lớn Vì vậy, nghiên cứu của tôi tập trung vào việc sử dụng dung môi an toàn, không độc hại để chiết xuất Charantin hiệu quả hơn, với đề tài: “Nghiên cứu trích ly và định lượng charantin từ khổ qua rừng (mướp đắng)”.

Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm tìm ra loại thuốc hỗ trợ người bệnh đái tháo đường, giúp giảm đường huyết hiệu quả mà không gây tác dụng phụ.

Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Motonobu Goto and Mitsuru Sasaki are exploring a novel method for extracting charantin from Momordica charantia, commonly known as bitter melon This compound has shown potential in lowering blood sugar levels for individuals with type 2 diabetes.

Người bị bệnh đái tháo đường tuýp 2 cần kiêng các thực phẩm chứa nhiều tinh bột như cơm, vì enzyme amylase sẽ thủy phân tinh bột thành glucose, dẫn đến tăng đường huyết Nghiên cứu phương pháp làm chậm quá trình thủy phân tinh bột thành đường là rất quan trọng, giúp người bệnh có thể tiêu thụ các sản phẩm chứa tinh bột một cách an toàn và bình thường.

Giả thuyết nghiên cứu

Nghiên cứu này sẽ đơn giản hóa quá trình chiết xuất Charantin từ khổ qua rừng, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chế và tinh sạch Charantin Điều này mở ra cơ hội phát triển loại thuốc hạ đường huyết tự nhiên cho người tiểu đường, là sự thay thế hiệu quả cho insulin.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu triết xuất Charantin từ khổ qua rừng sử dụng dung môi an toàn, không độc hại cho sức khỏe con người Mục tiêu là tối ưu hóa quy trình triết xuất nhằm đạt năng suất cao hơn thông qua việc điều chỉnh nhiệt độ và thời gian phù hợp, từ đó nâng cao hiệu suất triết xuất tối ưu nhất.

Sử dụng ethanol, một loại dung môi an toàn hơn chloromethane và chloroform, được đề xuất để triết xuất các hợp chất hiệu quả Quá trình triết xuất bằng ethanol chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ dung môi Để đạt được hiệu quả triết xuất tốt nhất cho hợp chất Charantin, cần thực hiện các thí nghiệm khảo sát các yếu tố này Bước triết xuất này đóng vai trò quan trọng và ảnh hưởng đến quá trình tinh sạch Charantin sau này.

Phương pháp nghiên cứu

Ở đây tôi sử dụng các phương pháp:

– Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp tài liệu

2 Motonobu Goto, Mitsuru Sasaki, New approach for extraction of charantin from Momordica charantia with pressurized liquid extraction, January 2007

– Phương pháp trích ly

– Phương pháp sắc ký lỏng cao áp ( HPLC) ( để định lượng)

– Phương pháp tổng kết kinh nghiệm ( đối với phần định tính charantin và dử dụng loại dung môi trích ly)

Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là khổ qua rừng tươi, nhằm khảo sát ảnh hưởng của dung môi, thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ dung môi đến quá trình triết xuất charantin Mục tiêu là xác định các yếu tố tối ưu để đạt được hiệu quả triết xuất tốt nhất.

Lịch sử nghiên cứu vấn đề

1.1.1 Công trình nghiên cứu trong nước: Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng khổ qua để làm giảm hàm lượng đường trong máu trên động vật và một số ở người Theo đó biểu hiện lượng đường máu giảm được ghi nhận sau khi uống 30 phút, đạt cực đại sau 4 giờ và kéo dài 12h Một thí nghiệm tiêm dịch chiết mướp đắng trên các bệnh nhân đái đường Type 1 (injections of bitter melon extract) Kết quả cho thấy sau tiêm 30-60 phút hàm lượng đường glucose trong máu giảm 21,5%, 4-12 giờ giảm 28% so với hàm lượng đường cơ sở trong máu (Baldwa,

Một nghiên cứu trên bệnh nhân đái tháo đường type 2 trong 3 tuần cho thấy hai phương pháp điều trị khác nhau Phương pháp 1 sử dụng 100g khổ qua nấu với 200ml nước và uống 100ml mỗi ngày, trong khi phương pháp 2 dùng 5g bột trái cây sấy khô uống 3 lần/ngày Kết quả sau 21 ngày cho thấy nhóm sử dụng bột trái cây có mức đường huyết giảm 25%, trong khi nhóm uống dịch chiết khổ qua giảm đến 54% Ngoài ra, nồng độ HbA1c giảm từ 8,37 xuống 6,95, cho thấy hiệu quả hứa hẹn cho bệnh nhân đái tháo đường (Srivastava, Y., và cs, 1993)

Nghiên cứu trong ống nghiệm cho thấy dịch chiết khổ qua có khả năng ức chế sự xâm nhập của virus HIV vào tế bào, đồng thời làm giảm sự lây nhiễm của tế bào lympho T Ngoài ra, dịch chiết mướp đắng cũng cho thấy hiệu quả ức chế sự phát triển của một số chủng virus khác (Wang, Y và cs, 1999; Baby Joseph và D Jini, 2004).

Khổ qua chứa nhiều hóa chất hoạt tính sinh học như triterpenes, protein và steroid, trong đó một số hoạt chất đã được chứng minh lâm sàng có khả năng ức chế các men guanylate cyclase, liên quan đến nguyên nhân gây bệnh vẩy nến và sự phát triển của bệnh bạch cầu cũng như ung thư tế bào Đặc biệt, một loại protein trong mướp đắng đã được chứng minh lâm sàng có hoạt tính chống u lympho Hodgkin ở động vật.

Các protein trong khổ qua như alpha và beta-momorcharin cùng với cucurbitacin B đã được nghiên cứu và cho thấy khả năng chống khối u Protein khổ qua được chiết xuất và đặt tên là "MAP-30", đã được cấp bằng sáng chế MAP-30 có khả năng ức chế sự phát triển của khối u tuyến tiền liệt Ngoài ra, alpha và beta-momorcharin còn có khả năng ức chế virus HIV, với nghiên cứu trong ống nghiệm cho thấy các tế bào nhiễm HIV được điều trị bằng hai protein này có kháng nguyên virus bị bất hoạt hoàn toàn, trong khi các tế bào khỏe mạnh không bị ảnh hưởng Điều này cho thấy MAP-30 có tiềm năng trong việc điều trị khối u và nhiễm HIV.

Tác giả Phạm Văn Thanh cùng cộng sự đã tiến hành khảo sát các nhóm hoạt chất chính của cây khổ qua, tuy nhiên chưa cô lập được các hợp chất tinh khiết và xác định cấu trúc của chúng, chỉ định lượng theo chất G6 Trong khi đó, các tác giả Nguyễn Minh Đức và Trần Thị Vy Cầm đã chiết tách và phân lập 4 hợp chất từ hạt mướp đắng, trong đó Mc1 được xác định là Momordicoside A và Mc2 có cấu trúc sơ bộ Các tác giả Nguyễn Ngọc Hạnh, Phùng Văn Trung và Võ Hồng Thái đã cô lập và nhận diện hai chất từ hạt là Momordicoside A và Momordicoside B, cùng với bốn hợp chất từ trái, bao gồm Momordicoside K, Momordicoside L và các hợp chất khác như 3-O-glucopyranosylstigmasta-5,25(27)-diene và 23-O-β-D-allopyranosyl 5β,19-epoxycucurbita-6,24-diene-3β,22,23ξ-triol 3-O-β-D-allopyranoside.

Theo tạp chí Dược liệu, tập 6, số 2 + 3/2001, nhóm tác giả Phạm Văn Thanh, Phạm Kim Mãn, ðoàn Thị Nhu, Nguyễn Thượng Dong, Vũ Kim Thu, Nguyễn Kim Phượng,

Lê Minh Phương đã nghiên cứu thành phần hóa học của cây khổ qua, chứng minh rằng tác dụng hạ đường huyết của cây này trên thỏ gầy là do sự hiện diện của các glucosid có trong trái khổ qua.

Một số kết quả nghiên cứu bước đầu về mặt thực vật của cây khổ qua trồng ở Việt Nam của nhóm tác giả Phạm Văn Thanh, Nguyễn Tập

1.1.2 Công trình nghiên cứu nước ngoài:

Trên thế giới có nhiều cuộc nghiên cứu trích ly charantin từ khổ qua bằng nhiều loại dung môi khác nhau như: chloromethane , chlorofom ,ceton và ethanol

Charantin được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1962 với hàm lượng khoảng 0,01% và được xác định là một hỗn hợp của hai steroid glycoside với tỉ lệ 1:1, bao gồm 3-O-[-D-glucopyranosyl]-stigmasta-5,25(27)-diene và -sitosterol-3-O D-glucoside Với trọng lượng phân tử 9,7kDa và khối lượng phân tử 578,494, charantin được coi là thành phần chính trong khổ qua, có khả năng ổn định đường huyết.

Nghiên cứu trích ly charantin từ khổ qua sử dụng ethanol đã xác định hai yếu tố quan trọng: nhiệt độ và nồng độ cồn Kết quả cho thấy, điều kiện khai thác tối ưu là nồng độ ethanol 50% và nhiệt độ 150 °C Dưới các điều kiện này, năng suất glycoside steroid thực nghiệm đạt 10,23 mg trên 50 g khổ qua, gần với giá trị dự đoán là 12,03 mg trên 50 g khô mướp đắng.

Nghiên cứu trích ly charantin từ khổ qua trái khô được thực hiện bằng cách trộn bột nghiền từ trái khô với Pet.ether (bp "-80'C 60) và hồi lưu trong 6 giờ, sau đó lọc Bã được trộn lại với Petether trong 6 giờ và lọc tiếp Tiếp theo, bã được chiết xuất bằng 80% cồn ở nhiệt độ hồi lưu trong 6 giờ và lọc Dịch lọc được bazo hóa bằng dung dịch KOH đến pH 10 và giữ trong 48 giờ Sau đó, dung dịch được pha loãng với nước và chiết xuất bằng diethyl ether Phần diethyl ether được rửa bằng nước, pha loãng với axit hydrochloric và một lần nữa với nước Natri sulfat khan được thêm vào phần diethyl ether và giữ qua đêm Các ether được lọc và tập trung để thu được cặn (dầu thô charantin), sau đó dư lượng được hòa tan trong một lượng tối thiểu của rượu và giữ trong tủ lạnh Cuối cùng, các tinh thể được lọc và kết tinh bằng rượu etylic.

Người ta đã tìm thấy khoảng hơn 200 hợp chất có trong cây khổ qua và được thống kê sơ bộ thành các nhóm chính như sau:

3 Extraction of steroidal glycoside from small-typed bitter gourd (Momordica charantia L.)

4 Phytoehemical Studies OH Momordica spp Linn, and Extraction and Isolation of Charantin from the fruit of M.charantia L

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng có ít nhất ba nhóm hợp chất có khả năng giảm lượng đường huyết hoặc có hoạt tính kháng đái tháo đường, bao gồm hỗn hợp của hai steroid gọi là charantin, các peptide giống insulin (p-insulin) và alkaloid Những hợp chất này chủ yếu được tìm thấy trong quả khổ qua.

Nghiên cứu của Yumiko Kimura, Toshihidro Akihisa và Motohiko Ukiya từ trường đại học Nihon Nhật Bản đã tập trung vào việc chiết xuất dịch từ trái khổ qua bằng metanol và xác định thành phần dựa trên phương pháp phổ.

Nghiên cứu của trường đại học Deakin, Australia, chỉ ra rằng dịch chiết từ quả khổ qua trong CHCl3 - Metanol chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng như lipid, axit béo, amino axit, protein và chất khoáng.

Theo ông Hikaru Okabe và các cộng sự của ông đã Cô lập và nhận danh được một số triterpen glycoside từ quả và hạt của cây khổ qua.

Đặc điểm cơ bản của đối tượng và khách thể nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu:

Hình 1: Khổ qua rừng a Giới thiệu chung

Tên gọi khác: Ổ qua rừng, mướp đắng rừng, lương qua, cẩm lệ chi

Tên tiếng Anh: wild bitter melon, wild bitter gourd, wild bitter squash

Tên khoa học: Momordica charantia L.,1753

Mướp đắng, hay còn gọi là khổ qua, có hai dạng quần thể chính: mọc hoang và được trồng trọt Giống mướp đắng trồng trọt rất đa dạng nhưng đều thuộc chi Momordica charantia L.

Khổ qua rừng có vị đắng hơn và kích thước trái, lá, hoa nhỏ hơn so với khổ qua lai tạo phổ biến hiện nay Nhiều nghiên cứu cho thấy hàm lượng chất dinh dưỡng trong khổ qua rừng cao hơn Tại Việt Nam, cả khổ qua thông thường và khổ qua rừng đều được sử dụng như món rau ăn hàng ngày, đặc biệt là quả của chúng Tuy nhiên, chỉ một số ít người nhận thức khổ qua rừng là dược liệu thiên nhiên có tác dụng lớn cho sức khỏe.

Mướp đắng rừng chứa nhiều khoáng chất như kali, canxi, kẽm, magiê, phốt pho và sắt, cùng với lượng cao vitamin C, A, E, B1, B2, B3 và B9, đồng thời là nguồn chất xơ phong phú Giá trị chữa bệnh của khổ qua rừng được ghi nhận nhờ vào tính chống oxy hóa mạnh mẽ và sự hiện diện của các hợp chất như phenol, flavonoid, isoflavones, tecpen, anthroquinones và glucosinolates, tạo nên vị đắng đặc trưng của loại thực phẩm này.

Bitter melon contains numerous bioactive compounds such as alkaloids, charantin, charine, cryptoxanthin, cucurbitins, cucurbitacins, diosgenin, and various fatty acids including lauric, linoleic, and oleic acids Notably, compounds like charantins, insulin peptides, and alkaloids are recognized for their ability to lower blood sugar levels Other significant constituents include proteins, glycosides, and sterols, which contribute to its medicinal properties This diverse array of phytochemicals highlights the potential of bitter melon in managing diabetes and supporting overall health.

– Bộ (ordor) : bầu bí ( cucurbitales)

– Họ (familia) : bầu bí ( cucurbitaceae)

– Chi ( genus) : mướp đắng (momordica)

– Loài ( species): momordica charantin c Nguồn gốc và phân bố

Mướp đắng, một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Á, bao gồm Trung Quốc, Nhật Bản và các nước Đông Nam Á, cũng như có thể xuất phát từ châu Phi và châu Mỹ.

Khổ qua, hay mướp đắng, là loại rau phổ biến ở Việt Nam và nhiều nước châu Á như Ấn Độ, Philippines, Malaysia, Thái Lan, Lào, Campuchia, Trung Quốc, Úc, châu Phi, Tây Á, Mỹ Latinh và vùng Caribê Loại cây này được cho là đã được thuần hóa ở Bắc Ấn Độ hoặc Nam Trung Quốc, nơi có quần thể hoang dã của mướp đắng Sau đó, khổ qua được đưa sang Tân Thế Giới (Nam Mỹ) thông qua buôn bán nô lệ và sự phân tán hạt bởi các loài chim, từ đó phát triển rộng rãi trên toàn cầu Ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ Brazil đến Đông Nam Mỹ, khổ qua cũng phát triển mạnh mẽ Tại Việt Nam, khổ qua được trồng khắp các tỉnh từ Bắc vào Nam, ngoại trừ một số vùng núi cao và lạnh như Sa Pa (Lào Cai) và Phó Bảng (Hà Giang).

Cây khổ qua hiện nay tồn tại ở hai quần thể chính: mọc hoang và được trồng trọt Loại cây trồng rất đa dạng về giống, nhưng đều thuộc chi mướp đắng (Momordica charantin L) Dựa vào kích thước, hình dạng và màu sắc của quả, khổ qua được phân thành hai chủng loại khác nhau.

– Momordica charantin L var charantin L, trái to ( đường kính > 5cm), màu xanh nhạt, gai tù, ít đắng

– Momordica charantin L var abbreviata, trái nhỏ ( đường kính < 5cm), màu xanh đậm, gai nhọn, vị rất đắng

Hình 3: trái khổ qua

Loại mọc hoang dại còn được gọi là mướp đắng rừng trái rất nhỏ ( đường kính

< 3cm), dài 2-5 cm màu xanh, gai nhọn, vị rất đắng

Hình 4: trái khổ qua e Đặc điểm thực vật học:

Khổ qua là loại cây dây leo một năm, được trồng từ hạt Cây có đường kính dây từ 5-10mm và chiều dài dây có thể đạt 5-7m Thân cây khổ qua có màu xanh nhạt, góc cạnh và có khả năng leo nhờ vào nhiều tua cuốn, trong khi ngọn cây được phủ lông tơ.

Lá đơn nhám có hình dạng mọc so le, dài từ 5-10cm và rộng từ 4-8cm Phiến lá mỏng được chia thành 5-7 thuỳ hình trứng với mép lá có răng cưa đều Mặt dưới của lá có màu xanh nhạt hơn so với mặt trên, với các gân lá nổi rõ rệt và phiến lá có lông ngắn.

Hoa màu vàng mọc đơn độc ở kẽ lá, với hoa đực và hoa cái cùng gốc có cuống dài Hoa đực có đài và ống rất ngắn, tràng gồm năm cánh mỏng hình bầu dục, nhuỵ 5 rời nhau Hoa cái có đài và tràng hoa tương tự hoa đực, với tràng hoa màu vàng nhạt và đường kính khoảng 2 cm.

Quả hình thoi với gốc và đầu thuôn nhọn, có bề mặt u sần sùi, chiều dài quả thay đổi tùy theo giống Quả có vị đắng, đặc biệt khi chín thì vị đắng càng tăng, khiến cho việc ăn quả trở nên khó khăn hơn.

Mướp đắng, khi chưa chín, có màu xanh hoặc vàng xanh nhạt, nhưng khi chín sẽ chuyển sang màu vàng hồng, và vì vậy ở Trung Quốc, nó còn được gọi là hồng dương hoặc hồng cô nương Khi chín, quả sẽ nứt ra từ đầu, tách thành ba phần để lộ chùm hạt màu đỏ bên trong Hạt mướp đắng chín có màu đỏ và vị ngọt, có thể ăn sống và dùng để chế biến món xà lách.

Hình 5: Hoa khổ qua Hình 6: Quả khổ qua

Hình 7: giây khổ qua Hình 8: Quả khổ qua f Tính chất sinh vật học:

Khổ qua rừng là cây ưa ấm thuộc họ bầu bí, phát triển tốt trong nhiệt độ từ 20°C đến 35°C Cây này có khả năng chịu đựng nhiều điều kiện môi trường khác nhau, nhưng thích hợp nhất là trên đất thoáng khí, giàu chất hữu cơ, với lượng mưa hàng năm từ 1500mm đến 2500mm và độ cao lên đến 1000mm.

Cây khổ qua có thể trồng quanh năm và sinh trưởng tốt vào mùa mưa, ra hoa sau 7-8 tuần gieo trồng Hoa của cây chủ yếu được thụ phấn nhờ côn trùng Sau khi trái chín, cây sẽ tàn lụi và kết thúc vòng đời sau 4-5 tháng Việc cung cấp đủ nước trong suốt quá trình sinh trưởng, đặc biệt là trong giai đoạn ra hoa và tạo quả, là rất quan trọng để đảm bảo năng suất cao Độ ẩm đất cần duy trì từ 60-70%, tránh tình trạng khô hạn trong mùa khô và ngập úng trong mùa mưa, vì điều này có thể làm cây vàng úa và rụng lá, quả sớm Mướp đắng có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau, nhưng đất cần tơi xốp, thoáng khí, sạch cỏ, với loại đất thịt pha cát và ít phèn là tốt nhất, pH lý tưởng từ 5,5-6,5.

Khổ qua chủ yếu chứa nước và có hàm lượng dinh dưỡng tương đối thấp, nhưng vẫn cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất với hàm lượng đáng kể.

Sau đây là bảng thành phần dinh dưỡng của mướp đắng tính trên 100g vỏ

Bảng 1: thành phần hóa học trên 100g một trái khổ qua

Năng lượng 79 kJ (19kcal)

Vitamin A equiv beta-carotene lutein zeaxathin

1323 mg 0,051 mg (4%) 0,053 mg (4%) 0,28 mg (2%) 0,193 mg (4%) 0,041 mg (3%)

1.2.1.1 Công dụng của khổ qua:

Cơ sở lý thuyết của các phương pháp

1.3.1 Phương pháp trích ly

Quá trình trích ly là phương pháp rút chất hòa tan từ chất lỏng hoặc chất rắn bằng cách sử dụng một dung môi khác Quá trình này diễn ra nhờ sự khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau, giúp tách biệt các thành phần mong muốn.

Quá trình trích ly thực chất là quá trình khuếch tán, diễn ra ở nhiệt độ phòng mà không có sự đảo trộn, nhờ vào khuếch tán phân tử Khi nhiệt độ tăng lên hoặc có sự khuấy trộn, quá trình này được gọi là khuếch tán đối lưu.

1.3.1.1 Phạm vi sử dụng

Trong công nghệ thực phẩm nhằm các mục đích sau:

Khai thác nguyên liệu là mục đích chính, trong đó phổ biến nhất là trích ly các nguyên liệu dạng rắn như hạt dầu và các loại tinh dầu từ lá, rễ, cây, hoa hoặc quả Ngoài ra, việc trích ly cũng áp dụng cho các loại củ như củ cải đường và một phần của mía.

Trích ly là quá trình quan trọng, giúp chuẩn bị cho các bước tiếp theo như ngâm các loại hạt (như ngô, thóc) và củ (như sắn, khoai) Quá trình này không chỉ làm yếu các liên kết trong vật liệu mà còn trích ly một số thành phần vào dung môi ngâm, ví dụ như hòa tan HCN trong khi ngâm củ sắn.

Mục đích của việc thu nhận sản phẩm bao gồm tách penicilin từ dung dịch lên men, sản xuất nước chấm qua phương pháp ủ ẩm trích ly, cũng như trích ly trong quá trình sản xuất cà phê hòa tan và khi ngâm các loại quả, thuốc bổ và thuốc chữa bệnh.

1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly

– Quá trình trích ly hoạt chất hòa tan chụi ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố

Quá trình trích ly không chỉ phụ thuộc vào ba yếu tố cơ bản như quy trình công nghệ, thiết bị sản xuất và quản lý, mà còn chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiều yếu tố khác Các yếu tố này bao gồm loại dung môi sử dụng, nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly, kích thước vật liệu, tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi, cùng với thời gian trích ly Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu quả của quá trình trích ly.

Khi nghiên cứu quá trình trích ly nguyên liệu, việc chú ý đến các yếu tố quan trọng là cần thiết để xác định thông số của quy trình công nghệ trích ly Một trong những yếu tố quan trọng là loại dung môi sử dụng.

Quá trình hình thành dung dịch phụ thuộc vào đặc tính của chất tan và dung môi Để tạo ra dung dịch, cần phá vỡ các liên kết nội trong chất tan và dung môi, từ đó hình thành các liên kết mới giữa chúng.

Dung môi được sử dụng để trích ly chất tan hoặc nhóm chất tan từ nguyên liệu cần thiết, và phải phù hợp với bản chất cũng như mức độ phân cực của chất cần trích ly.

Dung môi khác nhau mang lại hiệu suất trích ly khác nhau, điều này phản ánh hiệu quả của quá trình trích ly Quá trình trích ly tối ưu là quá trình có hiệu suất trích ly cao nhất Nồng độ dung môi chiết xuất cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả trích ly.

Quá trình trích ly thực chất là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất trích ly Khi sử dụng dung môi có nồng độ quá thấp, hiệu suất trích ly sẽ giảm do hoạt chất hòa tan không được triệt để, dẫn đến sản phẩm có thành phần các chất hòa tan thấp, làm tăng chi phí và tiêu tốn nhiệt.

Nồng độ dung môi trong quá trình trích ly ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và chi phí; nồng độ cao giúp tăng lượng chất trích ly và giảm thời gian trích ly, nhưng cũng dẫn đến chi phí cao và dư thừa dung môi Hơn nữa, việc sử dụng dung môi nồng độ quá cao có thể gây ra biến đổi các chất, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm.

Việc xác định nồng độ dung môi trong quá trình trích ly là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và hiệu quả kinh tế Bên cạnh đó, kích thước vật liệu cũng đóng vai trò quyết định trong quá trình này.

Để tối ưu hóa quá trình hòa tan các loại nguyên liệu rắn, cần gia tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi Việc nghiền nhỏ, thái nhỏ hoặc băm nhỏ vật liệu không chỉ giúp tăng cường sự tiếp xúc mà còn phá vỡ cấu trúc tế bào, từ đó thúc đẩy hiệu quả hòa tan giữa dung môi và nguyên liệu.

Kích thước vật liệu nhỏ giúp quá trình trích ly diễn ra dễ dàng và nâng cao hiệu suất trích ly Ngược lại, nếu kích thước quá lớn, dung môi sẽ khó tiếp cận nội phân tử, làm giảm diện tích tiếp xúc giữa dung môi và vật liệu, dẫn đến hao hụt lớn về lượng chất trích ly và ảnh hưởng tiêu cực đến hệ số trích ly.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Phòng thí nghiệm Công Nghệ Hóa trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

2.2 Nguyên liệu – thiết bị – hóa chất:

Nguyên liệu khổ qua sử dụng trong nghiên cứu là khổ qua rừng, được thu hái tại Định Quán Đồng Nai Mướp đắng được hái tươi với độ chín kỹ thuật và được bảo quản trong lá chuối trong quá trình vận chuyển để tránh dập nát Trong suốt quá trình sử dụng, trái được bảo quản lạnh trong tủ ở nhiệt độ 15°C nhằm giữ cho trái tươi lâu và không bị hư hỏng.

Khổ qua rừng là nguyên liệu chính trong việc tách chiết charantin, vì nó chứa hàm lượng charantin cao hơn so với các loại mướp đắng khác.

2.2.2 Một số hóa chất sử dụng trong nghiên cứu:

2.2.3 Một số dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm Các bước nghiên cứu được thể hiện trên sơ đồ:

Xử lý sơ bộ ( rửa, loại bỏ hạt, để ráo)

Cân Xay Trích ly Lọc Dịch triết Phân tích dịch trích ( đo giá trị OD, Định lượng)

Các thí nghiệm khảo sát

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới quá trình trích ly

Khảo sát thời gian trích ly khác nhau nhằm xác định thời gian tối ưu để đạt được lượng charantin trích ly cao nhất.

Nghiên cứu mối quan hệ giữa thời gian triết ly và hàm lượng charantin trong nguyên liệu giúp xác định thời điểm tối ưu cho quá trình triết ly hiệu quả.

Trong thí nghiệm này khảo sát hàm lượng charantin với thời gian khảo sát lần lượt là 2h 4h 6h

Trong thí nghiệm này, chúng tôi sẽ xây dựng đường chuẩn charantin và sử dụng đường chuẩn này để nội suy hàm lượng charantin từ giá trị OD đo được trong các thí nghiệm tiếp theo.

Cách tiến hành

– Cân lần lượt 100g mẫu khổ qua rừng đã cắt bỏ hạt và cuống

– Chuẩn bị dung môi Ethanol có tỉ lệ với mẫu là 1,5 : 1 ( 150ml/ 100g mẫu)

– Chuẩn bị bể điều nhiệt ở nhiệt độ 70 o C

– Mẫu đem đi xay nhuyễn bỏ vào trong erlen 250ml sau đó cho dung môi vào theo tỉ lệ đã định

– Bịt kín erlen bằng giấy bạc rồi đem các erlen bỏ vào trong bể điều nhiệt

– Sau mỗi khoảng thời gian thu dịch lọc và tiến hành đo màu (OD)

– Định lượng hàm lượng charantin thu được bằng sắc ký lỏng cao áp ( HPLC)

Thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên với một nhân tố duy nhất và lặp lại 3 lần Nhân tố thay đổi trong thí nghiệm là thời gian, với tổng số thí nghiệm là 9 Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm này bao gồm:

– Quan sát màu dịch chiết

– Xác định hàm lượng charantin của các mẫu

Thí nghiệm 2: Khảo sát hệ dung môi thích hợp cho quá trình tách chiết charantin từ mướp dắng

Khảo sát các hệ dung môi khác nhau nhằm lựa chọn hệ dung môi tối ưu cho quá trình tách chiết charantin, với mục tiêu thu được lượng charantin cao nhất và đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.

Charantin là một hỗn hợp gồm hai steroid có gốc hidrocacbon kị nước, dẫn đến tính tan kém trong nước Tuy nhiên, các Sitosterol, thành phần chính của steroid, lại tan tốt trong dầu béo và các dung môi phân cực Do đó, trong nghiên cứu này, tôi đã tiến hành khảo sát việc chiết xuất charantin bằng bốn loại dung môi khác nhau với tỉ lệ dung môi so với mẫu là 1:1.

Cách tiến hành:

– Cân chính xác 100g khổ qua rừng đã loại bỏ hạt và cuống

– Chuẩn bị các hệ dung môi với nồng độ và tỉ lệ như trên

– Đem mẫu đi xay nhuyễn sau đó cho vào Erlen 250ml sau đó cho dung môi vào theo tỉ lệ 1:1

– Bịt kín miêng erlen bằng ni lông để tránh dung môi bị bay hơi

– Thu dịch lọc và tiến hành đo màu

– Tính toán hàm lượng charantin thu được

Thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên với một nhân tố duy nhất và lặp lại 3 lần Nhân tố thay đổi trong thí nghiệm này là hệ dung môi, dẫn đến tổng số thí nghiệm là 12.

Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm này là:

– Xác định hàm lượng charantin của các mẫu

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi với nước tới hiệu suất trích ly hàm lượng charantin

Khảo sát tỉ lệ dung môi và nước nhằm xác định tỉ lệ tối ưu cho quá trình trích ly, từ đó thu nhận hàm lượng charantin cao nhất.

Trong thí nghiệm này tôi lựa chọn tỉ lệ dung môi với nước :

Cách tiến hành

– Cân chính xác 100g khổ qua rừng đã loại bỏ hạt và cuống

– Chuẩn bị các hệ dung môi với nồng độ và tỉ lệ như trên

– Đem mẫu đi xay nhuyễn sau đó cho vào Erlen 250ml sau đó cho dung môi vào theo tỉ lệ 1:1

– Bịt kín miêng erlen bằng ni lông để tránh dung môi bị bay hơi

– Thu dịch lọc và tiến hành đo màu

– Tính toán hàm lượng charantin thu được

Thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên với một nhân tố và lặp lại 3 lần Nhân tố duy nhất thay đổi trong thí nghiệm là hệ dung môi, với tổng số thí nghiệm là 18.

Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm này là:

– Xác định hàm lượng charantin của các mẫu

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi: mẫu tới hiệu suất trích ly charantin

Khảo sát các tỉ lệ nguyên liệu và hệ dung môi khác nhau nhằm xác định tỉ lệ nguyên liệu tối ưu nhất cho quá trình trích ly, từ đó thu nhận hàm lượng charantin cao nhất.

Trong thí nghiệm này tôi chọn tỉ lệ dung môi với mẫu lần lượt:

Cách tiến hành

– Cân chính xác 100g khổ qua rừng đã loại bỏ hạt và cuống

– Chuẩn bị các hệ dung môi với nồng độ và tỉ lệ như trên

– Đem mẫu đi xay nhuyễn sau đó cho vào Erlen 250ml sau đó cho dung môi vào theo tỉ lệ 1:1

– Bịt kín miêng erlen bằng ni lông để tránh dung môi bị bay hơi

– Thu dịch lọc và tiến hành đo màu

– Tính toán hàm lượng charantin thu được

Thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên với một nhân tố và lặp lại 3 lần, trong đó nhân tố duy nhất thay đổi là hệ dung môi Tổng cộng có 12 thí nghiệm được tiến hành.

Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm này là:

– Xác định hàm lượng charantin của các mẫu

Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất của quá trình trích ly charantin:

Khi đun nóng charantin trong thời gian dài, nó có thể bị biến đổi hoặc biến tính Do đó, tôi tiến hành thí nghiệm này để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của dịch chiết charantin.

Trong thí nghiệm này tôi khảo sát nhiệt độ trong khoảng 30 o C 60 o C 70 o C 80 o C và

Cách tiến hành

– Cân chính xác 100g khổ qua rừng đã loại bỏ hạt và cuống

– Chuẩn bị các hệ dung môi với nồng độ và tỉ lệ như trên

– Đem mẫu đi xay nhuyễn sau đó cho vào Erlen 250ml sau đó cho dung môi vào theo tỉ lệ 1,5 :1

– Bịt kín miêng erlen bằng ni lông để tránh dung môi bị bay hơi

– Thu dịch lọc và tiến hành đo màu

– Tính toán hàm lượng charantin thu được

Thí nghiệm được tiến hành hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố và số lần lặp lại là

3 Nhân tố thay đổi duy nhất trong thí nghiệm này là hệ dung môi Tổng số thí nghiệm là 15

Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm này là:

– Xác định hàm lượng charantin của các mẫu

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới quá trình trích ly, xây dựng đường chuẩn charantin:

Thời gian trích ly dài sẽ tăng hiệu suất thu nhận sản phẩm, nhưng sau một ngưỡng nhất định, sản lượng tăng thêm không đáng kể và có thể làm giảm chất lượng sản phẩm Vì vậy, việc xác định thời gian trích ly thích hợp là rất quan trọng.

Theo kết quả thí nghiệm của tôi, màu sắc của dịch trích biến đổi qua từng giai đoạn trích ly Khi để dịch trích trong bình Erlen với lượng lớn, sau một khoảng thời gian ngắn, dịch trích có màu xanh nhạt và màu sắc này sẽ tăng dần theo thời gian.

Sự biến đổi này thể hiện rõ ràng qua từng giá trị OD và hàm lượng charantin trong bảng dưới đây:

Bảng 2: Kết quả màu dịch chiết thay đổi theo thời gian

Ta thấy màu xanh tăng dần ( OD tăng lên) kéo theo đó hàm lượng charantin tăng theo

Hàm lượng charantin tỷ lệ thuận với độ đậm của màu xanh trong dung dịch, với màu xanh càng đậm (OD càng tăng) thì hàm lượng càng cao Đường chuẩn này sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.