Mô hình y1 có tính tương thích khá và khả
năng dự đoán chính xác. Mô hình y2 có tính
tương thích tốt và khả năng dự đoán khá chính
xác. Cả hai mô hình đều có thể được áp dụng
trong giai đoạn tối ưu hóa thông số.
Với điều kiện tối ưu hóa: ràng buộc: không
có; trọng số: mặc nhiên (1); số nguyên dương: x2
và x3; hàm mục tiêu: hàm lượng curcumin I =
max ⇔ y2 = Up, hiệu suất chiết cao từ dược liệu
(%) = max ⇔ y1 = Up kết quả tối ưu hóa được
tóm tắt như sau:
Thông số tối ưu:
x1 = độ cồn = trung bình
x2 = tỷ lệ: dược liệu: dung môi = 1:4
x3 = số lần chiết 3
Tính chất dự đoán:
y1: hiệu suất chiết cao từ dược liệu = 0,1797
y2: hàm lượng curcumin I = 0,0875
7 trang |
Chia sẻ: hachi492 | Lượt xem: 117 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xây dựng quy trình chiết xuất cao nghệ Curcuma Longa L - Nguyễn Đức Hạnh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT CAO NGHỆ CURCUMA LONGA L.
Nguyễn Đức Hạnh*, Nguyễn Minh Đức*; Đặng Văn Giáp*
TÓM TẮT
Mục tiêu: Xây dựng quy trình chiết xuất cao khô từ Nghệ ở phòng thí nghiệm.
Đối tượng và phương pháp: Dược liệu thân rễ Nghệ thu mua tại thành phố Hồ Chí Minh. Phần mềm
thông minh: FormRules v3.3 (Intelligensys, Ltd., 2007) được sử dụng để nghiên cứu liên hệ nhân quả và
INForm v3.7 (Intelligensys, Ltd, 2008) được dùng để tối ưu hóa đa biến. Nhằm đảm bảo độ tin cậy của thực
nghiệm, quy trình sắc ký lỏng hiệu năng cao định lượng curcumin I, đã thẩm định về tính tương thích hệ thống,
tính tuyến tính, độ đúng và độ lặp lại, được sử dụng trong phân tích.
Kết quả: Dữ liệu phân tích cho thấy hàm lượng curcumin I chỉ liên quan trực tiếp với độ cồn trong khi hiệu
suất chiết cao bị ảnh hưởng bởi cả 3 biến số khảo sát. Dựa trên các mô hình liên quan nhân quả, các thông số tối
ưu của quy trình đã được xác định bao gồm độ cồn trung bình, tỷ lệ dược liệu/dung môi (1/4) và số lần chiết xuất
(3).
Kết luận: Nhờ sự hỗ trợ của phần mềm thông minh, quy trình chiết xuất cao Nghệ, với hàm lượng
curcumin I cao nhất và hiệu suất chiết tối đa, đã được tối ưu hóa. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng cho thấy các
thông số tối ưu hòan tòan phù hợp với thực nghiệm.
Từ khóa: Thân rễ Nghệ, thông số chiết xuất, phần mềm thông minh, liên hệ nhân quả và tối ưu hóa đa
biến
ABSTRACT
PROCEDURE DEVELOPMENT FOR THE EXTRACT FROM CURCUMA LONGA L.
Nguyen Duc Hanh, Nguyen Minh Duc, Dang Van Giap
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 14 - Supplement of No 1 - 2010: 140-144
Objective: Development of the extraction procedure for the dried extract from Curcuma longa L.
Materials and Methods: Rhizomes of Curcumae longae were purchased in Ho Chi Minh City. Intelligent
software: FormRules v3.3 (Intelligensys, Ltd., 2007) was applied for cause-and-effect study and INForm v3.7
(Intelligensys, Ltd, 2008) was used for multivariate optimization.To obtain good input data, the HPLC method
use in curcumin I quantitation was validated for its analytical properties including suitability, linearity, precision
and accuracy.
Results: It’s proven that curcumin I content was related to ethanol concentration only whereas the
extraction yield was influenced by all investigated factors. Based on these cause-effect models, the extraction
parameters - including ethanol concentration, material-solvent ratio and extraction times - were successfully
optimized.
Conclusion: With the intelligent software assistance as a framework, the extraction process for Curcuma
longa rhizome was optimized to obtain the maximum content of curcumin I and the highest extraction yield. The
optimized extraction parameters were successfully verified by experiments.
Key words: Curcuma longa rhizome, intelligent software, extraction parameters, extract properties,
cause-effect study and multivariate optimization.
*Khoa Dược - Đại học Y Dược Tp.HCM
Địa chỉ liên hệ: DS. Nguyễn Đức Hạnh ĐT: 0909568956 Email: duchanh27381@yahoo.com
ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, nhu cầu trong nước và trên thế
giới về cao Nghệ (Curcuma longa L.) là rất lớn.
Nghệ không chỉ có công dụng giúp liền sẹo,
mau lên da non các vết thương mà còn được
sử dụng để điều trị bệnh đau dạ dày, kích
thích bài tiết mậtNgày nay, việc xây dựng
một quy trình chiết xuất dược liệu có thể được
trợ giúp bởi sự áp dụng các phần mềm thông
minh (3) như FormRules (1) (áp dụng lôgic
mờ-thần kinh để khảo sát xu hướng, mức độ
và quy luật nào của mối liên quan giữa các yếu
tố ảnh hưởng trên kết quả chiết xuất) và
INForm (3) (sử dụng mạng thần kinh để thiết
lập mô hình liên quan nhân quả và và thuật
toán di truyền để tối ưu hóa các thông số).
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng
quy trình chiết xuất Nghệ với sự hỗ trợ của các
phần mềm thông minh sao cho hiệu suất chiết
tối đa với hàm lượng hoạt chất curcumin I cao
nhất.
NGUYÊN LIỆU & PHƯƠNG PHÁP
Nguyên liệu & Phần mềm
Dược liệu
Thân rễ Nghệ vàng (Rhizoma Curcumae
longae) mua tại Công ty TNHH SX-TM Hồng
Đài Việt, 188/117/13, Tôn Thất Thuyết, Quận
4(do Trung Tâm Nghiên Cứu và Sản Xuất
Dược Liệu Miền Trung, Tỉnh Phú Yên sản
xuất).
(a) (b)
Hình 1. Nghệ: a. Dược liệu tươi b. Dược liệu khô
Các phần mềm chuyên dụng và thông minh
Design Expert v6.06 (2002) - Stat-Ease, Inc.:
Thiết kế mô hình thực nghiệm.
FormRules v3.3 (2007) - Intelligensys, Ltd.:
Nghiên cứu nhân quả.
INForm v3.6 (2007) - Intelligensys, Ltd.: Tối
ưu hóa công thức
Chiết xuất
Dược liệu được chiết bằng phương pháp
hồi lưu. Dịch chiết được cô để thu được cao có
thể chất mềm, dạng bánh. Từ cắn được chiết
bởi ethyl acetat và loại bớt tạp tan trong nước,
hàm lượng curcumin I được xác định bởi máy
HPLC hiệu Waters 2695.
Sơ đồ 1. Quy trình chiết cao Nghệ và định lượng
curcumin I
Chiết hồi lưu
Cô dưới áp suất giảm
Ethyl acetat
HPLC
Dược liệu
Dịch chiết
Cao mềm
Dịch ethyl acetat
Curcumin I
Cắn ethyl acetat
Loại tạp tan trong nước
Hình 2. Sắc ký đồ HPLC định lượng curcumin I
trong cao
Nghệ
11
.
42
9
13
.
06
3
16
.
05
5
AU
0.00
0.05
0.10
Minutes
5.00 10.00 15.00 20.00
Định lượng curcumin I
Curcumin I chuẩn (độ tinh khiết 98,75%)
do ban Nghiên cứu Khoa học-Thư viện, khoa
Dược, Đại học Y Dược TP.HCM cung cấp.
Quy trình chế mẫu định lượng: Cân chính
xác khoảng 1g cao Nghệ cho vào bình nón, siêu
âm với 20 ml ethyl acetat trong 5 phút. Tiếp tục
thêm 2 lần nữa. Gộp tất cả dịch chiết thu được
và lắc với 30 ml nước cất. Cô dịch ethyl acetat
đến cắn. Cân chính xác khoảng 1,50mg cắn ethyl
acetat. Hòa tan cắn trong dung môi pha động,
siêu âm và điền dung môi pha động vừa đủ 10
ml, lắc đều, lọc qua màng lọc 0,45 µm.
Điều kiện HPLC định lượng curcumin I: cột
sắc ký: Sulfire RP-C18, 250 x 4 mm, 5 µm; bước
sóng phát hiện: 428 nm; tốc độ dòng: 0,95
ml/phút; thể tích bơm: 20 µl; nhiệt độ cột: nhiệt
độ phòng; pha động: acetonitril: dung dịch
acid acetic 0,05%. Chương trình gradient dung
môi sắc ký như sau:
Thời gian (phút) Acetonitril Dung dịch acid acetic 0,05%
0
8
10
15
24
50
60
70
60
50
50
40
30
40
50
Thẩm định phương pháp HPLC: tính
tương thích hệ thống, tính tuyến tính, độ
đúng, độ lặp lại để thẩm định phương pháp
định lượng curcumin I trong cao Nghệ.
KẾT QUẢ & BÀN LUẬN
Thẩm định quy trình định lượng
Tính tương thích: Kết quả đánh giá tính
tương thích của hệ thống được trình bày trong
Bảng 1. CV của thời gian lưu là 0,28% (< 2%) và
của diện tích peak là 0,58% (< 2%) nên hệ thống
đạt tính tương thích.
Bảng 1. Tính tương thích hệ thống của phương
pháp định lượng
Lần
bơm
RT
(phút)
Hệ số bất
đối xứng
Độ phân
giải
Số đĩa
lý
thuyết
Diện tích
đỉnh
1 16,193 1,05 2,11 2330 4373722
2 16,208 1,06 2,05 2338 4319640
3 16,198 1,06 2,06 2325 4334875
4 16,137 1,06 2,10 2335 4346960
5 16,099 1,08 2,08 2319 4385594
6 16,210 1,06 2,06 2340 4335441
TB 16,174 1,06 2,08 2331 4349372
CV% 0,28 0,93 1,07 0,35 0,58
Độ tuyến tính: phương trình hồi quy tuyến
tính giữa diện tích peak và nồng độ curcumin I
có dạng ŷ = 101098x – 451071 (α = 0,05).
Độ chính xác : Kết quả đánh giá độ chính
xác được trình bày trong Bảng 2. Độ chính xác
(độ lặp lại 2,29%) đạt yêu cầu.
Bảng 2. Kết quả đánh giá độ chính xác của phương
pháp định lượng curcumin I
STT 1 2 3 4 5 6
Hàm lượng
curcumin I
trong cao (%)
16,0
4 15,95 15,89 16,55 16,66 15,77
Bảng 3. Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp
định lượng curcumin I
Curcumin I
Mẫu Mức hàm lượng Thêm vào
(mg)
Tìm thấy
(mg)
Tỉ lệ phục hồi
(%) 1 0,39 0,389 99,69
2 0,39 0,390 99,95
3
80%
0,38 0,376 98,84
4 0,45 0,451 100,31
5 0,49 0,482 98,27
6
100%
0,48 0,461 96,08
7 0,55 0,558 101,51
8 0,58 0,584 101,28
9
120%
0,57 0,562 98,51
Độ đúng: Kết quả đánh giá độ đúng được
trình bày trong Bảng 3. Độ đúng (tỷ lệ phục hồi:
99,38%) đạt yêu cầu.
Thiết kế mô hình chiết xuất
Quy trình chiết xuất cao từ thân rễ Nghệ
được thiết kế bởi phần mềm Design-Expert
gồm 14 thí nghiệm ; cao tương ứng các thí
nghiệm theo thiết kế được kiểm nghiệm và kết
quả được tóm tắt trong Bảng 4.
Bảng 4. Dữ liệu thực nghiệm theo mô hình D-
Optimal
x1 x2 x3 y1 y2
1 trung bình 1:8 3 0,204 0,094
2 trung bình 1:4 2 0,151 0,067
3 trung bình 1:8 2 0,184 0,077
4 thấp 1:4 2 0,127 0,013
5 thấp 1:6 3 0,177 0,025
6 thấp 1:4 3 0,146 0,028
7 trung bình 1:4 3 0,184 0,073
8 cao 1:8 2 0,154 0,088
9 cao 1:4 3 0,146 0,087
10 thấp 1:8 2 0,161 0,025
11 trung bình 1:6 2 0,162 0,069
12 cao 1:6 3 0,16 0,108
13 thấp 1:6 2 0,127 0,033
14 cao 1:8 3 0,175 0,114
Ghi chú:
x1 = độ cồn
x2 = tỷ lệ dược liệu : dung môi
x3 = số lần chiết
y1 = hiệu suất chiết cao Nghệ
y2 = hàm lượng curcumin I
Phân tích liên quan nhân quả
Dữ liệu trong Bảng 4 được dùng làm đầu
vào cho phần mềm thông minh FormRules.
Bảng 5. Xu hướng và mức độ liên quan nhân quả
x1 x2 x3 R2 luyện
y1 + + + 93,5345
y2 + - - 91,2756
Hàm lượng curcumin I bị ảnh hưởng đáng
kể bởi độ cồn. Hiệu suất chiết bị ảnh hưởng bởi 3
yếu tố khảo sát: độ cồn, tỷ lệ dược liệu : dung
môi và số lần chiết.
Một số quy luật được rút ra như sau:
Đối với hàm lượng curcumin I:
Nếu x1 thấp thì y2 sẽ thấp (0,88).
Nếu x1 cao thì y2 sẽ cao (0,85).
Đối với hiệu suất chiết: các quy luật phức tạp
hơn. Thí dụ: nếu x1 thấp thì y1 sẽ thấp (0,88); nếu
x1 trung bình thì y1 sẽ cao (1,00). Nếu x2 là 1 phần
8 thì y1 sẽ cao (1,00); nếu x2 là 1 phần 4 hay 1
phần 6 thì y1 sẽ thấp (1,00). Nếu x3 thấp thì y1 sẽ
thấp (0,98); nếu x3 cao thì y1 sẽ cao (1,00).
Hình 3. Minh họa ảnh hưởng của số lần chiết và tỷ
lệ dược liệu: dung môi trên hiệu suất
Tối ưu hóa thông số quy trình
Dữ liệu trong Bảng 4 cũng được dùng làm
đầu vào cho phần mềm thông minh INForm.
Với nhóm thử gồm 2 mẫu 7 & 13 và thuật toán
RPROP, các mô hình liên quan nhân quả được
thiết lập và đánh giá về mặt thống kê theo
Bảng 6.
Bảng 6. Kết quả đánh giá chéo các mô hình nhân quả
Giá trị R2 y1 y2
Nhóm luyện 89,7702 % 94,2255 %
Nhóm thử 95,2381 % 70,1928 %
Mô hình y1 có tính tương thích khá và khả
năng dự đoán chính xác. Mô hình y2 có tính
tương thích tốt và khả năng dự đoán khá chính
xác. Cả hai mô hình đều có thể được áp dụng
trong giai đoạn tối ưu hóa thông số.
Với điều kiện tối ưu hóa: ràng buộc: không
có; trọng số: mặc nhiên (1); số nguyên dương: x2
và x3; hàm mục tiêu: hàm lượng curcumin I =
max ⇔ y2 = Up, hiệu suất chiết cao từ dược liệu
(%) = max ⇔ y1 = Up kết quả tối ưu hóa được
tóm tắt như sau:
Thông số tối ưu:
x1 = độ cồn = trung bình
x2 = tỷ lệ: dược liệu: dung môi = 1:4
x3 = số lần chiết 3
Tính chất dự đoán:
y1: hiệu suất chiết cao từ dược liệu = 0,1797
y2: hàm lượng curcumin I = 0,0875
Thực nghiệm kiểm chứng
Bảng 7. Bảng so sánh kết quả thực nghiệm kiểm
chứng và kết quả dự đoán bởi phần mềm INForm
của cao Nghệ
Kết quả thực nghiệm
Biến số (yi) INForm
TB 1 2 3
Hàm lượng curcumin I 0,0875 0,0882 0,0861 0,0905 0,0878
Hiệu suất chiết 0,1797 0,1800 0,1812 0,179 0,1798
Tính lặp lại của quy trình
Quy trình chiết xuất cao Nghệ đạt yêu cầu về
tính lặp lại (p > 0,05).
Sự phù hợp giữa lý thuyết và thực tế
Tính chất cao Nghệ được dự đoán bởi
INForm phù hợp với thực tế (p > 0,05).
KẾT LUẬN
Quy trình chiết xuất cao Nghệ, dự kiến có
hiệu suất chiết tối đa với hàm lượng hoạt chất
curcumin I cao nhất đã được xây dựng thành
công với sự hỗ trợ của các phần mềm thông
minh FormRules (khảo sát xu hướng, mức độ
và quy luật liên quan nhân quả) và INForm
(tối ưu hóa thông số của quy trình chiết xuất).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. FormRules V3.3 (2007), Intelligensys Ltd, Belasis
Business Centre, Belasis Hall Technology Park,
Billingham, Teesside TS23 4EA, UK.
2. INForm V3.6 (2007), Intelligensys Ltd, Belasis Business
Centre, Belasis Hall Technology Park, Billingham,
Teesside TS23 4EA, UK.
3. Nguyễn Hoài Trung (2004), Xây dựng phương
phápchiết xuất tối ưu và tiêu chuẩn hóa cao chiết tòan
phần từ cao quả nhàu phục vụ sản xuất công nghiệp, Luận
văn Thạc sĩ Dược học, Đại học Y Dược Tp. HCM.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- xay_dung_quy_trinh_chiet_xuat_cao_nghe_curcuma_longa_l_nguye.pdf