Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình ly trích hợp chất thực vật từ hoa đậu biếc (Clitoria Ternatea L.) bằng phương pháp đáp ứng bề mặt - phương án cấu trúc có tâm
Abstract
Blue pea flower (Clitoria ternatea L.) is a medicinal plant containing many secondary metabolites that help prevent and treat diseases. This study aims at identifying the optimal values of different factors directly influencing the polyphenols, flavonoids, and alkaloids: ethanol concentration, liquid/solid ratio, extraction duration. These three factors were subsequently optimized using the response surface methodology - central composite design. Results showed that total polyphenol, total flavonoid have the most optimal 60% ethanol, 1:1 liquid/solid ratio and the extraction time of 96 hours and 48 hours, respectively. Total alkaloids have the most optimal 60% ethanol, 2:1 liquid/solid ratio and the extraction time of 96 hours. In optimized, total polyphenols 270,308 μg GAE/ml extract, total flavonoids 331,410 μg QE /ml extract and total alkaloids 39,118 μg AE/ml extract. Blue pea flower can be used as a material source in extracting secondary metabolites which contain antioxidant activity..
Tóm tắt
Hoa đậu biếc (Clitoria ternatea L.) là cây dược liệu chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học quý giúp hỗ trợ phòng và điều trị một số bệnh. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của các điều kiện trích ly bao gồm: nồng độ dung môi ethanol, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu và thời gian trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng, flavonoid tổng và alkaloid tổng. Thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) - phương án cấu trúc có tâm (CCD), các giá trị tối ưu để trích ly polyphenol tổng và flavonoid tổng như sau: nồng độ ethanol là 60%, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu là 1:1 (v/w) và thời gian trích ly lần lượt là là 96 giờ và 48 giờ. Đối với trích ly alkaloid tổng như sau: nồng độ ethanol là 60%, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu là 2:1 (v/w) và thời gian trích ly là 96 giờ. Tại điều kiện chiết tối ưu, hàm lượng polyphenol, flavonoid và alkaloid thu được lần lượt là 270,308 ug GAE/ml dịch chiết, 331,410 ug QE /ml dịch chiết và 39,118 pg AE/ml dịch chiết. Kết quả cho thấy dịch chiết từ hoa đậu biếc chứa lượng lớn các hợp chất dược liệu có tiềm năng sử dụng làm chất chống oxy hóa tự nhiên.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nair, V., Bang, W. Y., Schreckinger, E., Andarwulan, N., & Cisneros-Zevallos, L. (2015). Protective role of ternatin anthocyanins and quercetin glycosides from butterfly pea (Clitoria ternatea Leguminosae) blue flower petals against lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation in macrophage cells. Journal of agricultural and food chemistry, 63(28), 6355-6365. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b00928.
[2]. Campbell, S. M., Pearson, B., & Marble, S. C. (2019). Butterfly Pea (Clitoria ternatea) Flower Extract (BPFE) and Its Use as a pH-Dependent Natural Colorant:(ENH-1309/ EP573, 4/2019). EDIS, 2019(2).
[3]. Terahara, N., Oda, M., Matsui, T., Osajima, Y., Saito, N., Toki, K., & Honda, T. (1996). Five new anthocyanins, ternatins A3, B4, B3, B2, and D2, from Clitoria ternatea flowers. Journal of natural products, 59(2), 139-144. https://doi.org/10.1021/ np960050a
[4]. Chong, F. C., & Gwee, X. F. (2015). Ultrasonic extraction of anthocyanin from Clitoria ternatea flowers using response surface methodology. Natural product research, 29(15). 1485-1487. https://doi.org/10.1080/14786419.2015.1027892
[5]. Manivannan, R. (2019). Isolation and Characterizations of new alkaloid 3-deoxy-3, 11-epoxy cephalotaxine from Clitoria ternatea. Journal of Drug Delivery and Therapeutics, 9(4-A), 458-462. https://doi.org/10.22270/jddt.v9i4-A.3472
[6]. Bishoyi, A. K., and Geetha, K. A. (2012). Polymorphism in flower colour and petal type in Aparajita (Clitoria ternatea). Open Access Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 3(2), 12.
[7]. Kavitha, R., & Premalakshmi, V. (2013). Phytochemical analysis of ethanolic extract
of leaves of Clitoria ternatea L.
[8]. Adhikary, R., Sultana, S., & Bishayi, B. (2018). Clitoria ternatea flower petals: Effect on TNFR1 neutralization via downregulation of synovial matrix metalloproteases. Journal of ethnopharmacology, 210, 209-222. https://doi.org/10.1016/j.jep.2017.08.017
[9]. Nithianantham, K., Ping, K. Y., Latha, L. Y., Jothy, S. L., Darah, I., Chen, Y., ... &
Sasidharan, S. (2013). Evaluation of hepatoprotective effect of methanolic extract of Clitoria ternatea (Linn.) flower against acetaminophen-induced liver damage. Asian Pacific Journal of Tropical Disease, 3(4), 314-319. https://doi.org/10.1016/S2222- 1808(13)60075-4
[10]. Hungerford, G., Divers, R., Lemos, M. A., & Chu, B. S. (2018). Interaction of
Clitoria ternatea L. flower extract with alpha-amylase by photon streaming time- resolved fluorescence. Biophysical Journal, 114(3), 418a.
[11]. Phrueksanan, W., Yibchok-anun, S., & Adisakwattana, S. (2014). Protection of
Clitoria ternatea flower petal extract against free radical-induced hemolysis and oxidative damage in canine erythrocytes. Research in veterinary science, 97(2), 357- 363. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2014.08.010
[12]. Motohashi, S., & Nakayama, T. (2008). Clinical applications of natural killer T
cell-based immunotherapy for cancer. Cancer science, 99(4), 638-645. https://doi. org/10.1111/j.1349-7006.2008.00730.x
[13]. Neda, G. D., Rabeta, M. S., & Ong, M. T. (2013). Chemical composition and anti- proliferative properties of flowers of Clitoria Ternatea. International Food Research Journal, 20(3).
[14]. Nguyễn Xuân Thị Diễm Trinh (2021). Nghiên cứu quy trình chiết anthocyanin từ hoa đậu biếc khô ứng dụng làm chất chỉ thị phát hiện hàn the. Tạp chí Công thương.
[15]. Zhang, X., Gu, C., Ahmad, B., & Huang, L. (2017). Optimization of extract method for Cynomorium songaricum Rupr. by response surface methodology. Journal of analytical methods in chemistry, 2017, Article ID 6153802, 1-7. https://doi. org/10.1155/2017/6153802
[16]. Long, H., Cai, X., Yang, H., He, J., Wu, J., & Lin, R. (2017). Optimization of
monomethoxy polyethyleneglycol-modified oxalate decarboxylase by response surface methodology. Journal of biological physics, 43(3), 445-459.
[17]. Nguyễn Thị Huỳnh Như, Nguyễn Minh Thủy và Nguyễn Thị Diễm Sương (2018). Tối ưu hóa các thông số quá trình xử lý enzyme để tăng sản lượng dịch trích và các hợp chất có hoạt tính sinh học từ trái thanh trà (Bouea macrophylla Griffith) bằng phương pháp bề mặt đáp ứng. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 54, Số chuyên đề: Nông nghiệp (2018): 117-125
[18]. Pinto, D., Vieira, E. F., Peixoto, A. F., Freire, C., Freitas, V., Costa, P., ... & Rodrigues, F. (2021). Optimizing the extraction of phenolic antioxidants from chestnut shells by subcritical water extraction using response surface methodology. Food Chemistry, 334, 127521. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127521
[19]. Benarfa, A., Gourine, N., Hachani, S., Harrat, M., & Yousfi, M. (2020). Optimization of ultrasound-assisted extraction of antioxidative phenolic compounds from Deverra scoparia Coss. & Durieu (flowers) using response surface methodology. Journal of Food Processing and Preservation, 44(7), e14514. https://doi.org/10.1111/jfpp.14514 [20]. Lý Hải Triều, Nguyễn Thùy Diễm Thảo, Phùng Thị Thu Hường, Trần Bá Hiếu, Lê
Văn Minh (2019). Khảo sát tối ưu hóa điều kiện chiết xuất cao lá Nhàu (Morinda citrifolia L.) bằng phương pháp đáp ứng bề mặt. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 61(9), 21-28.
[21]. Jing, C. L., Dong, X. F., & Tong, J. M. (2015). Optimization of ultrasonic- assisted extraction of flavonoid compounds and antioxidants from alfalfa using response surface method. Molecules, 20(9), 15550-15571. https://doi.org/10.3390/ molecules 200915550
[22]. Chen, X. Q., Li, Z. H., Wang, Z. J., Liu, L. L., Sun, T. T., Ma, J. Z., & Zhang, Y. (2020). Ultrasound-assisted extraction of total anthocyanins from Rubia sylvatica Nakai fruit and radical scavenging activity of the extract. Industrial Crops and Products, 150, 112420. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112420
[23]. Phạm Thị Mai Quế, Nguyễn Minh Thủy. (2016). “Biện pháp tiền xử lý và tối ưu hoá quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ khoai lang tím”. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Số chuyên đề: Nông nghiệp (2016) (1): 43-50.
[24]. Yadav and Agarwala Munin. 2011. Phytochemical analysis of some medicinal
plants. Journal of Phytology, 3(12):10-14.
[25]. Chang, C. C., M. H. Yang, H. M. Wen and J. C. Chern. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of food and drug analysis, 10(3): 178-182. https://doi.org/10.38212/2224-6614.2748
[26]. Shamsa, F., Monsef, H., Ghamooshi, R., & Verdian-rizi, M. (2008). Spectrophotometric determination of total alkaloids in some Iranian medicinal plants. Thai Journal of Pharmaceutical Sciences, 32, 17-20.
[27]. Hồ Bá Vương, Nguyễn Xuân Duy và Nguyễn Anh Tuấn. (2015), “Tối ưu hóa chiết polyphenol từ lá ổi bằng phương pháp bền mặt đáp ứng”. Tạp chí Khoa học và Phát triển 2015, tập 13, số 7: 1144-1152
[28]. Xu, D. P., Zhou, Y., Zheng, J., Li, S., Li, A. N., & Li, H. B. (2016). Optimization of ultrasound-assisted extraction of natural antioxidants from the flower of Jatropha integerrima by response surface methodology. Molecules, 21(1), 18. https://doi. org/10.3390/molecules21010018
[29]. Xiong, W., Chen, X., Lv, G., Hu, D., Zhao, J., & Li, S. (2016). Optimization of
microwave-assisted extraction of bioactive alkaloids from lotus plumule using response surface methodology. Journal of pharmaceutical analysis, 6(6), 382-388. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2016.05.007
[30]. Ruan, X., Cui, W. X., Yang, L., Li, Z. H., Liu, B., & Wang, Q. (2017). Extraction of
total alkaloids, peimine and peiminine from the flower of Fritillaria thunbergii Miq using supercritical carbon dioxide. Journal of CO2 Utilization, 18, 283-293. https:// doi.org/10.1016/j.jcou.2017.01.024