BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐỖ QUANG THÁI

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT VÀ
LÀM GIÀU EGCG TRONG TRÀ XANH
(CAMELLIA SINENSIS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

ĐỖ QUANG THÁI

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT VÀ
LÀM GIÀU EGCG TRONG TRÀ XANH
(CAMELLIA SINENSIS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM
VÀ BÀO CHẾ THUỐC
MÃ SỐ 8720202

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Tuấn Hiệp
TS. Bùi Thị Thúy Luyện

HÀ NỘI 2020


LỜI CẢM ƠN
Trải qua một chặng đường dài nghiên cứu với rất nhiều khó khăn và thử thách
ngoài nỗ lực bản thân thì chắc chắn tôi sẽ không thể hoàn thành luận văn nếu không
được sự chỉ bảo, động viên, giúp đỡ dù ít hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp của thầy
cô, anh chị, gia đình, bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Nguyễn Tuấn Hiệp, TS. Bùi Thị Thúy Luyện
những người thầy đã luôn chỉ bảo, đưa ra nhưng lời khuyên để tôi có những hướng
đi đúng đắn và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn cao học.
Xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Công Nghệ Chiết Xuất, các đơn vị trong Viện
Dược Liệu, các bạn đồng nghiệp, các em sinh viên đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có
thể hoàn thành tốt quá trình thực nghiệm.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn bố mẹ, anh chị tôi đã luôn động viên, tạo điều kiện
cho tôi học tập. Cảm ơn thầy cô trường Đại học Dược Hà Nội với những tri thức và
tâm huyết của mình đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quãng thời
gian học tập tại trường.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày 04 tháng 04 năm 2020
Học Viên

Đỗ Quang Thái



MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN ..........................................................................................3
1.1 Giới thiệu về cây trà ..............................................................................................3
1.2. Thành phần hóa học lá trà xanh............................................................................3
1.3. Tác dụng sinh học và độ an toàn ..........................................................................6
1.4. Một vài nét cơ bản về nhựa hấp phụ macroporous. .............................................7
1.5. Phương pháp chiết xuất và làm giàu catechin trong trà xanh.............................11
1.5.1. Tính chất vật lý và hóa học của các catechin. .............................................11
1.5.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất catechin từ trà xanh. ....11
1.5.3. Một số phương pháp tinh chế catechin........................................................13
1.5.4. Một số quy trình chiết xuất EGCG trà xanh ................................................14
CHƯƠNG II - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................18
2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................18
2.2. Hóa chất và thiết bị sử dụng ...............................................................................18
2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................19
2.3.1. Phương pháp định lượng EGCG và caffein trong trà ..................................19
2.3.2. Nghiên cứu quy trình chiết xuất EGCG ......................................................20
2.3.3. Nghiên cứu quy trình làm giàu EGCG ........................................................21
2.3.3. Ổn định quy trình chiết xuất và làm giàu EGCG. .......................................22
2.4. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................22
CHƯƠNG III - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................24
3.1. Kết quả thẩm định phương pháp định lượng egcg và caffein trong trà xanh .....24
3.1.1. Tính thích hợp của hệ thống ........................................................................24
3.1.2. Tính chọn lọc của phương pháp ..................................................................24



3.1.3. Khoảng tuyến tính của phương pháp định lượng ........................................25
3.1.4. Độ lặp lại của phương pháp .........................................................................26
3.1.5. Độ đúng của phương pháp...........................................................................27
3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình chiết xuất EGCG trà xanh ...............................28
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố dung môi chiết ..........................................28
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố kích thước dược liệu .................................29
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp chiết ...............................................31
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố tỷ lệ dược liệu/dung môi ...........................32
3.2.5. Khảo sát số lần chiết ....................................................................................33
3.3. Nghiên cứu quy trình làm giàu EGCG từ dịch chiết trà xanh. ...........................34
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số loại chất hấp phụ ......................................35
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ hấp phụ ..................................................36
3.3.3. Khảo sát thời gian hấp phụ đẳng nhiệt ........................................................36
3.3.4. Khảo sát dung môi rửa giải .........................................................................37
3.3.5. Khảo sát thể tích rửa giải .............................................................................38
3.4. Ổn định quy trình chiết xuất và làm giàu EGCG ...............................................40
CHƯƠNG 4 - BÀN LUẬN ...........................................................................................44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................48
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
HPLC

High performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao)

EGCG


Epigallocatechin gallate

SD

Standard Deviation (độ lệch chuẩn)

RSD

Relative Standard Deviation (độ lệch chuẩn tương đối)

SDVB

Styrene Divinylbenzene

BV

Bed volume (thể tích khối hạt)

SEM

Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét)


DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Bảng 1. 1. Thành phần của các thành phần chính trong lá trà [2], [11]. .........................3
Bảng 1. 2. Đặc tính vật lý của một số loại hạt nhựa macroporous [19] .............................9
Bảng 1. 3. So sánh hiệu quả các phương pháp chiết xuất Catechin từ lá chè xanh [7] ...16
Bảng 3. 1. Kết quả tính thích hợp hệ thống ..................................................................24
Bảng 3. 2. Kết quả thẩm định khoảng tuyến tính..........................................................25

Bảng 3. 3. Kết quả đánh giá độ lặp của phương pháp ..................................................26
Bảng 3. 4. Kết quả thẩm định độ đúng..........................................................................27
Bảng 3. 5. Ảnh hưởng của phương pháp chiết đến hiệu suất và hàm lượng EGCG ....31
Bảng 3. 6. Ảnh hưởng của tỷ lệ dược liệu/dung môi trong 2 lần chiết .........................34
Bảng 3. 7. Kết quả quá trình rửa giải EGCG trên cột nhựa hấp phụ ADS-7. ...............39
Bảng 3. 8. Kết quả quá trình chiết xuất và làm giàu (quy mô 100g/mẻ) ......................42


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1. Cấu trúc hóa học chính của các catechin .......................................................4
Hình 1. 2. Công thức phân tử của các loại theaflavin chủ yếu trong trà xanh................5
Hình 1. 3. Cấu trúc hóa học của caffeine ........................................................................5
Hình 1. 4. Một số flavonol chủ yếu trong chè xanh .......................................................6
Hình 1. 5. (A, B)Ảnh SEM của hạt nhựa macroporous, (C) Polyme của acrylic (D)
Polyme của styren divinylbenzen [8]. .............................................................................8
Hình 1. 6. Sơ đồ chiết xuất cafein và catechin từ lá chè xanh của Vinachem đề nghị .14
Hình 1. 7. Sơ đồ chiết xuất catechin từ lá chè xanh của nhóm tác giả Phùng Minh Dũng
.......................................................................................................................................15
Hình 1. 8. So sánh các phương pháp chiết xuất Catechin từ lá chè xanh [7] .................17
Hình 2. 1. Mẫu trà xanh Thái Nguyên kích thước thô. .................................................18
Hình 2. 2. Sơ đồ tóm tắt phương pháp nghiên cứu .......................................................19
Hình 3. 1. Hình ảnh chồng phổ (1): mẫu Caffein chuẩn, (2): mẫu EGCG chuẩn, (3) mẫu
thử, và (4) mẫu trắng. ....................................................................................................25
Hình 3. 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích peak vào nồng độ dung dịch
chuẩn ..............................................................................................................................26
Hình 3. 3. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hiệu suất và hàm lượng EGCG ..........29
Hình 3. 4. Ảnh hưởng của kích thước dược liệu...........................................................30
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của tỷ lệ dược liệu/dung môi ....................................................33
Hình 3. 6. Dung lượng hấp phụ EGCG và caffein của các hạt nhựa hấp phụ macroporous
.......................................................................................................................................35

Hình 3. 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng hấp phụ hạt ADS-7 ....................36
Hình 3. 8. Động hoc quá trình hấp phụ EGCG và caffein trên nhựa ADS-7 ở điều kiện tĩnh
250C ...............................................................................................................................37
Hình 3. 9. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến khả năng rửa giải EGCG và caffein. 38
Hình 3. 10. Động hoc quá trình giải hấp phụ EGCG trên sử dụng nhựa ADS-7 .........39
Hình 3. 11. Sắc ký đồ HPLC của các phân đoạn cao: (A) phân đoạn cao tổng cồn 20%;
(B) phân đoạn rửa giải cồn 10% sau khi hấp phụ nhựa ADS-7; (C) phân đoạn rửa giải
cồn 50% sau khi hấp phụ nhựa ADS-7 .........................................................................40
Hình 3. 12. Sơ đồ quy trình chiết xuất và làm giàu EGCG .........................................41
Hình 3. 13. Ảnh sản phẩm cao sau quá trình làm giàu EGCG .....................................43


ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây trà hay cây chè có tên khoa học Camellia sinensis là một loài cây có giá trị
kinh tế và được trồng rộng rãi ở Việt Nam. Theo số liệu tháng 10/2017, Việt Nam là
nước sản xuất trà lớn thứ 7 và xuất khẩu lớn thứ 5 toàn cầu với 124.000ha diện tích
trồng trà và hơn 500 cơ sở chế biến, sản xuất công suất tổng đạt trên 500.000 tấn trà
khô/năm [4].
Trà xanh là sản phẩm của quá trình chế biến trà tươi sau khi đã diệt men và
sấy khô với thành phần chính là các catechin (polyphenol) đã được chứng minh có
tác dụng chống oxy hóa, một vài nghiên cứu còn cho thấy hoạt tính chống oxy hóa
của các catechin mạnh hơn cả vitamin C, vitamin E hay β-caroten [27]. Không chỉ có
vậy trà xanh còn được chứng minh có tác dụng ngăn ngừa một số bệnh ung thư, giảm
nguy cơ béo phì và tiểu đường [22], [33]. Với khả năng chống oxy hóa mạnh trà xanh
đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược
phẩm và mỹ phẩm trên thế giới [13]. Để có thể đưa trà xanh thành các sản phẩm thì
quá trình chế biến và chiết xuất là cực kỳ quan trọng do nó ảnh hưởng trực tiếp đến
thành phần và hoạt tính của các catechin trong trà xanh.
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu quy trình chiết xuất, tinh chế
catechin trong trà xanh tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu chỉ tập trung vào một quá

trình chiết xuất hoặc tinh chế mà ít có nghiên cứu nào đánh giá một cách tổng thể từ
giai đoạn chiết xuất đến giai đoạn tinh chế. Ở giai đoạn chiết xuất hầu hết các nghiên
cứu mới chỉ đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chiết mà chưa tối ưu
hóa quy trình. Ở bước tiếp theo tinh chế nhằm mục đích giảm hàm lượng caffein, tăng
hàm lượng các catechin trong cao. Phương pháp tinh chế bằng dung môi hữu cơ ngày
càng ít được sử dụng ở quy mô công nghiệp do khó kiểm soát được dư lượng trong
cao cũng như độc hại và gây ô nhiễm môi trường nó đang dần được thay thế bằng
phương pháp sử dụng các chất hấp phụ như: nhựa macroporous, than hoạt, khoáng
chất đất sét với nhiều ưu điểm như: sử dụng dung môi ít độc, thân thiện với môi
trường; hiệu quả tinh chế cao, dễ dàng sử dụng, chi phí không quá cao và có thể tái

1


sử dụng. Tuy nhiên đối với nước ta vài năm gần đây các công nghệ này mới bắt đầu
được đưa vào nghiên cứu ứng dụng.
Chính vì vậy “Nghiên cứu quy trình chiết xuất và làm giàu EGCG trong
trà xanh (camellia sinensis)” được tiến hành với mục tiêu hướng tới việc xây dựng
một quy trình từ giai đoạn chiết xuất đến tinh chế nhằm thu được một sản phẩm cao
chiết trà xanh chứa hàm lượng cao EGCG bằng việc sử dụng các công nghệ xanh,
thân thiện với môi trường và có khả năng đưa lên quy mô công nghiệp. Đề tài được
thực hiện với mục tiêu chính sau:
1. Xây dựng được quy trình chiết xuất EGCG trong trà xanh.
2. Xây dựng được quy trình làm giàu EGCG từ dịch chiết trà xanh.

2


CHƯƠNG I - TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về cây trà

Cây trà hay cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis là loài cây mà lá và
chồi được sử dụng để sản xuất các sản phẩm (khác với cây hoa trà – sử dụng hoa để
làm trà). Trà là loại cây xanh mọc lâu năm thành bụi thông thường được xén tỉa để
thấp hơn 2 mét khi trồng để lấy lá. Trà xanh có nguồn gốc từ các nước Đông Á, Nam
Á và Đông Nam Á, nhưng ngày nay nó được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới,
trong các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới [1]. Ở Việt Nam trà được trồng tập trung
nhất ở các tỉnh trung du, miền núi phía bắc như Sơn La, Thái Nguyên, Phú Thọ,
Tuyên Quang và vùng Tây Nguyên như Lâm Đồng, Gia Lai [3].
Thông thường, trà được người dân thu hoạch bằng tay 1 tôm và 2-3 lá non để
chế biến. Tùy vào quy trình chế biến lá trà có lên men hay không mà trà được chia
thành ba loại: trà xanh, trà đen và trà ô long [11]. Trà xanh dùng để chỉ trà không lên
men, trong quá trình sản xuất, men polyphenol oxidase có tác dụng oxy hóa các
polyphenol bị bất hoạt bởi nhiệt độ nên toàn bộ hàm lượng polyphenol trong trà xanh
không thay đổi so với hàm lượng polyphenol trong lá trà tươi. Trà đen là trà lên men
hoàn toàn và trà ô long là trà bán lên men. Trong các loại trà này, quá trình oxy hóa
hiếu khí các polyphenol lá trà được thực hiện dưới xúc tác enzyme để tạo thành
theaflavin và thearubigins. Màu nước pha trà đen có màu đỏ nâu sáng, vị dịu, hương
thơm nhẹ [3], [11].
1.2. Thành phần hóa học lá trà xanh.
Thành phần hóa học của lá trà bao gồm polyphenol, caffein, protein, tinh dầu,
sắc tố, pectin, vitamin, chất khoáng, axit hữu cơ trong đó polyphenol, caffeine, sắc tố
, dầu thơm, pectin là những thành phần quan troṇg quyết định màu sắc, hương vi của
sản phẩm trà [2].
Bảng 1. 1. Thành phần của các thành phần chính trong lá trà [2], [11].
Các thành phần Hàm lượng (%)
Polyphenol

36

3



Caffeine

3

Theanine

1,5

Chất đạm

15

Lignin

6,5

Carbohydrate

25

Chất diệp lục

0,5

Axit hữu cơ

1,5


Các catechin trong trà xanh là những hợp chất có cấu trúc khung C6 - C3 - C6
gồm 3 vòng trong đó có 2 vòng benzen nối với nhau bởi một vòng pyrene. Dựa vào
cấu trúc catechin có bị ester hóa với axit gallic không người ta chia catechin thành 2
nhóm: catechin tự do và catechin ester. Các catechin tự do gồm: catechin (C),
gallocatechin (GC), epicatechin (EC), epigallocatechin (EGC). Các catechin ester
gồm: epigallocatechin gallate (EGCG), epicatechin gallate (ECG), gallocatechin
gallate (GCG) và catechin gallate (CG). Hàm lượng tổng các catechin chiếm khoảng
30% khối lượng khô lá [11]. Trong số các catechin EGCG, EGC, ECG và EC là bốn
catechin chính được tìm thấy trong trà xanh; EGCG thường có mặt với hàm lượng
cao nhất có thể chiếm tới > 50% tổng lượng catechin [31].

Hình 1. 1. Cấu trúc hóa học chính của các catechin

4


Các catechin trong quá trình lên men chế biến sản phẩm trà đen bị oxi hóa và
cộng hợp với nhau tạo ra các theaflavin và thearubigin. Các chất này tạo nên màu đỏ
cho nước trà. Màu càng đậm chứng tỏ lượng catechin trong trà càng ít và lượng các
theaflavin càng nhiều.

R1

R2

Sản phẩm

H

OH


Theaflavin-3’-gallate

H

Galloy

Theaflavin-3,3’-gallate

Hình 1. 2. Công thức phân tử của các loại theaflavin chủ yếu trong trà xanh
Caffeine cũng là một thành phần chính của trà chiếm khoảng 2% - 5% trong
lá trà [23]. Caffeine kích thích hệ thần kinh trung ương gây nên các tác dụng tích cực
như: cải thiện tình trạng buồn ngủ, suy giảm nhận thức và mệt mỏi; Nhưng nó cũng
có các tác dụng tiêu cực bao gồm gây rối loạn giấc ngủ, tăng huyết áp và nguy cơ rối
loạn tăng trưởng của thai nhi [5], [15].

Hình 1. 3. Cấu trúc hóa học của caffeine

5


Các flavonol chủ yếu trong chè là các chất kaempferol, myricetin, và quercetin
dưới dạng các mono-, di- và tri-O-glycoside của chúng. Ít nhất có 14 chất đã được
tìm thấy. Các flavonol ít bị biến đổi trong quá trình lên men. Chúng là các thành phần
có lợi cho sức khỏe trong chè mà không có độc tính. Sau khi vào cơ thể chúng xuất
hiện trong máu, thể hiện hoạt tính mà không tích lũy lại. [2], [4]:
OH

H
OH


HO

O
H

OH

HO

O
H

OH
OH

OH

O

OH

Quercetin

O

Kaemferol

Hình 1. 4. Một số flavonol chủ yếu trong chè xanh
1.3. Tác dụng sinh học và độ an toàn

Tác dụng sinh học của trà xanh có được chủ yếu do hoạt tính chống oxy hóa
và hoạt tính dọn gốc tự do của các catechin. Hoạt tính này được biểu hiện qua sự hiện
diện của các nhóm phenolic hydroxy. So sánh hoạt tính tính chống ôxy hóa của các
catechin, có thể sắp xếp hoạt độ chống ôxy hóa của hợp chất này theo thứ tự EGCG
> ECG > EGC > EC [24]. Rice-Evans đã chứng minh hoạt tính chống oxy hóa của
EGCG mạnh hơn hẳn các vitamin C và E [27].
Trong ruột non, catechin ức chế một số enzym tiêu hóa như a-amylase và
sucruse, vì vậy tránh sự tiêu hóa quá nhiều sacaroza. Người ta đã chỉ ra rằng các
polyphenol trà xanh ức chế lipaza tiêu hóa trong điều kiện in vitro làm giảm khả năng
phân giải triglycerit, điều này có nghĩa là giảm sự tiêu hóa lipit trong cơ thể [33].
Catechin cũng được chứng minh là có tác dụng tốt đối với hệ vi khuẩn đường ruột, làm
tăng lượng vi khuẩn axit lactic và làm giảm vi khuẩn gây thối rữa. Mặc dù cơ chế tác
dụng cụ thể còn chưa được biết, nhưng người ta đã chỉ ra rằng các catechin trà xanh
làm tăng đáng kể lượng Lactobacilli và Bifidobacteria trong khi đó lại làm giảm lượng
lớn các mầm bệnh có khả năng mắc phải [18].
6


Trong thử nghiệm in vivo một lượng nhỏ catechin hấp thụ vào trong tĩnh mạch
từ ruột non được chuyển hóa tới gan và làm nhiệm vụ ngăn ngừa các chất sinh ung
thư trong gan, phổi, lá lách, bàng quang. Catechin trong hệ máu người cũng có khả
năng ngăn ngừa sự peroxyt hóa LDL cholesterol, do đó hạ thấp khả năng giảm oxi
hóa của hệ tuần hoàn máu. Hiện nay chưa có nhiều thông tin về sự hấp thụ polyphenol
trà xanh từ ruột và hàm lượng của nó trong máu. Trong 6 phút sau khi uống 2 mg/kg
trọng lượng cơ thể của chuột, thì người ta nhận thấy từ 30-40% catechin được hấp
thu. Độ phóng xạ cao nhất vào máu được quan sát thấy trong 1-2 giờ sau khi ăn [14].
1.4. Một vài nét cơ bản về nhựa hấp phụ macroporous.
Hiện nay có rất nhiều loại chất hấp phụ như: than hoạt tính, silicagen, các
polyme hoạt tính, các zeolít, đất sét hoạt tính, nhôm oxit,.. Nhựa hấp phụ macroporous
là một nhóm trong số các polyme. Mỗi loại có những đặc tính tạo nên những vùng

ứng dụng hiệu quả riêng từng loại.
Nhựa hấp phụ macroporous có cấu tạo là các polymer hình cầu, thường màu
trắng, có cấu trúc xốp với các lỗ xốp tương đối rộng (đường kính lỗ xốp > 50 Å) [19]
có thể cho các phân tử lớn đi qua; hấp phụ nhờ lực liên kết tự do Vander Waals hoặc
liên kết hydro [12]. Hiện nay hầu hết các loại nhựa hấp phụ được sản xuất từ polyme
styrene divinylbenzene (SDVB) hoặc polyme của acrylic. Ngoài ra trong quá trình
sản xuất để tạo ra các lỗ xốp nhà sản xuất sẽ bổ sung thêm các chất gọi là porogens (
như toluene, n-heptane, iso-octane và isobutanol) được trộn lẫn với hỗn hợp
monomer, không hoà tan polymer và có khả năng bay hơi ở những điều kiện nhất
định sau khi kết thúc quá trình polymer hoá để lại những lỗ xốp trong cấu trúc
polymer. Hình 1. 5 mô tả hình dáng cấu trúc và cấu tạo của hạt nhựa hấp phụ
macroporous.
Nhựa hấp phụ macroporous có thể được chia làm hai loại chính: Không phân
cực và phân cực. Trong đó hạt phân cực có thể được chia nhỏ hơn thành phân cực
yếu, phân cực trung bình và phân cực mạnh [19].
Vì bản chất hạt nhựa macroporous là chất hấp phụ nên ba đặc tính quan trọng
đặc trưng cho khả năng hấp phụ của các hạt macroporous là tổng diện tích bề mặt (bề

7


mặt bên trong và ngoài), đường kính lỗ xốp và độ phân cực bề mặt [19]. Diện tích bề
mặt hạt khô thường nằm trong khoảng từ 100 đến 1000 m2/g với đường kính lỗ xốp
khoảng từ 50 đến 300 Å và độ phân cực của hạt thường được rải đều từ không phân
cực, phân cực yếu, trung bình và mạnh tuỳ theo monomer được sử dụng trong quá
trình polymer hoá hoặc các xử lý hoá học sau quá trình polymer hoá.
Đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp phụ của chất hấp phụ là dung lượng hấp
phụ (Qe) hay hoạt độ hấp phụ được xác định bằng lượng chất bị hấp phụ tối đa bởi
một đơn vị chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng. Giá trị dung lượng hấp phụ phụ thuộc
nhiều yếu tố như: bản chất chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ,

nhiệt độ và thành phần các cấu tử bị hấp phụ khác.

B

A

D

C

Hình 1. 5. (A, B)Ảnh SEM của hạt nhựa macroporous, (C) Polyme của acrylic (D)
Polyme của styren divinylbenzen [8].
8


Một số loại hạt macroporous phổ biến trên thị trường và các đặc tính cơ bản
của chúng đã được tóm tắt trong Bảng 1. 2
Bảng 1. 2. Đặc tính vật lý của một số loại hạt nhựa macroporous [19]

Tên hạt

AB-8

ADS-7

ADS-17
AL-2
D101

DM11


DM-301

DS-401

HPD-200

Đường

bề mặt

kính lỗ

(m2/g)

xốp (Å)

SDVB*

480 – 520

130 – 140

300 – 1250

Acrylic

≥100

25 – 30


300 – 1250

Acrylic

250 – 300

90 – 150

300 – 1250

SDVB

550 – 600

150 – 250

300 – 1250

SDVB

480 – 550

90 – 150

300 – 1250

SDVB

≥ 500


70 – 80

315 – 1250

SDVB

≥ 330

140 – 170

300 – 1250

SDVB

≥ 480

120 – 140

300 – 1250

SDVB

600

520

300 – 1250

SDVB


650 – 700

85 – 90

300 – 1250

SDVB

700 – 750

85 – 90

300 – 1250

Bản chất

cực

hạt

Phân cưc
yếu
Phân cực
mạnh
Phân cực
trung bình
Phân cực
Không phân
cực

Không phân
cực
Phân cực
yếu
Phân cực
yếu

HP-20
HPD-100

Diện tích

Độ phân

Không phân
cực
Không phân
cực

Kích thước
hạt (µm)

HPD-500

Phân cực

SDVB

500 – 550


100 – 120

300 – 1200

HPD-600

Phân cực

SDVB

500 – 550

100 – 120

300 -1250

9


HPD-722

HPD-850

LSA-10

Phân cực
yếu
Phân cực
Phân cực


SDVB

485–530
1100 –

SDVB

1300

130– 140

300 -1200

85 – 95

300 – 1200

Methacrylic

500 – 540

85 – 90

300 – 1250

Methacrylic

420 – 500

85 – 90


300 – 1250

SDVB

160 – 200

145 – 155

300 – 1250

XAD-7

Acrylic

450

90

250 – 840

XAD-16

SDVB

630

210

250 – 840


SDVB

700

400

250 – 840

SDVB

800

150

250 – 840

Acrylic

800 – 1000

85 – 95

300 – 1250

Acrylic

450 – 500

120 – 160


300 – 1250

LSA-20
NKA II

trung bình
Không phân
cực
Phân cực

XAD1180
XAD1600
XDA-1
XDA-6

Không phân
cực
Phân cực

(*SDBV: Styrene divinylbenzene)
Ưu điểm của phương pháp làm giàu bằng nhựa hấp phụ macroporous: So với
phương pháp làm giàu khác như chiết phân đoạn lỏng – lỏng hoặc rắn – lỏng thì
phương pháp sử dụng thụ bằng nhựa macroporous có một số ưu điểm như:
 Sử dụng tiện lợi, dễ dàng nâng cấp lên quy mô công nghiệp.
 Có khả năng làm giàu hợp chất lên từ 10% đến 90%. Hiệu suất thu hồi sản
phẩm cao hầu hết hiệu suất thu hồi được báo cáo ở mức hơn 70%.
 Có thể tái sử dụng hạt so với các phương pháp sắc ký sử dụng chất hấp phụ
như silicagel, than hoạt tính, các loại khoáng sét.
 Tiêu thụ ít dung môi và sản phẩm cao không để lại dư lượng dung môi hữu cơ

do trong quá trình chủ yếu sử dụng hỗn hợp dung môi cồn nước.
10


 Ngoài ra nhựa hấp phụ macroporous có thể biến đổi bằng cách gắn thêm các
nhóm chức nhằm tăng tính chọn lọc đối với một số chất nào đó.
Ứng dụng của nhựa hấp phụ macroporous:
Hiện này nhựa hấp phụ macroporous đã được ứng dụng trong việc tinh chế
đường, hấp phụ khí, xử lý nước thải, tách và làm giàu các sản phẩm tự nhiên và tinh
chế các chế phẩm sinh học khác.
Đối với lĩnh vực làm giàu các sản phẩm tự nhiên nhựa hấp phụ macroporous
được sử dụng để làm giàu các nhóm hợp chất bao gồm: flavonoid, polyphenol,
glycoside, saponin, carotenoid,.. [19].
1.5. Phương pháp chiết xuất và làm giàu catechin trong trà xanh.
1.5.1. Tính chất vật lý và hóa học của các catechin.
Catechin là chất không màu, khi kết tinh có dạng hình kim hoặc hình lăng trụ.
Chúng có vị chát ở mức độ khác nhau, có hậu ngọt, riêng hai chất EGC và EGCG có
vị chát hơi đắng khi ở dạng tự do và chuyển thành vị chát dịu khi ngưng tụ thành các
dicatechin.
Các catechin tan được trong trong nước, các dung môi hữu cơ phân cực, không
tan trong benzene và chloroform. Tuy nhiên, độ hòa tan của từng catechin khác nhau
và phụ thuộc vào nhiệt độ và loại dung môi được sử dụng [2].
Các catechin có khả năng hấp phụ UV, EGCG, EGC, ECG và EC và hấp phụ
tối đa ở các bước sóng 210nm và từ 269 đến 280 nm.
Các catechin trà rất nhạy cảm với quá trình oxy hóa bởi enzyme, axit và nhiệt,
các tác nhân tính khử mạnh [20], [31]. Các catechin ổn định trong các dung dịch axit
(pH <4) và kém ổn định trong môi trường du kiềm (pH > 8) [36]. Do đó, axit thường
được thêm vào để tăng tính ổn định của catechin. Nồng độ các catechin trong dịch
chiết nước cũng cho thấy ảnh hưởng đển độ bền của catechin ở 800C dung dịch có
nồng độ cao có độ ổn định cao hơn dung dịch ở nồng độ thấp [20].

1.5.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất catechin từ trà xanh.
Dựa trên tính chất hóa học đặc trưng của catechin là các hợp chất phân cực tan
được trong nước nóng và các dung môi hữu cơ có độ phân cực cao như ethanol,
11


methanol, hoặc hỗn hợp của chúng với nước nên người ta thường chọn các dung môi
này để chiết các catechin ở giai đoạn đầu tiên. [28]. Hiệu suất chiết của catechin phụ
thuộc vào một số yếu tố như: loại dung môi, phương pháp chiết, kích thước dược liệu,
tỷ lệ dung môi/dược liệu, độ pH.
Các dung môi thường được sử dụng để chiết xuất catechin từ trà là nước, dung
môi hữu cơ phân cực và hỗn hợp dung môi hữu cơ với nước. Perva- Uzunalic và cộng
sự đã báo cáo rằng việc chiết xuất catechin từ trà chỉ sử dụng nước cho hiệu suất chiết
thấp nhất so với các dung môi hữu cơ phân cực như acetone, acetonitril, ethanol hoặc
methanol ở trạng thái tinh khiết hoặc dưới dạng hỗn hợp [26]. Myoung-Gun Choung
và cộng sự cũng tiến hành so sánh hiệu suất chiết catechin của nước và các nồng độ
cồn kết quả cũng cho thấy hiệu suất chiết catechin của nước là thấp nhất đạt 37,2mg/g
và cao nhất là ethanol 40% đạt 87,68mg/g dược liệu khô [9]. Nước là dung môi rẻ
tiền và an toàn, không có tồn dư dung môi độc hại như các dung môi hữu cơ khác tuy
nhiên hiệu suất chiết catechin trà vẫn còn thấp so với các dung môi khác, việc chiết
xuất bằng dung môi hữu cơ phân cực cho hiệu suất, hàm lượng cao tuy nhiên có thể
để lại dư lượng dung môi hữu cơ độc hại (ngoại trừ ethanol được coi là dung môi hữu
cơ ít độc) [34].
Hiệu suất chiết của các catechin trong trà cũng phụ thuộc vào nhiệt độ chiết.
Nhiệt độ chiết cao cải thiện hiệu suất chiết vì nhiệt làm cho thành tế bào dễ thấm dung
môi đồng thời làm giảm độ nhớt dung môi, tăng độ tan và tốc độ chuyển khổi của hoạt
chất do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết [31]. Tuy nhiên, nhiệt độ chiết
quá cao có thể làm tăng thêm chi phí và cũng có thể gây ra sự epimer hóa catechin [32].
Quan V. Vuong và cộng sự đã báo cáo quá trình chiết nước tối ưu ở nhiệt độ 800C việc
tăng nhiệt độ chiết có thể dẫn đến hiện tượng epimer hóa tuy nhiên nó còn phụ thuộc

vào thời gian catechin chịu tác động của nhiệt độ [32]. Min-Jung Ko và cộng sự (2016)
sử dụng phương pháp chiết ASE đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian chiết
đến hiệu suất chiết các catechin kết quả cho thấy hiệu suất chiết catechin của dung môi
nước ở nhiệt độ 1500C/ 5 phút cao hơn so với các dung môi truyền thống như methanol,
ethanol, hầu hết các catechin đều bị epimer hóa ở nhiệt độ cao tuy nhiên có thể giảm
quá trình này bằng giảm thời gian chiết [17].
12


Kích thước dược liệu cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất các
catechin. Việc giảm kích thước dược liệu làm tăng diện tích tiếp pha, giảm quãng
đường khuếch tán, tăng tỉ lệ tế bào bị phá vỡ từ đó làm tăng tốc độ chiết. Tuy nhiên
kích thước dược liệu quá nhỏ có thể gây khó khăn cho quá trình lọc và dược liệu nếu
không đảo trộn tốt có thể vón cục, thấm dung môi kém. Quan V. Vuong và cộng sự
trong nghiên cứu của mình đã so sánh hiệu suất chiết các catechin trong 30 phút bằng
dung môi nước ở các kích thước khác nhau từ 0,25mm đến 4mm kết quả thu được
cho thấy kích thước dược liệu tối ưu là 1mm [32].
1.5.3. Một số phương pháp tinh chế catechin
Phương pháp tinh chế truyền thống để tinh chế catechin trong trà xanh là sử
dụng các dung môi hữu cơ. Clorofrom hoặc ethylhexanoat thường được sử dụng đầu
tiên để loại bỏ caffeine trong dịch chiết trà xanh trước khi sử dụng ethylacetat hay
proypylacetat để tách lấy EGCG [9]. Chiết xuất CO2 siêu tới hạn cũng được nghiên
cứu sử dụng để loại bỏ caffeine trong trà xanh. Tuy nhiên, phương pháp này lại chiết
xuất hơn 37% EGCG từ trà xanh [25].
Hiện nay, phương pháp sử dụng các loại chất hấp phụ ngày càng được sử dụng
nhiều trong quá trình tinh chế do nó có ưu điểm sử dụng dung môi ít độc, thân thiện
với môi trường, chi phí hạt không quá cao và có thể tái sử dụng [19]. Zhao và cộng
sự đã sử dụng một chất hấp phụ đa phân tử từ N-vinyl-2-pyrrolidinone, ethylene
glycol dimethacrylate, và trallyl isocyanurat để tinh chế chọn lọc catechin từ hỗn hợp
với caffeine. Kết quả sau quá trình rửa giải bằng ethanol thu được sản phẩm chứa

98% catechin và 2% caffein [35]. Polyamide cũng đã được sử dụng để tách catechin
khỏi caffeine trong dịch chiết trà xanh. Bailey và cộng sự phân lập catechin từ trà
xanh cột Polyamide CC6 để hấp thụ catechin. Sau quá trình rửa giải bằng nước để
loại caffeine và sử dụng ethanol thực phẩm để thu phân đoạn catechin. Sản phẩm thu
được chứa ít hơn 1% caffein và 70% catechin tổng [6]. Xin Jin và cộng sự kết hợp sử
dụng nhựa hấp phụ macroporous và polyamide để tinh chế EGCG thu được sản phẩm
cao chứa 74,8% EGCG [16]. Ngoài các chất hấp phụ tổng hợp một số chất hấp phụ
có nguồn gốc tự nhiên cũng được sử dụng để tinh chế catechin trong dịch chiết trà

13


như than hoạt, silicagel hay các khoáng chất đất sét. Montmorillonite (MMT) thành
phần chính của bentonit một khoáng chất đất sét trong tự nhiên đã được Takashi
Shiono và cộng sự sử dụng để loại bỏ caffein ra khỏi dịch chiết trà xanh. Kết quả cho
thấy MMT có chọn lọc hấp phụ caffein so với các catechin trong dịch chiết xuất trà
xanh, và độ chọn lọc của nó cao hơn nhiều so với sử dụng than hoạt [29].
1.5.4. Một số quy trình chiết xuất EGCG trà xanh
Trong công bố nghiên cứu của tập đoàn Vinachem về chiết xuất và xác định
tác dụng chống oxi hóa của polyphenol từ lá chè xanh đã cho kết quả khả năng chiết
xuất cafein vào khoảng 2-2,1% và polyphenol vào khoảng 7-8% so với lượng mẫu
chè khô. Quy trình như sau :

Lá chè khô, sạch

Dung môi nước/
ethanol/methanol

CHCl3


Tách loại tạp

Pha hữu cơ

Cafein

Ethyl acetate

Tách Catechin

Pha hữu cơ

Catechin

Pha nước ( bỏ)

Hình 1. 6. Sơ đồ chiết xuất cafein và catechin từ lá chè xanh của Vinachem đề nghị
Năm 2005, nhóm tác giả Phùng Minh Dũng của trường đại học Dược Hà Nội
đã chiết xuất lấy các catechin trong lá chè xanh, đã qua diệt men bằng cồn ẩm và dùng
phương pháp chiết ngám kiệt với methanol, tại nhiệt độ phòng để chiết. Quy trình cụ
thể [13] :

14


Lá chè xanh, sạch
Diệt men bằng cồn 70%,
sấy khô
Bột chè xanh
Ngấm kiệt với MeOH, cô

chân không/ 60⁰C
Cao chè toàn phần
Loại tạp với N-hexan,
muối, H3PO4
Cao chè xanh

Lắc EA, cô cạn thu cao giàu Catechin

Hình 5.
Hình 1. 7. Sơ đồ chiết xuất catechin từ lá chè xanh của nhóm tác giả Phùng Minh
Dũng
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu thử nghiệm với nhiều phương pháp chiết
xuất và dung môi khác nhau như chiết nước nóng, chiết dung môi hữu cơ, chiết siêu
âm, chiết vi sóng, chiết siêu tới hạn… Ta có sự so sánh các kết quả thí nghiệm
Phương pháp 1: MAE ( Microwave-assisted Extraction – chiết xuất có vi sóng
hỗ trợ), sử dụng sóng vi ba với công suất 400w trong 1 phút, cho hiệu suất trung bình
97.46mg catechin trên 1g dược liệu khô. [4].
Phương pháp 2: HRE (Heat reflux extraction – chiết nóng hồi lưu ), sử dụng
phương pháp chiết nóng ở nhiệt độ sôi với các dung môi khác nhau như acetone 80%,
ethanol và methanol 80%. Kết quả cho thấy chiết bằng acetone có kết quả tốt nhất
với hiệu suất trung bình 9.8g catechin thu được trên 100g mẫu khô [7].
Phương pháp 3: UAE (Ultrasound-assisted extraction – chiết xuất có siêu âm
hỗ trợ ), sử dụng phương pháp RSM để tính tối ưu cho quá trình chiết siêu âm thu
được kết quả: ở tần số 40 kHz, ở nhiệt độ 24°C trong 26.4 phút và 19.7% ethanol làm
dung môi. Phương pháp này cũng dùng để hạn chế tối đa lượng cafein và chiết xuất
15


tối đa lượng catechin trong mẫu chiết. Kết quả thu được hiệu suất chiết catechin trung
bình 82.7 % [7].

Phương pháp 4: HWE ( Hot water Extraction- Chiết nóng bằng nước): Có
nhiều tác giả đã tìm cách chiết xuất catechin bằng cách phương pháp khác nhau với
dung môi là nước đã khử ion, được kết quả như trong các bảng dưới đây [5], [6], [7].
Các phương pháp trên đều có ít nhiều điểm chưa rõ ràng như: Việc thu hồi cao
chiết từ dung môi mà không bị phân hủy hoạt chất catechin, nhiệt độ sử dụng trong quá
trình, ảnh hưởng khả năng chiết xuất do tủa của các chất khác như protein, các chất
nhựa, pectin, diệp lục…. trong dung môi sử dụng, yếu tố pH có tác dụng gì trong chiết
xuất các catechin…. Ngoài ra, các phương pháp chiết hiện đại có lượng năng lượng
cung cấp khác nhau và khó áp dụng quy mô lớn. Các vấn đề trên đều cần phải nghiên
cứu làm rõ trước và trong khi thực hiện đề tài.
Bảng 1. 3. So sánh hiệu quả các phương pháp chiết xuất Catechin từ lá chè xanh [7]
Phương

Nồng

Thời gian

Tỷ lệ dược liệu khô/

pháp chiết

độ

/nhiệt độ

dung môi (g/mL)

Ethanol

30°C/10


75%

phút

Cồn- nước

Acid citric
-nước

Acid
citric
pH <3

1/30

Dung môi xử lý

Ethyl acetat 1:1
B1:Ethyl acetat

80°C/40

1:5

phút

1/30

B2: Acid citric

loãng: 1:5

B1: 50°C/10
Chiết nước 2

H2O

phút

B1: 1/30

bước

100%

B2: 80°C/10

B2: 1/30

phút
B1: 100°C/ 3
Tiền xử lý

H2O

phút

B1: 1/30

nhiệt


100%

B2: 80°C/40

B2: 1/20

phút

16

B1: CHCl3 1:1
B2: Ethyl acetat
1:1

B1: CHCl3 1:1
B2: Ethyl acetat
1:1


Chiết nước

H2O

80°C/ 40

nóng

100%


phút

B1: CHCl3 1:1
1/30

B2: Ethyl acetat
1:1

Hình 1. 8. So sánh các phương pháp chiết xuất Catechin từ lá chè xanh [7]

17