BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

LÊ THỊ BẢO NGỌC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ
CAO CHIẾT GIÀU BAICALIN
TỪ VỎ THÂN CÂY NÚC NÁC
QUY MÔ PHỊNG THÍ NGHIỆM
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC

HÀ NỘI 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

LÊ THỊ BẢO NGOC

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH ĐIỀU CHẾ
CAO CHIẾT GIÀU BAICALIN
TỪ VỎ THÂN CÂY NÚC NÁC
QUY MÔ PHỊNG THÍ NGHIỆM
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ

MÃ SỐ: 8720202
Người hướng dẫn khoa học: TS. Bùi Thị Thúy Luyện

HÀ NỘI 2021


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc tới TS. Bùi Thị Thúy
Luyện, tổ Chiết Xuất – bộ môn Công Nghiệp Dược – Trường Đại học Dược Hà Nội
đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Phong cách làm việc của cô sẽ luôn là tấm gương để em học tập sau này.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên của bộ môn Công Nghiệp
Dược – Trường đại học Dược Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện giúp em
hoàn thành đề tài một cách tốt nhất.
Và em cũng cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, anh chị em những người luôn
bên em, giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu
trong suốt thời gian qua.
Mặc dù em đã cố gắng để luận văn được hoàn thiện nhất nhưng khơng tránh
khỏi những sai sót trong q trình thực hiện. Kính mong thầy cơ chỉ bảo, góp ý để
luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 12 tháng 04 năm 2021
Học viên

Lê Thị Bảo Ngọc


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1 Vài nét về Núc nác ............................................................................................ 3
1.1.1 Tên gọi và phân bố ...................................................................................... 3
1.1.2 Đặc điểm thực vật ....................................................................................... 3
1.1.3 Bộ phận dùng .............................................................................................. 3
1.1.4 Thành phần hóa học .................................................................................... 3
1.2 Tổng quan về baicalin ....................................................................................... 4
1.2.1 Tính chất ..................................................................................................... 4
1.2.2 Tác dụng dược lý ......................................................................................... 5
1.2.3 Một số sản phẩm chứa baicalin .................................................................... 7
1.3 Một số phương pháp chiết xuất và làm giàu baicalin ......................................... 8
1.3.1 Một số phương pháp chiết xuất baicalin ...................................................... 8
1.3.2 Một số phương pháp làm giàu baicalin ...................................................... 11
1.4 Giới thiệu về tối ưu hóa quy trình .................................................................... 12
1.5 Giới thiệu về nhựa macroporous...................................................................... 13
1.5.1 Nhựa macroporous .................................................................................... 13
1.5.2 Ứng dụng nhựa macroporous trong làm giàu các hợp chất từ thiên nhiên .. 15
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 17
2.1 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 17
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 17


2.1.2 Chất chuẩn và hóa chất .............................................................................. 17
2.1.3 Dụng cụ và thiết bị .................................................................................... 18
2.2 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 18
2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 19
2.3.1 Phương pháp định lượng baicalin .............................................................. 19

2.3.2 Phương pháp chiết xuất baicalin từ vỏ thân cây Núc nác ........................... 20
2.3.3 Phương pháp khảo sát lựa chọn nhựa hấp phụ ........................................... 24
2.3.4 Phương pháp khảo sát quá trình hấp phụ của nhựa macroporous ............... 25
2.3.5 Phương pháp khảo sát quá trình giải hấp phụ của nhựa macroporous ........ 26
2.3.6 Xây dựng quy trình điều chế cao giàu baicalin từ vỏ thân cây Núc nác ..... 27
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................. 28
3.1 Kết quả thẩm định phương pháp định lượng baicalin ...................................... 28
3.1.1 Tính đặc hiệu ............................................................................................. 28
3.1.2 Độ thích hợp hệ thống ............................................................................... 29
3.1.3 Khoảng tuyến tính ..................................................................................... 30
3.1.4 Độ đúng..................................................................................................... 31
3.1.5 Định lượng dược liệu đầu vào ................................................................... 31
3.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến quy trình chiết baicalin từ vỏ thân
cây Núc nác ........................................................................................................... 32
3.2.1 Ảnh hưởng của kích thước dược liệu ......................................................... 32
3.2.2. Ảnh hưởng của phương pháp chiết xuất ................................................... 33
3.2.3 Ảnh hưởng của dung môi chiết .................................................................. 33
3.2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/dược liệu ................................................... 34
3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian chiết ................................................................... 35
3.3 Tối ưu hóa quy trình chiết xuất baicalin từ vỏ thân cây Núc nác...................... 36
3.4 Lựa chọn nhựa hấp phụ ................................................................................... 40


3.5 Khảo sát quá trình hấp phụ của nhựa macroporous .......................................... 41
3.6 Khảo sát quá trình giải hấp phụ của nhựa macroporous ................................... 42
3.6.1 Khảo sát các loại dung môi giải hấp phụ ................................................... 42
3.6.2 Khảo sát thời gian giải hấp phụ ................................................................. 43
3.7 Xây dựng quy trình điều chế cao giàu baicalin từ vỏ thân cây Núc nác ........... 44
CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN .................................................................................... 48
4.1 Quy trình chiết xuất baicalin từ vỏ thân cây Núc nác ....................................... 48

4.1.1 Kích thước dược liệu ................................................................................. 48
4.1.2 Phương pháp chiết xuất ............................................................................. 48
4.1.3 Dung mơi chiết xuất .................................................................................. 49
4.1.4 Tối ưu hóa quy trình chiết xuất baicalin từ vỏ thân cây Núc nác................ 50
4.2 Quy trình làm giàu baicalin từ dịch chiết vỏ thân cây Núc nác ........................ 53
4.2.1 Quá trình hấp phụ ...................................................................................... 53
4.2.2 Quá trình giải hấp phụ ............................................................................... 53
4.3 Quy trình điều chế cao giàu baicalin từ vỏ thân cây Núc nác ........................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 57
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 63


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

BV

Bed Volume

DM/DL

Dung môi/dược liệu

EtOH

Ethanol

IL

Chất lỏng ion (Ionic liquid)


ILMAE

Ionic liquids-based microwave-assisted extraction

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid)

HSCCC

High speed countercurrent chromatography

MeOH

Methanol

OFAT

Phương pháp thay đổi một yếu tố (One factor at a time)

RSM

Phương pháp đáp ứng bề mặt (Response surface
methodology)

TLC

Sắc ký lớp mỏng


tt/tt

Thể tích/thể tích

UV

Tử ngoại (Ultraviolet)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 2.3
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9
Bảng 3.10
Bảng 3.11
Bảng 3.12
Bảng 3.13
Bảng 3.14

Bảng 3.15
Bảng 3.16

Kết quả phân tích baicalin trong một số sản phẩm
chăm sóc sức khỏe
Kết quả so sánh một số phương pháp chiết xuất baicalin
Phân loại nhựa macroporous
Danh mục hóa chất sử dụng
Các mức và khoảng biến thiên của biến đầu vào
Thiết kế thí nghiệm theo mơ hình BBD
Kết quả thời gian lưu và diện tích píc của dung dịch
baicalin chuẩn
Mối tương quan giữa diện tích píc và nồng độ baicalin
Kết quả khảo sát độ đúng của baicalin
Kết quả định lượng nguyên liệu đầu vào
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước dược liệu đến
hiệu suất chiết baicalin
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của phương pháp chiết xuất
đến hiệu suất chiết baicalin
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi chiết xuất đến
hiệu suất chiết baicalin
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/dược liệu
đến hiệu suất chiết baicalin
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến
hiệu suất chiết baicalin
Các mức thí nghiệm sử dụng trong mơ hình RSM
Kết quả hàm mục tiêu quy hoạch thực nghiệm
Kết quả phân tích phương sai các yếu tố
Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình và thực nghiệm
Kết quả chiết xuất baicalin theo thực nghiệm

Kết quả khảo sát loại dung môi giải hấp phụ
Kết quả quy trình chiết xuất và làm giàu baicalin (quy mô
1 kg/mẻ)

Trang
8
9
13
18
23
23
28
29
30
31
31
32
33
33
34
35
36
37
38
39
41
45


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


Trang
Hình 1.1
Hình 2.1
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 4.1
Hình 4.2

Cấu trúc hóa học của Baicalein và Baicalin
Hình ảnh cây Núc nác
Sắc ký đồ HPLC thẩm định tính đặc hiệu
Đường chuẩn biểu thị mối tương quan giữa diện tích píc
và nồng độ baicalin
Biểu đồ đánh giá khả năng hấp phụ và giải hấp phụ của
một số nhựa macroporous
Đồ thị nồng độ baicalin theo thời gian hấp phụ
Đồ thị nồng độ baicalin theo thời gian giải hấp phụ
Sơ đồ quy trình chiết xuất và làm giàu baicalin từ vỏ thân
cây Núc nác
Sắc ký đồ HPLC các mẫu cao giàu baicalin thu được
Xu hướng ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất chiết
baicalin
Bề mặt đáp ứng của từng cặp yếu tố ảnh hưởng hiệu suất
chiết baicalin


5
17
28
29
40
41
42
44
46
50
51


ĐẶT VẤN ĐỀ
Núc nác là một loài dược liệu được tìm thấy ở nhiều nơi trên thế giới, đặc
biệt là Nam Á, Đông Nam Á và Trung Quốc [39]. Trong y học cổ truyền Việt
Nam, vỏ thân Núc nác được sử dụng chủ yếu trong điều trị vàng da, dị ứng mẩn
ngứa, sởi, tiêu chảy, lỵ, viêm đường tiết niệu, tiểu tiện ra máu, tiểu buốt [5]. Các
nghiên cứu gần đây trên thế giới đã chỉ ra rằng, dịch chiết từ vỏ thân núc nác có
tác dụng bảo vệ gan và tác dụng chống béo phì, hạ đường huyết giúp ngăn ngừa
tiểu đường [35]. Bên cạnh đó, baicalin, một trong những flavonoid chính của vỏ
cây núc nác, cũng đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng chống oxy hóa,
kháng viêm [10], chống béo phì, chống tiểu đường typ 2 [34]. Với nhiều tác dụng
dược lý thú vị thì vỏ thân Núc nác là nguồn dược liệu tiềm năng để định hướng
phát triển các sản phẩm phục vụ cho nhiệm vụ chăm sóc sức khỏe cho người dân
đặc biệt là các sản phẩm chống béo phì, hỗ trợ điều trị và ngăn ngừa tiểu đường.
Để thực hiện được mục đích trên thì việc nghiên cứu quy trình chiết xuất và làm
giàu baicalin trong cao vỏ thân Núc nác đóng vai trò quan trọng.
Gần đây, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc tìm kiếm các phương

pháp làm giàu hoạt chất trong cao chiết dược liệu thay vì chỉ chiết xuất và phân
lập các hoạt chất tinh khiết, với mong muốn thu được cao điều chế có hàm lượng
hoạt chất lớn, khối lượng thích hợp để đưa vào các dạng bào chế, tăng khả năng
ứng dụng của dược liệu trong cơng nghệ dược phẩm. Trong đó phương pháp hấp
phụ sử dụng nhựa hấp phụ macroporous là phương pháp được đánh giá cao do có
khả năng hấp phụ/phản hấp phụ chọn lọc nhiều nhóm phân tử mục tiêu, hiệu suất
lớn, dễ tái sử dụng, độ lặp lại tốt và hầu hết đều sử dụng các dung môi "xanh" như
nước và ethanol.
Ở Việt Nam, hiện nay chưa có nghiên cứu nào về quy trình chiết xuất và làm
giàu baicalin từ vỏ thân Núc nác. Với mong muốn tạo ra cao Núc nác có hàm
lượng baicalin cao bằng nhựa hấp phụ macroporous cho hiệu suất tốt và chi phí

1


thấp, đề tài “Nghiên cứu quy trình điều chế cao chiết giàu baicalin từ vỏ thân
cây Núc nác quy mô phịng thí nghiệm” được thực hiện với các mục tiêu:
- Xây dựng được quy trình điều chế cao giàu baicalin từ vỏ thân cây Núc nác quy
mô 1 kg dược liệu/ mẻ.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Vài nét về Núc nác
1.1.1 Tên gọi và phân bố
 Tên khoa học:
Oroxylum indicum L., thuộc họ Chùm ớt (Bignoniaceae)
 Phân bố:
Cây mọc hoang và được trồng ở khắp nơi nước ta, ở miền Bắc cũng như ở

miền Nam. Cây còn mọc ở Trung Quốc, Malaysia, Ấn Độ, Lào, Campuchia [5].
1.1.2 Đặc điểm thực vật
Cây to cao 7 – 12 m, có thể cao tới 20 – 25 m, thân nhẵn, ít phân nhánh. Vỏ
cây màu xám tro, mặt trong màu vàng. Lá xẻ 2 – 3 tầng lơng chim. Lá chét hình
bầu dục, ngun, đầu nhọn, dài 7,5 – 15 cm, rộng 5 – 6,5 cm. Hoa màu nâu đỏ
sẫm mọc thành chùm dài ở đầu cành, dài khoảng 10 cm, 5 nhị trong đó có một nhị
nhỏ hơn. Quả nang to, dài tới 50 – 80 cm, rộng 5 – 7cm, bên trong chứa hạt, bao
quanh có một màng mỏng, bóng và trong, hình chữ nhật [5].
1.1.3 Bộ phận dùng
Bộ phận dùng là vỏ cây. Vỏ sau khi bóc thì được làm khơ ngay. Vỏ dày trên
1 mm, mặt ngoài màu vàng nâu, mặt trong màu vàng nhạt, vị đắng.
Nếu thu hoạch hạt thì hái những quả đã già vào cuối thu, phơi khô đập lấy
hạt rồi phơi lại cho thật khơ. Hạt có vị đắng khơng mùi [2].
1.1.4 Thành phần hóa học
 Lá:
Lá cây Núc nác chứa các flavonoid: Chrysin, oroxylin A, scutellarin và
baicalein [31], [33]. Từ cao chiết methanol và cao chiết ethyl acetat của lá cây
Núc nác, các flavonoid được tách ra bằng sắc kí phân bố ngược dịng tốc độ cao
HSCCC: chrysin, baicalein, baicalein-7-O-glucoside, baicalein-7-O-diglucoside,
chrysin-7-O-glucuronide, baicalein-7-O-glucuronide, và chrysin-diglucoside
[46], [47].

3


 Vỏ thân:
Vỏ thân cây Núc nác có chứa các flavonoid, tanin, sterol với nồng độ trung
bình, alcaloid, saponin, lignin, chất béo và dầu với nồng độ thấp [30]. Vỏ thân cây
Núc nác được tìm thấy chứa acid ellagic [6], các flavonoid chính baicalin, chrysin,
oroxylin A, scutellarin, baicalein [37], 8,8''-bisbaicalein, 5,7-dihydroxyflavone,

hispidulin, chrysin-7-O-β-D-glucuronide [7], [22], [40].
Viện Dược liệu thuộc Bộ Y tế Việt Nam nghiên cứu vỏ thân Núc nác Việt
Nam và đã phân lập được 2 chất là baicalein và oroxylin A [2].
 Hạt:
Thành phần chính của hạt cây Núc nác là các flavonoid bao gồm: chrysin,
baicalein, baicalein-7-O-glucoside, oroxylin B được phân lập bằng HSCCC [18],
scutellarein 7-O-β-D-glucopyranosyl(1→6)-β-D-glucopyranoside [43], oroxin C
và oroxin D [42].
Ở Việt Nam và trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về thành phần hóa
học của cây Núc nác từ rất lâu. Từ kết quả của các nghiên cứu cho thấy thành
phần hóa học chính của cây Núc nác, đặc biệt vỏ thân cây Núc nác là các
flavonoid.
1.2 Tổng quan về baicalin
1.2.1 Tính chất
Baicalin là một hợp chất glucuronic của baicalein.
Tên

khoa

học:

5,

6-Dihydroxy-4-oxo-2-phenyl-4H-chromen-7-yl-β-D-

glucopyranosidurinic acid.
Tên khác: Baicalein-7-O-β-D-glucuronic
Công thức phân tử: C21H18O11
Phân tử lượng: 446,36 g/mol
- Bột màu nâu nhạt.


4


- Tan trong NN-dimethylformanid, pyridine, dung dịch natri hydroxyd và các
dung dịch kiềm khác, nhưng trong dung dịch kiềm thường không ổn định dễ bị
chuyển sang màu nâu đen.
- Tan ít trong acid acetic nóng, khó tan trong dung dịch acid, aceton.
- Hầu như không tan trong ethyl ether, benzen, chloroform.
- Nhiệt độ nóng chảy 203~205ºC.
- Cực đại hấp thụ UV trong methanol: 242, 271, 310 nm.

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của Baicalein và Baicalin
1.2.2 Tác dụng dược lý
 Tác dụng chống viêm:
Baicalin ức chế sự liên kết của chemokin với bạch cầu, dẫn đến hạn chế sự
di chuyển của bạch cầu tới các tổ chức viêm. Khi tiêm đồng thời baicalin và CXC
chemokin interleukin-8 (IL-8) gây ức chế IL-8, giảm sự xâm nhập của bạch cầu
trung tính. Baicalin không trực tiếp cạnh tranh với chemokin để liên kết với các
thụ thể mà hoạt động thông qua liên kết chọn lọc với các phối tử chemokin.
Baicalin liên kết chéo với nhựa oxim liên kết với chemokin của các CXC (yếu tố
có nguồn gốc từ tế bào mơ), CC (protein gây đại thực bào), C (lympho Th).
Baicalin không tương tác với CX3C chemokin (nhóm chemokin có 3 amino acid
ở giữa 2 cystein) hoặc các cytokine khác chẳng hạn như TNF-α và IFN-γ, cho
thấy rằng hoạt động của baicalin là chọn lọc [19].
 Tác dụng chống virus:

5



Baicalin có tác dụng chống virus bằng cách điều chỉnh chức năng protein
NS1 của virus. NS1 đã được chứng minh là có khả năng chống lại các phản ứng
kháng virus của tế bào bằng cách giảm cảm ứng interferon và tăng tín hiệu
phosphoinositide 3-kinase/Akt. Baicalin phá vỡ liên kết NS1-p85β dẫn đến thay
đổi chức năng của NS1, hoạt hóa phản ứng kháng virus của tế bào thông qua cảm
ứng interferon [24].
Trong nghiên cứu của Hai-yan Zhu và cộng sự (2015) đã phân tích hoạt tính
chống virus của baicalin chống lại một chủng virus cúm A. H3N2 gây ra hiện
tượng “tự chết” bằng cách ức chế tín hiệu mTOR, tuy nhiên hiện tượng này có thể
bị ức chế bởi baicalin. Các phát hiện trong nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng việc
điều chỉnh q trình “tự chết” đóng một vai trị thiết yếu trong hoạt động chống
virus của baicalin đối với H3N2. Ức chế quá trình “tự chết” của tế bào chủ do
nhiễm virus có thể là một cơ chế chống virus tiềm năng của một số loại thuốc
dược liệu bao gồm baicalin [51].
 Tác dụng chống oxy hóa:
Tính chất chống oxy hóa của baicalin được đánh giá thơng qua khả năng bắt
giữ gốc tự do diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) và trong thí nghiệm chelat hóa với
sắt, so sánh với chất đối chứng là axit ascorbic và butylated hydroxytoluene
(BHT). Kết quả cho thấy tác dụng chống oxy hóa của baicalin tốt hơn đáng kể so
với axit ascorbic và BHT [28].
 Tác dụng chống ung thư:
Trong những năm gần đây, Yang Yu và cộng sự đã nghiên cứu, làm rõ cơ
chế tác động của baicalin ức chế sự phát triển của tế bào ung thư gan. Baicalin ức
chế khả năng tăng sinh của hai dòng tế bào ung thư gan phổ biến là tế bào Hep
G2 và tế bào SMMC-7721, khả năng ức chế phụ thuộc vào liều dùng. Kết quả cho
thấy, baicalin ức chế sự phát triển tế bào ung thư gan là nhờ sự gián đoạn pha S
của chu kỳ tế bào. Pha S gắn liền với quá trình tổng hợp DNA để chuẩn bị nguyên
phân nên giai đoạn này đóng một vai trò quan trọng trong sự tiến triển của chu kỳ

6



tế bào. Cyclin A và CDK2 là yếu tố thúc đẩy quá trình từ pha S đến nguyên phân,
tuy nhiên Cyclin A và CDK2 bị giảm khi sử dụng điều trị bằng baicalin [45].
Franky đã nghiên cứu tác động in vitro của baicalin đối với sự phát triển một
số dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt ở người, bao gồm DU145, PC-3, LNCaP và
CA-HPV-10. Kết quả cho thấy baicalin có thể ức chế sự gia tăng của các tế bào
ung thư tuyến tiền liệt. Các đáp ứng với baicalin là khác nhau giữa các dòng tế
bào khác nhau, với các tế bào DU145 là tế bào nhạy cảm nhất và các tế bào LNCaP
là kém nhạy cảm nhất. Baicalin gây ức chế 50% tế bào DU145 ở nồng độ 150 μM
trở lên. Sự ức chế sự tăng sinh của các tế bào ung thư tuyến tiền liệt sau một thời
gian ngắn tiếp xúc với baicalin có liên quan đến sự cảm ứng bởi quá trình
apoptosis [9].
1.2.3 Một số sản phẩm chứa baicalin
Với nhiều tác dụng dược lý đáng chú ý của baicalin, một số nghiên cứu phát
triển baicalin dưới dạng thành phẩm được tiến hành.
Silvia Mir-Palomo đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano vào
việc bào chế sản phẩm baicalin để điều trị viêm da. Do baicalin hịa tan trong nước
kém và tính thấm qua da thấp nên sự kết hợp của baicalin vào các túi phospholipid
là cách thích hợp để cải thiện tác dụng tại chỗ của baicalin. Với trong nghiên cứu,
baicalin ở nồng độ tăng dần đến độ bão hòa, được kết hợp trong các túi có kích
thước nhỏ (~ 67 nm), đơn phân tán. Các kết quả in vivo cho thấy hoạt động chống
viêm đáng kể của các nano chứa baicalin với nồng độ từ 2,5 đến 10 mg/mL, vì
chúng có thể làm giảm tổn thương da do ứng dụng phorbol ester (TPA), ngay cả
khi so sánh với dexamethasone, một loại thuốc tổng hợp có đặc tính chống viêm.
Kết quả tổng thể chỉ ra rằng hệ nano giúp cải thiện khả năng thấm của baicalin
qua da trong điều trị viêm da [23].
Trong những năm gần đây, các sản phẩm chăm sóc sức khỏe có nguồn gốc
từ dược liệu được phát triển rộng rãi. Tại Trung Quốc, các sản phẩm baicalin đã
được nghiên cứu và phát triển với một số tác dụng như: làm trắng da, chống nắng


7


và chống dị ứng. Theo tài liệu “Nghiên cứu ứng dụng của baicalin trong mỹ
phẩm”, khi sử dụng sản phẩm bơi da có chứa baicalin, sự hình thành dầu trên da
giảm mà khơng có phản ứng dị ứng và melanin cũng giảm đáng kể. Vì vậy,
baicalin được coi là thành phần mỹ phẩm. Hiện nay, baicalin là một hoạt chất
được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm chống dị ứng và chăm sóc da [13].
Trên thị trường, một số sản phẩm chăm sóc sức khỏe con người có chứa
baicalin được đánh giá cao. Trong nghiên cứu “Xác định baicalin trong mỹ phẩm
và kem đánh răng bằng phương pháp chiết xuất pha rắn và sắc ký lỏng hiệu năng
cao” đã định lượng baicalin trong một số sản phẩm như bảng 1.1 [14].
Bảng 1.1. Kết quả phân tích baicalin trong một số sản phẩm
chăm sóc sức khỏe [14]
STT

Sản phẩm

Hàm lượng baicalin (mg/kg)

1

Kem dưỡng da

30,8

2

Kem chống dị ứng


3180

3

Mặt nạ trắng da

16,9

4

Kem đánh răng làm trắng 25,4

5

Kem đánh răng cổ truyền 1090
Trung Quốc

1.3 Một số phương pháp chiết xuất và làm giàu baicalin
1.3.1 Một số phương pháp chiết xuất baicalin
Nghiên cứu điều kiện tối ưu của phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu
tới hạn (SFE) cho các flavonoid của Hoàng cầm (Scutellaria baicalensis) đã được
thực hiện vào năm 1999. Trong nghiên cứu này, nhiệt độ, áp suất và các loại đồng
dung môi khác nhau đã được khảo sát. Với quy mô 1g dược liệu, lượng baicalin
thu được khi chiết xuất bằng phương pháp siêu tới hạn và phương pháp siêu âm
thông thường tương ứng là 137,6 mg/g và 113,5 mg/g. Các điều kiện tối ưu của
SFE như sau: carbon dioxide siêu tới hạn – MeOH – nước (20: 2,1: 0,9), 508ºC
và 200 bar [21].

8



Năm 2007, Zhou và cộng sự đã tối ưu hóa q trình chiết xuất baicalin từ
Hồng cầm (Scutellaria baicalensis G.) bằng ethanol. Nghiên cứu khảo sát sự ảnh
hưởng của nhiệt độ chiết, thời gian chiết, nồng độ EtOH và tốc độ khuấy đến hiệu
suất chiết baicalin trên quy mô 5 g dược liệu/mẻ. Phương pháp HPLC được sử
dụng để phân tích baicalin trong dịch chiết. Sau khi tiến hành các thí nghiệm trực
giao, các thơng số tối ưu như sau: nhiệt độ chiết, thời gian chiết, nồng độ EtOH
và tốc độ khuấy lần lượt là 80°C, 1 giờ, 60% và 400 vòng/phút. Với điều kiện này,
hiệu suất chiết baicalin là 83,90% [50].
Nghiên cứu “Chiết xuất flavonoid bằng chất lỏng ion và vi sóng từ
Scutellaria baicalensis Georgi” đã thành cơng trong việc chiết xuất baicalin trong
thời gian ngắn. Chất lỏng ion (ionic liquid) bao gồm các cation hữu cơ cồng kềnh
và các anion vô cơ hoặc hữu cơ, tồn tại trong trạng thái lỏng ở nhiệt độ phòng.
Chất lỏng ion với những đặc tính lý hóa đặc biệt như: độ nhớt có thể điều chỉnh,
độ ổn định nhiệt tốt, khả năng trộn lẫn với dung môi hữu cơ và nước, khả năng
truyền và hấp thụ vi sóng tốt, khả năng chiết xuất và hòa tan tốt các hợp chất hữu
cơ khác nhau… cho thấy tiềm năng trong việc sử dụng làm dung mơi chiết xuất
dược liệu. Các đặc tính hóa lý của chất lỏng ion phụ thuộc vào cấu trúc của chúng,
điều này có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu quả chiết xuất các chất phân tích mục tiêu.
Do đó, chất lỏng ion loại 1-alkyl-3-metylimidazolium với các anion khác nhau và
độ dài chuỗi alkyl khác nhau của các cation đã được khảo sát để lựa chọn dung
môi tối ưu trong việc chiết baicalin từ Hoàng cầm. Qua khảo sát, sử dụng 1-octyl3-methylimidazolium bromid làm dung môi chiết cho hiệu suất chiết cao nhất và
được chọn làm dung môi tối ưu [48]. So sánh một số phương pháp chiết khác
nhau, kết quả thu được như sau:

9


Bảng 1.2. Kết quả so sánh một số phương pháp chiết xuất baicalin [48]

Quy mô

Phương pháp

Điều kiện

1 g dược liệu Chiết hồi lưu, dung môi 80°C, 30 phút

Lượng baicalin
thu được
51,8 mg/g

nước
1 g dược liệu Chiết siêu âm, dung môi 80°C, 400 W, 90 87,7 mg/g
nước

giây

1 g dược liệu Chiết hồi lưu, dung môi 80 °C, 30 phút

169,4 mg/g

chất lỏng ion
1 g dược liệu Chiết siêu âm, dung môi 80°C, 400 W, 90 222,8 mg/g
chất lỏng ion

giây

Kết quả cho thấy chiết baicalin từ Hoàng cầm bằng phương pháp siêu âm
cùng chất lỏng ion 1-octyl-3-methylimidazolium bromid đem lại hiệu suất cao

nhất và thời gian ngắn nhất.
Trong nghiên cứu của Huilin Ni và cộng sự (năm 2018) đã tối ưu hóa quy
trình chiết xuất baicalin bằng nước từ cây Hoàng cầm. Thiết kế thử nghiệm trực
giao L9(3)4 được sử dụng để phân tích việc tối ưu hóa q trình chiết xuất baicalin
bằng nước từ Hồng cầm. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung mơi chiết, thời gian chiết và
thời gian ngâm đến hiệu suất chiết baicalin đã được khảo sát và tối ưu hóa bằng
phép thử trực giao. Phương pháp HPLC được sử dụng để xác định hiệu suất chiết
baicalin. Nghiên cứu sử dụng phân tích phương sai để đánh giá ảnh hưởng của ba
yếu tố trên. Kết quả cho thấy tỷ lệ dung mơi – dược liệu đóng một vai trị quan
trọng trong việc đạt được hiệu suất chiết tối ưu. Tuy nhiên, hai yếu tố cịn lại có
ảnh hưởng đến hiệu suất chiết baicalin nhưng khơng có ý nghĩa thống kê. Các
điều kiện tối ưu chiết xuất baicalin là tỷ lệ dung môi – dược liệu (1:12), thời gian
chiết (30 phút) và thời gian ngâm (1 giờ) [25].

10


1.3.2 Một số phương pháp làm giàu baicalin
Năm 2012, Zhanquan Du và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng nhựa để hấp phụ
baicalin từ dịch chiết của Hoàng cầm. Trong số mười loại nhựa được thử nghiệm,
nhựa không phân cực HPD-100 cung cấp các đặc tính hấp phụ và giải hấp phụ tốt
nhất. Các đường đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich được sử dụng để mô tả tương
tác giữa các chất tan và nhựa ở các nhiệt độ khác nhau. Nhựa HPD-100 được sử
dụng để thực hiện các thử nghiệm hấp phụ và giải hấp phụ để tối ưu hóa quá trình
tách. Sau khi xử lý bằng nhựa HPD-100, hàm lượng baicalin tăng 3,6 lần, với
năng suất thu hồi là 85,7%. Ngồi ra, việc nâng cấp quy mơ đã được tiến hành.
Kết quả cho thấy rằng việc làm giàu baicalin có thể đạt được dễ dàng và hiệu quả
thông qua quá trình hấp phụ và giải hấp trên nhựa HPD-100 [11].
Trong nghiên cứu chiết xuất và tách bốn flavonoid chính trong Radix
Scutellariae sử dụng phương pháp chiết xuất vi sóng có hỗ trợ dung mơi eutecti

(NADES-MAE) sau đó sử dụng nhựa macroporous cho thấy hệ thống dung môi
eutecti bao gồm choline clorua và axit lactic, có khả năng chiết xuất tốt đối với
baicalin, wogonoside, baicalein và wogonin. Các tham số ảnh hưởng của NADESMAE đã được thử nghiệm và tối ưu hóa. Việc làm giàu baicalin từ dịch chiết bằng
cách sử dụng nhựa macroporous ME-2 cho hiệu suất thu hồi là 84,1% [41].
Có thể nhận thấy các nghiên cứu trên thế giới đều tập trung vào chiết xuất và
làm giàu baicalin từ dược liệu Hoàng cầm (Scutellaria baicalensis). Tuy nhiên,
bên cạnh Hồng cầm thì Núc nác cũng là một nguồn ngun liệu có chứa thành
phần flavonoid chính là baicalin nhưng hàm lượng của baicalin trong cây ở từng
bộ phận và địa điểm thu hái mẫu là khác nhau. Nghiên cứu trên mẫu Núc nác được
thu hái tại Thái Lan đã được ghi nhận với hàm lượng baicalin trong hạt là từ 3,66
đến 6,89% phụ thuộc vào địa điểm thu mẫu, quả non là 0,19% và hoa là 0,04%
nhưng hàm lượng trong vỏ thân thì chưa được đánh giá [36]. Hiện nay, chưa có
nghiên cứu nào cơng bố về hàm lượng baicalin có trong vỏ thân cây Núc nác thu

11


hái tại Việt Nam, cũng như quy trình chiết xuất và làm giàu thành phần này từ vỏ
thân Núc nác.
1.4 Giới thiệu về tối ưu hóa quy trình
Tối ưu hóa cơng thức hay quy trình là việc tìm cơng thức, thơng số hay điều
kiện tiến hành của quy trình để sản phẩm làm ra đạt chất lượng tốt nhất trong giới
hạn mong muốn của người làm thí nghiệm.
Việc thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa gồm những bước cơ bản sau:
- Xác định các biến đầu ra (biến phụ thuộc) cần tối ưu hóa và yêu cầu của chúng.
Đó có thể là các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm, giá thành, lượng nguyên liệu,
năng lượng tiêu thụ,…
- Xác định các biến đầu vào (biến độc lập) có khả năng ảnh hưởng đến các biến
đầu ra.
- Sàng lọc: Thiết kế và tiến hành các thí nghiệm sơ bộ nhằm phân tích ảnh hưởng

của các biến đầu vào lên các biến đầu ra để loại bỏ các biến đầu vào khơng hoặc
ít ảnh hưởng.
- Thiết kế và tiến hành thí nghiệm để phân tích ảnh hưởng của các biến đầu vào
còn lại lên các biến đầu ra. Từ các kết quả thí nghiệm, xây dựng các mối quan hệ
giữa các biến đầu ra và các biến đầu vào. Mối quan hệ này có thể biểu diễn dưới
dạng phương trình hồi quy dạng đa thức có bậc ≤ 2 hoặc mạng neuron nhân tạo.
Những mối quan hệ này cho phép dự đoán giá trị của các biến đầu ra khi biết giá
trị của các biến đầu vào mà không cần làm thực nghiệm.
- Tối ưu hóa các biến đầu ra dựa trên các mối qua hệ đã xây dựng để tìm các giá
trị tối ưu của các biến đầu vào.
- Làm thí nghiệm theo các giá trị tối ưu của các biến đầu vào vừa tìm được để
kiểm tra và điều chỉnh nếu cần [4].
Cơng việc tính tốn khi tiến hành thiết kết thí nghiệm và tối ưu khá phức tạp
và tốn nhiều thời gian. Tuy nhiên, hiện nay đã có rất nhiều phần mềm máy tính
hỗ trợ người làm thí nghiệm trong công việc này. Trong nghiên cứu này, chúng
tôi sử dụng phần mềm Design Expert 11 và phương pháp bề mặt đáp ứng
12


(Response surface methodology – RSM) để thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa quy
trình chiết xuất baicalin từ vỏ thân cây Núc nác.
1.5 Giới thiệu về nhựa macroporous
1.5.1 Nhựa macroporous
 Định nghĩa:
Nhựa hấp phụ macroporous là các polyme liên kết chéo, khơng ion hóa, đặc
trưng bởi số lượng lớn các lỗ xốp (đường kính >50 Å) và có khả năng hấp phụ
các phân tử nhỏ. Nhựa được sản xuất bằng cách polyme hóa các monome (thường
sử dụng styren divinylbenzen) với sự có mặt của các chất độn (porogens) khơng
polyme hóa như toluen, n-heptan, isooctan và isobutanol. Các chất độn có thể trộn
lẫn với hỗn hợp monome, khơng hồ tan polyme, có khả năng bay hơi ở những

điều kiện nhất định sau khi kết thúc q trình polyme hố để lại những lỗ hổng
trong cấu trúc polyme [20].
 Phân loại:
Xét theo độ phân cực, nhựa macroporous được chia làm 4 loại:
Bảng 1.3. Phân loại nhựa macroporous
Cấu trúc

Kích thước
hạt (mm)

Diên tích bề
mặt (m2/g)

Ví dụ

Khơng phân
cực

Styren

0.3-1.2

500-600

H103, D101,
X5

Phân cực yếu

Polystyren


0.3-1.0

500-650

AB8

Phân cực trung Plystyren, Styrenbình
divinyl benzen
Phân cực mạnh

Polystyren,
Styren, Sulfonic

0.3-1.2

0.3-1.2

>1050
550
100-220

XDA-8

HPD826

 Đặc tính:
Các đặc tính đặc trưng cho khả năng hấp phụ của nhựa macroporous gồm:
Diện tích bề mặt, đường kính lỗ xốp, và độ phân cực bề mặt. Diện tích bề mặt bên


13


trong của nhựa khô thường từ 100 đến 1000 m2/g, đường kính lỗ rỗng dao động
từ 100 đến 300 Å, sự phân cực của nhựa có thể khác nhau tùy loại monome được
sử dụng trong quá trình tổng hợp hoặc cách xử lý hóa học bổ sung sau trùng hợp.
Hàm lượng divinylbenzen cao (tới 20% (kl/kl)) khiến hạt nhựa macroporous có
nhiều liên kết chéo hơn, do vậy có khả năng chịu được các điều kiện khắc nghiệt
hơn như áp suất thẩm thấu cao, các chất oxy hóa mạnh nhưng đồng thời độ xốp
hạt nhựa giảm. Ngồi ra, trong q trình tổng hợp polyme, các yếu tố ảnh hưởng
tới đặc tính lỗ xốp cịn có: bản chất, nồng độ chất pha loãng; bản chất của chất
mồi và nhiệt độ của quá trình polyme hóa [20].
Khả năng hấp phụ chọn lọc của nhựa macroporous phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: bản chất polyme, đường kính lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng, độ phân cực,
các nhóm chức đặc trưng; khối lượng phân tử, kích thước và độ phân cực của chất
tan và các điều kiện tiến hành (nồng độ, pH dịch chiết, nhiệt độ hấp phụ, dung
môi,…).
 Cơ chế phấp phụ:
Nhựa macroporous có thể được sử dụng để hấp phụ một cách chọn lọc các
thành phần có trong dung dịch nước thơng qua lực tĩnh điện, tương tác hydro, lực
VanderWaals, khả năng tạo phức,... [29].
Về nguyên tắc, khả năng hấp phụ một chất lên nhựa sẽ phụ thuộc vào khối
lượng phân tử, độ phân cực và cấu hình khơng gian của chất đó. Do vậy, mỗi loại
nhựa macroporous khác nhau sẽ phù hợp để làm giàu cho mỗi hợp chất khác nhau.
Việc lựa chọn ra loại nhựa phù hợp chủ yếu dựa vào đặc điểm của chất nghiên
cứu và nhựa hấp phụ cũng như đường kính lỗ xốp và diện tích trên bề mặt hạt
nhựa. Việc hấp phụ hoạt chất thiên nhiên lên nhựa macroporous đặc biệt hấp dẫn
do các yếu tố như: thuận tiện, vận hành đơn giản, chi phí thấp và khơng sử dụng
dung mơi hóa chất độc hại [20], [26].


14


1.5.2 Ứng dụng nhựa macroporous trong làm giàu các hợp chất từ thiên
nhiên
Nhựa macroporous ngày càng được nghiên cứu phát triển và ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực như chiết xuất dược liệu, công nghệ sinh học, y sinh học…
Trong lĩnh vực chiết xuất và tinh chế các hoạt chất tự nhiên, nhựa macroporous
được ứng dụng để tinh chế, phân lập các hoạt chất tinh khiết, làm giàu hoạt chất
trong các cao dược liệu. Đặc biệt với nhiều ưu điểm như: cấu trúc đa dạng, giá
thành rẻ, khả năng lặp lại và ổn định tốt, phần lớn đều sử dụng các dung mơi
“xanh” như nước và ethanol, có thể tái sử dụng, phù hợp với nhiều nhóm hoạt
chất, chi phí vận hành rẻ, loại nhựa này phù hợp khi triển khai ở quy mơ lớn. Hiện
nay đã có nhiều quy trình làm giàu hoạt chất sử dụng nhựa macroporous, mang
lại hiệu quả tốt như:
 Làm giàu chelidonine bằng D101:
Chelidonium majus L., được gọi là cây Hoàng liên, thuộc họ Papaveraceae,
là một dược liệu phổ biến khắp châu Âu và châu Á. Các chất chiết xuất từ C.
majus L. đã được chứng minh điều trị được nhiều bệnh, đặc biệt là bệnh gan, ung
thư da [8], [32]. Chelidonin là một thành phần chính của các chất chuyển hóa thứ
cấp có nguồn gốc từ C. majus L., và đã đượng chứng minh khả năng ức chế sự di
căn của các tế bào ung thư xâm lấn ở người [15]. Các thí nghiệm hấp phụ và giải
hấp phụ tĩnh cho thấy D101 là loại nhựa tối ưu để tinh chế chelidonin. Thí nghiệm
hấp phụ động và giải hấp phụ trên cột D101 cho thấy nồng độ chelidonin tăng
14,16 lần, từ 2,67% lên 37,81%, với hiệu suất thu hồi là 80,77%. Ngoài ra, hoạt
động chống nấm của các sản phẩm chelidonine được làm giàu bằng nhựa
macroporous tốt hơn sản phẩm chiết xuất thô. Như vậy, phương pháp làm giàu
chelidonine bằng nhựa D101 có hiệu quả cao, chi phí thấp và khơng gây hại cho
môi trường [27].
 Làm giàu aucubin bằng HPD850


15


Với mục đích phát triển phương pháp làm giàu và tách aucubin hiệu quả từ
dịch chiết Eucommia ulmoides, tiến hành nghiên cứu xác định loại nhựa
macroporous thích hợp nhất và các thơng số để tách aucubin hiệu quả. Trong số
chín loại nhựa macroporous được khảo sát, nhựa HPD850 được cho là phù hợp
nhất. Sau các thí nghiệm cột chứa nhựa HPD850, các điều kiện tối ưu được đưa
ra như sau: đối với quá trình hấp thụ, nồng độ aucubin ban đầu là 9,87 mg/L, thể
tích mẫu là 13 BV và tốc độ dịng chảy là 2 BV/h; sau đó, rửa bằng 5 BV nước
khử ion và tốc độ dòng chảy 3 BV/h; đối với quá trình giải hấp phụ, rửa giải bằng
EtOH 10–80%, 2 BV cho mỗi phần thể tích EtOH và tốc độ dòng là 3 BV/h. Dung
dịch rửa giải bằng ethanol 40–80% được thu lại và cô đặc. Sản phẩm thu được có
độ tinh khiết và thu hồi aucubin tương ứng là 79,41% và 72,92% [44].
 Sử dụng nhựa macroporous giúp tăng hiệu suất thủy phân naringin
Naringenin là một trong những thành phần chính có trong các loại trái cây
họ cam quýt, có nhiều tác dụng dược lý, bao gồm các hoạt động chống ung thư,
chống oxy hóa, chống huyết khối và giãn mạch. Naringenin có thể được sản xuất
từ quá trình thủy phân naringin bằng enzym xúc tác naringinase (NGase). Tuy
nhiên, naringin kém tan trong nước, dẫn đến hạn chế thủy phân tạo naringenin.
Trong nghiên cứu này đề xuất sử dụng nhựa macroporous để hấp phụ naringin,
nhằm tăng hiệu quả của quá trình thủy phân naringin và sản xuất naringenin. Ba
loại nhựa được khảo sát là: XAD-4, XAD-7HP và XAD-16, được đánh giá về khả
năng hấp phụ naringin và ảnh hưởng của chúng đối với quá trình thủy phân
NGase. Kết quả cho thấy các đặc tính vật lý của nhựa đóng một vai trị quan trọng
trong q trình hấp phụ naringin và tổng hợp enzym naringenin. Sử dụng nhựa
macroporous giúp tăng hiệu suất thủy phân naringin bằng enzym. Ngoài ra, các
điều kiện phản ứng để tổng hợp naringenin bằng enzym đã được tối ưu hóa, và
naringenin được điều chế ở quy mơ lít với nồng độ cao [49].


16