Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH AXIT<br />
HYDROXYCITRIC TRONG LÁ, VỎ QUẢ CỦA CÂY BỨA,<br />
ỨNG DỤNG TẠO MUỐI KALI HYDROXY CITRAT<br />
A STUDY ON THE EXTRACTION, SEPARATION AND DETERMINATION OF<br />
HYDROXYCITRIC ACID IN FRESH LEAVES AND DRIED RINDS OF THE<br />
FRUITS OF GARCINIA OBLONGIFOLIA CHAMP. EX BENTH FOR MAKING<br />
POTASSIUM HYDROXYCITRATE SALT<br />
<br />
SVTH : NGUYỄN MINH HIỀN<br />
Lớp 04HH – Khoa Hóa – Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng<br />
GVHD: PGS.TS ĐÀO HÙNG CƯỜNG<br />
Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm Đà Nẵng<br />
TÓM TẮT<br />
Sau khi chiết tách các axit hữu cơ trong lá, vỏ quả bứa khô, kiểm tra mẫu chiết bằng phổ hồng<br />
ngoại IR, xác định HCA bằng phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC), kết quả cho thấy chiết<br />
bằng dung môi nước cho lượng axit HCA là lớn nhất, tiếp đến là axeton và metanol. Giá trị thu<br />
được chủ yếu của phương pháp HPLC được tính đến chỉ là HCA, hàm lượng trong lá và vỏ<br />
quả bứa khô lần lượt là 2,663 và 15,221%, phần axit còn lại là lượng nhỏ axit citric. Bước đầu<br />
đã tạo được muối Kali hydroxy citrat.<br />
ABSTRACT<br />
After the extraction and separation of organic acids in fresh leaves and dried rinds of the fruits<br />
of Garcinia oblongifolia champ. ex benth, the examination of samples by infrared analysis, the<br />
determination of hydroxycitric acid (HCA) by high – performance liquid chromatography<br />
(HPLC), it is shown that the extraction with the use of water produces the highest amount of<br />
HCA, followed by aceton and methanol. By HPLC, the major organic acid found is hydroxycitric<br />
acid that constitutes 2.663% and 15.221% in the leaves and rinds of the fruits respectively, and<br />
citric acid makes up the minority. This provides the basic substance for making potassium<br />
hydroxycitrate salt.<br />
1. MỞ ĐẦU<br />
Cây bứa là loại cây tương đối dễ trồng, cho năng suất cao và có mặt ở hầu hết trên các<br />
địa bàn Miền Trung, Tây Nguyên, Nam Bộ. Từ lâu, người Việt Nam ta đã dùng lá và quả bứa<br />
làm món ăn, vỏ bứa để trị một số bệnh ngoài da…Trên thế giới việc nghiên cứu cây bứa đã<br />
được chú trọng từ lâu, những nghiên cứu trong thời gian gần đây đã chứng minh tính hiệu quả<br />
của muối 60% canxi – kali của HCA được lấy từ Garcinia cambogia (trong các sản phẩm của<br />
HCA-SX hay Super CitriMax) trong việc khống chế cân nặng.<br />
Cho đến nay ở nước ta chưa có một nghiên cứu nào mang tính cơ bản về thành phần, tính<br />
chất, khả năng ứng dụng về các hợp chất hóa học có trong cây bứa. Với những lí do trên,<br />
chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách, xác định axit hyđroxy citric trong<br />
lá, vỏ quả của cây bứa, ứng dụng tạo muối kali hidroxy citrat”.<br />
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br />
2.1. Nguyên liệu:<br />
Lá, vỏ quả của cây bứa<br />
(Garcinia oblongifolia<br />
Champ. Ex Benth.) tại xã<br />
Hòa Liên, huyện Hòa Vang –<br />
TP. Đà Nẵng (hình 2.1).<br />
<br />
Hình 2.1: Cây, lá và vỏ quả bứa<br />
<br />
<br />
310<br />
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu<br />
Phương pháp trọng lượng<br />
Sử dụng chiết chưng ninh, chiết soxhlet để tách axit hydroxycitric<br />
Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ để xác định tổng lượng axit<br />
Phương pháp xác định cấu trúc hóa học bằng phổ hồng ngoại IR.<br />
Phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC) để định lượng các axit hữu cơ.<br />
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
3.1. Xác định một số đại lƣợng vật lí<br />
Dựa vào phương pháp trọng lượng có thể xác định được độ ẩm và hàm lượng tro trong<br />
lá, vỏ quả bứa như sau (bảng 3.1 và 3.2)<br />
Bảng 3.1: Kết quả xác định độ ẩm trong lá, vỏ quả bứa<br />
<br />
Mẫu STT mẫu m0 m1 m2 W(%)<br />
1 9,826 2,889 7,037 71,61<br />
Lá 2 9,960 2,898 7,062 70,90<br />
bứa 3 10,172 3,022 7,150 70,29<br />
4 10,024 2,978 7,046 70,29<br />
1 10,601 1,676 8,925 84,19<br />
Vỏ<br />
2 10,596 1,646 8,950 84,47<br />
quả<br />
3 10,593 1,646 8,947 84,46<br />
bứa<br />
4 9,865 1,613 8,252 83,65<br />
Trong đó: m0: Khối lượng mẫu trước khi sấy<br />
m1 : Khối lượng mẫu sau khi sấy<br />
m2 : Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy W (%): độ ẩm của mẫu<br />
Nhận xét: Vậy độ ẩm trung bình trong lá là 70,90%; trong vỏ quả bứa là 84,34%.<br />
3.1.2. Hàm lƣợng tro trong lá, vỏ quả bứa<br />
Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lượng tro trong lá, vỏ quả bứa sấy khô<br />
<br />
Stt Khối lƣợng<br />
Mẫu m0 m1 m2 m3 % tro<br />
mẫu tro (g)<br />
1 28,551 32,532 3,981 28,679 0,128 3,21<br />
Lá 2 29,302 33,211 3,919 29,434 0,132 3,37<br />
bứa 3 26,549 30,453 3,910 26,689 0,140 3,58<br />
4 28,141 32,244 4,103 28,274 0,133 3,24<br />
Vỏ 1 30,924 34,356 3,432 30,978 0,054 1,57<br />
quả 2 26,946 30,662 3,676 27,003 0,057 1,55<br />
bứa 3 26,897 31,071 4,174 26,958 0,061 1,46<br />
khô 4 28,564 32,550 3,986 28,620 0,056 1,40<br />
Trong đó: m0: Khối lượng cốc (g)<br />
m1 : Khối lượng cốc và mẫu trước khi tro hóa (g)<br />
m2 : Khối lượng mẫu m3: Khối lượng cốc và mẫu sau khi tro hóa<br />
Nhận xét: Hàm lượng tro trung bình trong lá bứa là 3,35%; trong vỏ quả khô là 1,5%<br />
3.2. Chiết các axit hữu cơ<br />
Chiết Soxhlet: Cân khoảng 10g mẫu vỏ quả bứa dạng bột mịn chiết với 150ml axeton<br />
hay metanol ở 750C trong vòng 8 tiếng. Lọc và cô đặc dịch chiết, sau đó xử lí bằng<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
311<br />
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
than hoạt tính để tẩy màu. Lọc bằng phễu buchne, dịch chiết được trộn chung và cô đặc còn lại<br />
50ml, lưu giữ mẫu ở 40C.<br />
Chƣng ninh trong nồi áp suất: Cân khoảng 10g mẫu lá hoặc vỏ quả tươi đã cắt nhỏ<br />
với 150ml nước cất trong nồi áp suất ở nhiệt độ 1270C, áp suất 0,15Mpa trong thời gian 1 giờ.<br />
Lọc bằng vải muslin và phần xác tiến hành chiết lần nữa cho đến khi dịch lọc không còn vị<br />
chua, kiểm tra bằng giấy pH cho môi trường trung tính. Xử lí bằng than hoạt tính, lọc bằng<br />
phếu buchne. Tiếp tục xử lí với 100ml cồn để kết tủa hết pectin. Ly tâm lọc kết tủa, cô đặc<br />
dịch nổi đến 50 ml, lưu giữ mẫu ở 40C.<br />
3.3. Kiểm tra mẫu chiết bằng phổ hồng ngoại (IR)<br />
1750 1620<br />
0.65 0.24 3450<br />
0.60<br />
0.22<br />
0.55<br />
0.20<br />
0.50 3400<br />
0.18<br />
0.45<br />
0.16<br />
0.40<br />
Ab so rb an ce<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.14<br />
0.35<br />
Ab so rb an ce<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0.12<br />
0.30<br />
0.10<br />
0.25<br />
0.08<br />
0.20<br />
0.06<br />
0.15<br />
0.04<br />
0.10<br />
0.02<br />
0.05<br />
0.00 0.00<br />
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500<br />
Wavenumbers (cm-1) Wavenumbers (cm-1)<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3.1: Phổ IR mẫu vỏ quả bứa Hình 3.2: Phổ IR mẫu lá bứa chiết<br />
chiết trong nước trong nước<br />
Nhận xét: Kết quả chụp phổ IR (xem hình 3.1 và 3.2) cho thấy xuất hiện pic có bước<br />
sóng 1620 và 1750cm-1, đó là phổ của nhóm C=O trong nhóm –COOH), có thể kết luận trong<br />
mẫu chiết từ nước của lá, vỏ quả bứa có sự tồn tại của các axit hữu cơ.<br />
3.4. Xác định HCA trong mẫu chiết bằng sắc kí lỏng cao áp<br />
Axit HCA lại có khuynh hướng bị lacton hóa trong suốt quá trình gia nhiệt. Đối với<br />
phương pháp sắc kí lỏng cao áp, ta có thể định lượng HCA và các axit khác một cách riêng<br />
biệt mà không cần phải sấy, hóa hơi dịch chiết.<br />
3.4.1. Xây dựng đƣờng chuẩn<br />
Chất chuẩn: (-)-Calcium threo-hydroxyxitrat tribasic hydrate<br />
Chuẩn bị HCA tự do và dung dịch chuẩn axit citric: Cho 50mg chất chuẩn hòa với<br />
5ml nước, xử lí với 500 mg Dowes 50[H+]. Chuẩn bị 5 dung dịch chuẩn HCA có nồng độ<br />
thay đổi từ 10ppm đến 320ppm. Dung dịch chuẩn axit citric được chuẩn bị riêng biệt có nồng<br />
độ thay đổi từ 2 đến 30ppm. Kết quả xây dựng đường chuẩn được thể hiện qua hình 3.3 và 3.4.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3.3: Đường chuẩn HCA Hình 3.4: Đường chuẩn axit citric<br />
312<br />
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
3.4.2. Kết quả xác định HCA trong lá, vỏ quả bứa<br />
Điều kiện sắc kí để xác định (-)-HCA và axit citric trên máy sắc kí lỏng cao áp Knauer, lắp cột<br />
sắc kí C18: 250mm x 4,6ID x 5μm. Quá trình dò được thực hiện bởi đetectơ UV: bước sóng<br />
210nm. Pha động gồm (A) metanol và (B) là axit photphoric 0,01M với tốc độ dòng 1,5ml/m,<br />
B:A theo tỉ lệ 9:1.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3.5: Sắc kí đồ mẫu axit HCA và axit Hình 3.6: Sắc kí đồ mẫu vỏ quả bứa khô<br />
xitric chuẩn chiết trong metanol<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 3.7: Sắc kí đồ mẫu quả Hình 3.8: Sắc kí đồ mẫu vỏ quả Hình 3.9: Sắc kí đồ mẫu<br />
bứa khô chiết trong nước bứa khô chiết trong axeton lá bứa chiết trong nước<br />
<br />
Nhận xét: Thời gian lưu của HCA và axit citric được tìm thấy trong tất cả các mẫu lần<br />
lượt là 4,992 ± 0,065; 5,609 ± 0,010 phút (hình 3.6, 3.7, 3.8, 3.9). Axit chủ yếu được tìm thấy<br />
trong lá, vỏ quả bứa bằng HPLC là HCA. Pic thứ yếu được xác định là axit citric.<br />
Thành phần axit hữu cơ xác định bằng phƣơng pháp sắc kí lởng cao áp đƣợc tính<br />
bằng công thức sau:<br />
Công thức tính HCA: %HCA = (1,37*S – 6,88)*Vđm*Kpl/m*10000<br />
Công thức tính axit citric: %AC = (2,55*S – 5,43)*Vđm*Kpl/m*10000<br />
Trong đó: S : Diện tích pic sắc kí<br />
Vcđ : Thể tích mẫu cô đặc (ml)<br />
Kpl : Hệ số pha loãng m : Trọng lượng mẫu thử (g)<br />
Kết quả xác định HCA và axit citric trong lá, vỏ quả bứa bằng phương pháp HPLC<br />
được thể hiện ở bảng 3.3.<br />
<br />
<br />
<br />
313<br />
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
Bảng 3.3: Kết quả xác định axit hữu cơ trong lá, vỏ quả bứa bằng HPLC<br />
Dung Am Axit<br />
Stt HCA<br />
Mẫu môi m (g) Axit Vcđ Kpl xitric<br />
mẫu HCA (%)<br />
chiết xitric (%)<br />
1 10,359 91,422 0 100 25 2,857 0<br />
Lá bứa Nước 2 10,328 91,821 0 100 25 2,878 0<br />
3 10,093 89,091 0 100 25 2,853 0<br />
1 10,087 198,414 4,188 50 100 13,133 0,260<br />
Vỏ quả<br />
Axeton 2 10,199 199,457 4,042 50 100 13,059 0,239<br />
bứa khô<br />
3 10,086 193,552 3,854 50 100 12,804 0,218<br />
1 10,513 238,573 5,602 50 100 15,218 0,421<br />
Vỏ quả<br />
Nước 2 10,086 229,983 5,358 50 100 15,278 0,408<br />
bứa<br />
3 10,000 226,488 5,187 50 100 15,170 0,390<br />
1 10,199 147,534 2,840 100 50 9,572 0,089<br />
Vỏ quả<br />
Metanol 2 9,949 141,736 2,651 100 50 9,413 0,067<br />
bứa khô<br />
3 10,188 146,887 2,750 100 50 9,538 0,078<br />
Nhận xét: Khi dùng dung môi nước với phương pháp chưng ninh thu được hàm lượng<br />
HCA là cao nhất (15,2%), tiếp đến là axeton cuối cùng là metanol.<br />
3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến tổng lƣợng axit hữu cơ trong phƣơng pháp<br />
chƣng ninh bằng nồi áp suất Tồng lƣợng<br />
axit TB (g/100g)<br />
20<br />
3.5.1. Khảo sát thời gian chiết tối ƣu<br />
Cân khoảng 10g mẫu vỏ quả bứa 15<br />
khô chưng ninh trong nồi áp suất với<br />
10<br />
200ml nước tiến hành trong các khoảng<br />
thời gian: 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 5<br />
phút.<br />
Nhận xét: Tổng lượng axit chiết 0<br />
30 60 90<br />
Thời gian chiết<br />
120 (phút)<br />
được là lớn nhất ứng với thời gian chiết là 90<br />
Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của thời gian chiết vào tống lƣợng axit chiết<br />
phút, về sau lượng axit thu được thay đổi không đáng kể. đƣợc<br />
<br />
Hình 3.10: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của<br />
tổng lượng axit vào thời gian chiết<br />
3.5.2. Khảo sát tỉ lệ rắn/ lỏng tối ƣu<br />
Để tìm ra điều kiện chưng ninh tốt Tồng lƣợng<br />
axit TB 20<br />
nhất,<br />
ta cố định thời gian chiết là 90 phút và thay<br />
đổi tỉ lệ dung môi chiết, cụ thể là nước 15 lần<br />
lượt là: 50, 100, 150, 200, 250, 300 ml.<br />
10<br />
Nhận xét: Tỉ lệ rắn – lỏng tối ưu là<br />
10g/200ml nước. 5<br />
<br />
0<br />
50 100 150 200 250 300<br />
Hình 3.11: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của tổng<br />
Thể tích nƣớc<br />
lượng axit vào thể tích nước<br />
3.6. Tạo muối Kali hydroxyl citrat Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn/lỏng<br />
Dựa vào kết quả khá khả quan về lượng HCA thu đến được<br />
tống lƣợng<br />
bằngaxit chiết đƣợc<br />
phương pháp chưng<br />
ninh, trên cơ sở đó xây dựng quy trình tạo muối kali hydroxyl citrat. Dịch chiết sau khi cô đặc<br />
được xử lí bằng dung dịch KOH 40%. Chất lỏng sánh như dầu lắng xuống dưới đáy phểu chiết<br />
<br />
<br />
314<br />
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008<br />
<br />
<br />
được tách ra, xử lí bằng cồn tuyệt đối, cho phép lưu giữ qua đêm. Sau đó sấy ở nhiệt độ 900C,<br />
trong vòng 48 giờ. Khối lượng muối tạo thành được thể hiện qua bảng 3.4.<br />
Bảng 3.4: Khối lượng muối tạo thành<br />
Nhận xét:<br />
Mẫu Khối lượng mẫu Khối lượng muối tạo thành<br />
Hiệu suất tạo muối<br />
1 50,019g 9,551g<br />
ước đạt<br />
2 49,901g 9,124g 80% - 82%<br />
3 50,134g 9,301g<br />
Kiểm tra sản phẩm bằng phổ hồng ngoại IR<br />
18.2<br />
<br />
17<br />
<br />
16 Nhận xét:<br />
15<br />
<br />
14 Kết quả chụp phổ IR cho thấy xuất<br />
13<br />
<br />
12<br />
hiện pic có bước sóng 3391cm-1, ứng<br />
với phổ dao động của nhóm –OH và<br />
1181.95,9.98<br />
11<br />
<br />
<br />
<br />
có pic ứng với bước sóng 1622cm-1<br />
10<br />
<br />
EGY 9<br />
<br />
8<br />
<br />
7<br />
ứng với nhóm C=O trong nhóm –<br />
COOH, nhưng có sự lệch tương đối<br />
2941.46,7.29<br />
6<br />
<br />
5<br />
<br />
do có nhóm –COOH đã chuyển<br />
1282.26,6.21<br />
<br />
4 1330.93,5.59<br />
<br />
<br />
<br />
thành nhóm –COOK.<br />
3 1268.96,6.20<br />
1139.45,6.00<br />
2<br />
<br />
1<br />
3391.41,0.39<br />
1759.49,3.02<br />
<br />
MUOI KALI CUA AXIT HIDROXI CITRIC<br />
Hình3.12: Phổ IR của sản phẩm muối tạo thành<br />
1225.13,5.05<br />
<br />
1049.20,2.14<br />
1622.62,0.29 1415.85,1.42<br />
0.3<br />
4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000.0<br />
cm-1<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
KẾT LUẬN:<br />
Độ ẩm trung bình trong lá bứa là 70,90%, độ ẩm trung bình trong vỏ quả bứa là 84,34%.<br />
Hàm lượng tro trung bình trong lá là 3,35%, hàm lượng tro trung bình trong vỏ quả khô là<br />
rất thấp 1,49%.<br />
Nước là dung môi chiết tốt nhất. Axit chủ yếu được tìm thấy trong lá, vỏ quả bứa bằng<br />
HPLC là HCA, được thể hiện trên sắc kí đồ. Pic thứ yếu được xác định là pic của axit<br />
citric. Riêng đối với mẫu lá bứa chiết trong nước không xuất hiện pic của axit citric.<br />
So sánh với các kết quả của các tác giả nước ngoài thì hàm lượng axit HCA trong vỏ quả<br />
bứa là khá cao (15,17-15,21%).Với có những kết quả bước đầu trong việc tạo muối Kali<br />
của axit hidroxy citric đề tài sẽ tiếp tục khai thác theo hướng ứng dụng của HCA trong sản<br />
xuất dược liệu hoặc thực phẩm giảm cân – cụ thể là tạo muối kali và canxi.<br />
<br />
TÀI LIỆU THAM KHẢO<br />
[1] Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc (2002), Cơ sở Hoá Học Phân Tích, Nhà xuất bản Khoa<br />
học và kỹ thuật, Hà Nội.<br />
[2] S. Jena, Jayaprakasha, Kunnumpurath, Sakariah (2002), "Organic Acids from Leaves,<br />
Fruits, and Rinds of Garcinia cowa", Journal of Agricultural and Food chemistry, 50(12),<br />
3431-3434.<br />
[3] Lewis, Y. S.; Neelakantan, S. (1965), “(-)-Hydroxycitric acid – The principal acid in the<br />
fruits of Garcinia cambogia”, Phytochemistry, 4, 619-625.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
315<br />