Xây dựng quy trình định lượng acid (e)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 500 XÂY DỰNG QUY TRÌNH ĐỊNH LƯỢNG ACID (E)-10-HYDROXY-2-DECENOIC TRONG SỮA ONG CHÚA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO Nguyễn Minh Nguyệt*, Trương Văn Đạt*, Nguyễn Hữu Lạc Thủy* TÓM TẮT Mở đầu – Mục tiêu: Hiện nay, nhu cầu sử dụng các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên ngày càng phổ biến. Các sản phẩm dạng này với tên gọi là thực phẩm bổ sung, phần lớn có thành phần từ dược liệu, vitamin, khoáng chất, acid béo v.v... Trong nghiên cứu này, mẫu nghiên cứu được lựa chọn là sữa ong chúa (SOC) – đây là thức ăn được sản sinh từ con ong thợ để nuôi ong chúa; và cũng là nguồn nguyên liệu quí trong sản xuất các dạng thực phẩm bổ sung do giá trị dinh dưỡng cao, và có tác dụng sinh học như kháng khuẩn, kháng viêm, điều hòa miễn dịch, chống oxy hóa, kháng ung thư, hạ huyết áp và tác dụng tương tự estrogen. Để kiểm soát chất lượng của các nguồn SOC được cung cấp từ các trang trại nuôi ong và giúp nhà sản xuất trong công tác tiêu chuẩn hóa từ nguyên liệu đến sản phẩm, ứng dụng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với (E)-10-hydroxy-2-decenoic (10-HAD) là chất đối chiếu được lựa chọn làm phương pháp thử trong tiêu chuẩn kiểm nghiệm SOC và các sản phẩm từ SOC. Đối tượng – Phương pháp nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa. Phương pháp nghiên cứu: khảo sát các điều kiện sắc ký để xây dựng và thẩm định quy trình định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao và sơ bộ đánh giá chất lượng một số mẫu sữa ong chúa thu thập. Kết quả: Các điều kiện sắc ký thích hợp để tách và định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa: cột C8 Eurospher II (250 x 4,6 mm; 5 m); pha động là hỗn hợp methanol  acid phosphoric pH3 (55: 45), nhiệt độ cột 30 oC; tốc độ dòng 1 ml/phút; thể tích tiêm 10 µl; bước sóng 212 nm. Quy trình đã được thẩm định đạt tính phù hợp hệ thống; độ đặc hiệu; độ chính xác với RSD < 2%; độ đúng với tỷ lệ phục hồi trung bình 99,4%; khoảng tuyến tính rộng (5,0 – 160,0 µg/mL; ŷ = 58410x; R2 ≥ 0,9999). Hàm lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong mẫu thử là 0,95 ± 0,09%. Quy trình được ứng dụng để đánh giá chất lượng của 5 mẫu sữa ong chúa qua hàm lượng (E)-10- hydroxy-2-decenoic lần lượt là 0,56; 1,05; 0,95; 1,08 và 1,53% và mẫu sữa ong chúa đông khô (do nhóm nghiên cứu sản xuất) có hàm lượng là 0,93%. Kết luận: Quy trình định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic bằng phương pháp HPLC-PDA đã được xây dựng và thẩm định đạt các yêu cầu thẩm định, là cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn kiểm nghiệm sữa ong chúa và các sản phẩm từ sữa ong chúa. Từ khóa: sữa ong chúa, (E)-10-hydroxy-2-decenoic, sắc ký lỏng hiệu năng cao ABSTRACT QUANTITATIVE DETERMINATION OF (E)-10-HYDROXY-2-DECENOIC ACID IN ROYAL JELLY BY HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY Nguyen Minh Nguyet, Truong Van Đat, Nguyen Huu Lac Thuy * Ho Chi Minh City Journal of Medicine * Supplement of Vol. 23 - No 2- 2019: 499 – 505 *Khoa Dược, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: TS. Nguyễn Hữu Lạc Thủy ĐT: 091.551.7890 Email: nguyenhuulacthuy@ump.edu.vn Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 501 Background – Objectives: At present, the demand for natural health supplements becomes increasingly. These are called supplementary foods, most of which contain medicinal plants, vitamins, minerals, fatty acids, etc. In this study, Royal jelly (RJ) was selected as the test sample. RJ is the food produced by the worker bees for the nutrition of the queens. Royal jelly is also a precious material for production of supplementary foods due to high nutritional value and biological activities such as antibacterial, anti-inflammatory, immunomodulatory, antioxidant, anti-cancer, blood pressure lowering and estrogen-like effects. In order to control the quality of various RJ sources from bee farms and products, there of high performance liquid chromatography with (E)-10-hydroxy-2-decenoic as the reference compound was selected. Methods: the subject of the study was (E)-10-hydroxy-2-decenoic in RJ. Several chromatographic conditions was investigated to find out the suitable chromatographic parameters. Finally, the validated method was applied for assay of (E)-10-hydroxy-2-decenoic in several collected RJ samples. Results: The suitable chromatographic conditions for quantitation of (E)-10-hydroxy-2-decenoic acid were obtained using a stainless steel column (250 x 4.6 mm), packed with octadecylsilane bonded to porous silica (5 m); mixture of methanol and phosphoric acid pH3 (55 : 45) in isocratic mode as mobile phase; flow rate of 1 ml per minute, injection volume of 10 µl; column temperature at 30 oC and detection wavelength at 212 nm. This method was validated and showed system suitability, selectivity, accuracy with recovery in 99.4%; precision with RSD < 2%, wide linearity range (5.0 – 160.0 µg/mL; ŷ = 58410x; R2 ≥ 0.9999). The amount of (E)-10-hydroxy-2-decenoic in the test samples are 0.95 ± 0.09%. The validated method was applied for assay of (E)-10-hydroxy-2-decenoic in foru RJ samples that showed the content of 0.56; 1.05; 0.95; 1.08; và 1.53 (%), respectively and the one of 0.93% in phyolilized RJ sample. Conclusions: the HPLC-PDA method was successfully developed and validated for quantification of (E)-10-hydroxy-2-decenoic acid in RJ. Key words: Royal Jelly, (E)-10-hydroxy-2-decenoic acid, HPLC. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nhu cầu sử dụng các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên ngày càng phổ biến. Các sản phẩm được xếp vào nhóm thực phẩm bổ sung, phần lớn có thành phần như dược liệu, vitamin, khoáng chất, acid béo... Trong xu hướng sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên hiện nay, sữa ong chúa (SOC) là một trong các nguyên liệu được các nhà sản xuất và người tiêu dùng lựa chọn, các thành phẩm sữa ong chúa với tác dụng như bồi bổ sức khỏe, làm trắng da(1). Trong nghiên cứu này, mẫu nghiên cứu được lựa chọn là sữa ong chúa – đây là thức ăn được sản sinh từ con ong thợ để nuôi ong chúa; và cũng là nguồn nguyên liệu quí trong sản xuất các dạng thực phẩm bổ sung do giá trị dinh dưỡng cao, và các tác dụng sinh học đã được khoa học chứng minh như kháng khuẩn, kháng viêm, điều hòa miễn dịch, chống oxy hóa, kháng ung thư, hạ huyết áp và tác dụng tương tự estrogen(6). Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng và thẩm định quy trình định lượng acid (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao(4) với (E)-10-hydroxy-2-decenoic là chất đánh dấu, do hàm lượng vượt trội và các tác dụng sinh học gắn liền với chất lượng của sữa ong chúa(3,5,7). Kết quả của nghiên cứu góp phần trong việc kiểm soát chất lượng các nguồn sữa ong chúa được cungcấp từ các trang trại nuôi ong và giúp nhà sản xuất trong công tác tiêu chuẩn hóa từ nguyên liệu đến sản phẩm có sữa ong chúa. Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 502 ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Acid (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa. Nguyên vật liệu Chất đối chiếu acid (E)-10-hydroxy-2- decenoic (97%) do Tokyo Chemical Industry phân phối, các mẫu nghiên cứu gồm 4 mẫu thử SOC thu thập và 1 mẫu bán thành phẩm sữa ong chúa đông khô do nhóm nghiên cứu sản xuất (SOCNC-0118). Thiết bị chính HPLC Alliance 2695, đầu dò PDA 2996; cân phân tích Sartorius (0,1 và 0,01 mg). Dung môi - hóa chất Acid phosphoric đạt tiêu chuẩn phân tích; acetonitril và methanol đạt tiêu chuẩn sắc ký lỏng (Merck). Phương pháp nghiên cứu Định tính (E)-10-hydroxy-2-decenoic bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng: Mẫu thử nghiệm: dung dịch đối chiếu acid (E)-10-hydroxy-2-decenoic 40 μg/ml và mẫu sữa ong chúa nồng độ khoảng 4 mg/ml được pha trong methanol. Sử dụng pha động làm mẫu trắng. Bản mỏng: silica gel F254; dung môi khai triển: khảo sát trên vài hệ dung môi cloroform, methanol, ethyl acetat; sắc ký đồ được phát hiện bằng đèn UV 254 nm. Chọn hệ dung môi cho sắc ký đồ của mẫu đối chiếu có Rf trong khoảng 0,4 đến 0,8 và mẫu thử có vết (E)-10-hydroxy-2-decenoic có độ phân giải (Rs) > 1,5 so với hai vết lân cận. Trên sắc ký đồ thu được, mẫu thử phải có vết tương đương về màu sắc và Rf với mẫu đối chiếu. Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa bằng phương pháp HPLC-PDA: Dung dịch đối chiếu: (E)-10-hydroxy-2- decenoic 40 μg/ml được pha với dung môi methanol. Dung dịch thử: cân chính xác khoảng 0,2 g sữa ong chúa cho vào bình định mức 50 ml, thêm khoảng 30 ml methanol, siêu âm trong 40 phút, định mức với cùng dung môi. Các điều kiện sắc ký cố định: tốc độ dòng 1 mL/phút, thể tích tiêm 10 μl, bước sóng 212 nm. Các thử nghiệm khảo sát được thực hiện bao gồm: quy trình xử lý mẫu thử; khảo sát cột sắc ký (C8 và C18); nhiệt độ ổn định cột (25; 30 và 35 oC). Các dung môi khảo sát gồm acetonitril, methanol được phối hợp trong hệ dung môi pha động với acid phosphoric ở một vài pH khác nhau trong vùng acid. Đánh giá hiệu quả tách của các thử nghiệm qua các thông số sắc ký của pic (E)-10- hydroxy-2-decenoic bao gồm độ phân giải, độ chọn lọc, tính bất đối, độ tinh khiết pic. Từ kết quả thực nghiệm, dự thảo quy trình định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa, khảo sát tính phù hợp hệ thống và thẩm định quy trình theo hướng dẫn của ICH(2), bao gồm: tính đặc hiệu, khoảng tuyến tính, độ chính xác và tỷ lệ phục hồi qua kết quả khảo sát độ đúng. Quy trình sau khi đạt yêu cầu thẩm định sẽ được ứng dụng để đánh giá chất lượng của các mẫu thử sữa ong chúa qua hàm lượng % (E)-10-hydroxy-2-decenoic. KẾT QUẢ Định tính (E)-10-hydroxy-2-decenoic bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng Trên SKĐ của mẫu thử, các hệ dung môi khảo sát đều cho vết có tương đương với Rf vết đối chiếu. Hình 1 cho thấy khả năng phân tách (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa bằng bằng sắc ký pha đảo sẽ thuận lợi do vết này tách dễ dàng khỏi các vết lân cận (Rs > 1,5). Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 503 Hình 1: Các sắc ký đồ định tính 10-HDA bằng phương pháp SKLM. Xây dựng và thẩm định quy trình định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao: Xử lý mẫu Mẫu thử được hòa tan bằng dung môi methanol, thời gian siêu âm khoảng 40 phút (Spic = 2079050 μV.s) và 60 phút (2099569 μV.s) cho kết quả diện tích pic tương đương nhau. Như vậy, chọn thời gian hòa tan mẫu là 40 phút. Khảo sát điều kiện sắc ký: bảng 1 tóm tắt các điều kiện sắc ký khảo sát đã được chọn lọc từ các kết quả thử nghiệm. Bảng 1: Các điều kiện sắc ký khảo sát. Điều kiện 1 Methanol–acid phosphoric pH3 (55 : 45) Cột C18 Điều kiện 2 Acetonitril–acid phosphoric pH3 (30 : 70) Cột C18 Điều kiện 3 Methanol–acid phosphoric pH4 (55 : 45) Cột C18 Điều kiện 4 Methanol–acid phosphoric pH3 (55 : 45) Cột C8 Các sắc ký đồ cho thấy dung môi hữu cơ và pH pha động không ảnh hưởng nhiều đến thông số sắc ký, tuy nhiên khi triển khai bằng acetonitril và pha động pH4 thì thời gian lưu của pic 10-HDA không ổn định. Trong khi đó cấu trúc của pha tĩnh C18 và C8 có ảnh hưởng rõ rệt (kết quả trình bày ở bảng 2), sử dụng cột C8 ưu thế hơn khi thời gian lưu ngắn và độ tinh khiết pic đạt yêu cầu. Bảng 2: Các thông số sắc ký của sắc ký đồ HPLC mẫu thử sữa ong chúa trên cột C8 và C18. Cột TR (phút) (Thời gian lưu) Rs (độ phân giải) As (hệ số bất đối) PA (Purity Angle) PT (Purity Thershold) C8 12,30 4,7 1,1 0,094 0,277 C18 17,66 2,7 1,0 0,441 0,326 Như vậy, điều kiện sắc ký thích hợp để định lượng (E)-10-hydroxy-2-decenoic trong sữa ong chúa là: cột sắc ký Eurospher II C8 (250 x 4,6 mm; 5 m), pha động methanol – acid phosphoric pH3 (55 : 45), tốc độ dòng 1ml/phút, nhiệt độ cột 30 oC, thể tích tiêm mẫu 10 l, bước sóng 212 nm. Khảo sát tính phù hợp hệ thống Được thực hiện trên mẫu đối chiếu. Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 3. Sau 6 lần tiêm lặp lại mẫu đối chiếu, diện tích pic và thời gian lưu có RSD < 2%; giá trị độ phân giả > 1,5 và hệ số bất đối trong khoảng 0,8 – 1,5; số đĩa lý thuyết biểu kiến > 2000. Vậy, quy trình đạt tính phù hợp hệ thống. (1): cloroform – ethyl acetat – formic (1 : 2 : 0,05) (2): cloroform – methanol – formic (5 : 1 : 0,05) (3): ethyl acetat – methanol (3 : 1: 0,05) T1: mẫu thử sữa ong chúa T2: mẫu thử đông khô C: dung dịch đối chiếu 10-HDA (1) (2) (3) Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Chuyên Đề Dược 504 Bảng 3: Kết quả khảo sát tính phù hợp hệ thống của pic 10-HAD (n = 6). Mẫu chuẩn tR (phút) Spic (μVx giây) As (0,8 - 1,5) Rs (> 1,5) N (>2000) Pic 10-HDA 12,34 phút (RSD 0,17%) 2324548 (RSD 0,17%) 1,1 (Đạt) 5,5 (Đạt) 12982 (Đạt) Thẩm định quy trình Độ đặc hiệu: Kết quả kháo sát tính đặc hiệu cho thấy: sắc ký đồ mẫu trắng không có tín hiệu pic tại thời gian lưu của pic 10-HDA (12,34 phút) trong mẫu đối chiếu. Sắc ký đồ mẫu thử thêm chất đối chiếu: chiều cao và diện tích của pic 10-HDA tăng lên so với mẫu thử (hình 2); phổ UV – Vis tại thời gian lưu của pic 10-HDA mẫu thử tương ứng với phổ UV – Vis của pic 10-HDA trong mẫu đối chiếu. Sử dụng chức năng kiểm tra độ tinh khiết cho thấy các pic khảo sát đều đạt yêu cầu. Như vậy, quy trình đạt yêu cầu về độ đặc hiệu. Thời gian khảo sát tính đặc hiệu gấp 3 lần (36 phút) thời gian lưu (12 phút) của pic 10-HAD được rửa giải sau cùng, kết quả này phù hợp với kết quả phân tích bằng sắc ký lớp mỏng Thời gian phân tích của quy trình được thực hiện trong 15 phút. Sắc ký đồ mẫu trắng Sắc ký đồ mẫu đối chiếu 10-HAD Sắc ký đồ mẫu thử sữa ong chúa Sắc ký đồ mẫu thử sữa ong chúa thêm chất đối chiếu 10-HDA Hình 2: Các sắc ký đồ khảo sát tính đặc hiệu Khoảng tuyến tính, độ chính xác và độ đúng: Kết quả thống kê cho thấy quy trình phân tích có khoảng tuyến tính rộng với hệ số tương quan cao, tỷ lệ phục hồi trong giới hạn cho phép 98% – 102% và RSD ≤ 2% đối với độ chính xác. Quy trình định lượng 10-HDA trong sữa ong chúa bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao đạt tính phù hợp hệ thống, có tính đặc hiệu, có khoảng tuyến tính rộng với hệ số tương quan cao, độ chính xác và độ đúng đạt yêu cầu. Bảng 4: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính, độ chính xác và độ đúng Chỉ tiêu Kết quả Khoảng tuyến tính Phương trình hồi quy: y = 58401x; hệ số R 2 = 0,9999 (khoảng nồng độ tuyến tính 5,0 – 160,0 μg/ml) Độ chính xác (n = 6) RSD = 1,04% < 2,0% Độ đúng (n = 9) Tỷ lệ phục hồi TB 99,41% (99,1 – 101,1%); RSD = 0,26% Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 23 * Số 2 * 2019 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược 505 Ứng dụng quy trình để khảo sát một số mẫu sữa ong chúa trên thị trường Bảng 5 trình bày kết quả khảo sát sơ bộ hàm lượng 10-HDA trong 4 mẫu sữa ong chúa thu thập và 1 mẫu sữa ong chúa đông khô (nguyên liệu đóng nang do nhóm nghiên cứu sản xuất). Bảng 5: Kết quả khảo sát các mẫu sữa ong chúa thu thập. Mẫu Nơi cung cấp Hàm lượng 10-HDA trong SOC SOC (1) Khu du lịch (Tiền giang) TB: 0,56% (RSD = 0,98%) SOC (2) Đại mộc Garden (Lô 1) TB: 1,05% (RSD = 1,02%) SOC (3) Đại mộc Garden (Lô 2) TB: 0,95% (RSD = 1,04%) SOC (4) Trại nuôi ong (Ban Mê Thuột) TB: 1,08% (RSD = 0,99%) SOC (5) Trại nuôi ong (Bình Phước) TB: 1,53% (RSD = 0,95%) SOC đông khô Đông khô từ mẫu SOC (Lô 2) TB: 0,93% (RSD = 1,03%) Nhận xét: hàm lượng 10-HDA dao động lớn giữa các mẫu khảo sát, mẫu (5) có hàm lượng vượt trội hơn các mẫu còn lại. Mẫu này được thu thập trực tiếp từ nơi sản xuất và phân tích ngay (thời gian bảo quản là 1 tuần); các mẫu còn lại là thành phẩm đang lưu hành trên thị trường. Riêng mẫu (1), được nhà sản xuất đề nghị bảo quản ở điều kiện thường trong thời gian 2 tháng, tuy nhiên về cảm quan có sự khác biệt và hàm lượng 10-HDA chỉ bằng 50% so với các mẫu khác. Điều này có thể được giải thích là thành phần của mẫu đã được thêm chất phụ gia và chất bảo quản nên kết quả khác biệt so với mẫu nguyên bản. Kết quả định lượng mẫu đông khô cho thấy quy trình đông khô nguyên liệu sữa ong chúa không làm giảm hàm lượng 10-HDA. BÀN LUẬN Cấu trúc hóa học của 10-HDA là một acid hữu cơ phân cực trung bình, qua tham khảo các tài liệu và kết quả thực nghiệm cho thấy sự lựa chọn cột pha đảo C8 là phù hợp. Nhiệt độ cột nên được ổn định 30 oC, nếu triển khai ở nhiệt độ 25 oC thì pic 10-HDA không cân đối (As 1,7) và thời gian lưu không ổn định. Pha động với pH3 sẽ ion hóa hoàn toàn 10-HDA nên sắc ký đồ ổn định hơn so với pha động pH4. Khoảng nồng độ tuyến tính đã khảo sát đủ rộng để áp dụng cho các mẫu thử có nồng độ 10-HDA từ 12% – 400% so với nồng độ định lượng (40 μg/ml), đáp ứng mục tiêu khảo sát chất lượng với các mẫu thu thập trên thị trường có chất lượng thay đổi lớn. Quy trình đạt yêu cầu thẩm định, các bước xử lý mẫu đơn giản, không qua bước chiết tách, pic 10-HDA đạt yêu cầu về độ tinh khiết, không bị ảnh hưởng bởi pic lân cận (Rs >1,5), đây là các yếu tố thuận lợi cho kết quả định lượng đạt độ chính xác và độ đúng. Nội dung khảo sát (bảng 5) và thực tế từ việc thu thập mẫu nghiên cứu cho nhận định các điều kiện bảo quản sữa ong chúa để duy trì hàm lượng 10-HDA là cần thiết. Qua các kết quả đạt được, có thể định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo như thu thập các mẫu sữa ong chúa theo vùng miền, thời vụ thu hoạch, điều kiện bảo quản, thực hiện các thử nghiệm để thống kê hàm lượng 10-HDA. Từ đó đề nghị giới hạn hàm lượng 10-HDA cho tiêu chuẩn kiểm nghiệm sữa ong chúa Việt nam và đề nghị điều kiện bảo quản nhằm duy trì hàm lượng 10-HDA. KẾT LUẬN Quy trình định lượng 10-HDA trong sữa ong chúa bằng phương pháp HPLC-PDA sử dụng cột pha đảo C8 đã được xây dựng và thẩm định đạt các yêu cầu theo hướng dẫn của ICH (2). Kết quả thu được của nghiên cứu này