OPTIMIZATION OF SAPONIN EXTRACTION FROM Ageratum conyzoides L. LEAVES USING MICROWAVE-ASSISTED EXTRACTION
DOI:
https://doi.org/10.62985/j.huit_ojs.vol26.no3.429Keywords:
Ageratum conyzoides L., solvent-assisted extraction, saponin, optimization, ultrasound-assisted extraction, microwave-assisted extractionAbstract
Ageratum conyzoides L. is a valuable medicinal plant widely used in traditional medicine. Among its parts, leaves are particularly rich in saponins, a class of bioactive natural compounds known for their diverse pharmacological properties and potential industrial applications. This study aimed to determine the parameters affecting saponin extraction from A. conyzoides L. leaves using solvent-assisted extraction, ultrasound-assisted extraction and microwave-assisted extraction. The results showed that among the three extraction methods, solvent-assisted extraction (28.04 ± 1.15 mgOAE/gck), ultrasound-assisted (36.46 ± 0.36 mgOAE/gck), and microwave-assisted extraction yielded saponin contents of (43.50 ± 1.31 mgOAE/gck), indicating that the microwave-assisted method was the most efficient. With the above conditions, the optimal microwave method obtained the maximum saponin content of 45.45 mgOAE/gck when the raw solvent /material ratio was 21.35/1 v/w with a microwave power of 270.96 W and a microwave time of 65.34 seconds. In addition, SEM micrographs showed changes in the powder’s cellular structure after extraction under optimized conditions, compared with the raw material. Furthermore, FT-IR analysis confirmed functional groups characteristic of saponin compounds in the A. conyzoides L. leaves extract. These results provide a scientific basis for exploiting saponins from A. conyzoides L. leaves, contribute to the effective utilization of locally abundant natural resources in Vietnam, and demonstrate potential applications in pharmaceutical and functional food product development. Therefore, the extraction of saponins from A. conyzoides L. leaves is considered essential, as it provides scientific and practical value while supporting the pursuit of sustainable development objectives.
References
[1] H. Kato-Noguchi and M. Kato, "Defense molecules of the invasive plant species Ageratum conyzoides", Molecules, vol. 29, no. 19, 2024, doi: https://doi.org/10.3390/molecules29194673.
[2] Nguyễn Xuân Hướng, "Y học cổ truyền Tuệ Tĩnh", Hà Nội: Y học, pp. 203, 2016.
[3] Đỗ Tất Lợi, "Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam", pp. 65-66, 2013.
[4] S. V. Vigil de Mello et al., "Beneficial effect of Ageratum conyzoides Linn (Asteraceae) upon inflammatory response induced by carrageenan into the mice pleural cavity", Journal of Ethnopharmacology, vol. 194, pp. 337-347, 2016, doi:https://doi.org/10.1016/j.jep.2016.09.003.
[5] C. Tatli, II and E.I. Somuncuoglu, "Potential and prophylactic use of plants containing saponin-type compounds as antibiofilm agents against respiratory tract infections", Evidence-Based Comlementaryand Alternative Medicine, vol. 2021, no. 1, 2021, doi: https://doi.org/10.1155/2021/6814215.
[6] E. Moghimipour and S. Handali, "Saponin: Properties, Methods of Evaluation and Applications", Annual Research & Review in Biology, vol. 5, no. 3, pp. 207-220, 2015, doi: https://doi.org/10.9734/ARRB/2015/11674.
[7] J. Shi et al., "Saponins from Edible legumes: chemistry, processing, and health benefits", Journal of Medicinal Food, vol. 7, no. 1, pp. 67-78, 2004, doi: https://doi.org/10.1089/109662004322984734.
[8] Nguyễn Thị Kim Liên, "Khảo sát thành phần flavonoid trong cây Cỏ cứt lợn (Ageratum conyzoides L. Asteraceae)", Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, vol. 1, no. 2, 2018, doi: https://doi.org/10.55401/80kwqh03.
[9] Phan Văn Trưởng et al., "Nghiên cứu đặc điểm hình thái và phân tích thành phần tinh dầu của loài ngũ sắc (Ageratum conyzoides L.)", Tạp chí Y Dược cổ truyền Việt Nam, vol. 57, no. 04, pp. 57-62, 2024, doi: https://doi.org/10.60117/vjmap.v57i04.316.
[10] Mai Như Phương, Trần Thị Thu Thủy, "Đánh giá khả năng kháng khuẩn của Ageratum conyzoides L. ức chế vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây bệnh cháy bìa lá lúa", TNU Journal of Science Technology, vol. 228, no. 09, pp. 95-101, 2023, doi: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7540.
[11] D. Bora et al., "Synergistic action of essential oil of Ageratum conyzoides, Cymbopogon citratus, Eucalyptus globulus, and synthetic insecticides against the mosquito vector, Aedes albopictus Skuse (Diptera: Culicidae)", The Journal of Basic and Applied Zoology, vol. 86, no. 24, 2025, doi: https://doi.org/10.1186/s41936-025-00443-8.
[12] P.M. Karthigai et al., "Seasonal variation in chemical compositions and biological activities of essential oils extracted from Ageratum conyzoides L. - grown in Western Ghats Region-South India", Plant Science Today, vol. 11, no. 3, 2024, doi: https://doi.org/10.14719/pst.4332.
[13] A.W. Chibuzo et al., "Ecological Study and Phytochemical Analysis of Ageratum conyzoides in Three Selected States of South-East Nigeria", Asian Journal of Research in Agriculture and Forestry, vol. 10, no. 4, pp. 400-417, 2024, doi: https://doi.org/10.9734/ajraf/2024/v10i4345.
[14] Đỗ Huy Bích, Đặng Quang Chung, Bùi Xuân Chương, "Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam tập 1", pp. 376 -377, 2003.
[15] Trần Bảo Trâm et al., "Đánh giá sinh trưởng và thành phần hoạt tính sinh học của nhân sâm Việt Nam (Panax vietnamensis) trồng tại Quảng Nam", Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, vol. 33, no. 2S, pp. 227-232, 2017, doi: https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4594.
[16] B. Dahmoune et al., "Microwave assisted extraction of bioactive saponins from the starfish Echinaster sepositus: Optimization by response surface methodology and comparison with ultrasound and conventional solvent extraction", Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 163, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108359.
[17] Nguyễn Văn Bình, Phạm Thị Phương, "Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết saponin từ hạt chôm chôm", Tạp chí Khoa học Đại học Tân Trào, vol. 6, no. 17, pp. 42-46, 2020, doi: https://doi.org/10.51453/2354-1431/2020/386.
[18] S. An, D. Niu et al., "Total saponins isolated from Corni fructus via ultrasonic microwave-assisted extraction attenuate diabetes in mice", Foods, vol. 10, no. 3, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/foods10030670.
[19] Nguyễn Thị Ly et al., "Tối ưu hóa quá trình chiết tách chất màu từ bắp cải tím bằng dung môi ethanol có sự hỗ trợ của sóng siêu âm", Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số đặc biệt tháng 10 năm 2016, pp. 103-107, 2016.
[20] Nguyễn Minh Hạ, Hà Anh Tùng, "Nghiên cứu thực nghiệm sấy chanh bằng phương pháp sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại", Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, vol. 66, pp.1-10, 2021, doi: https://doi.org/10.54644/jte.66.2021.1056.
[21] C.Y. Cheok et al., "Extraction and quantification of saponins: A review", Food Research International, vol. 59, pp. 16-40, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.01.057.
[22] Hoàng Thị Ngọc Nhơn et al., "Nghiên cứu tinh sạch fucoidan thu nhận từ rong Ceratophyllum submersum", Tạp chí Khoa học Công nghệ và Thực phẩm, vol. 19, no. 1, pp. 104-113, 2019.
[23] E. Madland, "Extraction, isolation and structure elucidation of saponins from Herniaria incana", Norwegian University of Science and Technology, 2013.
[24] Anh V. Le et al., "Improving the vanillin-sulphuric acid method for quantifying total saponins", Technologies, vol. 6, no. 3, 2018, doi: https://doi.org/10.3390/technologies6030084.
[25] Hoàng Tấn Quảng et al., "Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy lên sinh trưởng của callus cây giảo cổ lam (Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino) - Một cây dược liệu có giá trị", Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, vol. 130, no. 1C, pp. 127-137, 2021, doi: https://doi.org/10.26459/hueunijns.v130i1C.6364.
[26] E. Oskoueian et al., "Antioxidant, anti-inflammatory and anticancer activities of methanolic extracts from Jatropha curcas Linn", Journal of Medicinal Plants Research, vol. 5, no. 1, pp. 49-57, 2011.
[27] Phạm Thị Kim Ngọc, "Tối ưu hóa quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng Raphanus sativus với sự hỗ trợ của vi sóng", Đề tài nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu, 2017.
[28] Võ Tấn Thạnh et al., "Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trích ly hợp chất polyphenol và flavonoid từ lá dâu tằm (Moruss alba L.)", Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp, vol. 12, no. 8, pp. 88-94, 2023, doi: https://doi.org/10.52714/dthu.12.8.2023.1156.
[29] Hoang Thanh Duong et al., "Optimization of subcritical fluid extraction for total saponins from Hedera nepalensis leaves using response surface methodology and evaluation of its potential antimicrobial activity", Processes, vol. 10, no. 7, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/pr10071268.
[30] Nguyễn Nhật Minh Phương, Nguyễn Hữu Nhân, "Khảo sát các điều kiện thích hợp cho quá trình trích ly chlorophyll bằng ethanol từ cây lá dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb.) và ổn định các hợp chất chống oxy hóa trong sản phẩm khô", Can Tho University Journal of Science, vol. 58, no. 6, pp. 117-125, 2022, doi: https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2022.250.
[31] Hoang Van Chuyen, “Extraction of saponins, total soluble solids and antioxidant activity from Polyscias fruticosa roots,” Food Research, vol. 7, no. 3, pp. 42–47, 2023, doi: 10.26656/fr.2017.7(3).019.
[32] Trần Chí Nhân et al., "Ảnh hưởng của vi sóng và sóng siêu âm đến hiệu quả trích ly chất xơ từ vỏ xoài cát chu (Mangifera indica L.) bằng công nghệ enzyme", Tạp chí khoa học Đại học Cần Thơ, vol. 60, no. SDMD, pp. 98-105, 2024, doi: https://doi.org/10.22144/ctujos.2024.441.
[33] Mạc Xuân Hòa et al., "So sánh hiệu quả trích ly chất màu betacyanin từ vỏ quả thanh long bằng vi sóng và siêu âm" Tạp chí Khoa học công nghệ và Thực phẩm, vol. 12, no. 1, pp. 59-66, 2017.
[34] J.B. Ji et al., "Improvement of leaching process of Geniposide with ultrasound", Ultrasonics Sonochemistry, vol. 13, no. 5, pp. 455-462, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2005.08.003.
[35] Nguyen Thao Thi Nguyen et al., "Aqueous ultrasound-assisted extraction of phenolics and saponins from Xao Tam Phan plant parts: Optimization and comparison of extraction efficiency", Journal of Technical Education Science, vol. 19, no. 03, pp. 77-88, 2024.
[36] A. Altemimi et al., "Phytochemicals: Extraction, isolation, and identification of bioactive compounds from plant extracts", Plants, vol. 6, no. 4, 2017, doi: https://doi.org/10.3390/plants6040042.
[37] Nguyễn Văn Huế, "Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình trích ly saponin từ sâm bố chính (Abelmoschus sagittifolius) được trồng tại huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế", Tạp chí điện tử Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp, vol. 8, no. 1, pp. 4111-4121, 2024, doi: https://doi.org/10.46826/huaf-jasat.v8n1y2024.1093.
[38] Trần Chí Nhân et al., "Ảnh hưởng của vi sóng và sóng siêu âm đến hiệu quả trích ly chất xơ từ vỏ xoài cát chu (Mangifera indica L.) bằng công nghệ enzyme", Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, vol. 60, no. SDMD, pp. 98-105, 2024.
[39] J.J. Park and W.Y.J. Lee, "Prediction of optimal microwave extraction conditions for functional compounds from Agrimonia pilosa Ledeb using response surface methodology", Korean Journal of Medicinal Crop Science, vol. 24, no. 4, pp. 263-270, 2016, doi: https://doi.org/10.7783/KJMCS.2016.24.4.26.
[40] Nguyễn Thị Diễm Trinh et al., "Ảnh hưởng của vi sóng đến trích ly flavonoid từ lá trứng cá", Tạp chí Công Thương, vol. 18, pp. 72-77, 2020.
[41] Y. Chen et al., "Application of response surface methodology to optimize microwave-assisted extraction of polysaccharide from Tremella" Physics Procedia, vol. 24, part A, pp. 429-433, 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2012.02.063.
[42] Nguyễn Thị Ái Lan, Trần Chí Linh, "Tối ưu hóa quy trình chiết xuất polyphenol và flavonoid từ lá cây sa kê (Artocarpus altilis)", TNU Journal of Science and Technology, vol. 227, no. 10, pp. 47-55, 2022, doi: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5924.
[43] L.T. Them et al., "Saponin, polyphenol, flavonoid content and α-glucosidase Inhibitory activity, antioxidant potential of Launaea sarmentosa leaves grown in Ben Tre province, Vietnam", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 542, no. 1, 2019, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/542/1/012036.
[44] Trần Ngọc Quang, "Nghiên cứu tách chiết caffeine từ hạt cà phê bằng phương pháp trích ly dung môi có hỗ trợ vi sóng", Tạp chí khoa học - Công nghệ thủy sản, vol. 02, pp. 013-021, 2024, doi: https://doi.org/10.53818/jfst.02.2024.178.
[45] N. Abidi, "FT-IR Microspectroscopy", Springer, 2021.
[46] S. Rai et al., "Characterization of saponins from the leaves and stem bark of Jatropha curcas L. for surface-active properties", Heliyon, vol. 9, no. 5, 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e15807.
[47] Z.-W. Ma et al., "Porous biochar derived from tea saponin for supercapacitor electrode: Effect of preparation technique". Journal of Energy Storage, vol. 40, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102773.
[48] M. Adnan et al., "Saponin-derived silver nanoparticles from Phoenix dactylifera (Ajwa Dates) exhibit broad-spectrum bioactivities combating bacterial infections", Antibiotics (Basel), vol. 12, no. 9, 2023, doi: https://doi.org/10.3390/antibiotics12091415.
[49] S. Akbari et al., "Determination of phenolics and saponins in fenugreek seed extracted via microwave-assisted extraction method at the optimal condition", IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 736, no. 2, 2020, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/736/2/022024.
