Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu công nghệ lên men thảo dược giàu saponin ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa sinh học (06/05/2026)

Saponin thuộc nhóm chất chuyển hóa thực vật được phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng thân thiện với môi trường vì có nguồn gốc tự nhiên và có thể phân hủy sinh học.

Quá trình lên men truyền thống của chiết xuất thực vật giàu saponin cũng được nhiều đơn vị áp dụng để có được dịch chiết lên men sử dụng như một chất tẩy rửa đa năng. Phương pháp này không tốn kém và đơn giản, tuy nhiên quá trình này diễn ra tự phát, khó kiểm soát dẫn đến chất lượng sản phẩm không ổn định, thời gian bảo quản ngắn và hiệu quả tẩy rửa chưa tối ưu. Trong khi đó, ứng dụng công nghệ lên men có kiểm soát bằng chủng nấm men thích hợp đã được chứng minh giúp ổn định quá trình lên men, tăng hiệu quả chuyển hóa, cải thiện khả năng tạo bọt - làm sạch, đồng thời nâng cao tính an toàn và độ ổn định của sản phẩm.

Bên cạnh nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm tẩy rửa sinh học cho gia đình, ngành công nghiệp thú cưng tại Việt Nam cũng đang phát triển nhanh, đòi hỏi các sản phẩm chăm sóc da – lông an toàn, dịu nhẹ và ít gây kích ứng. Tuy nhiên, phần lớn sữa tắm và dung dịch vệ sinh cho thú cưng hiện nay vẫn sử dụng chất hoạt động bề mặt tổng hợp mạnh hoặc là hàng nhập khẩu với chi phí cao. Điều này mở ra cơ hội lớn cho việc phát triển các chế phẩm làm sạch sinh học dựa trên nguồn gốc thảo dược giàu saponin trong nước.

Với mục đích tạo ra sản phẩm tẩy rửa sinh học từ thiên nhiên với tính năng tẩy rửa vượt trội, thân thiện với môi trường, không chỉ giúp tận dụng nguồn dược liệu phong phú trong nước, mà còn góp phần tạo ra dòng sản phẩm an toàn, thân thiện môi trường, có giá trị gia tăng cao và phù hợp xu hướng “xanh – tự nhiên – bền vững” trong ngành mỹ phẩm hiện đại. Do đó, Viện Ứng dụng công nghệ triển khai đề tài “Nghiên cứu công nghệ lên men thảo dược giàu saponin ứng dụng trong sản xuất chất tẩy rửa sinh học” do ThS. Trương Thị Chiên làm chủ nhiệm.

Ban chủ nhiệm tiến hành đánh giá chất lượng thảo dược tạo dịch chiết thảo dược giàu sapnin, kết quả nghiên cứu cho thấy: Kết quả nghiên cứu cho thấy quả bồ hòn, bồ kết thu được tại một số tỉnh của Việt Nam có hàm lượng đường tổng số từ 8,71 đến 10,78%, hàm lượng protein 3,42-3,59% (đối với quả bồ hòn) và đạt 8,48-8,80% (đối với quả bồ kết). Hàm lượng saponin của các mẫu dao động từ 8,31 đến 15,61%, trong đó đạt cao nhất là mẫu quả bồ kết (11,11%), bồ hòn (15,61%) thu tại Gia Lai và thấp nhất ở mẫu quả bồ kết thu tại Thanh Hóa (sự khác biệt về hàm lượng saponin giữa các mẫu quả bồ kết có ý nghĩa thống kê với p<0,05). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu trước đó về hàm lượng saponin tổng số của các mẫu quả bồ kết đạt khoảng 10%. Quả bồ hòn thu được ở Gia Lai có hàm lượng saponin cao hơn so với nghiên cứu của Ibrahim và cs (2006) với saponin tổng số khoảng 10-11,5%. Do đó, trong nghiên cứu này nhóm nghiên cứu lựa chọn mẫu quả bồ hòn, bồ kết thu thập tại Gia Lai sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo. Từ các kết quả nghiên cứu trên, nhóm nghiên cứu đã xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho quả bồ hòn và bồ kết.

Ban chủ nhiệm nghiên cứu điều kiện lên men thảo dược giàu saponin sử dụng nấm men S. cerevisiae thu được kết quả như sau: Với 3 yếu tố thực nghiệm gồm tỷ lệ tiếp giống, nhiệt độ và thời gian lên men đều đáp ứng sự mong đợi của mô hình, đồng nghĩa với mục tiêu chung của mô hình thực nghiệm cũng phải đáp ứng sự mong đợi. Thực nghiệm được thực hiện để kiểm tra tính tương thích của các giá trị trong vùng thông số tối ưu thu được từ phương pháp bề mặt đáp ứng. Thực nghiệm được lặp lại 3 lần tại điều kiện tỷ lệ tiếp giống 9,0%, nhiệt độ lên men 32ºC, thời gian lên men 5 ngày (lên men bồ hòn) và tỷ lệ tiếp giống 7,5%, nhiệt độ lên men 30ºC, thời gian lên men 6 ngày (lên men bồ kết). Kết quả thực nghiệm được lấy giá trị trung bình tương ứng với hàm mục tiêu đạt được là 85,1±1,14 % (lên men bồ hòn) và 75,4±1,02% (lên men bồ kết). Kiểm định cho thấy kết quả thu được từ thực nghiệm tương đương với kết quả lý thuyết tính toán từ mô hình và sự sai lệch có ý nghĩa thống kê (p>0,05). Điều này chứng minh tính chính xác của mô hình nên có thể được sử dụng để dự đoán tính chất của sản phẩm sau lên men bồ hòn. Le và cs (2023) cũng chứng minh nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men sử dụng S. cerevisiae là 28-32ºC, thời gian lên men là 4 ngày giúp cải thiện rõ rệt màu sắc và mùi của sản phẩm sau quá trình lên men quả bồ hòn.

Theo đó Ban chủ nhiệm tiến hành lựa chọn phương pháp xử lý dịch chiết thảo dược giàu saponin. Kết quả cho thấy các chỉ tiêu chất lượng của dịch chiết sau xử lý đều tối ưu hơn so với mẫu đối chứng, trong đó hàm lượng saponin/CRHT ở dịch chiết bồ hòn đạt 85,1% và ở quả bồ kết đạt 75,4% và đều cao hơn khoảng 2 lần so với mẫu đối chứng. Saponin được đặc trưng bởi các đặc tính hoạt động bề mặt, làm chúng giảm sức căng bề mặt của dung dịch nước (Rai và cs, 2021). Đặc điểm này là kết quả trực tiếp của cấu trúc saponin vì chúng gồm hai phần có độ hòa tan khác nhau trong nước để tạo thành một phân tử lưỡng tính. Saponin sau khi đạt đến nồng độ micelle tới hạn (CMC), chúng bắt đầu kết tụ thành micelle, giúp chúng thể hiện nhiều đặc tính như tạo bọt, làm ướt, nhũ hóa, hòa tan, hấp phụ và các đặc tính tẩy rửa (Sochacki và Vogt, 2022). Wojtoń và cs (2021) đã công bố sức căng bề mặt của chiết xuất từ nước vỏ quả bồ hòn đạt 52 mN/m. Ghagi và cs (2011) còn thu được kết quả tốt hơn, với CMC đạt 38 mN/m đối với chiết xuất vỏ quả S. mukorossi.

Độ đục và màu sắc của dịch lên men quả bồ hòn, bồ kết giảm rõ rệt sau quá trình lên men. Tất cả các chiết xuất của saponin có giá trị R4 trên 50% đều thể hiện độ ổn định bọt tốt có thể so sánh với chất hoạt động bề mặt tổng hợp (Chhetri và cs, 2009). Từ các kết quả nghiên cứu trên, nhóm nghiên cứu thấy rằng saponin chiết xuất từ quả bồ hòn, bồ kết có tiềm năng như chất tẩy rửa có thể thay thế chất tạo bọt tổng hợp trên thị trường.

Xác định thời gian bảo quản, xây dựng quy trình dịch chiết thảo dược giàu saponin và TCCS:

Dịch chiết bồ hòn và bồ kết đều có trạng thái lỏng đồng nhất, không có tạp chất lạ. Sản phẩm có màu nâu sáng, mùi đặc trưng của sản phẩm. Hàm lượng saponin tổng số/CRHT từ 85,1% xuống 82,7% đối với dịch chiết quả bồ hòn và 75,4% xuống 72,2% đối với dịch chiết quả bồ kết. Các chỉ tiêu vi sinh vật đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 13634:2023 về giới hạn vi sinh vật trong mỹ phẩm. Các chỉ tiêu kim loại nặng đảm bảo chất lượng theo thông tư 06/2011/TT-BYT. Do đó dịch chiết bồ hòn và bồ kết đều đảm bảo chất lượng sau 6 tháng bảo quản.

Xây dựng quy trình lên men tạo dịch chiết thảo dược giàu saponin:

Quy trình lên men tạo dịch chiết thảo dược giàu saponin từ quả bồ hòn

Quy trình lên men tạo dịch chiết thảo dược giàu saponin từ quả bồ kết

Từ quy trình trên Ban chủ nhiệm Xây dựng công thức và quy trình sản xuất sản phẩm sữa tắm thảo dược cho thú cưngsữa tắm thảo dược cho thú cưng có trạng thái lỏng đồng nhất, màu nâu, mùi đặc trưng của sản phẩm. pH của sữa tắm 6,6, chất hoạt động bề mặt 9,53%, không gây kích ứng da, độ phân hủy sinh học đạt 97,6%. Sản phẩm không phát hiện chì, asen. Các chỉ tiêu vi sinh vật đều nằm trong giới hạn cho phép của TCVN 13634:2023 về giới hạn vi sinh vật trong mỹ phẩm.

Bên cạnh đó, Ban chủ nhiệm xây  dựng công thức và quy trình sản xuất sản phẩm nước rửa chén sinh học: nước rửa chén sinh học có trạng thái lỏng đồng nhất, màu nâu, mùi đặc trưng của sản phẩm. pH của sữa tắm 7,08, chất hoạt động bề mặt 16,18%, độ phân huỷ sinh học đạt 98%. Sản phẩm không phát hiện có chì, asen, không có hiện tượng phát sáng huỳnh quang và không phát hiện nấm men, nấm mốc trong nước rửa chén sinh học.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.