Tải bản đầy đủ

Tối ưu hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng cho hợp chất phenolics và khả năng chống oxy hóa từ vỏ quả cacao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ VI SÓNG
CHO HỢP CHẤT PHENOLICS VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG
ÔXY HÓA TỪ VỎ QUẢ CACAO

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Tặng
ThS. Trần Văn Vương
Sinh viên thực hiện:

Phạm Thị Diệu

Mã số sinh viên:

56136200

Khánh Hòa - 2018



TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ VI SÓNG
CHO HỢP CHẤT PHENOLICS VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG
ÔXY HÓA TỪ VỎ QUẢ CACAO

GVHD: TS. Nguyễn Văn Tặng
ThS. Trần Văn Vương
SVTH: Phạm Thị Diệu
MSSV: 56136200

Khánh Hòa, tháng 7/2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Khoa/viện: Công nghệ Thực phẩm

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/KLTN của sinh viên)
Tên đề tài: Tối ưu hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng cho hợp chất
phenolics và khả năng chống ôxy hóa từ vỏ quả cacao
Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Tặng
ThS. Trần Văn Vương
Sinh viên được hướng dẫn: Phạm Thị Diệu
MSSV: 56136200
Khóa: 56
Ngành: Công nghệ Thực phẩm

Lần KT
1
2
3
4


Ngày

Ngày kiềm tra:
……………...………

Nội dung

Nhận xét của GVHD

Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng BM
Đánh giá công việc hoàn thành:……%:
Được tiếp tục:
Không tiếp tục:

Ký tên
……

8
9
10
Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành ĐA/KL):
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………
Điểm hình thức:……/10
Điểm tổng kết:………/10
Đồng ý cho sinh viên:

Điểm nội dung:......./10
Được bảo vệ:
Không được bảo vệ:
Khánh Hòa, ngày…….tháng…….năm………
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CAM ĐOAN

Sinh viên: Phạm Thị Diệu

MSSV: 56136200

Nơi đào tạo: Trường Đại học Nha Trang
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Tặng
ThS. Trần Văn Vương
Tên đồ án tốt nghiệp:
“Tối ưu hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng cho hợp chất phenolics và khả năng
chống ôxy hóa từ vỏ quả cacao.”
Nội dung cam đoan:
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
khoa học của thầy TS. Nguyễn Văn Tặng và giúp đỡ của tập thể cán bộ Trung tâm TNTH, Trường Đại học Nha Trang. Các số liệu và kết quả nêu trong đồ án là hoàn toàn trung
thực và chưa từng được công bố. Các thông tin tham khảo đã được trích dẫn đầy đủ.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên.

Khánh Hòa, ngày 10 tháng 07 năm 2018
Sinh viên

Phạm Thị Diệu

i


LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã cho phép em thực
hiện đề tài này.
Em xin gửi lời cảm ơn Nhà trường và các thầy cô trong Khoa Công nghệ Thực
phẩm nói chung và thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực phẩm nói riêng đã trang bị cho em
kiến thức bổ ích về chuyên ngành trong những năm học qua giúp em có nền tảng để thực
hiện tốt đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ trong các phòng thí nghiệm Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học Nha Trang, các bạn, anh chị cùng
làm đề tài đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện nghiên cứu.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS. Nguyễn Văn Tặng và
thầy ThS. Trần Văn Vương đã dành nhiều thời gian, công sức, sự tận tụy, tận tình hướng
dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều kiện,
động viên khích lệ để em vượt qua mọi khó khăn trong quá trình để hoàn thành tốt đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Phạm Thị Diệu

ii


TÓM TẮT

Mục đích của nghiên cứu này là để tối ưu hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng
nhằm thu được hàm lượng hợp chất phenolics cao nhất và khả năng chống ôxy hóa tốt
nhất từ vỏ quả cacao.
Trong nghiên cứu này, dung môi phù hợp được đề xuất sử dụng cho việc dịch chiết
phenolics từ vỏ quả cacao là nước.
Điều kiện tối ưu để chiết phenolics từ vỏ quả cacao gồm: công suất vi sóng X1 =
600W, thời gian bức xạ X2 = 5 s/phút, thời gian trích ly X3= 30 phút, tỉ lệ dung
môi/nguyên liệu X4 = 50 mL/g.
Ở điều kiện trên thì hàm lượng phenolics tổng số thu được là 10.97 (mg GAE/g
mẫu khô), hiệu suất trích ly phenolics là 76.82%, hàm lượng saponin tổng số là 7.09 (mg
EE/g mẫu khô) và khả năng quét gốc tự do DPPH là 121.49 (mg DPPH/g mẫu khô).

iii


MỤC LỤC
Đề mục..........................................................................................................................Trang
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................................... i
TÓM TẮT ................................................................................................................................................. iii
MỤC LỤC ................................................................................................................................................ iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...................................................................................................................... vi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU .............................................................................................................. viii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................................. ix
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................................3
1.1 Giới thiệu về cây cacao ..........................................................................................................3
1.1.1

Đặc điểm và phân bố sinh thái của cây cacao .................................................. 3

1.1.2

Thành phần hóa học vỏ quả cacao ................................................................... 5

1.2 Giới thiệu về hoạt chất sinh học ............................................................................................6
1.2.1

Hợp chất phenolics ........................................................................................... 6

1.2.2

Hợp chất saponins ............................................................................................ 7

1.3 Quá trình ôxy hóa và chống ôxy hóa ..................................................................................7
1.3.1

Quá trình ôxy hóa ............................................................................................. 7

1.3.2

Chống ôxy hóa ................................................................................................. 8

1.3.3

Một số phương pháp phân tích đánh giá hoạt tính chống ôxy hóa .................. 9

a. Phương pháp xác định trực tiếp hoạt tính chống ôxy hóa ................................................9
b. Phương pháp xác định gián tiếp hoạt tính chống ôxy hóa .................................................9
1.4 Các phương pháp chiết tách hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học ........................10
1.4.1

Phương pháp truyền thống ............................................................................. 10

1.4.2 Phương pháp hiện đại ......................................................................................... 11
1.5 Phương pháp tối ưu hóa bằng bề mặt đáp ứng RSM ......................................................11
1.5.1

Nguyên tắc...................................................................................................... 12

1.5.2

Công dụng của RSM ...................................................................................... 12
iv


1.5.3

Ưu, nhược điểm của RSM.............................................................................. 13

CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................14
2.1 Nguyên liệu ................................................................................................................................14
2.2 Hóa chất ......................................................................................................................................14
2.3 Thiết kế thí nghiệm tối ưu theo phương pháp bề mặt đáp ứng ....................................14
2.4 Chuẩn bị dịch chiết ..................................................................................................................17
2.5 Bố trí thí nghiệm tổng quát ....................................................................................................17
2.6. Các phương pháp phân tích ..................................................................................................17
2.6.1 Xác định độ ẩm dư .............................................................................................. 17
2.6.2 Hàm lượng phenolics tổng số (TPC) .................................................................. 18
2.6.3 Hiệu suất trích ly phenolics (PEE)...................................................................... 19
2.6.4 Hàm lượng saponin tổng số (SC) .....................................................................................20
2.6.5 Khả năng quét gốc tự do DPPH .......................................................................... 21
2.7 Phương pháp xử lý số liệu .....................................................................................................21
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN....................................................22
3.1 Kết quả ........................................................................................................................................22
3.1.1 Mô hình bề mặt đáp ứng ..................................................................................... 22
3.2 Hàm lượng phenolics tổng số ...............................................................................................26
3.2.1 Mối quan hệ giữa TPC dự đoán và TPC đo được .............................................. 26
3.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố độc lập đến hàm lượng phenolics tổng số. .............. 26
3.3.1 Mối quan hệ giữa PEE dự đoán và PEE đo được ........................................................28
3.3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố độc lập đến hiệu suất trích ly phenolics ................... 29
3.4 Hàm lượng saponin tổng số (SC) .........................................................................................31
3.4.1

Mối quan hệ giữa SC dự đoán và SC đo được ............................................... 31

3.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố độc lập đến SC ........................................................ 32
3.5 Khả năng quét gốc tự do DPPH ..........................................................................................34
3.5.1 Mối quan hệ giữa DPPH dự đoán và DPPH đo được ......................................... 34
3.5.2 Ảnh hưởng của các yếu tố độc lập lên DPPH .................................................... 35
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN...................................................................37
4.1 Kết luận .......................................................................................................................................37
v


4.2 Đề xuất ý kiến ...........................................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................................39
PHỤ LỤC .................................................................................................................................................... i
PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................................................ i
PHỤ LỤC 2 ....................................................................................................................................... ii
PHỤ LỤC 3 ...................................................................................................................................... iii
PHỤ LỤC 4 ...................................................................................................................................... iii
PHỤ LỤC 5 ...................................................................................................................................... iv
PHỤ LỤC 6 ...................................................................................................................................... iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Qủa cacao của 3 giống khác nhau .......................................................................................4
Hình 1.2 Thành phần cấu tạo trái cacao ..............................................................................................4
vi


Hình 1.3. Phân loại và cấu trúc của các hợp chất phenolic ...........................................................7
Hình 1.5. Phản ứng giữa DPPH và một chất chống ôxy hóa .....................................................10
Hình 2.1. Tổng thể quy trình thử nghiệm của nghiên cứu ...........................................................17
Hình 3.1 Mô hình dự đoán hàm lượng phenolic tổng số, hiệu suất trích ly phenolic tổng
số, hàm lượng saponin tổng số, khả năng quét gốc tự do của dịch chiết từ vỏ quả cacao
theo điều kiện tối ưu ...............................................................................................................................25
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa TPC dự đoán và TPC đo được .......................................................26
Hình 3.3. Tương tác giữa công suất vi sóng và thời gian bức xạ trên mô hình 3 chiều đối
với chỉ tiêu TPC.......................................................................................................................................28
Hình 3.4. Mối quan hệ giữa PEE dự đoán và PEE đo được ........................................................29
Hình 3.5. Tương tác giữa công suất vi sóng và thời gian bức xạ trên mô hình 3 chiều đối
với chỉ tiêu PEE .......................................................................................................................................31
Hình 3.6. Mối quan hệ giữa SC dự đoán và SC đo được .............................................................32
Hình 3.7. Tương tác giữa công suất vi sóng và thời gian bức xạ trên mô hình 3 chiều đối
với chỉ tiêu SC .........................................................................................................................................34
Hình 3.8. Mối quan hệ giữa DPPH dự đoán và DPPH đo được.................................................34
Hình 3.9. Tương tác giữa công suất vi sóng và thời gian bức xạ trên mô hình 3 chiều đối
với chỉ tiêu DPPH ...................................................................................................................................36

vii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tỉ lệ khối lượng của quả cacao .........................................................................................3
Bảng 2.2. Bảng bố trí 27 thí nghiệm theo thiết kế Box-Behnken ..............................................15
Bảng 3.1. Các giá trị thống kê hàm lượng phenolics tổng số, hiệu suất trích ly phenolics
tổng số, hàm lượng saponin tổng số và khả năng chống ôxy hóa của phenolics trong vỏ
quả cacao từ thiết kế Box-Behnken ...................................................................................................22
Bảng 3.2. Các giá trị thí nghiệm (Exp.), dự đoán (Pre.) và đo lường (Mea.) cho hàm lượng
phenolics tổng số, hiệu suất trích ly TPC tổng số, hàm lượng saponin tổng số và khả năng
chống ôxy hóa của phenolics trong vỏ quả cacao từ thiết kế Box-Behnken và theo các
thông số MAE tối ưu (n=3) ..................................................................................................................23

viii


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

TPC: Total polyphenol content
PEE: Phenolic extraction efficiency
SC: Saponin content
DPPH: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
RSM: Response surface methodology
MAE: Microwave-assisted extraction
GAE: Gallic acid equivalent
UV-Vis: Ultraviolet-visible spectroscopy
UV: Ultraviolet

ix


LỜI MỞ ĐẦU

Cacao (danh pháp hai phần: Theobroma cacao) được biết đến như là “thức ăn của
các vị thần”.
Cacao là loài cây hoang dại được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên
khắp trái đất bao gồm Châu Phi như Côte d'Ivoire, Ghana, Nigeria và Cameroon; ở châu
Mỹ như Brazil, Ecuador, Columbia và Mexico; ở Caribe và các nước Tây Nam Thái Bình
Dương như Cộng hòa Dominican và Papua New Guinea; và các quốc gia Đông Nam Á
như Indonesia, Malaysia và Việt Nam. Tổng sản lượng hạt cacao được ước tính khoảng
4.0 triệu tấn vào năm 2013, với giá trị khoảng 12 tỷ USD [4]. Phần còn lại hoặc chất thải
từ ngành công nghiệp chế biến cacao bao gồm vỏ cứng, vỏ quả, vỏ nhầy và vỏ hạt, chiếm
khoảng 85% trọng lượng tươi của tổng khối lượng quả cacao [5]. Trong đó, hàng năm
trên toàn thế giới lượng vỏ quả cacao ước tính khoảng 55 triệu tấn, bằng 13 lần so với
tổng lượng quả cacao. Do đó, vỏ quả cacao cần được khai thác để sản xuất các sản phẩm
giá trị gia tăng cao và chất thải này được xem như là một nguồn giàu hợp chất phenolics,
rẻ tiền và có thể tái tạo, một hợp chất có giá trị cao, có tác dụng chống ôxy hóa mạnh [6].
Theo nghiên cứu trước đây của Nguyễn [7] xác định hàm lượng phenolic tổng số
và hàm lượng saponin tổng số từ vỏ quả cacao bằng các dung môi khác nhau và chỉ ra
rằng hàm lượng phenolic tổng số cao nhất từ vỏ quả cacao được trích ly bằng nước, tiếp
theo là bằng ethanol, methanol, ethyl acetate, acetonitrile và hexane (tương ứng là 8.48,
7.32, 6.37, 1.41, 1,07 và 0.61 mg GAE/g mẫu khô).
Mục đích nghiên cứu: Tối ưu hóa điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng để thu được hàm
lượng hợp chất phenolics cao nhất và khả năng chống ôxy hóa tốt nhất từ vỏ quả cacao.
Nội dung nghiên cứu:
1. Chuẩn bị mẫu khô từ vỏ quả cacao và xác định một số chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu.
2. Xác định ảnh hưởng của các yếu tố chính đến khả năng trích ly hợp chất phenolics
và hoạt tính chống ôxy hóa từ vỏ quả cacao.
3. Xác định điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng tối ưu cho hợp chất phenolics từ vỏ quả
cacao.
1


Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Đề tài tìm ra được điều kiện trích ly hỗ trợ vi sóng tối ưu để thu được hàm lượng
phenolics cao nhất từ rễ vỏ quả cacao, nguồn nguyên liệu phong phú, rẻ tiền, có thể tái
tạo, và bền vững bằng cách sử dụng dung môi không độc hại, dễ tiếp cận và rẻ tiền cho
các ứng dụng tiềm năng trong ngành dinh dưỡng, y tế và dược phẩm. Đồng thời, kết quả
của đề tài là dữ liệu khoa học tham khảo cho giảng viên, sinh viên, các nhà nghiên cứu và
sản xuất quan tâm đến hợp chất phenolics từ các nguồn tự nhiên.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Từ kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ thu được dịch chiết có hàm lượng phenolics cao
nhất từ vỏ quả cacao, từ đó ứng dụng vào trong ngành thực phẩm chức năng, dinh dưỡng,
mỹ phẩm. Đồng thời, giải quyết được vấn đề chất thải từ ngành công nghiệp chế biến
cacao, hướng đến sự phát triển bền vững.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về cây cacao
1.1.1 Đặc điểm và phân bố sinh thái của cây cacao [a]
Đặc điểm của cây cacao
Cây cacao nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau:
Bộ: Malvales
Họ: Sterculiaceae
Chi: Theobroma
Loài: T. Cacao
Danh pháp hai phần: Theobroma cacao.
Cây cacao là cây thường xanh tầng trung, cao 4-8m, ưa bóng rợp, có khả năng chịu
bóng tốt nên thường được trồng xen dưới tán cây khác như trong các vườn dừa, cao su,
vườn rừng,… có sẵn để tăng hiệu quả sử dụng đất.
Có 3 giống cacao chủ yếu là: Theobroma cacao Criollo, Theobroma cacao
Phorastero, Theobroma cacao Trinitario.
Bảng 1.1. Tỉ lệ khối lượng của quả cacao [5]

Vỏ hạt (% theo FW)

Vỏ quả (% theo FW)

Hạt với vỏ thịt (% theo FW)

8.15 ± 0.78

70.15 ± 0.67

21.70 ± 0.20

FW: Fresh weight (khối lượng tươi)
Thành phần cấu tạo của trái cacao bao gồm: lớp vỏ cứng (vỏ quả), lớp vỏ nhày (vỏ
thịt), lớp vỏ trấu (vỏ hạt), hạt cacao (nhân).

3


Hình 1.1 Qủa cacao của 3 giống khác nhau [b]

Hình 1.2 Thành phần cấu tạo trái cacao [c]

Cacao cho hạt làm nguyên liệu sử dụng trong ngành công nghệ thực phẩm, có thể
kể đến một số sản phẩm có giá trị kinh tế cao như sôcôla, bột cacao, bơ cacao,... Cacao
còn là đồ uống thông dụng vì có chất kích thích nhưng lượng caffein thấp hơn cà phê rất
nhiều. Vỏ trái sau khi lấy hạt có thể phơi khô và xay làm thức ăn cho gia súc hoặc bỏ.
Những lợi ích của cacao tiếp tục được các nhà khoa học nghiên cứu, để ứng dụng
các hợp chất trong quả cacao vào các ngành như y tế, dinh dưỡng, dược phẩm,…
Phân bố sinh thái [a]

4


Nguồn gốc của cây cacao là từ Trung Mỹ và Mexico, được những người Aztec và
Maya bản xứ khám phá. Nhưng ngày nay hầu hết các nước nhiệt đới cũng có thể trồng
cây này.
Cây thích hợp với những vùng có nhiệt độ trung bình 25-280C, độ ẩm trung bình
85%, lượng mưa hàng năm 1500-2000mm. Cây có ưu điểm một năm thu hai vụ, nhu cầu
nước không lớn, ít phải tưới, không kén đất nhưng cũng không chịu được các vùng quá
khô hạn như đất cát hoàn toàn.
1.1.2 Thành phần hóa học vỏ quả cacao
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của vỏ quả cacao [1]

Thành phần

Hàm lượng (%)

Độ ẩm

10.0

Chất béo

3.0

Protein

13.5

Chất xơ

16.5

Tanin

9.0

Pentosan

6.0

Tro

6.5

Theobromine

0.75

Tanin gọi chung là hợp chất phenolics có mặt trong vỏ quả cacao, hàm lượng
tương đối cao trong vỏ quả cacao (chiếm 9.0%). Các hợp chất phenolics như: axit
phenolic, flavonoid, stilben, tannin và lignans.
Vỏ quả cacao được xem như một nguồn phong phú và rẻ tiền để thu hồi phenolics.

5


1.2 Giới thiệu về hoạt chất sinh học
1.2.1 Hợp chất phenolics
Các hợp chất phenolic là một trong những nhóm chuyển hóa thứ cấp được phân bố
rộng rãi và rộng rãi nhất ở thực vật, với khoảng 10.000 cấu trúc phenolic đã được xác
định cho đến nay [8]. Hơn nữa, chúng được coi là chất chống ôxy hóa phong phú nhất
trong chế độ ăn của con người [9], và đóng góp tới 90% tổng công suất chống ôxy hóa
trong hầu hết các loại trái cây và rau quả.
Các hợp chất phenolic là các chất có vòng thơm có chứa một hoặc nhiều hơn các
gốc hydrôxyl, hoặc tự do hoặc liên quan đến liên kết este hoặc ether [10]. Chúng tồn tại
chủ yếu ở dạng liên hợp, với một hoặc dư lượng đường nhiều hơn liên quan đến nhóm
hydrôxyl bởi các liên kết glycoside. Liên kết với các hợp chất, chẳng hạn như axit
cacbôxylic, amin, và chất béo cũng rất phổ biến [11].
Các hợp chất phenolic đã được chứng minh là đóng vai trò quan trọng trong sức
khỏe con người. Nghiên cứu dịch tễ học có vai trò hỗ trợ mạnh cho các hợp chất phenolic
kết hợp với chất chống ôxy hóa trong việc phòng chống viêm mãn tính, chẳng hạn như
bệnh tim mạch, ung thư, loãng xương, đái tháo đường, viêm khớp và bệnh thoái hóa thần
kinh [12, 13].
Những tác dụng có lợi cho sức khỏe của các hợp chất phenolic là kết quả của các
tính chất sinh học của chúng, bao gồm các hoạt động chống ôxy hóa, chống viêm, chống
ung thư và kháng khuẩn [13].
Các hợp chất phenolics được chia thành các lớp khác nhau (Hình 1.3). Theo số
vòng phenolics mà chúng có và các yếu tố cấu trúc liên kết các vòng này. Hợp chất
phenolics bao gồm axit phenolic, flavonoid, stilben, tannin và lignans [10].

6


Hình 1.3. Phân loại và cấu trúc của các hợp chất phenolic [14]

1.2.2 Hợp chất saponins
Saponin còn gọi là saponosid là một nhóm glycosid lớn và được biết đến như một
trong những nhóm các sản phẩm tự nhiên đa dạng nhất được tìm thấy trong thực vật và
sinh vật biển, là các phân tử cực bao gồm một triterpene hoặc steroid aglycone với một
hoặc nhiều chuỗi đường [15]. Saponin được chứng minh là hợp chất có nhiều hoạt tính
sinh học, chẳng hạn như chất chống ôxy hóa, chống đái tháo đường, chống ăn mòn, chống
viêm, chống HIV, kháng viêm gan B và C, chống cholesterol, chống u bướu và chống ung
thư [16, 17]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng saponin có mối tương quan dương với
khả năng chống ung thư [18], trong khi các hợp chất phenolics có hoạt tính chống ôxy
hóa mạnh [7, 19]. Vì vậy, việc khai thác và ứng dụng saponin trong phòng ngừa và điều
trị ung thư là mối quan tâm lớn đối với các nhà nghiên cứu.
1.3 Quá trình ôxy hóa và chống ôxy hóa
1.3.1 Quá trình ôxy hóa [d]
Cơ chế quá trình ôxy hóa: sự ôxy hóa chất béo là phản ứng dây chuyền được khởi
đầu bằng sự tạo thành các gốc tự do từ các phân tử acid béo.
Giai đoạn khởi đầu:

7


RH + O2 → R● + ●OOH
RH → R● +H●
Bước khởi đầu này có thể được xúc tác bởi một số yếu tố như: ôxy, ánh sáng (tia
UV), nhiệt lượng, và cả các ion kim loại của Fe, Cu,…
Giai đoạn lan rộng:
R● + O2→ ROO● (gốc peroxide)
ROO● + R’H → R’● + ROOH (hydroperoxide)
Giai đoạn kết thúc:
ROO● + ROO● → ROOR +O●
ROO● + R● → ROOR
R● + R● → R-R
Những phản ứng này xúc tác cho các phản ứng khác. Sự tự ôxy hóa lipid được gọi
là phản ứng gốc tự do. Khi các gốc tự do phản ứng với nhau, các sản phẩm không gốc tự
do sẽ tạo thành và phản ứng kết thúc.
Ngoài hiện tượng tự ôxy hóa, lipid còn có thể bị ôxy hóa bằng enzyme
lipoxygenase.
1.3.2 Chống ôxy hóa [d]
Chất chống ôxy hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình
ôxy hóa chất khác. Sự ôxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển
sang chất ôxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyển phá hủy tế
bào sinh vật. Chất chống ôxy hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự
do, kìm hãm sự ôxy hóa bằng cách ôxy hóa chính chúng. Để làm vậy người ta hay dùng
các chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống ôxy hóa.
Phản ứng của chất chống ôxy hóa với gốc tự do như sau:
R● + AH → RH +A●
RO● + AH → ROH + A●

8


ROO● + AH → ROOH + A●
R● + A● → RA
RO● + A● → ROA
ROO● +A● → ROOA

- Một số chất chống ôxy hóa:
Chất chống ôxy hóa trong thực phẩm bao gồm 2 nhóm chính:
+ Chất chống ôxy hóa tự nhiên: Acid ascorbic (vitamin C); tocopherol (vitamin
E); carotenoids; flavanone và flavonol; vanilin,…
+ Chất chống ôxy hóa tổng hợp: BHT (butylated hydroxytoluen), BHA (butylated
hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (tertbutyl hydroquinone), dodecyl gallate,
propul gallate, ascorbyl palmitate,…
1.3.3 Một số phương pháp phân tích đánh giá hoạt tính chống ôxy hóa [e]
a. Phương pháp xác định trực tiếp hoạt tính chống ôxy hóa
- Phương pháp TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity): hoạt tính chống ôxy
hóa so với khả năng chống ôxy hóa của trolox.
- Phương pháp DPPH (scavenging ability towards DPPH radicals): khả năng quét
gốc tự do DPPH.
- Phương pháp ORAC (oxygen radical absorbance capcity): khả năng hấp thụ gốc tự
do chứa ôxy hoạt động.
- Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential): khả năng chống
ôxy hóa bằng cách bẫy các gốc tự do.
- Phương pháp FRAP (ferric ruducing-antioxidant power): hiệu lực chống ôxy hóa
bằng phương pháp khử sắt.
b. Phương pháp xác định gián tiếp hoạt tính chống ôxy hóa
- Phương pháp cân khối lượng.
- Chỉ số peroxide (PV).
- Chỉ số pentadien liên hợp.
9


- Chỉ số para-anisidine.
- Chỉ số acid thiobarbituric (TBA).
Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng phương pháp DPPH:
1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) là một gốc tự do bền, có màu tía và có độ
hấp thụ cực đại ở bước sóng 515 nm. Khi có mặt chất chống ôxy hóa, nó sẽ bị khử thành
2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazine (DPPH-H), có màu vàng. Đo độ giảm hấp thụ ở bước
sóng 515 nm để xác định khả năng khử gốc DPPH của chất chống ôxy hóa.

Hình 1.5. Phản ứng giữa DPPH và một chất chống ôxy hóa [f]

1.4 Các phương pháp chiết tách hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học
1.4.1

Phương pháp truyền thống [2]

Phương pháp chiết bao gồm cả việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và kĩ thuật chiết.
Một phương pháp chiết thích hợp khi biết rõ thành phần hóa học của nguyên liệu, mỗi
loại hợp chất có độ hòa tan khác nhau trong từng loại dung môi. Vì vậy, không thể có một
phương pháp dịch chiết chung cho tất cả các hợp chất.
Các phương pháp chiết thông thường như:
• Phương pháp ngâm kiệt.
• Phương pháp ngâm dầm.
• Phương pháp Soxhlet.
• Phương pháp đun hoàn lưu.
• Phương pháp lôi cuốn hơi nước.
10


1.4.2 Phương pháp hiện đại [3]
Để làm tăng hiệu quả của quá trình dịch chiết, các nghiên cứu đã đưa ra để cải
thiện phương pháp trích ly bằng dung môi bằng cách áp dụng các biện pháp như hỗ trợ vi
sóng (sử dụng vi sóng để làm phá vỡ các tế bào), siêu âm, áp dụng các kĩ thuật trích ly
bằng CO2 siêu tới hạn, trích ly pha rắn (SPE-solid phase extraction) hoặc kĩ thuật trích ly
bằng cách nén chất lỏng.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng:
Nguyên lý: Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong tế bào thực vật bị nóng lên thật
nhanh, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa dịch chiết bị vỡ ra, dịch chiết
thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ ngưng tụ.
 Ưu điểm:
+ Hiệu suất có thể bằng hoặc cao hơn những phương pháp khác nhưng thời gian cần
chiết rất ngắn.
+ Dịch chiết thu được có mùi tự nhiên. Sản phẩm phân hủy trong dịch chiết giảm đi.
+Tiết kiệm thời gian, năng lượng, giảm giá thành sản xuất.
 Nhược điểm:
Năng lượng chiếu xạ lớn sẽ làm cho một số cấu phần trong dịch chiết bị phân hủy.
1.5 Phương pháp tối ưu hóa bằng bề mặt đáp ứng RSM [20]
Để tìm được điểm tối ưu về hàm lượng phenolics, thì có rất nhiều phương pháp như
sử dụng đường dốc nhất, bề mặt đáp ứng…Trong đó, phương pháp bề mặt đáp ứng
(Response Surface Methodology - RSM) được sử dụng phổ biến do phương pháp này cho
kết quả nhanh và tương đối chính xác.
Phương pháp bề mặt đáp ứng RSM là một phương pháp thống kê sử dụng các dữ
liệu định lượng từ các thí nghiệm để xác định và giải thích nhiều biến phương trình. RSM
khám phá các mối quan hệ giữa các biến và giải thích một hay nhiều biến phản ứng.
Phương pháp này đã được giới thiệu bởi GEP Box và KB Wilson vào năm 1951. Ý tưởng
chính của RSM là sử dụng một chuỗi các thí nghiệm được thiết kế để có được một phản

11


ứng tối ưu. Để làm điều này, Box và Wilson đã sử dụng một mô hình đa thức bậc hai. Mô
hình này chỉ là xấp xỉ, nhưng lại tương đối dễ dàng áp dụng.
1.5.1 Nguyên tắc của RSM [21]
RSM khám phá các mối quan hệ giữa các biến giải thích và một hay nhiều biến
phản ứng. Người ta gọi là bề mặt đáp ứng, đại diện hình học hàm mục tiêu của một quá
trình vật lý không gian - thời gian ngẫu nhiên cho những biến kích thích. Đặc tính được
nghiên cứu, hay hàm mục tiêu Y là kết quả của sự chuyển đổi bằng một chức năng đáp
ứng rõ ràng (hay còn gọi là chức năng chuyển đổi). Sự thay đổi giá trị của các biến đầu
vào sẽ kéo theo sự thay đổi chức năng của hàm mục tiêu. Những mô hình thí nghiệm của
mặt đáp ứng lưu ý đến sự lựa chọn các biến kích thích, xác định các giai đoạn quan sát và
tính toán sai số. Những biến đầu vào Xi (i = 1, …,n) cũng được gọi là những biến cơ sở.
Chúng được đặc trưng bởi một loạt các thông tin thống kê µj (j = 1,…, p) (chức năng phân
phối độc lập hoặc tương quan, chuẩn hóa…). Trong trường hợp chung, những biến Xi là
những biến thay đổi theo không gian - thời gian. Việc điều chỉnh hàm mục tiêu phải dựa
trên một cơ sở của những số liệu thí nghiệm (thí nghiệm vật lý hay số học) và một hệ cho
việc tính toán các sai số, nó cho phép ta suy ra được các thông số Xk. Sự biểu diễn hình
học của chức năng đáp ứng dưới dạng một đường cong, một mặt phẳng hoặc một mặt
phẳng gia tăng được gọi là bề mặt đáp ứng.
1.5.2 Công dụng của RSM

- Xác định các mức yếu tố làm thỏa mãn đồng thời các thông số kỹ thuật mong muốn.
-

Kết hợp tối ưu hoá cho các yếu tố để cho ra kết quả mong muốn đạt được và mô tả

kết quả tối ưu đó.

- Cho ra một kết quả đặc trưng khi nó bị ảnh hưởng bởi những sự thay đổi của các
mức yếu tố vượt quá mức đang quan tâm.

- Đạt được một sự hiểu biết về định lượng của hệ thống xử lí vượt qua vùng thử
nghiệm.

- Sản xuất các sản phẩm đặc trưng trong vùng, ngay cả khi kết hợp với các yếu tố
không chạy.

12


1.5.3 Ưu, nhược điểm của RSM [20]

- Ưu điểm:
+ Mang tính thực tế vì số liệu được lấy từ thực nghiệm.
+ Có thể áp dụng cho bất kì hệ thống nào có biến đầu vào và mục tiêu đầu ra.
+ Đánh giá tổng hợp được tác động của các yếu tố ảnh hưởng.
+ Thực hiện dễ dàng, nhanh chóng.
- Nhược điểm:
+ Chỉ mang tính gần đúng.
+ Phạm vi tác dụng bị giới hạn, mặt đáp ứng sẽ không có giá trị đối với những vùng khác
ngoài dải yếu tố đang nghiên cứu.

13


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×