Tài liệu Nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp phun sấy.

,V NU ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ne an dP ha CAO THỊ HƯỜNG rm a cy KHOA Y DƯỢC of M ed ici NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT MẬT ONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SẤY ho ol KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Co p yri gh t © Sc NGÀNH DƯỢC HỌC HÀ NỘI - 2018 ,V NU ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ne an dP ha CAO THỊ HƯỜNG rm a cy KHOA Y DƯỢC ici NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT MẬT ONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SẤY ed KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC of M NGÀNH DƯỢC HỌC ho ol KHÓA: QH2013.Y 2. PGS.TS Nguyễn Thanh Hải Co p yri gh t © Sc Người hướng dẫn: 1. ThS. Trịnh Ngọc Dương HÀ NỘI – 2018 ,V NU LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự kính trọng và biết ơn, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành cy nhất tới: thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Thanh Hải – Phó chủ nhiệm phụ trách Khoa Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội, Chủ nhiệm bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược phẩm - người thầy đã luôn động viên, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trên rm a con đường học tập, rèn luyện và nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc đến ThS. Trịnh Ngọc Dương là người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian hoàn ne an dP ha thành khóa luận. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược phẩm - những người đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, thực nghiệm và nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và người thân đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại Co p yri gh t © Sc ho ol of M ed ici Khoa Y-Dược Đại học Quốc gia Hà Nội. Hà Nội, ngày 09 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Cao Thị Hường ,V NU MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1 cy CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................2 rm a 1.1. Mật ong .............................................................................................................2 1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc.............................................................................2 ne an dP ha 1.1.2. Một số đặc tính vật lí ..................................................................................2 1.1.3. Thành phần hóa học của mật ong ...............................................................3 1.1.4. Tác dụng và công dụng của mật ong trong chăm sóc sức khỏe và làm đẹp ... 4 1.1.5. 5–hydroxymethylfurfural (HMF) và các chỉ tiêu đánh giá mật ong ..........5 1.2. Phun sấy ............................................................................................................7 1.2.1. Khái niệm ...................................................................................................7 ici 1.2.2. Quá trình phun sấy .....................................................................................7 ed 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun sấy ...........................................8 1.2.4. Ưu, nhược điểm của phun sấy ....................................................................8 of M 1.2.5. Ứng dụng của phun sấy ..............................................................................9 1.3. Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM) ..............................................9 ho ol 1.3.1. Định nghĩa tối ưu hóa .................................................................................9 1.3.2. Thiết kế thí nghiệm...................................................................................10 1.3.3. Một số thiết kế thí nghiệm thường dùng ..................................................11 Sc 1.3.4. Tối ưu hóa bằng phân tích mặt đáp ..........................................................13 © 1.4. Các nghiên cứu về bột mật ong phun sấy .......................................................14 1.4.1. Nghiên cứu trong nước .............................................................................14 gh t 1.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước ......................................................................14 yri CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................18 Co p 2.1. Nguyên liệu, trang thiết bị nghiên cứu ...........................................................18 2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................18 ,V NU 2.1.2. Thiết bị dụng cụ ........................................................................................18 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................19 2.2.1. Phương pháp đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật ong cy nguyên liệu được sử dụng ..................................................................................19 2.2.2. Phương pháp bào chế ...............................................................................21 rm a 2.2.3. Phương pháp đánh giá tiêu chuẩn chất lượng ..........................................22 ne an dP ha 2.2.4. Thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. .................................................................................23 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................24 CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...........................25 3.1. Kết quả đánh giá hàm lượng nước và hàm lượng HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu sử dụng. ..............................................................................................25 3.2. Lựa chọn chất mang sử dụng trong công thức bào chế ..................................25 ici 3.3. Kết quả khảo sát sơ bộ các yếu tố đầu vào, khoảng biến thiên cho các thông số của dịch phun sấy ..............................................................................................26 of M ed 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phun sấy, độ ẩm và hàm lượng HMF có trong bột phun sấy .....................................................................26 3.3.2. Khảo sát tốc độ phun sấy đến hiệu suất, độ ẩm, hàm lượng HMF của bột mật ong ...............................................................................................................27 ho ol 3.3.3. Khảo sát tỷ lệ hàm lượng chất rắn trong dịch phun sấy lên hiệu suất, độ ẩm, hàm lượng HMF của bột mật ong ...............................................................28 Sc 3.3.4. Khảo sát tỷ lệ phối hợp của tá dược chất mang với mật ong trong dịch phun sấy ..............................................................................................................29 © 3.4. Tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. .30 3.4.1. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả: .......................................................30 gh t 3.4.2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng thông qua mặt đáp .................................35 yri 3.4.3. Lựa chọn công thức tối ưu để bào chế .....................................................40 Co p KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ký hiệu Nội dung Năng suất hấp thụ gốc oxy DĐVN Dược điển Việt Nam MD Maltodextrin ANN Mạng nơ ron nhân tạo HMF 5-hydro methyl fufural RSM Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng KTTP Kích thước tiểu phân NSX Nhà sản xuất AOA Hoạt tính chống oxy hóa ho ol Sc © gh t yri Tiêu chuẩn Việt Nam Gôm Arabic GA rm a ne an dP ha ici ed Hàm lượng phenol tổng of M TCVN cy ORAC TPC Co p ,V NU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ,V NU DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Tên bảng STT Trang Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu Bảng 3.1 Kết quả đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu 25 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất phun sấy và hàm lượng HMF 26 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ phun lên hiệu suất và hàm lượng HMF 27 ne an dP ha rm a cy Bảng 2.1 18 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn trong Bảng 3.4 dịch phun lên hiệu suất và hàm lượng HMF 28 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược/ mật ong đến Bảng 3.5 ici hiệu suất và hàm lượng HMF 29 Kí hiệu và các mức của biến độc lập 31 Bảng 3.7 Kí hiệu và các mức của biến phụ thuộc 31 Bảng 3.8 Thí nghiệm thiết kế 32 Bảng 3.9 Kết quả đánh giá hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF trong bột mật ong theo thí nghiệm thiết kế Bảng 3.10 Giá trị dữ liệu phân tich ANOVA của các biến đầu ra. 34 33 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của các biến độc lập và các biến phụ thuốc 35 Bảng 3.12 Kết quả tối ưu hóa bằng phần mềm INFormv3.2 40 Co p yri gh t © Sc ho ol of M ed Bảng 3.6 Tên hình vẽ, đồ thị STT Trang 6 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình bào chế bột mật ong phun sấy 22 Hình 3.1 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược / mật ong và tỷ lệ nước/ chất rắn lên hiệu suất phun sấy trong trường hợp sử dụng chất mang là maltodextrin. 35 Hình 3.2 Mặt đáp biểu hiện sự ảnh hưởng của tốc độ bơm và nhiệt độ lên hiệu suất phun sấy trong trường hợp chất mang là maltodextrin 36 Hình 3.3 Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên hiệu suất phun với gôm arabic ( cố định các yếu tố còn lại tại tâm) 37 ici ne an dP ha rm a cy Hình 1.1 Chuỗi phản ứng hóa học tạo thành HMF: fructopyranose (1), fructofuranose (2), hai giai đoạn trung gian của quá trình khử nước (3 và 4), HMF (5). Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên độ ẩm của khối bột khi phun với gôm arabic. 38 Hình 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên độ ẩm của khối bột khi phun với maltodextrin. 39 of M ed Hình 3.4 Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn và nhiệt độ lên hàm lượng HMF 39 Hình 3.7 Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tốc độ bơm, nhiệt độ đầu vào lên hàm lượng HMF 39 Hình 3.8 Hình ảnh bột mật ong phun sấy 41 gh t © Sc ho ol Hình 3.6 yri Co p ,V NU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ,V NU ĐẶT VẤN ĐỀ cy Mật ong là một sản phẩm tự nhiên được sử dụng phổ biến trong suốt lịch sử nhân loại. Trong y học cổ truyền, mật ong là một loại dược liệu quý với vị ngọt, tính cam, bình; quy vào các kinh phế, tỳ, đại trường. Mật ong được sử dụng phổ biến rm a trong các bài thuốc dân gian như trị ho (chanh đào, quất, mật ong), bài thuốc hỗ trợ tiêu hóa (mật ong, nghệ) với công dụng như bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức đề kháng, làm đẹp, hỗ trợ tiêu hóa [2]. Thông qua những báo cáo lâm sàng gần đây cho ne an dP ha thấy, có rất nhiều bằng chứng khoa học đã chứng minh tác dụng của mật ong như chống viêm, kháng khuẩn, hỗ trợ làm nhanh lành vết thương[13, 35]. Đó cũng là tiền đề cho sự ra đời hàng loạt các sản phẩm thuốc, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm có nguồn gốc từ mật ong ở trong lẫn ngoài nước. Một vấn đề lớn gặp phải là mật ong dạng lỏng có độ nhớt cao làm cho việc sử dụng và bảo quản gặp rất nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, sự xuất hiện của nước trong mật ong tạo điều kiện dễ dàng cho nấm men và vi khuẩn phát triển. Mật ong ở ed ici dạng bột có thể khắc phục những vấn đề này, tăng cường độ ổn định, kéo dài thời gian bảo quản và do đó, có tiềm năng thương mại hóa tốt trong ngành thực phẩm và chế biến dược phẩm. Bột mật ong sử dụng vẫn giữ được hương vị, màu sắc, mùi thơm, chất lượng, trong khi hiện tượng biến tính bởi nhiệt gặp phải khi sử dụng mật ho ol of M ong dạng lỏng. Ngoài ra, bột mật ong cũng đã được sử dụng trong ngành mỹ phẩm chăm sóc da và tóc [44]. Hiện nay, các nghiên cứu trong nước về mật ong tương đối nhiều. Tuy nhiên, chưa có bất kì nghiên cứu nào khai thác về đề tài bào chế mật ong dưới dạng bột [3,5]. Sc Do vậy, việc nghiên cứu phát triển mật ong dạng bột là rất cần thiết, thực tiễn, có ý nghĩa quan trọng và tiềm năng ứng dụng rất cao. Với mong muốn khắc phục những khó khăn do độ nhớt cao của mật ong dạng lỏng gây ra, đồng thời nâng gh t © cao độ ổn định của mật ong trong quá trình sử dụng và bảo quản, thêm vào đó mật ong ở dạng bột cũng có thể đóng vai trò như một dược liệu sử dụng trong công nghệ bào chế, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp phun sấy” với mục tiêu : Co p yri 1. Khảo sát xây dựng công thức cho bột mật ong phun sấy và đánh giá một số đặc tính của bột phun sấy. Tối ưu hóa công thức bào chế cho bột mật ong phun sấy dựa trên 1 số chỉ tiêu. 1 ,V NU CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 . Mật ong 1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc cy Mật ong là chất ngọt tự nhiên do loài ong (apis) tạo ra, có giá trị dinh dưỡng rm a cao. Ong lấy mật hoa hoặc dịch ngọt tiết ra từ cây hoặc dịch tiết của côn trùng, sau đó chuyển hóa bằng cách kết hợp với những chất đặc biệt trong cơ thể, tích lũy, tách nước, và lưu giữ trong tổ [1]. 1.1.2.1. ne an dP ha 1.1.2. Một số đặc tính vật lí Màu sắc Màu sắc là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá chất lượng của mật ong. Nguồn gốc mật ong, thành phần khoáng chất, hàm lượng hóa học và nhiệt độ đều có thể ảnh hưởng đến màu sắc. Các thành phần tạo màu cho mật ong bao gồm các chất màu thực vật, như chất diệp lục, carotene, xanthophylls và sắc tố màu vàng xanh [2, 20, 22]. Tỷ trọng ici 1.1.2.2. Độ nhớt 1.1.2.3. of M động từ 1,40 đến 1,45 [2, 3]. ed Tỷ trọng của mật ong phụ thuộc vào hàm lượng nước có trong mật ong, dao ho ol Mật ong là chất lỏng có độ nhớt cao nhớt. Độ nhớt của nó phụ thuộc vào từng loại mật ong và sẽ thay đổi tùy theo tỷ lệ các thành phần của nó và điều kiện môi trường, đặc biệt là hàm lượng nước và nhiệt độ [2]. Sc Độ nhớt của mật ong ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình sử dụng . Mật ong có chất lượng cao thường đặc và nhớt. Nếu hàm lượng nước cao, mật ong sẽ trở nên © ít nhớt hơn. Các loại protein, tỷ lệ hàm lượng fructose cũng làm tăng độ nhớt của mật ong [24]. Tính hút ẩm gh t 1.1.2.4. Co p yri Tính hút ẩm đặc trưng cho khả năng hấp thụ và giữ độ ẩm từ môi trường. Đối với mật ong, đặc tính này có được chủ yếu là do nồng độ cao của fructose [26]. Mật ong bình thường có hàm lượng nước từ 18,8% trở xuống sẽ hấp thụ độ ẩm từ không khí có độ ẩm trên 60%. Do đó, trong quá trình chế biến hay bảo quản, đặc tính hút ẩm này có thể gây ra nhiều khó khăn [33]. 2 ,V NU 1.1.3. Thành phần hóa học của mật ong Thành phần của mật ong tương đối biến thiên và chủ yếu phụ thuộc vào cy nguồn hoa. Tuy nhiên, một số yếu tố bên ngoài cũng đóng vai trò nhất định, như các nhân tố môi trường và cách thức chế biến. Có ít nhất 181 hợp chất trong mật ong đã được xác định [17]. rm a 1.1.3.1 Thành phần carbohydrat Mật ong chủ yếu là carbohydrat, chiếm khoảng 95% trọng lượng khô. Nhiều ne an dP ha loại disaccharides và trisaccharides khác nhau được báo cáo và mô tả bởi Moreira và De Maria (2001). Một vài trong số đó không tìm thấy trong mật hoa nhưng được hình thành dưới tác động của các enzym trong nước bọt của ong trong môi trường acid [17, 34]. Glucose: Chiếm 50% tổng số đường trong mật ong và 35% khối lượng toàn phần Fructose: Chiếm khoảng 38,5% khối lượng mật ong. Đường fructose khó kết tinh, loại mật ong có hàm lượng đường frutose cao sẽ bảo quản được lâu hơn mà vẫn duy trì ở thể lỏng. Sacarose: Chiếm khoảng 2%, mật ong đang trong giai đoạn trung gian có thể - ici - ed - chứa tới 6% sacarose [14, 34, 43]. of M 1.1.3.2 Protein, enzyme và amino acid Sc ho ol Mật ong chứa khoảng 0,5% protein, chủ yếu là các enzyme và các acid amin tự do. Ba loại enzym chính ở trong mật ong bao gồm diastase (amylase), có khả năng phân huỷ tinh bột hoặc glycogen thành các đơn vị đường nhỏ hơn; invertase (sucrase, α-glucosidase) có khả năng phân huỷ sucrose thành fructose và glucose; và glucose oxidase xúc tác quá trình sản sinh hydrogen peroxide và acid gluconic từ glucose [15]. Co p yri gh t © Amino acid trong mật ong chiếm 1% về khối lượng. Hàm lượng acid amin tự do trong mật ong tương ứng là từ 10 đến 200 mg/100 g, chủ yếu là proline, tương ứng với khoảng 50% tổng số acid amin tự do. Ngoài ra, còn có 26 acid amin khác trong mật ong, tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào nguồn gốc của mật hoa hay dịch ngọt. Vì phấn hoa là nguồn gốc chính của các acid amin mật ong, nên đại diện các acid amin của mật ong có thể coi là đặc trưng của nguồn gốc thực vật [23]. 3 ,V NU 1.1.3.3 Vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng Thành phần các nguyên tố vi lượng và nồng độ khoáng chất có trong mật ong phụ thuộc vào nguồn gốc thực vật và địa chất. rm a Khoáng chất: P, S, Ca, Mg, K, Na, Zn, Fe, Cu và Mn. cy Các nguyên tố vi lượng: Al, Ba, Sr, Bi, Cd, Hg, Pb, Sn, Te, Tl, W, Sb, Cr, Ni, Ti, V, Co và Mo. ne an dP ha Hàm lượng vitamin trong mật ong thấp, bao gồm thiamin (B1), riboflavin (B2), niacin (B3), acid pantothenic (B5), pyridoxine (B6),acid folic (B9), acid ascorbic (C) và phylloquinon (K)...[14, 15]. 1.1.3.4 Polyphenols Mật ong có chứa khoảng 0,1% - 0,5% các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm về các chất chống oxy hoá, kháng khuẩn, kháng virut, chống ung thư, và nhiều hoạt động sinh học khác [9]. of M 1.1.3.5 Hợp chất tạo hương ed nồng độ phenolic [9, 18, 19, 38]. ici Hoạt tính chống oxy hoá của polyphenol mật ong có thể được đo trên ống nghiệm (in vitro) bằng cách so sánh khả năng hấp thu gốc oxy (ORAC) với tổng ho ol Hương vị mật ong là một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng được áp dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và cũng là tiêu chí lựa chọn của người tiêu dùng. Hơn 500 hợp chất khác nhau đã được xác định trong thành phần dễ bay hơi của mật ong có nguồn gốc từ các loại hoa khác nhau, bao gồm nhiều monoterpene, diterpene, sesquiterpene và terpenoid, acid béo, rượu, ceton và aldehyde [32]. Sc 1.1.4. Tác dụng và công dụng của mật ong trong chăm sóc sức khỏe và làm đẹp 1.1.4.1 Tác dụng dinh dưỡng gh t © Mật ong là một thực phẩm dinh dưỡng có tác dụng thay thế đường nhằm cung cấp năng lượng, bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức đề kháng, phòng chống nhiễm khuẩn cho cơ thể [2]. Co p yri 1.1.4.2 Tác dụng chống oxi hóa Các acid phenolic và flavonoid có trong mật ong đóng vai trò quan trọng đối với khả năng chống oxi hóa. Mật ong sử dụng một mình hoặc phối hợp có khả năng phòng chống và ngăn ngừa một số bệnh như xơ vữa động mạch và ung thư [10, 38, 41]. 4 ,V NU 1.1.4.3 Tác dụng kháng khuẩn Mật ong có tác dụng kháng khuẩn là nhờ sự có mặt của glucose oxidase, áp cy suất thẩm thấu cao, pH acid, và sự có mặt của nhiều chất có tác dụng kháng khuẩn. Mật ong có phổ kháng khuẩn rộng, được chứng minh là có khả năng ức chế hơn 80 loại vi khuẩn, ví dụ như S. aureus, Enterococcus kháng vancomycin, và P. rm a Aeruginosa [28, 38]. 1.1.4.4 Tác dụng dưỡng da ne an dP ha Mật ong được kí hiệu trong Danh mục Thành phần Mỹ phẩm Quốc tế (INCI) dưới tên gọi "Honey" hoặc "Mel" (số CAS 8028-66-8), và được xếp vào nhóm làm mềm da / làm ẩm / dưỡng ẩm. Tác dụng dưỡng ẩm của mật ong chủ yếu liên quan đến hàm lượng fructose và glucose cao, có khả năng tạo liên kết hydro với nước từ đó duy trì độ ẩm của lớp sừng. Khả năng tái tạo da xuất phát từ sự có mặt các acid amin (chủ yếu là proline), và các acid hữu cơ (chủ yếu là acid gluconic). Mật ong thường được sử dụng trong mỹ phẩm với tỷ lệ từ 1 - 10% [25]. ici 1.1.4.5 Tác dụng dưỡng tóc Mật ong tỉ lệ 3 – 20% trong dầu gội đầu làm giảm tóc rối, giúp tóc suôn of M ed mượt, giữ độ ẩm và dễ chải. Nhờ đặc tính kháng khuẩn và chống nấm, mật ong cũng được sử dụng để trị gàu [29]. 1.1.4.6 Tá dược làm ngọt và bảo quản ho ol Với thành phần chủ yếu là đường, mật ong được sử dụng như một loại tá dược làm ngọt hoặc bảo quản trong một số công thức bào chế. 1.1.5. 5–hydroxymethylfurfural (HMF) và các chỉ tiêu đánh giá mật ong 1.1.5.1 Hình thức cảm quan Sc Mật ong là chất lỏng đặc sánh, hơi trong, màu vàng nhạt hoặc vàng cam đến © nâu hơi vàng, mùi thơm, vị rất ngọt. Khi để lâu hoặc để lạnh trong mật ong sẽ có những tinh thể dạng hạt dần dần tách ra [6]. gh t 1.1.5.2 Hàm lượng nước yri Hàm lượng nước trong mật ong không quá 20% [6]. Co p 1.1.5.3 5–hydroxymethylfurfural (HMF) 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) là một hợp chất furan vòng được hình thành từ quá trình dehydrat hoá đường trong môi trường acid, là sản phẩm trung 5 ,V NU gian của phản ứng Maillard. Trên thực tế, các sản phẩm nước ngọt và một số thuốc, thực phẩm chức năng có tỷ lệ đường cao đều là những sản phẩm có nguy cơ chứa 5- ne an dP ha rm a cy HMF với hàm lượng lớn, nồng độ của nó cũng tăng lên do nhiệt độ hoặc thời gian bảo quản dài [11]. Hình 1.1: Chuỗi phản ứng hóa học tạo thành HMF: fructopyranose (1), fructofuranose (2), hai giai đoạn trung gian của quá trình khử nước (3, 4), HMF (5) [11]. ed ici Mật ong là một sinh phẩm chứa thành phần chủ yếu là đường. Do đó, HMF đóng vai trò như một chỉ số được công nhận liên quan đến chất lượng của mật ong. of M Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành HMF ở mật ong trong bao gồm: việc sử dụng các hộp kim loại và các đặc tính hóa lý (độ pH, độ acid và hàm lượng khoáng chất) của mật ong, nguồn hoa của mật ong, độ ẩm, nhiệt độ. Sc ho ol Codex Alime Ntarius (2000) đã xác định rằng hàm lượng HMF của mật ong sau khi chế biến và / hoặc pha trộn không được cao hơn 80 mg/ kg. Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn Châu Âu (Liên minh châu Âu năm 2002) đề xuất giới hạn dưới 40 mg/ kg trừ những trường hợp ngoại lệ sau: giới hạn 80 mg/ kg được phép cho mật ong bắt nguồn từ các nước nhiệt đới, giới hạn 15 mg/ kg đối với mật ong có nồng độ enzym thấp [8]. Co p yri gh t © Theo tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 5267-1:2008) hàm lượng HMF của mật ong sau khi chế biến và/ hoặc trộn không được lớn hơn 40 mg/ kg. Tuy nhiên, trong trường hợp mật ong nói rõ có nguồn gốc từ các nước hoặc khu vực nhiệt đới, thì hỗn hợp của các loại mật ong này có hàm lượng hydroxymetylfurfural không được lớn hơn 80 mg/ kg [6]. HMF ở nồng độ cao có độc tính tế bào, gây kích ứng mắt, đường hô hấp trên, da và màng nhầy, nguy cơ gây đột biến gen, phá vỡ hoạt động của AND và gây rối 6 ,V NU loạn chức năng gan. Chính vì vậy mà việc đánh giá hàm lượng HMF cho bột mật ong phun sấy là một bước quan trọng trong đánh giá chất lượng bột [8]. 1.2. Phun sấy cy 1.2.1. Khái niệm Phun sấy là một phương pháp có thể áp dụng với nhiều chất, cả với những rm a chất nhảy cảm với nhiệt. Sản phẩm tạo thành là vi cầu, vi nang. Do là một quá trình khép kín nên phương pháp này có thể áp dụng đối với những cơ sở đạt tiêu chuẩn GMP và sản xuất thuốc vô trùng. Ngoài ứng dụng trong dược phẩm, phun sấy còn ne an dP ha được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và sản xuất hương liệu [16]. 1.2.2. Quá trình phun sấy Quá trình phun sấy gồm 3 giai đoạn cơ bản: - ici Giai đoạn thứ nhất: Sự phân tán dung dịch thành tiểu phân mù. Giai đoạn thứ hai: Phun dung dịch thành tiểu phân đồng thời với một dòng khí nóng, tiểu phân tiếp xúc với khí nóng và có sự bốc hơi dung môi. Giai đoạn thứ ba: Tách tiểu phân rắn từ dòng khí và tập trung các hạt này - trong các phòng chứa. ho ol of M ed Thông thường, một máy phun sấy bao gồm một khoang chứa dịch phun, vòi phun hoặc bộ phận phun quay, bộ phận làm nóng không khí. Bộ phận phun quay sử dụng lực li tâm để tạo giọt phun. Bộ phận phun nén sử dụng lực nén để đẩy dịch phun ra vòi phun. Dịch phun được đưa ra đầu phun, tại đây tạo thành luồng khí phun tốc độ cao tạo ra các giọt phun nhỏ li ti. Cả dịch phun và luồng khí nóng đi qua buồng sấy. Sau đó, cyclon sẽ tách bột tạo thành ra khỏi không khí vào khoang thu hồi sản phẩm. Sc Bước đầu tiên là chế tạo một hỗn hợp đồng nhất dược chất và tá dược. Dược gh t © chất có thể được phân tán dưới dạng dung dịch, hỗn dịch hoặc nhũ tương. Hỗn hợp này được phun vào môi trường làm khô, thường là không khí hoặc một vài khí trơ nếu hỗn hợp phun sấy có chứa dung môi hữu cơ. Dung môi được bốc hơi để tạo thành dạng thuốc rắn. Co p yri Mỗi giọt nhỏ được phun sấy sẽ hình thành một tiểu phân, kích thước tiểu phân được quyết định bởi kích cỡ giọt phun, các thành phần chất rắn trong dịch phun và tỷ trọng của tiểu phân rắn tạo thành. Giọt phun có thời gian lưu trú trong máy phun sấy rất ngắn (tính bằng giây), do đó giảm thiểu sự phân hủy của các thành phần nhảy cảm với nhiệt. Ngoài ra, dược chất chịu nhiệt độ thấp hơn nhiều nhiệt độ 7 ,V NU ở vùng sấy do tác dụng làm mát của dung môi hữu cơ bị bốc hơi. Đối với một công thức và quá trình bào chế nhất định, hàm lượng chất rắn và mật độ khối bột tạo cy thành là hằng định trong một số lô sản xuất và giữa các lô khác nhau. Sự phân bố kích thước tiểu phân ban đầu được quyết định bởi sự phân bố kích thước của các giọt phun. Vì vậy, ta có thể thu được các tiểu phân phun sấy có khoảng phân bố rm a kích thước hẹp khi đầu phun được thiết kế tốt và kiểm soát tốt các thông số của quá trình phun như tốc độ phun, kích cỡ vòi phun, nhiệt độ trong buồng sấy và khoang thu hồi sản phẩm cũng như kích cỡ của hai khoang này. ne an dP ha Có thể cải thiện chất lượng của sản phẩm phun sấy thu được khi thêm chất dẻo thúc đẩy quá trình đông tụ polyme, hình thành lớp màng mỏng, hình thành dạng cầu và bề mặt phẳng, nhẵn [16]. 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun sấy 1.2.3.1. Nồng độ chất khô của dung dịch - Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi của dung dịch nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình phun sấy. ici - Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình phun sấy. 1.2.3.2. Nhiệt độ sấy 1.2.3.3 ho ol of M ed Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun. Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ sấy. Tuy nhiên việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu nhảy cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình. Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy Sc Ngoài ra, các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm nguyên liệu, lưu lượng không khí nóng vào buồng và kích thước buồng sấy [16]. gh t © 1.2.4. Ưu, nhược điểm của phun sấy 1.2.4.1 Ưu điểm Quá trình phun sấy là một quá trình liên tục. Co p yri - Các tính chất vật lý của sản phẩm chính như hình dạng, kích thước, độ ẩm và độ trơn chảy có thể kiểm soát thông qua việc lựa chọn máy móc và các thao tác của quá trình. 8 Quá trình phun sấy thực tế gần như tức thì vì phần lớn sự bay hơi xảy ra ,V NU - trong một thời gian rất ngắn. Do đó, nó phù hợp với sản phẩm nhạy cảm với - cy nhiệt. Hạn chế nhiễm tạp vào các sản phẩm do ăn mòn thiết bị vì sự tiếp xúc giữa thiết bị và nguyên liệu là nhỏ nhất so với các phương pháp tạo hạt khác. rm a 1.2.4.2 Nhược điểm Như tất cả các quá trình nghiền khác, phun sấy cũng có những hạn chế sau: Không phù hợp cho bào chế các hạt có kích thước lớn hơn 200 mm - Hiệu quả sử dụng nhiệt thấp vì khí thải ra có chứa nhiệt, nhiệt này yêu cầu phải có một máy chuyển đổi nhiệt thay thế để loại bỏ. 1.2.5. Ứng dụng của phun sấy 1.2.5.1 Tạo hạt ne an dP ha - Tạo hạt có kích thước đồng đều, hình cầu, tỷ trọng thấp và chịu nén tốt. Do đó sử dụng bào chế các tá dược dập thẳng. ici 1.2.5.2 Thay đổi thuộc tính pha rắn ed Tạo ra các tiểu phân hình cầu trơn chảy chịu nén tốt dùng dập thẳng, cấu trúc of M hạt xốp nên làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan của dược chất, làm tăng tỷ lệ và tính ổn định của dạng vô định hình do kết hợp với các chất mang ổn định [16]. Ngoài ra phun sấy còn được ứng dụng trong bào chế vi nang, bào chế liposome và thiết kế dạng thuốc xông hít. Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM) ho ol 1.3. Sc Phương pháp đáp ứng bề mặt (Response surface methodology: RSM) được phát triển từ những năm 50 của thế kỉ trước bởi nhà khoa học Box và đồng sự [21]. 1.3.1. Định nghĩa tối ưu hóa gh t © Tối ưu hoá một công thức hay quy trình bào chế là việc tìm công thức, thông số (hay điều kiện tiến hành) của quy trình để sản phẩm làm ra đạt chất lượng tốt nhất trong giới hạn mong muốn của người làm thí nghiệm [37]. Co p yri Việc tối ưu hoá các công thức hay quy trình bào chế một cách đầy đủ nhiều khi đòi hỏi một khối lượng công việc khổng lồ mà các phương pháp tiến hành thí nghiệm cổ điển không thể giải quyết được. 9 ,V NU Theo lý thuyết hệ thống, một hệ thống có thể xem như là một tiến trình chuyển đổi từ đầu vào (input) thành đầu ra (output). Trên thực tế, chất lượng của đầu ra cy không những bị ảnh hưởng bởi đầu vào mà còn có nhiều yếu tố khác có thể không được biết. Do đó, có thể sử dụng các yếu tố được biết, điều khiển được và có ảnh hưởng đến tiến trình để tối ưu hoá. rm a Như vậy, để tối ưu hoá phải mô tả được mối quan hệ giữa biến đầu ra và biến đầu vào. Công việc này khá phức tạp bởi vì không chỉ có những biến đầu vào được đưa vào nghiên cứu mới ảnh hưởng đến giá trị của biến đầu ra mà còn nhiều yếu tố ne an dP ha khác mà người làm thí nghiệm không thể kiểm soát hết được [37]. Có hai cách chính để mô tả quan hệ giữa biến đầu ra và biến đầu vào: - Dùng mô hình (phương trình) toán học: Đây là cách mô tả đơn giản và dễ hiểu nhất. Phương trình thường có dạng đa thức có bậc ≤ 2 và được gọi là phương trình hồi quy. - Dùng mạng neuron nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN). cách khoa học. 1.3.2.1 Định nghĩa of M 1.3.2. Thiết kế thí nghiệm ed ici Dù sử dụng phương pháp nào, để mô tả chính xác mối quan hệ trên, cần phải tiến hành trước một số thí nghiệm và các thí nghiệm này phải được thiết kế một ho ol Phương pháp thiết kế thí nghiệm được Fisher đưa ra lần đầu tiên vào năm 1926, sau đó được Box, Hunter, Scheffé, Tagushi và các tác giả khác phát triển và hoàn thiện. Sc Thiết kế thí nghiệm là phương phương pháp lập kế hoạch và tiến hành thực gh t © nghiệm với số thí nghiệm tối thiểu, để thu nhận được thông tin tối đa từ tập hợp các dữ liệu, thí nghiệm, trong sự có mặt của nhiều yếu tố có thể làm biến đổi kết quả thí nghiệm.[27, 36]. yri 1.3.2.2 Trình tự tiến hành thiết kế thí nghiệm và tối ưu hoá Co p - Việc thiết kế thí nghiệm và tối ưu hoá gồm những bước cơ bản sau: Xác định các biến đầu ra (biến phụ thuộc) cần tối ưu hoá và yêu cầu của chúng. Đó có thể là các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm, giá thành, lượng nguyên - phụ liệu, năng lượng tiêu thụ... 10 ,V NU Xác định các biến đầu vào (biến độc lập) có khả năng ảnh hưởng đến các - biến đầu ra. Sàng lọc: thiết kế và tiến hành các thí nghiệm sơ bộ nhằm phân tích ảnh - cy hưởng của các biến đầu vào lên các biến đầu ra để loại bỏ các biến đầu vào không hoặc ít ảnh hưởng. Thiết kế và tiến hành thí nghiệm để phân tích ảnh hưởng của các biến đầu rm a - vào còn lại lên các biến đầu ra. Từ các kết quả thí nghiệm, xây dựng các mối quan hệ giữa các biến đầu ra và các biến đầu vào. Mối quan hệ này có thể ne an dP ha biểu diễn dưới dạng phương trình hồi quy dạng đa thức có bậc ≤ 2 hoặc mạng neuron nhân tạo. Những mối quan hệ này cho phép dự đoán giá trị của các biến đầu ra khi biết giá trị của các biến đầu vào mà không cần làm thêm thí nghiệm. Tối ưu hoá các biến đầu ra dựa trên các các mối quan hệ đã xây dựng để tìm các giá trị tối ưu của các biến đầu vào. - Làm thí nghiệm theo các giá trị tối ưu của các biến đầu vào vừa tìm được để kiểm tra và điều chỉnh nếu cần. - Triển khai sản xuất thử ở quy mô bán công nghiệp và công nghiệp. Trong giai đoạn này có thể tối ưu hoá quy trình bằng thuật toán tiến hoá (Evolutionary Optimization of Processes, EVOP). of M ed ici - 1.3.3. Một số thiết kế thí nghiệm thường dùng ho ol 1.3.3.1. Thiết kế bậc 1 Do tính đơn giản, số thí nghiệm không lớn, nên thiết kế bậc 1 rất hay dùng để sàng lọc các biến đầu vào [2, 7, 27]. Sc • Thiết kế 2n đầy đủ (mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 đầy đủ) Nếu mỗi biến đầu vào chỉ lấy 2 mức thực nghiệm thì số thí nghiệm phải làm n © sẽ là: N = 2 Co p yri gh t Trong đó: N: Số số hạng của phương trình hồi quy bậc 1 đầy đủ (cũng bằng số thí nghiệm phải làm). n: Số biến đầu vào 2: Số mức được chọn cho mỗi biến đầu vào 11 ,V NU • Thiết kế 2n rút gọn (mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 rút gọn) Mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 đầy đủ có nhược điểm là số thí nghiệm sẽ rất lớn khi số biến đầu vào phải khảo sát. Khi đó phải tiến hành thực nghiệm rút gọn. n-q Tính chuẩn hoá - Tính đối xứng. - Tính trực giao. ne an dP ha - rm a cy Số thực nghiệm rút gọn được tính theo công thức: N = 2 .Với n là số biến đầu vào và q là số mức rút gọn. Ma trận thực nghiệm của thiết kế rút gọn phải có 3 tính chất sau: • Thiết kế 22n kết hợp với ô vuông latin n Thiết kế 2 đầy đủ hay rút gọn đều có chung một nhược điểm là nếu dùng để khảo sát các biến định tính thì chỉ có thể đưa vào 2 mức cho mỗi biến định tính (ví dụ, với tá dược rã, chỉ có thể chọn 2 loại là tinh bột hay cellulose vi tinh thể). Để 2n 2n kết hợp với ô vuông latin, người ta dùng kiểu bố trí hỗn hợp ed Đối với thiết kế 2 ici khắc phục nhược điểm này có thể dùng thiết kế 2 kết hợp với ô vuông latin hoặc thiết kế D - optimal. 2n n of M giữa thí nghiệm 2 với ô vuông latin cỡ 2 ×2n. Kiểu bố trí này cho phép đưa vào trong mô hình thí nghiệm một số biến định tính thay đổi trên 2n mức và biến định lượng thay đổi trên 2 mức. ho ol 1.3.3.2. Thiết kế bậc 2 Thiết kế bậc 2 hay được sử dụng nhất là thiết kế hợp tử tại tâm [2, 36]. Sc • Phương pháp xây dựng tổng quát: Thiết kế hợp tử tại tâm cho n biến đầu vào gồm nhiều nhóm thí nghiệm: - NF thí nghiệm giống như thiết kế đầy đủ 2n hoặc rút gọn 2n-q. gh t © - 2n thí nghiệm tại các điểm "sao" (thí nghiệm nằm trên trục toạ độ ứng với biến đầu vào thứ i mà tại đó Xi = ±α, các biến đầu vào còn lại đều giữ ở mức 0). Co p yri - N0 thí nghiệm ở tâm. Sở dĩ cần có N0 thí nghiệm ở tâm này là vì trong thiết kế bậc 2, do số thí nghiệm thường khá lớn nên người ta không làm lặp lại tất cả các thí nghiệm mà chỉ làm lặp lại một thí nghiệm (thường là thí nghiệm ở tâm) rồi tính giá trị trung bình và phương sai của thí nghiệm ở tâm đó 12