Tài liệu Nghiên cứu điều kiện bao màng dịch chiết từ thân cây xáo tam phân paramignya trimera (oliv.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BAO MÀNG DỊCH CHIẾT TỪ LÁ CÂY XÁO TAM PHÂN Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trang Sĩ Trung TS. Nguyễn Văn Tặng Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thiện Lý Mã số sinh viên: 56130669 Khánh Hòa - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRNG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BAO MÀNG DỊCH CHIẾT TỪ LÁ CÂY XÁO TAM PHÂN GVHD: PGS. TS Trang Sĩ Trung TS. Nguyễn Văn Tặng SVTH: Trần Thị Thiện Lý MSSV: 56130669 Khánh Hòa, tháng 7/ 2018 i LỜI CAM ĐOAN Sinh viên: Trần Thị Thiện Lý Nơi đào tạo: Trường Đại học Nha Trang Khoa: Công nghệ Thực Phẩm Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trang Sĩ Trung TS. Nguyễn Văn Tặng Tên đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu điều kiện bao màng dịch chiết từ lá cây Xáo tam phân” Nội dung cam đoan: Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Văn Tặng và sự giúp đỡ của toàn thể cán bộ thuộc Trung tâm Thí nghiệm thực hành 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. Nha Trang, ngày 07 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực hiện Trần Thị Thiện Lý I LỜI CẢM ƠN Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm, Trường Đại học Nha Trang dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Tặng và PGS.TS Trang Sĩ Trung, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang. Để hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân, em còn nhận được rất nhều sự giúp đỡ của gia đình thầy cô và bạn bè. Trước hết, em xin chân trọng cảm ơn Bộ môn Công nghệ Thực phẩm đã cho phép em thực hiện đề tài này. Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã trang bị cho em các kiến thức bổ ích về chuyên ngành trong những năm học qua giúp m có những nền tảng để thực hiện đề tài này. Em xin trân trọng cảm ơn các cán bộ quản lý Trung tâm Thí nghiệm Thực hành đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án này. Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi tới thầy TS. Nguyễn Văn Tặng và thầy PGS.TS Trang Sĩ Trung đã giành nhiều thời gian, tận tình hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã tạo điều kiện động viên, khích lệ để em cố gắng nổ lực vượt qua khó khăn trong quá trình học tập vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Trần Thị Thiện Lý II TÓM TẮT Mục đích của đề tài này là tìm được điều kiện tối ưu để bao màng dịch chiết từ lá cây Xáo tam phân (chọn vật liệu bao màng, tỉ lệ bao màng phù hợp). Nội dung nghiên cứu bao gồm: Chuẩn bị mẫu lá Xáo tam phân khô, chuẩn bị dịch chiết từ lá Xáo tam phân khô, xác định ảnh hưởng của điều kiện bao màng đến khả năng bao màng, tính chất lý hóa và hàm lượng phenolic tổng số, hàm lượng saponin và khả năng khử gốc tự do DPPH của bột khô. Kết quả của nghiên cứu: chọn được vật liệu bao màng thích hợp mantoddextrin, gum arabic, chitosan với tỉ lệ 8:1:1, sấy bằng phương pháp sấy chân không thăng hoa ở nhiệt độ -41oC  -71oC, áp suất 0,31mBar. III MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii TÓM TẮT...................................................................................................................... iii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................................ vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... ix MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................................2 1.1. Giới thiệu về cây Xáo tam phân ............................................................................2 1.1.1. Nguồn gốc và đặc tính sinh học của cây Xáo tam phân ....................................2 1.1.2. Thành phần hóa học của cây Xáo tam phân ......................................................3 1.1.3. Công dụng của Xáo tam phân ............................................................................8 1.2. Công nghệ vi nang (Microencapsulation) .............................................................9 1.3. Vật liệu và phương pháp bao màng .....................................................................10 1.3.1. Vật liệu bao màng ............................................................................................10 1.3.2. Phương pháp sấy chân không thăng hoa ..........................................................14 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................15 2.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................15 2.2. Nguyên vật liệu, hóa chất và thiết bị sử dụng ........................................................15 2.2.1. Vật liệu bao màng ................................................................................................15 2.2.2. Hóa chất phân tích ...............................................................................................16 2.2.3. Thiết bị sử dụng ...................................................................................................16 IV 2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................17 2.2.1. Xây dựng quy trình ..............................................................................................17 2.2.2. Thuyết minh quy trình .........................................................................................18 2.3. Phương pháp phân tích ...........................................................................................21 2.3.1. Xác định độ ẩm ban đầu của lá cây tươi..............................................................21 2.3.2. Xác định một số các chỉ tiêu lý hóa của bột sau khi bao màng: ..........................21 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................24 3.1. Độ ẩm của nguyên liệu tươi ...................................................................................24 3.2. Năng suất bao màng ...............................................................................................24 3.3. Độ ẩm của bột sau bao màng ..................................................................................25 3.4. Hoạt độ nước của 5 mẫu bột sau khi được bao màng ............................................26 3.5. Độ hòa tan trong nước của 5 mẫu bột sau khi bao màng ......................................27 3.6. pH của các mẫu bột sau khi bao màng ..................................................................28 3.7. Tỷ trọng của các mẫu bột sau khi bao màng ..........................................................29 3.8. Ảnh hưởng của điều kiện bao màng đến hàm lượng saponin ................................31 3.9. Ảnh hưởng của điều kiện bao màng đến khả năng khử gốc tự do DPPH ..............31 3.10. Ảnh hưởng của điều kiện bao màng đến cấu trúc của bột....................................32 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .....................................................33 4.1. Kết luận..................................................................................................................33 4.2. Đề xuất ý kiến:........................................................................................................33 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................35 PHỤ LỤC ........................................................................................................................ i Phụ lục 1 .......................................................................................................................... i Phụ lục 2: ....................................................................................................................... ix V DANH MỤC BẢNG Bảng 3. 1: . Độ ẩm của mẫu tươi và hàm lượng chất khô của lá cây Xáo tam phân. ...24 Bảng 3. 2: Hàm lượng phenolic tổng số của các mẫu bột sau khi bao màng ................30 Bảng 3. 3: Hàm lượng saponin tổng số của các mẫu bột sau khi bao màng .................31 Bảng 3. 4: Khả năng khử gốc tự do của các mẫu bột sau khi bao màng .......................31 VI DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1. 1: Cây Xáo tam phân [Hòn Nghê, Khánh Hòa] .................................................2 Hình 1. 2: Lá cây Xáo tam phân ......................................................................................3 Hình 1. 4: Neoflavonoids[25] ..........................................................................................4 Hình 1. 3: Isoflavonoids[25]............................................................................................4 Hình 1. 5: Cấu trúc hóa học của saponin[26] ..................................................................5 Hình 1. 6: Cấu trúc hóa học của ephedrin, 1 alkaloid nhóm phenetylamin[29]..............6 Hình 1. 7: Cấu trúc hóa học của Coumarin[31] ..............................................................6 Hình 1. 8: Cấu trúc hóa hoc của triterpenoid [31] ...........................................................8 Hình 1. 9: Cấu trúc hạt đơn[17] .......................................................................................9 Hình 1. 10: Cấu trúc tổng hợp [17] ..............................................................................10 Hình 2. 1: Nguyên liệu maltodextrin .............................................................................15 Hình 2. 2: Nguyên liệu gum arabic ...............................................................................15 Hình 2. 3: Nguyên liệu chitosan ....................................................................................16 Hình 2. 4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quan ................................................................17 Hình 2. 5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trích ly dịch chiết trong lá cây Xáo tam phân ........19 Hình 2.6: Sơ đồ quy trình bao màng dịch chiết Xáo tam phân .....................................20 Hình 2. 7: Các mẫu sau khi được bao màng ..................................................................21 Hình 3. 1: Năng suất bao màng của các mẫu bột ..........................................................24 Hình 3. 2: Biểu đồ thể hiện độ ẩm của mẫu bột sau khi bao màng và sau 10 ngày bảo quản. ..............................................................................................................................25 Hình 3. 3: Hoạt độ nước của các mẫu bột sau khi bao màng. Các chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê p<0,05 ....................................................27 Hình 3. 4: Độ hòa tan trong nước của các mẫu bột sau khi bao màng. Các chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê p<0,05 ......................................28 VII Hình 3. 5: pH của các mẫu bột sau bao màng. Các chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê p<0,05 ............................................................................28 Hình 3. 6: Tỷ trọng của các mẫu bột sau bao màng ......................................................29 VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MD: Mantodextrin GA: Gum arabic TPC: Hàm lượng phenolic tổng số GAE: Gallic acid equivalents SC: Hàm lượng saponin tổng số EE: Escin equivalents IX MỞ ĐẦU Cây Xáo tam phân là một loại thuốc thảo dược ở Việt Nam. Một số nghiên cứu đã cho thấy rằng dịch trích methanol của cây có tác dụng bảo vệ gan, dùng để phòng ngừa và điều trị bệnh ung thư, trong đó phân đoạn n-hexane và một hợp chất có hàm lượng rất lớn trong thân và rễ cây, ostruthin, thể hiện hoạt tính tương đối mạnh với hai dòng tế bào ung thư HeLa và Hep-G2 [3][4]. Trong số các phần, lá là phụ phẩm chiếm tỷ lệ cao trong cây Xáo tam phân (khoảng 39 - 40% theo trọng lượng tươi), trong lá cũng chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, chống ôxy hóa và chống tăng sinh tốt cho cơ thể [16]. Vì vậy, việc tận dụng tối đa phần lá cây là cần thiết. Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản, các hoạt chất thiên nhiên có tính sinh học thường không bền, nhạy cảm với các tác nhân hóa lý. Để nâng cao độ bền và tính ứng dụng của các hoạt chất sinh học có nguồn gốc thiên nhiên, giúp các hoạt chất trên trở nên an toàn, hạn chế tiếp xúc hoặc hạn chế ảnh hưởng của các tác nhân từ môi trường bên ngoài ( ôxy, sánh sáng, nhiệt độ, hơi nước). Một trong các phương pháp hiệu quả để bảo quản các hợp chất có hoạt tính sinh học này là dùng công nghệ bao màng [10]. Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện bao màng dịch chiết từ lá cây Xáo tam phân để ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Nội dung nghiên cứu bao gồm: Chuẩn bị mẫu lá Xáo tam phân khô, chuẩn bị dịch chiết từ lá Xáo tam phân khô, xác định ảnh hưởng của điều kiện bao màng (vật liệu bao màng, tỷ lệ) và sấy khô đến khả năng bao màng và tính chất lý hóa của bột khô: Độ ẩm, hoạt độ nước, pH, độ màu, độ hòa tan trong nước, hiệu suất bao màng, tỉ trọng, cấu trúc,… Ý nghĩa khoa học của đề tài: Tìm được điều kiện tối ưu để bao màng dịch chiết lá cây Xáo tam phân, tránh ảnh hưởng của các yếu tố môi trường bên ngoài, kéo dài thời gian sử dụng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và kinh tế cho cây Xáo tam phân. 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về cây Xáo tam phân 1.1.1. Nguồn gốc và đặc tính sinh học của cây Xáo tam phân Xáo tam phân có tên khoa học là Paramignya trimera thuộc họ cam quýt [1]. Ninh Hòa được xem là quê hương của loại cây này, người ta nhận thấy cây Xáo tam phân chỉ phân bố mật độ chủ yếu ở đây. Xáo tam phân là một loài dạng cây dây leo gỗ nhỏ, vỏ màu nâu vàng, cây trưởng thành đường kính khoảng từ 8-12cm, thân dài trên 4m, thân và cành có nhiều gai nhọn. Lá đơn, mép cong xuống dưới, có hình thuôn hẹp Lá mọc ở gần gốc có phiến kích thước lớn hơn so với lá ở đoạn trên thân và cành, đầu lá tù hoặc hơi lõm. Phiến lá có mặt trên xanh đậm, mặt dưới nhạt hơn, bên trong có nhiều điểm dầu... Gỗ hơi cứng, màu vàng, phần rễ màu đậm hơn. Các bộ phận của cây có tinh dầu, nhiều nhất ở rễ, mùi thơm dịu đặc trưng [1][2]. Hình 1. 1: Cây Xáo tam phân [Hòn Nghê, Khánh Hòa] 2 Hình 1. 2: Lá cây Xáo tam phân Hình 1.2: Lá cây Xáo tam phân 1.1.2. Thành phần hóa học của cây Xáo tam phân Trong Xáo tam phân có chứa các thành phần như: Flavonoid, saponin, alcaloid và nhiều nhất là courmarin và triterpenoid. 1.1.2.1. Flavonoid Flavonoid trước đây còn được gọi là vitamin P (do tác dụng thẩm thấu vào thành mạch máu). Đây là một nhóm hợp chất tồn tại trong các loại thực vật [11]. Về mặt hóa học, flavonoid có cấu trúc chung bao gồm hai vòng phenyl và vòng dị vòng. Cấu trúc carbon này có thể được viết tắt là C6-C3-C6. Theo danh pháp IUPAC , chúng có thể được phân thành: flavonoid hoặc bioflavonoid [25]. Isoflavonoids, có nguồn gốc từ cấu trúc 3-phenyl chromen-4-one (3-phenyl1,4- benzopyrone ) Neoflavonoids, có nguồn gốc từ cấu trúc 4-phenyl coumarine (4 phenyl-1,2benzoyrone) 3 Hình 1. 4: Isoflavonoids [25] Hình 1. 3: Neoflavonoids [25] Phần lớn các flavonoid có màu vàng, nên khi Xáo tam phân nấu lên sẽ có nước màu vàng nhạt. Flavonoid khi tiếp xúc với rượu sẽ bị hòa tan và chuyển sang màu đỏ sẫm. Chúng hoạt động như chất chống ôxy hóa, kháng sinh, ức chế chu kì tế bào [7]. Ngoài ra, Flavonoid cũng có có khả năng diệt các gốc tự do là nguyên nhân gây biến dị, hủy hoại tế bào, ung thư, tăng nhanh sự lão hóa,...Flavonoid có tác dụng bảo vệ cơ thể, ngăn ngừa xơ vữa động mạnh, tai biến mạch máu não, lão hóa, thoái hóa gan, tổn thương do bức xạ. 1.1.2.2. Saponin Saponin còn được gọi là saponosid là một nhóm glycosid lớn, có đặc tính tạo bọt. Saponin bao gồm một aglycones polycyclic gắn liền với một hoặc nhiều chuỗi bên đường. Khả năng tạo bọt của saponin là sự kết hợp giữa một đầu kị nước (tan trong chất béo) sapogenin và một phần đường (hòa tan trong nước) ưa nước. Phần aglycone, còn được gọi là sapogenin, hoặc là steroid (C27) hoặc một triterpene (C30) [26]. Một số saponin là chất độc và được biết đến như sapotoxin. 4 Hình 1. 5: Cấu trúc hóa học của saponin [26] Saponin có tính chất đặc trưng như làm giảm sức căng bề mặt, tạo bọt khi hòa tan trong nước. Saponin tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan. Làm vỡ hồng cầu ngay ở nồng độ rất loãng [12]. Saponin có nguồn gốc từ thực vật đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người [27]. Nhiều nghiên cứu cho thấy chúng có tác dụng ngăn ngừa cholesterol xấu trong máu, giảm nguy cơ ung thư, tăng cường khả năng miễn dịch. Phần kị nước của Saponin hoạt động như một chất chống ôxy hóa, ngăn ngừa cá bệnh ung thư, tim mạch [27]. 1.1.2.3. Alcaloid Alcaloid là một hợp chất hữu cơ có chứa dị vòng nito có nguồn gốc thực vật đôi khi cũng có trong động vật. Các alcaloid bazơ hầu hết không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ CHCl2, ete và các ancol bậc thấp (MeOH, TeOH, PrOH,..) Alcaloid có hoạt tính sinh học cao đối với cơ thể người và động vật, nhất là đối với hệ thần kinh [29]. Trong cây Xáo tam phân có 4 loại acridon alkaloid là oriciacridon, 5hydroxynoracronycin, citruscinin-I và glycocitrin-III [2]. Alkaloid có tác dụng dược lý phong phú như chống sốt rét, chống ung thư, giãn mạch, chống loạn nhịp,…[24] 5 Hình 1. 6: Cấu trúc hóa học của ephedrin, 1 alkaloid nhóm phenetylamin [29] 1.1.2.4. Coumarin Coumarin là một hợp chất thiên nhiên có nhiều trong cây cỏ, là một hợp chất thơm, có vị đắng nhưng mùi ngọt. Coumarin là những chất kết tinh không màu, một số lớn dễ thăng hoa có mùi thơm. Ở dạng kết hợp glycosid thì có thể tan trong nước, ở dạng aglycon thì dễ tan trong dung môi kém phân cực [28]. Đồng thời cũng được xem là dẫn xuất lacton của axit octo-hydroxy xinamic [3]. Trong Xáo tam phân có bốn coumarin là ostruthin, 8-methoxyostruthin, 7hydroxycoumarin và 7methoxycoumarin [2]. Trong đó, ostruthin là hợp chất chính trong Xáo tam phân [31]. Hình 1. 7: Cấu trúc hóa học của Coumarin [31] 6 Coumarin là một hợp chất thiên nhiên quan trọng, có tính dược lý cao. Có tác dụng lâm sàng như một tiền chất của thuốc chống đông máu mà chất điển hình nhất là warfarin, một số coumarin có tác dụng làm giãn động mạch vành và mạch ngoại vi, có tác dụng chống co thắt. Một số chất có tác dụng ức chế sinh trưởng của thực vật. Coumarin glycosid (coumarin với monosacarit) có tác dụng chống nấm, chống khối u, chống đông máu, chống virut HIV, chống cao huyết áp, chống loạn nhịp tim, chống loãng xương, giảm đau, ngăn ngừa bệnh hen suyễn và sát trùng…chúng được sử dụng nhiều làm thuốc giãn mạch vành, chống co thắt, chống lao. Các xeton α,β–không no là những hợp chất có hoạt tính sinh học đáng chú ý như kháng khuẩn, kháng nấm, chống ung thư, diệt cỏ dại và trừ sâu [30]. 1.1.2.5. Triterpenoid Triterpenes là một nhóm các hợp chất hóa học gồm ba đơn vị terpene với công thức phân tử C30H48, chúng cũng có bao gồm sáu đơn vị isoprene. Triterpenes chức năng được gọi là triterpenoid [31]. Triterpenoid là hydrocarbon và không có các nguyên tử, là dược chất quan trọng và chủ yếu trong Xáo tam phân bởi dược chất này có tác dụng rất lớn trong điều trị bệnh tiểu đường, bệnh xơ gan, viêm gan cấp và ung thư gan. Người dân một số nước châu Á đã sử dụng triterpenoids có nguồn gốc từ thực vật để chữa trị bệnh ung thư vú theo kinh nghiệm được truyền lại từ đời này sang đời kia. Kết quả khảo cứu cho thấy triterpenoids và chất dẫn xuất của nó là chemoprevention có tính kháng viêm và chống ung thư rất mạnh. Điều này mở ra một tiềm năng và định hướng trong tương lai, liên quan đến triển vọng phòng ngừa và điều trị ung thư vú [3]. 7 Hình 1. 8: Cấu trúc hóa hoc của triterpenoid [31] 1.1.3. Công dụng của Xáo tam phân Theo kinh nghiệm dân gian thì Xáo tam phân có tác dụng giải nhiệt, bồi bổ sức khỏe, mát gan và đặt biệt là có khả năng trị ung thư [2]. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy dịch trích methanol của cây có tác dụng bảo vệ gan và thể hiện độc tính đối với một số dòng tế bào ung thư, đặc biệt phân đoạn nhexane và một hợp chất có hàm lượng rất lớn trong thân và rễ cây, ostruthin thể hiện hoạt tính tương đối mạnh với hai dòng tế bào ung thư HeLa và Hep-G2 [9]. Trước đó, theo kết quả nghiên cứu từ Viện Dược liệu trung ương, thí nghiệm cây Xáo tam phân trên chuột nhắt trắng của đơn vị này cho kết quả: Dịch chiết cây Xáo tam phân có tác dụng ức chế, tiêu diệt đối với năm dòng tế bào ung thư gồm ung thư gan Hep-G2, ung thư đại tràng HTC116, ung thư vú MDA MB231, ung thư buồng trứng OVCAR-8 và ung thư cổ tử cung Hela [13]. Theo một số nghiên cứu, lá Xáo tam phân khô có khả năng chống ôxy hóa và tăng sinh mạnh trên các dòng tế bào ung thư khác nhau như MiaPaCa-2 (tuyến tụy), HT29 (đại tràng), A2780 (buồng trứng), H460 (phổi), A431 (da) , Du145 (tuyến tiền liệt), BE2-C (u nguyên bào thần kinh), MCF-7 (vú), MCF-10A (vú bình thường), và U87, SJ-G2 và SMA (não) [16]. 8