Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm" nhằm nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt; Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (như polyphenol, tanin, xanthon,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ NHÓM HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT (GARCINIA MANGOSTANA LINN) VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2022
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Tú 2. GS.TS. Hoàng Đình Hoà Phản biện 1: GS.TS. Phạm Quốc Long Phản biện 2: PGS.TS. Bùi Quang Thuật Phản biện 3: PGS.TS. Phạm Anh Tuấn Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, chất lượng cuộc sống ngày càng nâng cao nhu cầu sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn ngày càng được người tiêu dùng quan tâm. Nhiều kỹ thuật khác nhau từ đơn giản như trích ly bằng dung môi thông thường, tới sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ như trích ly bằng dung môi siêu tới hạn, trích ly có sự hỗ trợ của siêu âm, vi sóng, áp suất cao, … hay phối hợp với các kỹ thuật xử lý nguyên liệu khác nhau: sấy, nghiền, xúc tác enzym, … đã được áp dụng hiệu quả trong khai thác, tận thu các nhóm hợp chất có hoạt tính quý từ các nguyên liệu thực vật, đặc biệt từ các bộ phận không được khai thác với mục đích dinh dưỡng (chúng là những phần bị bỏ đi trong quá trình sử dụng). Các dung môi sử dụng cũng như điều kiện thu nhận khác có vai trò quyết định tới hiệu suất thu hồi và hoạt tính của các hoạt chất, tuy nhiên việc lựa chọn các yếu tố này luôn được các nhà khoa học cân nhắc với sự an toàn cho người sử dụng sản phẩm lẫn người sản xuất và vấn nạn về môi trường hiện nay. Ở Việt Nam, cây măng cụt là loại cây ăn quả được du nhập vào từ thế kỷ 19 và được nhiều địa phương chú trọng phát triển, tiêu biểu như Bình Dương, Lâm Đồng, Đăk Nông, Bến Tre, Cần Thơ, Trà Vinh, Sóc Trăng, ... với tổng diện tích cả nước (năm 2021) khoảng hơn 7.528 ha, năng suất đạt khoảng 4÷7 tấn /ha/năm tuỳ thuộc vào kỹ thuật chăm sóc của từng vùng. Vỏ quả có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học và được dân gian sử dụng như một loại thảo dược. Các chiết xuất xanthon vỏ quả măng cụt có tiềm năng ứng dụng trong chống đái tháo đường, chống tăng lipid máu, kháng khuẩn, chống ung thư, bảo vệ tim, chống viêm, chống vi rút, điều hoà miễn dịch, ... Trong lĩnh vực thực phẩm, chiết xuất thô măng cụt được bổ sung vào sữa làm tăng khả năng chống oxy hoá, kéo dài thời gian bảo quản (Minh và cộng sự, 2014), chống oxy hoá cho dầu hướng dương khi bổ sung 200ppm chiết xuất thô (Chong và cộng sự, 2015), … Tuy nhiên, liều lượng sử dụng cần được xác định dựa trên các hoạt tính được nghiên cứu bởi một số nghiên cứu phản ánh độc tính của chúng khi sử dụng ở liều cao, như với 3,98% xanthon và 2,2% tanin của vỏ quả măng cụt gây độc đối với tế bào nguyên bào sợi BHK 21 (Puteri và cộng sự, 2019),... Bên cạnh những đặc tính tốt và các hoạt tính sinh học quý, các hoạt chất còn có những đặc tính gây bất lợi cho quá trình sử dụng và làm giảm tính sinh khả dụng như khả năng hoà tan trong các môi trường khác nhau, độ kém bền màu, …. Một trong những giải pháp để khắc phục các hạn chế, cải thiện tính sinh khả dụng của các hoạt chất được nhiều nhà khoa học quan tâm gần đây là tạo ra các chế phẩm dạng nano từ việc kết hợp các hoạt chất này với một hoặc 1
nhiều chất mang khác nhau. Ví dụ như sự kết hợp giữa α-mangostin với một hoặc nhiều polyme tự nhiên như carrageenan, chitosan alginate, cellulose, … làm tăng khả năng hoà tan và cải thiện tính sinh khả dụng của hoạt chất này ((Pan-In và cộng sự, 2015); (Samprasilt và cộng sự, 2020)). Xuất phát từ thực trạng sản xuất, tiêu thụ quả măng cụt ở Việt Nam và từ nhu cầu về nguồn nguyên liệu tự nhiên để khai thác các sản phẩm có các hoạt tính và đặc tính quý để ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, luận án “Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm” nhằm tận thu nguồn vỏ quả để thu nhận các chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học như các hợp chất polyphenol trong đó có xanthon (α, γ-mangostin, mangostanol, garcinone C, D, ...), tanin, ..., tạo ra các chế phẩm chứa các hoạt chất măng cụt có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong bảo quản và chế biến thực phẩm như trong sản xuất giò, rượu vang, rượu màu, ... 2. Đối tượng nghiên cứu Vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) trồng tại Việt Nam. Mẫu vỏ quả măng cụt được thu thập ở 6 địa phương: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre và Lâm Đồng trong vụ thu hoạch 2018÷2021. 3. Mục đích của đề tài 1. Lựa chọn được giải pháp về quy trình cho công nghệ thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (như polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam. 2. Xây dựng được cơ sở dữ liệu về hoạt tính của các chiết xuất măng cụt: chiết xuất, các phân đoạn và các hoạt chất phân lập được. 3. Xây dựng được cơ sở dữ liệu về điều chế, hoạt tính và đặc trưng của tổ hợp dạng hạt nano giữa carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin phân lập từ vỏ quả măng cụt Việt Nam. 4. Khảo sát ứng dụng các chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam (chiết xuất thô, các phân đoạn, các hoạt chất phân lập) và tổ hợp hạt nano trong chế biến một số sản phẩm thực phẩm (như giò, rượu vang, rượu màu) 4. Nội dung nghiên cứu 1. Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt; 2. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (như polyphenol, tanin, xanthon, ...) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam; 3. Nghiên cứu phân lập một số hoạt chất (như α-mangostin, γ-mangostin, mangostanol, garcinone C, D, …) từ chiết xuất của vỏ quả măng cụt. 4. Nghiên cứu đánh giá hoạt tính, độc tính của các chiết xuất măng cụt: chiết xuất cô đặc, cặn chiết các phân đoạn và các hoạt chất phân lập được. 2
5. Nghiên cứu điều chế và đánh giá các đặc trưng, hoạt tính của tổ hợp hạt nano carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin. 6. Khảo sát ứng dụng các chiết xuất của vỏ quả măng cụt Việt Nam trong chế biến một số thực phẩm như giò, rượu vang, rượu màu…làm tăng hàm lượng hoạt chất chống oxy hoá, kháng vi sinh vật và tạo màu, … 5. Những đóng góp mới về cơ sở khoa học của luận án 1. Nghiên cứu được một số thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt trồng ở 06 tỉnh: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Lâm Đồng; xác định vỏ quả măng cụt ở cả 6 tỉnh không có sự khác biệt nhiều về thành phần hoá học, trong đó hàm lượng polyphenol (chiếm 19,29 ÷23,34 (% khối lượng nguyên liệu khô)), tanin (11,54÷14,50 (% khối lượng nguyên liệu khô)) 2. Đã khảo sát 3 phương pháp thu nhận chiết xuất măng cụt giàu hoạt tính: trích ly bằng dung môi thông thường, trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym và trích ly có hỗ trợ siêu âm; Xác định 2 phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm và trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP-L đều có khả năng nâng cao hiệu suất thu nhận chiết xuất (hiệu suất trích ly các hợp chất polyphenol tổng sốhơn đạt hơn 90%), trong đó phương pháp siêu âm bảo tồn hoạt tính của các chiết xuất tốt hơn (IC50 của dịch chiết thô đạt 59,84 (µg/mL)). 3. Phân lập và xác định được 09 thành phần hoá học trong cặn chiết ở phân đoạn ethyl acetate (cặn ethyl acetate) thu được từ vỏ quả măng cụt khô Việt Nam trong đó có 02 chất lần đầu phân lập được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C24H26O8) và deoxygartanin A (C23H24O6). 4. Nghiên cứu chế tạo được tổ hợp hạt nano trên cơ sở 2 polyme tự nhiên carrageenan và chitosan với chiết xuất α-mangostin từ vỏ quả măng cụt Việt Nam (CCG); xác định được các đặc trưng, hoạt tính và động học quá trình giải phóng α- mangostin của tổ hợp hạt trong các dung dịch mô phỏng pH khác nhau chứa 50% ethanol. 5. Bước đầu khảo sát ứng dụng một số chiết xuất măng cụt và hạt nano tổ hợp CCG trong sản xuất giò nhằm tăng khả năng kháng vi sinh vật; trong sản xuất rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu màu nhằm tăng hàm lượng hoạt chất chống oxy hoá, kháng khuẩn polyphenol (α-mangostin), tạo màu vàng cho sản phẩm rượu màu. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6.1. Ý nghĩa khoa học 1. Nghiên cứu được bộ dữ liệu một số thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt trồng ở 06 tỉnh và thành phần hoá học của cặn chiết phân đoạn ethyl acetate đã đóng góp vào cơ sở dữ liệu về thành phần hoá học và các hợp chất phân lập từ vỏ quả măng cụt (7 hoạt chất đã biết và 02 hoạt chất lần đầu phân 3
lập được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C24H26O8) và deoxygartanin A (C23H24O6). 2. Kết quả khảo sát thu nhận các chiết xuất giàu hoạt chất (polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt bằng trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm là cơ sở khoa học để xây dựng quy trình công nghệ thu nhận các hoạt chất này, trong đó phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm bảo tồn được hoạt tính chống oxy hoá tốt hơn phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác enzym. 3. Xác định được giải pháp công nghệ chế tạo hạt nano tổ hợp trên cơ sở 2 polyme tự nhiên carrageenan, chitosan với chiết xuất α-mangostin bằng phương pháp gel hoá ion. Các dữ liệu về đặc trưng, hoạt tính, độc tính với tế bào thường dòng Vero và động học quá trình giải phóng α-mangostin trong các dung dịch có pH khác nhau là cơ sở khoa học để định hướng ứng dụng tổ hợp nano này trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong công nghệ thực phẩm. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn 1. Kết quả phân tích chất lượng nguyên liệu măng cụt thu thập ở 06 địa phương, nhất là các dữ liệu về các chất phân lập từ vỏ quả măng cụt Lâm Đồng và Cần Thơ là nguồn tư liệu tốt cho các nhà khoa học, các học viên quan tâm tới vấn đề này. 2. Các dữ liệu về hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin là cơ sở khoa học để đánh giá khả năng ứng dụng tổ hợp này trong các lĩnh vực khác nhau đặc biệt trong lĩnh vực Thực phẩm. 3. Kết quả bước đầu ứng dụng các chiết xuất măng cụt vào sản xuất một số sản phẩm như giò, rượu vang, rượu màu cho thấy tiềm năng sử sụng các chiết xuất măng cụt và hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) như một phụ gia có tác dụng chống oxy hoá, kháng vi sinh vật và tạo màu. 4. Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị về việc tận dụng phế liệu nông nghiệp (vỏ quả măng cụt) vào khai thác, sản xuất các sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu và bảo vệ môi trường. Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU MĂNG CỤT 1.1. Tổng quan về cây măng cụt Giới thiệu về đặc điểm cây măng cụt, quả măng cụt, tình hình sản xuất và tiêu thụ măng cụt trong nước. 1.2. Môt số phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt 1.3. Phương pháp phân lập một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt 4
1.4. Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt 1.5. Giới thiệu về tổ hợp kích thước nano từ các polyme tự nhiên Chương 2. NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu Mẫu vỏ quả măng cụt thu thập từ 06 tỉnh đại diện cho các vùng trồng măng cụt của Việt Nam: Bến tre, Vĩnh Long, Trà Vinh, Cần thơ, Bình Dương và Lâm Đồng vụ 2018÷2021. 2.1.2. Hoá chất và thiết bị 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.3. Bố trí thí nghiệm- Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt Việt Nam 2.3.2. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt Việt Nam Khảo sát 3 phương pháp: trích ly với dung môi thông thường, trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym và trích ly có hỗ trợ siêu âm; 2.3.3. Nghiên cứu phân lập một số hoạt chất Sử dụng các phương pháp phân tích sắc kí như sắc kí bản mỏng (TLC), sắc kí cột (CC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để phân lập, tinh sạch các hợp chất. Cấu trúc của chúng được xác định bằng các phương pháp phổ hiện đại như phổ khối phân giải cao (HR-ESI-MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân một và hai chiều (1D, 2D NMR); 2.3.4. Nghiên cứu chế tạo và các đặc trưng, tính chất của hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) Các phương pháp chế tạo và nghiên cứu đặc trưng hạt tổ hợp carrageeenan-chitosan-α-mangostin (CCG): Chế tạo hạt tổ hợp nano bằng phương pháp gel hoá ion; khảo sát hình thái, cấu trúc vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét; xác định phân bố kích thước hạt bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động; đánh giá đặc tính kỵ nước/ưa nước thông qua góc tiếp xúc bằng máy đo Phoenix-150 SEO; xác định các nhóm chức đặc trưng và tương tác của các thành phần trong các hạt bằng thiết bị phổ hồng ngoại; định lượng α-mangostin bằng phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến; 2.3.5. Nghiên cứu sử dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất giò, rượu vang và rượu màu; 5
2.4. Các phương pháp phân tích Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu hoá lý theo TCVN (polyphenol, cellulose, tro, …), định lượng tanin bằng phương pháp Lowenthal, anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai, pectin bằng phương pháp kết tủa canxi pectat, …; Đánh giá màu giò bằng hệ thống đo màu Camputer vision, màu của rượu bằng phương pháp đo quang. Các phương pháp thử hoạt tính: Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định bằng phương pháp đo độ đục và nuôi cấy trên môi trường thạch. Hoạt tính chống oxy hoá bằng phương pháp bẫy các gốc tự do tạo bởi DPPH. Hoạt tính gây độc tế bào được xác định theo phương pháp MTT; Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê. Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt khô thu hoạch tại các tỉnh khác nhau ở Việt Nam Vĩnh Bình Lâm TT Hàm lượng Trà Vinh Cần Thơ Bến Tre Long Dương Đồng 8,94 ± 8,65 ± 9,43 ± 7,85 ± 5,70 ± 9,33 ± 1 Nước (%) 0,35 0,43 0,09 0,21 0,95 0,47 Polyphenol tổng số 20,12 ± 20,45 ± 23,34 ± 21,91 ± 19,29 ± 20,28 ± 2 (g 0,46 0,56 0,52 0,04 0,05 0,10 GAE/100g) 13,80 ± 14,15 ± 14,50 ± 13,91 ± 11,54 ± 14,15 ± 3 Tanin (%) 0,23 0,11 0,45 0,44 2,01 0,09 Anthocyanin 0,12 ± 0,13 ± 0,16 ± 0,11 ± 0,12 ± 0,13 ± 4 g C-3- 0,00 0,01 0,01 0,00 0,01 0,00 G/100g) Cellulose 41,91 ± 43,44 ± 43,34 ± 41,56 ± 41,57 ± 42,12± 6 (%) 0,28 0,53 0,43 0,41 1,27 1,46 9,23 ± 8,43 ± 8,40 ± 8,86 ± 8,43 ± 7 Tinh bột (%) - 0,57 0,50 0,30 0,14 0,50 2,52 ± 3,07 ± 2,82 ± 2,79 ± 3,08 ± 8 Pectin (%) - 0,69 0,86 0,63 0,75 0,22 3,68 ± 3,27 ± 3,87 ± 2,63 ± 3,36 ± 9 Tro (%) - 0,12 0,09 0,14 0,10 0,11 ‘-’ không xác định 6
3.2. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt Việt Nam 3.2.1. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly với dung môi thông thường (Hình 3.1÷3.4) 90 Hình 3.1 90 Hình 3.2 Hiệu suất trich ly (%) 80 Hiệu suất trích ly (%) 80 70 60 70 50 60 40 50 30 30 40 50 60 70 80 90 96 40 1:10 1:20 1:30 1:40 Nồng độ dung môi ethanol (%) Tỷ lệ NL/DM (g/mL) 100 Hình 3.3 100 Hình 3.4 Hiệu suất trích ly (%) Hiệu suất trích ly (%) 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 30 40 50 60 70 80 90 30 60 90 120 150 Nhiệt độ trích ly (oC) Thời gian trích ly (Phút) Xác định thông số công nghệ trích ly: dung môi ethanol 60% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/20 ở 60oC trong 120 phút, hiệu suất trích ly polyphenol tổng số đạt 87,35 ±1,43 (%). 7
3.2.2. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác enzym (Hình 3.5÷3.8) 100 Hình 3.5 90 Hình 3.6 Hiệu suất trích ly (%) Hiệu suất trích ly (%) 90 80 80 70 70 60 60 50 0,25 0,50 0,75 1,00 50 Lượng enzym (mL/100g nguyên liệu) 4 5 6 7 pH 100 100 Hiệu suất trích ly (%) Hình 3.7 Hình 3.8 90 Hiệu suất trích ly (%) 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 50 60 70 15 30 45 60 Nhiệt độ xử lý (oC) Thời gian xử lý (Phút) Xác định được chế độ xử lý nguyên liệu với enzym Pectinex Ultra SP-L: lượng chế phẩm enzym sử dụng 0,5 (mL /100g nguyên liệu), tại pH 5, ở 60oC trong 30 phút (hiệu suất trích ly polyphenol tổng số đạt 79,33%±2,05). 3.2.3. Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm (Hình 3.9÷3.11) Xác định được các thông số công nghệ xử lý siêu âm: Tần số siêu âm 40kHz, nhiệt độ 60oC trong thời gian 15 phút (Hiệu suất trích ly polyphenol tổng số đạt 77,62%±2,35) 8
100 Hình 3.9 Hiệu suất trích ly (%) 90 80 70 60 50 40 27 13 Tần số siêu âm (kHz) 100 Hiệu suất trích ly (%) Hình 3.10 90 80 70 60 50 30 40 50 60 Nhiệt độ siêu âm (oC) 100 Hình 3.11 Hiệu suất trích ly (%) 90 80 70 60 50 10 15 20 25 Thời gian siêu âm (Phút) 3.2.4. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt Việt Nam So sánh hiệu quả trích ly của 3 phương pháp với các yếu tố cố định là dung môi ethanol 60%, nhiệt độ 60oC trong thời gian 120 phút đã xác định được phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm vừa nâng cao được hiệu suất thu hoat chất, vừa bảo tồn được hoạt tính chống oxy hoá nhất. Từ đó lựa chọn và 9
đề xuất quy trình thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất từ vỏ quả măng cụt Việt Nam như mô tả trên Hình 3.12. Hình 3.12. Quy trình thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất từ vỏ quả măng cụt Việt Nam Theo quy trình trên, từ bột vỏ quả măng cụt khô chứa 14,1% (so với nguyên liệu khô) tanin (polyphenol) thu được dịch trích ly bằng phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm có hoạt tính chống oxy hoá IC50 =59,84 (µg/ml), hiệu suất trích ly polyphenol tổng sổ đạt 91,87%. 3.3. Phân lập một số hoạt chất từ vỏ quả măng cụt Sơ đồ phân lập các hoạt chất từ vỏ quả măng cut được trình bày trên hình 3.13. Chín chất đã được phân lập được từ vỏ quả măng cụt khô Việt Nam (gồm bẩy chất đã biết là α, γ-mangostin, garcinone D, garcinone C, mangostanol, bannaxanthones A, 8-deoxygartanin và hai hoạt chất lần đầu phân lập được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C24H26O8, GM10) và deoxygartanin A (C23H24O6, GM5b)). 10
Hình 3.13. Sơ đồ tách và phân lập một số hoạt chất từ vỏ quả măng cụt 3.4. Đánh giá hoạt tính sinh học của các chiết xuất măng cụt Kết quả thử nghiêm hoạt tính sinh học trình bày trong bảng 3.3 đến 3.5 cho thấy, hầu hết các chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt (các chất sạch như α-mangostin, garcinone C, D, mangostin và các chiết xuất thô như dịch chiết cô đặc, cặn chiết nước, cặn ethyl acetate) đều thể hiện hoạt tính chống oxy hoá, kháng các vi khuẩn Gram (+) đặc biệt là Staphylococcus aureus. Chiết xuất α-mangostin và cặn ethyl acetate thể hiện độc tính mạnh với tế bào thường (Vero). Bảng 3.3. Hoạt tính chống oxy hoá của một số chiết xuất từ vỏ quả măng cụt Khả năng trung Nồng độ SC50 Kí hiệu mẫu hòa gốc tự do mẫu thử (µg/mL) (SC, %) (µg/mL) Chứng (+) [axit ascorbic] 86,53 ± 0,3 12,6 Chứng (-) [DPPH/EtOH+ DMSO] 0,0  0,0 - α-manostin 76,89  0,8 1000 490 Cặn ethyl acetate (Cặn EtOAc) 80,82  0,55 250 65,48 Cặn nước 77,55  0,91 50 20,34 Dịch chiết cô đặc (SPL1) 72,12  0,99 500 349,55 11
Bảng 3.4. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt “-” không xác định 12
Bảng 3.5. Độc tính với tế nào dòng Vero của một số chiết xuất măng cụt Nồng độ mẫu, Tỷ lệ ức chế TB µg/mL CI (%) Dòng tế bào Vero Ký hiệu mẫu (giá trị IC50, µg/mL) 25 99,98 ± 1,04 α-mangostin 5 63,21 ± 0,56 2,68 (GCM1) 1 42,55 ± 0,32 100 100,00 ± 0,0 Cặn ethyl acetate 50 99,76 ± 0,98 25,42 (Cặn EtOAc) 25 40,53 ± 0,67 100 26,67 ± 0,43 Cặn nước 50 17,32 ± 0,55 >100 25 11,09 ± 0,79 100 26,32 ± 1,10 Dịch chiết cô đặc 50 15,87 ± 0,23 >100 (SPL1) 25 11,32 ± 0,89 3.5. Nghiên cứu chế tạo hạt nano tổ hợp carrageenan-chitosan-α-mangostin 3.5.1. Đánh giá hiệu suất tải α-mangostin Hệu suất mang α-mangostin cao (> 90%). Điều này cho thấy các polyme carrageenan, chitosan dung nạp tốt α-mangostin. Bảng 3.6. Hiệu suất mang thuốc của các mẫu hạt tổ hợp Ký hiệu Hiệu suất tải α-mangostin (%) mẫu CCG5 92,04 ± 2,22 CCG10 90,04 ± 4,76 CCG15 90,85 ± 5,63 CCG20 90,09 ± 5,78 3.5.2. Nghiên cứu cấu trúc hoá học của vật liệu và hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) Kết quả nghiên cứu đặc trưng cấu trúc hạt tổ hợp carrageenan (CAR)- chitosan (CS) và α-mangostin (GCM1) thể hiện trên hình 3.22 và bảng 3.7. Mô phỏng tương tác giữa carrageenan và chitosan với α-mangostin như trên hình 3.23. 13
Bảng 3.7. Dao động hóa trị của một số liên kết trong phổ IR của các hạt CS, CAR, GCM1 và các hạt tổ hợp CCG Dao Số sóng (cm-1) động CS CAR GCM1 CCG0 CCG5 CCG10 CCG15 CCG20 OH, 3418 3287 3385 3357 3355 3251 3357 3358 NH 3246 2960 2962 CH 2874 2912 2919 2906 2913 2913 2906 2912 C=C, 1640 1640 1643 1636 1632 1639 1638 1608 OH 1609 1609 NH 1584 - 1581 1537 1550 1544 1580 1582 1419 1452 1460 1461 1457 CH 1373 1376 1407 1376 1374 1375 1374 1375 C-N, 1205 1223 1238 1216 1217 1218 1218 1221 S=O C-O, 1149 1155 1183 1152 1153 1152 1153 1154 C-C 1026 1035 1095 1033 1034 1036 1036 1041 Hình 3.22. Phổ IR của CS, CAR, GCM1 và các mẫu hạt tổ hợp CCG Hình 3.23. Mô phỏng liên kết chéo về mặt ion trong phức hợp polyelectrolyte chitosan- tripolyphosphate và chitosan – carrageenan trong hạt nano tổ hợp 3.5.3. Sự phân bố kích thước của hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α- mangostin (CCG) Kết quả thể hiện trên Hình 3.24 và Bảng 3.8 cho thấy, các vi hạt CCG có phạm vi kích thước dao động từ 43 đến 1106 nm, với các kích thước trung 14
bình khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng GCM1. Trong đó 100% các hạt tổ hợp CCG với 5 và 10% (Khối lượng α-mangostin so với tổng khối lượng các polyme) cho kích thước phân bố hạt nhỏ hơn 300nm và nhỏ hơn hạt tổ hợp không tải α-mangostin. Bảng 3.8. Kích thước hạt trung bình của vi hạt CCG Kí hiệu Khoảng Kích thước hạt mẫu kích thước trung bình (nm) hạt (nm) CCG0 295 ÷ 712 482,7 ± 35,4 CCG5 164 ÷ 295 228±8,78 CCG10 43 ÷ 91 61,33 ± 4,09 (14,8) 141 ÷ 295 232,1 ± 18,71 (85,2) CCG15 246 ÷ 356 267,3 ± 13,25 CCG20 91 ÷ 295 166,7 ± 18,35 (34,8) Hình 3.24. Biểu đồ phân bố kích 396 ÷ 1106 730,8 ± 78,95 (65,2) thước hạt của hạt tổ hơn carrageenan, chitosan và α- mangostin (CCG) 3.5.4. Hình thái cấu trúc của hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α- mangostin (CCG) Hình 3.25. Hình ảnh FESEM của vi hạt α-mangostin (GCM1) và hạt tổ hợp (CCG) ở các độ phóng đại khác nhau GCM1 (a, b), CCG0 (c, d), CCG5 (e, f), CCG10 (g, h), CCG15 (i, j) và CCG20 (k, l) Các hạt GCM1 có cấu trúc gồm các tấm mỏng chồng lên nhau tạo thành khối, các vi hạt CCG có cấu trúc dày đặc, chitosan và carrageenan được trộn lẫn và liên kết với nhau tốt hơn). 15
3.5.5. Đặc tính kỵ nước ưa nước của chiết xuất α-mangostin và các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) Hình 3.26. Hình dạng giọt nước trên bề mặt viên nén từ các α-mangostin (GCM1) và các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan với α-mangostin (CCG) Góc tiếp xúc của các giọt nước trên bề mặt các viên nén tạo bởi các hạt tổ hợp CCG nhỏ hơn so với chiết xuất α-mangostin ban đầu, chứng tỏ các hạt tổ hợp CCG ưu nước hơn GCM1 có thể là do sự tác động của carrageenan- một loại polysaccharide ưa nước. 3.5.6. Nghiên cứu khả năng hoà tan và động học giải phóng α-mangostin từ của các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan với α-mangostin (CCG) trong các dung dịch khác nhau Kết quả thể hiện trên hình 3.29 và 3.30. 100 Tỷ lệ α-mangostin hòa tan (%) EtOH/H2O 90 pH 1,2/EtOH 80 pH 4,5/EtOH 70 pH 6,8/EtOH 60 pH 7,4/EtOH 50 40 30 20 10 0 0 20 40 50 60 80 100 Ethanol (% thể tích) Hình 3.29. Khả năng hòa tan của α-mangostin (GCM1) trong các dung dịch khác nhau 16
Hầu hết các hạt tổ hợp CCG đều có tan tốt hơn α-mangostin ban đầu trong các dung dịch mô phỏng dịch vị hệ tiêu hoá ở người (pH1,2; pH 4,5; pH6,8 và pH7,4). Khả năng hoà tan tăng khi nồng độ ethanol trong dung dịch tăng từ 40-80% (thể tích). Tổ hợp CCG5 có khả năng hoà tan α-mangostin tốt nhất, tiếp theo là CCG 15 và CCG10. Hình 3.30. Khả năng hòa tan của các hạt tổ hợp CCG trong các dung dịch khác nhau 3.5.7. Nghiên cứu động học giải phóng α-mangostin từ các hạt tổ hợp CCG Kết quả nghiên cứu động học giải phóng α-mangostin được trình bày trên Hình 3.31 và Bảng 3.9 cho thấy: Quá trình giải phóng phụ thuộc vào pH dịch, hàm lượng α-mangostin được tải trong các hat tổ hợp. Mô hình KMP phù hợp nhất để mô phỏng quá trình giải phóng α-mangos tin trong các dung dịch 17
(ngoại trừ dung dịch pH4,5/EtOH) giai đoạn đầu. Ở giai đoạn giải phóng chậm hầu hết các vật liệu giải phóng α-mangostin trong các dung dịch pH1,2/EtOH, pH6,8/EtOH và pH7,4/EtOH tuân theo mô hình FO còn mô hình ZO lại phù hợp với sự giải phóng α-mangostin trong dung dịch pH 4,5/EtOH. Hình 3.31. Tỷ lệ α-mangostin được giải phóng từ các hạt tổ hợp CCG và GCM1 trong các dung dịch đệm/ethanol khác nhau Bảng 3.9. Hệ số hồi quy (R2) của các phương trình động học phản ánh giải phóng α-mangostin từ các hạt tổ hợp CCG và chiết xuất α-mangostin (GCM1) trong các dung dịch pH khác nhau Mô Giai đoạn giải Hệ số hồi quy R2 cuả các phương trình động học hình phóng GCM1 CCG5 CCG10 CCG15 CCG20 18