i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này,
Trước hết, em xin gửi tới Ban Giám hiệu- Trường Đại Học Nha Trang, Lãnh
đạo phòng Đào tạo Đại học và Lãnh đạo khoa Công nghệ thực phẩm lời cám ơn,
niềm kính trọng và lòng tự hào vì được học tập tại Trường trong những năm qua.
Xin gởi lòng biết ơn sâu sắc xin được gửi tới cô Vũ Lệ Quyên đã tận tình
hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án vừa qua.
Xin cảm ơn các cán bộ các phòng thí nghiệm: Công nghệ chế biến thủy sản,
Công nghệ thực phẩm, phòng Hóa sinh-Vi sinh, phòng Hóa Phân Tích và phòng
Công nghệ sinh học đã tạo điều kiện thuận lợi , hướng dẫn cho em hoàn thành đề
tài.
Tiếp thep em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn công nghệ
chế biến thủy sản và các thầy cô trong nhà trường đã giảng dạy em trong những
năm tháng qua.
Và cuối cùng xin tỏ lòng biết ơn cha mẹ và gia đình đã tạo điều kiện cho em
được học tập và xin cám ơn bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập
vừa qua.
Sinh viên
Đoàn Hồng Thạch
ii
MỤC LỤC
1.3.Một số phương pháp chiết xuất 12
1.3.2.Chọn dung môi để chiết xuất [5] 13
Bảng 1.2. Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến 13
trong chiết xuất hợp chất tự nhiên 13
Methanol và ethanol là những dung môi phân cực hơn các hydrocacbon có
nhóm clo. Các nghiên cứu cho thấy dung môi thuộc nhóm rượu sẽ thấm tốt hơn
lên màng tế bào, nên khi chiết với các dung môi này sẽ thu được chất cần thiết
tốt hơn. Ngược lại, khả năng phân cực của chloroformm thấp hơn có thể rửa các
chất nằm ngoài tế bào. Dung môi cồn, nhất là ethanol được coi là dung môi vạn
0.57 21
Propanol 21
22.90 21
Methanol 21
0.60 21
Methanol 21
22.99 21
Benzene 21
0.65 21
Acetone 21
23.70 21
Dicloethan 21
0.89 21
Choloroform 21
27.70 21
Nước 21
1.00 21
Benzene 21
iv
28.87 21
Ethanol 21
1.20 21
Dicloethan 21
32.20 21
Propanol 21
2.23 21
Nước 21
72.75 21
1.4.2. Nhiệt độ chiết 21
1.4.3.Thời gian chiết xuất 22
được trong nước 14
vi
1.3.3.2. Phương pháp chiết sử dụng sóng siêu âm 17
1.3.3.3. Phương pháp chiết hỗ trợ vi sóng 18
1.4.Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết [1] 20
1.4.1. Dung môi 20
Bảng 1.3. Độ nhớt (η) và sức căng bề mặt (δ) của một số dung môi thường
gặp ở nhiệt độ 20oC (xếp theo thứ tự tăng dần) 21
Dung môi 21
η (cp) 21
Dung môi 21
δ (dyn/cm) 21
Hexan 21
0.31 21
Hexan 21
1.11 21
Acetone 21
0.32 21
Ethanol 21
22.03 21
chloroform 21
0.57 21
Propanol 21
22.90 21
Methanol 21
0.60 21
Methanol 21
22.99 21
Benzene 21
0.65 21
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ chiết thích hợp 33
viii
DANH MỤC HÌNH
1.3.Một số phương pháp chiết xuất 12
1.3.2.Chọn dung môi để chiết xuất [5] 13
Bảng 1.2. Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến 13
trong chiết xuất hợp chất tự nhiên 13
Methanol và ethanol là những dung môi phân cực hơn các hydrocacbon có
ix
nhóm clo. Các nghiên cứu cho thấy dung môi thuộc nhóm rượu sẽ thấm tốt hơn
lên màng tế bào, nên khi chiết với các dung môi này sẽ thu được chất cần thiết
tốt hơn. Ngược lại, khả năng phân cực của chloroformm thấp hơn có thể rửa các
chất nằm ngoài tế bào. Dung môi cồn, nhất là ethanol được coi là dung môi vạn
năng. Cồn hòa tan được các chất không phân cực đồng thời cũng có khả năng
tạo dây nối hydro với các nhóm phân cực khác. Ví dụ dãy dung môi từ không
phân cực đến phân cực mạnh để chiết xuất dược liệu: ete dầu, ete, chloroform,
cồn và cuối cùng là nước 14
Thực nghiệm cho thấy, một nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình
thành liên kết hydro với phân tử H2O sẽ làm cho phân tử ấy tan được trong
nước nếu số cacbon của mạch không quá 5 hoặc 6 nếu phân tử có thêm mạch
nhánh. Nếu phân tử có nhiều nhóm phân cực (2 nhóm trở lên) thì tỷ lệ này giảm
xuống. Một nhóm phân cực cho 3 hoặc 4 cacbon trong mạch thì phân tử ấy tan
được trong nước 14
1.3.3.2. Phương pháp chiết sử dụng sóng siêu âm 17
1.3.3.3. Phương pháp chiết hỗ trợ vi sóng 18
1.4.Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết [1] 20
1.4.1. Dung môi 20
Bảng 1.3. Độ nhớt (η) và sức căng bề mặt (δ) của một số dung môi thường
gặp ở nhiệt độ 20oC (xếp theo thứ tự tăng dần) 21
1.00 21
Benzene 21
28.87 21
Ethanol 21
1.20 21
Dicloethan 21
32.20 21
Propanol 21
2.23 21
xi
Nước 21
72.75 21
1.4.2. Nhiệt độ chiết 21
1.4.3.Thời gian chiết xuất 22
1.4.4.Độ mịn của dược liệu 22
01.4.5. Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 23
0Tỷ lệ DM/NL góp phần quan trọng trong việc chiết xuất, tạo điều kiện khuếch
tán các chất từ trong tế bào ra ngoài dung môi. Nếu tỷ lệ DM/NL quá thấp dẫn
đến tốc độ khuếch tán cơ chất chậm, có thể dẫn đến hiệu suất chiết thấp, ngược
lại nếu tỷ lệ DM/NL cao quá sẽ tạo ra hiệu suất cao thời gian ngắn, nhưng tốn
kém trong thu hồi dung môi và tốn dung môi 23
1.4.5.pH dung môi 23
2.2.2. Thiết bị 24
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ chiết thích hợp 33
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TCA Axit trichloracetic
DM Dung môi
NL Nguyên liệu
DPPH 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
MĐC Mẫu đối chứng
2
Nghiên cứu điều kiện tách chiết dịch chiết từ lá Xạ đen (Celastrus hindsu
Benth) có hoạt tính chống oxi hóa’’
Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết đến hoạt tính
chống oxi hóa của dịch chiết từ cây Xạ đen trồng tại Khánh Hòa.
Nội dung của đề tài
- Nghiên cứu xác định dung môi chiết thích hợp
- Nghiên cứu xác định tỉ lệ dung môi chiết và nguyên liệu thích hợp
- Nghiên cứu xác định nhiệt độ và thời gian chiết thích hợp
Ý nghĩa khoa học: Đề tài là tài liệu tham khảo về điều kiện tách chiết thích hợp
phục vụ cho công tác thu hồi dịch chiết có hoạt tính chống oxi hóa để ứng dụng để
bảo quản thực phẩm hoặc chữa bệnh.
Ý nghĩa thực tiễn: Việc nghiên cứu đề tài trên quy mô phòng thí nghiệm sẽ làm cơ
sở để ứng dụng và triển khai với quy mô công nghiệp để tách chiết và tinh chế dịch
chiết từ lá xạ đen ứng dụng làm thực phẩm chức năng hoặc dược phẩm
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây Xạ đen
Cây xạ đen có tên khoa học là Celastrus hindsii. Trong xạ đen có chứa các chất:
Flavonoid (chất chống oxy hóa có tác dụng phòng chống ung thư),
Saponin Triterpenoid (có tác dụng kháng khuẩn); Quinone (có tác dụng làm cho tế
bào ung thư hóa lỏng dễ tiêu), alkaloid, diphenylpropane (ức chế sự phát triển của 4
loại tế bào ung thư khác nhau là ung thư vú, ung thư buồng trứng, ung thư phổi và
ung thư gan), Triterpene (rất tốt cho hệ tiêu hóa, tăng cường chức năng tiêu hóa
trong cơ thể,ngăn ngừa các biểu hiện khó chịu, đồng thời giúp phòng chống các thể
bệnh liên quan như viêm dạ dày, ung thư dạ dày, ung thư đại tràng,….) [8], [9],
[10]. Trong cuộc sống thì cây xạ đen được dùng để điều trị vết thương và cầm máu,
ngoài ra còn có tác dụng tiêu viêm giải độc, mát gan, ăn ngủ tốt, tăng cường sức đề
kháng của cơ thể.
1.1.1. Sự phân bố của xạ đen[22]
dùng trị kinh nguyệt không đều, bế kinh, viêm gan, bệnh lậu, cầm máu vết thương.
Điều trị, ức chế và ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư, tiêu hạch, tiêu độc,
thanh nhiệt, mát gan, hành thủy, điều hòa hoạt huyết, giảm đau, an thần, tăng cường
sức đề kháng cho cơ thể.
Ngày nay với nền y học hiện đại, đã có nhiều nghiên cứu sâu hơn về xạ đen,
đặc biệt với công trình nghiên cứu của Giáo sư Lê Thế Trung. Nghiên cứu này càng
chứng tỏ thêm về tác dụng rất tốt của cây xạ đen, đặc biệt trong điều trị ung thư, xạ
đen được sử dụng trong các trường hợp sau: Dùng làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư
vòm họng, ung thư gan, ung thư phổi, ung thư cổ tử cung, u nang buồng trứng, u sơ
tử cung và các chứng bệnh ung thư khác. Dùng làm thuốc ngăn ngừa u bướu, điều
trị các biến chứng do khối u và tiền ung thư. Điều trị các loại bướu, u lành (Bướu
cổ, u mỡ). Dùng làm thuốc chống viêm, kháng khuẩn Tác dụng ổn định huyết áp,
đặc biệt là huyết áp cao. Giải độc mát gan, hạ men gan và gan nhiễm mỡ, hỗ trợ
điều trị sơ gan, viêm gan B.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đã cảnh báo cho các người bệnh ung thư rằng,
với tác dụng ức chế sự phát triển của khối u ác tính, cây xạ đen, với tư cách là một
thực phẩm chức năng, chỉ có tác dụng hỗ trợ trong điều trị ung thư, hoàn toàn
không phải là thuốc chữa khỏi căn bệnh này. Tất cả các báo cáo khoa học đều
khẳng định, cây xạ đen chỉ có tác dụng làm tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể, ức
chế tiến triển của tế bào ung thư, không phải là thuốc có thể chữa khỏi ung thư. Tác
dụng chính của cây xạ đen chính là làm hạn chế sự phát triển của các khối u trong
cơ thể người bệnh.
1.1.5. Tình hình ngiên cứu và sử dụng xạ đen tại Việt Nam
Hàng thập kỷ nay, cây xạ đen được người Việt Nam thường dung để uống với
mục đích mát gan, tiêu độc, phòng chữa các bệnh ung thư. Xạ đen được người dân
6
tộc Mường và một số dân tộc khác ở miền núi thường dùng. Còn người bệnh thì
chưa biết nhiều đến tác dụng của cây này nên việc dùng nó còn nhiều hạn chế
GS.TSKH Lê Thế Trung - Chủ tịch Hội Ung thư TP.Hà đã tiến hành nghiên
cứu tác dụng của cây này và đã chiết xuất được từ loài cây này một loại tinh thể có
kháng khuẩn đáng kể đối với hai Vi khuẩn Gram âm Escherichia coli và
Pseudomonas aeruginosa và hai loại vi khuẩn Gram dương Streptococcus pyogenes
và Staphylococcus aureus và cả nấm nữa [12].
Dịch chiết từ lá của C. dichotoma bằng dung môi methanol được đánh giá
hoạt tính chống oxy hóa trong trong ống nghiệm mô hình viz. DPPH và mô hình
hydrogen peroxide. Kết quả cho thấy hoạt tính chống oxy hóa là rất tốt [12].
Các nghiên cứu từ cây Gymnosporia montana và một số loài khác của
Gymnosporia như G. ovata Laws, G .diversifolia thuộc họ dây gối (Celatraceae)
cho thấy trong lá, thân, rễ chứa các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa như:
flavonoid, triterpenoids – maitenin, triterpene quinone methides, một số alkaloids
sesquiterpene pyridin như emarginatine A, B, E, F, G và một ester sesquiterpene
[13]
Số hợp chất hoạt tính sinh học có hoạt tính dược lý khác nhau đã được báo
cáo từ các loài khác nhau của họ dây gối, ví dụ: triepoxides diterpene,
quinonemethides triterpenoid (được gọi là celastroloids) có tác dụng kháng sinh và
kìm hãm phát triển tế bào ung thư. Sesquiterpene pyridin alkaloids với các hoạt
động tăng cường miễn dịch hoặc kháng u.
Sự hiện diện của hai hợp chất chống ung thư cụ thể là diterpenoid epoxide
triptolide và quinine triterpene celastrol đã được tìm thấy từ dược liệu thảo mộc
Tripterygium Hook wilfordii Trung Quốc ( Celastraceae-họ dây gối) [13].
1.2. Quá trình oxy hóa và một số hợp chất chống oxy hóa hiện nay
1.2.1. Quá trình oxy hóa và các gốc tự do
1.2.1.1. Quá trình oxy hóa
8
Trong cuộc sống chúng ta thể sống thiếu khí oxy, chúng ta có thể nhịn ăn
nhung không thể nhịn thở được, khí oxy giúp chúng ta vận động, suy nghĩ và là
nguyên liệu giúp tạo nên các quá trình, phản ứng trong cơ thể. Nhưng cũng chính
chúng là nguyên nhân gây nên hiên tượng oxy hóa xảy ra trong cơ thể hóa như oxy
hóa protein. lipid, vitamin và sắc tố. Quá trình oxy hóa này sẽ tạo ra các sản phẩm
cấp thấp, các gốc tự do. Thêm vào đó, stress, thói quen lạm dụng độc chất (thuốc lá,
Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến sau đây:
Trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và
tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn
cung cấp năng lượng. Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích
thích tố, enzym khiến cơ thể không tăng trưởng được.
Trong tiến trình hóa già, gốc tự do cũng dự phần và có thể là nguy cơ gây tử
vong. Hóa già được coi như một tích tụ những đổi thay trong mô và tế bào. Theo
bác sĩ Denham Harman[24], các gốc tự do là một trong nhiều nguyên nhân gây ra
sự hoá già và sự chết cuả các sinh vật. Ông cho rằng gốc tự do phản ứng lên ty lạp
thể, gây tổn thương các phân tử bằng cách làm thay đổi hình dạng, cấu trúc, khiến
chúng trở nên bất khiển dụng, mất khả năng sản xuất năng lượng.
Do quan sát, người ta thấy gốc tự do có ít ở các sinh vật chết non, có nhiều
hơn ở sinh vật sống lâu. Người cao tuổi có nhiều gốc tự hơn là khi người đó còn trẻ.
Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60
bệnh, đáng kể nhất gồm có: bệnh xơ vữa động mạch, ung thư, Alzheimer,
Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ
gan.
Tuy nhiên, không phải là gốc tự do nào cũng phá hoại. Đôi khi chúng cũng
có một vài hành động hữu ích. Nếu được kiềm chế, nó là nguồn cung cấp năng
lượng cho cơ thể; tạo ra chất mầu melanine cần cho thị giác; góp phần sản xuất
prostaglandins có công dụng ngừa nhiễm trùng; tăng cường tính miễn dịch; làm dễ
dàng cho sự truyền đạt tín hiệu thần kinh, co bóp cơ thịt.
Trong cơ thể có rất nhiều loại gốc tự do, mà các gốc nguy hiểm hơn cả là
superoxide, ozone, hydrogen peroxide, lipid peroxy nhất là hydroxyl radical, một
10
gốc rất phản ứng và gây ra nhiều tổn thương
1.2.2. Một số hợp chất chống oxy hóa hiện nay [2], [5]
♦ Một số hợp chất tự nhiên trong thực vật
Polyphenol phân bố rộng rãi ở thực vật, có hoạt tính chống oxy hóa và được
nghiên cứu rất nhiều. Polyphenol được chia thành các nhóm chính sau: Flavonoid,
Bảng 1.1. Hợp chất polyphenol trong một số loại trái cây.
Hợp chất phenol Loại trái cây
Phenolic acid
Hydroxycinnamic acids Mơ, quất, cà rốt, ngũ cốc, lê, sơri, mận, cà
tím, hạt có dầu.
Hydroxylbenzoic acids Ngũ cốc, quất, hạt có dầu
Flavonoid
Anthocyanin Nho, dâu tây, sơri
Chalcone Táo
Flavanol (catechin) Táo, chè, quất, nho, hành tây, rau diếp
Flavanonol Nho
Flavanone Cam, quýt, cà chua, bạc hà
flavonol Táo, quất, rau đắng, rau diếp, hành, ô liu, hạt
tiêu, cà chua.
Flavone Cam, quýt, cần tây, rau mùi tây
Isoflavones Đậu tương
xanthones Xoài, măng cụt
Tannins
condensed Táo, nho, mận, măng cụt, lê, sơri
Hdrolysable Lựu, quả mâm xôi
♦ Một số chất chống oxy hóa tự nhiên được sinh tổng hợp
Vitamin C: là chất khử trong cơ thể, đóng vai trò rất quan trọng trong việc
ngăn chặn quá trình sản xuất các gốc tự do, bảo vệ acid béo không no của màng tế
bào, đồng thời bảo vệ vitamin E là chất chống oxy hóa chính trong màng tế bào,
ngăn chặn không cho gốc này xâm nhập các phân tử cholesterol LHD. Chúng tăng
cường sự bền bỉ của mao mạch, đẩy mạnh mau lành vết thương, kích thích sản xuất
kháng thể acetylcholine, ngăn chặn tác dụng có hại của oxygen.
Vitamine E: Được tìm thấy đầu tiên năm 1929 bởi Evans và Bishop là loại
vitamime tan trong dầu có mặt trong nhiều loại thực phẩm đặc biệt trong các loại
hạt là dầu mỡ. Vitamine E được biết đến là chất chống oxy hóa mạnh có thể ngăn
13
1.3.2. Chọn dung môi để chiết xuất [5]
Dung môi dùng để chiết các hợp chất ra khỏi nguyên liệu rất đa dạng và thay
đổi tùy theo bản chất của mỗi loại nguyên liệu. Cơ sở để lựa chọn một dung môi
chiết xuất là tính phân cực của hợp chất tự nhiên chứa trong nguyên liệu và của
dung môi.
Dung môi có thể chia thành hai loại: phân cực và không phân cực, độ phân
cực được tính bằng hằng số điện môi, hằng số điện môi của dung môi phản ánh sơ
bộ tính phân cực của dung môi. Tính phân cực mạnh của nước được lấy làm chuẩn,
ở 20°C, hằng số điện môi là 80.
Bảng 1.2. Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến
trong chiết xuất hợp chất tự nhiên
Dung môi Công thức hóa học Điểm sôi Hằng số điện
môi
N-hexane CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-CH
3
36
0
C 1.84
Chloroform CHCl
33
Nước
H-O-H
100
0
C 80