Cánh hoa vạn thọ cam (Tagetes erecta L.) được trích ly và tinh chế để thu cao lutein với hàm lượng carotenoid tổng là 11,70% và hàm lượng lutein là 7,04%. Sử dụng dầu dừa để hòa tan cao lutein với nồng độ 1,42 mg/ml tạo thành dầu lutein.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU TẠO HỆ NANO CHẤT BÉO RẮN BAO LUTEIN THỬ NGHIỆM TRONG SẢN PHẨM CHĂM SĨC CÁ NHÂN Võ Hồng Thơng* Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh * Tác giả liên lạc: thongvo1705@gmail.com TĨM TẮT Cánh hoa vạn thọ cam (Tagetes erecta L.) trích ly tinh chế để thu cao lutein với hàm lượng carotenoid tổng 11,70% hàm lượng lutein 7,04% Sử dụng dầu dừa để hòa tan cao lutein với nồng độ 1,42 mg/ml tạo thành dầu lutein Hệ huyền phù nano chất béo rắn (SLN) tạo dựa công thức sử dụng chất béo rắn Emulgade SE-PFTM để bao giữ dầu lutein tỷ lệ 5%, tỷ lệ dầu lutein: chất béo rắn 2:1, 5% chất hoạt động bề mặt Tween 80 thực máy đồng hóa PHILIPS thời gian đồng hóa nóng 30 phút, đồng hóa lạnh 30 phút Sản phẩm hệ huyền phù đồng có màu vàng đậm, kích thước median 71 nm, kích thước hạt trung bình đạt 97 nm Kết chụp TEM cho thấy hạt có dạng hình cầu, cấu trúc lõi vỏ Hệ huyền phù có độ bền kích thước độ bền hoạt chất tốt thử nghiệm gia tốc lão hóa Kích thước median gần nằm khoảng 71 nm Sau chu kỳ sốc nhiệt, độ sai biệt màu sắc mẫu SLN-lutein 12,2% so với mẫu lutein tự Tương tự điều kiện chiếu xạ UV chứng minh hiệu bảo vệ tốt SLN dầu lutein độ sai biệt màu sắc mẫu SLN-lutein mẫu lutein tự 7,8% Từ khóa: Hệ nano, chất béo rắn, lutein, hoa vạn thọ, đồng hóa PREPARATION OF SOLID LIPID NANOPARTICLES CONTAINING LUTEIN AND THEIR APPLICATION IN PERSONAL CARE PRODUCTS Vo Hoang Thong* University of Technology – VNU Ho Chi Minh City * Corresponding Author: thongvo1705@gmail.com ABSTRACT Orange marigold (Tagetes erecta L.) petals are extracted, then purified to obtain raw lutein in which content of total carotenoids is 11.7% and content of lutein is 7.04% Coconut oil is used to dissolve raw lutein at the concentration of 1.42 mg/ml to get lutein oil Solid lipid nanoparticles (SLN) is successfully prepared by using Emulgade SE-PFTM lipid, high speed homogenization with the support of surfactant The suspensions which contains 5% w/w active agents (Lutein oil), 2,5% w/w Emulgade and 5% w/w surfactant (Tween 80) is dispersed by using PHILIPS homogenizer in 60 minutes (30 minutes hot homogenization and 30 minutes cold homogenization) The products are SLN in sphere shape (TEM) with median size of 71 nm, mean size of 97 nm Accelerated stability tests were done and the results were very good It shows potential of SLN in application for personal care products in future Keywords: Nanoparticles, solid lipid, lutein, marigold, homogenization 40 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học cam, cam đất Lutein chất màu hoa cúc vạn thọ Lutein thuộc phân nhóm xanthophyll, họ carotenoid Tinh thể lutein có màu vàng nâu, khơng tan nước tan dung môi hữu hexane, ethyl alcohol, điểm nóng chảy 196°C Lutein chất có tính kháng oxy hóa cao nhờ vào hệ liên hợp nối đôi với khả hấp thu hầu hết bước sóng, chống tác hại tia UV, kháng viêm, bắt giữ gốc tự từ kháng ung thư, chống đột biến tế bào Tuy nhiên với hệ thống nối đôi liên hợp cấu trúc, lutein dễ bị oxy hóa Đồng thời lutein không tan nước thể người với 70% khối lượng nước Điều làm giảm khả hấp thu lutein vào thể, giảm hoạt tính, tác dụng lutein Do vậy, việc sử dụng hạt nano chất béo rắn bao lutein tiềm năng, có ý nghĩa quan trọng việc phân tán phát huy hoạt tính lutein TỒNG QUAN Hạt nano chất béo rắn (solid lipid nanoparticle - SLN) hệ hạt phân tán có kích thuớc 50-1000nm Hệ hạt nano chất béo rắn gồm thành phần: chất béo rắn, chất hoạt động bề mặt, dung môi (thường nước) hoạt chất Hầu hết nghiên cứu tạo hệ SLN gồm giai đoạn: tạo hệ nhũ thô dầu nước dạng vi nhũ; hóa rắn pha phân tán Có thể chia hệ thành dạng chính: dạng matrix (hoạt chất chất béo rắn nóng chảy phân tán vào nhau, sau chất béo đơng đặc lại hoạt chất phân bố chất béo rắn); dạng vỏ (hoạt chất bao bọc bên lõi chất béo rắn); dạng lõi (hoạt chất bao bọc lớp vỏ chất béo rắn) Ưu điểm hệ SLN: kích thước hệ hạt vào cỡ nanomet tạo điều kiện cho hoạt chất phối vào hệ SLN dễ dàng tương thích với thể thâm nhập vào màng tế bào; quy trình tổng hợp tương đối dễ thực hiện, chi phí rẻ, khơng sử dụng dung mơi hữu hóa chất độc hại, đưa sản xuất cơng nghiệp; kiểm sóa t q trình phóng thích hoạt tính thuốc hoạt chất thuốc giữ lõi matrix chất béo rắn Với ưu điểm bật trên, hệ nano chất béo rắn ứng dụng rộng rãi dược phẩm, mỹ phẩm, tạo hệ dẫn truyền Hiện có số nghiên cứu việc bảo vệ loại vitamin, bao giữ loại hương liệu sản phẩm nước hoa hay nước xả vải… Hơn hệ huyền phù cịn thích hợp bao giữ, bảo vệ hoạt chất bền, dễ bị oxy hóa họ chất carotenoid, tiêu biểu lutein nghiên cứu đề tài Cúc vạn thọ (tên khoa học: Tagetes erecta L.) lồi phổ biến dùng để trang trí Việt Nam Hoa cúc vạn thọ có nhiều màu vàng, đỏ, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu Hoa cúc vạn thọ (tên khoa học: Tagetes erecta L.) trồng Đồng Tháp Chất béo rắn: Emulgade SE-PFTM, Naterol cung cấp công ty Cognis Deutschland GmbH & Co KG Care Chemicals Dầu Light White Oil, IPM, Jojoba có nguồn gốc từ Ấn Độ, cung cấp công ty TNHH SX-TM Nguyễn Bá Dầu Olive thương hiệu Latino Bella cung cấp công ty TNHH Thực phẩm Ân Nam Dầu dừa thương hiệu Vietcoco cung cấp công ty TNHH Chế biến Dừa Lương Quới Chất hoạt động bề mặt: Tween80 (xuất xứ Trung Quốc) Ethyl alcohol 96o (công ty Chemsol, 41 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Xác định khả kháng oxy hóa phương pháp bắt gốc tự DPPH Xác định khả kháng oxy hóa Xác định phân bố kích thước hạt thực máy LDS HORIBA LA-920V2 Xác định kích thước xác hình thái hạt phương pháp chụp TEM (sử dụng máy JEM1010-JEOL Phịng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Vật liệu Polyme Compozit) Màu sắc ngoại quan hệ phân tán đo máy đo màu Minolta CR400 với hệ thống không gian màu CIE-LCh Phương pháp kiểm tra độ bền (cịn gọi phương pháp lão hóa cấp tốc) cho (2.3) phép xác định sơ hạn sử dụng sản phẩm, thực qua mô gia tốc biến đổi: lưu nhiệt (mẫu lưu trữ nhiệt độ 45oC), sốc nhiệt (mẫu lưu trữ 45oC ngày, sau chuyển sang lưu trữ 4oC ngày, ngày tính thành chu kỳ sốc nhiệt), chiếu xạ tia UV (đặt mẫu buồng gồm đèn UV, mẫu huyền phù giữ cuvet) Kiểm tra ngoại quan xem hỗn hợp huyền phù có bị tách pha hay khơng, kết hợp phương pháp đo màu kích thước hạt Việt Nam) Nước cất Phương pháp nghiên cứu Độ ẩm nguyên liệu xác định máy đo độ ẩm Satorius MA35 Máy hoạt động theo nguyên lý cung cấp nhiệt làm bay nước mẫu khối lượng không đổi Máy đo chênh lệch khối lượng ban đầu cuối mẫu để tính độ ẩm Hịa tan hồn tồn lượng mẫu y (mL) ethanol Dung dịch đo quang phổ hấp thu bước sóng 445nm Hàm lượng carotenoid tổng mẫu tính sau: 𝑥= 𝐴 𝑦 10 𝐴1% 1𝑐𝑚 100 Kỷ yếu khoa học 𝜇𝑔 A độ hấp thu dung dịch Quy chất màu carotenoid dung dịch lutein nên ethanol 𝐴1% 1𝑐𝑚 có giá trị 2550 x lượng carotenoid mẫu, từ xác định hàm lượng theo khối lượng theo thể tích Xác định hàm lượng lutein phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC): Phân tán mẫu 5mL H2O, đánh siêu âm 10 phút 40oC, sau acid hóa với 1mL HCl 1N Chiết với 5mL, lắc 20-30 phút để yên cho hỗn hợp tách lớp Dùng ống nhỏ giọt hút lớp nước phía bỏ đi, giữ lại lớp chloroform Lấy mL lớp chloroform làm khơ hồn tồn, sau hịa tan với mL isopropanol tiến hành đo mẫu Thông tin vận hành máy HPLC: đầu dò DAD, cột pha đảo C18 (150 4,6 mm; m), pha động Isopropanol: MeOH = 2:98, nhiệt độ cột 29oC, lượng mẫu bơm 10 L, tốc độ bơm mL/phút, bước sóng 445nm Xác định lượng lutein mẫu theo công thức y = 23745x – 8,9905; y diện tích peak mẫu bước sóng λ = 445 nm, x (mg/mL): nồng độ lutein KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cánh hoa vạn thọ tách khỏi đài hoa sấy khô nhiệt độ khoảng 60oC vịng 3-4 Sau trích ly với ethanol 96o, tỷ lệ rắn: lỏng (g/mL) 1:10, thời gian chiết 120 phút, nhiệt độ chiết 60oC-70oC Dịch chiết bay ethanol phương pháp cô quay chân không, thu cao chiết Hỗn hợp gồm cao chiết, ethanol, KOH theo tỷ lệ tương ứng 1:3:0,25 lắc nhiệt độ 70oC để phản ứng xà phịng hóa este diễn hồn tồn, sau tiếp tục sử dụng phương pháp quay chân 42 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 không để bay ethanol Phần lại hòa tan hỗn hợp nước acetone trung hòa axit acetic 25% Dung dịch khuấy liên tục Kỷ yếu khoa học 80-85oC vịng 15 phút, sau lọc, rửa sấy để thu cao lutein (b) (a) Hình Cao lutein thu từ hoa vạn thọ vàng (a) cam (b) Nhìn chung, cao lutein từ hai lồi hoa 5,4 – 6,6% hoa cam cho hiệu suất có tương đồng ngoại quan Hai cao mẫu có màu đỏ cam (góc màu h Hịa tan hoàn toàn lượng cao lutein hai mẫu 38,41 35,16 không từ hai loại hoa ethanol đo chênh lệch nhiều), trạng thái dẻo, quang phổ hấp thu dung dịch mùi thơm nồng Tuy nhiên mẫu từ hoa khoảng bước sóng 400-700nm nhằm cam có độ sẫm màu cao hơn, thể định tính sơ chất, có đồ thị qua thông số L nhỏ hoa vàng Hiệu Hình suất thu cao lutein nằm khoảng Hình Phổ hấp thu dịch cao lutein từ hai loài hoa vạn thọ Phổ đồ xuất cụm peak Hàm lượng carotenoid tổng cao vùng bước sóng 400nm đến 500nm, lutein từ hoa vạn thọ cam đạt 10,6%, tương ứng với peak bước sóng cao 10 lần so với hoa vạn thọ vàng 422nm, 445nm, 474nm kết Điều kết hợp với khảo sát hoàn toàn phù hợp với lutein Ngoài sơ cho thấy hoa vạn thọ cam đồ thị quang phổ không xuất vượt trội hẳn hoa vạn thọ vàng peak lạ, cho thấy quy trình trích ly hiệu suất hàm lượng lutein tinh chế cho cao lutein đồng thu Vì cao lutein từ hoa vạn nhất, không xuất tạp chất khác thọ cam sử dụng làm hoạt chất thí nghiệm tiến hành thí nghiệm 43 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học nâng cao quy trình mà khơng ảnh hưởng nhiều đến tính chất Kết thu hệ phân tán đồng đều, có màu vàng đậm, thơm nhẹ mùi dầu dừa Các hoạt có dạng hình cầu, kích thước median đạt 71 nm kích thước trung bình đạt 105 nm Đề tài đánh giá số tính chất tổng quát độ bền sản phẩm nano chất béo rắn bao lutein Sau chu kỳ sốc nhiệt, sai biệt màu sắc mẫu SLN bao lutein 12,2% so với mẫu tự Tương tự điều kiện chiếu xạ UV chứng minh đươc hiệu đặc biệt tốt SLN dầu lutein sai biệt màu sắc 7,8% so với mẫu không bảo vệ Khi trải qua gia tốc biến đổi lưu trữ nhiệt độ 45oC, sau 20 ngày tồn trữ, sai biệt màu sắc mẫu bao lutein khơng có q nhiều khác biệt Đặc biệt, phân bố kích thước hạt hệ khơng biến đổi nhiều điều kiện đánh giá độ bền Các kết chứng minh hiệu bảo vệ SLN dầu lutein Đề tài nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng phối trộn hệ huyền phù SLN bao lutein với tỷ lệ 10% serum dưỡng da KẾT LUẬN Đề tài với mục tiêu trích ly tinh chế lutein từ cánh hoa vạn thọ, sau sử dụng hệ nano chất béo rắn bao giữ, bảo vệ hoạt chất lutein nhằm định hướng nâng cao khả dẫn truyền độ bền hệ huyền phù Đề tài đạt kết sau: Đề tài kết luận hoa vạn thọ cam có hàm lượng lutein cao vượt trội so với hoa vạn thọ vàng, hiệu suất trích ly cao lutein/hoa khô tuyệt đối đạt 6,6% Sản phẩm cao lutein đạt hàm lượng chất màu carotenoid/cao 11,7% hàm lượng lutein/cao 7,04% Cao lutein sử dụng làm hoạt chất hòa tan vào dầu nguyên liệu mỹ phẩm tạo thành dầu lutein nhằm phối vào hệ nano chất béo rắn Đề tài xây dựng công thức phù hợp tạo hệ huyền phù nano chất béo rắn với máy đồng hóa PHILIPS Với hệ sử dụng cơng thức 5% dầu lutein, 2,5% chất béo rắn, 5% chất hoạt động bề mặt thời gian đồng hóa nóng – lạnh thực 30 phút điều kiện phù hợp sau: chất béo rắn Emulgade; dầu lutein điều chế từ dầu dừa với hàm lượng cao lutein 1,42 mg/ml hệ TÀI LIỆU THAM KHẢO CANTRILL, R Lutein from Tagetes erecta Joint Expert Committee on Food Addtives (JECFA), 2004 63rd DELIA B RODRIGUEZ-AMAYA A Guide to Carotenoid analysis in Foods International Life Sciences Institute, 2001 NGHĨA, N.Đ Hóa học nano: Cơng nghệ vật liệu nguồn NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ Hà nội, 2007 NHAN, L.T.H Bài giảng Công nghệ hợp chất nano hữu Trường Đại học Bách khoa, Khoa Kỹ thuật Hóa học: Bộ mơn Kỹ thuật Hóa Hữu cơ, 2016 WISSING, S.A AND R.H MÜLLER Cosmetic applications for solid lipid nanoparticles (SLN) International Journal of Pharmaceutics, 2003 254(1): p 65-68 44 ... thuớc 50-1000nm Hệ hạt nano chất béo rắn gồm thành phần: chất béo rắn, chất hoạt động bề mặt, dung môi (thường nước) hoạt chất Hầu hết nghiên cứu tạo hệ SLN gồm giai đoạn: tạo hệ nhũ thô dầu nước... vỏ (hoạt chất bao bọc bên lõi chất béo rắn) ; dạng lõi (hoạt chất bao bọc lớp vỏ chất béo rắn) Ưu điểm hệ SLN: kích thước hệ hạt vào cỡ nanomet tạo điều kiện cho hoạt chất phối vào hệ SLN dễ dàng... phẩm tạo thành dầu lutein nhằm phối vào hệ nano chất béo rắn Đề tài xây dựng công thức phù hợp tạo hệ huyền phù nano chất béo rắn với máy đồng hóa PHILIPS Với hệ sử dụng công thức 5% dầu lutein,