Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ thu nhận isoflavone từ một số nguồn thực vật và ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRẦN THỊ NGỌC THƯ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THU NHẬN ISOFLAVONE TỪ MỘT SỐ NGUỒN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Đà Nẵng, 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRẦN THỊ NGỌC THƯ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ THU NHẬN ISOFLAVONE TỪ MỘT SỐ NGUỒN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 54 01 01 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hướng dẫn 2: TS BÙI XUÂN VỮNG Đà Nẵng, 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác Tác giả thực Luận án ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh – Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, TS Bùi Xuân Vững – Đại học Sư phạm Đà Nẵng – Đại học Đà Nẵng nhận hướng dẫn, định hướng nội dung khoa học giúp đỡ đầy trách nhiệm suốt q trình hồn thành luận án Xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Ban giám đốc Đại học Đà Nẵng, Ban giám hiệu trường Đại học Bách khoa, Đại học Sư phạm, Đại học Sư phạm Kỹ thuật phòng Ban, Khoa đồng nghiệp Trường tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành nội dung nghiên cứu Xin bày tỏ mến mộ lịng tri ân đến: Bộ mơn Cơng nghiệp Dược – Đại học Dược Hà Nội; Phịng thí nghiệm hoạt tính sinh học – Viện Công nghệ Sinh học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Trung tâm nghiên cứu ứng dụng đậu nành Vinasoy (VSAC); Quỹ đổi sáng tạo Vingroup (VINIF) GS.TS Pau Loke Show – Đại học Nottingham – Malaysia đồng hành hỗ trợ phương pháp nghiên cứu chuyên sâu có liên quan đến nội dung luận án, tài trợ phần kinh phí tiến trình thực nghiệm Xin trân trọng cảm ơn GS, PGS, TS chủ tịch, phản biện ủy viên hội đồng dành nhiều thời gian quý báu để đọc, nhận xét tham gia hội đồng chấm luận án Cuối cùng, xin tri ân thân thiết đến gia đình, bạn bè ln quan tâm, động viên, khích lệ hỗ trợ đầy hiệu giúp suốt tiến trình hồn thành luận án Nghiên cứu sinh iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH x MỘT SỐ CHỮ VIẾT TẮT xiv MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu isoflavone 1.1.1 Cấu trúc hóa học isoflavone 1.1.2 Công dụng isoflavone sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe 1.2 Một số nguồn thực vật giàu isoflavone 12 1.2.1 Đậu nành (Glycine max (L) Merrill) 12 1.2.2 Sắn dây (Pueraria benth thomsonii Benth) 12 1.2.3 Đậu xanh (Vigna radiata L Wilczek) 13 1.2.4 Bã đậu nành 13 1.2.5 Cỏ ba đỏ (Trifolium pratense L) 14 1.3 Cơ sở công nghệ thu nhận isoflavone 14 1.3.1 Xử lý nguyên liệu 15 1.3.2 Trích ly 15 iv 1.3.3 Thủy phân glycoside 17 1.3.4 Tinh 17 1.3.5 Hoàn thiện sản phẩm 18 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước cơng nghệ thu nhận ứng dụng sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone 18 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 18 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 22 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị 25 2.1.1 Nguyên liệu 25 2.1.2 Hóa chất, chế phẩm sinh học nhựa macroporous 26 2.1.3 Thiết bị sử dụng 28 2.2 Nội dung nghiên cứu bố trí thí nghiệm 28 2.2.1 Đánh giá hàm lượng isoflavone và số thành phần hóa học số nguồn thực vật 30 2.2.2 Khảo sát phương pháp trích ly isoflavone từ hạt bã đậu nành 30 2.2.3 Khảo sát số phương pháp tinh chế nâng cao hoạt tính cao isoflavone tinh chế 31 2.2.4 Kiểm tra hoạt tính sinh học tính an toàn thực phẩm cao isoflavone (TN7) 32 2.2.5 Đề xuất quy trình cơng nghệ thu nhận isoflavone từ hạt bã đậu nành 32 2.2.6 Ứng dụng cao isoflavone để sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe 32 2.2.7 Đề xuất giải pháp tận thu phụ phẩm bột đậu nành sau trích ly isoflavone 34 2.3 Phương pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phương pháp phân tích tiêu 34 2.3.2 Phương pháp toán học 37 2.3.3 Phương pháp đánh giá cảm quan 41 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 41 v CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Đánh giá hàm lượng isoflavone thành phần hóa học từ số nguyên liệu thực vật 42 3.1.1 Hàm lượng isoflavone 42 3.1.2 Thành phần hóa học nguyên liệu 45 3.2 Ảnh hưởng số phương pháp trích ly đến hiệu thu nhận isoflavone từ hạt đậu nành 47 3.2.1 Phương pháp chiết khuấy 47 3.2.2 Phương pháp dùng sóng siêu âm 52 3.2.3 So sánh hiệu thu nhận isoflavone từ phương pháp trích ly 55 3.3 Tối ưu hóa điều kiện trích ly isoflavone từ hạt bã đậu nành phương pháp chiết khuấy 57 3.3.1 Hạt đậu nành 57 3.3.2 Bã đậu nành 61 3.4 Ảnh hưởng phương pháp tinh chế cao isoflavone thô thu nhận từ hạt bã đậu nành 64 3.4.1 Tinh chế cao isoflavone thô thu nhận từ hạt đậu nành phương pháp trích ly lỏng-rắn 64 3.4.2 Khảo sát số loại nhựa macroporous dùng tinh chế isoflavone từ hạt đậu nành 66 3.4.3 Nghiên cứu tinh chế isoflavone từ cao thô thu nhận từ hạt đậu nành nhựa macroporous D101 69 3.4.4 Nâng cao hàm lượng aglycone cao isoflavone tinh chế chế phẩm enzyme cellulase 76 3.4.5 Nghiên cứu tinh chế isoflavone thu nhận từ bã đậu nành nhựa macroporous D101 81 3.5 Kiểm tra hoạt tính sinh học tính an tồn thực phẩm cao isoflavone 85 3.5.1 Kiểm tra hoạt tính sinh học cao isoflavone 86 vi 3.5.2 Kiểm tra tính an tồn thực phẩm cao isoflavone 93 3.6 Đề xuất quy trình thu nhận isoflavone từ hạt bã đậu nành 97 3.7 Ứng dụng cao isoflavone sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe 99 3.7.1 Thử nghiệm sản xuất sữa chua đậu nành nước cốt dừa bổ sung isoflavone thu nhận từ đậu nành 99 3.7.2 Thử nghiệm sản xuất nectar chanh dây bổ sung cao isoflavone tinh chế từ bã đậu nành 115 3.8 Đề xuất giải pháp tận thu phụ phẩm bột đậu nành sau trích ly isoflavone 130 3.8.1 Chỉ tiêu chất lượng phụ phẩm phụ phẩm bột đậu nành 130 3.8.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ chế biến sản phẩm thực phẩm từ phụ phẩm bột đậu nành sau trích ly 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 134 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng bảng Trang 2.1 Đặc tính vật lý loại nhựa macroporous 27 2.2 Các thiết bị sử dụng nghiên cứu 28 2.3 Mức quy hoạch thực nghiệm yếu tố 37 3.1 Thành phần hàm lượng nhóm isoflavone đậu nành hạt 42 3.2 Thành phần hàm lượng nhóm isoflavone củ sắn dây 44 3.3 Thành phần hàm lượng nhóm isoflavone bã đậu nành 45 3.4 Thành phần hóa học loại nguyên liệu nghiên cứu 45 3.5 Hàm lượng hợp chất isoflavone mẫu phân tích 47 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Hiệu quét gốc tự DPPH• dịch trích ly ứng với phương pháp Kết thực nghiệm hàm lượng thu nhận isoflavone từ hạt đậu nành theo mơ hình thí nghiệm TYT 23 Kết phân tích phương sai hàm lượng isoflavone tổng trích ly từ hạt đậu nành (Minitab 18) Bảng quy hoạch theo hướng gradient từ hạt đậu nành Kết thực nghiệm theo mơ hình thí nghiệm TYT23 hàm lượng isoflavone từ bã đậu nành Kết phân tích phương sai hàm lượng isoflavone trích ly bã đậu nành (Minitab 18) Bảng quy hoạch theo hướng gradient từ bã đậu nành Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich isoflavone thu nhận từ hạt đậu nành Các đại lượng hấp phụ cột mở D101 isoflavone hạt đậu nành 56 58 58 60 61 62 63 70 73 viii Số hiệu Tên bảng bảng 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 Các đại lượng giải hấp phụ cột nhồi D101 isoflavone thu nhận từ hạt đậu nành Thành phần cao isoflavone tinh chế thô từ hạt đậu nành Các thông số đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich isoflavone từ bã đậu nành Các đại lượng hấp phụ sắc kí cột mở D101 (isoflavone bã đậu nành) Các đại lượng giải hấp phụ cột mở D101 isoflavone thu nhận bã đậu nành Trang 74 74 82 83 84 3.20 Thành phần cao isoflavone tinh chế cao thô từ bã đậu nành 85 3.21 Tỉ lệ tế bào tăng sinh tác động mẫu nghiên cứu 86 3.22 Khối lượng chuột trước sau thử nghiệm 88 3.23 Khối lượng tử cung chuột lơ thí nghiệm 88 3.24 Hiệu bảo vệ tế bào HepG2 mẫu nghiên cứu 91 3.25 3.26 3.27 Khả ức chế q trình peroxy hóa lipid mẫu nghiên cứu dịch đồng thể gan Giá trị IC50 % mẫu So sánh tiêu hóa học cao isoflavone thơ tinh từ hạt bã đậu nành 92 93 94 3.28 Đặc tính cảm quan loại mẫu cao isoflavone 95 3.29 Chỉ tiêu vi sinh vật mẫu bột cao isoflavone 95 3.30 Khối lượng chuột lơ thử nghiệm độc tính cấp 96 3.31 3.32 Ảnh hưởng liều lượng nước cốt dừa bổ sung lên tiêu hóa lý mẫu sữa chua Phân tích cảm quan mẫu sữa chua đậu nành-nước cốt dừa 101 103 ... THỊ NGỌC THƯ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ THU NHẬN ISOFLAVONE TỪ MỘT SỐ NGUỒN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Mã số : 54 01 01... cao, chưa có nhiều dịng sản phẩm thực phẩm chức Do ? ?Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ thu nhận isoflavone từ số nguồn thực vật ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng? ?? nhằm mục đích góp phần... nghiên cứu Mục tiêu tổng quát luận án xây dựng quy trình cơng nghệ thu nhận isoflavone quy trình sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe bổ sung isoflavone, góp phần tạo sản phẩm bảo vệ sức khỏe từ