(LUẬN án TIẾN sĩ) 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 NHĨM HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT (GARCINIA MANGOSTANA LINN) VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 CĨ 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ MINH TÚ GS TS HỒNG ĐÌNH HỒ Hà Nội - 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú GS.TS Hồng Đình Hồ Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2022 Tập thể hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú GS.TS Hồng Đình Hồ Tác giả luận án Nguyễn Thị Hiền i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới: PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú GS.TS Hồng Đình Hồ- Viện Cơng nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy kính u tận tình hướng dẫn, động viên, truyền động lực cho suốt trình thực luận án PGS TS Phạm Thu Thuỷ, PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm PGS.TS Lê Thanh Mai – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giáo kính u tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề tiến sĩ GS.TS Thái Hoàng, TS Nguyễn Thuý Chinh- Viện Kỹ thuật nhiệt đới, PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt -Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, GS.TS Trần Đình Thắng- Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM, PGS.TS Trần Thu Hương- Viện Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS Nguyễn Tân Thành- Viện Cơng nghệ hố, sinh môi trường, Trường Đại học Vinh nhà giáo, nhà khoa học đáng kính tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm thực nghiệm Ban Giám hiệu, thầy cơ, cán Phịng Đào tạo -Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tập thể thầy cô giáo Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận án Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Công nghệ thực phẩm anh, chị, em đồng nghiệp- Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Cơng nghiệp bố trí thời gian, hỗ trợ kinh phí tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Những người bạn học viên thuộc môn Quản lý chất lượng- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ln động viên, khích lệ tinh thần giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới chồng tôi, người bạn đồng hành chia sẻ, động viên truyền lửa cho tơi vượt qua khó khăn vất vả suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận án Cuối xin cảm ơn bố mẹ hai bên đại gia đình thân yêu, người bên cạnh hỗ trợ, động viên tạo niềm tin để vượt qua khó khăn vất vả, hồn thành luận án Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2022 Nguyễn Thị Hiền ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan măng cụt 1.1.1 Giới thiệu chung măng cụt 1.1.2 Quả măng cụt 1.1.3 Vỏ măng cụt 1.2 Một số phương pháp thu nhận hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt 10 1.2.1 Phương pháp trích ly dung môi hữu 11 1.2.2 Phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm 12 1.2.3 Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng 13 1.2.4 Phương pháp trích ly có hỗ trợ enzym 14 1.3 Phương pháp phân lập số hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ măng cụt 15 1.3.1 Kết tinh phân đoạn 15 1.3.2 Tách phân đoạn 15 1.3.3 Các phương pháp sắc ký 15 1.4 Tình hình nghiên cứu thu nhận ứng dụng hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt 17 1.4.1 Tình hình nghiên cứu thu nhận ứng dụng hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt giới 17 1.4.2 Tình hình nghiên cứu thu nhận ứng dụng hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt Việt Nam 21 1.5 Giới thiệu tổ hợp kích thước nano từ polyme tự nhiên 23 Chương NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 26 2.1.1 Nguyên liệu 26 2.1.2 Hoá chất thiết bị 27 2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.3 Bố trí thí nghiệm- Phương pháp nghiên cứu 31 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.3.1 Nghiên cứu phân tích thành phần hố học vỏ măng cụt Việt Nam 31 2.3.2 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ măng cụt Việt Nam 31 2.3.3 Nghiên cứu phân lập số hoạt chất 36 2.3.4 Nghiên cứu chế tạo hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan α-mangostin (CCG) phương pháp gel hoá ion 38 2.3.5 Nghiên cứu sử dụng chiết xuất măng cụt sản xuất số sản phẩm thực phẩm 40 2.4 Các phương pháp phân tích 43 2.4.1 Định lượng polyphenol theo TCVN 9745-1:2013 43 2.4.2 Định lượng tanin (polyphenol) phương pháp Lowenthal 44 2.4.3 Xác định tổng hàm lượng chất tạo màu anthocyanin dạng monome phương pháp pH vi sai 45 2.4.4 Phân tích hàm lượng cellulose theo TCVN 5103:1990 46 2.4.5 Phân tích hàm lượng tinh bột phương pháp hố học 46 2.4.6 Phân tích hàm lượng pectin phương pháp kết tủa canxi pectat 47 2.4.7 Phân tích hàm lượng tro theo TCVN 9939:2013 48 2.4.8 Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa phương pháp bẫy gốc tự tạo DPPH 49 2.4.9 Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật 49 2.4.10 Phương pháp thử hoạt tính gây độc ức chế tăng sinh tế bào dòng Vero 51 2.4.11 Phương pháp kiểm tra vi sinh vật hiếu khí tổng số theo TCVN 4885:2005 52 2.4.12 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng hạt nano tổ hợp carrageeenanchitosan-α-mangostin (CCG) 53 2.4.13 Đánh giá màu giò hệ thống Computer vision 59 2.4.14 Đánh giá màu rượu phương pháp đo quang 59 Chương KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 61 3.1 Nghiên cứu phân tích thành phần hố học vỏ măng cụt 61 3.2 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ măng cụt Việt Nam 63 3.2.1 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất phương pháp trích ly với dung mơi thơng thường 63 3.2.2 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác enzym 67 3.2.3 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm 72 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2.4 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ măng cụt Việt Nam 75 3.3 Phân lập số hoạt chất từ vỏ măng cụt 77 3.3.1 Phân lập hoạt chất từ vỏ măng cụt 77 3.3.2 Xác định cấu trúc chất tinh phân lập 79 3.4 Đánh giá hoạt tính sinh học chiết xuất măng cụt 88 3.4.1 Hoạt tính chống oxy hố chiết xuất măng cụt 88 3.4.2 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 89 3.4.3 Hoạt tính ức chế tăng sinh tế bào dòng Vero 90 3.5 Nghiên cứu chế tạo hạt nano tổ hợp carrageenan-chitosan-α-mangostin 91 3.5.1 Đánh giá hiệu suất tải α-mangostin 92 3.5.2 Nghiên cứu cấu trúc hoá học vật liệu hạt tổ hợp carrageenan, chitosan α-mangostin (CCG) 93 3.5.3 Sự phân bố kích thước hạt tổ hợp carrageenan, chitosan α-mangostin (CCG) 95 3.5.4 Hình thái cấu trúc hạt tổ hợp carrageenan, chitosan α-mangostin (CCG) 96 3.5.5 Đặc tính kỵ nước ưa nước chiết xuất α-mangostin hạt tổ hợp carrageenan, chitosan α-mangostin (CCG) 97 3.5.6 Nghiên cứu khả hoà tan động học giải phóng α-mangostin từ hạt tổ hợp carrageenan, chitosan với α-mangostin (CCG) dung dịch khác 98 3.5.7 Nghiên cứu động học giải phóng α-mangostin từ hạt tổ hợp CCG 103 3.5.8 Đánh giá hoạt tính hạt tổ hợp carrageenan, chitosan, α-mangostin (CCG) 107 3.6 Nghiên cứu sử dụng chiết xuất măng cụt sản xuất số sản phẩm thực phẩm 110 3.6.1 Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt sản xuất giò 111 3.6.2 Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt sản xuất rượu vang nho đỏ rượu màu 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC 133 Phụ lục Dữ liệu phổ xác định chất (α -mangostin, GM1) 133 Phụ lục 2- Dữ liệu phổ chất (γ-mangostin, GM2) 138 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 3- Dữ liệu phổ chất (Garcinone D, GM3) 141 Phụ lục 4- Dữ liệu phổ chất (Garcinone C, GM6) 144 Phụ lục 5- Dữ liệu phổ chất (Mangostanol, GM7) 146 Phụ lục 12- Dữ liệu phổ chất (Banaxanthones A, GM9) 150 Phụ lục 7- Dữ liệu phổ chất (Chất Garcinoxanthone V, GM10) 152 Phụ lục 8- Dữ liệu phổ chất (8-Deoxygartanin, GM5a) 158 Phụ lục 9-Dữ liệu phổ chất (chất mới, deoxygartanin A, GM5b) 161 Phụ lục 10 Phổ hồng ngoại IR chitosan, carrageenan, α-mangostin hạt tổ hợp CCG 167 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu CC CCG CI (%) CS 13 C- NMR DMC DEPT DM DMSO DPPH EAE EI-MS EtOAc GC/MS HPLC H- NMR IC50 MeTHF MeOH MBC MIC MFC MAE Chú giải Tiếng Anh Column Chromatography Carrageenan-Chitosan-αmangostin Cell inhibition (%) Chitosan Cacbon 13 Nuclear Magnetic Resonance Dimethylcarbonate Distortionless Enhancement by Polarization Transfer Solvent Dimethyl sulfoxide 1,1-diphenyl-2-picrylhydrrazyl Enzyme assisted extraction Electron Impact –Mass Spectrometry Ethyl acetate Gas chromatography/Mass Spectrometry High Performance Liquid Chromatography Proton Nuclear Magnetic Resonance 50% inhibitory concentration Methyltetrahydrofuran Methanol Minimum Bactericidal Concentration Minimum Inhibitor Concentration Minimum Fungicidal Concentration Microwave assisted extraction Tiếng Việt Sắc kí cột Carrageenan-Chitosan-αmangostin Ức chế tế bào (%) Chitosan Phổ cộng hưởng từ cacbon C13 Dimethylcarbonate Phổ DEPT Dung môi Dimethyl sulfoxide 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl Trích ly có hỗ trợ enzym Phổ khối va chạm electron Ethyl acetate Sắc ký khí ghép nối khối phổ Sắc ký lỏng hiệu cao Phổ cộng hưởng từ proton H1 Nồng độ ức chế 50% Methyltetrahydrofuran Methanol Nồng độ tối thiểu diệt khuẩn Nồng độ tối thiểu ức chế Nồng độ tối thiểu diệt nấm Trích ly hỗ trợ vi sóng vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MS NL TLC TCVN Mass Spectrometry Liquid Chromatography/ Mass Spectrometry Material Thin Layer Chromatography Vietnam standard UAE Ultrasonic assisted extraction UV-Vis Ultraviolet–visible spectroscopy SC (%) Scavenging capacity (%) LC/MS SC50 SE Khối phổ Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ Nguyên liệu Sắc ký lớp mỏng Tiêu chuẩn Việt Nam Trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm Phổ tử ngoại-khả kiến Khả trung hoà gốc tự (%) 50% scavenging Nồng độ trung hòa 50% concentration gốc tự Solvent extraction Trích ly dung mơi viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 7.6 Phổ HSQC chất (Chất Garcinoxanthone V, GM10) đo CD3OD 156 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 7.7 Phổ COSY chất (Chất Garcinoxanthone V, GM10) Phụ lục 13.8 Phổ NOESY chất (Chất Garcinoxanthone V, GM10) 157 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 8- Dữ liệu phổ chất (8-Deoxygartanin, GM5a) Phụ lục 8.1 Phổ ESI-MS chất (8-Deoxygartanin, GM5a) 158 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 8.2 Phổ 1H-NMR chất ((8-Deoxygartanin, GM5a)) CD3OD 500 MHz Phụ lục 8.3 Phổ 13C-NMR chất ((8-Deoxygartanin, GM5a)) CD3OD 125MHz 159 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 8.4 Phổ DEPT chất (8-Deoxygartanin, GM5a) 160 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 9-Dữ liệu phổ chất (chất mới, deoxygartanin A, GM5b) Phụ lục 9.1 Phổ HR- ESI-MS chất (GM5b) 161 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 9.2 Phổ 1H-NMR chất (GM5b) Phụ lục 9.3 : Phổ 13C-NMR chất (GM5b) 162 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 9.4 Phổ 13C-NMR chất (GM5b) Hình 9.5 Phổ DEPT chất (Chất deoxygartanin A, GM5b) 163 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 9.6 Phổ DEPT chất (Chất deoxygartanin A, GM5b) 164 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 9.7 Phổ HMBC chất (Chất deoxygartanin A, GM5b) 165 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 9.7 Phổ COSY chất (Chất deoxygartanin A, GM5b) Hình 9.8 Phổ NOESY chất (Chất deoxygartanin A,GM5b) 166 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 10 Phổ hồng ngoại IR chitosan, carrageenan, αmangostin hạt tổ hợp CCG Phụ lục 10.1 Phổ IR chiết xuất α-mangostin (GCM1) Phụ lục 10.2 Phổ IR hạt chitosan (CS) 167 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 10.3 Phổ IR hạt carrageenan (CAR) Phụ lục 10.4 Phổ IR hạt tổ hợp CCG0 (0%GCM1) 168 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 10.5 Phổ IR hạt tổ hợp CCG5 (5%GCM1) Phụ lục 10.6 Phổ IR hạt tổ hợp CCG10 (10%GCM1) 169 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phụ lục 10.7 Phổ IR hạt tổ hợp CCG15 (15%GCM1) Phụ lục 10.8 Phổ IR hạt tổ hợp CCG20 (20%GCM1) 170 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... vực thực phẩm, luận án ? ?Nghiên cứu thu nhận số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt (Garcinia mangostana Linn) định hướng ứng dụng công nghiệp thực phẩm? ?? nhằm tận thu nguồn vỏ để thu nhận chiết... ứng dụng hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt 17 1.4.1 Tình hình nghiên cứu thu nhận ứng dụng hợp chất có hoạt tính từ vỏ măng cụt giới 17 1.4.2 Tình hình nghiên cứu thu. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ NHĨM HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT (GARCINIA MANGOSTANA LINN) VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG