Hcmute khảo sát một số phương pháp trích ly và một số yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của polysaccharide gum từ lá sương sáo (mesona blumes benth)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG KHẢO SÁT MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHỚT CỦA POLYSACCHARIDE GUM TỪ LÁ SƯƠNG SÁO (MESONA BLUMES BENTH) MÃ SỐ: T2017-51TĐ SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2017 Luan van Mẫu 2T Trang bìa phụ báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp Trường TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG KHẢO SÁT MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHỚT CỦA POLYSACCHARIDE GUM TỪ LÁ SƯƠNG SÁO (MESONA BLUMES BENTH) Mã số: T2017-51TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS TRỊNH KHÁNH SƠN Thành viên đề tài: KS PHẠM THỊ NHÀN KS LÊ NGỌC THIỆN TP HCM, tháng 12 năm 2017 Luan van MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG TÓM TẮT MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Sương sáo 1.2 Phân loại khoa học 1.3 Phân bố 1.4 Mô tả 1.5 Gum sương sáo (Mesona Blumes Gum – MBG) 1.6 Một số nét chung hình thành gel polysacharide 1.7 Cơ chế tạo gel 1.8 Tính chất chung gel polysaccharide 10 1.9 Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo gel 10 1.10 Các gel polysaccharide 12 1.11 Polysaccharide gum sương sáo (Mesona Blumes Gum – MBG) 12 1.12 Độ nhớt lưu chất 14 1.13 Tình hình nghiên cứu nước 20 1.14 Mục tiêu nghiên cứu 23 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 24 2.1 Phương pháp thu nhận gum Sương sáo 24 2.2 Phổ hồng ngoại Fourier (FTIR) 25 2.3 Các tính chất độ nhớt 26 2.4 Xác định thành phần hóa học 26 2.5 Phân tích thống kê 26 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28 3.1 Thành phần hóa học bột sương sáo 28 3.2 Ảnh hưởng phương pháp thu nhận đến khả tạo gel gum sương sáo 28 Luan van 3.3 Phổ FTIR 29 3.4 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng lên độ nhớt mẫu ETH CAS 31 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ hàm lượng gum lên độ nhớt mẫu ETH CAS 33 3.6 Ảnh hưởng pH đường lên độ nhớt mẫu ETH CAS 36 KẾT LUẬN 39 ĐỀ XUẤT 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 Luan van DANH MỤC HÌNH Hình 1 Lá Sương sáo Hình Phân loại thuộc tính lưu chất chất lỏng (James F Steffe, 1996) 16 Hình Mối quan hệ ứng suất trượt tốc độ biến dạng loại chất lỏng độc lập với thời gian (James F Steffe, 1996) 17 Hình Sản phẩm bột sương sáo thị trường 21 Hình Phổ FITR mẫu gum ETH CAS 30 Hình Ảnh hưởng tốc độ biến dạng lên độ nhớt gum (25oC) 32 Hình 3 Ảnh hưởng hàm lượng nhiệt độ lên độ nhớt gum (100 rpm) 35 Hình Ảnh hưởng pH, đường sucrose glucose lên độ nhớt gum 37 Hình Ảnh hưởng pH lên độ nhớt gum sương sáo dung dịch (James F Steffe, 1996) 38 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Chất lỏng Newton, Power Law Bingham Plastic trường hợp đặc biệt mơ hình Herschel-Bulkley (James F Steffe, 1996) 19 Bảng Phương trình Arrhenius lượng hoạt hóa (Ea) mẫu gum sương sáo 34 Luan van TÓM TẮT Gum từ sương sáo thu nhận bằng nhiều phương pháp Việc sử dụng nhiệt bổ sung CaSO4 ethanol giúp tạo gel gum (mẫu CAS ETH) Phổ FTIR cho thấy mẫu gum sương sáo có chứa xylan pectin có mức độ methoxyl thấp với tỉ lệ khác Tùy theo nồng độ gum tốc độ biến dạng mà gum sương sáo thể đặc tính chất lỏng Newton hay giả dẻo Năng lượng hoạt hóa (Ea) mẫu gum sương sáo mức từ -15,71 đến -23,02 (kJ/mol) chứng tỏ gum nhạy cảm với nhiệt độ tăng nhiệt độ độ nhớt mẫu gum giảm Độ nhớt gum tăng mạnh pH 6-10 có bổ sung đường (glucose, sucrose) Luan van MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Sương sáo Liangfen cao (Mesona Blumes Benth), gọi Hsiantsao, thảo dược hàng năm Nam Trung Quốc nước Đông Nam Á (Indonesia, Việt Nam, Myanmar) Cây sương sáo sử dụng loại thảo dược y học dân gian Trung Quốc báo cáo có hiệu việc ngăn ngừa say nắng, ngừa tăng huyết áp, bệnh tiểu đường, đau bắp đau khớp Hương thơm độc đáo lợi ích sức khỏe của loại thảo dược làm cho phổ biến với người Trung Quốc Theo truyền thống, sương sáo tiêu thụ trà thảo dược loại thạch tráng miệng Tên gọi khác: Sương sáo, Thủy cẩm, Thạch đen Tên tiếng Anh: Asian grass jelly Tên khoa học: Mesona Chinensis Benth Các loài tương cận: Mesona procumbens Hemsley, Mesona palustris (Lai L.S Liao C.L, 2002a-b) 1.2 Phân loại khoa học Bộ (Order): Hoa môi (Lamiales); Họ (Family): Hoa môi/Bạc hà (Lamiaceae); Chi (Genus): Cỏ thạch (Mesona); Loài (Species): Mesona chinensis Chi Cỏ thạch (Mesona) chi thực vật thân thảo thuộc Họ Bạc hà (Lamiaceae) Cây Sương sáo (Mesona chinensis) loài thực vật thân thảo thấp, có nhựa kết thạch nước dùng để làm thức uống giải khát.Ở Trung Quốc, tiếng Quan Thoại gọi “xiancao” (tiên thảo), người Mân cao Đài Loan gọi “sian-chháu”, người Quảng Đông gọi “leung fan cao” (lương phấn thảo) Người Việt Nam gọi “sương sáo” 1.3 Phân bố Cây sương sáo (Mesona chinensis Benth.) có nguồn gốc Đơng Đông Nam Châu Á, phân bố nhiều Đông Nam Trung Quốc, Đài Loan khu vực Đông Nam Á Loài mọc mạnh khu vực đất cỏ, đất cát đất khô.Ở Việt Nam sương Luan van sáo mọc hoang dại vùng rừng núi sau trồng nhiều vùng đồng Đồng sông Cữu Long Miền Đông Nam Bộ 1.4 Mô tả Cây sương sáo thân thảo năm Thân: cao 15-50 cm (có thể đến m) Ít phân nhánh, có lơng thơ, rậm Lá: ngun, mọc đối, hình trứng hình thn, dày (Hình 1.1) Thon, hẹp gốc, nhọn chóp, dài 3-6 cm, rộng 1-2 cm, mép có hình cưa Cuốn dài 1-2 cm Hoa: cụm hoa ngọn, dày đặc vào lúc hoa nở, kéo dài dài tới 10-12 cm, có bắc màu hồng gốc, hoa có cuống dài, có lơng; đài có lơng, mơi trên; tràng trắng hay hồng nhạt, môi thuỳ, môi to; nhị 2, thị dài, nhị tím Cây hoa vào mùa thu, mùa đơng Hình 1 Lá Sương sáo Luan van 1.5 Gum sương sáo (Mesona Blumes Gum – MBG) “Glycans "là thuật ngữ chung cho polysaccharides số lượng lớn monosaccharides có tham gia mối liên kết O-glycosidic Polysaccharides polymer ngưng tụ liên kết glycosidic, hình thành từ phân nửa glycosyl hemiacetal (hoặc hemiketal) nhóm hydroxyl đơn vị đường, hoạt động phân tử chất nhận hay, aglycone…Căn vào số lượng monome khác nay, polysaccharides chia thành hai loại: homopolysaccharide, bao gồm có loại monosacaride Heteropolysaccharide, bao gồm hai nhiều loại đơn vị monosaccharide Polysaccharide gồm gốc monosaccharide có tham gia mối liên kết O-glycosidic Sự đa dạng tuyệt vời đặc điểm cấu trúc polysaccharide, mà bắt nguồn từ khác biệt thành phần monosaccharide, loại liên kết kiểu liên kết, hình dạng chuỗi, mức độ trùng hợp,do hình thành tính chất vật lý bao gồm khả hịa tan, trạng thái, khả tạo gel, đặc tính phân lớp… Sự đa dạng cấu trúc hình thành tính độc đáo thể theo polysaccharide Các polysaccharide thương mại sử dụng ngành cơng nghiệp thực phẩm phi thực phẩm có vai trò chất ổn định, làm dày chất tạo gel, chất ức chế kết tinh, vật liệu bao gói, vv, gọi hydrocolloids hay gel Những loại gel polysaccharide xuất tự nhiên lưu trữ vật chất, thành phần cấu tạo vách tế bào chất ngoại bào từ thực vật vi sinh vật… Biến thể hóa học cellulose chitin cung cấp thêm nguồn hydrocolloid hay gel với chức cải tiến (Aspinall G.O and Rosell K-G, 1978) Homopolysaccharide chia theo loại mối liên kết glycosidic mà tham gia đơn vị monosaccharide Các liên kết glycosidic có hai dạng α- hay β-, vị trí khác nhau, ví dụ, α-1 → 2, α-1 → 3, α-1 → 4, vậy, β-1 → 2, β- → 3, β-1 → Heteropolysaccharide ngồi việc có loại monosaccharide khác nhau, chúng có loại liên kết đa dạng homopolysaccharide Như vậy, có loại heteropolysaccharide khác trình tự đơn vị monosaccharide khác mối liên kết glycosidic Luan van khác Điều cho phép đa dạng gần vô hạn cấu trúc chúng Một số polysaccharide gồm đơn vị đường gọi polysaccharides trung tính (ví dụ, amylose, amylopectin, cellulose) Polysaccharides có chứa acid đường cấu trúc chúng mang điện tích âm, và, đó, polysaccharides anion Ví dụ, pectin có dư lượng acid galacturonic, alginat chứa dư lượng acid guluronic mannuronic Dựa vào loại chuỗi đơn vị đường, polysaccharide chia thành ba nhóm: (a) loại chuỗi tuần hoàn: đơn vị đường xếp theo trật tự lặp lại; (b) loại chuỗi gián đoạn: chuỗi có trình tự lập lặp lại cách chuỗi bất thường; (c) loại không tuần hồn: monosaccharide có vị trí liên kết khác nhau, cấu hình khác xếp khơng theo trình tự định (Steve W Cui, 2005) 1.6 Một số nét chung hình thành gel polysacharide Cần phân biệt tạo gel với tượng khác tương tự, có giảm mức độ phân tán dung dịch protein liên hợp, tập hợp, trùng hợp, kết tủa, kết tụ đông tụ Các phản ứng liên hợp protein thường có quan hệ với biến đổi mức đơn vị mức phân tử phản ứng trùng hợp hoá tập hợp hoá lại tạo phức hợp có kích thước lớn Sự kết tủa lại bao hàm tất phản ứng tập hợp dẫn đến toàn phần toàn độ hồ tan Khi polysacharide khơng bị biến tính giảm lực đẩy tĩnh điện mạch mà dẫn đến phản ứng tập hợp khơng trật tự xảy tượng kết tụ Các phản ứng tập hợp khơng trật tự xảy biến tính phản ứng tập hợp xảy tương tác polysacharide – polysacharide chiếm ưu so với tương tác polysacharide – dung môi dẫn dến tạo thành khối lớn thô, gọi đông tụ Khi phân tử bị biến tính tự tập hợp lại để tạo thành mạng lưới có trật tự tượng gọi tạo gel Khả tạo gel tính chất chức quan trọng polysaccharide đóng vai trị chủ yếu việc tạo cấu trúc hình thái sở để chế tạo nhiều sản phẩm thực phẩm (Steve W Cui, 2005) Luan van 3.4 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng lên độ nhớt mẫu ETH CAS Ở hàm lượng thấp (1-5 %), độ nhớt hai mẫu gum không bị ảnh hưởng tốc độ biến dạng (hình 3.2) Tuy nhiên, với nồng độ cao 10%, khoảng tốc độ biến dạng thấp (3,0 s-1), độ nhớt gum sương sáo giảm tăng tốc độ biến dạng Trong tất mẫu, tốc độ biến dạng >3,0 s-1, độ nhớt mẫu độc lập với tốc độ biến dạng Mẫu ETH có độ nhớt cao mẫu CAS tất điều kiện thí nghiệm Căn theo nghiên cứu Mitschka P (1982) Medeni M (1999), i=kN(n)Ni; I tốc độ biến dạng (shear rate, s-1), Ni tốc độ quay (rpm) đầu đo, n số dòng chảy (flow index, n=1 xác định nghiên cứu với R2>0.95), kN (=0.967) hệ số thực nghiệm (Mitschka P., 1982) Mối tương quan độ nhớt (cP) tốc độ biến dạng sử dụng để xác định thuộc tính lưu chất mẫu Do độ nhớt không thay đổi thay đổi tốc độ biến dạng (>3,0 s-1), gum sương sáo xem thuộc nhóm chất lỏng Newton (chất lỏng thật sự) Tuy nhiên, nồng độ gum cao đồng thời với tốc độ biến dạng thấp (i