Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh trong súp lơ và cải xanh trồng ở việt nam

Nội dung: - Tổng quan tình hình nghiên cứu về thực phẩm chức năng và các loại rau họ cải. - Giới thiệu kết quả nghiên cứu, sản xuất mầm giá và chế biến hoa súp lơ, cây cải xanh; kết quả xác định hàm lượng glucosinolate ở các thời điểm sinh trưởng khác nhau của súp lơ và cải xanh; - Kết quả chiết xuất glucosinolate, quy trình chiết xuất và nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng sucur.

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT VIỆT NAM TRUNG TÂM TƯ VẤN ĐẦU TƯ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỪ HỢP CHẤT CÓ LƯU HUỲNH CHIẾT XUẤT TỪ SUPLƠ VÀ CẢI XANH TRỒNG Ở VIỆT NAM Chủ nhiệm đề tài: GS.TSKH. LÊ DOÃN DIÊN 7499 27/8/2009 HÀ NỘI – 2009 THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI 1. Tên đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam” 2. Quản lý đề tài 2.1 Cơ quan chủ quản: LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VIỆT NAM 2.2 Cơ quan chủ trì: Trung tâm Tư vấn và Đầu tư nghiên cứu Phát triển Nông thôn Việt Nam (INCEDA) 2.3. Tên chủ nhiệm đề tài: GS.TSKH Lê Doãn Diên 2.4. Các cơ quan phối hợp: - Viện nghiên cứu thực phẩm chức năng - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam - Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch 3. Địa điểm thực hiện: Trung tâm Tư vấn và Đầu tư nghiên cứu Phát triển Nông thôn Việt Nam và tại các đơn vị phối hợp 4. Quy mô của đề tài: ở Sapa và ở ngoại thành Hà Nội. 5. Kinh phí thực hiện đề tài: 180.000.000 đồng (Một trăm tám mươi triệu đồng) 5. Thời gian thực hiện: 2 năm (tháng 3/2007 đến 3/2009) 6. Mục tiêu của đề tài - Xây dựng được quy trình chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh: Sulforaphane và dẫn chất của nó từ các loại rau nghiên cứu - Sản xuất được 1 loại thực phẩm chức năng từ các hoạt chất chiết xuất được. 7. Nội dung của đề tài: 7.1. Nghiên c ứu xác định hàm lượng hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở 7.2. Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) từ Suplơ và cải xanh 7.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc - - - * * * - - - LỜI CẢM ƠN Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn của mình về sự chỉ đạo sát sao và sự giúp đỡ nhiệt tình về mọi mặt của các đồng chí lãnh đạo của Liên Hiệp Hội, của các đồng chí lãnh đạo và chuyên viên Ban Khoa học và Kinh tế Liên Hiệp Hội, của Phòng tài vụ Liên Hiệp Hội;… trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuấ t từ suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam”. Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cán bộ Viện Hóa học thuộc Viện KHCN Việt Nam; Viện Dược liệu, Viện Dinh dưỡng (Bộ Y tế); Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Cục Bảo vệ thực vật (Bộ Nông Nghiệp và PTNN), đã khuyến khích, kết hợp và giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian chúng tôi thực hiện đề tài này. Thay mặt Ban chủ nhiệm GS.TSKH Lê Doãn Diên MỤC LỤC NỘI DUNG Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 PHẦN I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ TPCN &CÁC LOẠI RAU HỌ CẢI 3 I.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất Thực phẩm chức năng (TPCN) và TPCN từ rau Họ Cải trên thế giới và ở Việt Nam 3 I.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất các loại TPCN trên thế giới 3 I.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất các loại TPCN ở Việt Nam 6 I.2 Tổng quan về các loại rau họ Cải 8 I.2.1 Thực vật học 8 I.2.2. Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải 9 I.2.2.1. Hoạt chất có lưu huỳnh và hoạt tính sinh học của chúng 10 I.22.2 Ứng dụng của hoạt chất có lưu huỳnh trong TPCN 14 I.3 Giới thiệu về cây Nghệ vàng (Curcuma longa L) và hoạt chất curcumin trong củ Nghệ 18 I.4 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của rau họ Cải 22 PHẦN II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 II.1 Nguyên liệu và phương pháp sơ chế 24 II.1.1 Nguyên liệu là mầm giá 24 II.1.2 Nguyên liệu là cây 25 II.2 Nội dung nghiên cứu 25 II.3 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất 25 II.3.1 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất 25 II.3.2 Phương pháp chiết xuất glycosinolate nhóm sulforaphane và Indol-3- carbinol 26 II.3.3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo thực phẩm chức năng Sucur 27 II.3.4 Phương pháp xác định thủy phần 28 II.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 28 II.4 Thiết bị & dung môi hóa chất nghiên cứu 29 II.4.1 Thiết bị 29 II.4.2 Dung môi và hóa chất đã được sử dụng 29 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 III.1 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá và chế biến hoa suplơ và cây cải xanh 30 III.1.1 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá 30 III.1.2 Kết quả nghiên cứu chế biến hoa suplơ và cây cải xanh 31 III.2 Kết quả nghiên cứu việc xác định hàm lượng glycosinolate ở các thời điểm sinh trưởng khác nhau của suplơ và cải xanh 32 III.2.1 Xác định glycosinolate nhóm sulforaphane 32 III.2.2 Xác định Glycosinolate nhóm Indol-3-carbinol 35 III.3 Kết quả nghiên cứu việc chiết xuất glycosinolate 37 III.3.1 Kết quả khảo sát về các phương pháp chiết xuất 37 III.3.2 Kết quả khảo sát việc sử dụng dung môi chiết xuất 38 III.3.3 Kết quả khảo sát về thời gian chiết xuất 40 III.4 Quy trình chiêt xuất các glycosinolate 41 III.4.1 Quy trình chiêt xuất các glycosinolate nhóm sulforaphane 41 III.4.2 Quy trình chiết xuất Glycosinolate nhóm Indol-3-carbinol 43 III.5 Kết quả các việc nghiên cứu sản xuất TPCN Sucur 45 III.5.1 Quy trình sản xuất TPCN viên nang sucur 45 III.5.2 Tiêu chuẩn sản phẩm TPCN - Viên nang SUCUR (gồm 11 mục) 47 PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 51 4.1 Kết luận 51 4.1.1 Đánh giá đối với các nguyên liệu phục vụ nghiên cứu cũng như sản xuất 51 4.1.2 Đề tài đã xây dựng được công nghệ chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh từ các loại rau họ Chữ thập, với các kết quả 51 4.1.3 Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm sản phẩm TPCN Sucur 52 4.2 Đề nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT TPCN : Thực phẩm chức năng HCSH : Hoạt chất sinh học CNSH : Công nghệ sinh học SGS : sulforaphane I3C : Indol-3-carbinol DIM : Diindolylmethane ICZ : Indolecarbazole HPLC : High-performance liquid chromatography (or High pressure liquid chromatography, Sắc ký lỏng cao áp (sắc ký lỏng hiệu năng cao) SKLM : (Thin Layer Chromatography) Sắc ký lớp mỏng H.P : Helicobacter pylori RES : reticuloendothelial system) - hệ lưới nội mô HDL : (high density lipoprotein) lipoprotein có phân tử lượng cao ĐẶT VẤN ĐỀ Mục tiêu và định hướng của ngành công nghiệp lương thực, thực phẩm (food industry) trong thế kỷ XXI là sự hội nhập (integration) của khoa học công nghệ lương thực, thực phẩm với công nghệ sinh học (biotechnology) và y học nhằm tạo ra các sản phẩm mới có lợi cho sức khoẻ, tiện dụng, có chất lượng cao, an toàn về mặt vệ sinh thực phẩm. Các Thực ph ẩm chức năng – TPCN (functional foods) là một trong những sản phẩm mới này và chúng đã được phát triển rất nhanh chóng đồng thời đã được thương mại hoá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là loại thực phẩm chức năng được sản xuất từ các loại rau, quả và nguồn tài nguyên thực vật. Do vậy, việc nghiên cứu và sản xuất TPCN đã đặt ra trước các nhà khoa học của các nước một lĩnh vực mới mẻ đầy triển vọng và hấp dẫn của thế kỷ 21 nhằm khai thác tiềm năng nguồn tài nguyên thiên nhiên nói chung và các sản phẩm nông nghiệp nói riêng. Các sản phẩm này, ngoài giá trị dinh dưỡng thông thường còn có thể phòng chống nguy cơ mắc các loại bệnh tật, đặc biệt là các bệnh hiểm nghèo như ung thư, xơ cứng động mạch, tiểu đường, Một trong nh ững TPCN được chú ý nghiên cứu đi từ các loại rau thuộc Họ Chữ thập (Hiện nay gọi họ Cải – Brassicaceae) do trong các loại cây này có các hoạt chất lưu huỳnh có các hoạt tính sinh học quý giá, không những phòng chống một số chứng bệnh nguy hiểm mang tính thời đại như ung thư béo phì, Cholesterol cao,… mà còn có hiệu quả đối với chứng bệnh thường gặp cả ở người giàu và người nghèo: chứng bệnh đau dạ dày, tá tràng,… Một trong các hoạt chất quý giá là glucosinolate nhóm sulforaphane và Indol-3- carbinol. Việc nghiên cứu các hoạt chất có lưu huỳnh nói trên của các loại rau họ Cải (tên cũ là họ Chữ thập), đặc biệt là suplơ xanh, đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới, nhưng cho đến này chúng tôi chưa thấy có công trình nào công bố ở Việt Nam. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam” là hoàn tòan cần thiết và đúng hướng. Công trình nghiên cứu này nhằm các mục tiêu sau đây: 1) Xác định hợp chất glucosinolate nhóm sulforaphane và nhóm Indol-3- carbinol ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa n ụ và thời kỳ hoa nở 2) Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh từ Suplơ và cải xanh 3) Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi. Hướng nghiên cứ u này của đề tài rất phù hợp với xu thế của thế giới. Đề tài sẽ đóng góp phần khiêm tốn của mình về mặt lý luận cũng như thực tiễn trong lĩnh vực nghiên cứu hợp chất có lưu huỳnh của suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam. Đồng thời việc sử dụng chế phẩm của hợp chất lưu huỳnh thu được nhằ m sản xuất một loại thực phẩm chức năng cũng sẽ có một ý nghĩa quan trọng trong việc phục vụ đời sống cộng đồng và tạo thị trường tiêu thụ cho các loại rau họ Cải của nông dân các vùng trồng rau, góp phần nhỏ bé của mình trong việc xóa đói giảm nghèo và cải thiện đời sống nhân dân. Sản phẩm TPCN của đề tài cũng sẽ góp phần trong sự nghiệp ch ăm sóc sức khoẻ cộng đồng, đặc biệt là trong việc phòng và hỗ trợ điều trị một số bệnh phổ biến như bệnh về tiêu hoá, bệnh về mắt, cao huyết áp, ung thư, v.v PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ TPCN &CÁC LOẠI RAU HỌ CẢI I.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất TPCN và TPCN từ rau Họ Cải trên thế giới và ở Việt Nam I.1.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất các loại TPCN trên thế giới Những năm gần đây, nhờ những thành tựu mới của khoa học công nghệ một số nước đã tạo ra được các loại thực phẩm thuốc hay còn gọ i là thực phẩm chức năng (functional food). Các nước Tây Âu gọi đây là dược phẩm dinh dưỡng (nutraceutics) hay thực phẩm bổ sung dinh dưỡng (food supplement), còn Trung Quốc gọi là thực phẩm bổ dưỡng bảo vệ sức khoẻ. Các loại thực phẩm này nằm ở ranh giới giữa thực phẩm và thuốc chữa bệnh. Theo dự báo của các chuyên gia thì “thức ăn của con người trong thế kỷ XXI là thực phẩm chức n ăng”. Thức ăn không chỉ đảm bảo đủ calo, ngon, an toàn, mà còn phải chứa các hoạt chất sinh học (HCSH) tự nhiên cần cho sức khoẻ và sắc đẹp, không chỉ điều khiển được các hoạt động chức năng của từng bộ phận trong cơ thể, tạo cho con người khả năng miễn dịch cao, chống sự lão hoá, tăng tuổi thọ, mà còn giúp con người phòng chống được một số bệnh, kể cả ung thư. Thị trường thực phẩm chức năng là một trong những thị trường thực phẩm tăng trưởng nhanh nhất, hơn 10% hàng năm. Riêng Mỹ chiếm tới 1/3 thị trường thế giới (khoảng 23 tỷ USD), thị trường Châu Âu đạt khoảng 19 tỷ USD, Châu Á đạt 6 tỷ USD,… Chỉ tính riêng các loại TPCN dùng các chất bổ sung có nguồn gốc từ cây cỏ, rau, quả ở M ỹ đã có giá trị là 3,5 tỷ USD. Các nước phát triển có xu hướng ưa chuộng các thực phẩm chức năng hơn là dùng thuốc, theo quan điểm phòng bệnh hơn chữa bệnh. Chính vì vậy, đa số các tập đoàn sản xuất thuốc đang chuyển sang sản xuất thực phẩm chức năng và tìm được đối tượng tiêu thụ lớn hơn. Các chuyên gia kinh tế đã tính toán rằng, [...]... liệu lâu cần có phương pháp bảo quản đặc biệt) II.2 Nội dung nghiên cứu II.2.1 Nghiên cứu xác định hàm lượng hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở II.2.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) từ Suplơ và cải xanh II.2.3 Nghiên cứu quy trình... Lạt,… và ở nhiều địa phương khác Tuy nhiên, chưa có một công trình nghiên cứu nào có hệ thống về các hoạt chất sinh học quý báu (đặc biệt là hoạt chất có lưu huỳnh) vốn có các tác dụng phòng và chống một số chứng bệnh Riêng đối với việc nghiên cứu sự chiết xuất các hợp chất có lưu huỳnh trong các loại rau họ Chữ thập (một số loại như cải xanh, suplơ,…) cho đến nay chưa có công trình nào công bố ở Việt Nam. .. việc nghiên cứu các hoạt chất có lưu huỳnh trong một số cây rau họ Cải phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là suplơ và cải xanh không những góp phần nhỏ trong việc làm phong phú kho tàng lý luận về các hoạt chất sinh học của tài nguyên nhiệt đới Việt Nam mà còn góp phần nâng cao giá trị sử dụng cũng như giá trị kinh tế của những cây rau này Thực phẩm chức năng có chứa hoạt chất từ các loại rau họ Cải sẽ có. .. cây trồng trong họ này gần như đều có chứa chữ cải trong tên gọi Chúng bao gồm cải bắp, cải bông xanh, súp lơ, cải brussels, cải xoăn (tất cả đều là các giống cây trồng từ một loài là Brassica oleraceae), cải làn, cải củ Thụy Điển, cải xoăn nước mặn, cải củ, cải thìa và su hào Các thành viên khác được biết đến nhiều của họ Brassicaceae còn có cải dầu (gồm cải dầu Canola và các loại khác), mù tạc, cải. .. và BHA I.4 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của rau họ Cải Có nhiều phương pháp chiết xuất các hoạt chất tự nhiên: phương pháp ngấm kiệt, phương pháp đun hồi lưu, phương pháp chiết theo nguyên tắc Shorxlet, phương pháp chiết bằng siêu âm,… Ở bất kỳ phương pháp nào cũng có chung các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết. .. và súp lơ I.2.2 Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải Rau họ cải có nhiều loại hoạt chất khác nhau: giàu các loại vitamin, các khoáng chất và dầu béo, acid erucic, … Trong khuôn khổ đề tài, đối tượng được nghiên cứu là nhóm hoạt chất có lưu huỳnh, nhóm hoạt chất có các tác dụng sinh học quý báu I.2.2.1 Hoạt chất có lưu huỳnh và hoạt tính sinh học của chúng Các glucosinolate đều thuộc các chất. .. dược phẩm trong nước cũng đã được triển khai Khó mà thống kê hết các sản phẩm TPCN do trong nước sản xuất Loại TPCN từ các loại rau họ Cải chưa thấy dạng thương phẩm nào do trong nước sản xuất, tất cả chỉ được các phương tiện báo chí và trên mạng giới thiệu các loại rau mầm, trong đó có rau họ Cải Việt Nam có rất nhiều loại rau xanh, là thực phẩm không thể thiếu của bữa ăn hàng ngày của người Việt Đứng... trong cơ thể vào khoảng bốn tới năm ngày trong tế bào sau khi uống Các công ty, các hãng sản xuất lớn trên thế giới sản xuất và chế biến thực phẩm đã sử dụng các loại hoạt chất đó để bổ sung vào thực phẩm chức năng nhằm tăng tính miễn dịch và phòng chống một số bệnh Các khả năng ứng dụng của hợp chất chứa lưu huỳnh trong rau họ Cải được kể đến nhiều nhất là: Hỗ trợ và phòng ngừa bệnh ung thư, đặc biệt... cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi II.3 Phương pháp nghiên cứu II.3.1 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất - Việc xác định sulforaphane và Indol-3-carbinol có trong các nguyên liệu đã chuẩn bị sẵn được... vào thực tế sản xuất lớn PHẦN II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Nguyên liệu và phương pháp sơ chế - Cải xanh và suplơ ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển khác nhau: mầm giá, chớm ra hoa (hoa nụ) và hoa nở hoàn toàn đã được chọn để làm nguyên liệu trong công trình nghiên cứu này Điều kiện của nguyên liệu: Những nguyên liệu này đã được lựa chọn và thu mua dưới dạng tươi ở vùng trồng . chưa thấy có công trình nào công bố ở Việt Nam. Vì vậy đề tài: Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam là hoàn. tài: Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Súplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam 2. Quản lý đề tài 2.1 Cơ quan chủ quản: LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ. được quy trình chiết xuất hợp chất có lưu huỳnh: Sulforaphane và dẫn chất của nó từ các loại rau nghiên cứu - Sản xuất được 1 loại thực phẩm chức năng từ các hoạt chất chiết xuất được. 7.