Luận văn nghiên cứu giải pháp nâng cao độ hòa tan và hấp thụ của curcumin

UBND TỈNH TIỀN GIANG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GỊN SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐỀ TÀI CẤP TỈNH BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ HÒA TAN VÀ HẤP THỤ CỦA CURCUMIN Mã số: ĐTYD 03/17 Chủ nhiệm đề tài: Tiến sĩ TRẦN QUANG HIẾU Tiến sĩ LÊ QUANG TRÍ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 LỜI CẢM ƠN  • Để hoàn thành đề tài này, nhóm gửi lời cảm ơn chân thành đến UBND tỉnh Tiền Giang, Sở Khoa học & Công Nghệ, Qũy phát triển khoa học công nghệ Tỉnh Tiền Giang tài trợ kinh phí thực đề tài • Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban lãnh đạo Sở, anh chị phòng Quản Khoa học, phòng Kế Hoạch Tài Chính, Qũy phát triển khoa học công nghệ Tỉnh Tiền Giang hỗ trợ cho nhóm nghiên cứu • Nhóm đề tài xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, tạo điều kiện Phòng Quản lý Khoa học, Phòng KHTC, Thầy Hiệu Trưởng Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ tối đa thủ tục hành để đề tài hoàn thành thời gian quy định • Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô anh chị em đồng nghiệp khoa Công nghệ thực phẩm, Trường Đại Học Công nghệ Sài Gòn tạo điều kiện thuận lợi cho phòng thí nghiệm, thiết bị, máy móc để nhóm thực nghiên cứu • Cảm ơn Công ty TNHH Khoa học Công Nghệ Sài Gòn (SAIGONSTC) tạo điều kiện hỗ trợ thiết bị đại phân tích đo đạc Cảm ơn Môn Hóa Dược thử nghiệm thuốc, Trường ĐH Y Dược Tp.HCM nhiệt tình cộng tác Tp.HCM, tháng 12 năm 2019 Nhóm thực đề tài MỤC LỤC Trang MỤC LỤC … …………………………………………………………………… i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ……………………………………………… xi DANH MỤC BẢNG …………………………………………………………… xii DANH MỤC HÌNH ……………………………………………………………… xiv MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Tổng quan nghệ vàng (Curcuma longa L.) 1.1.1 Nguồn gốc đặc điểm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Thành phần hóa học 1.2 Hợp chất curcuminoids 1.2.1 Tổng quan curcumin 1.2.2 Tính chất vật lý 1.2.3 Tính chất hóa học 10 1.2.3.1 Phản ứng với gốc tự ROS 10 1.2.3.2 Phản ứng với ion kim loại 11 1.2.4 Hoạt tính sinh học CUR 12 1.2.4.1 Hoạt tính kháng viêm 12 1.2.4.2 Hoạt tính chống oxy hóa 12 1.2.4.3 Hoạt tính kháng virus, vi khuẩn kí sinh trùng 14 1.2.4.4 Hoạt tính kháng ung thư hỗ trợ điều trị ung thư 14 i 1.3 Tổng quan trích ly curcumin nano curcumin 15 1.3.1 Trích ly curcumin 15 1.3.1.1 Ứng dụng sóng siêu âm trích ly 15 1.3.1.2 Các nghiên cứu nâng cao hiệu suất trích ly CUR 16 1.3.2 Công nghệ Nano 17 1.3.2.1 Hạt nano 18 1.3.2.2 Một số ảnh hưởng đặc tính hạt nano lên việc vận chyển dược chất…….18 1.3.2.3 Các phương pháp tạo hệ nano 20 1.3.3 Nano Curcumin 21 1.3.3.1 Liposomes 21 1.3.3.2 Nanoparticles – NPs (hạt nano 21 1.3.3.3 Polymeric micelles 21 1.3.3.4 Microemulsions Nanoemulsions 22 1.3.3.5 Nanospheres Microcapsules 23 1.3.4 Một số nghiên cứu nano curcumin nước 24 1.4 Tổng quan dầu sacha inchi 26 1.4.1 Nguồn gốc đặc điểm 26 1.4.2 Thành phần hóa học có dầu Sacha inchi 27 1.4.3 Tác dụng dầu Sacha inchi 27 1.4.4 Ứng dụng dầu Sacha inchi 29 1.5 Tổng quan Tween 80 29 1.5.1 Khái niệm 29 ii 1.5.2 Ứng dụng Tween 80 30 1.5.2.1 Trong dược phẩm 30 1.5.2.2 Trong thực phẩm 30 1.5.2.3 Trong mỹ phẩm 30 1.5.2.4 Điều kiện ổn định lưu trữ 31 1.6 Tổng quan sóng siêu âm (Ultrasonic) 32 1.6.1 Khái niệm 32 1.6.2 Các khu vực sóng siêu âm 34 1.6.3 Phân loại 34 1.6.4 Ứng dụng sóng siêu âm 34 1.7 Đồng hóa – khuấy từ 35 1.7.1 Q trình đồng hóa tạo hệ nhũ tương 35 1.7.2 Nguyên tắc vật lý đồng hóa 35 1.7.3 Phương pháp sử dụng khuấy từ 36 1.8 Phƣơng pháp đảo pha nhiệt (PIT- Phase inversion temperature) 37 1.9 Vi bao nano curcumin phƣơng pháp sấy phun 38 1.9.1 Giới thiệu chung 38 1.9.2 Vi bao phương pháp sấy phun 39 1.9.3 Các loại chất bao 41 1.9.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình vi bao chất béo phương pháp sấy phun 43 1.9.4.1 Nhiệt độ sấy phun 43 1.9.4.2 Áp lực đầu phun 44 iii 1.10 Tổng quan phức chất Curcumin – Kim loại 44 CHƢƠNG 2: NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 46 2.1 Khảo sát điều kiến tối ƣu trình trích ly curcumin từ bột nghệ 46 2.1.1 Hóa chất, thiết bị 46 2.1.1.1 Hóa chất ………………………………………………………………… 46 2.1.1.2 Thiết bị……………………………………………………………………………… 48 2.1.2 Khảo sát dung môi tối ưu cho q trình trích ly CUR………………………48 2.1.3 Khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến trình trích ly CUR 49 2.1.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 49 2.1.3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung môi 49 2.1.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ 49 2.1.3.4 Ảnh hưởng thời gian 50 2.1.3.5 Ảnh hưởng enzyme celluse đến hiệu suất trích ly 50 2.1.4 hảo sát q trình trích ly với hỗ trợ sóng si u âm 50 2.5.3.1 Ảnh hưởng công suất siêu âm 50 2.5.3.2 Ảnh hưởng thời gian siêu âm 51 2.1.5 ác nhận cấu tr c độ tinh CUR 52 2.1.5.1 ác nhận cấu tr c CUR ng phương pháp phổ UV FTIR, MS 52 2.1.5.2 Đánh giá độ tinh khiết Curcumin 2.1.5.3 Đánh giá độ tinh khiết CUR ng phương pháp HP C 52 ng phương pháp UV-VIS 52 2.2 Nghiên cứu hình thành nano curcumin 52 2.2.1 Hóa chất, thiết bị 52 iv 2.2.1.1 Hóa chất 52 2.2.1.2 Thiết bị 52 2.2.2 Quy trình 53 2.2.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng kích thước nano curcumin phương pháp đồng hóa 54 2.2.3.1 Kháo sát ảnh hưởng loại dầu 54 2.2.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng dầu 55 2.2.3.3 Ảnh hưởng nồng độ Tween 80 55 2.6.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đảo pha (PIT) 56 2.6.2.5 Ảnh hưởng thời gian đồng hóa 57 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng kích thước nano CUR phương pháp si u âm 58 2.2.4.1 Ảnh hưởng hàm lượng dầu Sacha inchi 58 2.2.4.2 Ảnh hưởng nồng độ Tween 80 59 2.2.4.3 Ảnh hưởng công suất siêu âm 59 2.2.4.4 Ảnh hưởng thời gian siêu âm (PIT) 60 2.2.4.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đảo pha (PIT) 60 2.2.4.6 Ảnh hưởng pH đến hình thành hệ nano…………………………… 61 2.2.5 hảo sát th ng số phức hệ nano CUR thử tính tan 61 2.2.5.1 hảo sát kích thước hệ nano 61 2.2.5.2 Đánh giá độ tan mẫu CUR nguyên liệu mẫu nano CUR 61 2.2.6 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nanocurcumin 61 2.2.6.1 Ảnh hưởng pH 61 v 2.2.6.2 Ảnh hưởng lực ion 62 2.2.6.3 Ảnh hưởng lưu trữ 62 2.3 Nghi n cứu tr nh vi ao tạo phức CUR 62 2.3.1 Hóa chất, thiết bị 62 2.3.1.1 Hóa chất 62 2.3.1.2 Thiết bị 62 2.3.2 Nghi n cứu trình vi ao ằng phương pháp sấy phun 63 2.3.2.1 Chất mang nhóm carc ohydrat 63 2.3.2.2 Chất mang nhóm protein 63 2.3.2.3 Ứng dụng nano curcumin phát triển sản phẩm dạng cao hòa tan 63 2.3.3 Khảo sát điều kiện tổng hợp phức CUR với ion kim loại số tính chất chúng 64 2.3.3.1 Quy trình điều chế phức CUR với ion kim loại Fe3+, Zn2+ Ca2+ 64 2.3.3.2 ác định tính chất phổ phức 65 2.3.2.3 ác định độ tan phức Curcumin-kim loại 65 2.4 Nghi n cứu ứng dụng nano CUR phức n vào chế ph m y h c 66 2.4.1 Hóa chất, thiết bị 66 2.4.1.1 Hóa chất 66 2.4.1.2 Thiết bị 67 2.4.2 Nghi n cứu khả n ng kháng chu n kháng y hóa nano CUR phức 67 2.4.2.1 ác định khả chống oxy hóa b ng phương pháp DPPH 67 2.4.2.2 ghi n cứu khả kháng chuẩn E coli, S aureus) 68 vi 2.4.3 Nghi n cứu q trình giải phóng CUR từ phức hệ m i trư ng giả lập invitro- tế bào Frank in vitro 68 2.4.3.1 Đối tượng thử nghiệm 68 2.4.3.2 Thiết kế thử nghiệm 68 2.4.2.3 Đánh giá kết 69 2.4.4 Nghi n cứu q trình giải phóng CUR từ phức hệ tr n chuột 69 2.4.4.1 Mục đích 69 2.4.4.2 Chuẩn bị dịch thử nghiệm 69 2.4.4.3 Chuẩn bị cô lập ruột 70 2.4.4.4 Lộn ngược ruột điền dịch vào túi ruột 71 2.4.4.5 Chia nhóm thử nghiệm 72 2.4.4.6 Đánh giá khả hấp thu chất thử nghiệm 72 2.4.5 Khảo sát độc tính cấp nhũ tương nano curcumin chuột thí nghiệm 73 2.4.6 Khảo sát khả n ng kháng vi m curcumin, nanocurcumin phức curcumin 73 2.4.7 Khảo sát khả n ng hấp thu đào thải nanocurcumin chuột 73 2.4.7.1 Chuẩn bị chuột thí nghiệm 73 2.4.7.2 Phân tích curcumin 74 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75 3.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu q trình trích ly curcumin 75 3.1.1 hảo sát hàm lượng CUR từ số loại nguy n liệu khác 75 3.1.2 Khảo sát điều kiện tối ưu cho q trình trích ly CUR 75 3.1.2.1 Khảo sát dung môi tối ưu 75 vii 3.1.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (NL/DM) 77 3.1.2.3 Ảnh hưởng nồng độ dung môi 80 3.1.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 81 3.1.2.5 Ảnh hưởng thời gian trích ly 84 3.1.3 hảo sát q trình trích ly với hỗ trợ sóng si u âm 85 3.1.3.1 Ảnh hưởng công suất siêu âm 85 3.1.3.2 Ảnh hưởng thời gian siêu âm 88 3.1.4 hảo sát q trình trích ly với hỗ trợ enzyme 91 3.1.5 ác nhận cấu tr c độ tinh CUR 91 3.1.5.1 ác nhận cấu tr c CUR ng phương pháp phổ UV, FTIR, MS 91 3.1.5.2 Đánh giá độ tinh khiết Curcumin 3.1.5.3 Đánh giá độ tinh khiết CUR ng phương pháp HPLC 94 ng phương pháp UV-VIS 95 3.2 Nghiên cứu hình thành nano CUR 95 3.2.1 Khảo sát nano CUR phương pháp đảo nhiệt PIT với kỹ thuật đồng hóa 96 3.2.1.1 Ảnh hưởng loại dầu đến kích thước hệ nano 97 3.2.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng dầu 98 3.2.1.3 Ảnh hưởng nồng độ Tween 80 99 3.2.1.4 Ảnh nhiệt độ đảo pha (PIT) 101 3.2.1.5 Ảnh hưởng thời gian khuấy từ 102 3.2.2 Khảo sát trình tạo nano CUR phương pháp si u âm kết hợp đảo pha 104 3.2.2.1 Ảnh hưởng nồng độ dầu 105 viii Phụ lục Phổ UV-VIS phức Cur-Ca (II) 427 nm Phụ lục Sắc kí đồ phức canxi Cur-Ca Phụ lục Sắc kí đồ phức Zn ii Cur-Zn Phụ lục MS curcumin Phụ lục 7: Xây dựng đường chuẩn Đường chuẩn Curcumin Nồng độ (Ppm) 1.5 2.5 7.5 10 12.5 15 A1 A2 0.190 0.171 0.222 0.255 0.320 0.340 0.423 0.417 0.794 0.801 1.531 1.564 A3 0.167 0.290 0.355 0.486 0.775 1.194 1.192 1.167 1.537 1.925 1.976 1.953 2.309 2.316 2.284 Atb 0.176 ± 0.01 0.256 ±0.03 0.338 ±0.02 0.442 ±0.04 0.790 ± 0.01 1.184 ±0.02 1.544 ±0.02 1.951 ±0.03 2.303 ±0.02 iii 2.5 y = 0.1527x + 0.0336 R² = 0.9996 Độ hấp thu 1.5 0.5 0 10 12 14 Nồng độ Cur (ppm) Đường chuẩn Trolox Nồng độ Vitamin C (ppm) 20 40 60 80 100 A1 0.939 0.787 0.681 0.578 0.455 A2 0.933 0.798 0.683 0.553 0.544 A3 0.912 0.800 0.680 0.566 0.434 0.928 ±0.16 15.64 0.795 ±0.01 27.73 0.681 ±0.00 38.06 0.566 ±0.01 48.58 0.478 ±0.06 56.58 Atb Nồng độ bất hoạt (%I) %I 80 y = 0.5137x + 6.499 R² = 0.9954 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Vit C (ppm) iv Phụ lục Phổ IR curcumin v Phụ lục Phổ IR phức Cur-Fe (III) vi Phụ lục 10 IR phức Zn vii Phụ lục 11: Phổ IR phức Cur-Ca (II) viii Phụ lục 12 TEM dịch phức Fe, Ca, Zn ix Phụ lục 13 Thí nghiệm tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly CUR theo phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) Response Hiệu suất - Actual by Predicted Plot Summary of Fit RSquare 0.997994 RSquare Adj 0.996561 Root Mean Square Error 0.72299 Mean of Response 67.28154 Observations (or Sum Wgts) 13 Analysis of Variance Source DF Sum of Squares Mean Square F Ratio Model 1820.2210 364.044 696.4494 Error 3.6590 0.523 Prob > F C Total 12 1823.8800 F x Source DF Sum of Squares Total Error 3.6590016 Mean Square F Ratio 0.0637 Max RSq Parameter Estimates Term Estimate Std Error t Ratio Prob>|t| Intercept 75.426 0.323331 233.28