nghiên cứu thành phần hóa học của hạt macadamia (macadamia integrifolia (maiden-betche)) ở đắc lắc – việt nam

Macadamia ME Dịch chiết etyl axetat của nhân hạt macadamia MH Dịch chiết n-hexan của nhân hạt macadamiaMHSE Dịch chiết đietyl ete sau khi rửa bằng nước cất đến pH=7 từ hỗn hợp thu được k

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 4

Danh mục bảng và hình ảnh 5

MỞ ĐẦU 6

1 Lý do chọn đề tài 6

2 Đối tượng nghiên cứu 7

3 Mục đích và nội dung nghiên cứu 7

4 Phương pháp nghiên cứu 7

5 Bố cục luận văn 8

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9

1.1 Giới thiệu chung về họ Quắn hoa (Proteaceae) 9

1.1.1 Phân loại 9

1.1.2 Mô tả chung 9

1.1.3 Phân bố 10

1.1.4 Trồng và sử dụng 10

1.2 Chi Macadamia 11

1.3 Các đặc điểm thực vật học của loài M tetraphylla và M integrifolia 12

1.3.1 Macadamia tetraphylla (L.A.S Johnoson) 12

1.3.2 Macadamia integrifolia (Maiden – Betche) 13

1.4 Giá trị dinh dưỡng và ứng dụng của hạt M tetraphylla và M integrifolia 15

1.5 Một số nghiên cứu về chi Macadamia 16

Chương 2 THỰC NGHIỆM 19

2.1 Thu và xử lí mẫu hạt 19

2.2 Xác định các chỉ số vật lý và hóa học của chất béo 19

2.2.1 Xác định hàm lượng dầu béo 19

2.2.2 Xác định chỉ số vật lý của chất béo 19

2.2.3 Xác định các chỉ số hóa học của chất béo 19

2.2.3.1 Chỉ số axit 19

2.2.3.2 Chỉ số xà phòng hóa 20

2.2.3.3 Chỉ số este 21

2.2.3.4 Chỉ số iot 21

2.2.3.5 Chỉ số peroxit 22

2.3 Chiết xuất và xác định thành phần hóa học của dịch chiết 23

2.3.1 Chiết xuất bằng các dung môi hữu cơ 23

2.3.2 Xác định TPHH của dịch chiết và xác định hàm lượng amino axit trong phần bã 24

2.4 Thử hoạt tính sinh học của các cao chiết 25

2.5 Phân lập cấu tử từ dịch chiết và xác định cấu trúc 26

2.5.1 Phân lập cấu tử từ cao MHE 26

2.5.2 Phân lập cấu tử từ cao MHSH 27

2.5.3 Xác định cấu trúc 27

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Các chỉ số vật lý và hóa học của dầu macadamia 29

3.1.1 Chỉ số vật lý của chất béo 29

3.1.2 Các chỉ số hóa học của chất béo 29

3.1.2.1 Chỉ số axit 29

3.1.2.2 Chỉ số xà phòng hóa 29

3.1.2.3 Chỉ số este 30

3.1.2.4 Chỉ số iot 30

3.1.2.5 Chỉ số peroxit 30

3.2 Thành phần hóa học các dịch chiết 31

3.4.1 Thành phần axit béo 31

3.4.1 Thành phần amino axit 33

3.4.2 Thành phần hóa học cao MHSE 34

3.4.2 Thành phần sterol của cao MHSH 35

3.3 Xác định cấu trúc của một số cấu tử đã được phân lập 36

3.3.1 Cấu trúc của MHE1 37

3.3.2 Cấu trúc của chất rắn NHSH3 39

3.4 Kết quả thử hoạt tính sinh học của các cao chiết 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH

Bảng 1.1 Thành phần các hợp chất phenol trong dầu nhân và vỏ hạt

M integrifolia ở Hawaii 16

Bảng 3.1 Thành phần axit béo của dầu macadamia ở Đắc Lắc 31

Bảng 3.2 Thành phần amino axit của hạt macadamia 33

Bảng 3.3 Thành phần hóa học của cao MHSE theo kết quả GC/MS 35

Bảng 3.4 Thành phần sterol trong cao MHSH theo kết quả GC/MS 35

Bảng 3.5 Gán ghép tín hiệu phổ tương ứng cho các nguyên tử C và H của MHE1 37

Bảng 3.6 Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR của NHSH3 và Stigmast-5-en-3β-ol trong CDCl3, 500MHz 40

Bảng 3.7 Bảng so sánh dữ liệu phổ 13C-NMR của NHSH3 và Stigmast-5-en-3β-ol trong CDCl3, 125MHz 40

Bảng 3.8 Kết quả thử hoạt tính sinh học đối với cao MH và ME 42

Hình 1.1 Lá, hoa, quả Macadamia tetraphylla 13

Hình 1.2 Lá, hoa, quả, hạt và nhân hạt Macadamia integrifolia 14

Hình 3.1 Các tương tác HMBC (HC) chính trong phân tử MHE1 38

T

Trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

13C-NMR Cộng hưởng từ hạt nhân 13C2D-NMR Cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều

EI-MS Khối phổ va chạm electronFT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi FourierGC/MS Sắc ký khí - khối phổ liên hợp

1H-NMR Cộng hưởng từ hạt nhân 1H

J (Hz) Hằng số tương tác tính bằng HzLC/MS/MS Sắc ký lỏng - khối phổ liên hợp

M Macadamia

ME Dịch chiết etyl axetat của nhân hạt macadamia

MH Dịch chiết n-hexan của nhân hạt macadamiaMHSE Dịch chiết đietyl ete (sau khi rửa bằng nước cất đến pH=7) từ hỗn hợp thu được khi xà phòng hóa cao MH MHSH Dịch chiết n-hexan (sau khi rửa bằng nước cất đến

pH=7) từ hỗn hợp thu được khi xà phòng hóa cao MH MHE Nước rửa của dịch chiết đietyl ete đem axit hóa rồi chiết lấy phần không tan trong nước (lớp trên)

MUFA Axit béo bất bão hòa đơn

PUFA Axit béo bất bão hòa đa

Rf Yếu tố làm chậm trễ

s singulet

SKBM Sắc ký bản mỏng SFA Axit béo bão hòa

TPHH Thành phần hoá học

δ (ppm) Độ chuyển dịch hóa học tính bằng ppm

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm nên hệ thực vật hết sức đa dạng và phong phú

Có rất nhiều giống cây trồng thích hợp với khí hậu và đất đai Việt Nam đem lại hiệuquả kinh tế cao ở trong nước và có giá trị xuất khẩu như: Chè, tiêu, cà phê, ca cao…Bên cạnh những chủng loại cây nông lâm nghiệp truyền thống đó, các nhà khoa họckhông ngừng tìm tòi, nghiên cứu và triển khai nhiều dự án để tìm ra nhiều giống câymới có giá trị cao hơn Nổi bật nhất trong số những giống cây trồng mới về giá trịkinh tế là cây macadamia (ở nước ta tạm gọi là mắc ca) Một loại cây lấy hạt có

nguồn gốc từ rừng mưa nhiệt đới Australia được ví như là hoàng hậu của các loại quả khô bởi giá trị dinh dưỡng của nó

Các nghiên cứu khác nhau về thành phần hạt macadamia ở các địa điểm khácnhau trên thế giới có sự chênh lệch đáng kể; nhưng có thể ước lượng trung bình baogồm chất béo khoảng 75%, chất đạm 7,9-8,4%, đường 4%, nước 1-1,5%, các hợpchất phenolic, các vitamin và khoáng chất rất cần thiết cho cơ thể [14], nên hạtmacadamia được đánh giá rất cao và được xem là rất tốt cho sức khỏe Hiện nay hạtmacadamia được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm

Ở nước ta, hạt macadamia chưa được biết đến nhiều nhưng trên thế giới đã

có một nền công nghiệp macadamia Macadamia là giống cây duy nhất xuất xứ từChâu Úc được trồng tại các quốc gia khác có khi hậu ẩm, cận nhiệt đới Bên cạnhvùng trồng chính là Châu Úc với 600 nông trại thì Hawaii được xếp hạng hai Phầncòn lại khoảng 30% được trồng tại các nước như New Zealand, Nam Phi, Kenia,Malawi, Israel, Brazil, Mỹ và Paraguay [2] [13]

Từ năm 1999, trung tâm giống cây rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệpViệt Nam đã bắt đầu trồng thử nghiệm cây macadamia tại Ba Vì (Hà Nội) và huyệnKrông Năng (Đắc Lắc) Các tỉnh Lạng Sơn, Nghệ An cũng đã nhập một số cây này

về trồng và đã bắt đầu cho quả Năm 2002, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâmnghiệp Tây Nguyên đã trồng 1 ha tại TP Buôn Ma Thuột và Trung tâm nghiên cứuThuỷ Nông Lâm Gia Lai trồng 1 ha với mật độ trồng thuần trên 400 cây/ha Năm

2005, các cây giống macadamia tiếp tục trồng thực nghiệm theo hình thức xen với

cây cà phê chè, cà phê vối và cây ca cao tại TP Buôn Ma Thuột và tỉnh Lâm Đồng[24], [27].

Những báo cáo của các dự án cho thấy việc trồng macadamia ở Việt Nam cókhả năng thúc đẩy các giá trị kinh tế, xã hội và môi trường của đất nước đồng thờigiúp mở rộng sản phẩm macadamia từ cây công nghiệp có giá trị cao ra phạm vitoàn cầu

Chính vì mới được du nhập vào nước ta chưa lâu và đang được trồng thửnghiệm, hiện nay ở các trung tâm nghiên cứu cây macadamia cũng chỉ mới cho quảbói nên chưa tìm thấy nghiên cứu hóa học nào về hạt này ở Việt Nam Do đó, trong

luận văn của mình, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học của

hạt macadamia (Macadamia integrifolia (Maiden-Betche)) ở Đắc Lắc – Việt

Nam” nhằm làm rõ thành phần, hàm lượng cũng như tính chất của một số hợp chất

hóa học có trong hạt macadamia ở trồng ở Việt Nam góp phần đưa hạt macadamia

lên ngôi “hoàng hậu của các loại quả khô” ở Việt Nam.

2 Đối tượng nghiên cứu

Các dịch chiết từ hạt macadamia được lấy từ trung tâm nghiên cứu của ViệnKhoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên tại thành phố Buôn Ma Thuộtthuộc tỉnh Đắc Lắc

3 Mục đích, nội dung nghiên cứu

+ Xác định hàm lượng, một số chỉ số vật lý, hóa học và thành phần hóa họccủa dịch chiết n-hexan đối với nhân hạt

+ Xác định thành phần và hàm lượng amino axit có trong phần nhân hạt saukhi loại béo bằng dung môi n-hexan

+ Phân lập, xác định cấu trúc cấu tử chính từ dịch chiết của dung môi hexan của nhân hạt

+ Thử hoạt tính sinh học của dịch chiết n-hexan và etyl axetat của nhân hạt

4 Phương pháp nghiên cứu

* Nghiên cứu lý thuyết: Phương pháp nghiên cứu các hợp chất tự nhiên, tổng

quan tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, TPHH, tình hình nghiên cứu và ứng dụng

của một số loài thuộc chi Macadamia trên thế giới

* Nghiên cứu thực nghiệm:

- Chiết dầu béo trong dung môi n-hexan bằng phương pháp ngâm dầm.

- Xác định các hằng số vật lý và chỉ số hóa học đặc trưng của chất béo : Phươngpháp xác định tỉ trọng, chỉ số axit, chỉ số xà phòng hóa, chỉ số iot, chỉ số peroxit

- Xác định TPHH của dịch chiết: Phương pháp sắc ký khí - khối phổ liên hợp(GC/MS), phương pháp sắc lý lỏng – khối phổ liên hợp (LC/MS/MS)

- Phân lập cấu tử chính bằng phương pháp sắc ký cột hoặc kết tinh lại (nếu cókết tinh), SKBM

- Xác định cấu trúc của cấu tử phân lập được bằng các loại phổ hiện đại như:FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, MS, COSY, HSQC, HMBC

5 Bố cục luận văn

Luận văn gồm 47 trang, trong đó có 8 bảng và 3 hình

Ngoài phần mục lục (3 trang), danh mục ký hiệu và chữ viết tắt (1 trang),danh mục bảng biểu và hình ảnh (1 trang), phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiếnnghị (2 trang) và tài liệu tham khảo (3 trang, 28 tài liệu), nội dung của luận vănđược chia làm 3 chương, bao gồm:

+ Chương 1 Tổng quan (10 trang)

+ Chương 2 Thực nghiệm (10 trang)

+ Chương 3 Kết quả và thảo luận (14 trang)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về họ Quắn hoa (Proteaceae) [10], [25]

1.1.1 Phân loại

Họ Proteaceae hiện nay được chia ra thành 5 phân họ, bao gồm:Bellendenoideae, Persoonioideae, Symphionematoideae, Proteoideae và

Grevilleoideae Proteaceae là họ tương đối lớn, với khoảng 80 chi và 1.600 loài Ở

Việt Nam có 3 chi và khoảng 15 loài

Các chi được biết đến nhiều nhất bao gồm Protea, Banksia, Embothrium, Grevillea, Hakea, Dryandra và Macadamia.

1.1.2 Mô tả chung

1.1.2.1 Hoa, quả

Ở nhiều chi, cụm hoa thường to và rất sặc sỡ, chứa nhiều hoa nhỏ mọc dày

đặc thành một đầu hay bông kết chặt, trừ các loài thuộc chi Adenanthos lại có các

hoa mọc riêng lẻ Cụm hoa thường hình bông xuất phát từ nách lá dài khoảng 20 cmvới nhiều hoa hơi hình ống dài phình 2 đầu

Hoa phần lớn lưỡng tính, đều hay hơi không đều, mẫu 4, không có cánh hoa,

1 vòng bao hoa dính tạo thành ống phình ở gốc và ở đỉnh, khi nở bao hoa cuộn rangoài Đài dạng cánh hoa Nhị 4 đối diện với các thùy bao hoa Bầu 1 ô

Ở phần lớn các loài thuộc họ Proteaceae thì cơ chế thụ phấn mang đặc tínhchuyên biệt hóa cao, với việc sử dụng "vùng dẫn dụ phấn hoa", một khu vực trênđỉnh vòi nhụy phô bày phấn hoa

Quả đại, quả hạch hay hạch khô, đôi khi quả có cánh Quả không mở hay mởbằng khe nứt

1.1.2.2 Thân, lá, rễ

Proteaceae nói chung là các cây thân gỗ hay cây bụi, ngoại trừ một số loài

thuộc chi Stirlingia là cây thân thảo Chúng là cây thường xanh, với lá dao động

mạnh về kích thước, hình dáng và mép lá

Lá đơn, nguyên hoặc có răng cưa nhọn hay chia thùy, mọc cách, thường cụclại ở đầu cành có lá kèm

Rễ kiểu quắn hoa (rễ cụm), các rễ cụm này là các khối rễ con ở bên và lông

tơ tạo thành một bề mặt hấp thụ tỏa tròn, sinh ra dưới lớp lá rụng trong mùa tăng

trưởng và thường teo lại vào cuối mùa tăng trưởng Chúng là sự thích nghi để pháttriển trong các loại đất nghèo phốt pho, làm tăng mạnh khả năng tiếp xúc của câyvới nguồn nước và dưỡng chất khan hiếm bằng cách gia tăng bề mặt hấp thụ của rễ

Một vài loài có tầm quan trọng đối với ngành trồng hoa, đặc biệt các loài

trong chi Banksia và Protea

Một số loài trồng để lấy hạt như hai loài của chi Macadamia là Macadamia integrifolia và Macadamia tetraphylla và loài Gevuina avellana được trồng tại

Chile và New Zealand, hạt của chúng cũng ăn được và được sử dụng trong côngnghiệp dược mỹ phẩm để dưỡng da, là thành phần của kem chống nắng do các tínhchất giữ ẩm của nó

Các loài có giá trị như là các cây cảnh do chúng có thể tạo ra cảnh quan đẹp

kỳ lạ tại các khu vực có khí hậu ôn đới, như các loài ở Chile sau: Lomatia ferruginea, Lomatia hirsuta Embothrium coccineum (cây lửa Chile hay Notro) có

giá trị cảnh quan do nó có hoa màu đỏ thẫm, phát triển tốt trên đảo Anh và có thểthấy tại quần đảo Faroe ở vĩ độ 62° vĩ Bắc

Trong số các loài Banksia, nhiều loài được trồng tại khu vực Địa Trung Hải

và vùng có khí hậu hải dương Chúng được trồng vì độ cao của mình Trong số các

loài cao nhất có: B integrifolia với phân loài B integrifolia subsp Monticola là loài Banksia thân gỗ cao nhất và chịu đựng sương giá tốt hơn cả B grandis , B prionotes, B marginata, B coccinea và B speciosa được trồng trong các công viên,

vườn và ven đường phố Phần còn lại của chi này là khoảng 170 loài cây bụi, nhưngvẫn có thể có giá trị vì hoa đẹp của chúng

Một vài loài trong khí hậu ôn đới cũng được trồng ở quy mô địa phương tại

Australia bởi vẻ đẹp của chúng: Persoonia pinifolia (geebung lá thông) vì hoa vàng

chói lọi và quả giống như quả nho Adenanthos sericeus (cây bụi lá quăn) được trồng vì lá mềm lòe loẹt và hoa nhỏ màu đỏ hay da cam của chúng Hicksbeachia pinnatifolia được trồng vì quả ăn được và lá của nó.

- Macadamia tetraphylla (L.A.S Johnoson) – còn được gọi là mắc ca

4 lá, mắc ca hạt nhám hoặc mắc ca lá răng cưa, mắc ca lá gai

- Macadamia ternifolia (F.V Muell)

- Macadamia hildebrandii (Steenis)

- Macadamia alticola (Apuron)

- Macadamia claudiensis (C.L.Gross & B.Hyland)

- Macadamia angustifolia (Virot )

- Macadamia erecta (J.A.McDonald & Ismail R.)

- Macadamia francii (Guillaumin) Sleumer

- Macadamia grandis (C.L.Gross & B.Hyland)

- Macadamia heyana (Baill Sleumer)

- Macadamia jansenii (C.L.Gross & P.H.Weston)

- Macadamia leptophylla (Guillaumin Virot)

- Macadamia lowii (F.M.Bailey)

- Macadamia minor (F.M.Bailey)

- Macadamia neurophylla (Guillaumin Virot)

- Macadamia praealta (Bailey)

- Macadamia rousselii (Vieill Sleumer)

- Macadamia verticillata (F.Muell.Benth)

- Macadamia vieillardii (Brongn & Gris) Sleumer

- Macadamia whelanii (F.M.Bailey)

- Macadamia youngiana (F.Muell ex Benth).

Tuy nhiên, trong các loài tìm thấy trên chỉ có 2 loài, M integrifolia và M tetraphylla có tầm quan trọng thương mại Phần còn lại của chi có hạt nhưng không

ăn được vì chứa cyanogen glycozit có độc tính Dưới đây chúng tôi giới thiệu cụ thểhơn về hai loài này

1.3 Các đặc điểm thực vật học của loài Macadamia tetraphylla và Macadamia integrifolia

Cả hai loài có nguồn gốc từ bờ biển phía đông của Australia, trong khoảng từ

25° đến 31° về phía nam M tetraphylla có nguồn gốc ở nửa phía nam và M integrifolia ở nửa phía Bắc M integrifolia sinh trưởng tốt hơn trong điều kiện khí hậu ấm Bề mặt các hạt giống có thể dễ dàng xác định vì M integrifolia tròn và mịn màng còn M tetraphylla có hình bầu dục, thô hoặc sần sùi.

1.3.1 Macadamia tetraphylla (L.A.S Johnoson) [10], [13], [21], [24]

Đây là cây có kích thước trung bình, cao khoảng 15m, thân hình trụ, tán xòerộng Vỏ cây màu nâu thẫm Lá non màu đỏ hoặc hồng phai, hình thuôn ngược dài7-30 cm; rộng 1,4-6 cm; cuống lá dài 2-4 mm Mép lá có răng cưa nhọn như gai,đuôi lá nhọn, 4 lá mọc cách xoáy ốc (hiếm khi có 3 hoặc 5 lá mọc xoáy)

Hoa tự mọc ra từ cành già, các hoa treo trong chuỗi dài giữa các lá Hoa tựdài 15,2-20,3cm, có từ 100-300 bông hoa Hoa màu hồng phai rất tươi màu, nhưngcũng có cây cá biệt có hoa màu trắng sữa hoặc tím hoa cà

Loài này mỗi năm chỉ ra quả 1 lần Mùa quả chín rộ ở úc từ tháng 3 đếntháng 6, tại Hawaii từ tháng 7 đến tháng 10, tại California từ tháng 9 đến tháng 1năm sau, tại Quảng Châu và Bán đảo Lôi Châu từ trung tuần tháng 8 đến cuối tháng

9 Quả hình bầu dục, vỏ quả màu xanh xám, có phủ lớp lông nhung dày Hạt có vỏnhám, đường kính hạt từ 1,2-3,8 cm; vỏ dày 2-6 mm, nhân có màu thẫm hơn mắc-ca

vỏ nhẵn

Hình 1.1 Lá, hoa, quả Macadamia tetraphylla [21]

1.3.2 Macadamia integrifolia (Maiden-Betche): [10], [13], [22], [24]

M.integrifolia chiếm ưu thế hơn M tetraphylla trong các vườn trồng hạt macadamia Những lý do cho điều này là: hàm lượng đường cao của M tetraphylla, dẫn đến màu nâu của các hạt nhân khi rang; mặt khác hạt nhân M integrifolia có khả năng chống thấm nước tốt hơn M tetraphylla Do đó, các

chương trình nghiên cứu, chọn lọc và nhân giống vô tính chủ yếu tập trung vào

M.integrifolia.

Cây của loài M integrifolia có kích thước trung bình cao khoảng 12 đến 15m,

thân thẳng đứng đường kính thân trung bình khoảng 300mm Lá non màu xanhnhạt, lá già cứng, mép lá lượn sóng, bề mặt lá bóng có hình dạng thuôn dài khoảng6,5-14 cm; rộng 2-6,5 cm và thường có lượn sóng Cuống lá ngắn (dài 6-8 mm),không có răng cưa, đuôi lá tròn, thường có 3 lá mọc xoáy ốc nhưng ở cây con hoặccành non có thể gặp 1 đôi lá mọc đối

Những bông hoa màu kem hoặc trắng sữa có mùi thơm ngọt ngào dễ chịu nở

ra ở các cành hoa có hình như đuôi sóc, các cành hoa này rũ xuống dài khoảng 30

cm mọc ra ở các cành cây 1,5 đến 2 tuổi Mỗi cành hoa đuôi sóc thường có từ 100đến 300 bông hoa, hoa thường mọc thành chùm đôi hoặc 3-4 bông trên 1 cuống hoachung dài 3-4 mm, mỗi bông dài khoảng 12mm; khoảng 10% trong số này cuốicùng sẽ hình thành các 'nutlet' và chín thành quả hạch

Sau khi hoa tàn và hình thành quả non, quả cần có 215 ngày để quả chín, tức

30 tuần Quả thường mọc thành chùm 2-3 quả trên cuống hoa tự, đôi khi có chùm

có 17-20 quả Quả hình tròn, vỏ quả không có lông nhung, màu xanh bóng Vỏ hạtnhẵn, đường kính hạt khoảng 1,3 - 3,2cm; vỏ quả dày 6-10 mm Vỏ quả gồm 2 lớp

gồm lớp vỏ ngoài tạo nên bởi những tế bào dạng sợi và lớp áo trong tạo nên bởi tếbào nhu mô Lớp áo trong rất mỏng, phần sát rốn hơi có màu nâu, phần sát lỗ nảymầm màu trắng sữa Lớp ngoài dày gấp 15 lần lớp áo trong và tạo ra bởi những tếbào có lớp vỏ cenlulose rất dày và tế bào thạch Khi già cả 2 loại tế bào này đều hoá

gỗ cao độ làm cho vỏ hạt rất cứng Vỏ hạt được coi là loại vỏ hạt cứng nhất thế giới

và không thể dùng các thiết bị thông thường để mở được mà phải dùng các thiết bịtương tự như kìm vặn ống nước để mở

Sau qui trình phơi sấy, lớp vỏ dày 3 mm có màu nâu nhạt được rạch ra vàđược bóp bể một cách cẩn thận để khỏi phạm vào nhân Nhân có màu trắng sữa, cóhương thơm bơ sữa, chất lượng rất cao

Ở Viện Khoa học Nông lâm nghiệp Tây Nguyên hiện đang trồng và nhân

giống các dòng vô tính của loài M integrifolia, hoa nở vào khoảng cuối tháng 2 đầu

tháng 3 Thu hoạch quả khoảng tháng 9

Hình 1.2 Lá, hoa, quả, hạt và nhân hạt Macadamia integrifolia

1.4 Giá trị dinh dưỡng và ứng dụng hạt Macadamia integrifolia và Macadamia tetraphylla

Nhân macadamia không những béo ngậy mà còn có vị ngọt, rất bùi vàthoang thoảng mùi thơm của bơ sữa bò rất hấp dẫn, giòn mà không cứng như hạtđiều, hạt lạc Nếu so sánh với hàm lượng chất béo sau khi rang của lạc nhân là44,8%, hạt điều 47%, hạnh nhân 51%, hạt hạch đào 63% thì hàm lượng dầu béo 69-75% trong nhân macadamia rõ ràng là cao hơn hẳn [28] Theo những nghiên cứucủa nhiều nhà khoa học trên thế giới về hạt macadamia, điều đặc biệt của dầu chiết

ra từ hạt này là hàm lượng acid béo không no đơn trong lên tới 84% chỉ đứng saudầu Sở (97%) Sự có mặt của các MUFA (axit oleic và palmitoleic) cao nhất trongcác loại dầu thực vật làm cho dầu hạt macadamia có khả năng duy trì mức độ tối ưucủa cholesterol trong cơ thể và làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch Nghiên cứu vềdược học đã chỉ ra rằng ăn một lượng nhỏ hạt macadamia mỗi ngày có thể làm giảmlượng LDL (loại cholesterol có hại trong máu) mà không làm giảm lượng HDL (loạicholesterol có lợi trong máu) Trong nhân hạt macadamia có các loại đường đơnfructose, glucose, maltose, và sucrose Hàm lượng protein trong nhân macadamia7,9-8,4% có chứa một lượng lớn amino axit tự do cần thiết cho cơ thể Các vitaminbao gồm B complex, C, pantothenic và folate Khoáng chất như Kali, Magie, Canxi,kẽm, sắt, đồng…rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể [14] Trong dầuMacadamia có chứa các chất chống oxi hóa, các phytosterol, squalen…có khả năngdập tắt các gốc tự do chống lại các bệnh mãn tính hoặc tế bào ung thư [20]

Chính nhờ giá trị dinh đặc biệt của hạt macadamia, ở các nước trên thế giớinhư Australia, Mỹ và các nước Châu Âu, nhân macadamia rất được ưa chuộng

Trong thực phẩm, nhân Macadamia được tiêu thụ trong các gói snack (rangmuối hoặc nướng), độn vào kem cốc, kẹo socola, bánh gatô và nhiều loại đồ ngọtkhác đều làm cho các đồ ăn này tăng hẳn giá trị [13]

Dầu macadamia được sử dụng trong thực phẩm như một loại dầu cao cấpnhất và sử dụng trong mỹ phẩm như: kem dưỡng da, dầu masage, dầu gội và nhũmôi nhờ tính chất đặc biệt của các axit béo có trong dầu như axit oleic và đặc biệt làaxit palmitoleic; Trong tất cả các loại hạt thực vật, hạt macadamia có hàm lượngaxit béo palmitoleic cao nhất (gần 20% trong khi các loại hạt khác chỉ chứa chưa

đến 5%)…Axit palmitoleic có tác dụng làm mềm và giữ ẩm da, giúp chữa lành cácvết thương nhẹ, giúp trẻ hóa tế bào, ngăn ngừa lão hóa, chống cháy nắng và cũnggiúp da duy trì độ ẩm của nó mà lại không có bất kỳ kích ứng da nào [6].

Ngoài nhân là sản phẩm chính, vỏ quả macadamia chứa 14% tanin, 8-10%protein, sau khi chiết xuất tanin bằng nước nóng, vỏ quả thường được nghiền làmthức ăn gia súc Vỏ hạt có ít giá trị hơn, tại các xưởng chế biến dùng vỏ hạt làmnhiên liệu, hoặc nghiền làm vật liệu hữu cơ độn bầu ươm cây, độn đất chậu cảnh

Do hương vị nhân và giá cả macadamia rất hấp dẫn nên hàng chục nước đãđua nhau phát triển cây macadamia trong mấy chục năm qua, nhưng người ta dựbáo rằng còn lâu cung mới đuổi kịp cầu, giá cả macadamia trên thị trường vẫnkhông ngừng tăng và là hàng nông sản đắt giá nhất trên thị trường thế giới hiện nay

1.5 Một số nghiên cứu về chi Macadamia

Năm 1996, L.A Quinn và H H Tang đã xác định được thành các hợp chất

phenol và hoạt tính chống oxi hóa của chúng trong vỏ hạt và dầu chiết từ nhân M integrifolia ở Hawaii [15]:

Chiết hợp chất phenol từ vỏ hạt và tinh dầu nhân (được chiết bằngphương pháp ép) bằng dung môi etyl axetat với sự có mặt của chất chuẩn nội p-hydroxycinamic sau đó rửa với NaHCO3 5% trong nước và chiết lại bằng dd NaOH2% trong nước Các hợp chất phenol từ dịch chiết được tạo dẫn xuất metyl bằngdiazometan sau đó xác định thành phần bằng sắc ký khí (so sánh với thời gian lưucủa 44 chất chuẩn trong cùng điều kiện) và sắc ký bản mỏng Silicagel 60 F254 với

hệ dung môi giải ly clorofom/etyl axetat : 3/1, thuốc thử hiện màu là Ciocalten hoặc hơi amoniac hoặc sắt (III) clorua trong ancol dưới ánh sáng đèn UV(254 và 265 nm)

Kết quả thu được theo GC, có 4 hợp chất phenol đã được xác định

Bảng 1.1 Thành phần các hợp chất phenol trong dầu nhân và vỏ hạt M.

Năm 2000, Anna Kaijser, Paresh Dutta và Geoffrey Savage đã nghiên cứu

về thành phần axit béo, tocopherols, sterols và độ bền oxi hóa của hạt M tetraphylla ở New Zealand [11]:

Các tác giả đã nghiên cứu thành phần của 4 dòng vô tính khác nhau của

loài M tetraphylla ở 7 vùng khác nhau ở New Zealand

Dầu béo được chiết từ nhân hạt bằng phương pháp chiết Soxhlet trongdung môi ete dầu hỏa Tổng lipid chiết được từ nhân là 69–78 (g/100g) nhân Độbền oxi hóa xác định bởi phương pháp Racimat biến đổi trong khoảng rộng từ 3,6đến 19,8 h Chỉ số peroxit trong khoảng từ 0,56–3,61 (meq O2/kg dầu) Hàm lượngaxit béo không bão hòa đơn (MUFA) trung bình khoảng 80%, hàm lượng tổng axitbéo bão hòa 13,2–17,8% (SFA), tổng axit béo bất bão hòa đa (18:2 + 18:3) thấp từ2,8–4,7% Các axit béo chính là axit oleic (40,6–59%), palmitoleic (16,86–33,75%),axit palmitic, axit linoleic…; đây là lần đầu tiên phát hiện có axit cis-vaccenic(18:111) trong dầu chiết từ hạt macadamia

Tổng tocopherol trong loài M tetraphylla ở New Zealand thấp và chỉ có

hai loại tocopherol đã được xác định trong dầu chiết là -tocopherol 0,8-1,1 (g/gchất béo) và -tocopherol 3.5±4.8 (g/g chất béo);

Các sterol đã được xác định là sitosterol (901±1354 g/g lipid), avenasterol (82±207 g/g lipid), campesterol (61±112 g/g lipid) và stigmasterol(8±19 g/g lipid)

Năm 2010, Marisa M Wall đã nghiên cứu về thành phần lipid đặc trưng,

tính ổn định oxi hóa và hoạt tính chống oxi hóa của M integrifolia ở Hawaii [20]:

Bảy dòng vô tính của loài M integrifolia ở Trạm thí nghiệm Nông nghiệp

Hawaii đã được nghiên cứu Dầu béo được chiết từ nhân bằng phương pháp chiếtsoxhlet trong dung môi ete dầu hỏa Tổng lượng dầu là 68–72% (2006) và 64–69%(2007) Độ bền oxi hóa của dầu chiết đã được xác định theo phương pháp Racimat

Kết quả tra cứu trên đĩa CD Từ điển các hợp chất thiên nhiên, Version 16.1

[9] thấy có hai hợp chất được phân lập từ loài M ternifolia (F.V Muell) là:

Axit palmitoleic

và (R)-2- nitrin-2-(4-hydroxy phenyl)-2-O--D-glucopyranozit

catechol, phrogallol, and

3,4,5-trihydroxy phenolic compounds Four phenolic compounds

were tentatively identified as 2,6- dihydroxybenzoie acid, 2'-hydroxy-e

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Thu và xử lý mẫu hạt

OH O

N

O

OH O

HO

OH OH

HO

+ Mẫu được lấy từ vườn Macadamia ở Viện Khoa học Nông lâm nghiệp TâyNguyên, thành phố Buôn Ma Thuột – Đắc Lắc.

+ Hạt sau khi thu hái đem phơi khô (để nguyên vỏ) đến khi độ ẩm giảm xuốngthấp nhất có thể (phơi đến khi khối lượng hạt không thay đổi)

2.2 Xác định các chỉ số vật lý và hóa học của chất béo

2.2.1 Xác định hàm lượng dầu béo

Tách bỏ lớp vỏ cứng ở ngoài thu được nhân, giã nhỏ sau đó ngâm chiết kiệttrong dung môi n-hexan 5 lần Cân khối lượng nhân hạt trước và sau khi chiết

Hàm lượng dầu béo trong mẫu: H(%)= m .100%

m



Trong đó: Δm là hiệu khối lượng nhân hạt trước và sau khi chiết

m là khối lượng mẫu ban đầu đem chiết

2.2.2 Xác định chỉ số vật lý của chất béo

Tỷ trọng  25

25

n : Xác định bằng picromet có dung tích 1ml, trên cân phân tích

2.2.3 Xác định các chỉ số hóa học của chất béo

2.2.3.1 Chỉ số axit [19]

Là lượng mg KOH dùng để trung hòa axit béo tự do trong 1g mẫu phân tích

Chỉ số axit cho biết độ tươi của chất béo Chỉ số này càng cao thì chất béo càngkhông tươi đã bị phân hủy hoặc bị oxi hóa một phần

Phương pháp phân tích:

- Dùng dung dịch KOH biết trước nồng độ để trung hòa axit béo tự do có

trong mẫu phân tích với chỉ thị phenolphthalein

- Xác định thể tích KOH đã dùng để trung hòa

- Xác định chỉ số axit của mẫu chất béo phân tích theo công thức:

- CN là nồng độ đương lượng của KOH (N)

- a là khối lượng mẫu đem phân tích (g)

Tiến hành:

- Cân 1g chất béo bằng cân phân tích ( độ chính xác 0,001g)

- Tiến hành chuẩn độ với dd KOH 0,1N trong etanol; chỉ thị làphenolphtalein.

- Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình

Phương pháp phân tích:

- Mẫu phân tích được cho tác dụng với một lượng thừa KOH để các chấtbéo chuyển thành dạng xà phòng Phần KOH thừa được định lượng bằng dung dịchaxit chuẩn và chỉ thị là phenolphthalein

- Chỉ số xà phòng hóa của mẫu phân tích được tính theo công thức:

Chỉ số xà phòng hóa

( ) ( ) ( )

Trong đó: - a là khối lượng mẫu đem phân tích

- V là thể tích KOH đã dùng ban đầu

Tiến hành:

- Cân 1g chất béo bằng cân phân tích (độ chính xác 0,001g)

- Thêm lượng dư dd KOH 1N (3ml) trong etanol + 1 giọt chỉ thịphenolphtalein vào lượng chất béo trên

- Đun nóng hỗn hợp thu được ở 600C trong khoảng 40 phút

- Tiến hành chuẩn độ dd sau khi đun nóng bằng dd HCl 0,1N

- Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình

2.2.3.3 Chỉ số este

Là số mg KOH dùng để trung hòa axit béo liên kết với glicerit khi xà phòng hóa 1gmẫu phân tích

Chỉ số este được xác định bởi công thức:

Chỉ số este = chỉ số xà phòng hóa – chỉ số axit

2.2.3.4 Chỉ số iot [19]

Là số gam Iot phản ứng với 100g chất béo

Cho biết độ chưa no của các axit béo có trong mẫu Chỉ số này càng cao chứng tỏchất béo càng lỏng và càng dễ bị oxi hóa

Phương pháp phân tích:

Có ba phương pháp thường dùng:

- Phương pháp Wijs: thuốc thử ICl

- Phương pháp Hanus: thuốc thử IBr

- Phương pháp Hubl: thuốc thử I2+ xúc tác HgCl2

- Nguyên tắc: chất béo được hòa tan trong dung môi hữu cơ không nước,cho phản ứng cộng vào nối đôi với thuốc thử trong bóng tối Phần thuốc thử dư chophản ứng với KI sẽ tạo ra I2 (nếu là thuốc thử Hubl thì không cần thêm KI) Địnhlượng I2 sinh ra bằng Na2S2O3 với chỉ thị là hồ tinh bột

- Công thức tính:

Chỉ số iot = 0,01269 .100V

p

V(ml): Hiệu thể tích dung dịch Na2S2O3 0,1N chuẩn độ mẫu trắng và mẫu thử

p(g): khối lượng chất béo (p được ước lượng theo nguyên tắc p=20/chỉ số iotcao nhất theo dự đoán)

Tiến hành:

- Pha thuốc thử Hubl: Hòa tan 2,5 g I2 trong 50 ml ancol etylic 960; hòa tan

2 g HgCl2 trong 50 ml ancol etylic 960 Trộn lẫn 2 dung dịch trên theo tỷ lệ thể tích1:1, lắc đều hỗn hợp sau đó để yên trong bóng tối trong 24 h trước khi dùng

- Cân chính xác 0,3 g chất béo (vì theo dự đoán chỉ số iot của dầu hạtMacadamia trong khoảng 50-100), thêm 10 ml clorofom, tiếp tục thêm 25 ml thuốcthử Hubl đã pha ở trên; lắc đều hỗn hợp sau đó để yên trong bóng tối trong 12h

- Chuẩn độ I2 dư sau phản ứng bằng dd Na2S2O3 0,1N với chỉ thị hồ tinh bột

- Song song tiến hành chuẩn độ mẫu trắng chỉ chứa thuốc thử Hubl.

2.2.3.5 Chỉ số peroxit [18]

Là số mili đương lượng mol oxy phản ứng với 1kg chất béo Đơn vị: meqO2/kg.Phản ánh mức độ ôi của chất béo đem phân tích Chỉ số này càng cao thì độ tươi củachất béo càng thấp.

Phương pháp phân tích:

Trong không khí, ở điều kiện thích hợp, O2 kết hợp với các liên kết đôi trongchất béo tạo ra peroxit Trong môi trường axit, peroxit tác dụng với KI tạo ra iot ởnhiệt độ nóng hoặc lạnh:

M: nồng độ đương lượng của Na2S2O3

a: khối lượng chất béo đem phân tích

Tiến hành:

- Cân 1g chất béo bằng cân phân tích (độ chính xác 0,001g), chất béo đượchòa tan trong 10 ml CH3COOH+CHCl3(3/2 về thể tích) Lắc đều hỗn hợp đến tanhoàn toàn

- Thêm từ từ tinh thể KI vào hỗn hợp trên lắc đều đến khi màu vàng của hỗnhợp không đậm thêm

- Chuẩn độ lượng I2 sinh ra bằng dd Na2S2O3 0,01N và chỉ thị hồ tinh bột

- Chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả trung bình

2.3 Chiết xuất và xác định thành phần hóa học của dịch chiết

2.3.1 Chiết xuất bằng các dung môi hữu cơ

* Cao n-hexan: Cân 900g nhân hạt đem nghiền nhỏ cho vào túi vải phin,

ngâm chiết kiệt trong 2L dung môi n-hexan Cô đuổi dung môi bằng máy cô quay

dưới áp suất giảm thu được chất lỏng không màu đến hơi vàng, sánh và có mùi đặctrưng Lặp lại 5 lần, tổng khối lượng dầu thu được là 620,5g; cao này ký hiệu là

MH Phần nhân hạt sau khi loại béo, cho bay hơi hết dung môi đem cân lại thấykhối lượng bã thu được 275,5g

* Cao etyl axetat: Lấy 100g bã đem ngâm chiết kiệt với 300 mL etyl axetat

(lặp lại 3 lần) (phần bã còn lại được bảo quản bằng cách ngâm trong dung môi hexan) Cô đuổi dung môi dưới áp suất giảm thu được chất lỏng màu nâu, sánh và

n-có mùi đặc trưng Cao etyl axetat (cao ME) thu được n-có khối lượng 5,7g

- Tiến hành chiết lỏng - lỏng dung dịch trên với dung môi đietyl ete (hầu như

toàn bộ phần dung dịch này tan trong đietyl ete) thu được dịch chiết đietyl ete; rửadịch chiết đietyl ete nhiều lần với nước cất đến pH = 7 (kiểm tra bằng giấy pH), làmkhan bằng CaCl2 rồi đem cô đuổi dung môi, thu được cao đietyl ete (ký hiệuMHSE) sệt, màu vàng khối lượng 1,1g

- Phần nước rửa của dịch chiết đietyl ete có màu vàng được gộp lại vào 1 beselớn sau đó tiến hành axit hóa bằng HCl 6N (kiểm tra bằng chỉ thị phenolphtalein)thấy có sự phân lớp Chiết lấy lớp trên ra và làm khan nước bằng CaCl2 thu được 20

g cao lỏng màu hơi vàng, sánh và có mùi đặc trưng (cao MHE)

- Phần không tan trong đietyl ete cũng được axit hóa bằng dd HCl 6N (kiểmtra bằng chỉ thị phenolphtalein) sau đó chiết lỏng lỏng với etyl axetat Làm khannước bằng CaCl2, cô đuổi dung môi thu được cao màu vàng đậm, dạng sệt

* Vì trong quá trình chiết thấy đietyl ete chiết không chọn lọc, lượng xàphòng tan trong dung môi này nhiều nên tiến hành xà phòng hóa 100 g cao MH theoquy trình như trên nhưng chiết bằng n-hexan mà không chiết bằng đietyl ete Dịchchiết n-hexan rất ít, hầu như toàn bộ lượng xà phòng ở lại trong dịch nước

- Tiến hành chiết lỏng–lỏng, rửa bằng nước cất (không thu nước rửa) làmkhan nước, cô đuổi dung môi thu được 0,05g cao màu vàng rắn có lẫn các tinh thểhình kim (cao MHSH)

- Axit hóa phần dịch nước không tan trong n-hexan bằng HCl 6N (theo dõibằng chỉ thị phenolphtalein) thấy trong cốc phân thành 2 phân lớp, lớp trên màuvàng, lớp dưới trong suốt không màu Chiết lấy lớp trên, làm khan nước thu đượccao lỏng màu vàng, sánh có mùi đặc trưng có khối lượng 50g

Tất cả các cao chiết thu được đều được bảo quản trong tủ lạnh

2.3.2 Xác định TPHH của dịch chiết và xác định hàm lượng amino axit trong phần bã

- Trích 50 g cao MH gửi đi phân tích thành phần axit béo theo phương pháp

GC/MS tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển sắc ký thành phố Hồ Chí Minh Ởđây việc phân tích thành phần axit béo được tiến hành theo phương pháp chuẩn

quốc tế AOAC 996.06 for Food và AOAC 969.33 for Oil

Trong thực nghiệm tiến hành như sau: cân chính xác 0,5g cao MH thêm vào10ml NaOH trong metanol 0,5M rồi đun hoàn lưu cách thủy 15 phút Cho tiếp 50

ml BF3 trong metanol 14% vào hỗn hợp trên rồi đun hoàn lưu cách thủy 15 phút.Cho tiếp 15 ml n-hexan vào hỗn hợp rồi tiếp tục đun hoàn lưu cách thủy 15 phút sau

đó để nguội Hỗn hợp cuối cùng được chiết bằng n-hexan để thu phần dẫn xuấtmetyl este của axit béo Định mức 25 ml sau đó chuyển mẫu đã metyl hóa vào ốngmẫu đem phân tích thành phần axit béo bằng máy sắc ký khí ghép khối phổ GC FIDcủa hãng Shimadzu

- Trích 50 g phần bã nhân hạt macadamia đã loại béo và cho bay hơi hếtdung môi gửi đi phân tích thành phần amino axit trong mẫu theo phương pháp LC/MS/MS tại Trung tâm nghiên cứu và phát triển sắc ký thành phố Hồ Chí Minh