Xây dựng mô hình động học sấy tối ưu hóa quá trình chiết xuất hợp chất phenolic khảo sát tính kháng oxi hóa và kháng enzyme tiêu hóa của lá húng quế

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Xây dựng mơ hình động học sấy, tối ưu hố q trình chiết xuất hợp chất phenolic, khảo sát tính kháng oxi hố kháng enzyme tiêu hoá húng quế Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Lê Ngọc Liễu Thành phố Hồ Chí Minh - 2020 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Xây dựng mơ hình động học sấy, tối ưu hố q trình chiết xuất hợp chất phenolic, khảo sát tính kháng oxi hố kháng enzyme tiêu hoá húng quế (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 08/12/2020) Chủ nhiệm nhiệm vụ Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu Cơ quan chủ trì nhiệm vụ Đồn Kim Thành Thành phố Hồ Chí Minh- 2020 THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 11 năm 2020 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KH&CN I THƠNG TIN CHUNG Tên nhiệm vụ: Xây dựng mơ hình động học sấy, tối ưu hố q trình chiết xuất hợp chất phenolic, khảo sát tính kháng oxi hố kháng enzyme tiêu hoá húng quế Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Họ tên: Lê Ngọc Liễu Ngày, tháng, năm sinh: 16/11/1984 Nam/ Nữ: Nữ Học hàm, học vị: Tiến sĩ Chức danh khoa học: Chức vụ: giảng viên Điện thoại: Tổ chức: 028 3724 4270 Mobile: 0868604945 Fax: E-mail: lnlieu@hcmiu.edu.vn Tên tổ chức công tác: Trường Đại học Quốc tế Địa tổ chức: Trường Đại học Quốc tế, Khu phố 6, phường Linh Trung, quận Thủ Đức Địa nhà riêng: 4.20, Lô A, chung cư Bàu Cát 2, đường Vườn Lan, quận Tân Bình Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Điện thoại: 028.38.230.780 E-mail: khoahoctre@gmail.com Website: khoahoctre.com.vn Địa chỉ: Số 01 Phạm Ngọc Thạch, Phường Bến Nghé, Quận Họ tên thủ trưởng tổ chức: Đoàn Kim Thành Số tài khoản: 3713.0.1083277.00000 Kho bạc Nhà nước Quận Tên quan chủ quản đề tài: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực nhiệm vụ: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 12/ năm 2019 đến tháng 12/ năm 2020 - Thực tế thực hiện: từ tháng 12/năm 2019 đến tháng 11/năm 2020 - Được gia hạn (nếu có): - Lần từ tháng… năm… đến tháng… năm… - Lần … Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 90 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ ngân sách khoa học: 90 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn ngân sách khoa học: Số TT Theo kế hoạch Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) Thực tế đạt Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) Ghi (Số đề nghị toán) … c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Số TT Nội dung khoản chi Trả công lao động (khoa học, phổ thông) Nguyên, vật liệu, lượng Chi sửa chữa, mua sắm tài sản cố định Chi hội thảo khoa học, cơng tác phí ngồi nước phục vụ hoạt động nghiên cứu Chi trả dịch vụ thuê phục vụ hoạt động nghiên cứu Chi văn phịng phẩm, thơng tin liên lạc, in ấn Chi khác Tổng cộng Theo kế hoạch Tổng NSKH 70,141750 Thực tế đạt Tổng NSKH 70,141750 Nguồn khác 70,141750 70,141750 Nguồn khác 9,735 9,735 9,735 9,735 0 0 0 4,200 4,200 4,200 4,200 5,500 5,500 5,500 5,500 0,423250 0,423250 0,423250 0,423250 0 90,000 90,000 0 90,000 90,000 0 - Lý thay đổi (nếu có): Đối với dự án: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Số TT Nội dung khoản chi Thiết bị, máy móc mua Nhà xưởng xây dựng mới, cải tạo Kinh phí hỗ trợ cơng nghệ Chi phí lao động Nguyên vật liệu, lượng Thuê thiết bị, nhà xưởng Khác Tổng cộng Tổng NSKH Thực tế đạt Nguồn khác Tổng NSKH Nguồn khác - Lý thay đổi (nếu có): Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì nhiệm vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) Số TT … Số, thời gian ban hành văn Tên văn Ghi Tổ chức phối hợp thực nhiệm vụ: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức tham gia thực Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* - Lý thay đổi (nếu có): Cá nhân tham gia thực nhiệm vụ: (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Lê Ngọc Liễu Lê Thị Hà Thanh Mã Bích Như Nguyễn Quang Nhật - Lý thay đổi ( có): Tên cá nhân tham gia thực Lê Ngọc Liễu Lê Thị Hà Thanh Mã Bích Như Nguyễn Quang Nhật Nội dung tham gia Tất nội dung Tất nội dung Tất nội dung Tất nội dung Sản phẩm chủ yếu đạt Hoàn tất nội dung Hoàn tất nội dung Hoàn tất nội dung Hoàn tất nội dung Ghi chú* Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* - Lý thay đổi (nếu có): Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Theo kế hoạch Thực tế đạt Số (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa (Nội dung, thời gian, kinh TT điểm ) phí, địa điểm ) Hội thảo khoa học, kinh phí 4,2 Hội thảo khoa học, kinh phí triệu đồng 4,2 triệu đồng Ghi chú* Hoàn tất - Lý thay đổi (nếu có): Tóm tắt nội dung, cơng việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngoài) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Nội dung 1: Khảo sát ảnh hưởng trình chần đến hàm lượng phenolic húng quế sấy khô Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến động học trình sấy hàm lượng phenolic húng quế trình sấy Nội dung 3: Thử nghiệm khoảng điều kiện chiết xuất ảnh hưởng đến hàm lượng phenolic thu Nội dung 4: Tối ưu hóa trình chiết xuất hợp chất phenolic từ húng quế phương pháp đáp ứng bề mặt Nội dung 5: Đánh giá khả chống oxi hóa hàm lượng dịch chiết gây ức chế enzyme thuỷ phân tinh bột Nội dung 6: Viết báo cáo tổng kết Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế Thực tế đạt hoạch 03/202001/202005/2020 01/2020 Tất thành viên 04/202006/2020 02/202002/2020 Tất thành viên 06/202006/2020 03/202003/2020 Tất thành viên 07/202008/2020 03/202004/2020 Tất thành viên 09/202010/2020 04/202005/2020 Tất thành viên 11/202011/2020 09/202010/2020 Tất thành viên Người, quan thực - Lý thay đổi (nếu có): III SẢN PHẨM KH&CN CỦA NHIỆM VỤ Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt - Lý thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế hoạch Tên sản phẩm Quy trình trích ly húng quế Dữ liệu khoa học húng quế Báo cáo tóm tắt báo cáo tổng hợp Ghi Đầy đủ thông số kỹ thuật Thực tế đạt Đầy đủ thông số kỹ thuật Số liệu tính kháng oxi hố kháng enzyme tiêu hố Thơng tin đầy đủ, trình bày rõ ràng Số liệu tính kháng oxi hố kháng enzyme tiêu hố Thơng tin đầy đủ, trình bày rõ ràng - Lý thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Bài báo khoa học Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt Tạp chí quốc tế Tạp chí quốc tế (ISI/Scopus) (Scopus) Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) 01, Food Research Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi (nếu có): d) Kết đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Tiến sỹ - Lý thay đổi (nếu có): đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp: Số TT Tên sản phẩm đăng ký Kết Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi (nếu có): e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế Số TT Tên kết ứng dụng Thời gian Địa điểm (Ghi rõ tên, địa nơi ứng dụng) Kết sơ Đánh giá hiệu nhiệm vụ mang lại: a) Hiệu khoa học công nghệ: (Nêu rõ danh mục công nghệ mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ cơng nghệ so với khu vực giới…) Kết đề tài tiền đề xây dựng đề tài nghiên cứu chuyên sâu giống rau thơm/thảo mộc/gia vị Việt Nam b) Hiệu kinh tế xã hội: (Nêu rõ hiệu làm lợi tính tiền dự kiến nhiệm vụ tạo so với sản phẩm loại thị trường…) Kết đề tài góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho loại rau thơm thảo mộc Việt Nam, từ khuyến khích người nông dân tăng cường trồng trọt loại này, gia tăng thu nhập cho người nơng dân Tình hình thực chế độ báo cáo, kiểm tra nhiệm vụ: Số TT I II III Nội dung Thời gian thực Ghi (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Báo cáo tiến độ Lần Báo cáo giám định Lần Nghiệm thu sở …… Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký) Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký đóng dấu) quang phổ Metanol sử dụng làm mẫu trắng Tỷ lệ phần trăm khả trung hòa gốc tự tính sau: Khả trung hòa (%)= 5Độ IấK /Iụ MủO PẫR /SắU  Độ IấK /Iụ MủO PẫR6 V CC Độ IấK /Iụ MủO PẫR /SắU (11) 2.5.5 Khả ức chế α-amylase Khả chế α-amylase xác định theo phương pháp Bhandari cộng [63] 0,5 mL dịch chiết trộn với 0,5 mL dung dịch đệm natri phosphat 0,02 M (pH = 6,9 với natri clorua 0,006 M) có chứa dung dịch α-amylase Sau đó, hỗn hợp ủ 25oC 10 phút Tiếp đến, thêm 0,5 mL dung dịch tinh bột 1% dung dịch đệm natri phosphat 0,02 M ủ 25oC 10 phút Phản ứng enzym bất hoạt cách thêm mL axit dinitrosalicylic 96 mM ủ nước sôi phút Hỗn hợp làm nguội đến nhiệt độ phịng Sau đó, hỗn hợp pha loãng với 10 mL nước cất Độ hấp thụ đo bước sóng 540 nm máy quang phổ Mẫu đối chứng chuẩn bị dung dịch đệm 0,5 mL thay dung dịch enzym Khả ức chế enzym tính theo cơng thức sau: \]^_ `ịbc bc ếd % ỨY Yℎế = \ ]^_ eẫf đố bcứjk * 100 (12) Trong A540 dịch chiết độ hấp thụ bước sóng 540 nm dịch chiết A540 mẫu đối chứng độ hấp thụ bước sóng 540 nm mẫu đối chứng 2.5.6 Khả ức chế amyloglucosidase Khả ức chế amyloglucosidase xác định phương pháp Pistia-Brueggeman Hollingsworth [88] Đầu tiên, phương pháp ức chế enzym thực cách trộn 0,05 mL p-nitrophenyl α-D-glucoside (pNPG) (10 mg mL đệm phosphat) với 0,01 mL dịch chiết Hỗn hợp phản ứng nâng lên 2,8 mL đệm photphat (pH = 6,8) Sau đó, 0,02 mL amyloglucosidase (2 mg mL đệm phosphat, 5.7 U/mg; Sigma Aldrich, Hoa Kỳ) thêm vào hỗn hợp ủ 37oC 60 phút Enzym bất hoạt 90oC 10 phút Mẫu đối chứng chuẩn bị cách sử dụng dung dịch đệm thay dịch chiết Độ hấp thụ đo bước sóng 405 nm máy quang phổ Khả ức chế enzym xác định theo phương trình sau: \^_] `ịbc bc ếd % ỨY Yℎế = \ ^_] eẫf đố bcứjk * 100 (13) Trong A405 dịch chiết độ hấp thụ bước sóng 405 nm dịch chiết A405 mẫu đối chứng độ hấp thụ bước sóng 405 nm mẫu đối chứng 2.6 Phân tích thống kê Các phương pháp đo thực lần giá trị thể dạng trung bình Phân tích thống kê thực phần mềm SPSS (Gói thống kê cho Khoa học xã hội) phiên 22.0 với khoảng tin cậy 95% 25 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Ảnh hưởng trình xử lý chần trước sấy nhiệt độ khơng khí đến q trình sấy, thời gian sấy tổng hàm lượng phenolic húng quế 3.1.1 Biểu đồ sấy Tỷ lệ độ ẩm theo thời gian biểu đồ tốc độ sấy tính tốn từ thí nghiệm sấy húng quế 50–80oC cho mẫu chần không chần thể Hình 3.1 Nhiệt độ khơng khí nóng có ảnh hưởng rõ ràng đến thời gian sấy Các đường cong tỷ lệ ẩm nghiêng phía trái nhiệt độ tăng, cho thấy thời gian sấy rút ngắn Nhiệt độ khơng khí cao tốc độ sấy nhanh với giá trị tốt thu cho thí nghiệm 80oC Kết phù hợp với nghiên cứu trước việc sấy khô sản phẩm khác [49, 82, 89] Hiện tượng giải thích áp suất ẩm tăng cao nhiệt độ khơng khí cao Khi sấy khơ, thời gian cần thiết để giảm độ ẩm húng quế Thái xuống 7% (khối lượng thô) 272, 174, 115 72 phút 50, 60, 70 80oC (Bảng 3.1) Rõ ràng, nhiệt độ khơng khí có ảnh hưởng đến tốc độ sấy thời gian sấy Bảng 3.1 Thời gian sấy húng quế để đạt độ ẩm 7% tính tốn từ mơ hình Midilli cộng (sẽ đề cập phần tiếp theo) Nhiệt độ (oC) 50 60 70 80 Thời gian sấy (phút) Không chần Chần 272 175 174 111 115 63 72 58 Việc chần làm giảm độ ẩm ban đầu húng từ 10,11 kg nước/kg chất khơ xuống cịn 8,09 kg nước/kg chất khơ Trong q trình sấy, việc chần có tác động làm dịch chuyển đường cong biểu đồ tỷ lệ độ ẩm sang trái, với ảnh hưởng đáng kể quan sát mẫu sấy 50oC tác động 80oC nhỏ Nếu không chần, tốc độ sấy 80oC cao nhiều so với 70, 60 50oC Tuy nhiên, việc chần làm giảm khác biệt Ở độ ẩm, tỷ lệ sấy khô chần cao so với tươi Điều tác động việc chần lên cấu trúc tế bào phá vỡ màng tế bào, làm tổn thương phiến phân cắt polysaccharid hemicellulosic thành tế bào húng quế [90] Bảng 3.1 cho thấy việc chần rút ngắn thời gian sấy khoảng 36, 36, 45 19% nhiệt độ tương ứng 50, 60, 70 80oC 26 Hình 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến đường cong sấy húng quế trước (a) sau (b) chần; điểm thể liệu thực nghiệm, đường cong thể liệu ước tính từ phương trình 3.1.2 Mơ hình tốn học q trình sấy Dữ liệu độ ẩm tươi chần qua thời gian sấy nhiệt độ khơng khí khác biểu thị tỷ lệ độ ẩm biểu đồ đường cong cách sử dụng mô hình tốn học Lewis; Handerson Pabis; Midilli cộng sự; mơ hình logarit với mơ hình Wang Singh thể Bảng 2.1 Các số mơ hình thơng số thống kê trình bày Bảng 3.2 3.3 tương ứng cho mẫu tươi chần Các hệ số xác định (R2), chi bình phương (χ2), sai số thiên vị trung bình (MBE) sai số bình phương trung bình (RMSE) thể Mơ hình phù hợp xác định dựa giá trị R2 cao giá trị χ2, MBE RMSE thấp Kết cho thấy tất mơ hình đề xuất phù hợp với liệu (R2 lớn 0,97) ngoại trừ mô hình Wang Singh mà giá trị R2 thay đổi từ 0,86 đến 0,99 Trong số đó, mơ hình Midilli cộng cho thấy kết tốt với R2> 0,995, χ2