Tổng hợp và xác định đặc trưng của phức hợp giữa tinh dầu quế và γcyclodextrin, ứng dụng bảo quản đu đủ

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC HỢP GIỮA TINH DẦU QUẾ VỚI γ-CYCLODEXTRIN VÀ ỨNG DỤNG BẢO QUẢN ĐU ĐỦ.Học viên thực hiện: Trần Đình Thịnh Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu MSV: 191150711011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng

Giảng viên hướng dẫn: TS Phan Chi Uyên

Sinh viên thực hiện: Trần Đình Thịnh Mã SV: 1911507110110

1 Tên đề tài:

Tên đề tài: Tổng hợp và xác định đặc trưng của phức hợp giữa

tinh dầu quế và γ-cyclodextrin, ứng dụng bảo quản đu đủ.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Galvão, M., de Medeiros, L L., Batista, A U D., & de Souza, E

L (2020) Characterization of edible coatings formulated with

chitosan and Mentha essential oils and their use to preserve

papaya (Carica papaya L.): Innovative Food Science & Emerging

Technologies, 65, 102472.

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng hợp phức hợp giữa γ-cyclodextrin với tinh dầu quế

- Xác định đặc trưng của phức hợp giữa γ-cyclodextrin với tinh dầu

cứng, tổng hàm lượng tổng chất rắn hòa tan, hàm lượng vitamin

C, độ màu, hao hụt khối lượng)

- Báo cáo tốt nghiệp

5 Ngày giao đồ án: 25/8/2023

6 Ngày nộp đồ án: 26/1/2024

Đà Nẵng, ngày 18 tháng 9 năm

2023

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, thương mại, dịch vụ hànghóa, nhu cầu của người tiêu dùng về các sản phẩm thiết yếu hàngngày đang ngày một gia tăng, đặc biệt là nhu cầu về các mặt hàngthực phẩm Một trong những tiêu chuẩn hàng đầu để người tiêu dùnglựa chọn thực phẩm là chất lượng của sản phẩm

Việc nghiên cứu các phương pháp để đảm bảo chất lượng sảnphẩm từ lâu đã được các nhà khoa học nghiên cứu như: bao quảnlạnh, bảo quản bằng hóa chất, bảo quản bằng việc đóng gói Việc sửdụng màng đóng gói thực phẩm có ảnh hưởng lớn đến các thuộc tínhcủa sản phẩm, chúng quyết định chất lượng của sản phẩm và làmgiảm tối đa mức độ thay đổi đối với sản phẩm

Tinh dầu đã được nghiên cứu phổ biến trong bảo quản thựcphẩm tuy nhiên tính chất dễ bay hơi dễ bị ảnh hưởng bởi môi trườngcho nên chưa được sử dụng rộng rãi Vì vậy, phức giữa tinh dầu vàcyclodextrin hiện nay cũng được sử dụng và nghiên cứu hạn chế sựbay hơi của tinh dầu và môi trường đối với tinh dầu

Trong đồ án này em lựa chọn đề tài là “Tổng hợp và xác định

đặc trưng của phức hợp giữa tinh dầu quế và γ-cyclodextrin, ứng dụng bảo quản đu đủ”.

Những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là thành quả từ quátrình nghiên cứu và được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của

TS Phan Chi Uyên

Đồ án được thực hiện hoàn toàn mới, là thành quả của riêngtôi, không sao chép theo bất cứ đồ án tương tự nào Đồ án nghiêncứu này là nghiên cứu khoa học độc lập của tôi, các nội dung nghiêncứu, kết quả trong đồ án này là trung thực do chính tôi thực hiện vàkhông vi phạm đạo đức nghiên cứu Nếu phát hiện có bất kỳ sự gianlận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án củamình Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn cácnguồn tài liệu trong báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo

Chữ ký

TRẦN ĐÌNH THỊNH

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TẠO PHỨC HỢP GIỮA TINH DẦU QUẾ VỚI γ-CYCLODEXTRIN VÀ ỨNG DỤNG BẢO QUẢN ĐU ĐỦ.

Học viên thực hiện: Trần Đình Thịnh

Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu

MSV: 1911507110110 Lớp: 19VL1

Tinh dầu quế (Cinnamomum cassia), được chiết xuất từ quế có

nhiều công dụng trong đời sống, dễ bay hơi và thay đổi chất lượngdưới ảnh hưởng của môi trường làm giảm hiệu quả ứng dụng Trongnghiên cứu này, tôi đã tổng hơp tinh dầu quế/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-cyclodextrin (CEO/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-CD) nhằm hạn chế bay hơi và đồng thời ứng dụng bảo quản đu đủ.Các tính chất đặc trưng của phức hợp đã được xác định dựa trên cácphương pháp phân tích hiện đại như: giản đồ nhiễu xạ tia X dạng bột(PXRD), phổ hồng ngoại (FT-IR) và kính hiển vi điện tử quét (SEM),phân tích nhiệt trọng (TGA) và nhiệt quét vi sai (DSC) Các kết quảphân tích cho thấy phản ứng giữa hợp tinh dầu quế/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-cyclodextrin(CEO/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-CD) đã xảy ra thành công với các đặc trưng tính chất hoàntoàn khác với các chất tham gia ban dầu CEO/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-CD được tổng hợpthành công được ứng dụng bảo quản đu đủ Số liệu cho thấy khảnăng bảo quản của phức hợp với đu đủ giúp kéo dài thời gian bảoquản và ngăn ngừa được vi khuẩn, từ đó cho thấy triển vọng củaphức hợp trong việc ứng dụng bảo quản đu đủ

Trước hết, cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành đếnBan Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Công nghệ hóa học – Môitrường, quý thầy cô giáo đã luôn quan tâm, giúp đỡ em trong suốtquá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo TS Phan ChiUyên, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trìnhthực hiện đề tài này Sự tận tâm, nhiệt tình của cô đã giúp em vượtqua những khó khăn, hoàn thành tốt đề tài của mình

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các gia đình, bạn

bè đã luôn giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập Sựgiúp đỡ của mọi người đã giúp em có thêm động lực để phấn đấu vàđạt được những kết quả như ngày hôm nay

Đề tài này không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ củaquý thầy cô giáo, gia đình và bạn bè Em xin chân thành cảm ơn tất

cả mọi người

Em xin kính chúc Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Côngnghệ Hóa học – Môi trường, quý thầy cô giáo, gia đình và các bạn bèluôn dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt

Trân trọng!

Đà Nẵng, tháng 01 năm 2024

Chữ ký

TRẦN ĐÌNH THỊNH

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT iii

LỜI CẢM ƠN iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Những đóng góp mới của đồ án 2

5 Cấu trúc đồ án 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU VÀ TINH DẦU QUẾ 4

1.1.1 Nguồn gốc tinh dầu quế 5

1.1.2 Đặc điểm của tinh dầu quế 7

1.1.3 Thành phần hóa học của tinh dầu quế 7

1.1.4 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của tinh dầu quế 9

1.1.5 Điều chế, sản xuất 9

1.1.6 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của tinh dầu quế 10

1.2 Tổng quan về cyclodextrin 10

1.2.1 Giới thiệu về cyclodextrin 10

1.2.2 Ứng dụng của cyclodextrin 14

1.2.3 Giới thiệu về γ-cyclodextrincyclodextrin 17

1.2.4 Tính chất vật lý của γ-cyclodextrincyclodextrin 18

1.2.5 Độ an toàn của γ-cyclodextrincyclodextrin 18

1.3 Tổng quan về kỹ thuật tạo phức hợp 19

1.3.2 Ưu điểm của kỹ thuật tạo phức hợp 19

1.4 Tổng quan về quả đu đủ 19

1.4.1 Phân loại theo khoa học 20

1.4.2 Nguồn gốc và phân bố 20

1.4.3 Thành phần hóa học 21

1.4.4 Một số giống đu đủ 22

1.5 Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước 23

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 23

1.5.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 25

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Hóa chất, nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị 27

2.1.1 Hóa chất 27

2.1.2 Nguyên liệu 27

2.1.3 Dụng cụ, thiết bị 27

2.2 Phương pháp tổng hợp phức hợp giữa tinh dầu với γ-cyclodextrincyclodextrin 28

2.3 Phương pháp xác định đặc trưng phức hợp 28

2.3.1 Phương pháp chụp ảnh qua kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscopy, SEM) [20] 28

2.3.2 Phân tích nhiệt trọng (TGA) và nhiệt quét vi sai (DSC) 30

2.3.3 Phương pháp đo phổ hồng ngoại chuyển hóa Fourier (FT-cyclodextrinIR) 30

2.3.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (Powder X-cyclodextrinray diffraction, PXRD) 31 2.4 Khảo sát ảnh hưởng của phức hợp tinh dầu quế/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-cyclodextrin đến khả năng bảo quản đu đủ 33

2.4.1 Chuẩn bị trái cây 33

2.4.2.Quy trình bảo quản trái cây bằng phức hợp tinh dầu quế/γ-cyclodextrinγ-cyclodextrincyclodextrin 33

2.5 Phương pháp đánh giá khả năng bảo quản quả đu đủ 34

2.5.1 Đánh giá các chỉ tiêu vật lý của trái cây 34

2.5.2 Đánh giá các chỉ tiêu hóa học của trái cây 36

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 37

3.1 Tổng hợp phức hợp giữa tinh dầu với γ-cyclodextrin 38

3.2 Tính chất đặc trưng của các phức hợp 39

3.2.1 Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD) 39

3.2.3 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 41

3.3 Ảnh hưởng của phức đến thời gian bảo quản quả đu đủ 43

3.3.1 Độ hao hụt khối lượng quả đu đủ 43

3.3.2 Độ cứng của quả đu đủ 46

3.3.3 Độ màu của quả đu đủ 47

3.3.4 Kết quả đo tổng chất rắn hòa tan 49

3.3.5 Kết quả đo vitamin C 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

1 KẾT LUẬN 52

2 KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

Viết tắt Tiếng Việt

Bảng 1.1 Một số cây có bộ phận chứa tinh dầu 4

Bảng 1.2 Thành phần hóa học chính của tinh dầu quế 7

Bảng 1.3 Thông số vật lý của γ-cyclodextrincyclodextrin 18

Bảng 1.4 Phân loại khoa học 20

Bảng 2.1 Hóa chất dùng trong quá trình nghiên cứu 27

Bảng 2.2 Dụng cụ, thiết bị dùng trong quá trình nghiên cứu 27

Bảng 3.1 Kết quả đo hao hụt khối lượng quả đu đủ 43

Bảng 3.2 Kết quả đo độ cứng của đu đủ (Đối chứng, CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD2.5, CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD10) 46 Bảng 3.3 Kết quả đo tổng chất rắn hòa tan (TSS) 49

Bảng 3.4 Kết quả đo vitamin C của đu đủ 50

Hình 1.1 Cây quế trưởng thành 6

Hình 1.2 Tinh dầu quế 7

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của α-cyclodextrin, β-cyclodextrin và γ-cyclodextrincyclodextrins 12

Hình 1.4 Cấu trúc của γ-cyclodextrincyclodextrin 17

Hình 1.5 Quả đu đủ 20Y Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp phức tinh dầu quế/γ-CD2.γ-CD 28

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của SEM1 29

Hình 2.3 Thiết bị kính hiển vi điện tử SEM JSM – IT 200 29

Hình 2.4 Thiết bị đo STA 6000 Simultaneous Thermal Analyzer 30

Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ hồng ngoại 31

Hình 2.6 Thiết bị đo phổ hồng ngoại JASCO FT/γ-CD2.IR-cyclodextrin6800 31

Hình 2.7 Nguyên lý của phương pháp XRD và sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể 32

Hình 2.8 Máy phân tích nhiễu xạ Tia X D8 Advance Eco 33

Hình 2.9 Thiết bị đo độ màu CHN spec 34

Hình 2.10 Thiết bị đo độ cứng LUTRON FR-cyclodextrin5120 36

Hình 2.11 Thiết bị đo tổng chất rắn hòa tan, khúc xạ kế đo độ ngọt Atago Pal-2 3 Hình 3.1 Phức hợp thu được sau phản ứng 38

Hình 3.2 Giản đồ PXRD của γ-cyclodextrinCD và CEO/γ-CD2 γ-cyclodextrinCD 39

Hình 3.3 Quang phổ hồng ngoại FT-IR của CEO/γ-CD2.γ-CD 40

Hình 3.4 Hình ảnh SEM của γ-CD 41

Hình 3.5 Hình ảnh SEM của phức hợp CEO/γ-CD2.γ-CD 42

Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của γ-cyclodextrinCD 42

Hình 3.7 Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng của CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD 43

Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn kết quả độ hao hụt khối lượng của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD 44

Hình 3.9 Hình ảnh quả đu đủ sau 10 ngày bảo quản của 03 nhóm 45

Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ cứng của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD 46

Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ màu chỉ số L* của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD 47

Hình 3.12 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ màu chỉ số a* của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD 47

bằng phức hợp CEO/γ-CD2.γ-CD 48 Hình 3.14 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ màu chỉ số h* của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD 48 Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo tổng chất rắn hòa tan của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD 50 Hình 3.16 Biểu đồ biểu diễn kết quả đo vitamin C của quả đu đủ khi bảo quản bằng phức hợp CEO/γ-CD2.γ-cyclodextrinCD 51

Tinh dầu thiên nhiên là hợp chất dễ bay hơi, có mùi thơm dễchịu, khả năng kháng vi sinh vật cao và chúng đang được nghiên cứurộng rãi để ứng dụng bảo quản trái cây Trong nghiên cứu Tống ThịNgọc Ánh và cộng sự về “Khả năng kháng khuẩn của tinh dầu đối vớimột số loại vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm” [1] đã đưa ra kếtquả về nghiên cứu nhằm xác định khả năng kháng khuẩn của 7 loại

tinh dầu: tinh dầu tần (Plectranthus amboinicus), quế (Cinnamon

zeylanicum), sả (Cymbopogon citratus), hương nhu (Ocimum gratissium), bạc hà (Mentha arvensis), chúc (Citrus hystrix) và rau

om (Limnophila aromatica) đối với 8 chủng vi khuẩn: E coli (ATCC

25922, E coli 92E, E coli 82E, E coli 74E); S typhimurium; P.

aeruginosa; S aureus và L monocytogenes bằng phương pháp

khuếch tán trên đĩa thạch Kết quả nghiên cứu cho thấy vi khuẩngram dương nhạy cảm với tinh dầu hơn so với vi khuẩn gram âm.Tinh dầu tần và quế có khả năng kháng tốt đối với 8 chủng vi khuẩnthử nghiệm Đặc biệt, tinh dầu cũng có hoạt tính kháng khuẩn đối với

các chủng vi khuẩn E coli đa kháng với thuốc kháng sinh phân lập từ

chuỗi chế biến cá Tra nên rất có tiềm năng ứng dụng thực tế Đồngthời, nghiên cứu cũng xác định nồng độ ức chế tối thiểu MIC

(Minimum Inhibitory Concentration) của tinh dầu lên các chủng vikhuẩn Giá trị MIC của tinh dầu quế dao động từ 512-1024 μg/mL vàg/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL vàtinh dầu tần dao động từ 1024-4096 μg/mL vàg/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL đối với các chủng vi

khuẩn: E coli ATCC 25922, S typhimurium, S aureus, L.

monocytogenes và P aeruginosa Nghiên cứu cung cấp một số thông

tin hữu ích về khả năng kháng khuẩn của tinh dầu đối với một số loại

vi khuẩn gây bệnh trên thực phẩm và cũng cho thấy tiềm năng củatinh dầu tần và tinh dầu quế trong việc ứng dụng làm chất bảo quảnthực phẩm Ngoài ra, trong nghiên cứu “Khảo sát hoạt tinh kháng

nấm gây bệnh thối trái của tinh dầu quế” (Cinnamomum verum)cho

thấy khả năng ức chế của tinh dầu quế với các lại vi khuẩn đối vớicác dòng nấm mốc gây thối được phân lập từ trái dâu tây, đu đủ,mận và xoài Các dòng nấm được phân lập trên môi trường PDA, địnhdanh thông qua hình thái khuẩn lạc, sợi nấm, bào tử và trình tự ITS.Hoạt tính kháng nấm của tinh dầu quế được đánh giá bằng phươngpháp khuếch tán đĩa thạch và phương pháp vi lỏng Tinh dầu quế ứcchế hoàn toàn sự tăng sinh sợi nấm của bốn dòng nấm ở nồng độ 0,4µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL bằng phương pháp khuếch tán môi trường thạch và ngăn chặnhoàn toàn bào tử nấm nảy mầm, bằng phương pháp vi lỏng với cùngnồng độ Giá trị MIC của tinh dầu đối với 4 dòng nấm bằng phươngpháp khuêch tán đĩa thạch là 0,3 – 0,4 µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL và bằng phương pháp

vi lỏng là 0,4 µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL với dòng TB1 và 0,2 µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL với dòng TB2 Giá trịMFC của tinh dầu là 0,3 – 0,6 µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL đối với các dòng nấm thông quaphương pháp khuếch tán đĩa thạch và bằng phương pháp vi lỏng là0,2 - 0,4 µL/γ-cyclodextrin (CEO/γ-mL [2] Tuy nhiên, tinh dầu trên dễ bị oxy hóa khi thoát

ra ngoài môi trường, dễ bay hơi và đôi khi mùi của tinh dầu ảnhhưởng đến mùi của trái cây nên việc ứng dụng chúng vào bảo quảntrái cây còn hạn chế

Cyclodextrin là hợp chất oligosaccharide vòng, có 6 cyclodextrin), 7 (β-cyclodextrin) hoặc 8 (γ-cyclodextrin) đơn vịglucopyranose liên kết lại với nhau thông qua liên kết α-(1,4)glucosidic Chúng được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dượcphẩm để bao bọc những chất có tính kỵ nước, ưa dầu như các sảnphẩm dược phẩm, tinh dầu, mỹ phẩm,… để làm tăng độ tan củanhững chất này và bảo vệ chúng dưới tác động của môi trường Như

(α-của tinh dầu lên trái cây và sự oxy hóa (α-của tinh dầu, đồng thời tăng

hiệu quả bảo quản trái cây, chúng tôi lựa chọn đề tài: “TỔNG HỢP

VÀ XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA PHỨC HỢP GIỮA TINH DẦU QUẾ VÀ γ-CYCLODEXTRIN, ỨNG DỤNG BẢO QUẢN ĐU ĐỦ”.

2 Mục tiêu nghiên cứu

dầu quế

hợp trên

3 Nội dung nghiên cứu

γ-cyclodextrin

(độ cứng, tổng hàm lượng tổng chất rắn hòa tan, hàm lượngvitamin C, độ màu, hao hụt khối lượng)

4 Những đóng góp mới của đồ án

- Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học khi cungcấp tài liệu cho việc nghiên cứu về tổng hợp phức hợp tinh dầu tựnhiên/γ-cyclodextrin (CEO/γ-γ-cyclodextrin và mở ra hướng sử dụng phương pháp hoá họcxanh thân thiện môi trường trong bảo quản trái cây nhằm thay thếcho các hóa chất bảo vệ thực vật hiện nay

- Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa thực tiễn trong sửdụng nguồn nguyên liệu tinh dầu thiên nhiên kết hợp với γ-cyclodextrin tạo phức hợp ứng dụng vào bảo quản trái cây

5 Cấu trúc đồ án

Ngoài các phần mở đầu, kí hiệu các chữ viết tắt, danh mục cácbảng, hình, đồ thị, sơ đồ, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo,phụ lục Đồ án được chia làm các chương như sau:

-CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU VÀ TINH DẦU QUẾ

Tinh dầu là chất lỏng có mùi thơm và thành phần thường phứctạp (hợp chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, dễ bay hơi ) Tinh dầuthường tồn tại ở dạng chất lỏng chứa những hợp chất thơm dễ bayhơi được chiết xuất bằng cách chưng cất hơi nước hoặc ép lạnh, từ lácây, thân cây, hoa, vỏ cây, rễ cây, hoặc các bộ phận khác của thựcvật Ngoài ra, tinh dầu còn được thu nhận bằng phương pháp táchchiết dung môi Tinh dầu có khả năng ngăn ngừa và diệt côn trùnghiệu quả nên là phương pháp thay thế thuốc diệt côn trùng, giảmthiểu được các độc tính ảnh hưởng tới con người

Mỗi bộ phận của cây có thể chứa tinh dầu nhưng tùy theo bộphận nào chứa nhiều tinh dầu hoặc bộ phận nào chứa ít tinh dầu Vìvậy, khi chiết xuất tinh dầu người ta sẽ thử nghiệm và lựa chọn bộphận thích hợp của từng loại cây Ngoài ra, lượng tinh dầu có trongthực vật còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, môitrường sống, quá trình thu hoạch, bảo quản và chiết xuất Mỗi cây sẽ

có lượng tinh dầu và thành phần trong các bộ phận khác nhau cũngkhác nhau (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Một số cây có bộ phận chứa tinh dầu

Lá trà

Hoàng

Tinh dầu nguyên chất được chiết tách từ cây theo cách tựnhiên, không có sự can thiệp về mặt hóa học Hầu hết tinh dầu đều

không có màu trừ một số loại như quế Tinh dầu dễ bị oxi hóa khitiếp xúc với không khí nếu để trong thời gian dài Ở điều kiệnthường, tinh dầu tồn tại ở trạng thái lỏng, dễ bay hơi nên tạo mùi đặctrưng, vị cay hoặc hắc Tỷ trọng đa số nhỏ hơn 1, một số lớn hơn 1như quế, đinh hương, Tinh dầu không tan hoặc tan ít trong nước,tan trong alcohol và các dung môi hữu cơ khác Nhiệt độ sôi thì phụthuộc vào thành phần cấu tạo, cũng có thể dùng phương pháp chưngcất phân đoạn để tách riêng biệt từng thành phần trong tinh dầu.

Về mặt cấu trúc, tinh dầu nguyên chất là một hỗn hợp phức tạpcủa nhiều chất hữu cơ như hidrocacbon, ancol, este, ete…nhưng đa

số là tecpens (nhóm hydrocacbon không no) hoặc 5 các dẫn xuấtphenylpropanic, chúng khác biệt giữa thành phần hóa học và cấutrúc Các phương pháp khai thác tinh dầu phụ thuộc từng loạinguyên liệu và trạng thái của tinh dầu mà dùng các phương pháptách khác nhau Dựa vào các yêu cầu, người ta thường dùng nhữngphương pháp sau:

 Phương pháp hóa lý: chưng cất và trích ly (Dùng nước hoặc hơinước);

 Phương pháp cơ học: ép, bào nạo để khai thác tinh dầu;

 Phương pháp kết hợp: kết hợp giữa quá trình hóa lý và quátrình cơ học, hoặc sinh hóa (lên men) và cơ học, hoặc sinh hóa vàhóa lý

Tinh dầu hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thựcphẩm, mỹ phẩm, dược phẩm… Tinh dầu làm nguồn hương liệu cónguồn gốc từ cây cỏ thiên nhiên ngày càng được con người đặc biệtchú ý và ưa chuộng

Tinh dầu với thuốc: từ xưa, tinh dầu đã được dùng để đều trịcác triệu chứng sưng viêm, giảm đau, các bệnh về đường hô hấp…

đã có nhiều nghiên cứu cho thấy hoạt tính sinh học rất đáng chú ý:kháng nấm, kháng khuẩn, kháng viêm, giảm đau, chống ung thư,bảo vệ tim mạch, chống côn trùng,…Tinh dầu còn được sử dụng rộngrãi trong phương pháp trị liệu bằng chất thơm

Tinh dầu và mỹ phẩm: Với đặc tính là chất thơm và có khảnăng kháng nấm, kháng khuẩn, chống ôxi hóa nên tinh dầu được sửdụng nhiều trong mỹ phẩm như: xà phòng, kem đánh răng, các sảnphẩm tẩy rửa, nước hoa, nước thơm… Ngoài ra, tinh dầu còn có tác

dụng ngăn cản UV, chống ôxi hóa rất tốt nên được sử dụng trong cácloại mỹ phẩm bảo vệ da ngăn cản quá trình lão hóa và chống tác hạicủa UV Tác dụng kháng khuẩn và kháng viêm của tinh dầu cũng đãđược ứng dụng vào trong các sản phẩm kem đánh răng, nước súcmiệng… vừa làm thơm miệng vừa chữa bệnh nha chu, viêm lợi

Tinh dầu và thực phẩm: Tinh dầu có tác dụng chống ôxi hóa,ngăn ngừa vi khuẩn, nấm nên đã được ứng dụng để bảo quản thựcphẩm Ngoài ra, tinh dầu còn được dùng để làm hương vị cho thựcphẩm và đồ uống

1.1.1 Nguồn gốc tinh dầu quế

- Tên thông thường: cây quế

- Tên khoa học: Cinnamomum

- Họ thực vật: Lauraceae

- Nguồn gốc xuất xứ:

Cinnamomum verum: Đây là loài cây quế còn được gọi là quế

Ceylon hoặc quế Sri Lanka Loài này có nguồn gốc từ Sri Lanka vàđược trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Vỏ cây quếCeylon có màu nâu nhạt và mùi hương ngọt ngào, tinh dầu quế từloài này có chất lượng cao và giá trị thương mại cao

Cinnamomum cassia: Loài cây quế này có tên gọi khác là quế

Trung Quốc hoặc quế giả Cây quế cassia có nguồn gốc từ TrungQuốc và được trồng rộng rãi ở khu vực Đông Á và Đông Nam Á Vỏcây quế cassia có màu nâu đậm hơn và mùi hương cay hơn so vớiquế Ceylon Tinh dầu quế cassia cũng có giá trị thương mại cao vàđược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm

Hình 1.1 Cây quế trưởng thành [3]

Cây quế có đặc điểm hình thái như sau:

Chiều cao: Cây quế có thể đạt chiều cao từ 10 đến 20 mét Tuynhiên, ở điều kiện trồng trong vườn hoặc trong nhà, cây thường đượcgiữ ở kích thước nhỏ hơn

Thân cây: Thân cây quế là thân cây nhỏ, thẳng và có màu nâu.Thân cây có thể có đường kính từ 10 đến 20 cm

Rễ: Rễ cây quế là loại rễ cọc, có thể ăn sâu đến 2 m Rễ câyquế có tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng từ đất để nuôi cây

Lá: Lá của cây quế mọc đối, có phiến lá dạng hình bầu dụchoặc hình elip Lá có màu xanh sẫm, lá non có màu xanh nhạt hơn.Kích thước của lá thường dao động từ 7 đến 20 cm chiều dài, tùythuộc vào loài cây cụ thể

Hoa: Cây quế có hoa nhỏ, không nổi bật Hoa có màu trắnghoặc vàng nhạt Chúng tụ họp thành các chùm hoa nhỏ có tổng cộng

từ 10 đến 30 hoa trong mỗi chùm Hoa cây quế có tác dụng sinh sản

để duy trì nòi giống

Quả: Quả của cây quế là những hạt nhỏ màu đen Quả thường

có hình dạng hình cầu hoặc hình elip, là bộ phận sinh sản của cây

Vỏ cây: Vỏ cây quế là bộ phận được sử dụng làm gia vị vàthuốc Vỏ cây quế có màu nâu đỏ, có mùi thơm đặc trưng Vỏ câyquế được thu hoạch từ những cây quế đã được trồng ít nhất 6-7 nămtuổi Sau khi thu hoạch, vỏ quế được bóc ra và phơi khô Vỏ quế khô

có thể được sử dụng ở dạng nguyên vẹn, dạng bột hoặc dạng tinhdầu.

1.1.2 Đặc điểm của tinh dầu quế

Hàm lượng tinh dầu trong vỏ quế khá cao (1-2,5%), còn trong

lá và cành non thường thấp hơn (0,2-0,5%) Tinh dầu từ vỏ có màuvàng nâu nhạt, sánh, vị cay, thơm, ngọt, nóng Tinh dầu từ lá quếthường có màu nâu đậm

Tinh dầu quế là loại tinh dầu được chưng cất từ vỏ cây quế, cómàu vàng nhạt đến vàng nâu, mùi thơm đặc trưng, ấm nồng Tinhdầu quế (Hình 1.2) được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, baogồm chăm sóc sức khỏe, làm đẹp và thực phẩm.[4]

Hình 1.2 Tinh dầu quế

1.1.3 Thành phần hóa học của tinh dầu quế

Tinh dầu quế có chứa nhiều thành phần hóa học chính rất tốtcho sức khỏe:

+ Cinnamaldehyde: có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm,kháng khuẩn

0.049

1.1.4 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của tinh dầu quế

Tinh dầu quế có nhiều công dụng tốt cho sức khỏe, bao gồm:+ Giảm đau, kháng viêm: Tinh dầu quế có tác dụng giảm đau,kháng viêm hiệu quả, được sử dụng để điều trị các triệu chứng nhưđau nhức cơ bắp, đau khớp, đau bụng kinh và các bệnh lý đường hôhấp

+ Chống oxy hóa: Tinh dầu quế có tác dụng chống oxy hóamạnh, giúp bảo vệ tế bào khỏi tác hại của các gốc tự do, ngăn ngừalão hóa da, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, ung thư

+ Tăng cường hệ miễn dịch: Tinh dầu quế có tác dụng tăngcường hệ miễn dịch, giúp cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh

+ Giảm căng thẳng, lo âu: Tinh dầu quế có tác dụng thư giãn,giảm căng thẳng, lo âu

+ Cải thiện tiêu hóa: Tinh dầu quế có tác dụng kích thích tiêuhóa, giúp ăn ngon, giảm táo bón

+ Giảm cholesterol: Tinh dầu quế có tác dụng giảm cholesterolLDL, tăng cholesterol HDL, giúp kiểm soát lượng cholesterol trongmáu [6]

Nguyên lý chiết xuất tinh dầu quế bằng phương pháp chưng cấtlôi cuốn hơi nước cũng tương tự nguyên lý nấu rượu Khi hơi nước từnồi hơi chuyển qua nồi hấp sẽ cuốn theo tinh dầu và được dẫn qua

Khi chiết xuất sẽ thu được hỗn hợp nước và tinh dầu sau đó sẽđược cho vào bình chiết Tinh dầu quế nặng hơn nước nên sẽ lắngxuống dưới, sau một thời gian sẽ có sự tách biệt hoàn toàn

Tinh dầu quế thu được sẽ được bảo quản, sau đó tiếp tục tinhlọc nâng cao để loại bỏ hết nước và bụi bẩn Mỗi nồi hấp như vậy sẽthu được khoảng 4 - 7kg tinh dầu quế

Chiết xuất quế, tinh dầu quế và các hợp chất hóa học từ quế đãđược báo cáo là có khả năng ức chế vi khuẩn bằng cách làm hỏngmàng tế bào, làm thay đổi cấu trúc lipid; ức chế ATPase, phân chia tếbào, porin màng, nhu động và hình thành màng sinh học, thông quacác hiệu ứng cảm biến

1.1.6 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của tinh dầu quế

Hoạt tính sinh học của tinh dầu quế đã được nghiên cứu rộngrãi, đặc biệt là đặc tính kháng khuẩn, chống oxy hóa Hoạt tính sinhhọc của tinh dầu phụ thuộc vào thành phần hóa học, có thể thay đổiđáng kể, ngay cả trong cùng một loài và cả sự tương tác giữa cácthành phần hóa học Nhờ những hoạt tính sinh học quý đó nen tinhdầu quế được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

nhiều món ăn, thức uống Tinh dầu quế có mùi thơm đặc trưng, caynồng, giúp tăng hương vị cho món ăn, thức uống Ngoài ra, tinh dầuquế còn có tác dụng kích thích tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng hơn

xông hơi trong khoảng 10-15 phút Xông hơi tinh dầu quế có tácdụng giúp thư giãn, giảm căng thẳng, cải thiện chức năng hô hấp,

lên cơ thể Massage tinh dầu quế có tác dụng giảm đau, thư giãn, cảithiện lưu thông máu,

- Thoa trực tiếp: Thoa một vài giọt tinh dầu quế lên vùng da cầnđiều trị Thoa trực tiếp tinh dầu quế có tác dụng giảm đau, khángkhuẩn, kháng virus,

để thư giãn, cải thiện và tăng cường hệ miễn dịch,

được dùng phổ biến trong sản xuất nước hoa, mùi vị, nước thơm, mỹphẩm, và dược phẩm

được dùng thay thế các loại tổng hợp như một chất phụ gia thựcphẩm

1.2 Tổng quan về cyclodextrin

1.2.1 Giới thiệu về cyclodextrin

Cyclodextrins (CD) là một nhóm các oligosacarit tự nhiên đượchình thành do quá trình tiêu hóa tinh bột của vi khuẩn Hai CD tựnhiên phổ biến nhất (α-CD và β-CD) được phát hiện vào năm 1891bởi Villiers Tiếp theo đó là việc phát hiện ra γ-CD tự nhiên vào năm

1935 Các phân tử hình cốc không đáy này chứa 6 (α-CD), 7 (β-CD), 8(γ-CD) hoặc nhiều monome glucopyranose được liên kết thông qualiên kết α-1,4-glycoside với bề mặt bên ngoài ưa nước và khoangtrung tâm hơi ưa mỡ Mặc dù tồn tại các CD có hơn 8 đơn vịglucopyranose nhưng chúng khó sản xuất và có khả năng hạn chếtạo thành các phức chất hòa tan trong nước với các thuốc hòa tankém và do đó ít được quan tâm làm tá dược dược phẩm Các CD tựnhiên có tính ưa nước với nhiều nhóm hydroxy ở bề mặt ngoài củachúng Tuy nhiên, khả năng hòa tan trong nước của chúng có phầnhạn chế do liên kết hydro liên phân tử ở trạng thái tinh thể Sự thaythế ngẫu nhiên các nhóm hydroxy, thậm chí bằng các gốc metyl ưa

mỡ, sẽ làm tăng khả năng hòa tan của chúng trong nước CD đượcquan tâm về mặt dược phẩm bao gồm α-CD tự nhiên, β-CD và γ-CD

và các dẫn xuất hydroxypropyl hóa của chúng,

2-hydroxypropyl-α-CD (HP α-2-hydroxypropyl-α-CD), 2-hydroxypropyl-β-2-hydroxypropyl-α-CD (HP β-2-hydroxypropyl-α-CD) và

2-hydroxypropylγ-CD (HP γ-2-hydroxypropylγ-CD), β-2-hydroxypropylγ-CD được methyl hóa ngẫu nhiên (RM β-2-hydroxypropylγ-CD) và γ-2-hydroxypropylγ-CD(RM γ-CD) và sulfobutyl dẫn xuất ether của β-CD (SBE β-CD) và γ-CD

khiết bao gồm polyme CD CD hiện có thể được tìm thấy trong hơn

35 sản phẩm thuốc được bán trên thị trường trên toàn thế giới cũngnhư trong nhiều sản phẩm thực phẩm và vệ sinh, mỹ phẩm và dệtmay β-CD tự nhiên là CD được sử dụng phổ biến nhất trong các sảnphẩm công nghiệp β-CD chiếm khoảng 70% sản lượng CD toàn cầutrong khi α-CD chiếm khoảng 15% và γ-CD là khoảng 5% Mặc dùngành công nghiệp dược phẩm thường ưa chuộng các dẫn xuất CDhòa tan trong nước hơn các CD tự nhiên ít hòa tan nhưng việc sảnxuất kết hợp các dẫn xuất CD khác nhau chỉ chiếm khoảng 10% sảnlượng CD toàn cầu Mặc dù γ-CD tự nhiên chỉ chiếm khoảng 5% sảnlượng CD toàn cầu nhưng đặc tính độc tính và hóa lý thuận lợi của nókhiến nó trở nên rất hấp dẫn như một tá dược dược phẩm trong cácsản phẩm bôi, uống và tiêm Sau đây là đánh giá về các đặc tính hóa

lý và sinh học của γ-CD và các ứng dụng dược phẩm của nó [7]

Trong phân tử CD các nhóm hydroxyl đều hướng ra bên ngoài,

vì vậy mà CD có khả năng tan trong nước Khi nhiệt độ tăng, dẫn đến

độ tan của CD tăng: ở 25°C, độ tan của α-, β-, γ-CD tương ứng là14,2; 1,85; 23,2 g/γ-cyclodextrin (CEO/γ-100 mL và ở 50°C, độ tan tương ứng là 43,5; 5,62;

và 93,8 g/γ-cyclodextrin (CEO/γ-100 mL

Do sự sắp xếp không gian của các đơn vị glucose, mặt trongcủa các phân tử cyclodextrin giống hình xuyến ít phân cực hơn mặtngoài Điều này cho phép cyclodextrin hình thành các phức hợp baogồm các hợp chất hữu cơ khác nhau Đặc tính này tạo cơ sở chonhiều ứng dụng của cyclodextrin trong thực phẩm cũng như các sảnphẩm dược phẩm và mỹ phẩm

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của α-cyclodextrin, β-cyclodextrin và γ-cyclodextrincyclodextrins [7]

Cyclodextrin là một minh chứng quan trọng của quá trình biếnđổi sinh học các tinh bột Sự tạo phức bao này đã dẫn đến làm thayđổi tính chất lý hóa của phân tử chất khách thể Chính vì thế,cyclodextrin được ứng dụng rộng rãi ở trong nhiều ngành côngnghiệp khác nhau Trong ngành công nghiệp thực phẩm,cyclodextrin đã được sử dụng làm chất mang hữu hiệu cho cáchương liệu mà có thể dễ bị mất mùi trong quá trình chế biến và bảoquản Trong ngành công nghệ dược phẩm, cyclodextrin được sử dụng

để ổn định các hoạt chất, làm tăng khả năng hòa tan và khả nănghấp thụ thuốc, ngoài ra còn làm giảm tác dụng phụ của thuốc

CD đóng một vai trò quan trọng trong ngành dệt may, vì chúng

có thể được sử dụng làm chất làm phẳng trong nhuộm, trong xử lýnước thải, và trong hoàn thiện dệt Trong quá trình nhuộm, CD cóthể được sử dụng làm chất hỗ trợ nhuộm, tạo thành phức chất vớithuốc nhuộm hoặc làm biến đổi hóa học bề mặt CD có thể tạo thành

nhiều loại phức chất khác nhau với thuốc nhuộm dệt, do đó ảnhhưởng đến chất lượng của thuốc nhuộm.

Một số nhà nghiên cứu đã ghép β-CD vào các chất rắn khônghòa tan, chẳng hạn như than hoạt tính, zeolit, vật liệu từ tính vàsilica gel, thu được kết quả hấp phụ tốt Những vật liệu hấp phụ cókết hợp cyclodextrin này có tiềm năng đáng kể trong các ứng dụng

xử lý nước thải Điều này là do chúng có số lượng lớn các nhómhydroxyl, khoang kỵ nước và tương tác với các hợp chất hữu cơ và vôcơ

Trong mỹ phẩm, Cyclodextrin chủ yếu được sử dụng cho khảnăng hút mùi Ngoài việc ổn định hương thơm, nó cũng có tác dụnglàm giảm bọt trong dung dịch, tăng cường khả năng hòa tan và phânphối các thành phần khác trong sản phẩm Là một chất ổn định giữcho các thành phần khác không bị bay hơi và mất tác dụng, nóthường được sử dụng cùng với các dẫn xuất vitamin A (hay còn gọi làretinoids) vì chúng rất nhạy cảm với nhiệt độ và ánh sáng Vì lý donày, cyclodextrin được tìm thấy trong nhiều loại sản phẩm chống lãohóa có chứa các thành phần chống oxy hóa mạnh nhưng không ổnđịnh Nó có trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân như điều trị chốnglão hóa, kem dưỡng ẩm/γ-cyclodextrin (CEO/γ-kem dưỡng da mặt, kem chống nắng, sữarửa mặt, kem dưỡng mắt, chất khử mùi/γ-cyclodextrin (CEO/γ-chất chống mồ hôi và thuốcnhuộm da tự thân

Trong lĩnh vực khoa học môi trường, CD đóng vai trò quantrọng trong việc tăng cường và loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ vàkim loại nặng khỏi đất, nước và khí quyển cũng như khả năng hòatan các chất ô nhiễm hữu cơ Do đặc tính hóa lý quan trọng này vàkhả năng tăng cường ổn định, hấp phụ các chất ô nhiễm, chất hấpphụ dựa trên CD đã thu hút được sự chú ý trên toàn thế giới như làchất hấp phụ thế hệ mới để xử lý nước thải Cơ chế loại bỏ chất hấpphụ dựa trên CD một phần dựa vào quá trình chuẩn bị Theo nghiêncứu của Singh và cộng sự (2002) cho rằng sau khi xử lý nước thảibằng β-CD, nồng độ của tất cả các hydrocacbon thơm độc hại nhưphenol, p-chlorophenol và benzen có trong nước thải giảm đáng kể

Hơn nữa, trong lĩnh vực môi trường, CD thường được sử dụnglàm chất hấp phụ Việc sử dụng CD trong công thức thuốc trừ sâuđóng một vai trò quan trọng trong an toàn môi trường CD được tích

hợp vào quá trình điều chế thuốc trừ sâu chiết xuất hạt neem bằngcách tạo ra phức hợp bao gồm chiết xuất hạt neem hòa tan trongnước, bao bọc azadirachtin-A trong phân tử chất mang CD Ngoài tất

cả các công dụng nêu trên, CD còn góp phần vào quá trình phân hủyquang của thuốc trừ sâu photpho hữu cơ trong nước ẩm bằng cáchxúc tác phản ứng của thuốc trừ sâu [8]

1.2.2 Ứng dụng của cyclodextrin

Do khả năng phân hủy sinh học, khả năng tương thích sinh học

và tính linh hoạt của CD, các ứng dụng công nghiệp của chúng rất đadạng CD đã được sử dụng trong ngành dệt may và dược phẩm, cũngnhư trong nông nghiệp, công nghệ thực phẩm, để bảo vệ môi trường,phân tích hóa học và sinh học cũng như trong thuốc nhuộm và mỹphẩm Nhiều ứng dụng trong số này có thể thực hiện được nhờ khảnăng của CD tạo thành các phức chất ổn định với nhiều loại phân tử[9]

đặc biệt hứa hẹn trong lĩnh vực hoạt động của virus chống suy giảmmiễn dịch ở người, liệu pháp động ảnh, v.v Tuy nhiên, độ hòa tanthấp trong nước cản trở nghiên cứu về các hoạt động sinh học của

nó γ-Cyclodextrin có thể tạo thành phức hợp bao gồm với phân tử

siêu phân tử này hòa tan trong nước Tăng cường độ hòa tan tương

tự cũng đã được tìm thấy với digoxin, oxazepam, Praziquantel vàomeprazole (Arias et al .) γ-Cyclodextrin cũng được sử dụng để cảithiện sự kích thích do thuốc gây ra hiệu quả hơn α và β-cyclodextrin.Một mặt, tăng hiệu quả và hiệu lực của thuốc, gây ra bởi γ-cyclodextrin tăng độ hòa tan của thuốc, có thể làm giảm độc tínhcủa thuốc bằng cách giảm liều thuốc Mặt khác, vì các hoạt chất gâykích ứng dạ dày, da hoặc mắt được gói gọn trong các phân tử γ-cyclodextrin, nồng độ hoạt chất tự do cục bộ giảm xuống dưới

giảm vị đắng hoặc kích thích và mùi hôi của thuốc Các ứng dụngkhác trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, sự hình thành phức hợpbao gồm giữa γ-cyclodextrin và nhiều hợp chất hữu cơ làm tăng tính

ổn định và độ hòa tan của các hoạt chất mỹ phẩm và kiểm soát tốthơn việc giải phóng nước hoa, ví dụ như lipophilic

Làm tăng độ hòa tan và khả dụng sinh học của thuốc: Một sốloại thuốc không hòa tan trong các CD, tăng độ hòa tan nước, vớimàng thấm, dễ dàng hấp thụ, có thể được thực hiện Cùng lúc đó,CDs có thể cải thiện sự ổn định của các loại thuốc, vì vậy mà một sốánh sáng, nhiệt độ và oxy là nhạy cảm hơn để duy trì một trạng thái

ổn định của thuốc

Trong thực phẩm

Bởi vì γ-cyclodextrin được tuyên bố là "Được công nhận chung

là an toàn" và không có tác dụng phụ đối với sự hấp thụ một số chấtdinh dưỡng trong nhiều ứng dụng thực phẩm và dinh dưỡng, nó đãđược đề xuất rằng nó có thể được sử dụng trong tất cả các loại thựcphẩm và các ứng dụng trong dinh dưỡng như một thành phần thựcphẩm và phụ gia γ-cyclodextrin có thể được sử dụng như một chấtmang và chất ổn định cho vitamin tan trong chất béo (ví dụ: vitaminD2, tocopherols và tocotrienol), axit béo không bão hòa đa (ví dụ:axit béo omega-3, 6 và 9), màu nhạy cảm (ví dụ: lycopene, lutein vàanthocyanin) và hương vị độc đáo từ các loại thảo mộc, gia vị, tráicây, v.v Mặc dù α và β cyclodextrin có thể được sử dụng để phứchợp với triglyceride vitamin và axit béo không bão hòa đa (PUFA) từtảo, cá hoặc nguồn thực vật, chỉ có γ-cyclodextrin mới có thể đạtđược gần như hoàn chỉnh và cung cấp sự ổn định tốt nhất chống lạiquá trình tự oxy hóa

Cải thiện khả năng hòa tan của các chất dinh dưỡng: cyclodextrin có thể liên kết với các chất dinh dưỡng, giúp cải thiệnkhả năng hòa tan của chúng trong nước Điều này có thể giúp tăngkhả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng

γ-Bảo vệ các chất dinh dưỡng khỏi bị phân hủy: γ-cyclodextrin cóthể bao bọc các chất dinh dưỡng, giúp bảo vệ chúng khỏi bị phânhủy bởi nhiệt, ánh sáng và oxy Điều này có thể giúp kéo dài thời hạn

sử dụng của các sản phẩm thực phẩm chứa các chất dinh dưỡng

Tăng cường hương vị: γ-cyclodextrin có thể giúp tăng cườnghương vị của các sản phẩm thực phẩm.

Trong mỹ phẩm

Cải thiện khả năng hòa tan của các chất hoạt tính sinh học: cyclodextrin có thể liên kết với các chất hoạt tính sinh học, giúp cảithiện khả năng hòa tan của chúng trong nước Điều này có thể giúptăng hiệu quả của các chất hoạt tính sinh học trong các sản phẩm

γ-mỹ phẩm

Bảo vệ các chất hoạt tính sinh học khỏi bị phân hủy: cyclodextrin có thể bao bọc các chất hoạt tính sinh học, giúp bảo vệchúng khỏi bị phân hủy bởi nhiệt, ánh sáng và oxy Điều này có thểgiúp kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm mỹ phẩm chứa cácchất hoạt tính sinh học

γ-Tăng cường khả năng thẩm thấu của các chất hoạt tính sinhhọc: γ-cyclodextrin có thể giúp các chất hoạt tính sinh học thẩm thấuqua da tốt hơn Điều này có thể giúp tăng hiệu quả của các chất hoạttính sinh học trong các sản phẩm mỹ phẩm chăm sóc da

Tăng cường khả năng phân tán của các chất màu: cyclodextrin có thể giúp các chất màu phân tán đều trong các sảnphẩm mỹ phẩm Điều này có thể giúp tạo ra màu sắc đồng nhất chocác sản phẩm mỹ phẩm

γ-Trong hóa học

Chất mang: γ-cyclodextrin có thể được sử dụng làm chất mangcho các chất hoạt tính sinh học, chẳng hạn như các loại thuốc,vitamin và khoáng chất γ-cyclodextrin có thể giúp cải thiện khảnăng hòa tan, khả năng bảo vệ và khả năng hấp thụ của các chấthoạt tính sinh học

Chất nhũ hóa: γ-cyclodextrin có thể được sử dụng làm chất nhũhóa cho các hệ nhũ tương γ-cyclodextrin có thể giúp ổn định các hệnhũ tương và ngăn ngừa chúng bị tách lớp

Chất phân tán: γ-cyclodextrin có thể được sử dụng làm chấtphân tán cho các chất không tan trong nước γ-cyclodextrin có thểgiúp phân tán các chất không tan trong nước thành các hạt nhỏ, giúpchúng dễ dàng hòa tan và hấp thụ hơn

Chất xúc tác: γ-cyclodextrin có thể được sử dụng làm chất xúctác cho các phản ứng hóa học γ-cyclodextrin có thể giúp tăng tốc độ

và hiệu quả của các phản ứng hóa học

Chất ổn định: γ-cyclodextrin có thể được sử dụng làm chất ổnđịnh cho các sản phẩm hóa học γ-cyclodextrin có thể giúp ngănngừa các sản phẩm hóa học bị phân hủy bởi nhiệt, ánh sáng và oxy

Trong công nghiệp vi sinh

Cải thiện khả năng hòa tan của các chất dinh dưỡng: cyclodextrin có thể liên kết với các chất dinh dưỡng, giúp cải thiệnkhả năng hòa tan của chúng trong nước Điều này có thể giúp tăngkhả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng của vi sinh vật

γ-Bảo vệ các chất dinh dưỡng khỏi bị phân hủy: γ-cyclodextrin cóthể bao bọc các chất dinh dưỡng, giúp bảo vệ chúng khỏi bị phânhủy bởi nhiệt, ánh sáng và oxy Điều này có thể giúp kéo dài thời hạn

sử dụng của các sản phẩm vi sinh chứa các chất dinh dưỡng

Tăng cường khả năng sinh sản của vi sinh vật: γ-cyclodextrin

có thể giúp vi sinh vật sinh sản tốt hơn

Tăng cường khả năng sản xuất của vi sinh vật: γ-cyclodextrin

có thể giúp vi sinh vật sản xuất các sản phẩm mong muốn, chẳnghạn như enzyme, kháng sinh, tốt hơn

Trong kỹ thuật nano

Cyclodextrin và kỹ thuật nano có thể được kết hợp với nhau đểtạo ra các sản phẩm và ứng dụng mới Cyclodextrin có thể được sử

dụng để tạo ra các hạt nano, các ống nano và các cấu trúc nanokhác Các cấu trúc nano này có thể được sử dụng cho nhiều mụcđích khác nhau, bao gồm:

Cải thiện khả năng hòa tan của các chất hoạt tính sinh học: Cáccấu trúc nano cyclodextrin có thể giúp các chất hoạt tính sinh họchòa tan trong nước tốt hơn Điều này có thể giúp tăng khả năng hấpthụ và hiệu quả của các chất hoạt tính sinh học

Tăng cường khả năng phân phối của các chất hoạt tính sinhhọc: Các cấu trúc nano cyclodextrin có thể giúp các chất hoạt tínhsinh học phân phối đến các vị trí cụ thể trong cơ thể Điều này có thểgiúp tăng hiệu quả của các chất hoạt tính sinh học trong điều trịbệnh

Tăng cường khả năng thẩm thấu của các chất hoạt tính sinhhọc: Các cấu trúc nano cyclodextrin có thể giúp các chất hoạt tínhsinh học thẩm thấu qua da, màng tế bào hoặc các hàng rào khác.Điều này có thể giúp tăng khả năng hấp thụ và hiệu quả của cácchất hoạt tính sinh học

1.2.3 Giới thiệu về γ-cyclodextrincyclodextrin

Hình 1.4 Cấu trúc của γ-cyclodextrincyclodextrin [9]

Đầu tiên, γ-cyclodextrin sở hữu một lợi thế rất lớn là có khoangbên trong lớn hơn, có thể bẫy các phân tử lớn hơn không thể bị giữ

lại bởi α và β-cyclodextrin Dựa trên kích thước của chúng, cyclodextrin chỉ có thể hình thành phức hợp bao gồm với các phân tửhoặc hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hoặc các hợp chất cóchuỗi bên aliphatic và β-cyclodextrin có thể phức tạp chất thơm hoặc

α-dị vòng, trong khi γ-cyclodextrin có thể chứa nhiều loại hợp chất hữu

cơ lớn hơn như macrocycles và steroid Thứ hai, γ-cyclodextrin cócấu trúc không đồng phẳng và linh hoạt hơn, mang lại cho nó độ hòatan cao hơn nhiều (232g/γ-cyclodextrin (CEO/γ-l,25°C) so với α-cyclodextrin (145g/γ-cyclodextrin (CEO/γ-l,25°C)

và β-cyclodextrin (18,5g/cyclodextrin (CEO/1,25°C); Độ hòa tan cực cao của cyclodextrin tạo điều kiện cho nó như vật chủ để chuẩn bị các dungdịch tập trung cao độ của các phân tử khách hoạt động

1.2.5 Độ an toàn của γ-cyclodextrincyclodextrin

Hiện nay, việc dùng γ-cyclodextrin theo đường uống không gây

ra bất kỳ độc hại nào Các phân tử thuốc bao gói ở trong khoang nộiphân tử của γ-cyclodextrin được giảm thiểu tối đa những độc tínhtrên cơ thể do chỉ sử dụng với liều lượng thấp nhất, đồng thời hạnchế tiếp xúc với màng sinh học vì vậy tránh được những kích ứng tạichỗ

Có nhiều nghiên cứu về độ an toàn của γ-cyclodextrin đã đượcthực hiện Các nghiên cứu này cho thấy rằng γ-cyclodextrin là mộtchất an toàn khi sử dụng ở liều lượng bình thường

Một nghiên cứu được thực hiện trên 100 người trưởng thànhcho thấy rằng việc tiêu thụ γ-cyclodextrin với liều lượng 1000mg/γ-cyclodextrin (CEO/γ-ngày trong 28 ngày không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào

Một nghiên cứu khác được thực hiện trên 200 con chuột chothấy rằng việc sử dụng γ-cyclodextrin với liều lượng 1000mg/γ-cyclodextrin (CEO/γ-kg/γ-cyclodextrin (CEO/γ-ngày trong 90 ngày không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào[10]

Độ an toàn của γ-cyclodextrin theo quy định của FDA

γ-cyclodextrin đã được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dượcphẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt là chất phụ gia thực phẩm an toàn

(GRAS) Điều này có nghĩa là FDA đã đánh giá và xác định rằng cyclodextrin là an toàn khi sử dụng trong thực phẩm.