Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Tối ưu hóa điều kiện trích ly polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở rau diếp cá (Houttuynia cordata thunb) & ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HẠNH TÂM

TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY POLYPHENOL TỔNG VÀ KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA Ở RAU DIẾP CÁ

(HOUTTUYNIA CORDATA THUNB) & ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2022

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS Đống Thị Anh Đào

……… Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Mai Huỳnh Cang

……… Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Quốc Cường

……… Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 12 tháng 07 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 CT: PGS.TS Trần Thị Thu Trà

2 PB1: PGS.TS Mai Huỳnh Cang 3 PB2: TS Nguyễn Quốc Cường 4 UV: GS.TS Đống Thị Anh Đào 5 UVTK: TS Nguyễn Lệ Hà

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN HẠNH TÂM MSHV: 1970571 Ngày, tháng, năm sinh: 08/12/1995 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã số: 8540101

I TÊN ĐỀ TÀI:

TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY POLYPHENOL TỔNG VÀ KHẢ

NĂNG KHÁNG OXY HÓA Ở RAU DIẾP CÁ (HOUTTUYNIA CORDATA

THUNB) & ỨNG DỤNG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng quan tài liệu về nguyên liệu rau diếp cá

- Thiết lập quy trình công nghệ thu nhận dịc trích rau diếp cá

- Khảo sát các yếu tố và tối ưu hóa quá trình trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở dịch chiết rau diếp cá

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/09/2021

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/06/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS Đống Thị Anh Đào

LỜI CẢM ƠN



Trong suốt khoảng thời gian hơn 2 năm được học tập và nghiên cứu hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh không phải là một khoảng thời gian quá dài, nhưng trong tôi nó đầy ý nghĩa và làm tôi được gợi nhớ lại một thời thanh xuân được học tập, vui chơi hết mình sau khi ra trường đi làm và tất bật với cuộc sống

Tôi xin được chân thành gửi lời cảm ơn đến Cha Mẹ, người đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ, luôn tạo mọi điều kiện và ủng hộ tôi trên suốt chặng đường vừa qua, để bây giờ tôi có thể hoàn thành tốt đề tài luận văn của mình Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Cô Gs Ts Đống Thị Anh Đào người trực tiếp hướng dẫn luận văn Cô đã dành cho tôi nhiều thời gian, tâm sức, ý kiến, nhận xét, chỉnh sửa cho tôi những chi tiết nhỏ trong luận văn, giúp luận văn của tôi được hoàn thiện hơn cả về mặt nội dung và hình thức Cô cũng đã luôn quan tâm, động viên, nhắc nhở kịp thời để tôi có thể hoàn thành luận văn đúng tiến độ

Tôi cũng xin phép được gửi lời cảm ơn đến BGH, Thầy cô giáo Trường Đại học Bách Khoa ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh đặc biệt các Thầy cô Bộ môn công nghệ thực phẩm – Khoa kỹ thuật hóa học đã truyền đạt những kiến thức, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Lời cảm ơn cuối cùng tôi xin dành tặng đến tất cả anh/chị, các bạn cùng các em đã hộ trợ, giúp đỡ và tôi sẽ luôn nhớ những người anh/chị, người bạn và những người em cùng nhau làm việc và hổ trợ nhau ở phòng thí nghiệm B10

Trong quá trình nghiên cứu, tuy đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong Thầy cô có thể đưa ra góp ý để bài luận văn hoàn thiện hơn Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn và cầu chúc những điều tốt đẹp nhất đến với tất cả mọi người

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 Học viên

Nguyễn Hạnh Tâm

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Diếp cá (Houttuynia cordata Thunb) là một cây thuốc quan trọng phân bố

rộng rãi ở Đông Á, là một loại thảo dược được sử dụng rộng rải và được dùng như một loại rau tốt cho sức khỏe Trong nhiều thập kỷ qua, các thành phần quan trọng đã được xác định bao gồm tinh dầu, flavonoid và các polyphenol khác, axit béo và ancaloit

Trong nghiên cứu này tôi đã trình bày kết quả tối ưu hóa điều kiện trích ly

hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở rau diếp cá (Houttuynia

cordata Thunb) Cả bốn yếu tố: nhiệt độ (0C), thời gian (phút), tỷ lệ NL/DM (g/ml), hàm lượng ethanol (%) đều ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa từ dịch chiết rau diếp cá Bằng việc áp dụng phương pháp đáp ứng bề mặt (Response Surface Methodology) bố trí 27 thí nghiệm theo thiết kế cấu trúc có tâm (Central Composite Design) với 3 lần lặp lại tại giá trị trung tâm, tôi xây dựng được mô hình mô tả việc tách chiết các hợp chất polyphenol và khả năng kháng oxy hoá với hàm mục tiêu là khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết (Y1), hàm lượng polyphenol tổng (Y2) và 4 yếu tố ảnh hưởng là nhiệ độ trích ly (X1),

thời gain trích ly (X2), tỷ lệ DM/NL (X3), hàm lượng ethanol (X4) như sau: Y1 =

1379.10323 + 13.67204 X1 + 26.72504 X2 + 49.24271 X3 + 12.12348 X4 + 0.015575 X1X2 + 0.15337 X1X3 – 0.018487 X1X4 – 0.313125 X2X3 – 0.011687

= 1.20897 + 1.367204 X1 + 0.267250 X2 + 0.492427 X3 + 0.121235 X4 + 0.000156 X1X2 + 0.001534 X1X3 – 0.000185 X1X4 – 0.003131 X2X3 – 0.000117

(R2= 0.9417)

Theo mô hình, điều kiện tối ưu hóa cho dịch chiết có hàm lượng polyphenol

NL/DM 1:4 (g/ml) và hàm lượng ethanol 59 (% v/v) Trong điều kiện này, dịch chiết thu được có hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa lần lượt là 17.155 mgGAE/g chất khô NL và 215.452 μmol TEAC/ g chất khô NL

ABSTRACT

Lettuce (Houttuynia cordata Thunb) is an important vegetable distributed

widely in Southeast Asia This is used as a good herbal tree with many benefits for human’s health In recent decades, many crucial compounds were determined in component of this herbal, include essential oil, flavonoid and other polyphenols, lipid acid and ankaloid

In this research, I presented the initial results in optimization of extraction condition for total polyphenol concentration and anti-oxidization ability of lettuce

material/solvent (g/ml), ethanol concentration (%) are both affect directly to total polyphenol concentration and anti-oxidization ability of solution extracted from lettuce By using response surface methodology, design 27 experiments follow central composite design with 3 repeatation at central value, I built the model to describe extraction process of polyphenol compounds and their anti-oxidization ability In this model, anti-oxidization ability of extracted solution (Y1), total polyphenol concentration (Y2) are assigned as objective functions and four factors affect to them are extraction temperature (X1), extraction time (X2), rate DM/NL

Base on the model, the optimal conditions to extract maximum total

minutes, ratio of material/solvent 1:4 (g/ml) and ethanol concentration 59% In this condition, solution obtained has the result: 17.155 mgGAE/g dry matter (total polyphenol concentration) and 215.452 μmol TEAC/ g dry matter (anti-oxidization

ability)

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS Đống Thị Anh Đào Các khảo sát, số liệu, những kết luận trong nghiên cứu được trình bày trong luận văn hoàn toàn trung thực

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Học viên

Nguyễn Hạnh Tâm

2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước: 3

2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước: 3

2.2 Tổng quan - đặc điểm rau diếp cá: 4

2.6.1 Khái niệm về polyphenol: 12

2.6.2 Phân loại polyphenol: 12

2.7 Tổng quan sấy phun: 15

2.7.1 Quá trình vi bao: 15

2.7.2 Công nghệ sấy phun: 16

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Nguyên liệu nghiên cứu: 18

3.2 Dụng cụ thiết bị - hóa chất dùng cho nghiên cứu: 18

3.2.1 Dụng cụ, thiết bị: 18

3.2.2 Hóa chất: 19

3.3 Phương pháp nghiên cứu: 20

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu: 20

3.3.2 Quy trình công nghệ xử lý rau diếp cá: 21

3.4 Bố trí thí nghiệm: 23

3.5 Phương pháp phân tích: 27

3.6 Phương pháp xử lý số liệu: 27

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28

4.1 Kết quả đo một số thành phần trong nguyên liệu rau diếp cá: 28

4.2 So sánh lượng polyphenol tổng giữa rau diếp cá tươi và rau diếp cá chần: 28 4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian chần đến hàm lượng polyphenol tổng ở dịch chiết rau diếp cá: 29

4.4 Ảnh hưởng các thông số trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở dịch chiết rau diếp cá: 31

4.4.1 Ảnh hưởng thời gian trích ly: 31

4.4.2 Ảnh hường nhiệt độ trích ly: 33

4.4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi nguyên liệu: 35

4.4.4 Ảnh hưởng hàm lượng ethanol: 36

4.4.5 Tối ưu hóa thực nghiệm: 37

4.4.5.1 Ảnh hưởng các nhân tố chiết đến hàm lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa: 38

4.4.5.2 Tối ưu hóa điều kiện chiết: 41

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1: Phân loại rau diếp cá 5

Bảng 2 2 Thành phần trong rau diếp cá 5

Bảng 3.1 Dụng cụ- thiết bị dùng cho nghiên cứu 18

Bảng 3.2 Các hóa chất dùng trong nghiên cứu 19

Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát lượng polyphenol tổng và hoạt tính chống oxy hóa giữa rau diếp cá tươi và rau diếp cá chần 23

Bảng 4 1 Hàm lượng polyphenol tổng giữa rau diếp cá tươi và rau diếp cá chần 288Bảng 4 2 Ma trận bố trí thí nghiệm mã hóa 388

Bảng 4 3 Kết quả bố trí thí nghiệm 38

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1 Cây rau diếp cá 4

Hình 2 2 Sơ đồ cấu tạo Rutin 7

Hình 2 3 Sơ đố cấu tạo của isoquercitrin 7

Hình 2 4 Sơ đồ cấu tạo quercitrin 7

Hình 2 5 Sơ đồ cấu tạo quercetin 8

Hình 2 6 Bột rau diếp cá 10

Hình 2 7 Sản phẩm bột rau diếp cá 10

Hình 2 8 Sơ đồ phân loại polyphenol 12

Hình 2 9 Sơ đồ cấu tạo phenolic acid 13

Hình 2 10 Cấu tạo phân tử của các nhóm trong flavonoids [17] 14

Hình 3 1 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận các hoạt chất từ lá rau diếp cá 20

Hình 3 2 Quy trình công nghệ thu nhận các hoạt chất từ rau diếp cá ở dạng dịch trích 21

Hình 4 1 Hàm lượng polyphenol tổng giữa rau diếp cá tươi và chần 29

Hình 4 2 (A) Ảnh hưởng nhiệt độ chần đến hàm lượng polyphenol tổng ở dịch chiết rau diếp cá 29

Hình 4 2 (B) Ảnh hưởng thời gian chần đến hàm lượng polyphenol tổng ở dịch chiết rau diếp cá……… 30

Hình 4.3- A Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hàm lượng polyphenol tổng ở dịch chiết rau diếp cá 31

Hình 4.3- B Ảnh hưởng thời gian trích ly đến khả năng kháng oxy hóa ở dịch chiết rau diếp cá 32

Hình 4 4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng polyphenol tồng (A) và khảng năng kháng oxy hóa (B) ở dịch chiết rau diếp cá 34

Hình 4 5 Ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng polyphenol tồng (A) và khảng năng kháng oxy hóa (B) ở dịch chiết rau diếp cá 35

Hình 4 6 Ảnh hưởng hàm lượng ethanol đến hàm lượng polyphenol tồng (A) và khảng năng kháng oxy hóa (B) ở dịch chiết rau diếp cá 37

Hình 4 7 Ảnh hưởng các yếu tố trích ly (X1, X2, X3, X4) đến khả năng kháng oxy hóa 39Hình 4 8 Ảnh hưởng các yếu tố trích ly (X1, X2, X3, X4) đến hàm lượng polyphenol tổng 40 Hình 4 9 Sản phẩm bột rau diếp cá sau sấy phun 45

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới với nguồn dược liệu đa dạng Các nguồn thực vật vô cùng phong phú và là đối tượng nghiên cứu của rất nhiều tác giả trên thế giới với mục đích tìm kiếm các chất mới có hoạt tính sinh học bổ sung vào thực phẩm [1]

Trong số đó, rau diếp cá là một loại thực vật được trồng rất phổ biến ở Việt Nam và một số nước Châu Á, đã được báo cáo là có khả năng kháng khuẩn, kháng viêm, tăng cường đáp ứng miễn dịch do chứa nhiều thành phần có hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là các hợp chất thuộc nhóm flavonoid như rutin, quercetin Trong đông y, diếp cá được sử dụng trong các bài thuốc để chữa viêm phổi, tăng huyết áp, táo bón và tăng đường huyết [1] Có nhiều nghiên cứu về tác dụng dược lý của diếp

cá như chống ung thư (Kim và cộng sự, 2001), chống đột biến (Chen và cộng sự,

2003), chống viêm (Li và cộng sự, 2013), chống dị ứng (Han và cộng sự, 2009),

chống oxy hóa (Tian và cộng sự, 2012), chống vi rút (Lau và cộng sự, 2008), chống vi khuẩn (Sekita và cộng sự, 2016), chống béo phì (Miyata và cộng sự, 2010) và

chống bệnh tiểu đường

Các hợp chất có hoạt tính sinh học hiện nay được nghiên cứu rất nhiều, đặc biệt hướng tách chiết chúng từ các loại cây cỏ, thảo dược và ứng dụng vào trong thực tiễn Từ thực tế đó tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Tối ưu hóa điều kiện trích ly

lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở rau diếp cá “Houttuynia

cordata Thunb” & Ứng dụng”

1.1 Mục tiêu – nội dung nghiên cứu:

Tìm được điều kiện tối ưu hóa điều kiện trích ly lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa ở dịch chiết của rau diếp cá có xử lý chần

1.2 Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu được thực hiện trong quy mô phòng thí nghiệm: phòng thí nghiệm B10, trường Đại học quốc gia – Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

Nội dung nghiên cứu tập trung vào xác định điều kiện tối ưu hóa đơn yếu tố và đa yếu tố cho lượng polyphenol tổng và khả năng kháng oxy hóa cao nhất từ dịch chiết rau diếp cá

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tình hình nghiên cứu:

2.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước:

- Ngô Hoàng Linh, 2017 “Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách các chất

flavonoid và sterol từ cây diếp cá ở tỉnh Nghệ An” Trung tâm Ứng dụng TB

KH&CN Nghệ An

- Phan Văn Cư, Nguyễn Thị Thu Hường “Nghiên cứu tách chiết và định

lượng sterols từ lá của cây diếp cá (Houttuynia cordata thunb) ở tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao” Tạp chí khoa học, Đại học

Huế, tập 74A, số 5 (2012) 17-24

- Trần Thị Việt Hoa, Lê Thị Kim Oanh, 2008 “Phân lập và xác định cấu trúc

một số hợp chất từ cây diếp cá (Houttuynia cordata thumb) của Việt Nam” Tạp chí

phát triển Khoa học và Công nghệ, 11 (7): 73-77

- Trần Thanh Lương, Lê Thị Út, Phạm Nguyên Đông Yên, Nguyễn Thị Mai

Hương, Nguyễn Thị Thanh Thủy, 2007 “Nghiên cứu hoạt tính sinh học và thành

phần hóa học của cây diếp cá thu hái tại thành phố Hồ Chí Minh” Hội nghị khoa

học và công nghệ hóa học hữu cơ toàn quốc lần thứ IV, 430-434

- Phan Văn Cư, 2010 “Phân lập flavonoid từ cao butanol trong cây Diếp cá

(Houttuynia cordata Thunb.) ở tỉnh Thừa Thiên - Huế” Tạp chí Khoa học, Đại học

Huế, 63: 27-32

2.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

- Chen YY, Liu JF, Chen CM, Chao PY, Chang TJ (2003): “A study of the

antioxidative and antimutagenic effects of H cordata using an oxidized frying

oil-fed model” J Nutr Sci Vitaminol 49: 327–333

- Lu HM, Liang YZ, Yi LZ and Wu XJ: “Anti-inflammatory effect of

Houttuynia cordata injection” J Ethnopharmacol 104:245–249 2006

- Kumnerdkhonkaen P., Saenglee S., Asgar M.A., Senawong G.,

Khongsukwiwat K., Senawong T “Antiproliferative activities and phenolic acid

content of water and ethanolic extracts of the powdered formula of Houttuynia

cordata Thunb”.fermented broth and Phyllanthus emblica Linn.fruit BMC

Complement Altern Med 2018:18:130.doi: 10.1186/s12906-018-2185-x

- Zhang Y., Li S.F., Wu X.W., 2008 “Pressurized liquid extraction of

flavonoid from Houttuynia cordata Thunb” Separation and Purification

Technology, 58: 305-310

- Choi J Y., Lee J A., Yun S J., Lee S C., 2010 “Anti-Inflammatory Activity

of Houttuynia cordata against Lipoteichoic Acid-Induced Inflammation in Human

Dermal Fibroblasts” Chonnam Medical Journal, 46: 140-147

2.2 Tổng quan - đặc điểm rau diếp cá:

- Tên thường gọi: diếp cá

- Tên khoa học: Houttuynia cordata Thunb Họ giấp cá (Saururaceae)

- Là một loại cỏ nhỏ, mọc lâu năm, ưa chổ ẩm ướt có thân rễ mọc ngầm dưới đất Rễ nhỏ mọc ở các đốt, thân mọc đứng cao 40 cm, có lông hoặc ít lông Lá mọc cánh, hình tim, đầu lá hơi nhọn hay nhọn hẳn lá dài 4 – 10 cm, rộng 2,5 – 6,0 cm Mặt trên lá màu lục, vàng sẫm đến nâu sẫm, mặt dưới màu lục xám đến nâu xám Hoa nhỏ, mọc thành chùm ngắn dài khoảng 2 cm, cỏ bốn lá bắc hình cánh hoa màu trắng ở gốc Hoa nhỏ màu vàng nhạt, không có bao hoa, mọc thành bông, có 4 lá bắc mầu trắng [2]

- Diếp cá là loại cây thân leo, thân rễ mảnh, hình trụ tròn hay dẹt, cong, dài 20 – 35 cm, đường kính 2 – 3 mm Thân cây nhẵn có màu xanh lục hoặc đôi khi có màu đỏ tía, có màu đỏ trên các nốt Các phần dưới của cuống lá tạo thành bẹ bao quanh thân [3]

- Trong toàn bộ bề ngoài của cụm hoa và lá bắc giống như một cây hoa đơn độc, toàn cây vò có mùi tanh như cá, hoa nở vào mùa hè tháng 5 đến tháng 8

Hình 2 1 Cây rau diếp cá

- Rau diếp cá nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau [4]:

BẢNG 2.1:PHÂN LOẠI RAU DIẾP CÁ

Rau diếp cá phân bố khắp châu Á Phổ biến ở các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Việt Nam Loại cây nổi tiếng với công dụng hỗ trợ khắc phục táo bón này chủ yếu sinh trưởng và phát triển ở nơi ẩm ướt, có nhiều bóng mát

2.4 Thành phần hóa học rau diếp cá:

Trong 100g rau diếp cá [5]:

BẢNG 2.2THÀNH PHẦN TRONG RAU DIẾP CÁ

quercetin Độ tro trung bình là 11.4%, tro không tan trong HCl là 2.7% [5]

Thành phần chủ yếu là andehyde và dẫn xuất nhóm ceton như nonyl ceton, 1-decanal, 1-dodecanal là những chất không có tác dụng kháng khuẩn, 3-oxododecanal là chất có tác dụng kháng khuẩn Nhóm terpen bao gồm: camphen, myrcen, limonene, linalool [5]

methyl-n-Ngoài ra còn chứa acid caprinic, acid decanoic, acid palmetic, lipid và vitamin K Lá diếp cá có chứa β-sitosterol, alkaloid: cordalin và các flavonoid: afzelin, hyperin, rutin, isoquercitrin và quercitrin [5]

2.4.1 Các hợp chất flavonoid:

Diếp cá có chứa thành phần flavonoid phong phú Các flavonoid đáng chú ý kể đến như phloretin, afzelin, rutin, quercitrin, isoquercitrin Trong đó quercitrin, isoquercitrin và phloretin được coi là những hợp chất có tác dụng chống ung thư, tác dụng ngăn chặn gốc tự do và được dùng để điều trị bệnh

Hình 2 2 Sơ đồ cấu tạo Rutin

 Isoquercitrin:

- Là dạng tự nhiên của quercetin Nó có thể được tìm thấy trong táo, hành củ, trái cây và rau quả khác

- Công thức cấu tạo:

Hình 2 3 Sơ đố cấu tạo của isoquercitrin

 Quercitrin:

- Là một Glycoside hình thành từ các flavonoid quercitin và các đường deoxy

rhamnose

- Công thức cấu tạo:

Hình 2 4 Sơ đồ cấu tạo quercitrin

 Quercetin:

- Công thức cấu tạo:

Hình 2 5 Sơ đồ cấu tạo quercetin

2.4.2 Tinh dầu:

Rau diếp cá có chứa tinh dầu, đây là thành phần làm cho dược liệu có mùi đặc biệt Thành phần chủ yếu của tinh dầu diếp cá là các nhóm aldehyde và các dẫn xuất ceton như methyl n-nonyl ceton (đây là chất làm cho diếp cá khi vò có mùi tanh), L-decanal, L-dodecanal Nhóm terpen bao gồm các chất: α-pinen, camphen, myrcene, limonene, linalol, bornyl acetate, geraniol và caryophyllene

Ngoài ra, tinh dầu còn chứa acid caprinic, lauryl aldehyd, benzamid, acid hexadecanioc, acid decanoic, acid palmitic, acid linoleic, acid oleic, acid stearic, aldehyd capric, acid clorogenic, lipid và vitamin K [5]

2.4.3 Alcaloid:

Từ diếp cá đã phân lập được β-sitosterol, một số alcaloid có hoạt tính sinh học được tìm thấy trong cây diếp cá là: aristolactam A, aristolactam B, piperolactam A, norcepharadion B, cepharadion A, cepharadion B, splendidin [5]

2.5 Hoạt tính sinh học rau diếp cá:

2.5.1 Tác dụng kháng virus:

Theo Kyoko Hayashi và cộng sự diếp cá ức chế trực tiếp virus herpes chủng 1 (HSV-1), virus cúm, virus gây suy giảm miễn dịch mắc phải ở người loại 1 (HIV-1) mà không biểu hiện độc tính, nhưng không chống lại poliovirus và coxsackie virus Mức độ giảm virus liên quan đến thời gian xử lý bằng thuốc Ba thành phần chính có tác dụng là: xeton methyl n-nonyl, aldehyde lauryl và aldehyde capryl [6]

2.5.2 Tác dụng chống ung thư máu:

Công trình nghiên cứu của Chang Jung-San và cộng sự, mục đích để đánh

giá tác dụng chống ung thư máu của H Cordata và Bidens pilosa Năm dòng tế bào

ung thư máu, theo thứ tự là L1210, U937, K562, Raji và P3HR1 được nuôi cấy với

chất chiết xuất của H Cordata và Bidens pilosa Kết quả cho thấy chiết xuất từ các

dược liệu trên có tác dụng ngăn chặn 5 dòng tế bào này [7]

2.5.3 Tác dụng chống oxy hóa:

Diếp cá có tác dụng kháng bleomycin (chất gây ra sự xơ hóa phổi ở chuột) Mặc dù dịch chiết nước diếp cá có tác dụng dọn sạch gốc tự do và tác dụng ức chế oxy hóa xanthin yếu hơn vitamin E nhưng hoạt tính ức chế sự peroxide hóa lipid tế bào gan ở chuột tương đương với vitamin E Diếp cá có chứa các hợp chất

D-galactopyranosid có tác dụng đối với sự peroxy hóa lipid màng tế bào gan bằng cách hạn chế quá trình peroxy góp phần bảo vệ tế bào và duy trì sự hoạt động bình thường của tế bào [8]

2.5.4 Tác dụng kháng khuẩn:

Diếp cá có tác dụng ngăn cản sự sinh sản của các vi khuẩn Steptococcus

pneumonia, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa Tác dụng mạnh mẽ

trên các vi khuẩn Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Vibrio parahaemolyticus và

E.coli Ngoài ra chúng còn có khả năng diệt được Gonococcus (gây bệnh lậu mủ) và

ngăn cản sự phát triển của các siêu vi trùng cảm cúm

2.5.5 Tác dụng dược lí:

Theo Đông y, diếp cá có vị đắng, tính ôn, tác dụng vào các kinh mạch đại tràng, vì vậy ngoài công dụng là một loại rau ăn sống, diếp cá còn có tác dụng:

- Giải nhiệt và giải độc, làm giảm sưng viêm

- Giải độc ung nhọt ngoài da, chữa vết thương do rắn hay côn trùng cắn - Làm thông thoát khí ứ đọng, giúp tiêu hóa tốt và lợi tiểu

- Đặc biệt tác dụng chữa bệnh trĩ rất hiệu quả, do có khả năng bảo vệ làm bền thành mao mạch Ở Trung Quốc, một hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn đã được phân lập từ cây diếp cá và bào chế thành thuốc viên và thuốc tiêm để điều trị bệnh

nhiễm khuẩn Ở Nhật Bản, thân rễ diếp cá có trong thành phần của một số chế phẩm thuốc dùng chữa một số bệnh của phụ nữ [9], [10]

Ứng dụng rau diếp cá:

PGS TS Dương Trọng Hiếu, Phòng khám Đông Phương y quán, Hà Nội cho biết, theo Đông y diếp cá có vị cay, tính hơi lạnh, giúp thanh nhiệt giải độc cho cơ thể, lợi tiểu, sát trùng Chính vì vậy, trong các tài liệu y học cổ truyền cũng đã lưu lại nhiều tác dụng quý từ rau diếp cá Tinh dầu này chính là công dụng quý của diếp cá Lá và phần thân bò trên mặt đất của nó có những chất kết hợp cùng với tinh

Một dố sản phẩm từ rau diếp cá: Bột rau diếp cá:

Hình 2 6 Bột rau diếp cá

Bột diếp cá là một cách chế biến khác để sử dụng rau diếp cá, bên cạnh uống trà diếp cá, uống rau diếp cá thì bột diếp cá cũng được ưa chuộng bởi thành phần hoàn toàn tự nhiên và an toàn với sức khỏe Hầu hết bột diếp cá được sản xuất từ 100% lá diếp cá nguyên chất, đảm bảo giúp người dùng bổ sung các chất dinh dưỡng, vitamin, khoáng chất vào cơ thể hiệu quả, mùi vị dễ uống hơn so với cách sử dụng rau diếp cá để uống tươi hằng ngày [11]

Hình 2 7 Sản phẩm bột rau diếp cá

- Hỗ trợ điều trị và phòng ngừa táo bón

- Giúp bảo vệ và tăng sức bền của tĩnh mạch, tăng cường sức khỏe tĩnh mạch và đường tiêu hóa

2

Thực phẩm chức năng Helaf

- Helaf có tác dụng hỗ trợ điều trị trĩ, táo bón và kiết lỵ

- Helaf giúp giải nhiệt, thông tiểu, mát gan, giải độc, kháng viêm, giúp vết thương chóng lành và mau lên da non, tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể

3

Trà túi lọc diếp cá

Ngừa sỏi thận, lợi tiểu, hỗ trợ bệnh trĩ, chăm sóc da mụn…

2.6 Tổng quan về polyphenol:

2.6.1 Khái niệm về polyphenol:

Polyphenol là một nhóm các hợp chất hóa học có mặt chủ yếu ở thực vật, trái cây, rau quả Đặc trưng của nhóm hợp chất này là sự hiện diện của vòng thơm benzen cùng với một hoặc một vài nhóm hydroxyl (-OH) gắn trên nhân thơm [12]

Polyphenol là một nhóm các chất chuyển hóa thứ cấp với các đặc điểm cấu trúc phenolic và là một thuật ngữ chung được sử dụng để chỉ một số nhóm phụ của các hợp chất phenolic [13]

Các hợp chất polyphenol có thể tồn tại trong tự nhiên dưới dạng aglycones tự do hoặc ở trạng thái ester hóa với glucose và các carbohydrate khác (dạng glycoside) Tuy nhiên trong tự nhiên polyphenol chủ yếu tồn tại ở dạng glycoside do ở dạng aglycones tự do không bền, dễ bị phân hủy [14]

2.6.2 Phân loại polyphenol:

Có hơn 8000 loại polyphenol đã được xác định, dựa trên sự khác biệt trong cấu trúc của phân tử, polyphenol có thể được phân loại thành ba nhóm chính: Phenolic acid, Flavonoids và Non-Flavonoids [15]

Hình 2 8 Sơ đồ phân loại polyphenol

Phenolic acids:

Acid phenolic là một loại phytochemical, còn được gọi là polyphenol Các loại polyphenol khác bao gồm flavonoid và non- flavonoid Axit phenolic và các polyphenol khác được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật; hạt và vỏ của trái cây và lá của rau [16]

Hình 2 9 Sơ đồ cấu tạo phenolic acid

Flavonoid [17]:

Flavonoids là nhóm hợp chất phenol có cấu tạo khung theo kiểu C6-C3-C6 hay nói cách khác là khung cơ bản gồm 2 vòng benzen nối với nhau qua một mạch 3 carbon (dị vòng pyran) Flavonoids là một nhóm lớn của polyphenol Có nhiều cách để phân loại nhóm flavonoids là dựa trên sắc tố hoặc dựa trên vị trí của gốc aryl so với khung chroman

Dựa trên sắc tố: Flavonoids được chia làm 2 nhóm chính là Antocyanins và Anthoxantins Trong đó Antocyanins là chất màu tan trong nước, chúng chịu trách nhiệm về màu đỏ, tím, xanh lam có trong trái cây và rau quả Màu sắc và độ ổn định của các sắc tố bị ảnh hưởng bởi độ pH, ánh sáng, nhiệt độ Trong điều kiện acid, anthocyanins có màu đỏ nhưng sẽ chuyển sang xanh lam khi pH tăng

Dựa trên vị trí của gốc aryl so với khung chroman: Flavonoids được chia làm 3 nhóm chính là Euflavonoid, Isoflavonoid, Neoflavonoid

Euflavonoid là các flavonoid có gốc aryl ở vị trí C2 Euflavonoid bao gồm các nhóm: anthocyanidin, flavan, flavan 3-ol, flavan 4-ol, flavan 3,4-diol, flavanon, 3- hydroxy flavanon, flavon, flavonol, dihydrochalcon, chalcon, auron

Isoflavonoid có gốc aryl ở vị trí C3 Isoflavonoid bao gồm nhiều nhóm khác nhau: isoflavan, isoflav-3-ene, isoflavan-4-ol, isoflavanon, isoflavon, rotenoid, pterocarpan, coumestan, 3-arylcoumarin, coumaronochromen, coumaronochromon, dihyroisochalcon, homo-isoflavon

Neoflavonoid có gốc aryl ở vị trí C4 Neoflavonoid chỉ có giới hạn trong một số loài thực vật gồm 4-arylchroman, 4-aryl coumarin, Dalbergion

Hình 2 10 Cấu tạo phân tử của các nhóm trong flavonoids [17]

nhân1,2-Lignans là những hợp chất có cấu trúc 2,3-dibenzylbutan liên kết với chất xơ được tìm thấy trong nhiều họ thực vật và thực phẩm thông thường, bao gồm ngũ cốc, quả hạch, hạt, rau và đồ uống như trà, cà phê hoặc rượu vang [18]

2.7 Tổng quan sấy phun:

2.7.1 Quá trình vi bao:

Vi bao là quá trình trong đó các thành phần thực phẩm khác nhau có thể được lưu trữ trong một vỏ hoặc lớp phủ bảo vệ và sau đó giải phóng Cụ thể hơn, vi bao là quá trình bao bọc các hạt nhỏ, chất lỏng hoặc chất khí trong một lớp phủ Theo truyền thống, vi bao không sử dụng viên nang có chiều dài lớn hơn 3 mm Các vi bao nằm trong phạm vi từ 100–1000 nm được phân loại là các vi bao Các thành phần nằm trong khoảng từ 1–100 nm được phân loại là nanocapsules hoặc nanoencapsulation [19]

Thành phần được vi bao thường được gọi là hoạt chất, lõi, pha nội Các vật liệu bao bọc hoạt động thường được gọi là vỏ, tường, lớp phủ, pha ngoại, pha hỗ trợ hoặc màng Các vật liệu vỏ thường không hòa tan, không phản ứng với lõi và chiếm 1–80% trọng lượng của viên nang Vỏ của vi bao có thể được làm từ đường, gum, protein, polysaccharide tự nhiên và biến tính, lipid, sáp và polymer tổng hợp [20]

Công nghệ vi bao được sử dụng rộng rãi để giúp ổn định các thành phần hoạt động trong các sản phẩm thực phẩm như các sản phẩm liên quan đến hương vị, kẹo cao su, kẹo, cà phê, chế phẩm sinh học, thực phẩm y tế, vitamin, khoáng chất hoặc enzyme Các nguyên tắc chi phối sự ổn định sản phẩm mong muốn có thể kiểm soát thông qua cấu trúc của vi nang cung cấp để cải thiện hiệu suất trong các sản phẩm thực phẩm

Ứng dụng chính của công nghệ vi bao là ổn định đặc tính hóa lý mong muốn của sản phẩm thực phẩm trong một khoảng thời gian mong muốn

Cấu trúc hạt vi bao:

Hình thái học (hình thức và cấu trúc) của hạt vi bao được chia thành hai loại: vi nang (microcapsule) và vi cầu (microsphere) Việc phân nhóm dựa trên phương pháp được sử dụng để sản xuất vật liệu Vi nang được đặt tên như vậy bởi vì nó có hình thái vỏ lõi được xác định rõ Theo truyền thống, các viên nang siêu nhỏ chỉ được tạo ra bằng phương tiện hóa học Trong quá trình này, vi nang được hình thành trong bể chứa chất lỏng hoặc thiết bị phản ứng dạng ống [19]

Hình 2.11 Cấu trúc vi nang và vi cầu

2.7.2 Công nghệ sấy phun:

Sấy phun là phương pháp mà chất lỏng hoặc hỗn hợp được chuyển thành

dạng bột khô bằng cách nguyên tử hóa và được sấy khô nhờ dòng không khí nóng

Hình 2 12 Mô tả hệ thống sấy phun điển hình [20]

Một cấu hình chung cho sấy phun được thể hiện trong hình 4.10 Ở đây, chất lỏng được phun thành giọt ở phía trên cùng của buồng Những giọt lỏng nhỏ đi vào dòng chảy hỗn loạn của không khí nóng ở phía trên cùng của buồng cùng chiều với không khí nóng được gọi là dòng chảy cùng chiều (cocurrent) Các pha lỏng được nhanh chóng làm nóng và phân tử chất lỏng di chuyển lên bề mặt của giọt lỏng và chuyển sang pha khí Khi những giọt lỏng hóa rắn, chúng bị cuốn theo dòng khí

nóng và di chuyển đến một buồng lắng xoáy tâm nơi các chất rắn di chuyển ra khỏi buồng và tạo thành bột

Tất cả các máy sấy phun đều sử dụng các thành phần cơ bản này mặc dù có các biến thể trong cấu hình buồng, nguyên tử được sử dụng, thiết kế lốc xoáy, tái chế chất rắn, điều hòa khí hoặc tuần hoàn sau khi ngưng tụ hoặc làm mát, thiết kế luồng không khí và các thiết bị kèm theo Máy sấy phun có thể có có năng suất dưới một lít mỗi giờ đến hàng ngàn lít mỗi giờ

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu nghiên cứu:

Cây diếp cá được mua tại cửa hàng Bách Hóa Xanh, nguồn diếp cá lấy từ xã Nhị Bình, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang

Diếp cá được vận chuyển bằng xe tải lạnh từ Tiền Giang về thành phố Hồ

cá được lấy ổn định, chỉ sử dụng một giống diếp cá từ nhà vườn trồng tại Tiền Giang

Lá diếp cá sử dụng là lá tươi, không ố vàng, bị úng, còn nguyên cành có kích thước lá từ 3-7cm Lá được bảo quản trong điều kiện thoáng khí, ở nhiệt độ mát 3-5℃ với thời gian bảo quản không quá 2 ngày cho việc sử dụng làm thí nghiệm

3.2 Dụng cụ thiết bị - hóa chất dùng cho nghiên cứu:

3.2.1 Dụng cụ, thiết bị:

BẢNG 3.1DỤNG CỤ- THIẾT BỊ DÙNG CHO NGHIÊN CỨU

3200)

Cốc thủy tinh

3.2.2 Hóa chất:

thí nghiệm định lượng đường khử

lượng acid gallic

(DNS

Dùng làm chất chỉ thị màu trong thí nghiệm định lượng đường khử

lượng acid gallic

thí nghiệm xác định hoạt tính chống oxy hóa

xác định hoạt tính chống oxy hóa

màu trắng, không mùi, tan hoàn toàn trong nước, độ ẩm là 6 – 7% và chỉ số DE là 17 – 20

phun thực hiện dễ dàng

3.3 Phương pháp nghiên cứu:

3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu:

Hình 3 1 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận các hoạt chất từ lá rau diếp cá

Khảo sát thành phần rau diếp cá tươi

Khảo sát quá trình chần rau diếp cá

Khảo sát điều kiện trích ly

Tối ưu hóa đa yếu tố điều kiện trích ly

hàm lượng polyphenol tổng & khả năng kháng oxy

TPC

3.3.2 Quy trình công nghệ xử lý rau diếp cá:

Hình 3 2 Quy trình công nghệ thu nhận các hoạt chất từ rau diếp cá ở dạng dịch trích

Rau diếp cá

Sơ chế Rửa sạch

Làm lạnh nhanh

Làm lạnh nhanh 2

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Xay:

Lá rau diếp cá được xay mịn với nước với mục đích phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu để nâng cao hiệu suất của quá trình trích ly Kích thước của nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi, enzyme càng lớn

Hỗn hợp gồm lá rau diếp cá và dung dịch đệm với tỷ lệ khảo sát được nghiền

hoặc dung dịch lactic acid 0,2M đến giá trị pH 4.5

Làm lạnh nhanh 2:

Hỗn hợp dịch trích và bã diếp cá được làm lạnh nhanh bằng nước đá về 5 ± 1℃ Mục đích của quá trình này nhằm hạn chế các biến đổi xảy ra trong quá trình lọc và giữ được màu dịch trích

Lọc:

Sau khi được làm lạnh nhanh, hỗn hợp được lọc qua giấy lọc

Mục đích của quá trình này là loại bỏ bã có kích thước lớn Hỗn hợp sẽ được lọc chân không, giấy lọc có kích thước lỗ là 20-25 µm thu được dịch trích rau diếp cá để tiến hành phân tích các chỉ tiêu tiếp theo

Thí nghiệm 2: Khảo sát quá trình chần rau diếp cá

 Khảo sát nhiệt độ chần ảnh hưởng đến lượng polyphenol tổng

Thông số cố định: - Thời gian chần: 30s

- Tỷ lệ nguyên liệu: dung môi: 1:5

- Thời gian trích ly: 30 phút

- Ph: 4.5

- Nồng độ dung môi ethanol: 30%

- Thông số khảo sát: nhiệt độ chần: 600C, 700C, 800C, 900C

Chỉ tiêu đánh giá: Hàm lượng polyphenol tổng (mg GAE/g chất khô nguyên liệu)

 Khảo sát thời gian chần ảnh hưởng đến lượng polyphenol tổng

Thông số cố định:

- Nhiệt độ chần: sử dụng kết quả từ thí nghiệm khảo sát nhiệt độ chần ảnh

hưởng đến lượng polyphenol tổng của dịch chiết rau diếp cá

- Tỷ lệ nguyên liệu: dung môi: 1:5 - Thời gian trích ly: 30 phút

- pH: 4.5

- Nồng độ dung môi ethanol: 30%

- Thông số khảo sát: thời gian chần: 30s, 45s, 60s, 75s, 90s

Chỉ tiêu đánh giá: Hàm lượng polyphenol tổng (mg GAE/g chất khô nguyên liệu)

Thí nghiệm 3: Khảo sát quá trình trích ly rau diếp cá:

 Khảo sát thời gian trích ly ảnh hưởng đến lượng polyphenol tổng và hoạt

tính chống oxy hóa của dịch chiết rau diếp cá:

Thông số cố định:

- Nhiệt độ chần: sử dụng kết quả từ thí nghiệm khảo sát nhiệt độ chần ảnh

hưởng đến lượng polyphenol tổng của dịch chiết rau diếp cá

- Thời gian chần: sử dụng kết quả từ thí nghiệm khảo sát thời gian chần ảnh

hưởng đến lượng polyphenol tổng của dịch chiết rau diếp cá

- Tỷ lệ nguyên liệu: dung môi: 1:5

- pH: 4.5