Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Nghiên cứu ứng dụng Nanocurcumin trong trà hòa tan

Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến kích thước trung bình trong hệ huyền phùsử dụng chất HĐBM Bico .... Nội dung nghiên cứu- Sàng lọc một số chất nhũ hóa thương m ại sử dụng trong thực phẩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGUYỄN VĂN HIỀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NANOCURCUMIN TRONG TRÀ

HÒA TAN

Chuyên ngành: Công nghệ hóa họcMã số: 60 52 75

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ THỊ HỒNG NHAN

2 PGS TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG3 TS NGUYỄN TÚ ANH

4 TS PHAN THỊ HOÀNG ANH5 TS HÀ CẨM ANH

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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt NamĐộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 24/05/1986 Nơi sinh: Ninh ThuậnChuyên ngành: Công nghệ hóa học Mã số: 60 52 75

I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NANOCURCUMIN TRONG TRÀHÒA TAN.

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Điều chế hệ huyền phù curcumin bằng phương pháp đồng hóa, khảo sát các điềukiện đồng hóa để thu được hệ huyền phù có kích thước phù hợp và độ ổn định cao

 Đánh giá ảnh hưởng của thiết bị đồng hóa và chất hoạt động bề mặt đến việc điềuchế hệ huyền phù

 Thử nghiệm điều chế bột trà hòa tan chứa curcumin bằng cách phối trộn huyền phùcurcumin với trà xanh matcha và đường isomalt Đánh giá sản phẩm bột thu được

 Đánh giá độ bền sản phẩm bột trà hòa tan ở các điều kiện khác nhau

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/12/2015V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS.TS LÊ THỊ HỒNG NHAN – KHOA KT HÓA HỌC, TRƯỜNG ĐH BÁCH

KHOA TP HCM

TS MAI HUỲNH CANG – BM CNHH, TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP HCM

Tp.HCM, Ngày…………tháng………năm 2016CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến hai Cô: PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan vàTS Mai Huỳnh Cang Xin cảm ơn Cô đã đ ịnh hướng và tận tình truyền đạt những kiếnthức, những phương pháp để tôi có thể thực hiện và hoàn thành luận văn này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đạihọc Bách Khoa Tp HCM đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt kiến thức trong suốt khóahọc.

Xin chân thành cảm ơn Bộ môn Công nghệ Hóa học- Đại học Nông Lâm Tp HCMđã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện các thí nghiệm tại Phòng Thínghiệm Bộ môn

Xin cảm ơn những sự hỗ trợ của phòng thí nghiệm kỹ thuật hữu cơ – Đại học BáchKhoa Tp HCM Cảm ơn người em đã luôn đồng hành với tôi trong quá trình thực hiệnluận văn này – em Thạch Tiến Thành.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn đến vợ, đến gia đình luôn động viên, ủng hộ tôi trong suốtkhóa học.

Xin gửi đến tất cả mọi người lời chúc sức khoẻ và thành công trong cuộc sống!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngàythángnăm 2016

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Từ lâu curcumin được biết đến là một hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quýgiá, có khả năng phòng, hỗ trợ và điều trị một số loại bệnh Tuy nhiên nhược điểm lớnnhất của curcumin là độ hòa tan trong nước rất kém, dẫn đến làm giảm khả hấp thụ khiđưa vào cơ thể Làm giảm kích thước hạt curcumin là một trong những phương phápdùng để khắc phục nhược điểm trên

Trong đề tài này phương pháp đồng hóa được chọn để làm giảm kích thước hạtdưới sự hỗ trợ các chất HĐBM Một số chất HĐBM mới được khảo sát với khả năng hỗtrợ phân tán và làm bền hệ huyền phù curcumin trên các thiết bị đồng hóa tốc độ cao làIKA và SY Tiến hành ở nhiều điều kiện đồng hóa khác nhau (nồng độ chất HĐBM, tốcđộ, thời gian đồng hóa) nhằm tìm ra điều kiện tốt nhất để điều chế hệ huyền phù có kíchthước nhỏ, đồng đều và bền theo thời gian

Phương pháp đồng hóa áp suất cao cũng được thử nghiệm để nâng cao hàm lượngcurcumin trong hệ huyền phù sau quá trình đồng hóa tốc độ cao Kết quả thu được hệhuyền phù curcumin 3g/l có kích thước trung bình 0,922 micron ở áp suất 500 bar và sau5 chu kì đồng hóa

Hệ huyền phù curcumin được thử nghiệm đưa về dạng bột bằng cách phối trộn vớiđường isomalt – một loại đường ăn và trà xanh matcha – một thực uống rất phổ biến hiệnnay Phương pháp tẩm được thử nghiệm áp dụng vì ưu điểm dễ thực hiện và chi phí thấp.Bước đầu thu được sản phẩm bột trà hòa tan có hạt mịn, đồng đều, có mùi thơm, tan tốttrong nước ở các nhiệt độ khác nhau

Các điều kiện lưu trữ bột trà hòa tan sau khi điều chế cũng được tiến hành khảosát Chất lượng sản phẩm (đặc biệt là hoạt chất curcumin) bột trà hòa tan thay đổi rấtnhiều trong điều kiện tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng Do đó sản phẩm phải được bảoquản trong điều kiện che kín, như vậy sản phẩm sẽ được bảo quản trong thời gian khá dài

In present work, high – speed homogenization (HSP) processing has been usedwith some new surfactants to increase the water dispersity of curcumin Many differentparameters (surfactant concentration, homogenization rate and time) are surveyed to findout the best condition for the formation of curcumin dispersions High – pressurehomogenization (HPH) is also applied to raise curcumin concentration in suspension, theresult is curcumin suspension 3g/l with mean size 0,922 microns at pressure 500 bar, after5 cycles

Curcumin suspension system is mixed with isomalt and Japan matcha tea powderfollowed to convert into powder Soluble tea powder product have fine, uniform grained,and high water dispersity at different temperature

The storage conditions of soluble tea powder are also surveyed Product quality(especially the active ingredient curcumin) of soluble tea powder changed a lot in termsof direct exposure to sunlight Therefore, the product must be stored in coveredconditions, such products will be preserved in a long time

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và nhóm nghiên cứu, đượcsự hướng dẫn khoa học của PGS TS LÊ THỊ HỒNG NHAN và TS MAI HUỲNHCANG Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bốdưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việcphân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghirõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệucủa các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm vềnội dung luận văn của mình Trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh

không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trìnhthực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngàytháng năm 2016

Tác giả

1.3 GIỚI THIỆU VỀ TRÀ XANH 8

1.3.1 Dược tính và công dụng của trà 8

1.3.2 Trà hòa tan 8

1.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO 9

1.4.1 Vật liệu nano 9

1.4.2 Phương pháp tạo hạt nano 10

1.5 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 12

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 14

2.1 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14

2.1.1 Mục tiêu 14

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 14

2.2 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ 14

2.2.1 Nguyên liệu 14

2.2.2 Thiết bị 15

2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 15

2.3.2 Hàm lượng polyphenol tổng 16

2.3.3 Phân bố kích thước hạt 16

2.3.4 Đo màu sắc ngoại quan 17

2.4.1 Quy trình tạo hệ huyền phù curcumin 19

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt và thiết bị đồng hóa 19

2.4.3 Tạo hệ huyền phù curcumin bằng máy IKA sử dụng chất HĐBM Bico 21

2.4.4 Tạo hệ huyền phù curcumin bằng máy SY sử dụng chất HĐBM SSL 22

2.4.5 Nâng cao nồng độ curcumin trong hệ huyền phù 24

2.4.6 Đồng hóa áp suất cao (trên máy APV) 24

2.4.7 Thử nghiệm tạo sản phẩm bột trà hòa tan chứa curcumin bằng phương pháptẩm 26

2.4.8 Thử nghiệm tạo bột trà hòa tan chứa curcumin bằng phương pháp sấy phun 27

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CÁC LOẠI HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT & PHƯƠNG PHÁP 29

3.1.1.Thiết bị IKA 30

3.1.2.Thiết bị SY 31

3.1.3.Kết luận 33

3.2 XÂY DỰNG ĐIỀU KIỆN ĐỒNG HÓA 34

3.2.1.Hệ Bico (khảo sát trên thiết bị IKA) 34

3.2.2.Hệ SSL (khảo sát trên thiết bị SY) 37

3.2.3 Nâng cao nồng độ curcumin 41

3.2.4 Đồng hoá áp suất cao 43

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây nghệ vàng 3

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của hợp chất curcumin 5

Hình 1.3 Các nhóm chức và đặc tính sinh học của chúng 5

Hình 1.4 Quá trình chuyển hóa hợp chất curcumin trong cơ thể 7

Hình 1.5 Các nguyên nhân làm giảm sinh khả dụng của curcumin [22] 8

Hình 1.6 Phân loại vật liệu nano 9

Hình 1.7 Nguyên lý Bottom-up (A) và Top-down (B) 10

Hình 2 1 Không gian màu LCh 17

Hình 2 2 Máy đo màu CR 300 17

Hình 2 3 Sơ đồ tạo huyền phù curcumin bằng phương pháp đồng hóa 19

Hình 3 1.Ảnh hưởng của các chất HĐBM khác nhau đến kích thước trung bình hệ huyềnphù trên thiết bị IKA 30

Hình 3 2 Ảnh hưởng của các chất HĐBM khác nhau đến kích thước hạt trung bình củahệ huyền phù curcumin khảo sát trên thiết bị SY 31

Hình 3 3 Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM SVEX đến kích thước hạt trung bình hệhuyền phù curcumin 32

Hình 3 4 So sánh kích thước trung bình trong hệ huyền phù curcumin đối với 2 chấtHĐBM 33

Hình 3 5 Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM Bico đến kích thước trung bình trong hệhuyền phù 34

Hình 3 6 Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến kích thước trung bình trong hệ huyền phù(sử dụng chất HĐBM Bico) 35

Hình 3 7 Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình trong hệ huyềnphù (sử dụng chất HĐBM Bico) 36

Hình 3 8 Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM SSL đến kích thước trung bình trong hệhuyền phù 37

Hình 3 9 Theo dõi sự thay đổi kích thước hạt hệ huyền phù với 0,5 g/l SSL theo thờigian 38

Hình 3 10 Theo dõi sự thay đổi kích thước hạt hệ huyền phù với 1 g/l SSL theo thời gian

Hình 3 11 Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến kích thước trung bình trong hệ huyền

phù (sử dụng chất HĐBM SSL) 40

Hình 3 12 Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình trong hệ huyềnphù (sử dụng chất HĐBM SSL) 41

Hình 3 13 Ảnh hưởng của nồng độ curcumin đến kích thước hệ huyền phù curcumin 42

Hình 3 14 Sự thay đổi kích thước trung bình trong các hệ huyền phù (ở các nồng độcurcumin khác nhau) theo thời gian 43

Hình 3 15 Ảnh hưởng của áp suất đồng hóa đến kích thước trung bình hệ huyền phù ởcác nồng độ hoạt chất curcumin 3 g/l 44

Hình 3 16 Kết quả LDS của các mẫu đồng hóa bằng APV ở 0 bar, 300 bar và 500 bar 45

Hình 3 17 Ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến kích thước trung bình hệ huyền phù ởnồng độ hoạt chất curcumin 3 g/l và áp suất đồng hoá 500 bar 46

Hình 3 18 Phân bố kích thước hạt của các mẫu đồng hóa ở 500 bar qua các chu kì khácnhau 46

Hình 3 19 Sự thay đổi kích thước trung bình trong các hệ huyền phù (sử dụng Bico trênmáy IKA) theo thời gian 49

Hình 3 20 Định hướng phát triển sản phẩm ứng dụng curcumin 50

Hình 3 21 Hình ảnh so sánh độ hòa tan của bột trà A & B trong nước 52

Hình 3 22 0,25g bột trà hòa tan trong 10ml nước ở các nhiệt độ khác nhau 54

Hình 3 23 Ảnh hưởng của nhiệt độ hòa tan trà đến hàm lượng polyphenol tổng 54

Hình 3 24 Ảnh hưởng của thời gian pha trà hòa tan đến hàm lượng polyphenol tổng 55

Hình 3 25 Các mẫu bột trà được đóng gói và bảo quản ở 3 điều kiện khác nhau 56

Hình 3 26 Sự thay đổi màu sắc của các mẫu bột trà lưu trữ ở điều kiện khác nhau theothời gian 58

Hình 3 27 So sánh hàm lượng polyphenol tổng các mẫu lưu trữ ở điều kiện khác nhausau 15 ngày 58

Hình 3 28 So sánh hàm lượng curcumin các mẫu lưu trữ ở điều kiện khác nhau sau 15ngày 59

Hình 3 29 Ngoại quan bột trà hòa tan tạo thành bằng phương pháp sấy phun 60

Hình 3 30 Ảnh chụp ngoại quan khi hòa tan mẫu bột trà (bằng phương pháp sấy phun)vào nước 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Thành phần hóa học của nghệ [4] 4

Bảng 1 2 Thành phần hóa học của lá trà Error! Bookmark not defined.

Bảng 2.1 Thành phần các hệ huyền phù khảo sát trên thiết bị IKA 20Bảng 2.2 Thành phần các hệ huyền phù khảo sát trên thiết bị SY 20Bảng 2.3 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM BICO trên

máy IKA 21

Bảng 2.4 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tốc độ đồng hóa sử dụng chất HĐBM

BICO trên máy IKA 21

Bảng 2.5 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đồng hóa sử dụng chất

HĐBM BICO trên máy IKA 22

Bảng 2.6 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM SSL trên

Bảng 2.9 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nâng cao nồng độ curcumin trong hệ

huyền phù sử dụng chất HĐBM SSL trên máy IKA 24

Bảng 2.10 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của áp suất đồng hóa sử dụng chất

HĐBM SSL và thiết bị đồng hóa APV 25

Bảng 2.11 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa sử dụng

chất HĐBM SSL và thiết bị đồng hóa APV 25

Bảng 2.12 Tỷ lệ các thành phần phối trộn nguyên liệu để đưa về sản phẩm bột bằng

phương pháp tẩm 26

Bảng 2.13 Điều kiện thí nghiệm khảo sát nhiệt độ hòa tan bột trà 27Bảng 2.14 Điều kiện thí nghiệm khảo sát thời gian hòa tan bột trà 27Bảng 3 1 Đánh giá ngoại quan và hàm lượng PP tổng của các mẫu phối trộn hàm lượng

trà khác nhau 51

Bảng 3.2 So sánh hàm lượng curcumin khi pha bột trà A, B vào nước bằng phương pháp

Bảng 3 3 Giá trị L-C-h của các mẫu bột trà theo thời gian bảo quản 57

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

HĐBM : Hoạt Động Bề MặtSSL: Sodium Stearoyl LactylatePVEX: Decaglyn 1- PvexSVEX: Decaglyn 1- SvexOVEX: Decaglyn 1- OvexLDS: Laser Diffraction spectrometryUV- Vis: Ultraviolet – Visible

Cur : curcuminWHO : Tổ chức y tế thế giớirpm : vòng/phút

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Decaglyn 66

Phụ lục 2 Đường isomalt 66

Phụ lục 3 Xây dựng đường chuẩn acid gallic 67

Phụ lục 4 Xây dựng đường chuẩn curcumin 68

Phụ lục 5 Kết quả LDS ảnh hưởng của nồng độ HĐBM đến kích thước trung bình hệhuyền phù curcumin sử dụng SVEX và trên máy SY 69

Phụ lục 6 Kết quả LDS ảnh hưởng của nồng độ HĐBM đến kích thước trung bình hệhuyền phù curcumin sử dụng SSL và trên máy SY 69

Phụ lục 7 Kết quả LDS ảnh hưởng của nồng độ curcumin đến kích thước hệ huyền phùcurcumin 70

Phụ lục 8 Ảnh hưởng của thời gian tồn trữ đến kích thước trung bình hệ huyền phù ở cácnồng độ hoạt chất curcumin khác nhau 71

Phụ lục 9 Kết quả LDS ảnh hưởng của áp suất đồng hóa đến kích thước trung bình hệhuyền phù ở nồng độ hoạt chất curcumin 3g/l 71

Phụ lục 10 Kết quả LDS ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình hệhuyền phù ở nồng độ hoạt chất curcumin 3g/l và áp suất đồng hóa là 300 bar 71

Phụ lục 11 Kết quả LDS ảnh hưởng của thời gian đồng hóa đến kích thước trung bình hệhuyền phù ở nồng độ hoạt chất curcumin 3g/l và áp suất đồng hóa là 500 bar 72

Phụ lục 12 Kết quả đo polyphenol tổng ở các tỷ lệ trà phối trộn khác nhau (bằng phươngpháp UV-Vis) 72

Phụ lục 13 Kết quả đo polyphenol tổng các mẫu khảo sát nhiệt độ hòa tan bột trà 73

Phụ lục 14 Kết quả đo polyphenol tổng các mẫu khảo sát thời gian hòa tan bột trà 73

Phụ lục 15 Kết quả đo độ hấp thu các mẫu bột trà lưu trữ điều kiện khác nhau sau 15ngày (đo curcumin, bước sóng 425 nm) 73

Phụ lục 16 Kết quả đo độ hấp thu các mẫu bột trà lưu trữ điều kiện khác nhau sau 15ngày (đo Polyphenol tổng, bước sóng 725 nm) 74

MỞ ĐẦU

Từ lâu, con người đã biết sử dụng tất cả mọi thành phần của cây nghệ để làm thuốcchữa bệnh, làm gia vị, làm phẩm màu cho việc chế biến thực phẩm Trong y học cổtruyền, con người còn biết dùng nghệ để chữa các bệnh như: bệnh loét dạ dày , loét ngoàida, bệnh hen suyễn, chữa bỏng [1] Trong y học hiện đại, đã có hàng ngàn công trìnhnghiên cứu về thành phần hóa học cũng như chiết tách các chất trong củ nghệ và đã pháthiện ra rằng, hoạt chất curcumin trong củ nghệ có tác dụng kháng nấm, diệt khuẩn, diệtký sinh trùng, chống viêm nhiễm và bảo vệ da Ngoài ra, c urcumin được coi là chất tiêubiểu cho các chất phòng chống ung thư thế hệ mới: hiệu lực, an toàn và không gây tácdụng phụ, chỉ tác dụng lên tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến tế b ào lành Nó có tácdụng vô hiệu hóa các gốc tự do hình thành trong quá trình tự vệ của cơ t hể, do bức xạ độchại, cũng như từ ngoài đưa vào cơ thể Với hoạt tính sinh học quý giá của hợp chất nàynên việc ứng dụng curcumin trong việc phòng và chữa trị un g thư đang được nhiều nướctiếp tục nghiên cứu Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của curcumin chính là độ hòa tantrong nước kém, do đó làm giảm hiệu quả hấp thu khi sử dụng các sản phẩm chứacurcumin Đây cũng chính là rào cản lớn nhất cho việc sử dụng trong phòng và chữabệnh Để giải quyết khó khăn này, phương án phù hợp là làm gi ảm kích thước của hạtcurcumin, từ đó làm tăng độ hòa tan của nó trong nước và sẽ được nghiên cứu trong đề tàinày

Trà vốn là loại thức uống quen thuộc trên thế giới cũng như ở Việt Nam do trà cóhương vị thơm mát và có nhiều tác dụng sinh học quí báu như chống lão hóa, giảmcholesterol, chống đột biến, ung thư,…

Trên thị trường hiện nay đã có sản phẩm thực phẩm chức năng dạng hòa tan có sựkết hợp nghệ và trà xanh, tuy nhiên hàm l ượng curcumin trong sản phẩm không được cao,khả năng hấp phụ vào cơ thể ở mức hạn chế Do đó đ ề tài hướng đến việc nghiên cứunhằm giảm kích thước curcumin và nâng cao hàm lượng curcumin trong các hệ huyềnphù và phát triển sản phẩm trà xanh hòa tan có chứa curcumin Sản phẩm tạo ra dướidạng trà hòa tan nên có thể dễ dàng đóng gói, sử dụng linh hoạt và sẽ gia nhập thị trườngcạnh tranh với các sản phẩm khác

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

Thực phẩm chức năng không phải là thuốc nên không có chức năng điều trị haychữa bệnh Thực phẩm chức năng cung cấp những dưỡng chất cơ bản cho cơ thể giúptăng cường sức khỏe [2]

Trong những thập kỉ gần đây, con người ngày càng nhận thức được rằng thực phẩmmà họ dùng phản ánh tình trạng sức khỏe của họ Số lượng bài báo nghiên cứu về thựcphẩm chức năng đã tăng từ 700 bài (năm 2000) lên đến hơn 3200 bài (năm 2010) chứngtỏ thực phẩm chức năng ngày càng được quan tâm nhiều hơn Ngày nay, thực phẩmkhông chỉ để thỏa mãn cơn đói mà còn cung cấp nhiều dưỡng chất cần thiết nhằm ngănngừa nhiều loại bệnh nghiêm trọng liên quan đến tim mạch, béo phì, tiểu đường tuýp 2,ung thư… Theo WHO, bên cạnh lối sống lành mạnh thì dinh dưỡng là yếu tố quan trọngnhất ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe Chất lượng cuộc sống ngày càng được cải thiệnthì nhu cầu chăm sóc sức khỏe cũng ngày càng đư ợc chú trọng hơn Ngoài việc phòngngừa bệnh, thực phẩm chức năng còn làm chậm quá trình lão hóa, giảm cân và giúp cơthể phục hồi sau bệnh Roberfroid (1996) cho rằng thực phẩm được gọi là thực phẩmchức năng nếu nó chứa đựng một thành phần thực phẩm, có thể có dinh dưỡng hoặckhông nhưng có tác động tích cực đến cơ thể Trong một nghiên cứu gần đây, các nhàkhoa học đã đưa ra 6 lý do gi ải thích việc người tiêu dùng lựa chọn thực phẩm chứcnăng: mong muốn “phòng bệnh hơn chữa bệnh”, giảm các chi phí chăm sóc y tế về sau,hiểu rõ được mối quan hệ giữa sức khỏe và dinh dưỡng, muốn sống thọ hơn đồng thờicác chứng cứ khoa học về những hiệu quả mà thực phẩm chức năng mang lại ngày càngnhiều và lý do cuối cùng là mong muốn chống lại những tác động xấu diễn ra hàng ngàycủa môi trường [2] Vậy nên, tiềm năng thị trường cho thực phẩm chức năng là vô cùnglớn Do đó, việc hiện thực hóa thành thực phẩm chức năng dạng bột trà hòa tan chứacurcumin từ những kết quả trong phòng thí nghiệm là mục tiêu của luận văn này

1.2 GIỚI THIỆU VỀ NGHỆ VÀNG

1.2.1 Nguồn gốc và phân bố

Tên khoa học: Curcuma longa L [3]

Tên khác : Nghệ vàng, Uất kim, Khương hoàng

Họ: Gừng (Zingiberaceae)

Hình 1.1 Cây nghệ vàng.

Nghệ có nguồn gốc từ Ấn Độ Ngày nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ởkhắp các nước vùng nhiệt đới, từ Nam Á đến Đông Nam Á và Đông Á Ở Việt Nam,nghệ cũng đư ợc trồng ở khắp các địa phương, từ vùng đồng bằng ven biển đến vùng núicao

Nghệ là cây ưa ẩm, ưa sáng và có thể chịu nóng, cây có biên độ sinh thái rộng,thích nghi được với nhiều tiểu vùng khí hậu khác nhau Với mùa đông lạnh kéo dài nghệvẫn tồn tại và sinh trưởng phát triển tốt [3]

Nghệ có trữ lượng khá dồi dà o ở Việt Nam Bên cạnh nguồn cung cấp do trồng, mộtsố địa phương phía Bắc, nghệ mọc hoang dại ước tính trữ lượng đến 1000 tấn

1.2.2 Thành phần hóa học trong thân rễ nghệ

Trong thân rễ nghệ, người ta phân tích được thành phần hoá học quan trọng làcurcumin, thành phần tạo màu vàng của nghệ, chiếm 2 – 8 % khối lượng Ngoài ra trongthân rễ còn có tinh dầu (2,5 ÷ 5%), tinh bột, canxi, chất béo, [4]

Bảng 1 1 Thành phần hóa học của nghệ [4]

Nước (g)Năng lượng thực phẩm (Kcal)Protein (g)

Chất béo (g)Carbohydrate (g)Tro (g)

Calcium (g)Phosphorous (mg)Sodium (mg)Potassium (mg)Iron (g)

Thiamine (mg)Riboflavin (mg)Niacin (mg)Acid ascorbic (mg)

6.03908.58.969.96.80.226030200047.50.090.194.850

Trong đó, curcumin chiếm 50 – 60%, demethoxycurcumin chiếm 20 – 30%, cònbisdemethoxycurcumin chiếm khoảng 7 – 20%, tùy loại nguyên liệu nghệ và điều kiện

chiết tách Tuy nhiên, do dẫn xuất curcumin chiếm tỷ lệ lớn nên các dẫn xuất trên có thểđược gọi chung là curcumin [6].

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của hợp chất curcumin

Curcumin có giá trị hoạt tính sinh học cao là do trong công thức cấu tạo củacurcumin có các nhóm hoạt tính sau:

Hình 1.3 Các nhóm chức và đặc tính sinh học của chúng

1 Nhóm parahydroxyl: hoạt tính chống oxi hoá 2 Nhóm keto: kháng viêm, khángung thư, chống đột biến tế bào 3 Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư,chống đột biến tế bào

 Tính chất vật lý

Curcumin là tinh thể dạng bột màu vàng cam, có điểm nóng chảy ở 183oC [5].Độ tan: không tan trong nước, ether nhưng tan trong ethanol, chloroform,dimethylsulfoxide (DMSO), acetone, …[5]

Bước sóng hấp thụ cực đại (λmax): trong methanol là 430 nm, trong ethanol là 425

Độ bền: Curcumin bền trong môi trường pH acid nhưng không bền trong môitrường pH trung tính và pH kiềm [6].

 Tác dụng dược lý

Curcumin có những hoạt tính sinh học chủ yếu như kháng oxy hoá, kháng viêm,kháng virus, kháng nấm và có thành phần dùng để hoá học trị liệu bệnh ung thư [8].Những nghiên cứu trong năm thập kỷ gần đây đã chỉ ra thêm rằng curcumin làm giảmcholesterol trong máu, hạn chế sự đông kết tiểu huyết cầu, ngăn chặn sự nghẽn mạch vànhồi máu cơ tim, hạn chế các triệu chứng của bệnh đái tháo đường loại II, viêm khớpmãn tính, bệnh đa xơ cứng, và bệnh Alzheimer, ức chế sự tái tạo của virus HIV ở người,nâng cao việc điều trị vết thương, bảo vệ khỏi tổn thương gan, tăng sự bài tiết của mật,bảo vệ khỏi bệnh đục thuỷ tinh thể, bảo vệ khỏi bệnh xơ hoá Ngoài ra, curcumin cũngđược chứng minh là không có tính độc cho dù sử dụng liều cao [6] Tuy nhiên, nhượcđiểm lớn nhất của curcumin đó là rất ít tan trong nước, dẫn đến việc hấp thu chất nàytrong cơ thể là rất thấp

1.2.4 Dược động học

Cũng giống như các polyphenol khác, curcumin cũng là một chất kém phân cực,do đó nó tan rất hạn chế trong nước, cụ thể là khoảng 0,0004 mg/ml ở pH = 7,4 [18].Ngoài ra, khi được đưa vào cơ thể, curcumin được hấp thu kém, chuyển hóa nhanh thànhcác hợp chất khác thông qua quá trình liên hợp, cũng như là các phản ứng khử tạo thànhcác sản phẩm (hình 1.4) không có tác dụng dược lý hoặc tác dụng kém hơn nhiều so vớicurcumin [19]

Hình 1.4 Quá trình chuyển hóa hợp chất curcumin trong cơ thể.

Sự hòa tan kém và chuyển hóa nhanh làm cho curcumin bị đào thải nhanh bởi cácbộ phận trong cơ thể Báo cáo đầu tiên về vấn đề này được Wahlstrom và Blennow đưara năm 1978 [19] bằng những thử nghiệm trên chuột Sprague-Dawley Nghiên cứu chothấy chỉ một lượng không đáng kể curcumin được tìm thấy trong huyết tương chuột saukhi dùng liều 1g/kg, điều này chứng tỏ curcumin được hấp thu rất kém qua ruột

Một nghiên cứu khác so sánh khả năng hấp thu của curcumin ở chuột và người[20] cho thấy đối với liều uống 2g/kg, trên chuột phát hiện được nồng độ curcumin caonhất trong huyết tương là 1,35 ± 0,23 g/ml sau thời gian là 0,83h Trong khi đó, trên cơthể người với liều dùng tương tự chỉ phát hiện một nồng độ rất thấp là 0,006 ± 0,005

g/ml sau 1h, thậm chí một vài trường hợp còn không phát hiện được curcumin trong cơthể

Nghiên cứu của Pan [21] cho thấy bằng hai con đường uống và tiêm cũng tìmthấy một lượng rất ít curcumin ở ruột, gan, thận, não của chuột được khảo sát sau 1h vớiliều dùng là 0,1g/kg Các nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng bằng những cách khác nhaukhi đưa vào cơ thể thì khả năng hấp thu của curcumin đều rất thấp

Tóm lại, các nghiên cứu đều cho thấy curcumin thể hiện dược tính kém mànguyên nhân là do khả năng hòa tan kém, kém bền ánh sáng, hấp thu kém và đào thảinhanh trong cơ thể (hình 1.5)

Hình 1.5 Các nguyên nhân làm giảm sinh khả dụng của curcumin [22].

1.3 GIỚI THIỆU VỀ TRÀ XANH1.3.1 Dược tính và công dụng của trà

Do có tính chất kháng oxi hóa mạnh, polyphenol tự nhiên tách từ trà xanh được sửdụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm Đã có nhiềucông trình nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng chống oxi hóa của hợp chấtpolyphenol từ trà xanh Các kết quả nghiên cứu cho thấy polyphenol có khả năng chốnglại quá trình oxi hóa, thể hiện tác dụng kìm hãm đối với sự phát triển của khối u và làmchậm giai đoạn phát sinh u thư ở các mô động vật Hơn nữa polyphenol còn có khả năngchống lại quá trình oxi hóa của lipit lớn hơn so với các chất chống oxi hóa khác nhưvitamin C và vitamin E Các polyphenol trong trà là chất quét gốc tự do hiệu quả vượttrội so với các polyphenol chiết xuất từ các loại cây khác như nho, đây

1.3.2 Trà hòa tan

Cuộc sống ngày càng phát triển, con người ngày càng bận rộn hơn, do đó một sốloại trà có thể pha và uống liền ra đời Trong thời gian gần đây, một loại trà đang trở nênphổ biến là trà hòa tan Sự tiện dụng của nó là do có thể pha chế và uống ngay, khôngmất nhiều thời gian để trà ngấm nước như trà truyền thống Loại trà hòa tan này đượcphát triển trong những năm 1930 nhưng không được sử dụng rộng rãi như ngày nay Nóxuất hiện lần đầu tiên ở Anh, từ trà đen năm 1940 Nestea là loại trà hòa tan đầu tiênđược giới thiệu vào năm 1946, trong khi đó Redi-Tea xuất hiện lần đầu năm 1953.Những sản phẩm này thường đi kèm với hương vị thêm vào, chẳng hạn như vani, mậtong hoặc trái cây

Trà hòa tan hay trà tinh khiết là phần khô thu được khi cô đặc các chất hòa tan từlá trà già, cành trà non, hoặc từ trà thành phẩm các loại Trà hòa tan hiện nay đã trở thànhmặt hàng phổ biến, chiếm một khối lượng lớn trên thị trường thế giới Loại trà hòa tan

được ưa chuộng, sử dụng rộng rãi hiện nay là thương hiệu trà Lipton, những công nghệmới đã góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm trà Lipton với các loại trà túi, trà hòa tanvà cả trà lon uống ngay Vị đậm đà của trà truyền thống được kết hợp với rất nhiềuhương vị khác nhau tùy theo sở thích và khẩu vị của người tiêu dùng như trà chanh, tràđào, trà dâu, trà bạc hà

1.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO1.4.1 Vật liệu nano

Dựa vào kích thước nano, có thể phân vật liệu nano làm các loại[13]:Vật liệu nano 0 - D: là vật liệu mà cả 3 kích thước đều là kích thước nano Ví dụnhư các hạt nano, tinh thể nano và chất keo

Vật liệu nano 1- D: có một kích thước không phải nano Ví dụ như ống nano, dâynano và sợi nano

Vật liệu nano 2 - D: chỉ có một kích thước là nano, là những lớp nano, chất phủ bềmặt nano, nano phim

Những loại vật liệu khác, không có kích thước nano gọi là vật liệu nano 3-D

Hình 1.6 Phân loại vật liệu nano

1.4.2 Phương pháp tạo hạt nano

Hình 1.7 Nguyên lý Bottom-up (A) và Top-down (B)

 Phương Pháp Top- down

Top-down là phương pháp dùng năng lượng cao để chia nhỏ một hệ thống lớn, đểtạo ra hạt có kích thước nano Phương pháp này thường dùng để điều chế thuốc dạng tinhthể nano

Trong máy nghiền bi, hệ huyền phù bao gồm thuốc, pha liên tục (thường là nước)và chất làm bền Bi nghiền thường được làm từ các vật liệu trơ và có độ cứng cao nhưsứ, zircon oxide hoặc các loại polymer chuyên dụng (các dẫn xuất của polystyrene) Vậtliệu nghiền sẽ được nghiền nhỏ do lực cắt sinh ra giữa các bi nghiền và vật liệu khi cốinghiền chuyển động

Nhược điểm lớn của phương pháp này chính là sự mài mòn của bi nghiền, quá trìnhnày có thể làm cho sản phẩm sau nghiền bị nhiễm tạp Kích thước hạt sau nghiền và thờigian của quá trình nghiền phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng của thuốc, kích thước binghiền, độ nhớt của hệ, thời gian nghiền

b)Phương pháp đồng hóa

Đồng hóa là một trong những quá trình quan trọng được sử dụng trong công nghệthực phẩm cũng như dư ợc phẩm Quá trình đồng hóa được thực hiện trên hệ nhũ tươnghoặc huyền phù, phương pháp này làm giảm kích thước của các hạt thuộc pha phân tánvà phân bố đều chúng vào pha liên tục để tăng độ hấp thu khi ăn (uống) vào cơ thể vàhạn chế hiện tượng tách pha khi bảo quản sau này

 Đồng hóa tốc độ cao (High speed homogenization)Bộ phận chính của máy đồng hóa tốc độ cao gồm một rotor và một stator Rotorcó cấu tạo gồm nhiều lưỡi dao, còn stator bao gồm nhiều khe hở nhỏ được định hướngthẳng đứng hoặc đường chéo xung quanh trục đồng hóa, các lưỡi dao được đặt đồng tâmbên trong stator Có hai loại lực chính tác động lên các tiểu phân chất lỏng khi rotorquay, đó là lực ly tâm gây ra va chạm giữa các tiểu phân với thành bên trong stator vàlực cắt (xé) khi các tiểu phân đi qua các khe hở của stator Khi tốc độ quay rotor tăng thìlực cắt cũng tăng lên và chính lực này lực giảm kích thước của các tiểu phân trong hệ[23]

Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị khá đơn giản, dễ lắp đạt, do đó dễchuyển đổi quy mô lớn và áp dụng trong sản xuất Ngoài ra phương pháp này được cholà có mức tiêu hao năng lượng hợp lý so với các phương pháp khác Tuy nhiên một sốnghiên cứu cho rằng kích thước trung bình của hệ khó đưa về dưới 1 m khi dùngphương pháp này [24]

 Đồng hóa áp suất cao (High pressure homogenization)Trong phương pháp này, hỗn hợp được nén dưới một áp lực cao qua các van nhỏcó kích thước micron, khi này áp suất động chất lỏng tăng lên đồng thời giảm áp suấttĩnh của chất lỏng dưới điểm sôi, do đó chất lỏng bắt đầu sôi và hình thành các bongbóng khí Khi chúng đi qua các van nhỏ thì sẽ bị nổ tung (cavitation) khi trở về áp suấtkhông khí bình thường Chính lực nổ này làm vỡ các tiểu phân ra thành những hạt cókích thước nhỏ hơn Ngoài ra sự giảm kích thước hạt còn được hỗ trợ bởi lực cắt và lựcva chạm rất lớn bởi áp suất cao trong hệ

Ưu điểm của phương pháp này là hệ thu được sẽ có kích thước nhỏ (thông thườnglà nm), phân tán rất đồng đều Tuy nhiên nược điểm là giá thành thiết bị cao, cần nhữngđiều kiện nghiêm ngặt khi vận hành, năng lượng tiêu hao khi vận hành thiệt bị lớn,khoảng 109 – 1012 kW.m-3 so với 103 – 105 kW.m-3 của phương pháp đồng hóa tốc độcao Ngoài ra trong quá trình đồng hóa, nhiệt độ hỗn hợp tăng lên cao sẽ có thể làm phânhủy một số hoạt chất trong hệ, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

1.5 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

Công trình nghiên cứu của Cô Vương Ngọc Chính và các cộng sự Trường Đạihọc Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh lần đầu tiên tạo ra dạng submicron curcumin vànanocurcumin với hiệu suất 92,5% với kích thước trung bình 546 nm mà không dùngthêm chất hỗ trợ nào Đường kính trung bình của submicron curcumin có thể giảm xuống364 nm bằng kỹ thuật ly tâm Đáng chú ý hơn, khi kết hợp đồng hóa áp suất cao và chấtphụ gia thực phẩm kích thước trung bình của nanocurcumin giảm xuống còn 99 nm Hệnanocurcumin có thêm nước và chất phụ gia hứa hẹn ứng dụng trong các lĩnh vực thựcphẩm, dược phẩm và mỹ phẩm [10]

Nghiên cứu của A.K.Verma và các cộng sự tại phòng thí nghiệm Nanobiotech,Đại học Delhi đã tiến hành thử nghiệm so sánh khả năng kháng khuẩn của curcumin vànanocurcumin Kết quả thu được chứng tỏ rằng với các thuốc kị nước thì kích thướcnano làm tăng sinh khả dụng và có khả năng tan tốt hơn Người ta đã chuẩn bị các mẫucurcumin trong nước (kích thước 500 – 800 µm) và nanocurcumin trong etanol 70%(kích thước 100 -160 µm) có hỗ trợ siêu âm 5 phút Tiến hành đo chỉ số IC50 của cácmẫu kháng vi khuẩn Gram (-) Ecoli, khả năng ức chế vi khuẩn này lần lượt là 81% và95% tương ứng với curcumin và nanocurcumin Đồng thời tại giá trị nồng độ tốithiểu100 µg/ml thì khả năng kháng vi khuẩn cao nhất của curcumin là 88% vànanocurcumin là 97% [14]

Nhóm nghiên cứu gồm Francesco Donsi, Yuwen Wang, Ji Li và QuingrongHuang tại Đại học Rutgers và Đại học Salerno, Ý thực hiện đồng hóa áp suất cao đểphân tán curcumin vào nước ở điều kiện 20C, 150MPa, 10 chu kì Sau đó được sấy phunbằng maltodextrin Kết quả cho thấy kích thước trung bình curcumin giảm đáng kể, tăngkhả năng phân tán, kích thước giảm từ 2000 nm xuống còn 1000 nm chỉ sau 3 chu kì.Sau 10 chu kì kích thước còn 600 nm Nhưng khi thực hiện ở 40 chu kì thì kích thước có

xu hướng tăng lên Thay đổi nhiệt độ từ 20C đến 500C, không thấy có sự thay đổi kíchthước mean nhưng khả năng phân tán vào nước lại tăng lên gần 50 %, ở 20C là 4,2 mg/l,500C là 2,8 mg/l Tiếp tục thí nghiệm thứ 2, với bột curcumin được đồng hóa ở 150MPa, 10 chu kì và 250C, sau đó mang đi sấy phun và tái hòa tan vào nước để so sánh vớicurcumin đã qua xử lý đồng hóa rồi đông khô với 30% maltodextrin Mẫu curcuminđược đồng hóa và sấy phun là mẫu (1), mẫu curcumin chưa xử lý đem sấy phun là mẫu(2) Tương tự mẫu curcumin đã đồng hóa rồi đông khô là mẫu (3), mẫu (4) là mẫucurcumin chỉ được đông khô Quan sát thời gian phân tán của mẫu (1) là 10 phút Mẫu(3) cần thời gian lâu hơn 10 phút để phân tán Sau 60 phút thì mẫu đông khô (4) vẫnchưa phân tán hết Đối với mẫu (1) thì khả năng phân tán lại giảm từ 2,5 mg/l xuống 1,8mg/l do bị ảnh hưởng nhiệt độ Trong khi mẫu (2) lại tăng nhẹ từ 0,6 mg/l lên 0,8 mg/l[15].

Trong những năm gần đây, có rất nhiều công trình nghiên cứu về curcumin cũngnhư tìm ra nhiều biện pháp làm giảm kích thước hạt của nó nhằm khắc phục tính kịnước Dựa trên một trong những phương pháp đó nhóm nghiên cứu sẽ khảo sát và đánhgiá tính khả thi khi đưa huyền phù curcumin về dạng bột mà vẫn đảm bảo dược tính vàđộ bền của chúng Xu hướng sử dụng thực phẩm chức năng, thực phẩm dành cho ngườiăn kiêng, người bị bệnh tiểu đường ngày càng nhiều, do đó việc nghiên cứu ứng dụng đểđưa curcumin vào dạng thực phẩm dành cho người ăn kiêng, người bị tiểu đường là việcđáng quan tâm

2.1.2 Nội dung nghiên cứu- Sàng lọc một số chất nhũ hóa thương m ại sử dụng trong thực phẩm.- Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện: tốc độ, thời gian đồng hóa, hàm lượng

chất nhũ hóa đến kích thước và độ phân bố hạt trong hệ huyền phù curcumin.- Đánh giá độ bền của hệ huyền phù curcumin theo thời gian

- Thử nghiệm một số phương pháp tạo dạng bột trà hòa tan trên giá mang đườngisomalt: sấy phun, tẩm khô

- Đánh giá cảm quan, độ hòa tan, hàm lượng curcumin và hàm lượng polyphenoltổng trong sản phẩm

- Khảo sát ảnh hưởng điều kiện bảo quản sản phẩm đến hàm lượng curcumin vàpolyphenol tổng

2.2 NGUYÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ2.2.1 Nguyên liệu

Curcumin nguyên liệu được cung cấp từ Viện Khoa học và Công nghệViệt Nam (Hà Nội) Chất hoạt động bề mặt được sử dụng là: SSL (sodium stearoyllactylate), SVEX, PVEX, OVEX (thuộc họ Decaglyn - cung cấp bởi nhà sản xuất Nikko,phụ lục 1), AB (Chất ổn định làm kem, Công ty TNHH AB MAURI Việt Nam, mã sảnphẩm: CG15 0480 ), BICO (Chất ổn định làm bánh, Công ty TNHH BICO, mã sảnphẩm C60914), nước cất, ethanol, Isomalt ( công ty Vikybomi, Việt Nam – phụ lục 2)

Bột trà xanh Nhật Bona matcha (Công ty TNHH Quốc tế Nhật Việt Anh, Q7,Tp.HCM)

2.2.2 Thiết bị

- Máy đồng hóa tốc độ cao IKA- Máy đồng hóa tốc độ cao SY- Máy đồng hóa áp suất cao APV-2000- Máy đo độ hấp thu UV-VIS

- Máy đo màu (Minolta CR 300)- Máy đo kích thước hạt (Horiba LA – 950V2)- Tủ sấy, máy ly tâm

- Cân kỹ thuật, cân phân tích- Dụng cụ thủy tinh

2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ

Các sản phẩm được đánh giá các tính chất cơ bản sau:- Ngoại quan: hình thái, màu sắc

- Độ hòa tan- Hàm lượng curcumin bằng phương pháp UV- Hàm lượng phenol tổng

- Phân bố kích thước LDS

2.3.1 Hàm lượng curcumin

Cân curcumin tinh (99%) hòa tan và định mức (bình định mức 25 ml) bằngethanol 95o để có nồng độ các dung dịch xác định Độ độ hấp thu các dung dịch ở bướcsóng  = 425 nm Từ đó xây dựng đường chuẩn curcumin Kết quả được cho ở phụ lục4

Mẫu sẽ được hòa tan trong dung môi ethanol với nồng độ thích, dung dịch sau khipha loãng sẽ được đo độ hấp thu ở bước sóng 425 nm và dựa vào phương trình đư ờngchuẩn để xác được nồng độ curcumin Phương trình tuyến tính biểu diễn mối quan hệgiữa độ hấp thu A và nồng độ C trong dung dịch:

Trong đó:A: độ hấp thu của dung dịch tại bước sóng λmax= 425 nmC (mg/l): nồng độ curcumin trong dung dịch đo

2.3.2 Hàm lượng polyphenol tổng

Cân chính xác 10 mg acid gallic pha trong 50 ml nước cất, được dung dịch acidgallic 0,2 mg/ml Lần lượt lấy 0,1 – 0,6 ml dung dịch chuẩn acid gallic làm phản ứng somàu với thuốc thử Follin-Ciocalteu: dùng micropipet lấy 0,1 – 0,6ml dung dịch chuẩnacid gallic cho vào bình định mức 10 ml, thêm 0,5 ml thước thử Follin-Ciocalteu, lắcđều Sau 3 phút cho thêm 1,0 ml dung dịch Na2CO3 bão hòa, lắc đều, sau đó bổ sungnước cất đến vạch Để yên 30 phút trong bóng tối rồi đem đo độ hấp thu ở bước sóng725 nm Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần để lấy số liệu trung bình Từ tương quan giữa số mgacid gallic và độ hấp thu A đo được, xây dựng đường chuẩn acid gallic theo phươngpháp thống kê Kết quả được cho ở phụ lục 3

Mẫu sẽ được hòa tan ở nồng độ thích hợp, tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng725 nm và dựa vào phương trình đường chuẩn để xác định hàm lượng polyphenol tổng.Phương trình tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thu A và nồng độ C trongdung dịch:

116,0

002,0 A

C

Trong đó:A: độ hấp thu của dung dịch tại bước sóng λmax= 725 nmC (mg/l): nồng độ curcumin trong dung dịch đo

2.3.3 Phân bố kích thước hạt

Phân bố kích thước hạt và đường kính trung bình của hệ phân tán được xác địnhbằng phương pháp đo quang phổ tán xạ laser (Laser Diffraction spectrometry- DLS).Nguyên lý cơ bản sử dụng tia laser chiếu qua dung dịch huyền phù pha loãng, các đầu dòsẽ quét một góc từ 00 đến 900 để thu nhận các chùm tia khúc xạ và phản xạ, hàm phân bốkích thước sẽ đựợc tính toán dựa theo thuyết Mie

Dựa trên các hàm phân bố kích thước và tính toán giá trị đường kính trung bình(dạng mean và median) để đánh giá hiệu quả của việc đồng hóa [17] Trong đó mean làgiá trị kích thước trung bình các hạt trong mẫu, còn median (trung vị) là giá trị mà tại đósố hạt có kích thước nhỏ hơn bằng với số hạt có kích thước lớn hơn giá trị đó.

2.3.4 Đo màu sắc ngoại quan

Màu sắc ngoại quan của mẫu được đo bằng phương pháp đo phản xạ bề mặt theohệ thống không gian màu CIE (The Commission Internationale d’Eclairage), thực hiệntrên máy đo Minolta CR 300 tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ Thuật Hữu Cơ, trườngĐại Học Bách Khoa TPHCM Hệ thống đơn vị sử dụng là LCh (trong đó L là độ sáng, Clà cường độ sáng, h là góc màu)

Hình 2 1 Không gian màu LCh

Hình 2 2 Máy đo màu CR 300

Cách đo: Nếu là mẫu dịch, sử dụng cuvet chứa mẫu Nếu là mẫu bột thì cho vào

giữa 2 lam kính thuỷ tinh Đặt đầu đo lên bề mặt cuvet hay lam kính có chứa mẫu Mẫuđược đo 3 lần và lấy kết quả trung bình Mẫu được đo 3 lần và lấy kết quả trung bình Sự

Trong đó:

L là độ sáng, có giá trị từ 0, ứng với màu đen đến 100 ứng với màu trắng Những

màu có cùng độ sáng nằm trên mặt phẳng song song với mặt ph ẳng giấy

C thể hiện cường độ màu hay độ bão hòa màu (saturation), cũng có giá trị từ 0 –

100, với 0 nằm ở trung tâm của vòng tròn tương ứng với màu sắc trung tính (không bãohòa), và 100 ở vòng ngoài hình tròn, đại diện cho màu sắc có độ kết tủa hay bão hòa caonhất Như vậy, vòng quanh vòng tròn, sẽ là các màu có độ bão hòa cao nhất

h thể hiện góc màu, liên quan đến tông màu Góc màu được biểu diễn trên vòng

tròn màu, theo chiều ngược kim đồng hồ, có những giá trị đặc biệt sau: 0 hay 3600: màuđỏ; 900: màu vàng; 1800: màu xanh lục 2700: màu lam

Các giá trị C và h được xác định từ a và b theo công thức:

22

ba



ab

2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU2.4.1 Quy trình tạo hệ huyền phù curcumin

Toàn bộ quy trình tạo hệ huyền phù curcumin được mô tả bằng sơ đồ dưới đây:

Hình 2 3 Sơ đồ tạo huyền phù curcumin bằng phương pháp đồng hóa.

Thuyết minh quy trình: Hòa tan chất hoạt động bề mặt trong nước, khuấy trộn ởnhiệt độ thường Pha dầu (gồm bột curcumin tinh khiết 99% đượ c hòa tan trong ethanol95%) được thêm từ từ bằng cách nhỏ giọt vào pha nước (chứa chất hoạt động bề mặt) ởnhiệt độ thường, vừa thêm dịch curcumin vừa tiến hành đồng hóa (tốc độ đồng hóa sẽđược khảo sát) Sau thời gian thích hợp thu được hệ huyền phù curcumin

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt và thiết bị đồng hóa

Nhằm chọn ra chất HĐBM và thiết bị đồng hóa thích hợp để làm bền hệ huyềnphù curcumin, tiến hành điều chế huyền phù curcumin theo quy trình 2.4.1 trên hai thiếtbị đồng hóa tốc độ cao là IKA và SY, với các thông số được chọn trước như sau:

Pha dầu(curcumin +

 Máy IKA: khảo sát các chất HĐBM SSL, AB và Bico với nồng độ 50 g/l,nồng độ curcumin là 2 g/l (bảng 2.1).

Bảng 2.1 Thành phần các hệ huyền phù khảo sát trên thiết bị IKA

 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao IKA

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Tốc độ đồng hóa: 10000 vòng/phút Máy SY: khảo sát các chất HĐBM thuộc họ Decaglyn (PVEX, OVEX,

SVEX), SSL và Bico với nồng độ 25 g/l, nồng độ curcumin là 2 g/l (bảng 2.2)

Bảng 2.2 Thành phần các hệ huyền phù khảo sát trên thiết bị SY

 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao SY

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Tốc độ đồng hóa: 3000 vòng/phútTiến hành đo kích thước hạt theo phương pháp LDS để chọn ra chất hoạt động bềmặt và thiết bị đồng hóa phù hợp

2.4.3 Tạo hệ huyền phù curcumin bằng máy IKA sử dụng chất HĐBM Bico

2.4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất HĐBM

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM được bố trí như trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM BICO trên máy IKA

 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao IKA

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Tốc độ đồng hóa: 10000 vòng/phút

2.4.3.2.Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa được bố trí như trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tốc độ đồng hóa sử dụng chất HĐBM BICO trên

 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao IKA

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Khảo sát các tốc độ đồng hóa: 8000; 10000; 12000 vòng/phútTiến hành đo kích thước hạt theo phương phá p LDS để lựa chọn thông số tốc độđồng hóa thích hợp

2.4.3.3.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa được bố trí như trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đồng hóa sử dụng chất HĐBM BICO trên

 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao IKA

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Tốc độ đồng hóa: TN 2.4.3.2

 Khảo sát các thời gian đồng hóa: 30; 60; 90 phútTiến hành đo kích thước hạt theo phương pháp LDS để lựa chọn thời gian đồnghóa thích hợp

2.4.4 Tạo hệ huyền phù curcumin bằng máy SY sử dụng chấ t HĐBM SSL

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Tốc độ đồng hóa: 3000 vòng/phút

 Thời gian đồng hóa: 60 phútTiến hành đo kích thước hạt các hệ huyền phù tạo thành để lựa chọn nồng độ chấtHĐBM thích hợp

2.4.4.2.Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa được bố trí như trong bảng 2.7

Bảng 2.7 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tốc độ đồng hóa sử dụng chất HĐBM SSL trên máy

Đồng hóa bằng máy đồng hóa tốc độ cao SY với các thông số:

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Khảo sát ở tốc độ đồng hóa: 2000 vòng/ phút, 3000 vòng/phút, 4000vòng/phút

 Thời gian đồng hóa: 60 phútTiến hành đo kích thước hạt trong hệ huyền phù tạo thành để lựa chọn tốc độđồng hóa thích hợp

2.4.4.3.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa

Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa được bố trí như tron g bảng 2.8

Bảng 2.8 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian đồng hóa sử dụng chất HĐBM SSL trên

Đồng hóa bằng máy tốc độ cao SY với các thông số:

 Nhiệt độ đồng hóa: Nhiệt độ thường

 Tốc độ đồng hóa: TN 2.4.4.2

 Khảo sát ở các mức thời gian đồng hóa: 30 phút, 60 phút, 90 phút

2.4.5 Nâng cao nồng độ curcumin trong hệ huyền phù

Tiến hành thí nghiệm nâng cao nồng độ curcumin trong hệ huyền phù theo cácthành phần các chất được bố trí theo bảng sau:

Bảng 2.9 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nâng cao nồng độ curcumin trong hệ huyền phù sử

dụng chất HĐBM SSL trên máy IKA

Đồng hóa bằng máy đồng hóa tốc độ cao SY với các thông số:

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thường

 Tốc độ đồng hóa: 3000 vòng/phút

 Thời gian đồng hóa: 60 phútTiến hành đo kích thước hạt trong hệ huyền phù thu được, tiếp tục theo dõi sựthay đổi kích thước hạt và phân bố kích thước hạt trong 7 ngày để chọn ra hệ huyền phùcó nồng độ thích hợp cho các thí nghiệm tiếp theo

2.4.6 Đồng hóa áp suất cao (trên máy APV)

2.4.6.1 Ảnh hưởng của áp suất đồng hóa

Thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của áp suất đồng hóa lên hệ huyền phùcurcumin được bố trí như sau:

Bảng 2.10.Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của áp suất đồng hóa sử dụng chất HĐBM SSL và

thiết bị đồng hóa APV

SSL (g) Curcumin(g) Ethanol (g) Nước cất (ml)

200mlBước 1: Đồng hóa bằng máy SY

 Tốc độ đồng hóa: 3000 vòng/phút

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thườngBước 2: Đồng hóa bằng máy cao áp APV

 Áp suất đồng hóa: 200 bar, 300 bar, 500 barTiến hành đo kích thước hạt trong hệ huyền phù để chọn được áp suất đồng hóathích hợp

2.4.6.2.Ảnh hưởng của thời gian đồng hóa

Thời gian đồng hóa sẽ được khảo sát bằng cách thay đổi chu kì đồng hóa trên máyđồng hóa áp suất cao APV, được bố trí thí nghiệm như sau:

Bảng 2.11.Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đồng hóa sử dụng chất HĐBM SSL

và thiết bị đồng hóa APV

 Thời gian đồng hóa: 60 phút

 Nhiệt độ đồng hóa: nhiệt độ thườngBước 2: Đồng hóa bằng máy cao áp APV

 Áp suất đồng hóa: theo TN 2.4.6.1

