Tiểu luận - thực phẩm chức năng - đề tài - Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ Suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam

Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của họ Cải... Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải: Rau họ

Đề tài: Nghiên cứu sản xuất thực phẩm chức năng từ hợp chất có lưu huỳnh chiết xuất từ

Suplơ và cải xanh trồng ở Việt Nam

MÔN: THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

Nội dung

I Tổng quan tài liệu về TPCN & các loại rau họ cải

II Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

III Kết quả

IV Kết luận

I Tổng quan tài liệu về TPCN & các

loại rau họ cải

1 Tình hình nghiên cứu sản xuất TPCN và TPCN từ rau

Họ Cải trên thế giới và ở Việt Nam

2 Tổng quan về các loại rau họ Cải

3 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất

tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh của họ Cải

- Thị trường TPCN là một trong những thị trường thực phẩm tăng trưởng nhanh nhất, hơn 10% hàng năm Riêng Mỹ chiếm tới 1/3 thị trường thế giới (khoảng 23 tỷ USD), thị trường Châu Âu đạt khoảng

19 tỷ USD, Châu Á đạt 6 tỷ USD,…

1 Tình hình nghiên cứu sản xuất TPCN và TPCN từ rau Họ Cải trên thế giới và ở Việt

Nam

 Thế giới:

- Theo dự báo của các chuyên gia thì “thức ăn của con người trong thế kỷ XXI là thực phẩm chức năng” Thức ăn không chỉ đảm bảo đủ calo, ngon, an toàn, mà còn phải chứa các hoạt chất sinh học, tạo cho con người khả năng miễn dịch cao, chống sự lão hoá, tăng tuổi thọ, mà còn giúp con người phòng chống được một số bệnh, kể cả ung thư

- Việc nghiên cứu tạo ra các

thực phẩm chức năng với phương

châm “kết hợp công nghệ cổ

truyền mang bản sắc dân tộc với

công nghệ hiện đại” Hầu hết các

Công ty Dược phẩm đều có sản

xuất TPCN

Việt Nam:

- Việt Nam có rất nhiều loại rau xanh, là thực phẩm không thể thiếu của bữa ăn hàng ngày của người Việt Đứng đầu về chủng loại và sản lượng rau xanh của Việt Nam là các loại rau thuộc họ Cải, nhằm

bổ sung các chất dinh dưỡng khác ngoài các chất dinh dưỡng cơ bản: hydrat cacbon, protein, lipid,…

2 Tổng quan về các loại rau họ Cải

a Thực vật học:

- Họ Cải là một họ thực vật có hoa Họ

này chứa một số loài có tầm quan trọng

về mặt kinh tế, cung cấp nhiều loại rau

về mùa đông trên khắp thế giới

- Bao gồm: cải bắp, cải bông xanh, súp

lơ, cải brussels, cải xoăn, cải làn, cải củ

Thụy Điển, cải củ, cải thìa và su hào,…

- Tầm quan trọng của họ Cải trong

việc cung cấp rau cho con người đã dẫn

tới việc tạo giống chọn lọc trong suốt

chiều dài lịch sử của loài người

b Thành phần hoạt chất của các loại rau họ Cải:

 Rau họ cải có nhiều loại hoạt chất khác nhau: giàu các loại vitamin, các khoáng chất và dầu béo, acid erucic, … Trong khuôn khổ đề tài, đối tượng được nghiên cứu là nhóm hoạt chất có lưu huỳnh, nhóm hoạt chất có các tác dụng sinh học quý báu

 Hoạt chất có lưu huỳnh và hoạt tính sinh học: Các

glucosinolate đều thuộc các chất đặc hiệu có mặt trong các loại rau họ Cải là một nguồn thực phẩm phòng ung thư tốt

• Glucosinolate nhóm sulforaphane:

- Có tác dụng kháng oxy hóa gián tiếp, chúng không trực tiếp

trung hòa các chất ôxy hóa trong cơ thể như peroxid, lipid peroxid, các gốc tự do mà bảo vệ, kích thích các enzyme có chức năng trung hòa, đào thải các độc chất, các chất ô xy hóa Đồng thời kìm hãm các enzyme tạo ra các chất có hại đối với cơ thể

- Có ở hầu hết trong các loại rau

họ Cải, nhiều nhất ở cây súp lơ

xanh, nhưng hàm lượng rất thấp

và biến động rất lớn, khoảng 10 -

50 lần tùy theo thời kỳ sinh

trưởng và phát triển của cây

glucoraphanine

(-)-(R)-sulforaphane

• Glucosinolate nhóm Indol – 3 - carbinol.

- Quan trọng nhất trong nhóm này là Glucobrassicine có mặt ở một

số rau họ Cải như: cải hoa xanh, cải bắp, súp lơ, mầm cải Brussel và cải bok – choy,

- Đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng của các loại thực phẩm được

bổ sung các hoạt chất kể trên trong việc hỗ trợ ngăn ngừa ung thư

- Glucobrassicine và sản phẩm thủy phân của nó có tác dụng kháng ôxy hóa theo cơ chế gián tiếp tương tự glucosinolate nhóm sulforaphane Được quan tâm nhiều hơn về tác dụng hỗ trợ phòng chống chứng bệnh ung thư có yếu tố do hormone

c Ứng dụng của hoạt chất có lưu huỳnh trong TPCN 

• Phòng ngừa bệnh ung thư, đặc biệt hỗ trợ việc phòng ngừa

nguy cơ ung thư dạ dày tá tràng, ruột kết, tuyến tiền liệt…

- Hoạt tính chống ung thư của

sulforaphane trong các cây họ cải có

khả năng thúc đẩy hoạt tính các

enzyme kháng oxy hóa trong gan, liên

tục kìm hãm những chất gây bệnh ung

thư, chuyển các chất đó sang dạng

khác và dễ dàng loại trừ khỏi cơ thể

- Đối với phụ nữ, Indol-3-carbinol có tác dụng giảm nguy cơ ung thư vú nguyên phát, ung thư vú thực nghiệm, làm thoái lui đến tiêu biến loạn sản cổ tử cung giai đoạn cuối

- Sulforaphane tiêu diệt HP - gây ra

sự loét dạ dày mà còn gia tăng đáng

kể ung thư dạ dày

- Tác dụng kháng oxy hóa của

các glucosinolate và Aglycone

được ứng dụng phòng chống các

chất độc xâm nhập vào cơ thể,

trong đó đáng kể chống độc hại

của khói thuốc lá

• Phòng ngừa ngộ độc do khói thuốc lá và chống độc cho

những người nghiện hút thuốc lá.

- Nghiên cứu trên 60 người nghiện thuốc dùng dịch chiết toàn phần mầm cây súp lơ đã thu được kết quả rất khả quan Việc sản sinh, tàng trữ gốc tự do trong cơ thể đã giảm bớt Hàm lượng các chất kháng oxy hóa trong cơ thể, chất khử Glutathione (GSH) và Vitamin E, C đều tăng

• Phòng chống một số bệnh ở người cao tuổi, người già

- Ở người cao tuổi toàn cơ thể lão hóa,

hệ miễn dịch suy giảm cho nên sức đề

kháng giảm,… biểu hiện là giảm trí

nhớ, tim mạch không khỏe, dễ bị cao

huyết áp, có thể bị nhồi máu cơ tim,

bệnh tim và đột quỵ

- Kết quả nghiên cứu của Viện Hàn

lâm Khoa học Mỹ về 4 vấn đề được

công bố, xuất bản trong tháng 5 -

2007, cho thấy hợp chất toàn phần

trong mầm Cải hoa có thể bảo vệ

chống lại tress Oxy hóa, có thể giảm

huyết áp cao, sự nguy hiểm của bệnh

tim mạch

3 Tổng quan về một số phương pháp chiết xuất hợp chất tự nhiên để ứng dụng trong việc chiết xuất hoạt

chất có lưu huỳnh của họ Cải

 Bản chất của nguyên liệu: Với việc chiết xuất các dạng nguyên

liệu đã già, rắn chắc ta cần xay nhỏ nguyên liệu tạo điều kiện cho

dung môi dễ thấm ướt nguyên liệu, chất tan dễ khuếch tán vào dung môi Trong rau họ Cải cần quan tâm đến các tạp chất dầu béo và sáp

Có nhiều phương pháp chiết xuất các hoạt chất tự nhiên: phương pháp ngấm kiệt, phương pháp đun hồi lưu, phương pháp chiết bằng siêu âm,… Ở bất kỳ phương pháp nào cũng có chung các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất là: Bản chất của nguyên liệu; Các yếu tố thuộc về dung môi; Phương pháp chiết xuất

 Các yếu tố thuộc về dung môi: Chọn loại dung môi hòa tan tốt

hoạt chất cần chiết và tính chất hòa tan có chọn lọc, dung môi phải phù hợp với kỹ thuật và thiết bị chiết xuất, hiệu quả kinh tế, không gây ô nhiễm môi trường

 Nhiệt độ chiết xuất: yếu tố nhiệt độ trong quá trình chiết xuất

được lựa chọn hoàn toàn phụ thuộc vào sự bền vững của hoạt chất

cần chiết với nhiệt độ

 Các loại dung môi thường được sử dụng để chiết xuất và tinh chế hoạt chất có lưu huỳnh ở rau họ Cải bao gồm chloroform; n.hexan; methanol; ethanol, các hoạt chất cần chiết đều an toàn ở nhiệt độ sôi của các dung môi này

- Có nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau, trong đó có phương pháp chiết xuất bằng siêu âm Phương pháp này này có các đặc tính riêng và hiệu quả hơn so với các phương pháp chiết xuất khác

II Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

1 Nguyên liệu và phương pháp sơ chế

2 Nội dung nghiên cứu

3 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất

1 Nguyên liệu và phương pháp sơ chế

 Cải xanh và suplơ ở 3 thời

điểm sinh trưởng và phát triển

khác nhau: mầm giá, chớm ra

hoa (hoa nụ) và hoa nở đã

được chọn để làm nguyên liệu

trong công trình nghiên cứu

này

 Điều kiện của nguyên liệu: Những nguyên liệu này đã được lựa chọn và thu mua dưới dạng tươi ở vùng trồng rau Đông Anh và Đông Dư (Hà Nội) Bảo quản nguyên liệu ở nơi thoáng mát và tiến hành các thí nghiệm ngay sau thu mua không quá 3 giờ

 Nguyên liệu phối hợp cùng là củ nghệ:

- Củ Nghệ thu hoạch vào tháng 4,

thân rễ phát triển đầy đủ thân rễ cấp

1, cấp 2 và cấp 3 Cây hoang dại

được thu thập ở miền núi phía bắc

(Hoà Bình), cây gieo trồng được thu

thập ở đồng bằng Bắc Bộ (Hưng Yên)

- Từ nguyên liệu thu mua việc nghiên cứu chiết xuất các curcuminoid theo hướng công nghiệp đã được thực hiện tại Viện nghiên cứu thực phẩm chức năng (RIFF)

2 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu xác định hàm lượng hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) ở 3 thời điểm sinh trưởng và phát triển: Mầm giá, thời kỳ hoa nụ và thời kỳ hoa nở

- Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất hoạt chất có lưu huỳnh (sulforaphane và dẫn chất của nó) từ Suplơ và cải xanh

- Nghiên cứu quy trình công nghệ chế biến 1 loại thực phẩm chức năng bằng cách phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh chiết xuất được từ các loại rau nghiên cứu với bột nghệ vàng giàu curcumin, tumeric và ukon nhằm phục vụ cho nhóm người cao tuổi

3 Phương pháp nghiên cứu:

 Phương pháp nghiên cứu xác định hoạt chất:

- Việc xác định sulforaphane và Indol-3-carbinol có trong các nguyên liệu đã chuẩn bị sẵn được tiến hành bằng phương pháp HPLC/MS và được thực hiện trên máy HPLC Hitachi

- Để xác định được chất lượng của sản phẩm, tiến hành kiểm tra bằng phương pháp phân tích sắc ký lỏng cao áp (HPLC) tại Viện Bảo

- Việc đánh giá chất lượng sản phẩm các hợp chất có chứa lưu huỳnh được tiến hành bằng phương pháp HPLC/MS

 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo thực phẩm chức năng Sucur

- Quy trình công nghệ này chủ yếu dựa trên viêc phối chế các hoạt chất có lưu huỳnh glucosinolate nhóm sulforaphane và indol -3-carbinol với hoạt chất curcuminoid của nghệ nhằm tạo ra Sucur

- Việc kết hợp glucosinolate nhóm sulforaphane và Indol – 3 - carbinol được chiết xuất từ các loại rau cải họ Cải và Curcuminoid

là sự kết hợp đồng thời sự tác dụng kháng oxy hóa gián tiếp và kháng oxy hóa trực tiếp

- Loại TPCN Sucur này phục vụ

cho: Người già yếu hoặc có nguy cơ

nhồi máu cơ tim; người bị đau dạ

dày, nguy cơ đau dạ dày, tá tràng,

nguy cơ ung thư đường tiêu hoá,

người bị lão và các tác hại xấu của

môi trường đối với mắt

 Phương pháp xác định thủy phần: Việc xác định độ ẩm của

nguyên liệu đã dựa trên nguyên tắc sấy khô đến trọng lượng không đổi, sau đó cân lượng nguyên liệu còn lại để suy ra độ ẩm

 Phương pháp xử lý số liệu: Việc xử lý số liệu đã được tiến

hành theo phương pháp loại trừ sai số thô và lấy kết quả trung

bình

III Kết quả

1 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá và chế biến hoa suplơ

và cây cải xanh

Nhận xét: Việc gieo trồng cả 2 loại mầm giá phụ thuộc chủ yếu

vào mùa vụ, đặc biệt khó khăn ở mùa hè Khối lượng sản phẩm mầm giá rau cải xanh cao hơn mầm giá rau súp lơ Bột rau mầm giá rất dễ bị côn trùng (con mọt) tấn công, khó bảo quản lâu dài

 Kết quả nghiên cứu sản xuất mầm giá:

Ký

Khối Chiều Khối Bột khô lượng cao lượng Khối Tỷ lệ

(gam) (cm) (gam) (gam)

1 Suplơ 100 1,8 – 2,5 520 52,0 5,9 48,9

xanh

2 Cải 100 2,1 – 3 555 56,5 6,2 53,0

xanh

Ký hiệu Khối lượng

Nhận xét: Khối lượng sản phẩm bột của cây cải xanh thấp hơn

bột hoa súp lơ Bột hoa súp lơ rất dễ bị côn trùng (mọt) tấn

công, cần có biện pháp bảo quản lâu dài

Bảng 2: Hiệu suất bột khô khi chế biến hoa súp lơ và cây cải xanh

2 Kết quả nghiên cứu việc xác định hàm lượng glucosinolate ở các thời điểm sinh trưởng và phát triển khác nhau của suplơ và cải xanh

Nhận xét: Nhóm hoạt chất này có hàm lượng cao ở giai đoạn sinh

trưởng mầm giá Ở cây trưởng thành nhóm hoạt chất này chủ yếu tập trung ở hoa

Bảng 3: Hàm lượng glucosinolate toàn phần nhóm sulforaphane của suplơ xanh ở các thời điểm sinh trưởng và phát triển khác nhau

Mẫu Nguyên Độ Lượng hoạt

Bảng 4: Hàm lượng glucosinolate nhóm sulforaphane của

Nhận xét: Hàm lượng glucosinolate toàn phần của mầm giá 2 loại

cây súp lơ xanh và cây cải xanh là tương đương, nhưng hàm lượng sulforaphane ở mầm giá súp lơ cao hơn ở mầm giá rau cải xanh

3 Kết quả nghiên cứu việc chiết xuất glucosinolate

 Kết quả khảo sát về các phương pháp chiết xuất

Phương Khối lượng

Thể tích

glucosinolate

Tỷ lệ

pháp chiết mẫu (ml) toàn phần (%)

- Chiết hồi lưu : thời gian chiết không kéo dài, hiệu suất thu hòi sản phẩm cao Thiết bị chiết không quá phức tạp, có thể áp dụng khi sản xuất lớn

- Chiết ngấm kiệt: tốn thời gian chiết cũng như thời gian thu hồi dung môi do lượng dung môi nhiều Thiết bị đơn giản

- Chiết siêu âm: thời gian chiết ngắn, tốn kém năng lượng thấp Thiết bị tạo siêu âm phải nhập ngoại Nếu sản xuất lớn, thiết bị tạo siêu âm phải có công suất lớn, Việt Nam chưa sản xuất loại thiết bị này

- Dựa trên kết quả khảo sát các phương pháp chiết xuất nói trên, chúng tôi chọn phương pháp chiết hồi lưu để chiết glucosinolate nhóm sulforaphane

Nhận xét:

 Kết quả khảo sát việc sử dụng dung môi chiết xuất

Bảng 7: So sánh hiệu quả của các dung môi sử dụng chiết xuất

glucosinolate nhóm sulforaphane

Khối lượng

glucosinolate

Tỷ lệ thu hồi STT Dung môi toàn phần

- Dung môi để chiết xuất glucosinolate nhóm sulforaphane:

- Dung môi chiết xuất glucosinolate nhóm Indol-3-carbinol

Bảng 8: So sánh hiệu quả chiết xuất của các dung môi

Kết quả khảo sát về thời gian chiết xuất.

Bảng 9: Hiệu suất chiết xuất glucosinolate nhóm

sulforaphane theo thời gian

STT

Thời gian Khối lượng glucosinolate

Tỷ lệ thu hồi chiết (giờ) mẫu (gam) toàn phần

Nhận xét : Thời gian chiết 2,5 giờ đã cho kết quả tốt nhất

Từ 2 bảng trên: Dựa vào các kết quả nghiên cứu về các yếu tố

chiết xuất vừa nói trên, để chiết xuất glucosinolate nhóm sulforaphane chúng tôi chọn phương pháp chiết xuất đun hồi lưu với dung môi CHCl3, thời gian chiết là 2,5 giờ

4 Kết quả các việc nghiên cứu sản xuất TPCN Sucur

Quy trình sản xuất TPCN viên nang sucur

• Các chỉ tiêu cảm quan:

- Trạng thái : Dạng bột mịn, đóng trong viên nang

- Màu sắc : Màu vàng sẫm

- Vị: Có mùi thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ

- Tạp chất : không có tạp chất nhìn thấy bằng mắt thường

- Có tác dụng hỗ trợ trong điều trị giảm thiểu nguy cơ ung thư, viêm loét dạ dày, tá tràng

- Quy trình chiết xuất này có thể ứng dụng cho việc sản xuất lớn

 Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm sản phẩm TPCN Sucur:

- Đã nghiên cứu việc phối chế bột súp lơ xanh, glucosinolatse toàn phần của một số rau họ Cải với Curcuminoid (tinh chất củ Nghệ)