Nghiên cứu chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ sargassum mcclurei bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt

i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, Trước hết, em xin gửi tới Ban Giám hiệu- Trường Đại Học Nha Trang, Lãnh đạo phòng Đào tạo Đại học và Lãnh đạo khoa Công nghệ thực phẩm lời cám ơn, niềm kính trọng và lòng tự hào vì được học tập tại Trường trong những năm qua. Lòng biết ơn sâu sắc xin được gửi tới TS.Vũ Ngọc Bội- Trưởng khoa Công nghệ thực phẩm và ThS. Đặng Xuân Cường- Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án vừa qua. Xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các thầy cô trong nhà trường đã giảng dạy em trong những năm tháng qua. Xin tỏ lòng biết ơn cha mẹ và gia đình đã tạo điều kiện cho em được học tập và xin cám ơn bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong quá trình học tập vừa qua. Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2012 Người thực hiện Nguyễn Thị Thảo ii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Rong mơ Sargassum mcclurei 1 1.1.1. Sự phân bố của rong mơ 1 1.1.2. Đặc điểm của rong mơ Sargassum mcclurei 2 1.1.3. Thành phần hóa học trong rong mơ Sargassum mcclurei 3 1.1.4. Công dụng và vai trò sinh học của rong mơ 4 1.1.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng rong mơ S. mcclurei tại Việt Nam 6 1.2. Quá trình oxy hóa và phlorotannin chống oxy hóa 7 1.2.1. Quá trình oxy hóa và các gốc tự do 7 1.2.2. Phlorotannin 13 1.2.3. Hoạt tính sinh học của phlorotannin 17 1.2.4. Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa trên thế giới 18 1.2.5. Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa ở Việt Nam 21 1.3. Một số phương pháp chiết xuất phlorotannin 22 1.3.1. Cơ sở của quá trình tách chiết 22 1.3.2. Chọn dung môi để chiết xuất 22 1.3.3. Các phương pháp chiết tách bằng dung môi 25 1.3.4. Một số phương pháp chiết tách khác 26 1.4. Một số quá trình xảy ra trong quá trình chiết 29 1.4.1. Quá trình khuếch tán 29 1.4.2. Quá trình thẩm thấu 31 iii 1.4.3. Quá trình thẩm tích 32 1.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết 32 1.5.1. Dung môi 32 1.5.2. Những yếu tố về kỹ thuật 33 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1. Đối tượng nghiên cứu 36 2.2. Phương pháp nghiên cứu 36 2.2.1. Phương pháp xác định hàm ẩm 36 2.2.2. Phương pháp định lượng hàm lượng phlorotannin tổng số 36 2.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa tổng 36 2.2.5. Quy trình dự kiến chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong S. mcclurei 37 2.2.6. Bố trí thí nghiệm 39 2.3. Hóa chất và thiết bị 46 2.3.1. Hóa chất 46 2.3.2. Thiết bị 46 2.4. Phương pháp xử lý số liệu 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47 3.1. Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình chiết phlorotannin 47 3.1.1. Ảnh hưởng của dung môi đến khả năng chiết phlorotannin 47 3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethnol đến khả năng chiết phlorotannin 50 3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến khả năng chiết phlorotannin 54 3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết phlorotannin 57 3.1.5. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chiết phlorotannin 61 3.1.6. Ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng chiết phlorotannin 64 3.1.7. Ảnh hưởng của pH dung đến khả năng chiết phlorotannin 67 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hàm lượng phlorotannin và hoạt tính chống oxy hóa tổng 70 iv 3.3. Đề xuất quy trình chiết phlorotannin thô từ rong mơ sargassum mcclurei 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 1. Kết luận 77 2. Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AA : Acid ascorbic EtOH : Ethanol EtOAC : Ethyl acetate DM : Dung môi NL : Nguyên liệu DPPH : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl h : giờ vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích rong Mơ theo vùng biển các tỉnh 1 Bảng 1.2. Hợp chất polyphenol trong một số loại trái cây 11 Bảng 1.3. Hàm lượng phlorotannin trong một số loại tảo nâu 20 Bảng 1.4. Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến trong chiết xuất hợp chất tự nhiên 23 Bảng 1.5. Độ nhớt ( η ) và sức căng bề mặt ( δ ) của một số dung môi thường gặp ở nhiệt độ 20 0 C ( xếp theo thứ tự tăng dần). 33 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Rong mơ mang nhiều trứng các loài thủy sản bị giật cả gốc, mang theo cả san hô 5 Hình 1.2. Rong mơ bị khai thác phơi trên bãi biển 6 Hình 1.3. Quá trình gây hại của gốc tự do 9 Hình 1.4. Cấu trúc hóa học của phlorogluciol (i) và các nhóm của phlorotannin [ tetrafucol A (ii), tetraphlorethol B(iii), fucodiphlorethol A(iv), tetrafuhalol A (v), tetrasofuhalol (vi), phlorofucofuroeckol (vii) 14 Hình 1.5: Sự kết hợp của nhóm acetate 15 Hình 1.6. Sự hình thành phloroglucinol 15 Hình 1.7. Mô hình phlorotannin liên kết cộng hóa trị với acid alginic của màng tế bào tảo nâu. 16 Hình 2.1. Loài Sargassum mcclurei tại Hòn Chồng, Nha Trang, Khánh Hòa 36 Hình 2.2. Quy trình dự kiến chiết xuất phlorotannin từ rong sargassum mcclurei 37 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của dung môi đến khả năng chiết phlorotannin 39 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến khả năng chiết phlorotannin 40 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng chiết phlorotannin 41 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian đến khả năng chiết phlorotannin 42 Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng chiết phlorotannin 43 Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của pH dung môi đến khả năng chiết phlorotannin 44 Hình 2.9. Xác định nhiệt độ cô đặc dịch chiết thu cao thô 45 Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng phlorotannin 47 Hình 3.2. Ảnh hưởng của dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 48 viii Hình 3.3. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin 48 Hình 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm lượng phlorotannin 51 Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 51 Hình 3.6. Sự tương quan của hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin 52 Hình 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng phlorotannin 54 Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM/NL đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 55 Hình 3.9. Sự tương quan của hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin 55 Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng phlorotannin 58 Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 58 Hình 3.12. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổngvà hàm lượng phlorotannin 59 Hình 3.13. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng phlorotannin 61 Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 62 Hình 3.15. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng phlorotannin 62 Hình 3.16. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hàm lượng phlorotannin 65 Hình 3.17. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 65 Hình 3.18. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin 66 Hình 3.19. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng phlorotannin 67 Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa 68 Hình 3.21. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng phlorotannin 68 Hình 3.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hàm lượng phlorotannin 71 Hình 3.23. Ảnh hưởng của nhiệt độ cô đặc đến hoạt tính chống oxy hóa tổng 71 Hình 3.24. Sự tương quan giữa hoạt tính chống oxy hóa tổng và hàm lượng phlorotannin 72 Hình 3.25. Quy trình chiết xuất dịch thô phlorotannin từ Sargassum mcclurei 75 ix MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Rong biển được coi là loài thực vật biển quý giá do giá trị dinh dưỡng. Trong rong biển có chứa các chất tự nhiên có hoạt tính sinh học như: iod, alginate, fucoidan, phlorotannin… Việt Nam là đất nước ở vùng nhiệt đới và có thềm lục địa rộng trên 1 triệu km 2 , là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nghiên cứu về rong biển. Rong biển Việt Nam khá phong phú vì thành phần loài, trữ lượng và hiện cũng chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ. Trong rong biển, rong mơ là đối tượng có giá trị cao do chứa các chất có khả năng chống oxy hóa như phlorotannin. Hiện trong nước đã có một số nghiên cứu về rong mơ và phlorotannin từ rong mơ. Tuy vậy việc nghiên cứu chỉ mới được bắt đầu và được thực hiện chủ yếu ở Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang. Trên cơ sở được sự đồng ý của Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và khoa Công nghệ thực phẩm, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ Sargassum mcclurei bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt” Mục đích nghiên cứu Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình chiết và cô đặc phlorotannin và từ đó hoàn thiện quy trình thu nhận dịch phlorotannin thô. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là loài Sargassum mcclurei được thu hái ở Hòn Chồng – Tp.Nha Trang –Khánh Hòa. Nội dung nghiên cứu 1. Xác đinh một số thông số của quá trình chiết phlorotannin bằng phương pháp hồi lưu gia nhiệt: thời gian, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, pH, …. 2. Khảo sát quá trình cô đặc dịch phlorotannin thô. x 3. Đề xuất quy trình thu nhận phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ Sargassum mcclurei. Ngoài sự nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, bạn bè tôi đã hoàn thành đề tài được giao. Trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian thực tập ngắn, kiến thức còn hạn chế và bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. [...]... 10 loài Các quan tr ng là: rong Câu (Gracilaria), rong mơ (Sargassum) , rong i tư ng ông (Hypnea), và rong Bún (Enteromorpha) Trong ó rong mơ Sargassum mcclurei ư c phân lo i như sau: Ngành Ochrophyta L p Phaeophyceae B Fucales H Sargassaceae Chi Sargassum Loài Sagarssum mcclurei 1.1.1 S phân b c a rong mơ Rong mơ phân b d c b bi n nư c ta Khu v c mi n Trung và phía Nam, rong mơ t p trung chính t i các... hàng lo t các nguyên t hóa h c Hàm lư ng các nguyên t khoáng trong rong thư ng l n hơn nư c bi n ch ng h n: lư ng I2 c a rong Nâu l n hơn trong nư c bi n t 80- 90 l n Do ó Iod trong rong ư c nghiên c u nhi u s n xu t mu i Hàm lư ng trung bình Iod trong S mcclurei là 0,09% so v i tr ng lư ng khô 1.1.4 Công d ng và vai trò sinh h c c a rong mơ [41] 1.1.4.1 Công d ng c a rong mơ - Rong mơ ư c coi là th c... phân b phlorotannin ch ng oxy hóa trong m t s loài rong nâu sargassum Khánh Hòa theo th i gian sinh trư ng ã ư c công b năm 2011 [2] - Năm 2011, d ng mô hình áp ng Xuân Cư ng, Tr n Th Thanh Vân, Vũ Ng c B i ã ng ng b m t Box-Behnken trong t i ưu hóa công an chi t phlorotannin t rong nâu (Sargassum aemulum Sonder) Khánh Hòa [3] - T i ưu hóa quá trình chi t phlorotannin t baccularia rong nâu Sargassum. .. 1.2 Quá trình oxy hóa và phlorotannin ch ng oxy hóa 1.2.1 Quá trình oxy hóa và các g c t do [5] 1.2.1.1 Quá trình oxy hóa Quá trình oxy hóa là quá trình ph n ng hóa h c x y ra, trong ó electron ư c chuy n sang ch t oxy hóa 1.2.1.2 G c t do Theo nh nghĩa, g c t do (Free radical) là b t c ch t nào ch có m t i n t duy nh t (electron mang i n âm) hay m t s l i nt Trong di n ti n hóa h c, m t i n t b tách... này tương ng v i vi c rong hoàn thành giai o n pháp tri n tr c chính T tháng 1 tr i các nhánh chính c a rong phát tri n nhanh v chi u dài và t kích thư c t i a vào tháng 4, giai o n này tương ng v i th i kỳ rong phát tri n nhanh chóng các nhánh th c p Sau khi t kích thư c t i a, rong s d n tàn l i vào tháng sau ó 3 1.1.3 Thành ph n hóa h c trong rong mơ Sargassum mcclurei [8] Rong ư c l y t i Hòn Ch... ăn c - Phlorotannin óng vai trò quan tr ng trong b o v n i, ngo i bào do quá trình h p th và quá trình oxy hóa B c x có th làm t n thương t bào rong do s peproxy hóa lipid c a màng t bao ngăn ch n quá trình oxy hóa trong t bào, phlorotannin ư c t ng h p Phlorotannin h p th tia UV, ch y u là UVC và m t ph n UVB, v i bư c sóng c c i t i 195 nm và 265 nm [17, 21] 17 - Như v y, sinh kh i c a rong nâu... than ho t tính dùng trong y dư c 1.1.4.2 Vai trò sinh h c c a rong mơ Rong mơ có vai trò r t quan tr ng v m t sinh thái h c Cùng v i các nhóm rong bi n và c bi n khác, rong mơ óng vai trò quan tr ng trong vi c i u hòa, cân b ng h sinh thái ven bi n Rong mơ h p thu ch t dinh dư ng, làm s ch nư c, là m t m c xích quan tr ng trong m i quan h h u cơ và s tương tác gi a các thành t trong h sinh thái r n... n Hóa h c trong 7 tài nghiên c u “ Phân l p và Trung” ã s d ng S mcclurei c i m c a fucoidan t năm loài rong mơ tách chi t và tinh ch fucoidan” Năm 2010, TS Lê Như H u Vi n nghiên c u và Trang cùng c ng s mi n ã nghiên c u ng d ng Công ngh Nha tài “Ti m năng rong bi n làm nguyên li u s n xu t ethanol nhiên li u t i Vi t Nam”, S mcclurei ư c s d ng làm nguyên li u s n xu t ethanol 1.2 Quá trình oxy hóa. .. năng ch ng oxy hóa ph thu c vào s lư ng và s s p x p các nhóm hydroxyl và m c c u trúc c a liên h p, cũng như s có m t c a electron cho và electron nh n trong nhóm th vào c u trúc vòng [27] Ngày nay, ho t tính sinh h c a d ng c a phlorotannin ư c báo cáo như sau: - Phlorotannins ư c s d ng làm ch t ch ng oxy hóa, ch ng viêm, và ch ng lão hóa Lão hóa c p t bào ư c c trưng b i s stress oxy hóa, viêm nhi... scoparium 126,73 21 1.2.5 Tình hình nghiên c u phlorotannin ch ng oxy hóa Vi t Nam Hi n nay vi c nghiên c u tách chi t và ng d ng phlorotannin vào trong th c ph m t i Vi t Nam ã và ang ư c Vi n Nghiên C u và ng d ng Nha Trang ti n hành nghiên c u: - Năm 2009, ng Xuân Cư ng ã nghiên c u thành công vi c thu nh n d ch chi t kháng khu n ch a polyphenol/ phlorotannin t rong nâu Dictyota dichotoma Tác gi . nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và khoa Công nghệ thực phẩm, em đã thực hiện đề tài Nghiên cứu chiết phlorotannin chống oxy hóa từ rong mơ Sargassum mcclurei bằng phương pháp hồi. phlorotannin chống oxy hóa trên thế giới 18 1.2.5. Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa ở Việt Nam 21 1.3. Một số phương pháp chiết xuất phlorotannin 22 1.3.1. Cơ sở của quá trình tách chiết. được nghiên cứu một cách đầy đủ. Trong rong biển, rong mơ là đối tượng có giá trị cao do chứa các chất có khả năng chống oxy hóa như phlorotannin. Hiện trong nước đã có một số nghiên cứu về rong