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

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

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

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

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

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

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 200C ( xếp theo thứ tự tăng dần) 33

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

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

Việt Nam là đất nước ở vùng nhiệt đới và có thềm lục địa rộng trên 1 triệu

km2, 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

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

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Rong mơ Sargassum mcclurei [8]

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho rong biển phát triển Theo thống kê, nước ta có khoảng 794 loài rong biển, phân bố ở vùng biển phía bắc 310 loài, miền Nam 484 loài, 156 loài tìm thấy ở cả hai miền (Nguyễn Hữu Dinh, 1998) Trong đó 90 loài đã sử dụng cho chế phẩm công nghiệp

24 loài, dược liệu 18 loài, thực phẩm 30 loài, thức ăn gia súc 10 loài Các đối tượng quan trọng là: rong Câu (Gracilaria), rong mơ (Sargassum), rong Đông (Hypnea),

và rong Bún (Enteromorpha) Trong đó rong mơ Sargassum mcclurei được phân

loại như sau:

1.1.1 Sự phân bố của rong mơ

Rong mơ phân bố dọc bờ biển nước ta Khu vực miền Trung và phía Nam, rong mơ tập trung chính tại các tỉnh: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Kháng Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Vũng Tàu, Kiên Giang, cụ thể ở bảng 1.1 sau:

Bảng 1.1 Diện tích rong Mơ theo vùng biển các tỉnh [8]

Các địa danh Diện tích (m2) Năng suất sinh lượng

Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong mơ mọc cao nhất, tổng diện tích lên đến 2.000.000 m2, sinh lượng khá cao có thể lên tới hơn 5,5 kg/m2,trữ lượng có thể khai thác hàng năm có thể ước tính hơn 11.000 tấn rong tươi [8]

Theo kết quả khảo sát của tiến sĩ Bùi Minh Lý, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cho thấy: rong mơ là loài chiếm ưu thế nhất ở các khu vực với trữ lượng chiếm 98% tổng trữ lượng của các bãi rong, mật độ cây trung bình 43,8 ±20,2 cây/m2 và sinh lượng trung bình đạt 456 ± 64,2 g khô/ m2 Diện tích phân bố rong mơ tại Khánh Hòa ước tính là 1.167,33 ha, trữ lượng 7.302,12 tấn khô/năm, tập trung ở 4 khu vực chính: Vịnh Vân Phong, đầm Nha Phu, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh Số lượng loài ưu thế tạo nên sinh lượng lớn ở các điểm

khảo sát là 21 loài Trong đó có loài Sagarssum mcclurei có tần suất xuất hiện cao

trên 95%, thường thấy ở phần lớn các bãi triều ven bờ với độ sâu từ 1 đến 6m [9]

1.1.2 Đặc điểm của rong mơ Sargassum mcclurei [11]

Sargassum mcclurei dài 1 -2 m, có khi dài đến 4 m hay hơn khi mọc ở sâu

Đĩa bám rộng khoảng 1 cm, thường mọc liên kết 2 – 3 đĩa bám chung Đĩa bám có

xẻ thùy nhưng không sâu Trục chính hình trụ ngắn khoảng 1cm Nhánh chính hình trụ không có gai, to khoảng 1,5 – 2 mm, các nhánh bên mọc cách nhau 3 – 7 cm dài

20 cm, lá hơi dày và dai chắc có hình bầu dục kéo dài, dài 1 – 3 cm, mép lá có răng cưa nhọn Gân giữa không rõ, cuống lá ngắn Phao nhiều, hình xoắn hay hơi kéo dài,to 2-5mm thường nằm trong 1 lá nhỏ hình dạng rất biến thiên Khi rong còn non hay ở phần gốc, phao có cánh bao quanh, hình dạng giống như lá

S mcclurei thích nghi rộng với các dạng vật bám và điều kiện môi trường

khác nhau Chúng có thể mọc trên vách đá dốc đứng hay bãi san hô bằng phẳng Chu kỳ sống của rong mơ S mcclurei là một năm kể từ khi rong bắt đầu mọc S mcclurei có xu hướng tăng trưởng rất chậm về chiều dài, giai đoạn này

tương ứng với việc rong hoàn thành giai đoạn pháp triển trục chính Từ tháng 1 trở

đi các nhánh chính của rong phát triển nhanh về chiều dài và đạt kích thước tối đa vào tháng 4, giai đoạn này tương ứng với thời kỳ rong phát triển nhanh chóng các nhánh thứ cấp Sau khi đạt kích thước tối đa, rong sẽ dần tàn lụi vào tháng sau đó

1.1.3 Thành phần hóa học trong rong mơ Sargassum mcclurei [8]

Rong được lấy tại Hòn Chồng - Nha Trang, và thành phần hóa học như sau:

1.1.3.1 Sắc tố

Sắc tố trong rong nâu là diệp lục tố (chlorophyl), diệp hoàng tố (xantophyl), sắc tố màu nâu (fucoxanthin), sắc tố đỏ (caroten) Tùy theo tỷ lệ các loại sắc tố mà rong có màu từ nâu - vàng - nâu đậm - vàng lục Nhìn chung sắc tố của rong mơ là khá bền

1.1.3.2 Glucid

- Monosacharide: quan trọng nhất trong rong là đường Mannitol, được

Stenhouds phát hiện năm 1884 và được Kylin (1913) chứng minh thêm Hàm lượng

Mannitol trong loài S mcclurei có hàm lượng cao nhất khoảng 11,3- 16,73% so với

trọng lượng khô, tùy thuộc vào thời gian sinh trưởng trong năm của rong và đạt cao nhất vào đầu mùa hè (tháng 4)

- Polysacaride:

+ Alginic: Là một polysacaride tập chung ở giữa vách tế bào, là thành phần

chủ yếu tạo thành tầng bên ngoài của màng tế bào rong Alginic và các muối của chúng có nhiều công dụng trong ngành công nhiệp, y học, nông học và thực phẩm

Hàm lượng alginic của loài S mcclurei khoảng 29,98 - 39.30% so với trọng lượng

khô và đạt cao nhất vào tháng 4

+ Fucxinic: Có tính chất gần giống với acid alginic Acid fucxinic tác dụng

với acid sunfuric tạo hợp chất màu phụ thuộc vào nồng độ acid sunfuric

+ Fucoidin: Là muối giữa acid fucoidinic với các kim loại hóa trị khác nhau

như Ca, Cu, Zn Fucoidin có tính chất gần giống với acid alginic, nhưng hàm lượng thấp hơn

+ Laminarin: Là tinh bột của rong Laminarin thường ở dạng bột không màu,

không mùi có hai loại: tan trong nước và không tan trong nước

+ Cellulose: Là thành phần tạo nên vỏ cây rong

Hàm lượng trung bình Iod trong S mcclurei là 0,09% so với trọng lượng khô

1.1.4 Công dụng và vai trò sinh học của rong mơ [41]

1.1.4.1 Công dụng của rong mơ

- Rong mơ được coi là thực phẩm rất bổ dưỡng, có thể phòng ngừa và điều

trị một số bệnh, đặc biệt là bệnh bứu cổ do rong mơ chứa nhiều iot

- Rong mơ là nguyên liệu chính cho sản xuất keo alginate, rất quý cho công

nghiệp, được dùng để bao viên thuốc, làm huyết thanh nhân tạo, làm chỉ khâu vết

mổ, chất sát trùng, thuốc cầm máu…vv

- Trong công nghiệp, dùng để chế phẩm in hoa, hồ vải, dán gỗ, chế tơ nhân tạo, làm diêm Trong nông nghiệp dùng làm phân bón, pha chế thuốc trừ sâu, thay thế phèn chua

- Trong thực phẩm, dùng để chế các loại rượu, bánh kẹo, đồ uống Ngoài ra,

bã rong mơ có thể tận dụng, để chế than hoạt tính dùng trong y dược

1.1.4.2 Vai trò sinh học của rong mơ

Rong mơ có vai trò rất quan trọng về mặt sinh thái học Cùng với các nhóm rong biển và cỏ biển khác, rong mơ đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa, cân bằng hệ sinh thái ven biển Rong mơ hấp thu chất dinh dưỡng, làm sạch nước, là một mắc xích quan trọng trong mối quan hệ hữu cơ và sự tương tác giữa các thành

tố trong hệ sinh thái rạn san hô Đặc biệt các bãi rong mơ chính là nơi cư ngụ, ươm nuôi ấu trùng, sinh trưởng và sinh sản của rất nhiều loài thủy hải sản như cá chuồn,

cá dìa, mực…vv

- Do chưa nhận thấy được những giá trị to lớn về mặt sinh thái của rong mơ, cũng như mong muốn tìm được một nguồn thu cho gia đình đã có những thời điểm, người dân khai thác rong mơ một cách rầm rộ để bán cho các thương lái Nguy hiểm hơn, ngư dân lại khai thác vào thời điểm rong đang độ phát triển mạnh (từ tháng 3 đến tháng 7), đây là thời điểm mà trên các nhánh rong chứa vô số trứng của các loài cá chuồn, cá dìa, mực và rất nhiều loài hải sản khác

Hình 1.1 Rong mơ mang nhiều trứng các loài thủy sản bị giật cả gốc,

mang theo cả san hô (Photo: Chu Mạnh Trinh, 7/2011)

Để khai thác rong mơ, người dân lặn xuống và giật mạnh từng bụi rong làm

vỡ nát, hư hại nhiều diện tích san hô, các riềm đá, kéo theo sự hủy hoại các hợp phần đáy và các quần xã sinh vật sống cùng Với phương cách khai thác như vậy, ngư dân đã vô tình làm hủy hoại nghiêm trọng môi trường sống, cắt đứt nhiều mắc xích quan trọng trong chuỗi thức ăn tự nhiên Việc khai thác rong mơ đồng nghĩa với việc mất đi một số lượng lớn trứng các loài thủy sản do chúng dính vào rong Một số trứng bị tách khỏi giá thể (cành rong), trôi lơ lửng làm mồi cho địch hại Cá thể nhỏ không có nơi cư trú, cá trưởng thành không có nơi sinh sản… và toàn bộ ngôi nhà sinh thái của chúng bị đảo lộn hoàn toàn

Rong mơ phơi khô được các thương lái mua với giá 5.000 đ/kg Theo các nhà khoa học ước tính trong 1 kg rong mơ đó có hàng ngàn trứng các loài thủy sản

mà theo tự nhiên chúng sẽ phát triển cung cấp cho ngư trường hàng tạ sản lượng thủy sản vào năm sau

Hình 1.2 Rong mơ bị khai thác phơi trên bãi biển

Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và Viện Hải dương học Nha Trang, đã tiến hành nghiên cứu nhiều đề tài khoa học về rong mơ, nhằm đánh giá hiện trạng và tìm các giải pháp bảo vệ nguồn lợi này

1.1.5 Tình hình nghiên cứu và sử dụng rong mơ S mcclurei tại Việt Nam

S mcclurei thuộc nhóm rong mơ là loài có nhiều ưu thế, sản lượng cao, phân

bố rộng do đó chúng được nghiên cứu rất nhiều

Năm 2001, tác giả Khổng Trung Thắng đã hoàn thành đề tài “ nghiên cứu hoàn thiện quy trình chiết tách alginate natri từ rong nâu qua xử lý CaCl2 và ứng dụng làm chất mang cố định tế bào trong lên men dịch chiết dứa” Tác giả đã sử

dụng S mcclurei làm đối tượng nghiên cứu[11]

Năm 2004, các tác giả Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa trường Đại học Thủy sản Nha trang cho xuất bản các kết quả nghiên cứu của mình trong cuốn Chế biến rong biển tại nhà xuất bản Nông nghiệp,

tp Hồ Chí Minh, trong đó rong mơ S mcclurei được phân loại và xác định thành

phần hóa học Các tác giả cũng khẳng định rong đủ tiêu chuẩn chất lượng để sản xuất alginate với chất lượng tốt[8]

Năm 2006, các tác giả Nguyễn Duy Nhứt, Bùi Minh Lý- phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang, Nguyễn Mạnh Cường, Trần Văn Sung- viện Hóa học trong

đề tài nghiên cứu “ Phân lập và đặc điểm của fucoidan từ năm loài rong mơ ở miền

Trung” đã sử dụng S mcclurei để tách chiết và tinh chế fucoidan”

Năm 2010, TS Lê Như Hậu Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang cùng cộng sự đã nghiên cứu đề tài “Tiềm năng rong biển làm nguyên liệu sản

xuất ethanol nhiên liệu tại Việt Nam”, S mcclurei được sử dụng làm nguyên liệu

sản xuất ethanol

1.2 Quá trình oxy hóa và phlorotannin chống oxy hóa

1.2.1 Quá trình oxy hóa và các gốc tự do [5]

1.2.1.1 Quá trình oxy hóa

Quá trình oxy hóa là quá trình phản ứng hóa học xảy ra, trong đó electron được chuyển sang chất oxy hóa

1.2.1.2 Gốc tự do

Theo định nghĩa, gốc tự do (Free radical) là bất cứ chất nào chỉ có một điện

tử duy nhất (electron mang điện âm) hay một số lẻ điện tử

Trong diễn tiến hóa học, một điện tử bị tách rời khỏi nhóm và phân tử đó trở thành một gốc tự do với số lẻ điện tử Do đó, chúng không cân bằng, nên rất bất ổn,

dễ tạo ra phản ứng Chúng luôn luôn tìm cách chiếm đoạt điện tử mà nó thiếu từ các phân tử khác, và lần lượt tạo ra một chuỗi những gốc tự do mới, gây rối loạn cho sinh hoạt bình thường của tế bào

Năm 1954, bác sĩ Denham Harman thuộc Đại học Berkeley, California, là khoa học gia đầu tiên nhận ra sự hiện hữu của gốc tự do trong cơ thể, với nguy cơ gây ra những tổn thương cho tế bào Trước đó, người ta cho rằng gốc tự do này chỉ

có ở ngoài cơ thể

1.2.1.3 Ảnh hưởng của gốc tự do tới cơ thể

Các gốc tự do có thể tấn công vào cơ thể vào mọi lúc Dược sĩ Bruce Ames, Đại học California, đã ước lượng mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta phải hứng chịu khoảng 10.000 gốc tự do tấn công mỗi ngày Trải qua 70 năm cuộc đời, cơ thể hình

thành ước chừng đến 17 tấn gốc tự do

Gốc tự do có tác dụng không tốt cho cơ thể, liên tục ngay từ lúc con người mới sinh ra và mỗi tế bào chịu sự tấn công của cả chục ngàn gốc tự do mỗi ngày Ở tuổi trung niên cơ thể mạnh trấn áp được chúng, nhưng tuổi cao sức yếu, gốc tự do lấn át, gây thiệt hại nhiều gấp mười lần ở người trẻ Nếu không bị kiểm soát, kiềm chế, gốc tự do gây ra nhiều tác dụng xấu đối với sức khỏe

- Gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể như màng tế bào, protein và mỡ Mô mỡ là nơi bị tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất, vì đó

là loại mô rất dễ bị oxy hóa Các chuyên gia dùng thuật ngữ “sự peroxide hóa Lipid” để mô tả sự oxy hóa của mỡ trong cơ thể Sự peroxide hóa lipid làm khởi phát một chuỗi phản ứng liên tục trên các chất mỡ và chỉ có thể bị chặn đứng bởi một chất chống oxy hóa

- Kích hoạt gen sinh ung thư, còn gọi là oncogene

- Ức chế hệ miễn dịch cơ thể – bất hoạt hàng rào phòng thủ bảo vệ cơ thể (làm hệ miễn dịch của cơ thể suy yếu dẫn đến một loạt bệnh nguy hiểm như: HIV/AIDs, viêm gan virus B, C…)

- Gây tổn thương protein, dẫn đến sự rối loạn chức năng của nhiều cơ quan trong cơ thể Ví dụ như, các protein collagen ở da, gây tổn hại da; hay các enzyme (bản chất là protein) bị tổn thương sẽ không hoạt động hiệu quả để xúc tác các phản ứng sinh hóa trong cơ thể Các enzyme sẽ không được sửa chữa phục hồi vì nồng độ

các gốc tự do cao, vòng xoắn bệnh lý này dần dần làm cơ thể lão hóa nhanh hơn và

có thể tạo ung thư

- Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào như sau:

Hình 1.3 Quá trình gây hại của gốc tự do

- Trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất

bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không tăng trưởng được

- Trong tiến trình hóa già, gốc tự do cũng dự phần và có thể là nguy cơ gây

tử vong Hóa già được coi như một tích tụ những đổi thay trong mô và tế bào Theo bác sĩ Denham Harman, các gốc tự do là một trong nhiều nguyên nhân gây ra sự hoá già và sự chết cuả các sinh vật Ông ta cho là gốc tự do phản ứng lên ty lạp thể, gây tổn thương các phân tử bằng cách làm thay đổi hình dạng, cấu trúc, khiến chúng mất khả năng sản xuất năng lượng

- Do quan sát, người ta thấy gốc tự do có ít ở các sinh vật non, có nhiều hơn

ở sinh vật sống lâu Người cao tuổi có nhiều gốc tự hơn là khi người đó còn trẻ

- Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất gồm có: bệnh vữa xơ động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan

1.2.1.4 Một số hợp chất chống oxy hóa hiện nay [18]

Một số hợp chất tự nhiên trong thực vật

Polyphenol phân bố rộng rãi ở thực vật, có hoạt tính chống oxy hóa và được nghiên cứu rất nhiều Polyphenol được chia thành các nhóm chính là: flavonoids, acid phenolic, tannin

- Flavonoid: [43] Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phong phú

và đa dạng vào bậc nhất trong thiên nhiên, có mặt không những chỉ trong những thực vật bậc cao, mà còn trong một số thực vật bậc thấp, thậm chí còn có cả trong các loài tảo Hơn một nửa rau quả thông thường có chứa flavonoid Chúng cũng là thành phần hay gặp trong dược liệu có nguồn gốc thực vật Đến nay, flavonoid vẫn

là lớp chất được các nhà hoá học các hợp chất tự nhiên quan tâm nghiên cứu, có khoảng trên 11.000 hợp chất flavonoid đã được biết về cấu trúc Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan mà được khai thác, sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong y dược Flavonoid có ứng dụng trong y học để điều trị một số bệnh như: viêm nhiễm, dị ứng, loét dạ dày

và hành tá tràng, giúp cơ thể điều hoà các quá trình chuyển hoá, chống lão hoá, làm bền thành mạch máu, và giảm lượng cholesterol trong máu Với các nhà hoá sinh thì cho rằng flavonoid là một chất chống oxi hoá lý tưởng Hiện nay nhiều flavonoit được phân lập từ thực vật đã được ứng dụng thành các chế phẩm đặc trị bệnh và sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được thế giới công nhận là một trong những lớp chất thiên nhiên có tác dụng làm chậm quá trình lão hoá và đột biến của các tế bào trong cơ thể

- Acid phenolic:[18] được chia thành hai loại là dẫn xuất của acid benzoic,

chẳng hạn như acid gallic, và các dẫn xuất của acid cinnamic, acid caffeic và các acid ferulic Các acid cinnamiac phổ biến hơn Thực phẩm giàu acid phenolic có lợi cho sức khỏe, chúng có khả năng chống oxy hóa, ngăn ngừa tổn thương tế bào do phản ứng oxy hóa các gốc tự do Acid phenolic chiếm khoảng một phần ba của hợp chất phenol trong chế độ ăn uống, có thể có mặt ở thực vật trong các hình thức tự do và liên kết với các thành phần khác Phenol có thể được liên kết với các

thành phần thực vật khác nhau thông qua các liên kết este, ether Các acid hydroxybenzoic gallic, p-hydroxy benzoic, protocatechuic, vanillic syringic acid, phổ biến cấu trúc C6-C1 Hydroxycinnamic acid là những hợp chất thơm với một chuỗi bên ba - carbon (C6 - C3), caffeic, ferulic, p -coumaric và các acid sinapic là phổ biến nhất

- Tannin:[18] Nhóm quan trọng thứ ba của phenolics, có thể được chia thành

hydrolysable và tannin cô đặc Nghiên cứu rộng rãi nhất là catechin Các tannin hydrolysable là các dẫn xuất của acid gallic (3, 4, 5 trihydroxyl acid benzoic) Acid gallic este hóa polyol lõi, và các nhóm alloyl có thể được tiếp tục este hóa hoặc oxidativelycrosslinked để tạo các tannin hydrolysable phức tạp hơn Tannin có tác dụng đa dạng trên các hệ thống sinh học vì chúng là chất ion hóa kim loại, tạo kết tủa với protein và chất chống oxy hóa sinh học Acid phenolic, tannin và flavonoids thường gặp trong một số trái cây sau:

Bảng 1.2 Hợp chất polyphenol trong một số loại trái cây

Hợp chất phenol Loại trái cây

Flavanone Cây có múi: cam, quýt; cà chua, bạc hà

Flavonol Táo, quất, rau đắng, rau diếp, hành, ô liu, hạt tiêu, cà

chua

Flavone Cam, quýt, cần tây, rau mùi tây

Isoflavones Đậu tương

Xanthones Xoài, măng cụt

Tannins

Condensed Táo, nho, mận, măng cụt, lê, sơri

Hydrolysable Lựu, quả mâm xôi

Một số chất chống oxy hóa tự nhiên được sinh tổng hợp

- Vitamine C: Là chất khử trong cơ thể, đóng vai trò rất quan trọng trong việc

ngăn chặn quá trình sản xuất các gốc tự do, bảo vệ acid béo không no của màng tế bào, đồng thời bảo vệ vitamine E là chất chống ôxy hóa chính của màng tế bào, ngăn không cho gốc này xâm nhập các phân tử cholesterol LDH Chúng tăng cường

sự bền bỉ của mao mạch, đẩy mạnh mau lành vết thương, kích thích sản xuất kháng thể, acetylcholine, ngăn chặn tác dụng có hại của oxygen

- Vitamine E: Được tìm thấy đầu tiên vào năm 1929 bởi Evans và Bishop, là

loại vitamine tan trong dầu có mặt trong nhiều loại thực phẩm đặc biệt trong các loại hạt và dầu mỡ Vitamine E được biết đến là chất chống oxy hoá mạnh, có thể ngăn cản những tác động có hại của các chất oxy hoá sinh ra bởi quá trình chuyển hoá trong cơ thể hoặc khi cơ thể bị nhiểm khuẩn Quá trình tích luỹ của các chất chuyển hoá này lâu dần sẽ dẫn đến quá trình lão hoá trong cơ thể hoặc sẽ trở thành yếu tố nguy cơ của các bệnh lý như tim mạch, ung thư Vì thế việc bổ sung chất chống oxy hoá ngoại sinh như vitamine E sẽ góp phần chống lão hoá trong đó có lão hoá da và đẩy lùi nguy cơ bệnh lý mãn tính

- Beta - caroten: Được khám phá ra cách đây hơn 150 năm từ lớp màu cam

ở củ cà rốt, beta - caroten hiện giờ là loại chống oxy hóa được tiêu thụ rất nhiều trên thị trường Chất này cần cho sự tăng trưởng và cho chức năng của các mô, của xương; tăng cường tính miễn dịch, giảm nguy cơ gây ung thư, giúp thị lực tốt hơn,

nó có thể biến đổi thành sinh tố A

Các chất chống oxy hóa khác gồm có: Selenium, bioflavonoid và ubiquinon cũng được quảng cáo chống lão hóa, nhưng không phổ biến như vitamine C, E và Beta-Caroten

1.2.2 Phlorotannin [27]

Theo Toshiyuki Shibata [38], hợp chất phenolic rất phổ biến trong rong nâu, thuộc nhóm hợp chất polyphenol là phlorotannin Phlorotannin là chất chuyển hóa thứ cấp, xuất hiện chủ yếu ở các mô, tại đó nồng độ trong rong nâu từ 3,2 đến 5,2%

so với trọng lượng rong khô

Phlorotannin là các polyme của phloroglucinol (1,3,5, trihydroxybenzen) và

có thể chiếm lên đến 15% trọng lượng khô của tảo nâu [25] Các mối quan hệ của phenolic với chất phloroglucinol trong tảo nâu lần đầu tiên được đề cập bởi Crato (1893) và sau đó được nghiên cứu thêm rất nhiều Các khối lượng phân tử của phlorotannin khác nhau từ 126 đến 650 kDa, nhưng hầu hết thường thấy trong phạm

vi 10 đến 100 kDa

Phlorotannin có thể chia thành sáu nhóm cụ thể: fucol, phlorethol, fucophlorethol, fuhalol, isofuhalol, và eckol (hình 1.4), đặc trưng bởi sự khác nhau trong bản chất của mối liên kết cấu trúc giữa các đơn vị phloroglucinol và số lượng của nhóm hydroxyl

Phlorotannins được hình thành thông qua con đường acetate-malonate, cũng được biết đến như là con đường polyketide, trong một quá trình có thể liên quan đến một polyketide synthase một loại enzyme phức tạp[14]

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)][26]

Trong các bước đầu của quá trình sinh tổng hợp phlorotannin, hai phân tử acetyl co-enzyme A được chuyển đổi thành malonyl co-enzyme thông qua việc bổ sung lượng khí carbon dioxide Điều này thay đổi nhóm metyl acetyl thành metylen hoạt tính cao và như vậy quá trình trùng hợp xảy ra mà không cần cung cấp năng lượng cao Trong các bước tổng hợp tiếp theo, carbon dioxide được hoạt hóa và mất

Hình 1.5: Sự kết hợp của nhóm acetate [29]

Kết quả của phản ứng trùng hợp là một chuỗi polyketide và co-enzyme sẽ bị mất Chuỗi polyketide đóng vòng và loại bỏ nước hình thành các hệ thống vòng hexacyclic (hình 1.6)

Hình 1.6 Sự hình thành phloroglucinol

- Triketide tạo vòng, sản phẩm không ổn định và do đó bị chuyển đổi dưới dạng vòng thơm ổn định hơn đồng phân cấu trúc, phloroglucinol bao gồm ba nhóm phenolic hydroxyl

Vai trò chính của phlorotanin trong thực vật

- Phlorotannin có chức năng làm tăng tính liên kết và độ chắc cho thành tế bào Phlorotanin trong tảo nâu được tìm thấy trong physodes tích lũy trong hợp tử ở giai đoạn đầu phát triển Phlorotanin trở thành là thành phần của tế bào tảo nâu khi

Polyketide

physodes kết hợp với màng tế bào, phlorotannin tiết ra từ các tế bào cuối cùng tạo

phức với acid alginic[27]

Hình 1.7 Mô hình phlorotannin liên kết cộng hóa trị với acid alginic

của màng tế bào tảo nâu

- Màng tế bào tảo nâu chủ yếu gồm các polysaccharide: acid alginic, alginate (carboxylated acid alginic), muối của acid alginic và fucan (sunfat polysaccharide) Các hợp chất phenol được liên kết bởi bốn loại liên kết: liên kết kỵ nước, liên kết hydro, liên kết ion và liên kết cộng hóa trị Liên kết giữa màng tế bào (acid alginic)

và phlorotanin là liên kết este

- Tảo nâu tiết ra phlorotanin như một cách phòng vệ để ngăn cản động vật ăn cỏ

- Phlorotannin đóng vai trò quan trọng trong bảo về nội, ngoại bào do quá trình hấp thụ và quá trình oxy hóa Bức xạ có thế làm tổn thương tế bào rong do sự peproxy hóa lipid của màng tế bao Để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong tế bào, phlorotannin được tổng hợp Phlorotannin hấp thụ tia UV, chủ yếu là UVC và một phần UVB, với bước sóng cực đại tại 195 nm và 265 nm [17, 21]

- Như vậy, sinh khối của rong nâu là rất lớn và đa dạng, song thành phần cấu trúc và tính chất của các chất chứa trong đó lại chưa được nghiên cứu nhiều Vì vậy

đã làm hạn chế việc sử dụng rong nâu như là nguồn cung cấp các hợp chất có hoạt tính sinh học cao

1.2.3 Hoạt tính sinh học của phlorotannin

Giống như các hợp chất polyphenolic, phlorotannin đã được coi là tiềm

năng mang lại lợi ích cho sức khỏe con người Phlorotannin hoạt động như một chất chống oxy hóa bằng cách góp phân tử hydro phản ứng với gốc tự do cao, do đó ngăn cản triệt để sự hình thành gốc tự do Khả năng chống oxy hóa phụ thuộc vào

số lượng và sự sắp xếp các nhóm hydroxyl và mức độ cấu trúc của liên hợp, cũng như sự có mặt của electron cho và electron nhận trong nhóm thế vào cấu trúc vòng [27] Ngày nay, hoạt tính sinh học đa dạng của phlorotannin được báo cáo như sau:

- Phlorotannins được sử dụng làm chất chống oxy hóa, chống viêm, và chống lão hóa Lão hóa ở cấp độ tế bào được đặc trưng bởi sự stress oxy hóa, viêm nhiễm,

và quá trình lão hóa tế bào Phlorotannins chiết xuất từ rong biển nâu Ascophyllum

nodosum, ở mức 0.2% đã ngăn cản tBHP loài sản xuất gây ra phản ứng oxy Chiết

xuất A.nodosum có thể được sử dụng trong các công thức đề điều trị chống lão

hóa[24]

- Phlorotannins từ tảo nâu có tác dụng diệt khuẩn, chống lại vi khuẩn gây

bệnh truyền qua thực phẩm (25 chủng), methicillin-resistant Staphylococcus

aureus (MRSA) (9 chủng) và Streptococcus pyogenes(một dòng vi khuẩn) đã được

kiểm tra và so sánh với catechin Các phlorotannins hiệu quả chống lại MRSA như

chống lại các vi khuẩn khác được thử nghiệm Tại hai lần MBCS, tất cả các vi

khuẩn Vibrio parahaemolyticus đã bị tiêu diệt trong vòng 0,5 ± 2 h Tuy nhiên, tại

cùng một nồng độ, catechins cho thấy rất ít hoạt động diệt khuẩn trong vòng 4 h [35]

- Phlorotannin có khả năng kháng nấm: chống lại hai loại nấm giống

T rubrum và C albicans.[21]

- Ngoài ra Phlorotannin có tác dụng chống dị ứng [34], ức chế virut gây suy giảm miễn dịch của người (HIV-1) [30], chống đái tháo đường [2]…

1.2.4 Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa trên thế giới

Rong biển là nguồn nguyên liệu quý có khả năng giúp cho cơ thể phòng chống được một số loại bệnh Do vậy nhiều nước trên thế giới giành khoản ngân sách khá lớn cho việc nghiên cứu ứng dụng sản xuất thực phẩm từ rong biển Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về phlorotannin do có hoạt tính sinh học cao

Năm 2003, Toshiyuki Shibata , Kohki Nagayama , Ryusuke Tanaka , Kuniko Yamaguchi và Takashi Nakamura đại học Kyushu Nhật Bản đã đánh giá hoạt tính

chống oxy hóa của phlorotannin từ loài Laminariaceae bằng cách sử dụng ức chế sự

peoxy phospholipid trong hệ thống liposome và xác định các hoạt động khử gốc tự

do bằng DPPH Kết quả: các oligomers của phloroglucinol là eckol,

phlorofucofuroeckol A, dieckol and 8,8′-bieckol, phân lập từ tảo Eisenia bicyclis có hoạt tính chống oxy hóa cao và hiệu quả hơn so với ascorbic và α- tocophenol [38] Năm 2005, Masaaki Nakai, Norihiko Kageyama, Koichi Nakahara và Wataru Miki đã sàng lọc phlorotannin từ 25 loài rong nâu ở vùng biển Nhật Bản bằng cách sử dụng ethanol làm dung môi chiết Kết quả cho thấy loài Sargassum ringgoldianum cho hoạt tính chống oxy hóa là cao nhất, mạnh gấp 5 hoạt tính của catechin[22]

Năm 2006, Gin-Nae Ahn, Kil-Nam Kim, Seon-Heui Cha, Choon-Bok Song, Jehee Lee, Moon-Soo Heo, In-Kyu Yeo, Nam-Ho Lee, Young-Heun Jee và Jin-Soo Kim, đánh giá hoạt động chống oxy hóa của phlorotannin (gồm ba nhóm

phloroglucinol, eckol and diecko) từ loài Ecklonia cava bằng phương pháp quang

phổ ESR và khảo nghiệm hiệu quả ức chế H2O2 thông qua mức độ tổn thương DNA Kết quả cho thấy hiệu quả ức chế H2O2 rất tốt [31]

Năm 2007, các tác giả Mayalen Zubia, Daniel Robledo, Yolanda Pelegrin đã chiết xuất phlorotannin và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của 48 loài tảo biển (17 Chlorophyta, 8Phaeophyta, 23 Rhodophyta) ở bờ biển Yucantan và Quintana Roo (Mecico) Nhóm tác giả đã sử dụng dichloromethanol : methanol (2/1) trong 20 giờ.Hoạt tính chống oxy hóa được đo bằng DPPH và xác định hàm lượng theo phương pháp Folin-Ciocalteu Các kết quả: tất cả các loài đều biểu hiện

Freile-hoạt tính chống oxy hóa, đặc biệt ba loài (Avrainvillea longicaulis , Chondria

baileyana và Lobophora variegate) biểu hiện tiềm năng chống oxy hóa tuyệt vời

với quá trình oxy hóa rất thấp Chỉ số EC50 tương ứng 1.44 ± 0.01, 2.84 ± 0.07 và 0.32 ± 0.01 mg mL-1 tương đương với một số chất chống oxy hóa thương mại như α-tocopherol, ascorbic acid, BHA and BHT [23]

Năm 2008, Riitta Koivikko đã chiết tách hàm lượng phlorotannin từ các loại tảo nâu Dung môi được sử dụng là nước kết hợp với methanol, ethanol, acetone Kết quả thu được với tỷ lệ nước:acetone là 3:7 thì thu được hàm lượng phlorotannin cao nhất Tác giả còn chỉ ra rằng ở pH=13 thì hiệu suất chiết phlorotannin cao nhất [27]

Cũng trong năm 2008, Jay Robert Rowen đã nghiên cứu về hợp chất polyphenol chiết xuất từ rong biển Ecklonia cava gọi chung là ECE Hai hợp chất quan trọng là dieckol và phlorofurofucoeckol (PFF) và được gọi là siêu chất chống oxy hóa Kết quả cho thấy khả năng bắt gốc tự do mạnh hơn từ 10 đến 100 lần so với các polyphenol từ thực vật trên cạn, vượt xa resveratrol và tannin chè Ngoài ra ECE có tác dụng giảm đau dây thần kinh, đau khớp ngăn chặn hoặc đảo ngược sự tiến triển của bệnh hen suyễn mãn tính và bệnh phổi, bảo vệ bức xạ, chống ung thư [20] Năm 2009, Reum Kim, Min-Sup, Ji-Young Park,Tai-Sun Shin, Kyoung-Eun Park, Na-Young YoonJong-Soon Kim, Choi Jae-Sue đã xác định được thành phần

các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa cao từ loài Ecklonia solonifera Các cấu

trúc của phlorotannin được xác định trên cơ sở phân tích quang phổ, bao gồm cả NMR và phân tích khối phổ Kết quả chỉ ra rằng phlorofucofuroeckol A, dieckol và dioxinodehydroeckol cho thấy hoạt tính chống oxy hóa cao Trong đó phlorofucofuroeckol A có tiềm năng làm thực phẩm chức năng chống oxy hóa và chống viêm [37]

Năm 2010, Hyun Ryul Goo, Jae Sue, Choi Dong Hee Na đại học

Kyungsung, Busan, Hàn Quốc đã định lượng phlorotannin trong tảo Ecklonia

stolonifera Sử dụng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao để xác định đồng thời

ba phlorotannin lớn eckol, dieckol, and phlorofucofuroeckol-A Các điều kiện sắc

ký tối ưu: cột- C18 (250 × 4.6 mm id, 5 micromet) bằng cách sử dụng tách rửa

gradient tuyến tính của acetonitrile và nước có chứa axit formic 0,1% UV 254

nm Phlorotannins tách được xác định bởi phổ sắc ký lỏng khối lượng Phương pháp

sắc ký lỏng hiệu năng cao cho thấy độ tuyến tính tốt ( r 2> 0,998), độ chính xác

(1,4-9,5%), và độ chính xác (93,9-108,7%) Các giới hạn phát hiện dao động 0,30 mg / mL và các giới hạn thấp hơn định lượng dao động 0,2-1,0 mg / mL Trong

0,06-số phlorotannins, dieckol là phong phú nhất trong cả ethanol và các chất chiết xuất

từ acetate ethyl Ecklonia stolonifera [32]

Năm 2012, Wang T, Jónsdóttir R, Liu H, Gu L, Kristinsson HG, Raghavan

S, Olafsdóttir G đã đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của phlorotannin từ loài Fucus

vesiculosu bằng DPPH Sử dụng phương pháp sắc ký cột hoặc siêu lọc để tinh chế Kết

quả cho thấy hoạt tính của phlorotannin cao hơn rất nhiều so với acid ascorbic [39]

Hàm lượng phlorotannins tập trung trong rong biển màu nâu có thể khác

nhau giữa các loài, bị ảnh hưởng bởi kích thước, độ tuổi, loại mô, độ mặn, mùa, mức độ dinh dưỡng, cường độ ăn thực vật, cường độ ánh sáng và nhiệt độ nước[21] Theo một nghiên cứu đã xác định được hàm lượng phlorotannin trong một số loại tảo nâu như bảng 1.3

Bảng 1.3 Hàm lượng phlorotannin trong một số loại tảo nâu [21]

Loại rong Hàm lượng phlorotannin (mg/kg)

1.2.5 Tình hình nghiên cứu phlorotannin chống oxy hóa ở Việt Nam

Hiện nay việc nghiên cứu tách chiết và ứng dụng phlorotannin vào trong thực phẩm tại Việt Nam đã và đang được Viện Nghiên Cứu và ứng dụng Nha Trang

tiến hành nghiên cứu:

- Năm 2009, Đặng Xuân Cường đã nghiên cứu thành công việc thu nhận dịch

chiết kháng khuẩn chứa polyphenol/ phlorotannin từ rong nâu Dictyota dichotoma

Tác giả đã xác định các thông số tối ưu để thu nhận phlorotannin tổng số từ

Dictyota dichotoma có hàm lượng tối đa bằng cách sử dụng phương pháp Folin-

Ciocalteu Đồng thời tử hoạt tính kháng khuẩn trên một số loại vi khuẩn và đã thu

được kết quả cao [1]

- Năm 2010 đến nay, nghiên cứu xây dựng quy trình chiết tách và sàng lọc các chất phlorotannin có hoạt tính sinh học từ rong Nâu tại vùng biển Nam Trung

Bộ đang được thực hiện bởi Trần Thị Thanh Vân và cộng sự [45]

- Năm 2010 đến nay, thu nhận phlorotannin từ rong mơ (Sargassum) tại Nha

Trang - Khánh Hòa và thử nghiệm sử dụng phlorotannin làm thực phẩm chức năng chống oxy hóa đang được thực hiện bởi Đặng Xuân Cường dưới sự hướng dẫn chính của TS Vũ Ngọc Bội và TS Trần Thị Thanh Vân [46]

Ngoài ra có một số công bố về chiết tách và nghiên cứu biến động phlorotannin từ rong nâu đã được công bố bởi Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang Sự tích lũy và phân bố phlorotannin chống oxy hóa trong một số

loài rong nâu sargassum Khánh Hòa theo thời gian sinh trưởng đã được công bố năm

2011 [2]

- Năm 2011, Đặng Xuân Cường, Trần Thị Thanh Vân, Vũ Ngọc Bội đã ứng dụng mô hình đáp ứng bề mặt Box-Behnken trong tối ưu hóa công đọan chiết

phlorotannin từ rong nâu (Sargassum aemulum Sonder) Khánh Hòa [3]

- Tối ưu hóa quá trình chiết phlorotannin từ rong nâu Sargassum

baccularia ở Khánh Hòa, Việt Nam bằng phương pháp đáp ứng bề mặt được công

bố bởi tài liệu [12, 4] đã công bố các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết

polyphenol từ loài rong Sargassum mcclurei

1.3 Một số phương pháp chiết xuất phlorotannin

Trong nhiều năm qua, các công trình liên quan đến việc chiết xuất các hợp chất phenol tự nhiên đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt Chiết xuất là một bước rất quan trọng trong sự cô lập, xác định và sử dụng các hợp chất phenol Có rất nhiều phương pháp chiết xuất và có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả chiết chất

1.3.1 Cơ sở của quá trình tách chiết [44]

Phương pháp chiết là phương pháp thu lấy một hay nhiều chất từ hỗn hợp đã tách biệt, cô lập và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành những cấu tử riêng Quá trình chiết gồm hai giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: dung môi thấm ướt lên bề mặt nguyên liệu, sau đó thấm sâu vào

bên trong do quá trình thẩm thấu tạo ra dung dịch chứa các hoạt chất Sau đó dung môi tiếp tục hòa tan các chất trên bề mặt bằng cách đẩy các bọt khí chiếm đầy trong các khe vách trống của tế bào

Giai đoạn 2: Giai đoạn tiếp tục hòa tan các hoạt chất trong các ống mao dẫn

của nguyên liệu nhờ vào dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong

1.3.2 Chọn dung môi để chiết xuất [1]

- Dung môi dùng để chiết các hợp chất ra khỏi nguyên liệu rất đa dạng và

thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại nguyên liệu Cơ sở để lựa chọn một dung môi chiết xuất là tính phân cực của hợp chất tự nhiên chứa trong nguyên liệu và của dung môi

- Dung môi có thể chia thành hai loại: phân cực và không phân cực, độ phân cực được tính bằng hằng số điện môi, hằng số điện môi của dung môi phản ánh sơ

bộ tính phân cực của dung môi Tính phân cực mạnh của nước được lấy làm chuẩn,

ở 20°C, hằng số điện môi là 80

Bảng 1.4 Bảng tính chất của một số dung môi phổ biến

trong chiết xuất hợp chất tự nhiên [34]

Dung môi Công thức hóa học Điểm sôi Hằng số điện môi N-hexane CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 360C 1.84

để chiết xuất dược liệu: ete dầu, ete, chloroform, cồn và cuối cùng là nước

- Chất tan trong nước và dung môi phân cực [1]

Các chất điện ly như các muối vô cơ đều tan trong dung môi phân cực Chất phân cực: Các hợp chất hữu cơ nói chung không ion hóa nhưng nêu chúng có chứa các nhóm hoặc nguyên tử mang điện ân có thể hình thành dãy nối hydro với ohaan tử nước thì chúng sẽ tan được trong nước Những nhóm có khả năng tạo dãy nối hydro như: - OH, CO, NO, NH2, và các halogen gọi là nhóm phân cực Càng có nhiều nhóm phân cực thì phân tử ấy càng dễ hòa tan trong nước Nhưng nếu mạch hydro cacbon của phân tử càng dài thì độ hòa tan càng giảm

Thực nghiệm cho thấy, một nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình thành liên kết hydro với phân tử H2O sẽ làm cho phân tử ấy tan được trong nước nếu số cacbon của mạch không quá 5 hoặc 6 nếu phân tử có thêm mạch nhánh Nếu phân tử

có nhiều nhóm phân cực (2 nhóm trở lên) thì tỷ lệ này giảm xuống Một nhóm phân cực cho 3 hoặc 4 cacbon trong mạch thì phân tử ấy tan được trong nước

- Chất tan trong ete và dung môi không phân cực [1]

Các hợp chất hữu cơ không chứa nhóm phân cực gọi là các chất không phân cực Nói chung chất không phân cực đều tan trong ete và dung môi không phân cực Đồng thời chúng không tan trong nước và các dung môi phân cực khác Các chất mà phân tử chỉ có một nhóm phân cực yếu cũng có thể tan trong ete Hầu hết các chất hữu cơ tan trong nước thì đều không tan trong ete Nếu chất vừa tan trong nước vừa tan trong ete thì chất đó phải là chất không ion hóa, có số cacbon không quá 5, có một nhóm phân cực tạo dây nối hydro nhưng không phải là nhóm phân cực mạnh

Dựa vào tính phân cực của dung môi và của nhóm hợp chất ta có thể đoán sự

có mặt của các chất trong mỗi phân đoạn chiết

+ Trong phân đoạn chiết ete và ete dầu sẽ có các hydro cacbua béo hoặc thơm, các thành phần của tinh dầu như monotecpen, các chất không phân cực như chất béo, carotene, các sterol, các chất màu thực vật và chlorophyl

+ Trong dịch chiết chloroform sẽ có mặt sesquitecpen, ditecpen, cumarin, quinol, các aglycol do glucid thủy phân tạo ra, một số ancaloid bazo yếu

+ Trong dịch chiết cồn sẽ có mặt glucozit, ancaloid, flavonol, các hợp chất phenol khác, nhựa, acid hữu cơ, tannin

+ Trong dịch chiết nước sẽ có các glucozit, tannin, đường, các hợp chất cacbonhydrat phân tử như: pectin, nhầy, gôm, các protein thực vật và muối vô cơ

- Yêu cầu về dung môi trong quá trình chiết xuất

Dung môi dùng cho quá trình chiết phải được lựa chọn cẩn thận và đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Dung môi hòa tan chất đang nghiên cứu

+ Dễ dàng được tách ra khỏi dịch chiết

+ Có tính trơ (không phản ứng với chất nghiên cứu)

+ Không độc, không dễ bốc cháy

+ Có độ nhớt kém để không làm cản trở quá trình khuếch tán

+ Các dung môi cần có độ tinh khiết nhất định để không là ảnh hưởng đến kiệu quả và chất lượng của dịch chiết

Trong thực tế một số dung môi bán trên thị trường thường có lẫn một số chất dẻo như các diankylphtalat, tri-n- butyl acetylcitrat và tributylphosphat Các chất lẫn này

có thể là do quá trình sản xuất và bảo quản Methanol và chloroformm thường chứa dioctylphtalat, di-2-etylhexyl phalat Các chất này làm sai lệch kết quả phân lập trong quá trình nghiên cứu

1.3.3 Các phương pháp chiết tách bằng dung môi

Tách chiết bằng dung môi là quá trình tách và phân ly các chất dựa vào quá trình chuyển một chất hòa tan trong một pha lỏng vào trong một pha lỏng khác không hòa tan với nó, nhằm chuyển một lượng nhỏ chất nghiên cứu trong một thể tích lớn dung môi này vào một thể tích nhỏ dung môi khác, nhằm nâng cao nồng độ của chất cần nghiên cứu và được gọi là chiết làm giàu Bên cạnh đó việc chiết thành cao dịch thô là vô cùng quan trọng vì khi đó giữ lại được hoạt chất tốt hơn và dễ dàng cho những công đoạn sau

1.3.3.1 Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt (Percolation)[44]

- Phương pháp ngấm kiệt là một trong những phương pháp trích ly được sử dụng phổ biến nhất không đòi hỏi nhiều thao tác cũng như thời gian

- Đây là quá trình chiết liên tục, dung môi đã bão hòa hoạt chất sẽ được liên tục thay thế bằng dung môi mới Tuy vậy ta không thực hiện liên tục mà mẫu được ngâm trong dung môi khoảng 12 giờ, cho dung môi bão hòa chảy ra rồi thay thế bằng dung môi mới và tiếp tục quá trình trích ly

1.3.3.2 Chiết bằng phương pháp ngâm dầm (Maceration)[44]

Phương pháp ngâm dầm không hiệu quả gì hơn so với phương pháp ngấm kiệt Ngâm nguyên liệu vào trong bình chứa thủy tinh có nắp đậy Rót dung môi phủ lớp mẫu, để ở điều kiện nhiệt độ theo yêu cầu, dung môi sẽ thấm vào nguyên liệu và hòa tan các hoạt chất tự nhiên Sau một thời gian dung môi trong bình được đổ ra và rót dung môi mới vào

1.3.3.3 Tách chiết bằng phương pháp chiết hồi lưu [7, 44]

- Chiết hồi lưu là một trong những phương pháp ngâm chiết truyền thống Sự đun hồi lưu (hay còn gọi là hoàn lưu) là sự chuyển chất trở lại môi trường phản ứng thông qua hệ thống ngưng tụ, cơ sở của phương pháp là sự tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau ra khỏi hỗn hợp của chúng, cái này thuật ngữ người ta gọi là "reflux" + Ví dụ: khi ta tiến hành phản ứng este hóa giữa acid và ancol thì ancol có nhiệt độ sôi thấp sẽ bị bay hơi Nhằm tránh sự thất thoát ancol thì lắp một ống sinh hàn trên đầu của bình phản ứng, để hơi ancol khi thoát ra gặp lạnh sẽ ngưng tụ và trở

về bình phản ứng Quá trình đó được gọi là đun hồi lưu

- Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng một lượng ít dung môi mà vẫn có

thể chiết kiệt được hoạt chất Sự chiết xuất tự động liên tục nên nhanh chóng

+ Nhược điểm của phương pháp này là không chiết xuất được một lượng lớn mẫu nên chỉ thích hợp cho việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Hiếm khi người ta sử dụng dung môi là nước Mặc dù trích ly với nước đơn giản, dễ làm, không tốn kém và nước là dung môi phân cực mạnh nên có thể hòa tan một số hoạt chất phân cực tự nhiên, nhưng do nhiệt độ sôi của nước cao (1000C) và

áp suất hơi nhỏ nên ảnh hưởng đến các chất do nó có thể bị phân hủy Để chiết xuất những hợp chất phân cực người ta thường dùng ethanol hoặc methanol

1.3.3.4 Chiết bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước[47]

- Đây là phương pháp đặc biệt để trích ly tinh dầu và những hợp chất dễ bay hơi có trong nguyên liệu Dụng cụ gồm một bình cầu lớn để cung cấp hơi nước, hơi nước sẽ được dẫn sục vào bình có chứa mẫu, hơi nước xuyên thấm qua màng tế bào nguyên liệu và lôi theo những cấu tử dễ bay hơi, hơi nước tiếp tục bay hơi và ngưng

tụ bởi một ống sinh hàn, ta thu được hợp chất- tinh dầu Dùng ete dầu hỏa hoặc ether ethylic để trích ly tinh dầu ra khỏi hỗn hợp trên hoặc để yên một thời giàn trong bình

sẽ có sự phân tách giữa hai pha tinh dầu và nước

1.3.4 Một số phương pháp chiết tách khác [18]

Các phương pháp chiết tách mới mang lại nhiều ưu điểm đáng kể như: giảm lượng dung môi dử dụng, giảm chất thải, dung môi xanh, độ chọn lọc cao, dễ thu hồi, giảm thời gian tách chiết, an toàn, hiệu quả, dễ tự động

1.3.4.1 Chiết bằng chất chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction)

- Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (SFE) có thể là một phương pháp mang lại lợi ích thay thế cho các phương pháp chiết thông thường sử dụng dung môi hữu cơ: phương pháp SFE xảy ra nhanh chóng, tự động, có chọn lọc, không gây cháy

nổ và tránh việc sử dụng một số lượng lớn các dung môi độc hại

- Siêu chất lỏng dễ dàng tách chất cần chiết do dung môi thay đổi thuộc tính nhanh chóng chỉ với các biến đổi áp lực nhẹ Chất lỏng siêu tới hạn (SCFs) đang ngày càng thay thế dung môi hữu cơ như n-hexane, dichloromethane, chloroform,

và những dung môi khác thường được sử dụng trong chiết công nghiệp, lọc, vì quy

định và sức ép môi trường về các hợp chất hữu cơ và khí thải

- Cho đến nay dung dịch quan trọng được sử dụng nhất là carbon dioxide

siêu tới hạn (SC-CO 2 ), do thân thiện với với môi trường, độc tính thấp, và khả

năng tương thích với chế biến thực phẩm Hơn nữa CO2 có thể dễ dàng tách ra từ các chất hòa tan và rất rẻ tiền Trong tự nhiên sản xuất chiết xuất và cô lập chất lỏng siêu tới hạn (SFE), đặc biệt là sử dụng CO2 siêu tới hạn, đã trở thành phương pháp phổ biến Công nghệ hiện đại cho phép điều chỉnh chính xác sự thay đổi nhiệt độ và

áp suất, giúp tách lấy các sản phẩm tự nhiên dễ dàng Phương pháp carbon dioxide siêu tới hạn (SC-CO2) lý tưởng cho việc chiết xuất các sản phẩm từ nguyên liệu thực vật và đặc biệt được dùng để chiết xuất hợp chất thermolabile ở nhiệt độ thấp Ngoài ra, phương pháp này cho phép thu được chất cần chiết và loại dung môi mà không cần sử dụng thêm hóa chất

Ở Việt Nam, các nghiên cứu ban đầu về việc sử dụng CO2 siêu tới hạn để tách các dịch chiết quý đã được tiến hành tại viện Hóa học công nghiệp Việt Nam, viện Dược liệu

1.3.4.2 Phương pháp chiết sử dụng sóng siêu âm

Đây là kỹ thuật chiết thay thế rẻ tiền, đơn giản và hiệu quả Sóng siêu âm thường được sử dụng để cải thiện việc chiết lipid, protein và các hợp chất phenolic

từ thực vật khảo nghiệm quá trình chiết xuất các hợp chất phenol từ Folium

eucommiae sử dụng sóng siêu âm, và thu được hiệu quả hơn so với chiết chất bằng

cách gia nhiệt, bổ sung enzyme hỗ trợ chiết tách Sóng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu, do đó giúp cho sự xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ dàng hơn Ngoài ra siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn manh dung môi do đó làm tăng sự tiếp xúc của dung môi và cải thiện đáng kể hiệu suất chiết Chiết suất anthocyanin từ vỏ nho bằng cách sử dụng bể siêu âm ở tần số 35 kHz trong 30 phút sau đó khuấy ở nhiệt độ 700C

1.3.4.3 Phương pháp chiết sử dụng năng lượng lò vi sóng

- Lò vi sóng do Percy Spencer phát minh đầu tiên năm 1947 Tuy 1978 Michael J.Collin mới thiết kế lò vi sóng đầu tiên áp dụng cho phòng thí nghiệm phân tích Sau đó hàng loạt thiết bị vi sóng được phát minh để phục vụ vào nghiên cứu cũng như phục vụ sản xuất công nghiệp

- Đây là một mảng lớn chưa được khai thác, mặc dù bằng cách sử dụng lò vi sóng để làm trung gian trong quá trình chiết có thể duy trì các điều kiện nhẹ và đạt được hiệu quả vượt trội khi chiết Dưới tác dụng của lò vi sóng nước trong thực vật

bị nóng lên nhanh chóng, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa dịch chiết vỡ ra, dịch chiết thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ ngưng tụ Hiệu suất có thể bằng hoặc cao hơn những phương pháp khác nhưng thời gian chiết rất ngắn Dịch chiết thu được có có mùi tự nhiên Sản phẩm phân hủy trong dịch chiết tự nhiên giảm đi, tiết kiệm thời gian, năng lượng, chi phí Tuy nhiên chỉ áp dụng được cho các nguyên liệu có tuyến dịch chiết nằm ngay sát bề mặt lá Năng lượng chiếu xạ lớn sẽ làm cho một số cấu phần trong dịch chiết phân hủy

1.3.4.4 Dùng chất lỏng ion

Chất lỏng ion hóa được nghiên cứu để có thể sử dụng rộng rãi cho các phản ứng và quá trình hóa học kể cả phản ứng hydro hóa, phản ứng xúc tác sinh học và các phản ứng điện hóa Ngoài ra người ta có thế sử dụng chất lỏng ion hóa cho quá trình tách các sản phẩm sinh ra qua con đường sinh học (lên men) như, ethanol, acetone hay buthanol Đặc trưng của chất lỏng ion hóa thường được tạo thành từ cation hữu cơ chứa Nito hoặc Photpho và các amoni vô cơ GS Seddon đã phối hợp với nhiều hãng hóa chất nhằm chuyển các kết quả nghiên cứu về chất lỏng ion hóa

từ phòng thí nghiệm sang quy mô lớn Ông đã phối hợp với BP để sản xuất hỗn hợp isome hóa từ LAB trong dung dịch ion hóa

1.3.4.5 Sử dụng enzyme

Enzyme có lợi cho quá trình chiết các polyphenol tự nhiên Một số nghiên cứu đã sử dụng enzyme hỗ trợ trong quá trình chiết polyphenol từ dịch nho trên quy mô phòng thí nghiệm Nghiên cứu khả năng giải phóng acid ferulic của ba loại enzyme thương mại Ultraflo L, Viscozyme L, và Amylase từ khoai lang Tỷ lệ giải phóng acid ferulic được tối ưu khi sử dụng Ultraflo L (1%), trong khi Viscozyme L

là hiệu quả nhất để acid vanillic và vani thoát ra Do đó, những enzyme này có ích cho việc sản xuất acid ferulic và các hợp chất phenol từ khoai lang

1.3.4.6 Sử dụng áp lực thủy tĩnh cao (HHP)

Đây là phương pháp mới để tăng cường khối lượng vận chuyển xuất cafein

từ cà phê và carotenoid trong cà chua xay nhuyễn đã được chứng minh là cao hơn khi chiết xuất dưới áp suất thủy tĩnh cao Các nghiên cứu thực hiện bởi Shouqin, Jun và Changzhen (2005) cũng đã chứng minh lợi ích của (HHP) khi chiết xuất các flavanols từ sáp ong, nghiên cứu chiết xuất anthocyanin từ vỏ nho có sự trợ giúp của áp lực thủy tĩnh cao

1.4 Một số quá trình xảy ra trong quá trình chiết [1]

Khi nguyên liệu và dung môi tiếp xúc nhau, lúc đầu dung môi thấm vào trong dược liệu, sau đó hoạt chất trong tế bào hòa tan vào dung môi, khi đó xuất hiện quá trình thẩm thấu giữa dung dịch chiết trong thành tế bào và dung môi bên ngoài Hoạt chất được khuếch tán ra ngoài tế bào Trong chiết xuất dược liệu tự nhiên xảy ra một số quá trình: khuếch tán, thẩm thấu, thẩm tích…

1.4.1 Quá trình khuếch tán

- Quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp nhau gọi là quá trình khuếch tán (quá trình chuyển khối) Quá trình tách chất hòa tan trong nguyên liệu bằng dung môi chính là quá trình chiết và nguyên liệu là pha rắn, dung môi là pha lỏng

- Khi hai pha chuyển động tiếp xúc nhau thì trên bề mặt phân chia pha tạo thành lớp màng, ở lớp màng luôn có chế độ chuyển động dòng và ở giữa dòng có thể có chuyển động xoáy Đặc trưng di chuyển vật chất trong màng và trong nhân của dòng khác nhau

- Trong lớp màng, quá trình di chuyển vật chất cơ bản là nhờ sự tiếp xúc giữa các phân tử và sự tác dụng tương hỗ giữa chúng, do đó quá trình khuếch tán qua màng được gọi là quá trình khuếch tán phân tử Trong nhân, quá trình di chuyển vật chất nhờ sự xáo trộn các phân tử của dòng, vì thế gọi là khuếch tán đối lưu

- Quá trình khuếch tán trong lớp màng xảy ra rất chậm so với quá trình khuếch tán trong nhân của dòng, do đó mặc dù lớp màng rất mỏng nhưng vẫn có giá trị quyết định đối với quá trình khuếch tán Vận tốc khuếch tán chung phụ thuộc nhiều vào vận tốc khuếch tán trong màng

1.4.1.1 Khuếch tán phân tử

- Khuếch tán phân tử xảy ra trong lớp màng hay trong môi trương đứng yên Động lực của quá trình khuếch tán là gradien nồng độ theo hướng x, tức là sự biến đổi nồng độ trên một đơn vị đường đi

- Bản chất của quá trình chiết xuất chất là quá trình khuếch tán nên người ta dựa vào định luật Fick để giải thích và tính toán

- Vận tốc khuếch tán : lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt trong một đơn vị thời gian Theo định luật Fick, vận tốc khuếch tán tỷ lệ với gadien nồng độ

Dấu ( ) : Nồng độ giảm theo hướng khuếch tán

- Hệ số khuếch tán phân tử là lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt, trong một đơn vị thời gian khi nồng độ vật chất giảm đi một đơn vị trên một đơn vị chiều