NGHIÊN cứu TRÍCH LY POLYPHENOL từ TRÀ camellia sinensis (l )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HẢI HÀ NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ TRÀ Camellia sinensis (L.) CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HỮU CƠ MÃ SỐ NGÀNH : 02.10.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.PHẠM THÀNH QUÂN Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. TRẦN THỊ VIỆT HOA Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC SƯƠNG Luận văn được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUÂN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp.HCM, ngày tháng năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên : NGUYỄN HẢI HÀ Ngày tháng năm sinh: 28/10/1981 Nơi sinh : Thanh Hoá Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ HỮU CƠ MSHV : 00504105 I.TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu trích ly polyphenol từ trà II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Khảo sát các phương pháp so màu dùng để đánh giá hàm lượng polyphenol tổng trong dịch trích trà.  Khảo sát phương pháp xử lý ức chế enzyme có sử dụng vi sóng.  Đánh giá lựa chọn giống trà nguyên liệu cho quá trình trích ly.  Khảo sát quá trình trích ly polyphenol từ trà bằng phương pháp có hỗ trợ vi sóng.  Tinh chế sơ bộ dịch trích, tạo chế phẩm dạng bột.  Khảo sát một số tính chất về thành phần, hoạt tính kháng oxy hóa, kháng khuẩn của sản phẩm. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. PHẠM THÀNH QUÂN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua. Ngày tháng năm 2006 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Phạm Thành Quân, thầy hướng dẫn đã cho tôi ý tưởng, động lực và giúp đỡ tận tình trong nghiên cứu, xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ đã có những nhận xét quý báu cho các kết quả. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chị Trương Ngọc Tuyền về những hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình làm thí nghiệ m, anh Huỳnh Văn Tiến về kết quả phân tích HPLC, chị Đặng Thị Thanh Bình với những ý kiến đóng góp và giúp tôi sửa chữa trong giai đoạn viết bài, và đến các thầy cô, anh chị trong bộ môn CN Hữu cơ, đã hết lòng ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã cùng tôi thực hiện đề tài. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tôi hoàn thành luận văn.   i TÓM TẮT Trong luận văn này, một số nguyên liệu trà tại vùng trà Bảo Lộc, Lâm Đồng được khảo sát để có những thông tin cơ bản phục vụ cho việc lựa chọn nguyên liệu trích ly polyphenol. Các yếu tố liên quan và quy trình trích ly polyphenol từ trà bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng được khảo sát và thiết lập. Các kết quả đạt được từ thực nghiệm như sau: 1. Đánh giá bố phương pháp phân tích so màu, qua đó đề xuất s ử dụng phương pháp Folin-ciocalteu cho quá trình phân tích hàm lượng polyphenol tổng trong dịch trích. 2. Xác định điều kiện thực hiện bằng vi sóng quá trình ức chế enzyme polyphenol oxidase của lá trà trước trích ly. 3. Khảo sát 5 giống trà tại vùng trà Bảo Lộc, Lâm Đồng và lựa chọn giống trà HAT có hàm lượng EGCG và catechin tổng cao làm nguyên liệu trích ly. 4. Xác định các thông số cho quy trình trích ly polyphenol từ lá trà bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng quy mô phòng thí nghiệm. 5. Thăm dò tinh chế sơ bộ dịch trích, tạo sản phẩm dạng bột có hàm lượng EGCG 35%, catechin tổng 70%, polyphenol tổng 95%. 6. Khảo sát một số tính chất kháng oxy hóa, kháng khuẩn của sản phẩm. Kết quả cho thấy sản phẩm có hoạt tính kháng oxy hóa mạnh hơn so với các chất đối chứng (vitamin C, trolox), có tiềm năng để nghiên cứu ứng dụng.   ii ABSTRACT In this thesis, tea resources in Bao Loc, Lam Dong were investigated to obtain information for selecting a right type of material. Experiments were carried out to evaluate involved factors and establish procedure of microwave-assisted extraction method for extracting polyphenols from fresh tea leaves. The results were shown as below: 1. Four quantitative spectrometric methods were investigated and Folin- ciocalteu method was employed to monitor polyphenols content in the extract. 2. A procedure for inactivating polyphenols oxidase enzyme in domestic microwave oven was established. 3. HAT tea resource, with the highest amount of EGCG and total catechins, was selected as suitable material for extraction. 4. Parameters were investigated for microwave-assisted extraction method. 5. A simple solvent-based procedure was used to purify the extract. 6. Antioxidant and antibacterial activities of polyphenols product were studied and compared with standard antioxidants. Polyphenols product demonstrated a strong antioxidant activity but weak antibacterial activity in experiments.    iii MỤC LỤC TÓM TẮT I ABSTRACT II MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC HÌNH - SƠ ĐỒ - BẢNG – ĐỒ THỊ VI DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT X DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT X MỞ ĐẦU XI 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Giới thiệu chung về trà 1 1.1.1 Sinh thái học của trà 1 1.1.2 Phân bố trà 2 1.1.3 Thành phần hóa học của lá trà 3 1.2 Nhóm hợp chất catechin trong trà 8 1.2.1 Tính chất hóa lý 8 1.2.2 Sinh tổng hợp catechin trong lá trà 11 1.2.3 Biến đổi sinh học của hợp ch ất nhóm catechin trong lá trà và quá trình sản xuất sản phẩm trà truyền thống 13 1.3 Tác dụng sinh học của trà và của nhóm hợp chất catechin 15 1.3.1 Tác dụng dược lý của trà 15 1.3.2 Hoạt tính kháng oxy hóa của nhóm catechin 17 1.3.3 Ứng dụng khả năng kháng oxy hóa của trà và các chất trích ly từ trà 20 1.4 Trích ly polyphenol từ trà 20 1.4.1 Lựa chọn và chuẩn bị nguyên liệu 21 1.4.2 Phương pháp trích ly 23   iv 1.4.3 Các phương pháp trích ly hiện đại 24 1.4.4 Phương pháp trích ly có hỗ trợ của vi sóng 25 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 30 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 30 2.2 Sơ đồ tiến hành thực nghiệm 30 2.3 Phương pháp thực nghiệm 31 2.3.1 Phương pháp phân tích HPLC 31 2.3.2 Phương pháp so màu 31 2.3.3 Lựa chọn nguyên liệu 35 2.3.4 Phương pháp ức chế hoạt tính của enzyme 37 2.3.5 Xác định định tính thành phần các chất trong trà 38 2.3.6 Đánh giá hàm lượng catechin trong trà nguyên liệu 38 2.3.7 Đánh giá hàm lượng mộ t số kim loại trong các mẫu trà 39 2.3.8 Đánh giá phương pháp trích ly có hỗ trợ bằng vi sóng 39 2.3.9 So sánh các phương pháp trích ly khác nhau 41 2.3.10 Quá trình tinh chế sơ bộ sản phẩm 42 2.3.11 Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa in vitro 43 2.3.12 Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa tiền in vivo – phương pháp MDA 44 2.3.13 Đánh giá khả năng kháng khuẩn của sản phẩm polyphenol 44 3 KẾT QUẢ - BÀN LUẬN 45 3.1 Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng 45 3.1.1 Phương pháp HPLC 45 3.1.2 Phương pháp so màu 47 3.1.3 Đánh giá các phương pháp 51   v 3.2 Lựa chọn và xử lý nguyên liệu 54 3.2.1 Điều kiện xử lý mất hoạt tính enzyme 54 3.2.2 Sơ bộ hóa thực vật trong trà 59 3.2.3 Hàm lượng catechin trong các mẫu trà nguyên liệu 60 3.2.4 Hàm lượng một số kim loại có trong mẫu nguyên liệu trà (Phương pháp AS) 63 3.3 Đánh giá phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng 64 3.3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu : dung môi 64 3.3.2 Ảnh hưởng của dung môi trích ly 65 3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian chiếu sóng, nguyên liệu và công su ất lò 68 3.3.4 Ảnh hưởng của chất kháng oxy hóa hỗ trợ 71 3.3.5 Hiệu quả trích ly 72 3.3.6 So sánh các phương pháp trích ly khác nhau 73 3.4 Tinh chế sơ bộ và đánh giá sản phẩm 74 3.4.1 Quá trình tinh chế 74 3.4.2 Tính chất sản phẩm 75 3.4.3 Đánh giá hoạt tính kháng oxi hóa in vitro của sản phẩm 76 3.4.4 Đánh giá hoạt tính kháng oxi hóa tiền in vivo của sản phẩm (phương pháp MDA) 78 3.4.5 Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của sản phẩm 79 4 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 81 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 1 PHỤ LỤC 2   vi DANH SÁCH CÁC HÌNH - SƠ ĐỒ - BẢNG – ĐỒ THỊ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Cây trà và búp trà 1 Hình 1.2 Cấu tạo khung cơ bản của hợp chất catechin và cách đánh số carbon 8 Hình 1.3 Công thức cấu tạo của các hợp chất catechin chính trong trà 9 Hình 1.4 Chu trình sinh tổng hợp tạo thành phenylpropan 11 Hình 1.5 Quá trình phản ứng kết hợp thành mạch cơ bản chalcone 12 Hình 1.6 Chu trình sinh tổng hợp hình thành các hợp chất catechin 12 Hình 1.7 Quá trình oxy hóa các hợp chất catechin trong trà 13 Hình 1.8 Biến đổi của catechin trong quá trình quét gốc tự do 19 Hình 1.9 Nguyên tắc gia nhiệt bằng phương pháp thường (a) và vi sóng (b) 28 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thố ng trích ly có hộ trợ của vi sóng (a) trích ly với sinh hàn hoàn lưu trong lò monomode; (b) trích ly kín trong lò multimode. 29 Hình 2.1 Màu tạo thành từ chất chuẩn và tác chất trong các phương pháp 35 Hình 2.2 Trà nguyên liệu sử dụng để trích ly polyphenol 37 Hình 2.3 Sơ đồ lắp ráp dụng cụ trích ly có hỗ trợ vi sóng 40 Hình 2.4 Sơ đồ trích ly bằng phương pháp gia nhiệt thường 41 Hình 3.1 Đường chuẩn C, EC, EGCG, ECG, caffeine 45 Hình 3.2 Phổ HPLC của chất chuẩn 46 Hình 3.3 Biến đổi màu của lá trà đã được xay nhuyễn sau các khoảng thời gian xử lý khác nhau 55 Hình 3.4 Màu dị ch trích trà được xử lý trong các khoảng thời gian khác nhau 57 Hình 3.5 Phổ đồ HPLC của dịch trích trà 61 Hình 3.6 Màu của dịch trích thu được ở các dung môi khác nhau 67 Hình 3.7 Sản phẩm polyphenol trà 74 [...]... trong các sản phẩm như bánh kẹo , trà còn được sử dụng như một dạng thực phẩm chức năng nhằm tăng cường khả năng phòng bệnh của cơ thể 1.4 Trích ly polyphenol từ trà Do đặc điểm về hàm lượng polyphenol trong trà, nên các quá trình trích ly polyphenol từ trà thường được hiểu là trích ly nhằm thu sản phẩm là nhóm các hợp chất catechin Hiện nay, sản phẩm catechin từ trà đã được sản xuất ở quy mô công... công nghiệp trà Việt Nam vẫn còn nhỏ bé, sản lượng chế biến thấp, chất lượng và công nghệ còn thua kém các nước sản xuất trà khác Việt Nam vẫn đang tập trung vào các sản phẩm trà truyền thống như trà đen, trà xanh, trà oolong, chưa chú trọng đến việc phát triển sản phẩm polyphenol từ trà Hiên nay đã có đề tài nghiên cứu về khả năng sản xuất polyphenol từ trà tại Việt Nam, nhưng mới chỉ nghiên cứu trên... nguyên liệu trà thành phẩm và sử dụng phương pháp trích ly cổ điển Vì vậy việc mở rộng nghiên cứu về đặc điểm nguyên liệu và các phương pháp trích ly mới là cần thiết, giúp ích một phần trong quá trình thúc đẩy sự phát triển của ngành trà Việt Nam   TỔNG QUAN 1   1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về trà 1.1.1 Sinh thái học của trà  [3, 4, 8]  Tên khoa học của trà: Camellia sinensis (L. ) O.Kuntze Trà được... của sản phẩm polyphenol 75 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ  Sơ đồ 1.1 Sơ đồ công nghệ của quá trình chế biến các sản phẩm trà .14 Sơ đồ 1.2 Sơ đồ quá trình trích ly .21 Sơ đồ 2.1 Sơ đồ tiến hành thực nghiệm 30 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ tổng hợp diazotized từ sulfanilamide .34 Sơ đồ 2.3 Sơ đồ trích kiệt polyphenol bằng phương pháp vi sóng 38 Sơ đồ 2.4 Sơ đồ trích ly polyphenol từ trà ... sản phẩm polyphenol trích ly từ trà mang lại lợi nhuận cao hơn so với các sản phẩm trà truyền thống và đang là hướng ưu tiên của các nước trồng trà trên thế giới Các sản phẩm polyphenol từ trà có giá trị thương mại cao và được sản xuất với quy mô công nghiệp tại các nước có vùng trồng trà tập trung lớn như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ… Việt Nam là một trong những nước có diện tích và sản lượng trà lớn... giới Nhiều công trình đã chứng minh trà có tác dụng trong việc phòng ngừa và chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau Ngày nay, các kết quả nghiên cứu khả quan đã đẩy mạnh việc sản xuất và sử dụng trà và các thành phần trích ly từ trà, đặc biệt là thành phần polyphenol, như một loại thực phẩm chức năng dùng phòng bệnh Do có tính chất kháng oxy hóa mạnh, polyphenol từ trà còn được sử dụng trong nhiều mục... Ngọc lan (hai lá mầm) Magnoliopsida, phân lớp Sổ Dilleniidae, bộ Trà Theales, họ Trà Theaceae, chi Trà Camellia (Thea .) [4] Hình 1.1 Cây trà và búp trà Cây trà sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên chỉ có một thân chính, chia làm 3 loại: thân gỗ, thân bụi, thân nhỡ (bán g ) Cành trà do mầm sinh dưỡng phát triển thành, trên cành chia ra nhiều đốt, chiều dài biến đổi nhiều từ 1 – 10cm Đốt trà càng dài là... phát triển trà Việt Nam [3] Chỉ tiêu Năm 2000 Năm 2005 Năm 2010 81,692 104,000 104,000 4,23 6,1 7,5 Sản lượng trà khô (tấn) 66,000 108,000 147,000 Sản lượng xuất khẩu (tấn) 42,000 78,000 110,000 60 120 200 Diện tích (ha) Năng suất bình quân (tấn tươi/ha) Kim ngạch xuất khẩu (triệu USD) Tuy nhiên, ngành trà Việt Nam vẫn tập trung vào các sản phẩm trà truyền thống như trà đen, trà oolong, trà xanh, gần... của lá trà đã được mô tả tương đối đầy đủ Thành phần chủ yếu của lá trà được mô tả trong Bảng 1.3 Bảng 1.3 Thành phần hóa học của lá trà non [8, 10, 42, 56, 60] Thành phần Catechin % khối lượng chất khô 25-30 ( -)- Epigallocatechin gallate 8-12 ( -)- Epicatechin gallate 3-6 ( -)- Epigallo catechin 3-6 ( -)- Epicatechin 1-3 ( +)- Catechin 1-2 ( +)- Gallocatechin 3-4 Flavonol và flavonol glucoside 3-4 Polyphenolic... Acid hữu cơ 0,5 – 0,6 Monosaccharide 4-5 Polysaccharide 14-22 Cellulose và hemicellulose 4-7 Pectin 5-6 Lignin 5-6 Protein 14-17 Lipid Các hợp chất dễ bay hơi Tổng quan 3-5 0,01 – 0,02   5 1.1.3.1 Polyphenol [8, 42, 56] Nhóm các hợp chất polyphenol là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong lá trà Các hợp chất polyphenol của lá trà rất khác với các hợp chất polyphenol được tìm thấy trong các loại cây . ly từ trà 20 1.4 Trích ly polyphenol từ trà 20 1.4.1 Lựa chọn và chuẩn bị nguyên liệu 21 1.4.2 Phương pháp trích ly 23   iv 1.4.3 Các phương pháp trích ly hiện đại 24 1.4.4 Phương pháp trích. đen, trà xanh, trà oolong, chưa chú trọng đến việc phát triển sản phẩm polyphenol từ trà. Hiên nay đã có đề tài nghiên cứu về khả năng sản xuất polyphenol từ trà tại Việt Nam, nhưng mới chỉ nghiên. MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HẢI HÀ NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL TỪ TRÀ Camellia sinensis (L. ) CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HỮU CƠ MÃ SỐ NGÀNH : 02.10.04