Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY FLAVONOIDS TỪ LÁ CHÙM NGÂY VÀ ỨNG DỤNG CAO CHIẾT FLAVONOIDS VÀO THỰC PHẨM GVHD: ThS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: HỒ THỊ HÀ TRANG MSSV: 11116069 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ KHÓA LUẬN: 2015 – 11116069 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY FLAVONOIDS TỪ LÁ CHÙM NGÂY VÀ ỨNG DỤNG CAO CHIẾT FLAVONOIDS VÀO THỰC PHẨM GVHD: Ths ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: HỒ THỊ HÀ TRANG MSSV: 11116069 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hồ Thị Hà Trang Ngành: Công nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Khảo sát trình trích ly flavonoids từ chùm ngây ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm Nhiệm vụ khóa luận:  Tổng quan tài liệu chùm ngây flavonoids  Xác định số tiêu chùm ngây nguyên liệu  Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids  Xây dựng giải toán tối ưu hóa cho trình trích ly flavonoids  Xác định hiệu suất thu hồi định lượng flavonoids tổng cao chiết  Ứng dụng cao chiết flavonoids trình chống oxy hóa chất béo cá thu thịt gà bảo quản lạnh Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 Ngày hoàn thành khóa luận: 14/07/2015 Họ tên người hướng dẫn: Ths Đặng Thị Ngọc Dung Phần hướng dẫn: Toàn khóa luận Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp thông qua Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 2015 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Con xin gửi lòng biết ơn chân thành đến ba mẹ động viên tạo điều kiện tốt để học tập hoàn thành tốt khóa luận Trong suốt thời gian thực khóa luận tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ tận tình quý thầy cô bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô khoa Công nghệ Hóa học Thực phẩm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm hỗ trợ trang thiết bị để hoàn thành tốt đề tài Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn Ths Đặng Thị Ngọc Dung dành nhiều thời gian công sức, nhiệt tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực khóa luận Xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp Công nghệ Thực phẩm 11 bên cạnh động viên, giúp đỡ, hỗ trợ chia sẻ kiến thức suốt thời gian thực đề tài Qua trình thực khóa luận, cố gắng nhiều không tránh khỏi sai sót mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô bạn iii MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii LỜI CẢM ƠN .iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN v PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chùm ngây 1.1.1 Đặc điểm sinh học Chùm ngây 1.1.2 Phân bố 1.1.3 Thành phần hóa học 1.1.4 Tình hình nghiên cứu chùm ngây 1.1.5 Công dụng chùm ngây 1.2 Giới thiệu flavonoids 1.2.1 Định nghĩa, nguồn gốc, cấu trúc, phân loại, chức 1.2.2 Tính chất vật lý – hóa học 1.2.2.1 Tính chất vật lý 1.2.2.2 Tính chất hóa học 10 1.2.3 Một số phương pháp trích ly flavonoids từ thực vật 11 1.2.3.1 Phương pháp trích ly cổ điển 11 1.2.3.2 Phương pháp trích ly đại 12 1.2.4 Định tính định lượng flavonoid 13 1.2.5 Hoạt tính sinh học flavonoids 13 1.2.6 Ứng dụng flavonoids thực phẩm 17 1.2.6.1 Vai trò kháng vi sinh vật flavonoids thực phẩm 17 1.2.6.2 Vai trò chống oxy hóa flavonoids thực phẩm 18 vii CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20 2.1 Nguyên vật liệu thiết bị nghiên cứu 20 2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 20 2.1.2 Hóa chất sử dụng nghiên cứu 20 2.1.3 Thiết bị nghiên cứu 20 2.1.4 Dụng cụ nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 21 2.2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.2.3.1 Khảo sát số tiêu nguyên liệu 23 2.2.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids từ chùm ngây 23 2.2.3.3 Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa trình trích ly flavonoids từ chùm ngây 25 2.2.3.4 Điều chế cao xác định hàm lượng flavonoids tổng mẫu cao chùm ngây 30 2.2.3.5 Khảo sát khả chống oxy hóa cao chiết chùm ngây trình bảo quản thịt, cá 31 2.3 Các phương pháp phân tích dùng nghiên cứu 33 2.3.1 Phương pháp định tính flavonoid nguyên liệu 33 2.3.2 Xác định độ ẩm nguyên liệu 34 2.3.3 Xác định độ tro nguyên liệu 34 2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng flavonoids tổng 35 2.3.5 Phương pháp xác định chất phản ứng với acid Thiobarbituric (Thiobarbituric Acid Reactive Substances - TBARS) 36 2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 38 3.1 Kết xây dựng phương trình đường chuẩn quercetin 38 3.2 Kết xác định số tiêu nguyên liệu 39 3.2.1 Kết định tính flavonoids nguyên liệu 39 3.2.2 Kết xác định số thành phần nguyên liệu 41 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids tổng từ chùm ngây 41 viii 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dung môi - nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng chùm ngây 41 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng chùm ngây 43 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng chùm ngây 45 3.4 Tối ưu hóa trình trích ly 47 3.4.1 Xây dựng phương trình hồi quy giải phương trình tối ưu hóa 47 3.4.2 Thực nghiệm kiểm chứng 49 3.5 Kết điều chế cao xác định hàm lượng flavonoids tổng mẫu cao chiết từ chùm ngây 49 3.5.1 Hiệu suất thu hồi cao 49 3.5.2 Xác định hàm lượng flavonoids tổng mẫu cao chiết từ chùm ngây 50 3.6 Kết khảo sát khả chống oxy hóa cao chiết từ chùm ngây đến trình bảo quản lạnh cá thu thịt gà 50 3.6.1 Kết khảo sát khả chống oxy hóa cao chiết chùm ngây đến trình bảo quản cá thu 50 3.6.2 Kết khảo sát ảnh hưởng NaCl cao chiết chùm ngây đến trình bảo quản thịt ức gà 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 4.1 Kết luận 56 4.2 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cây chùm ngây tự nhiên Hình 1.2 Cấu trúc chung nhóm flavonoids Hình 2.1 Lá chùm ngây nguyên liệu trước sau xử lý 20 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu 22 Hình 2.3 Các mẫu cá thu xử lý trước bảo quản lạnh 32 Hình 2.4 Các mẫu thịt ức gà xử lý trước bảo quản lạnh 33 Hình 3.1 Đồ thị thể mối quan hệ hàm lượng quercetin ( g/ml) độ hấp thu bước sóng 510 nm 38 Hình 3.2 Phản ứng dung dịch flavonoids H2SO4 đậm đặc 40 Hình 3.3 Phản ứng dung dịch flavonoids FeCl3 5% 40 Hình 3.4 Phản ứng dung dịch flavonoids KOH 3% 40 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ dung môi nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng chùm ngây 42 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng 44 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng 46 Hình 3.8 Mẫu cao chiết chùm ngây thành phẩm 49 Hình 3.9 Sự thay đổi màu sắc mẫu cá thu trình bảo quản lạnh 0oC 52 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn thay đổi giá trị TBARS cá thu trình bảo quản lạnh 0oC 53 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn thay đổi giá trị TBARS cá ức gà trình bảo quản lạnh 0oC 54 x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hoạt tính chống oxy hóa số hợp chất xác định phương pháp TEAC FRAP 14 Bảng 1.2 Khả kháng khuẩn, kháng virus, chống mốc flavonoids 16 Bảng 2.1 Một số tiêu nguyên liệu cần khảo sát 23 Bảng 2.2 Các mức yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids tổng từ chùm ngây 27 Bảng 2.3 Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với k = 3, no = 27 Bảng 3.1 Độ hấp thu dung dịch quercetin chuẩn ethanol 38 Bảng 3.2 Kết phản ứng màu flavonoids số thuốc thử đặc trưng 39 Bảng 3.3 Bảng kết xác định số thành phần chùm ngây nguyên liệu 41 Bảng 3.4 Kết phân tích ANOVA ảnh hưởng tỉ lệ dung môi - nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng 42 Bảng 3.5 Kết phân tích ANOVA ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng 44 Bảng 3.6 Kết phân tích ANOVA ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng 46 Bảng 3.7 Các mức yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids tổng từ chùm ngây 47 Bảng 3.8 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp cho yếu tố 48 Bảng 3.9 Hàm lượng flavonoids chùm ngây trích ly với điều kiện tối ưu 49 Bảng 3.10 Giá trị TBARS cá thu trình bảo quản lạnh 0oC 53 Bảng 3.11 Giá trị TBARS thịt ức gà trình bảo quản lạnh 0oC 54 xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN Lá chùm ngây nguyên liệu sử dụng nghiên cứu có số thành phần bao gồm: độ ẩm (9.340%), độ tro (9.649%), hàm lượng glucid (16.2%) có diện hợp chất flavonoids Flavonoids chùm ngây trích ly phương pháp ngâm chiết ethanol 70% yếu tố ảnh hưởng đến trình trích trích ly khảo sát bao gồm: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu (15÷40), nhiệt độ (40÷80oC), thời gian (1÷5 giờ) Kết đạt tiến hành quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai giải toán tối ưu hóa với hàm mục tiêu hàm lượng flavonoids tổng 1.4503% thông số trích ly: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu 30, nhiệt độ 74.1oC thời gian 16 phút Hiệu suất thu hồi cao chiết 10.802% với hàm lượng flavonoids tổng cao chiết đạt 35.411% Sau điều chế cao chiết, tiến hành ứng dụng dịch chiết chùm ngây vào thực phẩm với mục đích khảo sát ảnh hưởng dịch chiết đến trình oxy hóa chất béo cá thu trình bảo quản lạnh 0oC Kết khảo sát cho thấy, trình oxy hóa chất béo diễn thấp mẫu cá thu xử lý dịch chiết chùm ngây, nồng độ dịch chiết cao khả hạn chế trình oxy hóa lớn Bên cạnh đó, ảnh hưởng dung dịch NaCl 2% dịch chiết chùm ngây đến trình oxy hóa chất béo thịt ức gà khảo sát, kết cho thấy có mặt dung dịch NaCl làm tăng trình oxy hóa chất béo, làm giảm chất lượng thịt gà xii MỞ ĐẦU Trong nhiều năm qua, cá sản phẩm từ cá chiếm tỷ trọng lớn cấu mặt hàng xuất Việt Nam, đặc biệt cá thu Dự báo năm tiếp theo, cá mặt hàng chủ lực thứ hai sau tôm chiếm giữ vị trí dẫn đầu ngành xuất đất nước (VASEP, 2013) Và vấn đề oxy hóa chất béo đề nghiêm trọng làm giảm giá trị cảm quan, dinh dưỡng giá trị kinh tế nguyên liệu sau thu hoạch Bên cạnh ngành thủy sản, ngành công nghệ bảo quản chế biến thịt quan tâm đến vấn đề Đặc biệt, thịt gà nguồn giàu acid béo không no thiết yếu tổng hợp (Ashgar et al., 1990) Tuy nhiên, trình xử lý chế biến làm tăng trình oxy hóa chất béo nguyên liệu tiếp xúc với kim loại muối làm ảnh hưởng đến hương vị, kết cấu giá trị dinh dưỡng (O’Neill et al., 1999) Chất chống oxy hóa tổng hợp BHT, BHA sử dụng thành công để ngăn chặn trình oxy hóa sản phẩm từ thịt; giải pháp ngăn chặn trình oxy hóa chất béo cá nhiều hạn chế Hơn nữa, chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên ngày quan tâm so với chất tổng hợp coi an toàn Một số nghiên cứu dịch trích từ trà xanh có tác dụng hạn chế oxy hóa chất béo cá thu (Tang et al., 2001); ảnh hưởng muối dịch trích từ vỏ lựu, vỏ quýt đến thịt gà nghiên cứu Devatkal (Devatkal et al., 2011) Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới có hệ thực vật phong phú đa dạng, thực vật cung cấp nhiều hợp chất có giá trị dược học thực phẩm (Suganya et al., 2007) Đặc biệt, thực vật nguồn cung cấp dồi hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa hợp chất polyphenol, flavonoid, carotene… Do đó, việc chiết tách hợp chất sinh học thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu Bên cạnh đó, năm gần đây, nguyên liệu ý chùm ngây (Moringa oleifera Lam.) – loại vừa nguồn dược liệu vừa nguồn thực phẩm phong phú Ngoài tác dụng lọc nước cung cấp chất ding dưỡng, phận chùm nây dùng để điều trị nhiều bệnh y học dân gian nhiều nước vùng Nam Á (Coppin, 2008) Vì vậy, với mục đích trích ly hợp chất chống oxy hóa từ chùm ngây ứng dụng vào thực phẩm vai trò chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên nhằm hạn chế trình oxy hóa chất béo sản phẩm thịt, cá chọn đề tài: “Khảo sát trình trích ly flavonoids từ chùm ngây ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm” Nội dung nghiên cứu bao gồm phần sau: - Khảo sát có mặt flavonoids số thành phần chùm ngây nguyên liệu độ ẩm, độ tro, hàm lượng glucid - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly flavonoids tổng từ chùm ngây như: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian - Quy hoạch thực nghiệm giải toán tối ưu trình trích ly flavonoids từ chùm ngây - Điều chế - xác định hiệu suất hàm lượng flavonoids tổng cao chiết chùm ngây - Khảo sát ảnh hưởng muối NaCl dung dịch cao chiết chùm ngây đến trình oxy hóa chất béo thực phẩm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chùm ngây Cây chùm ngây có tên khoa học Moringa oleifera Lam hay M Pterygosperma, thuộc họ Moringaceae Ở Việt Nam, người ta gọi chùm ngây, có số tên Drumstick tree, Horseradish tree, Indian Horseradish (Nguyễn Công Đức, 2007) 1.1.1 Đặc điểm sinh học chùm ngây Chùm ngây gỗ nhỏ, cao từ 5÷12m Lá kép, có 6÷9 đôi chét hình trứng, mọc đối Hoa trắng có cuống, giống hoa đậu, mọc thành chùy nách lá, hoa tổ hợp gồm cánh hoa nhau, vểnh lên, rộng khoảng 2.5cm, nhị gồm nhị thụ xen với nhị lép Bầu noãn buồng noãn đính phôi trắng (Trần Việt Hưng, 2007) Quả nang treo, có cạnh, dài 25÷30cm, gồ lên chỗ có hạt, khía rãnh dọc Hạt màu đen, to hạt đậu Hà Lan, hình tròn có cạnh cánh màu trắng dạng màng Cây hoa vào tháng 1÷2 (Nguyễn Công Đức, 2007) Cây bắt đầu cho từ thân nhánh từ sau đến tháng trồng (Coppin, 2008) Hình 1.1 Cây chùm ngây tự nhiên (Trần Quang Vinh, 2009) Cây chùm ngây có khả sống điều kiện khí hậu khác nhau: nóng, khô nóng, ẩm ướt, ướt Cây sống môi trường đất kiềm (pH = 9) môi trường đất acid (pH = 4.5), thích hợp trồng vùng nhiệt đới cận nhiệt đới (Coppin, 2008) S K L 0