Nghiên cứu thu nhận fucoxanthin từ rong mơ và ứng dụng làm trà hoà tan hỗ trợ làm giảm mỡ nội tạng

Nakazawa và cộng sự 2009 đã nghiên cứu được dạng đồng phân trans của fucoxanthin có sự hấp thu và tích hợp vào các tế bào chất béo nhanh hơn so với dạng cis.. Tác dụng chống oxy hóaHoạt

KHOA CÔNG NGHẸ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Bấlàk T hư viện V iện Đại học M ở Hà Nội

“Nghiên cứu thu nhận fucoxanthin từ rong mo- và ứng dụng làm trà hòa tan hỗ trợ làm giảm mở nội tạng.”

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Lớp

TS NGUYỄN ĐÚC TIÉN CAO THỊ PHƯƠNG CNTP 12.01

Hà Nội - 2016

Đỏng thời tôi cũng xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu Phụ phàm và Mỏi trường nông nghiệp thuộc Viện Cơ điện nông nghiệp

và Công nghệ Sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn

Thư viện Viện Đại học Mỏ' Hà Nội

Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng tập thê cán bộ, nhân viên khoa Công nghệ sinh học - Viện Đại học Mờ Hà Nội đã dạy do, chỉ bảo tận tình trong quãng thời gian 4 năm học tạo trường Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, người thân, bạn

bè đã luôn ớ bên động viên động viên, chia sẻ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài này.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu trên.

Hù Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2016

Sinh viên Cao Thị Phuong

Lớp: C N T P 1201

MỤC LỤC

MỞ Đ À U 1

PHẦN 1: TÓNG QUAN TÀI L IỆU 3

1.1 Giới thiệu về rong mơ 3

1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, phân loại, đặc điểm thực vật h ọ c 3

1.1.1.1 Nguồn gốc, phân bố 3

1.1.1.2 Phân loại 4

1.1.1.3 Đặc điềm thực vật h ọ c 4

1.1.2 Thành phần hóa học 5

1.1.3 Giá trị của rong m ơ 6

1.2 Giới thiệu về íucoxanthin 7

1.2.1 Khái niệm, cấu trúc 7

1.2.2 Sự ổn định của íucoxanthin 9

1.2.3 Tác dụng sinh học của íucoxanthin 10

1.2.3.1 Tác dụng chống oxy hóa 11

1.2.3.2 Tác .11

1.2.3.3 Tác dụng chống tình trạng thừa cân, béo phì 12

1.2.3.4 Tác dụng chống ung thư 12

1.2.3.5 Tác dụng làm đẹp da, trắng d a 12

1.2.3.6 Tác dụng bảo về mạch máu 13

1.3 Nghiên cứu thu nhận íucoxanthin từ rong m ơ 13

1.3.1 ứng dụng sóng siêu âm trong tnch ly thu nhận các hoạt chất sinh học lừ rong m ơ 13

1.3.2 Nghiên cứu công nghệ tinh sạch và thu nhận fucoxanthin từ rong m ơ 14

1.4 ứng dụng của íucoxanthin trong thực phẩm 17

PHẦN 2: ĐÓI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đối tượng, vật liệu, địa điếm và thời gian nghiên cứu 18

2.1.1 Đối tượng nghiên cứ u 18

Lớp: C N T P 1201

2.1.2 Vật liệu nghiên cứu 18

2.1.2.1 Hóa chất 18

2.1.2.2 Thiết bị và dụng c ụ 18

2.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên c ứ u 19

2.2 Nội dung nghiên c ứ u 19

2.3 Phương pháp phân tích đo đ ạ c 19

2.3.1 Xác định hàm lượng íucoxanthin bàng phương pháp đo quang phổ UV-Vis ! * 19

2.3.2 Phương pháp đánh giá hiệu quả tinh sạch 20

2.3.3 Phương pháp xác định dộ ẩm theo TCVN 4326: 2001 (ISO 6496: 1999) 21

2.3.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa (đánh giá DPPH) 21

2.3.5 Phương pháp đánh giá cảm quan 22

2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 23

2.4.1 Kháo sát ảnh Ịhường tỵ lệ nước khử iọn: cao trích ly fucoxanthin đến hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch cùa chế phấm fucoxanthin 23

2.4.2 Nghicn cứu xử lý dầu giàu 1'ucoxanthin bằng NaOH cho tinh chế íucoxanthin 23

2.4.3 Xác định công thức phối chế bột cho tạo trà hòa tan 24

PHÀN 3: KÉT QUẢ 26

3 1 Kháo sát tỷ lệ nước khứ ion: cao trích ly íucoxantin cho làm sạch dầu fucoxanthin từ cao trích ly thô 26

3.2 Nghiên cứu xử lý dầu íucoxanthin bằng NaOH cho tinh chế íucoxanthin 27

3.2.1 Xác định lượng NaOH cho xứ lý cao trích ly lucoxanthin và thời gian xử lý cao trích ly fucoxanthin 27

3.2.2 Ánh hưởng cùa thời gian xà phòng hóa cao trích ly íucoxanthin đến hiệu suất xà phòng hóa 27

3.3 Nghiên cứu tách fucoxanthin từ hồn hợp xà phòng giàu íucoxanthin 28 3.3.1 Xác định nồng độ ethanol để tinh sạch fucoxanthin từ hồn hợp xà phòng giàu íucoxanthin 28

Lớp: C N T P 1201

3.3.2 Xác định tỷ lộ dung môi ethanol : hồn hợp xà phòng giàu cho tinh

sạch íiicoxanthin 29

3.3.3 Xác định thời gian tách fucoxanthin từ xà phòng giàu fucoxanthin .7 * 7.7 32

3.4 Đánh giá tính ổn định chất lượng chế chẩm íucoxanthin 33

3.4.1 Hàm lượng fucoxanthin, độ ẩm, cảm quan của chế phẩm íucoxanthin 33

3.4.2 Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của chế phấm rong m ơ 33

3.5 Đề xuất quy trình thu nhận íucoxanthin 34

3.6 ứng dụng chế phẩm fucoxanthin cho sản xuất trà hòa ta n 36

3.6.1 Xác định cơ chất phù hợp phối chế với chế phấm fucoxanthin cho trà fucoxanthin hòa tan 36

3.6.2 Xác định công thức phối chế tạo trà hòa tan 37

3.6.3 Xác định các thông số thích hợp trong quá trình sấy tạo sản phẩm trà hòa tan 38

3.6.4 Đề xuất quy trình sàn xuất trà fucoxanthin hòa tan từ cao trích ly fucox an th in ĩ! Ì Ố ị ệ f l V iê n Đ a i h o c M ở H à N ô i 40

3.6.5 Đánh giá chất lượng sản phấm 41

PHẦN 4: KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 42

4.1 Kết luận 42

4.2 Kiến nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

PHỤ LỤC 48

Lớp: C N T P 1201

DANH MỤC TÙ VIÉT TẢT VÀ KÍ HIỆU

Thư viện V iện Đại học M ở Hà Nội

Lớp: C N T P 1201

DANH MỤC BẢNG BIÊU

Bảng ì 1 Diện tích và mật độ rong mơ vùng biến Việt Nam năm 2010 3 Bàng 3.1 Hàm lượng ỷucoxanthin, độ ẩm, cảm quan của chế phẩm ỷucoxanthin 33 Bảng 3.2 Khả năng ức chế gốc tự do DPPH cùa chế phẩm rong M ơ 33

Thư viện Viện Đại học M ở Hà Nội

Lớp: C N T P 1201

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh về s.muticum 5

Hình 1.2 Cấu trúc phân tử của /ucoxanthin 7

Hình 1.3 Các dạng chuyển hóa củaỷucoxanthin 8

Hình 1.4 Con đường chuyển hóa sinh học củaýucoxanthin 10

Hình 1.5 Một so chế phẩm và sản phẩm có chứa ỷucoxanthin 17

Hình 3.1 Anh hưởng cùa ti lệ nước khử lon: cao trích ly Ịucoxanthin đến độ tinh sạch và hiệu suất thu hồi 26

Hình 3.2 Anh hưởng cùa thời gian xà phòng hóa dầu giàu /ucoxanthin đen hiệu suất xà ph('mg hóa 28

Hình 3.3 Anh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến độ tinh sạch và hiệu suất thu nhận ýucoxanthin từ hon hợp xà phòng giàuýucoxanthin 28

Hình 3.4 Anh hưởng của tỷ lệ dung môi ethanol: hon hợp xà phòng dầu giàu ýucoxanthin T h ư v i ệ n V i ệ n Đ ạ i h ọ e M Ở H - à N ộ i 30

Hình 3.5 Anh hưởng của thời gian tách /ucoxanthin từ khô dầu ýucoxanthin xử lý NaOH bằng ethanol đến hiệu suất thu nhận Ịucoxanthin 32

Hình 3.6 Sơ đồ quy trình công nghệ tinh chế và tạo chế phẩm /ucoxanthin 35

Hình 3.7 Sơ đo quy trình sán xuất tràýucoxanthin hòa tan 40

Lớp: C N T P 1201

đó việc tách chiết các hợp chất sinh học từ thực vật đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm Hiện nay, có rất nhiều hợp chất được chiết xuất từ thiên nhiên đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng trong đời sống Không thể không kể đến các hợp chất chống oxy hóa, các chất này có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hạn chế hình thành gốc tự do từ đó làm giám nguy cơ lão hóa, phòng ngừa các bệnh như: ung thư, béo phì, tiểu đường

Việt Nam là một nước có lợi thế về biển, không chi lạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác thủy hải sản mà còn thích họp cho rong mơ phát triền mạnh Rong mơ được xem như một loài thực vật biến quý do giá trị kinh tế

và dinh dưỡng mà nó mang lại rất cao Nó có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như các muối vô cơ (trong đó có nhiều iod, kali), protein lipid, alginic, đặc biệt là fucoxanthin chiếm hàm lượng khá cao (1,01 mg/g trọng lượng khô) [26| Fucoxanthin là một carotenoid có trong các loài tảo biền nâu ăn được

như Undarìa pinnatiỷĩda, Sargassumỷulvellum, là một chất chống oxy hóa

tuyệt vời, chống ung thư, chống bộn tiểu đường [37]

Mặc dù là chất có hoạt tính sinh học cao, tuy nhiên hiện nay 1'ucoxanihin đang được bán xuất khấu dưới dạng nguyên liệu thô, giá trị kinh

te còn thấp, các cơ sờ chế biến rong mơ còn hạn chế Việc nghiên cứu thu nhận ĩucoxanthin từ rong mơ để làm nguyên liệu cho chế biến thực phẩm chức năng và mỹ phẩm cũng là hết sức cần thiết

1

Vì vậy, phát triển rộng hơn những nghiên cứu trước, đáp ứng nhu cầu

thực tiền, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thu nhận

fucoxanthin từ rong m ơ và úng dụng Uun trà hòa tan hỗ trợ làm giảm m ỡ nội tạng”.

- Mục đích của đề tài:

> Đưa ra được quy trình tinh chế fucoxanthin từ rong mơ

> Đề xuất quy trình ứng dụng chế phẩm fucoxanthin tạo ra cho chế

biến trà hòa tan 1'ucoxanthin

Thư viện V iện Đại học M ở Hà Nội

2

PHẦN 1: TỐNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giói thiệu về rong mơ

1.1.1 Nguồn gốc, phân bo phân loại, đặc điểm thực vật học

1.1.1.1 Nguồn gốc, phân bo

Rong mơ tên khoa học là Sargassum, là một giống Tâo lớn thuộc ngành

rong Nâu , được các thủy thủ người Bồ Đào Nha tìm thấy trong vùng biền Sargasso.[8]

Rong mơ sống tập trung ờ vùng ven biển, tại các vùng có bãi đá ngầm Rong mơ phân bố chủ yếu ớ Truns Quốc, Nhật Bản, Philipin, ú c Ờ Việt Nam trong mơ phân bố dọc bờ biển Khu vực miền Trung và phía Nam thì tập trung chủ yếu tại các tỉnh: Quáng Bình, Quáng Nam, Thừa Thiên Huế, Quảng Trị, Đà Nằng, Vũng Tàu, Quáng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Kiên Giang Năng suất ở các vùng lập trung đó có khi lên đến 7kg/m2 mặt nước , bình quận trên dưới 5,5kg/m2, tạo nên nguồn nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến và cũng điềm chỉ những môi trường trồng thuận lợi [4]

Rong mơ là loài chiếm ưu thế nhất ờ các khu vực với trữ lượng chiếm 98% tống trữ lượng của các bãi rong, mật độ cây trung bình là 43,8 ± 20,2 cây/nr và sinh lượng trung bình đạt 456 ± 64,2 g khô/nr [51

Bùng 1.1.Diện tích và mật độ rong mơ vùng biên Việt Nam năm 2010131

Vùng biển Khánh Hòa có diện tích rong lớn n h ấ t, tổng diện thích lên đến 2000.000m2 với mật độ là 5,5kg/m Tiếp theo là vùng biển Ninh Thuận với diện tích 1.500.000m2 , mật độ 7,0kg/m Thấp nhất là vùng biển Bình Định với diện tích 42.750m2, mật độ 2,5kg/m

Sargassum Các loài: Sargassum muticum và khoáng 250 loài khác.

Sargassum muticum là một loài rong nâu lớn, màu sắc thay thôi từ nâu

sẫm đến nhạt, vàng nâu tùy thuộc vào mùa vụ và điều kiện phát triển Các

nhánh của 5 muticum mọc so le đều đặn trên thân Nó được gắn vào đĩa bám,

có rất nhiều phao nhò 2 - 3 mm hình tròn hoặc hình quà lê dạng bóng khí trên thân cây và giúp cho chúng đứng tháng trong nước hoặc nồi nếu các bộ phận của cây bị tách khỏi thân gốc s muticum có thế dài từ 75 - 120cm, nhưng

thường đạt tới chiều dài 1,5 - 2m ở vùng biển Thụy Điển, 6 - 7m ở Pháp và lên đen 8,5 m trong vùng bicn Na Uy Nhánh bên bị tách ra khỏi thân vào

mùa hè hoặc mùa thu, đế lại một thân gốc ngắn qua mùa đông (Wallentinus,

1999) [28]

Nhiều nghiên cứu đã chi ra rằng thời gian tăng trường của s muticum

khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ nước mà nó đang sinh sống Trong các khu

vực có khí hậu ấm hơn thì 5 muticum đã được chứng minh là phát triển quanh

năm, nhưng nó vẫn bị mất nhánh (Norton, 1976; Arenas & Frenández, 2000:

4

Britton-Simmons, 2004) s muticum có cả hai hình thức sinh sán là vô tính và

hữu tính Một nghiên cứu đã chứng minh rằng nhiệt độ tăng trưởng tối ưu của

được nhiệt độ từ 10°c - 30°c [30]

Hình ì ì: s.muticum

I 1.2 Thành phần hóa học

-Thành phấthbpahọc Viện Đại học M ơ Hà Nội

Mầu nâu của rong mơ là kết quà của sắc tố hoàng thế tố fucoxanthin, thành phần chính của rong mơ là các polysaccharide (cellulose, alginate, laminaran, fucoidan ), ngoài ra còn có mannitol, gibberellin, cytokinin

và nhiều loại vitamin Hàm lượng alginic acid trung bình từ 20 - 30% trọng lượng khô Một loại đường khác có giá trị trong rong mơ là mannitol với hàm lượng từ 7 - 10% trọng lượng khô Hàm lượng protein có từ 5 - 15% Tồng lượng khoáng có từ 20 - 40% trong đó có đầy đũ các nguyên tố khoáng cần thiết cho cơ thề sinh vật, đặc biệt là iod với hàm lượng từ 0,08 - 0,34% là nguồn dược liệu để chữa bệnh bướu cổ Ngoài ra rong mơ còn chứa các phospho lipid dùng trôna y dược và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác [6]

Theo kết quả nghiên cứu về thành phần dinh dưỡng và hóa học cùa loài

Sargassum nao/houense (tính theo trọng lượng khô) thì có hàm lượng protein

II, 20%, chất khoáng 35,18%, lipid 1,06%, carbohydrate tổng số 47,73%,

5

tổng carbohydrate tan trong nước 29,74%, polysaccharide tan trong nước 21,01%, và chất xơ tổng số 4,83% [34 ].

Kotake-Nara và cộng sự (2005) nghiên cho thấy rong nâu chi

Sargassum và Turbinaria ở vùng nhiệt đới thường có hàm lượng phénol và

tannin tương đối thấp hơn nhiều so với ở vùng ôn đới, do đó 2 chi rong nâu ớ vùng nhiệt đới thường là thức ăn cho cá, động vật ăn cò (ở vụng nhiệt đới dao động giữa 0 và 1,6% trọng lượng khô, vùng ôn đới dao động từ 3 đến 12% trọng lượng khô ) [351

Rong mơ có khả năng tích lũy hàng loạt các nguyên tố hóa học với hệ

số tập trung cao, nồng độ các nguyên tố này trong tro của chúng có thể gấp hàng vạn hay hàng triệu lần so với trong nước biển Đã tìm thấy khá nhiều nguyên tố hóa học trong rong mơ: Al, Si, Ma, Ca, Sr, Ba, fe, V, Mn, Ti, Co,

Ni, Cr, Sn, Ag, Bi, Cu, Pb, Zn, Ga, Be, Na, K [6]

1.1.3 Giá trị của rong mơ

Nguồn lợi mà rong mơ đem lại c[to thế giới lỊất.lớn Các sản phẩm truyền thống của nó là mannitol (35000 tấn/năm), alginate (hàng triệu tấn/nãm) [6] Trong khoảng chục năm gần đây, các nghiên cứu phát hiện rong mơ có chứa một số thành phần quan trọng, đó chính là fucoxanthin, phlorotannins, fucoidan với những hoạt tính sinh học quý, như: Chống ung thư, giảm mỡ nội tạng, chống cục máu đông, kháng khuấn kháng virut (kề cả virut HIV), chống nahẽn tĩnh mạch 1361

Rong mơ được sử dụng đầu tiên ở Nhật Bán và Trung Quốc trong vai trò là nguồn thực phâm quan trọng Hàm lượng iod trong rong mơ (0,25 - 0,35% khối lượng khô) cao hơn hàm lượng iod của thực vật ở đất liền vài trăm lần Rong mơ được sử dụng như một loại dược thào chữa bệnh bướu cổ,

nó không chi cung cấp iod và các nguyên lố vi lượng cho con người mà còn cung cấp một số vitamin như A, B, c, D, E, K và hầu hết các acid amin không thay thế

6

Thành phần hóa học có trona vách tẻ bào của rong mơ có ý nghĩa rất lớn Alginic acid là một loại polysaccharidc có giá trị sử dụng Đây là loại nguyên liệu quan trọng dùng đổ trích ly keo alginate, dùng trong nhiều ngành công nghiệp, như: công nghiệp giấy, sơn, cao su, phim ánh, mỹ phẩm, công nghiệp thực phẩm, hoặc thay thế carbon metyl cellulose (CMC) làm phụ gia cho xi măng dùng cho giếng khoan dầu ở biền, có tác dụng làm tăng thời gian quánh của xi măng, giải quyết sự cố xi măng đông kết sớm gây khó khăn cho quá trình xây dựng các công trình, có độ bền uốn cao hơn đảm bảo độ bền cho công trình Keo alginate cồn được ứng dụng sản xuất một số dụng cụ trong ngành y (băng gạc, chân tay giả, ) Mannitol là một loại polyol đồng phân của sorbitol, loại đường rượu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phấm và dược phấm Mannitol có tác dụng ngăn ngừa hoặc điều trị nước trong cơ thể dư thừa Mannitol là giải pháp hiệu quả làm giảm áp suất trong mắt, giám sưng não sau chấn thương đầu, điều trị bệnh giãn mạch vành, trị ung thư, rất có lợi cho người bị bệnh tiểu (lường,.,, ị ;a \ ò j

1.2 Giói thiệu về fucoxanthin

1.2.1 Khái niệm, cấu trúc

Fucoxanthin là một carotenoid, có công thức phân tử là Cj2H3S0 6, trọng lượng phân tử là 658,91 g/mol, bị nóng chảy ở nhiệt độ 168°c Fucoxanthin

có cấu trúc allene và epoxide và các nhóm hydroxyl cấu trúc đầy đù cùa íucoxanthin được xác định bời Englert và cộng sự 114|

Hình 1.2 Cầu trúc phân tứ của ỷucoxanthin

Trạng thái vật lý: Fucoxanthin ờ dạng tinh thể màu vàng nâu, không hòa tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ ethanol, acetone,

1

methanol Độ hòa tan của fucoxanthin trong dung môi xấp xỉ 10 mg/ml.[l6]

OH

Fucoxanthinol

Hình 1.3 Các dạng chuyển hóa của fucoxanthin [17]

Đặc biệt fucoxanthin là một carotenoid allenic đầu tiên được tìm thấy trong rong Nâu Fucoxanthin tồn tại ờ cả hai cấu hình cis và trans, trong đó cấu hình dạng trans (chiếm gần 80%) là đồng phân chính của fucoxanthin [18] và hồn hợp đồng phân dạng cis (13-cis và 9-cis)[19| cấu hình trans cùa fucoxanthin ồn định hơn so với dạng cis

Nakazawa và cộng sự (2009) đã nghiên cứu được dạng đồng phân trans của fucoxanthin có sự hấp thu và tích hợp vào các tế bào chất béo nhanh hơn

so với dạng cis Tuy nhiên, đồng phân cis được tìm thấy là có hiệu quà hơn trong việc ức chế các tế bào trên người bị bệnh bạch cầu so với dạng trans Fucoxanthin cũng tồn tại ở dạng khác là fucoxanthinol, được tìm thấy trong các tế bào ruột của người và chuột sau khi tiêu thụ fucoxanthin [17]

8

ì.2.2 Sự ôn định cùa/ucoxanthin

- Khả năng chịu nhiệt của 1'ucoxanlhin

Theo một nghiên cứu về sự ổn định của fucoxanthin đối với nhiệt độ,

đã đánh giá trên hai chế phâm là fucoxanthin-l và fucoxanthin-Pl ở nhiệt độ

đối ốn định ở nhiệt độ 80°c Tuy nhiên nó bị biến đối tại nhiệt độ 100°c

trong một giờ Do đó khuyến cáo rằng fucoxanthin-1 nên được xử lý ờ nhiệt

độ dưới 100°c Còn fucoxanthin-Pl thì ở nhiệt độ 80°c và 100°c trong một giờ đều ốn định Vì vậy fucoxanthin-Pl có thề được thao tác theo nhiệt độ xử

lý thông thường cho thực phẩm [20]

- Điều kiện pH cho khá năng ồn định của tucoxanthin

Fucoxanthin dễ bị phân húy do oxy hóa bời các tác nhận bên ngoài nhưnhiệt độ, độ pH thấp và ánh sáng do chuyến từ dạng đồng phân trans sang dạng cis kém ổn định

Năm 2010 Hii và cộng sự đã nghiên cứu tính ôn định của 1'ucoxanthin

Họ thấy rằng nếu bảo quản íucoxanthin trong điều kiện ánh sang nhân tạo thì hàm lượng íucoxanthin không đối trong 3 ngày Tuy nhiên khi bảo quản trong điều kiện bóng tối và có bố sung acid ascorbic thì hàm lượng fucoxanthin không đối trong một tuần Cũng theo nghiên cứu này, tác giả bảo quản dịch chiết íucoxanthin trong cùng điều kiện bóng tối nhưng thay đối độ pH khác nhau (pH3, pH5, pH7, pH9) Kết quá là pH9 trong điều kiện bóng tối là ổn định nhất [21]

9

1.2.3 Tác dụng sinh học cùa ýucoxanthin

Hình 1.4 Con đường chuyến hóa sinh học cùa fucoxanthin [20]

Vào năm 2002, Suravvara và cộng sự đã kiểm tra sự hấp thụ fucoxanthin trong các tế bào Caco-2 Ket quả cho thấy, fucoxanthin và fucoxanthinol VỚI niiom 'acetyl tíỉuy pểan ìắa^được tlm \h ầỹ v à được xác định trong các tế bào Caco-2 Người ta cho rằng nhóm acetyl bị thủy phân bởi các hoạt động của enzyme esterolytic tồn tại trong đường tiêu hóa và fucoxanthinol tự do được hấp thụ Sự trao đổi chất cùa fucoxanthin đã được nghiên cứu trên chuột Mồi con chuột được cho uống 40 nmol fucoxanthin trong một giờ và sau đó huyết tương của chúng được lấy đi phân tích Mặc

dù không tìm thấy fucoxanthin nhưng chất chuyến hóa của nó là fucoxanthinol và amarouciaxanthin A đã được phát hiện Theo kết quả kiểm tra thì sau khi uống, fucoxanthin bị thủy phân thành fucoxanthinol bởi enzyme lipase từ dịch tụy, enzyme phân hủy các ester trong acid béo như ascholesterol esterase, hoặc esterase từ các tế bào biểu mô ruột non Sau đó fucoxanthin được hấp thụ bới các tế bào biếu mô đường tiêu hóa, vận chuyền đến gan thông qua dịch bạch huyết và máu, và được chuyển hóa thành amaroucixanthin A [20|

10

1.2.3.1 Tác dụng chống oxy hóa

Hoạt động chống oxi hóa là một trong những đặc tính quan trọng cùa các carotcnoid và nhiều tác dụng sinh học cùa nó có liên quan đến khá năng loại bó các dạng oxi hoạt động, đó là một trong những phương thức cho hoạt động chống bệnh tật của nó (Sachindra và cộng sự, 2007) Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rang fucoxanthin cũng là một tác nhân loại bó các gốc tự do

có hiệu quả (Nomura và cộng sự, 1997; Yan và cộng sự, 1999) Các gốc tự do

sử dụng đế đánh giá hoạt động chống oxi hóa của fucoxanthin bao gồm DPPH (l,l-diphenyl-2-picrylhydrazyl), 12-DS (acid 12-doxyl-stearic), (Airanthi và cộng sự, 2011; Zaragoza và cộng sự, 2008; Nishono và cộng sự, 1998) [32)Sachandra và cộng sự (2007) đã đánh giá các hoạt động chống oxi hóa của fucoxanthin và hai chất chuyến hóa của nó là fucoxanthinol và halocynlhiaxanthin trong ống nghiệm liên quan đến việc loại bó các gốc tự do (DPPH, H+) và cho rang fucoxanthin và fucoxanlhinol thể hiện những hoạt tính chống oxi hóa éặỸỊ hơn hoặc tương tự như, $-tocopherol, còn halocynthiaxanthin thì thấp hơn [27]

¡.2.3.2 Tác dụng chong viêm

Phàn ứng chống viêm là một phản ứng tự vệ chống lại các nhân gây bệnh khác nhau, được đặc trưng bởi việc tập trung một lượng lớn bạch cầu (neutrophiles, monocytes-macrophages, và dưỡng bào) đến khu vực bị viêm, trong đó các tế bào viêm được kích hoạt bởi các chất trung gian viêm và tạo

ra anion superoxide và các gốc nitric oxide và có thể trở thành một quá trình

tự hoại, theo công bố của Zaraaoza M.c và cộng sự; Choi S.K và cộng sự năm 2008 [22]

Heo và cộng sự (2008); Kim và cộng sự (2010) đã chứng minh tác dụng ức chế của fucoxanthin trên các cytokine gây viêm và các trung gian trong lipopolysaccharide được kích thích bởi đại thực bào RAW 264.7 Những kết quả này cho thấy fucoxanthin ức chế chất cảm ứng nitric oxide và cyclooxygenase 2, và làm giảm mức nitric oxide, prostaglandin E2,

ĩ ĩ

interleukin lß và interleukin 6 thông qua việc ức chế sự kích hoạt tác nhân nguyên tử k B và phán ứng phosphoryl hóa mitogen - được kích hoạt bời enzyme kinase [22].

1.23.3 Tác dụng chống tình trạng thừa cân, béo phì

Trong báo cáo, Maeda và cộng sự đã chi ra rằng các chất béo từ

Undaria pinnatifida làm giảm trọng lượng mô mỡ trắng tại vùng bụng ờ

những con chuột cống Wistar và chuột nhà KK-Ay Nghiên cứu đã khắng định fucoxanthin và fucoxanthinol đã ức chế sự tích lũy lipid nội bào và làm giàin hoạt tính enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase trong suốt sự phân hóa thành tế bào mỡ của các tể bào Nghiên cứu của Miyashita cho thấy fucoxanthin ờ trong thức ăn khi ăn vào cơ thể giúp tăng UCP1 (protein tách cặp 1 ) biếu hiện trong các mô mỡ trắng, làm giảm mỡ trắng ớ nội tạng, giảm cân Một số nghiên cứu cho thấy rằng dùng thực phẩm bồ sung fucoxanthin làm giảm cân ở phụ nữ béo phì trung bình 4,9 kg trong thời gian 16 tuần

Cũng trong các nghiên cứu này, Maedá vịị cộng sự đã cho thấy 1'ucoxanthin

làm giảm đáng kể lượng đường trong máu và mức insulin huyết tương, cũng như lượng nước uống vào của chuột nhà KK-Ay bị tiều dường, béo phì [22]

1.23.4 Tác dụng chống ung thư

Hiệu ứng gây chết tế bào đã được Hosokawa và cộng sự, Nakazawa và cộng sự, Kotake-Nara và cộng sự đề xuất là cơ chế sinh hóa mà fucoxanthin đã gây tác dụng ức chế tế bào ung thư Năm 2001 Kotake và cộng sự đã chi ra rằng fucoxanthin làm giảm đáng kể khả năng tồn tại của ba dòng tế bào ung thư tuyển tiền liệt trên người bao gồm PC-3, DU 145 và LNCaP tương ứng 14,9%, 5,0% và 9,8% thông qua cơ chế gây chết tế bào trên các tế bào ung thư Nghiên cứu đã chứng minh rang fucoxanthin tác động lên cơ chế gây chết tế bào trên các tế bào PC-3 thông qua việc kích hoạt enzyme caspase-3 [22],

1.23.5 Tác dụng làm đẹp da, trang da

Vào năm 2009 Heo và cộng sự ; Urikura và cộng sự, năm 201 lđã chi

ra ràng việc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tạo ra các dạng oxi hoạt dộng, phàn

12

ứng viêm được coi là tác nhân gây bệnh chính làm tổn thương các thành phần

tế bào và một số bệnh như nám, ban đó và ung thư da Kct quả nghiên cứu này cũng cho thấy fucoxanthin làm giảm đáng kể các loại oxi hoạt động trong

tế bào - được tạo ra bởi sự tiếp xúc với bức xạ tia cực tím Fucoxanthin giúp nâng cao tỷ lệ sống tế bào và ức chế sự tồn thương ở các tế bào đã được xứ lý, điều này chi ra rang fucoxanthin có thế bão vệ da khỏi tác hại gây ra bởi tia cực tím B từ ánh sáng mặt trời Năm 2011, Shimoda và cộng sự đã cho thấy rang fucoxanthin ức chế hoạt động của tyrosinase, melanogenesis trong khối u

ác tính và tia cực tím B - gây nên sắc tố da [22]

Propionibacterium acnés là một loại vi khuân mụn trứng cá luôn xuất

hiện trong các nang lông trên da Vi khuấn này sử dụng một lượng lớn bã nhờn như là một nguồn dinh dường Trong quá trình phát triền của vi khuấn này chúng đã sản xuất enzyme lipase làm giảm chất béo trung tính trong bã nhờn Thử nghiệm cho thấy 1'ucoxanthin ức chế sự kích hoạt của enzyme lipase có nguồn gốc từ vị khuẩn mụn trims cá Kết quả xét nghiệm chi ra ràng fucoxanthin có hoạt động chống mụn trứng cá [20]

1.2.3.6 Tác dụng bảo về mạch máu

Năm 2013, Ikeda và cộng sự đã nghiên cứu khả năng bảo về mạch máu não của fucoxanthin trên chuột bạch mắc bệnh cao huyết áp Kết quả, fucoxanthin có khả năng bảo vệ mạch máu não thong qua hoạt động loại bò

các gốc tự do, chống lại sự chết các tế bào thần kinh ở những con chuột cao

huyết áp [23]

1.3 Nghiên cứu thu nhận fucoxanthin từ rong mo’

1.3.1 ủng dụng sóng siêu âm trong trích ly thu nhận các hoạt chất sình học từ rong mơ

Hiện nay, việc sử dụng sóng siêu âm đổ phá vỡ vách bào từ cũng được ứng dụng khá rộng rãi trong công nghệ trích ly các hoạt chất sinh học nhằm nâng cao hiệu quà trích ly

13

Hiệu quả trích ly các hợp chất hòa tan tăng lên nhờ sự tạo thành các bọt khí trong dung môi khi sóng truyền qua Dưới tác dụng của sóng, các bọt khí bị kéo nén, sự tăng áp quả và nhiệt độ làm các bọt khí nồ vỡ, tạo lcn hiện urợng

“sốc sóng” Khi sự nố vỡ của các bọt khí ớ gần bề mặt pha ran, xảy ra mất đối xứng sinh ra các tia dung môi có tốc độ cao vào thành tế bào, do đó làm tăng sự xâm nhập cùa dung môi vào tế bào và làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa pha rán và lỏng Điều này làm tãng sự chuyến khối và phá vỡ cấu trác tế bào Sự nố vỡ của các bọt khí làm tăng sự thoát của các chất nội bào vào dung dịch [81

Bản chất của quá trình trích ly là dựa vào tính tan của mỗi chất trong dung môi, chính vì vậy để trích ly hiệu quá hợp chất chống oxy hóa từ rong

Mơ cần biết được tính chất của chúng để tìm được dung môi phù hợp nhất.Kim và cộng sự đã khai thác fucoxanthin, và nhận thấy bằng cách sử dụng ethanol làm dịch trích ly thì khoáng 95% chúng đã bị trích ly ra [24] Trong số các dung môi điều tra, ethanol cho sản phẩm tốt nhất với hàm lượng 1'ucoxanthin (1,571 mg/g khối lượng mẫu đông khô), trong khi đó n-hexan và nước không có hiệu quà trong khai thác fucoxanthin Từ kết quả nghiên cứu trên ta thấy fucoxanthin là một carotenoid tan tốt trong dung môi ethanol, tan một phần trong acetone, tuy nhiên chúng lại không tan được trong nước do khả năng phân cực kém

1.3.2 Nghiên cứu công nghệ tinh sạch và thu nhận fucoxanthin từ rong mơ

Fucoxanthin đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và nhà sản xuất do hoạt tính sinh học mạnh của nó Hiện nay các nước như Nhật Bán,

Mỹ, Trung Quốc, Ẩn Độ, Thái Lan, công nghệ sản xuất chế phẩm fucoxanthin thương mại làm nguyên liệu cho chê bicn thực phàm, mỹ phâm

đã được chứng minh, làm rõ cơ chế và chức năng, có hiệu quả giám cân, chống béo phì, hiệu ứng chống viêm và chống oxi hoá trong cơ thể Cùng với những kết quà được chứng minh bàng các thử nghiệm lâm sàng, sản phẩm được lưu hành trên thị trường

14

Noviendri và cộng sự (2010) đã trích ly và tinh che thành công fucoxanthin từ hai loài rong nâu bien Malaysia, cụ thổ là Sargassum binden và

Sargassum duplicatum Kct quà cho thấy độ tinh khiết cùa 1'ucoxanthin > 99%

được chi ra nhờ phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Hàm lượng fucoxanthin, lipid tống số và thành phần acid béo của rong biển đã cho thấy cả hai mẫu có chứa một lượng đáng kể fucoxanthin và lipid tổng số Hàm lượng

fucoxanthin và lipid tồng số của Sargassum duplicatum tương ứng là (1,01 ± 0,10 và 21,3 ± 0,10 mg/g trọng lượng khô), cao hơn đáng kề so với Sargassum

binderi tương ứng là (0,73 ± 0,39 và 16,6 ± 4,10 mg/g trọng lượng khô) [ 111.

Một nghiên cứu khác, Kim và cộng sự (2012) đã khai thác fucoxanthin trên loài táo Isochrysis aff galbana Tro na nghiên cứu này, 1'ucoxanthin được

khai thác có hiệu quá bằng các dung môi thử nghiệm như methanol, acetone, ethanol, cthyl acetate Hau hct fucoxanthin (gần 95%) có thể trích ly được với ethanol chỉ trong vòng 5 phút và chỉ 15% sự biến đổi của fucoxanthin được phát hiện trong quá trình trích ly với ethanol trons 24h Hệ thống dung môi n- hexan: ethanol: nước với tý lệ 10: 9: 1 được xác định là tốt nhất cho việc trích

ly fucoxanthin và các chất béo (lipid) từ dịch chiết của lsochrysis aff galbana [24], Cũng trong thời gian này, Kim và cộng sạ-đã khai thác fucoxanthin trên một đối tượng khác là tảo cát Phaeodactylum tricornutum Trong nghiên cứu

này, tác giả đã thực hiện điều tra tác động của loại dung môi, thời gian, nhiệt độ

và phương pháp trích ly (ngâm, Soxhlet, hồ trợ siêu âm, áp lực chất lỏng) đến hiệu quá khai thác fucoxanthin Trong số các dung môi điều tra, ethanol cho sản phẩm tốt nhất với hàm lượng 1'ucoxanthin (15,71 me/g khối lượng mẫu đông khô), trong khi đó n-hexan và nước không có hiệu quả trong khai thác fucoxanthin Hàm lượng 1'ucoxanthin trong dịch chiết từ các phương pháp khai thác khác nhau khá liên tục (15,42 - 16,51 mg/g khối lượng mẫu đông khô) Phương pháp trích ly bàng Soxhlet được thực hiện với ethanol 100% tại 80°c

và hàm lượng fucoxanthin đạt tối đa là 15.42 mg/g mẫu khô [10],

15

Dedi Noviendri và cộng sự (2011) đã trích ly fucoxanthin và phân tích acid bco trên 2 đối tượng rong mơ là Sargassum binderi và s duplicatum, sử

dụng dung môi trích ly là acelone-mcthanol lạnh (7: 3) và sau đó tinh chế rồi đi phân tích hàm lượng bàng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC Ket quả đã cho thấy hàm lượng fucoxanthin và lipid tổng số của s duplicatum tương

ứng là (1,01 ± 0,10 và 21,3 ± 0,10 mg/g trọng lượng khô), cao hơn so với loài s

binderí (0,73 ± 0,39 và 16,6 ± 4.10 mg/g trọng lượng khô) [26].

Takeshi Mise và cộng sự (2011) đã nghiên cứu kháo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết fucoxanthin trên đối tượng là loài tảo Cladosiphon

okamuranus Tác giả đã kháo sát các kích thước nguyên liệu là 50, 200 và

1000 pm với 3 loại dung môi là ethanol, methanol và acetone Ket quả cho thấy ở kích thước nguyên liệu 50 pm và dung môi trích ly là methanol cho hiệu quá trích ly cao nhất, sau đó là đến acetone và ethanol [38]

Irwandi Jaswir vồ cộng sự (2011) đã trích ly fucoxanthin trên loài tảo

Padina australis sư dụng hộ'dung môi acetonẹ-melhanol lạnh (7:3), sau đó

làm sạch, tinh chế Ket quả phân tích HPLC cho thấy hàm lượng fucoxanthin đạt 0,43 ± 0.07 mg/g trọng lượng khô và hàm lượng lipit đạt 10,70 ± 0.90 mg/g trọng lượng khô [39]

Patent công bố số US20100152286A1, ngày 17 tháng 6 năm 2008 của nhà sáng chế Liang Li, Yanmei Li công bố [31], nguyên liệu cho sản xuất fucoxanthin chu yếu là rong biến mầu nâu, gồn có tảo bẹ, tảo cát, rong mơ

(Sargassum fusiforme, Sargassum kjiellmanianum Yendo, Sargassum pallidum ) là những loại rong biển cho hàm lượng fucoxanthin cao hơn so

với nguyên liệu khác, ờ sáng chế này chù yếu dùng cồn: cthanol, isopropanol, melhanol, butanol và isobutanol ở các nồng độ khác nhau từ 30-100 % cồn, cho trích ly ờ nhiệt độ 35, 40 và 50°c, nguyên liệu trước khi trích ly được nghiền nát trước khi trích ly, sáng chế đã dùng than hoạt tính, bột nhôm, nhựa macroporous và polyamide đê thực hiện tách các kim loại nặng, muối asen

và làm giầu fucoxanthin lên, sáng chế đã tạo ra được các chế phẩm có hàm

16

lượng 0,5; 3; 10; 18 và 33% fucoxanthin, các chế phẩm tạo ra được này đều cho dư lượng kim loại nặng dưới 10 ppm và asen ớ dưới mức cho phép, kết quả đều ớ dưới 4 ppm Ớ sáng chế này cũng đã đưa ra công nghệ tạo vi nang fucoxanthin cho chế biến thực phẩm.

1.4 ứng dụng cùa fucoxanthỉn trong thực phẩm

Hiện nay trên thị trường thế giới, chế phẩm íucoxanthin trích ly từ rong Mơ có nguồn gốc chủ yếu ở các nước: Trung Quốc, Nhật bản, Mỹ, Hàn Quốc, Đức, Một số chế phấm íucoxanthin được chế biến thành các loại thực phấm chức năng cải thiện sức khỏe con người và nâng cao giá trị cuộc sống như: trà, siro, nước uống,

Hình 1.5 Một số chế phẩm và sản phẩm có chứa/ucoxanthin

17

PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ú ư

2.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Cao trích ly íucoxanthin độ ấm 35% (được trích ly từ rong mơ

s.muticum được thu mua ở Nha Trang, Khánh Hòa, bằng ethanol 80% với tỷ

lệ nguyên liộu/dung môi là 1/5, ở cường độ siêu âm 8w/cm:/ tần số 20kHz, thời gian siêu âm là 3 phút ở nhiệt độ 45 ± 2°C) từ Viện Cơ điện nông nghiệp

và Công nghệ bảo quản sau thu hoạch [ 12]

ội

2.1.2 Vật liệu nghiên cứu

2 ỉ.2.1 Hóa chất

- Ethanol 96%, Acetone, DPPH, NaOH, Mcthanol, Ethyl acetat, nước

khử ion, lactose, D-glucose tinh khiết,

2.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ

> Thiết bị: Cân kỹ thuật (Cent- 0-Gram Balance, OHAUS, Mỹ), Cân phân tích (Precisa XT 320M Thụy Sỹ), Tú lạnh (Samsung SR-15NFBA, Nhật Bán), Tủ sấy (Grot DZ 47-63, Trung Quốc), Máy siêu âm (Ultrasonic LC30, Đức), Máy đo OD (Zuzi 4 1 10ED SpeCTKrophotometer, Đức)

> Dụng cụ: Giấy lọc, phễu lọc, cốc đong, bình tam giác các loại, bình

định mức, đũa thủy tinh, pipet các loại, nhiệt kế

18

2.1.3 Địa điêm và thời gian nghiên cứu

— Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch Trung Kính - Trung Hòa - cầu Giấy - Hà Nội

— Thời gian: Từ tháng 12/2015 đến tháng 5/2016

2.2 Nội dung nghiên cứu

— Nehiên cứu công nghệ tinh chế tucoxanthin từ dịch chiết thô:

> Nghiên cứu ti lệ nước khừ ion: cao trích ly 1'ucoxanthin cho làm sạch dầu 1'ucoxanthin từ cao trích ly

> Xác định lượng NaOH cho xứ lý dầu giàu fucoxanthin

> Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa cao trích ly

íucoxantin đến hiệu suất xà phòng hóa

> Nghiên cứu ảnh hưởng của nồns độ dung môi ethanol đến độ tinh sạch

và hiệu suất thu nhận fucoxanthin từ hỗn hợp xà phòng giàu

fucoxanthiĩThư viện Viện Đại học M ở Hà Nội

> Nghiên cứu tỷ lệ dung môi ethanol : hỗn hợp xà phòng giàu

— Đồ xuất công thức phối chế và quy trình tạo trà hòa tan lucoxanthin

2.3 Phưong pháp phân tích đo đạc

2.3.1 Xác định hàm lượng ýucoxanthin bảng phương pháp đo quang pho UV- Vis [40]

Xứ lý cao trích ly fucoxanthin: pha loãng cao trích ly với hệ số pha loãng thích hợp lọc qua giấy lọc

Tiến hành: bật máy đo quang phổ để máy ổn định trong 10 phút Tráng

cuvet bằng dung môi chiết Trước khi đo mẫu cần đo bằng dung môi chiết

19

trước Sau đó, lấy khoảng 3ml dịch chiết của mẫu dịch chiết đã pha loãng cho vào cuvet và đo trên máy quang phồ ở các bước sóng 470nm, 581nm, 631nm

và 664 nm

Ket quả hàm lượng íucoxanthin trong dịch chiết được tính theo côngthức:

c= [A470- 1,239(A631 + A58l - 0,3A6M) - 0,0275A6M]/141

Công thức xác định hàm lượng íucoxanthin trong nguyên liệu:

C x VXF

x = m x ( 1 0 0 - w ) x l 0 - 2

Trong đó: X - Hàm lượng fucoxanthin trong nguyên liệu (mg/g chất khô)

c - Hàm lượng fucoxanthin trong dịch chiết (g/1)

Hiệu quả tinh sạch chế phẩm được đánh giá thông quá hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch

TA

> Hiệu suất thu hồi Y(%): y (% ) = X 100

Trong đó: TA(): tổng chất có trong mẫu khô

TAp tống chất có trong mẫu sau khi tinh chế

> Độ s a c h P(%): p = c X

A

Trong đó: A: hàm lượng mẫu

C: hàm lượng chất của mẫu

20