Bước đầu xác định sáu hợp chất isoflavone trong bã đậu nành bằng phương pháp HPLC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: BƯỚC ĐẦU XÁC ĐỊNH SÁU HỢP CHẤT ISOFLAVONE TRONG BÃ ĐẬU NÀNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP HPLC Sinh viên thực Lớp Chuyên ngành Khóa GVHD Đà Nẵng , ngày 19 tháng năm 2018 LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu trường quan tâm giúp đỡ thầy khoa Hóa Học, Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng, đặc biệt hướng dẫn tận tình TS Bùi Xuân Vững em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn thầy ln dành thời gian tâm huyết để truyền đạt nhiều kiến thức bổ ích, kinh nghiệm quý báu, ln định hướng, góp ý sửa chữa chỗ sai để từ giúp em biết nắm bắt kĩ lưỡng, chi tiết nội dung, vấn đề liên quan đến khóa luận hồn thành khóa luận cách tốt Em xin trân trọng cảm ơn đến thầy giáo phòng thí nghiệm, thầy khoa Hóa tất bạn bè gia đình giúp đỡ, góp ý bảo tận tình suốt thời gian em thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Cuối em xin cảm ơn thầy cô hội đồng bảo vệ tốt nghiệp dành thời gian quý báu để đọc nhận xét cho đề tài tốt nghiệp em Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện: HPLC High-pe OKR Okara (b DMSO Dimethy AOAC Associa MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Giới thiệu isoflavone 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm, tính chất, cấu trúc hoạt tính isoflavone a) Nguồn gốc, đặc điểm b) Tính chất, cấu trúc 1.1.2 Vai trò, ứng dụng isoflavone a) Tác dụng chuyển hóa xương b) Tác dụng tim mạch c) Tác dụng chức nhận thức .7 d) Tác dụng khối u phụ thuộc hormone .7 1.2 Giới thiệu bã đậu nành 1.2.1 Đặc điểm bã đậu nành[11] .8 1.2.2 Những nghiên cứu liên quan đến bã đậu nành công nghiệp thực phẩm 1.3 Tổng quan nghiên cứu chiết isoflavone từ bã đậu nành nước 1.3.1 Các nghiên cứu nước 1.3.2 Các nghiên cứu nước 10 1.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp sắc ký lỏng cao áp HPLC [8] 11 1.4.1 Khái niệm 11 a) Định nghĩa sắc ký 11 b) Sắc ký lỏng hiệu nâng cao-HPLC 11 1.4.2 Nguyên tắc trình sắc ký 12 1.4.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến lưu giữ cấu tử chất tan 13 1.4.4 Đặc tính sắc kí chất tan 13 a) Tính chất lưu giữ 13 b) Hệ số phân bố K 14 c) Hệ số dung lượng k’ 14 d) Hệ số chọn lọc 15 1.4.5 Hệ thống HPLC 16 a) Bình chứa dung mơi 16 b) Áp suất cột tách 16 c) Hệ thống bơm 17 d) Hệ thống tiêm mẫu 17 e) Cột sắc ký lỏng hiệu cao 18 f) Detector 18 g) Bộ phận ghi tín hiệu 20 h) Thiết bị in liệu 20 1.4.6 Các bước tiến hành sắc ký 21 a) Chuẩn bị dụng cụ máy móc 21 b) Chuẩn bị dung môi pha động 21 c) Chuẩn bị mẫu đo HPLC 21 d) Cách vận hành thiết bị 21 1.5 Kết luận 22 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Nguyên liệu 23 2.2 Hóa chất thiết bị 23 2.2.1 Hóa chất 23 2.3 Chuẩn hóa kỹ thuật phân tích 25 2.4 Các phương pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Khảo sát phương pháp trích ly isoflavone [3], [4] 26 Quy trình cơng nghệ chiết isoflavone phương pháp chiết lắc thông a) thường 26 b) Phương pháp trích ly isoflavone phương pháp lắc có hỗ trợ siêu âm 27 2.4.2 Phương pháp định tính, định lượng isoflavone HPLC [1], [2], [6], [9] 28 a) Khảo sát điều kiện tối ưu cho hệ thống HPLC để phân tích isoflavone 28 • Chọn bước sóng 28 • Chọn tốc độ dòng 28 b) Khảo sát tỷ lệ thành phần pha động 29 c) Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 31 d) Phân tích định tính isoflavone 31 e) Phân tích định lượng isoflavone 31 • Quy trình chuẩn bị mẫu đo HPLC 32 • Xác định hàm lượng isoflavone 32 2.4.3 Khảo sát độ lặp lại phép đo [14] 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Kết khảo sát tỷ lệ thành phần pha động 34 3.2 Kết khảo sát mẫu đậu nành có isoflavone theo hệ 36 3.3 Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính 39 3.4 Khảo sát độ lặp lại phép đo 45 3.5 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) [14] 48 3.6 Kết định tính isoflavone mẫu dịch bã 48 3.5 Kết đo mẫu thực 50 3.6 Áp dụng đường chuẩn tính toán hàm lượng isoflavone bã đậu nành 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 4.1 Kết luận 59 4.2 Đề xuất 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc hóa học isoflavone Hình 1.1 Cấu trúc hóa học Isoflavone[9] Hình 1.2: Cấu trúc hóa học aglucones Hình 1.3: Cấu trúc hóa học - Glucozit Hình 1.4: Quá trình tách sắc kí cột hai chất A B 13 Hình 1.5: Sơ đồ máy HPLC 16 Hình 2.1 Bã đậu nành tươi, bã khô bột bã 23 Hình 2.2 Thiết bị khuấy thiết bị li tâm 24 Hình 2.3 Thiết bị lọc chân khơng thiết bị quay chân khơng .24 Hình 2.4 Máy lắc thiết bị sấy 25 Hình 2.5 Tủ lạnh thiết bị cất nước 25 Hình 2.6 Thiết bị HPLC 25 Hình 2.7 Quy trình chiết isoflavone phòng thí nghiệm 26 Hình 2.8 Quy trình chiết isoflavone phương pháp khuấy có hỗ trợ siêu âm phòng thí nghiệm 27 Hình 3.1 Sắc ký đồ mẫu chuẩn isoflavone theo hệ 34 35 Hình 3.2 Sắc ký đồ mẫu chuẩn isoflavone theo hệ 35 Hình 3.3 Sắc ký đồ mẫu chuẩn isoflavone theo hệ 35 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn thay đổi thành phần pha động theo hệ .36 Hình 3.5 Sắc ký đồ mẫu cao hạt đậu nành 36 Hình 3.6 Sắc ký đồ mẫu dịch hạt đậu nành chiết cồn 80% .37 Hình 3.7 Sắc ký đồ mẫu hạt khô 37 Hình 3.8 Sắc ký đồ mẫu cao bã đậu nành 38 Hình 3.9 : Sắc ký đồ mẫu dịch bã đậu nành 38 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc dện tích peak vào nồng độ Daizdin 41 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích peak vào glycitin 42 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích peak vào genistin 42 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc Daidzein 43 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ glycitein 43 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ genistein 44 Hình 3.18 Sắc ký đồ mẫu dịch bã chiết etanol 51 Hình 3.19 Sắc ký đồ mẫu bã khô chiết theo AOAC với thao tác lắc 52 Hình 3.20 Sắc ký đồ mẫu bã khô chiết theo AOAC siêu âm kết hợp lắc 53 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách isoflavones[9], [3] Bảng 2.1 Nồng độ chất chuẩn làm việc (µg/ml) 31 Bảng 3.1 Kết đo chuẩn STD OKR1 39 Bảng 3.2 Kết đo chuẩn STD OKR2 39 Bảng 3.3 Kết đo chuẩn STD OKR3 40 Bảng 3.4 Kết đo chuẩn STD OKR4 40 Bảng 3.5 Kết đo chuẩn STD OKR5 41 Bảng 3.7 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Daidzin 45 Bảng 3.8 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Glycitin 45 Bảng 3.9 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Genistin 46 Bảng 3.10 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Daidzein 46 Bảng 3.11 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Glycitein 47 Bảng 3.12 Độ lặp lại hệ thống HPLC với mẫu Genistein 47 Bảng 3.13 Kết LOD LOQ 48 Bảng 3.14 Kết đo dịch bã chiết cồn 80% 51 Bảng 3.15 Kết đo mẫu bã khô chiết theo AOAC với thao tác lắc .52 Bảng 3.15 Kết đo mẫu bã khô chiết theo AOAC siêu âm kết hợp lắc 53 Bảng 3.16 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy 54 Bảng 3.17 Hàm lượng isoflavone 55 Bảng 3.18 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy 56 Bảng 3.19 Hàm lượng isoflavone g bã khô 56 Bảng 3.20 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy 57 52 | P a g e Hình 3.20 Sắc ký đồ mẫu bã khô chiết theo AOAC siêu âm kết hợp lắc Bảng 3.15 Kết đo mẫu bã khô chiết theo AOAC siêu âm kết hợp lắc Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein ➢ Nhận xét: Kết phân tích cho thấy có ảnh hưởng siêu âm đến kết isoflavone Mẫu xử lý siêu âm kết hợp lắc cho kết hàm lượng isoflavone cao so với mẫu xử lý với thao tác lắc 3.6 Áp dụng đường chuẩn tính tốn hàm lượng isoflavone bã đậu nành 53 | P a g e ❖ Mẫu dịch cốt bã chiết cồn 80% Hàm lượng isoflavone mẫu c tớnh theo cụng thc: (àg/g) = ì ì Trong đó: ▪C nồng độ chất phân tích tính theo phương trình hồi quy (µg/ml) X ▪ V thể tích dịch chiết (ml) V= 60ml ▪ ▪ F hệ số pha loãng Trong trường hợp F=10/4 mbã khô = 50g ➢ Kết nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy Excel 2016 trình bày bảng 3.16 Bảng 3.16 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy ➢ Kết hàm lượng isoflavone tính theo cơng thức 3.1 Excel 2016 trình bày bảng 3.17 54 | P a g e Bảng 3.17 Hàm lượng isoflavone ❖ Mẫu bã khô chiết theo AOCA với thao tác lắc Hàm lượng isoflavone mẫu tính theo cơng thức: = × Trong đó: ▪ CX nồng độ chất phân tích tính theo phương trình đường chuẩn (µg/ml) ▪ V thể tích dịch chiết (ml) ▪ m bã khô = 1g ➢ Kết nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy Excel 2016 trình bày bảng 3.18 55 | P a g e Bảng 3.18 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy ➢ Kết hàm lượng isoflavone tính theo cơng thức 3.2 Excel 2016 trình bày bảng 3.19 Bảng 3.19 Hàm lượng isoflavone g bã khô Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Tổng hàm lượng isoflavone 1g bã khô ❖ Mẫu bã khô chiết theo AOAC siêu âm kết hợp lắc Hàm lượng isoflavone mẫu tính theo cơng thức: = × Trong đó: ▪ CX nồng độ chất phân tích tính theo phương trình đường chuẩn (µg/ml) ▪ V thể tích dịch chiết (ml) ▪ ➢ m bã khơ Kết nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy Excel 2016 trình bày bảng 3.20 Bảng 3.20 Nồng độ hợp chất isoflavone tính theo phương trình hồi quy ➢ Kết hàm lượng isoflavone tính theo cơng thức 3.3 Excel 2016 trình bày bảng 3.21 57 | P a g e Bảng 3.21 Hàm lượng isoflavone 1g bã khô Daidzin Glycitin Genistin Daidzein Glycitein Genistein Tổng hàm lượng isoflavone 1g bã khô 58 | P a g e CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Kết đề tài “Bước đầu xác định sáu hợp chất isoflavone bã đậu nành phương pháp HPLC” cho kết luận sau: Chọn điều kiện phù hợp để tách xác định đồng thời sáu hợp chất isoflavone daidzin, glycitin, genistin, daidzein, glycitein, genistein máy sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) với detector UV/Vis - Cột tách: Đường kính 4,6mm - Thể tích vòng mẫu: 10 µl - Bước sóng: 260nm - Pha tĩnh: octadecyl silane liên kết với silicagel (ODS ; C18) - Thành phần pha động:Pha động A : Nước chứa 0,05 % acid phosphoric Pha động B : Acetonitril - Tốc độ dòng: 1.5 ml/phút 2.Đề xuất quy trình chuẩn bị mẫu – chiết chất tối ưu Cân 1.0619g mẫu ẩm (tương đương 1g mẫu khô) cho vào bình tam giác 100ml, thêm vào 8.5ml Acetonitril Đem siêu âm vòng 10 phút Sau đó, lắc 60 phút với tốc độ 140 vòng/ phút nhiệt độ phòng Chuyển tồn dung dịch vào ống ly tâm dùng 5ml nước cất để tráng bình (nước tráng cho vào ống ly tâm) Ly tâm với tốc độ 5000 vòng/ phút thời gian phút Cuối cùng, chuyển dịch chiết vào bình định mức 25ml (bảo quản -18 C) Lọc qua màng PTFE 0,2 µm đo HPLC 3.Xác định LOD, LQD cho hợp chất isoflavone 4.2 Đề xuất Như vậy, với kết thu được, ta thấy phương pháp HPLC có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt, thích hợp cho việc phân tích đồng thời sáu hợp chất isoflavone mẫu đậu nành Tôi hi vọng nghiên cứu góp phần vào việc ứng dụng phương pháp HPLC để xác định hợp chất isoflavone nói riêng hợp chất khác nói chung mẫu đậu nành mẫu hạt bã khác 59 | P a g e TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ”Determination of Total Soy Isoflavones in Dietary Supplements, Supplement Ingredients, and Soy Foods by High-Performance Liquid Chromatography with Ultraviolet Detection: Collaborative Study” Published in final edited form as: J AOAC Int 2008 ; 91(3): 489–500 [2] Griffith AP, Collison MW J Chromatogr A 2001;913:397–413 [3] Lena Jankowiak, Olivera Trifunovic, Remko M Room, Atze J van der Goot (2013), The potential of crude okara for isoflavone production [4] Trương Thị Minh Hạnh, Trần Thị Ngọc Thư (2016) Nghiên cứu điều kiện chiết isoflavone từ bã đậu nành dung mơi ethanol, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, số chuyên đề “Nông nghiệp xanh”, 219-224 [5] Trương Thị Minh Hạnh, Trần Thị Ngọc Thư (2016) Research on conditions for isoflavones extration from okara using ultrasound in combination with conventional shaking, Kỷ yếu hội thảo khoa học toàn quốc 2016 “Tiến kỹ thuật thực phẩm kỹ thuật sinh học: từ nghiên cứu đến sản xuất”, 11/2016, 199-207 [6] P A Murphy et al/ J Chromatogr B777 (2002) 129–138 [7] Đỗ Thị Hoa Viên (2004) Quy trình chiết tách phytoestrogen từ đậu tương Báo cáo kết nghiên cứu Đề tài KC 04-17-2004 “Nghiên cứu giải pháp công nghệ sinh học sản xuất chế phẩm y sinh học đặc thù để bảo vệ sức khỏe nhân dân từ nguồn tài nguyên sinh vật Việt Nam”, 10-16 [8] Bùi Xuân Vững, “Lý thuyết sắc kí lỏng hiệu cao, Khoa Hóa” - Trường Đại học Sư phạm, 2012 [9] “Comprasion of extraction solvents and techniques used for the assay of isoflavones from soybean” D.L Luthria et al./Food Chemistry 105 (2007) 325–33 [10] “Nghiên cứu số giải pháp nâng cao hiệu suất chuyển hóa isoflavone đậu tương từ dạng glycoside sang dạng aglycone”, Nguyễn Thị Việt Hà, 2012 60 | P a g e [11] Lại Mai Hương CTV (2008),” Nghiên cứu công nghệ chế biến bã đậu nành tạo chế phẩm dinh dưỡng giàu chất xơ”, Báo cáo nghiệm thu, Trường Đại học Bách Khoa, TPHCM [12] Kaufman PB, Duke JA, Brielmann H, Boik J, Hoyt JE (1997) “A comparative survey of leguminous plants as sources of the isoflavones genistein and daidzein: Implications for human nutrition and health” J Altern Compl Med 3:7-12 [13] Báo cáo kết đề tài khoa học công nghệ “Bước đầu xác định hàm lượng daidzein, genistein 17 acid amin đậu tương sản phẩm chế biến”, 2007 [14] Dev “Method Development and Validation of Analytical Procedures”, Kapil Kalra, Bhoomi Institute of Pharmacy and Research, Dehradun, Uttarakhand, India 61 | P a g e ... dồi Từ lý trên, chọn đề tài: Bước đầu xác định sáu hợp chất isoflavone bã đậu nành phương pháp HPLC để nghiên cứu cho đề tài tốt nghiệp Cơng trình nghiên cứu bã đậu nành quà nhỏ góp phần vào kho... dựng phương pháp xác định isoflavone đậu nành bao gồm: - Khảo sát điều kiện máy sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) - Khảo sát quy trình xử lý mẫu - Thẩm định phương pháp xây dựng ➢ Áp dụng phương pháp xác. .. thiệu bã đậu nành 1.2.1 Đặc điểm bã đậu nành[ 11] .8 1.2.2 Những nghiên cứu liên quan đến bã đậu nành công nghiệp thực phẩm 1.3 Tổng quan nghiên cứu chiết isoflavone từ bã đậu nành