BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học SINH VIÊN đề tài NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN VÀ CƠ CHẾ ỨC CHẾ GỐC TỰ DO CỦA CHÚNG Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Thị Linh Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Hiếu Lê Thu Thảo Đỗ Thanh Tuấn Lê Phương Anh Đỗ Đức Long LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài nghiên cứu khoa học nhóm nghiên cứu học hỏi bổ sung thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm thực tế mà q trình học chưa có hội tìm hiểu Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Thị Linh tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để em hồn thành tốt đề tài nghiên cứu Nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn thầy cơ, anh chị phịng thí nghiệm mơn Lọc- Hóa dầu quan tâm hướng dẫn suốt thời gian làm thực nghiệm đề tài Nhóm nghiên cứu bày tỏ lịng biết ơn đến thầy, giáo mơn Lọc- Hóa dầu truyền đạt kiến thức kinh nghiệm vơ q giá để nhóm hồn thành tốt đề tài Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019 LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, nhu cầu chăm sóc sức khỏe người quan tâm Vì vậy, việc nghiên cứu chất mang hoạt tính sinh học cao có lồi cỏ vấn đề quan tâm toàn xã hội Hiện nay, giới nước tađã có nhiều cơng trình nghiên cứu xác định thành phần, cấu tạo chất có loại kết đưa số chất có khả kháng khuẩn, chống ung thư góp phần cho phát triển dược học Việt Nam nước nằm vùng nhiệt đới giómùa nên hệ thực vật vơ phong phú Đó nguồn tài ngun sinh học vơ q giá Vì vậy, từ xưa đến nay, người khai thác nguồn tài nguyên để làm thuốc chữa bệnh, dược phẩm, mỹ phẩm hương liệu Trong đời sống hàng ngày, gừng, riềng, nghệ thuộc họ gừng (Zingiberaceae) loại quen thuộc với người dân Việt Nam Chúng nguồn cung cấp gia vị việc chế biến ăn, đồng thời nguồn cung cấp dược liệu để chữa bệnh Chỉ nói riêng lồi gừng, loài thực vật thuộc chi Zingiber, họ Zingiberaceae phổ biến nước ta Chúng mọc hoang vùng núi mà trồng phổ biến để làm gia vị cho ăn dùng để chữa bệnh.Ngoài chức gia vị phổ biến ăn ,Gừng cịn thảo dược lâu đời y học dân gian.Xả hội phát triển,các chế phẩm từ gừng ngày phong phú hơn,từ thuốc dân gian cổ điển thực phẩm chức năng,dược phẩm mỷ phẩm Ở Việt Nam, Gừng xem dược liệu quý,thân rể sử dụng gia vị tinh dầu dùng rộng rải điềutrị bệnh bao gồm viêm khớp ,thấp khớp,bong gân,đau bắp,đau nhức ,viêm họng,đau bụng,khó tiêu,nơn mữa,tăng huyết áp,mất trí nhớ,sốt,bệnh truyền nhiễm Trước đây, nhiều cơng trình nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu củ gừng thực MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH CHƯƠNG : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan Gừng 1.1.1 Danh Pháp phân loại Gừng có danh pháp hai phần: Zingiber officinale loài thực vật hay dùng làm gia vị, thuốc Trong củ gừng có hoạt chất: Tinh dầu zingiberen, chất nhựa, chất cay, tinh bột Giới Ngành Lớp Phân lớp Bộ Họ Chi Lồi Thực vật Thực vật có hoa Thực vật mầm Gừng Gừng Z officinale Plantae Angiospermae Monocots Commelinids Zingiberales Zingiberaceae Zingiber Z officinale Họ Gừng (danh pháp khoa học: Zingiberaceae), họ thảo mộc sống lâu năm với thân rễ bò ngang hay tạo củ, bao gồm 47 chi khoảng 1.000 loài Nhiều loài loại cảnh, gia vị, hay thuốc quan trọng Các thành viên quan trọng họ bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu sa nhân 1.1.2 Hình thái học Gừng loài thực vật hay dùng làm gia vị, thuốc gừng có tên khoa học Zinziber Officinale Rose Gừng gia vị quen thuộc lúc có sẵn ngăn bếp bà nội trợ Gừng thêm hương vị cho ăn mà cịn giúp thể tiêu hóa hấp thụ thức ăn dễ dàng (a) (b) (c) Hình 1: (a)- củ gừng (b)- Cây gừng (c)- Hoa gừng 1.1.3 Sinh thái học phân bố: Gừng có nguồn gốc từ thân rể thuộc loài Zingiber Officionale ,xuất lâu phát triển quanh năm.Gừng xuất xứ từ vùng Đông Nam Á dùng làm gia vị phổ biến Châu Á Gừng gia vị xuất Phương Đơng nhanh chóng phổ biến Châu Âu ngày sử dụng rộng rải Gừng dùng làm gia vị thuốc Ấn Độ Trung Quốc từ lâu đời.Nó bắt nguồn từ Trung Quốc Ấn Độ.Là gia vị phương Đông biết châu Âu, đem tới Hy lạp La Mã từ lái buôn người Ả rập (người giữ bí mật nguồn gốc xuất phát Ấn độ) Ở Đức Pháp biết đến gừng từ kỉ thứ 9, đến kỉ thứ 10 du nhập sang Anh Người Ả Rập đem rễ sang trồng Đông Phi vào kỉ 13 phát triển rộng nước khác vào kỉ 19.Gừng loại thân cỏ,phát triển quanh năm ,thân phát triển theo hình ống,gồmnhiều bẹ ơm sát vào Thân rễ Biểu bì gồm lớp tế bào hình chữ nhật, nhỏ xếp tương đối đặn Dưới lớp biểu bì mơ mềm vỏ gồm 5-6 lớp tế bào dẹp, vách tẩm chất gỗ Phía lớp mơ mềm vỏ có khoảng lớp bần Mơ mềm vỏ khuyết, tế bào trịn, vách mỏng, bị bẹp lại nhăn nheo thân rễ già Nội bì đai Caspary, trụ bì gồm lớp tế bào kích thước khơng đều, có xu hướng bị ép dẹp bó libe gỗ nằm gần Vịng nội bì trụ bì gần liên tục Mô mềm tủy tế bào hình trịn, to tế bào mơ mềm vỏ Rất nhiều bó libe gỗ tập trung thành vịng sát trụ bì rải rác khắp mơ mềm vỏ mơ mềm tuỷ Mỗi bó có 1-6 mạch gỗ, libe chồng lên gỗ Tế bào tiết chứa tinh dầu màu vàng tươi nhiều mô mềm vỏ tủy Thân kí sinh Cấu tạo từ nhiều bẹ ơm lấy lõi thân - Bẹ lá: Hình lưỡi liềm Biểu bì hình đa giác, có kích thước lớn biểu bì Mơ mềm khuyết Các bó mạch nhỏ, gồm từ 1-6 mạch gỗ, gỗ trên, libe dưới, tế bào xung quanh hóa mơ cứng Tại đoạn có bó mạch, mơ mềm biểu bì bị ép dẹp Ở bẹ ngồi rải rác có biểu bì tiết - Thân: vi phẫu hình bầu dục Tế bào biểu bì hình chữ nhật, nhỏ Dưới biểu bì mơ mềm khuyết hay đạo, tế bào hình trịn, vách mỏng Trụ bì gồm 2-3 lớp tế bào uốn lượn tạo thành vòng liên tục Bên ngồi vịng trụ bì có nhiều bó mạch gỗ nhỏ gồm từ 1-6 mạch gỗ, libe chồng lên gỗ Các bó gỗ ngồi trụ bì thường có vịng mơ cứng bao xung quanh, bó phía khơng có Mơ mềm tủy đạo, tế bào đa giác chữ nhật, đơi có chừa khuyết lớn Ở bẹ thân chứa rải rác tinh thể calci oxalat hình khối nhỏ, túi tiết tế bào tiết rải rác vùng mô mềm Lá Lá họ Gừng đơn, mọc cách, xếp thành hai hàng, thường hướng lên trên, nằm ngang gần song song với mặt đất (Kaempferia galanga, K pulchra); có bẹ dạng vảy Lá gồm phần là: bẹ lá, cuống lá, lưỡi phiến lá: Bẹ lá: Mở đến gốc, phần bẹ thường ôm chặt lấy làm thành thân giả Cuống lá: Cuống khơng có hay có, ngắn hay dài (có thể dài tới 25cm), hình lịng máng nơng sâu Lưỡi (thìa lìa): Là phần bẹ cuống lá, từ bẹ kéo dài lên Lưỡi dày hay mỏng dạng màng, đầu nguyên hay xẻ 2, cụt ngang, dài 1-2 mm tới vài cm Phiến lá: Hình mác, hình trứng hẹp, bầu dục, gần trịn (Kaempferia pulchra), gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần trịn; đầu phiến thường nhọn, đơi thót nhỏ thành dạng đi, trịn Thơng thường, phiến mầu xanh, vài loài số chi, mặt có đốm trắng loang lổ (Stahlianthus) hay dọc gân mặt nâu đỏ (Curcuma) mặt nâu đỏ (Distichochlamys, Stahlianthus, Zingiber) Hoa Hoa lưỡng tính, mẫu 3, bầu hạ, đối xứng hai bên, có mầu sắc, kích thước trung bình lớn Các hoa đính cụm hoa dày đặc hay thưa thớt, hoa đơn độc hay vài hoa cụm nhỏ (Cincinnus) đính vào trục cụm hoa 1.1.4 Thành phần hóa học: Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), ar-curcumenen (17%), β-farnesen (10%) lượng nhỏ hợp chất alcol monoterpenic geraniol, linalol, borneol Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu 20-30% chất cay Thành phần chủ yếu nhóm chất cay zingeron, shogaol zingerol, gingerol chiếm tỷ lệ cao Ngoài ra, tinh dầu Gừng chứa αcamphen, β-phelandren, eucalyptol gingerol Bảng 1: Hàm lượng dinh dưỡng Gừng cho 100 g (3,5 o Năng lượng Cacbohydrat Đường Chất xơ Chất béo Chất đạm Thiamine(B1) 80 kJ (19 kcal) 17.77g 1.7g 2g 0.75 g 1.82 g Vitamin 0.025mg 10 2% CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng phương pháp chưng cất lơi nước Hình 10: Thiết bị chưng cất Hòa tan 40gam bột gừng với 400ml methanol, sử dụng máy khuấy Khuấy hỗn hợp vòng Quan sát ý để hỗn hợp khuấy lượng methanol không q nhiều q trình khuấy sinh nhiệt Hỗn hợp sau khuấy cho vào ống chiết để lắng tiếng Hỗn hợp tách thành lớp, lớp bã lớp dung dịch màu vàng ( có chứa 6shogaol methanol) Bắt đầu tách dung dịch khỏi bã, sử dụng giấy lọc để dung dịch tách không chứa bã Sau thu dung dịch chứa 6-shogaol dung môi, tiến hành chưng cất (hệ chưng cất hình dưới),ở nhiệt độ, nhiệt độ dung môi qua ống sinh hàn kết thu lại dung mơi bình tam giác Và chất đặc lại bình cầu đun cao gừng thơ Kết thu q trình chưng cất lôi nước với nguyên liệu bột Gừng dung mơi hình 10 28 Hình 11: Dung dịch thu sau chưng cất 3.2 Xây Dựng Phương Pháp Chiết Trong trình tiến hành thực nghiệm thu dịch chiết cao Gừng, em tiến hành tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến trình chiết hợp chất có khả bảo quản từ củ gừng : nồng độ methanol, nhiệt độ thời gian Trong trình tiến hành thực nghiệm thu dịch chiết cao gừng, nhóm nghiên cứu tiến hành chiết cao gừng sử dụng methanol có nồng độ khác nhiệt độ thời gian khác thu kết tốt với điều kiện 1.4g gừng/ 150ml dung dịch ethanol 90% điều kiện nhiệt độ phòng, tốc độ khuấy 400-500 vòng/ phút, nhiệt độ phòng 60 phút 29 • KẾT QUẢ PHỔ CAO GỪNG Dựa vào phổ IR mẫu cho thấy có thành phần 6-shogaol cao Gừng Hình 12: Phổ IR cao gừng thu từ dịch chiết methanol 30 Hình 13: Hình Phổ IR cao gừng thu từ dịch chiết Ethanol Hình 14: Ảnh hưởng thể tích methanol đến lượng cao thơ 31 Hình 15: Ảnh hưởng thời gian chiết đến lượng cao thơ Tóm lại, điều kiện tốt để tách chiết cao methanol thô phương pháp khuấy từ không gia nhiệt sau: khối lượng nguyên liệu sử dụng 10 g, tỉ lệ lượng dung môi methanol nguyên liệu 1:10 (g/mL) thời gian chiết 60 phút Trong điều kiện này, khối lượng cao thu tương ứng 1,382 g Hình 16: Ảnh hưởng thể tích methanol đến lượng cao thơ Từ kết thực nghiệm cho thấy khối lượng cao methanol thu tăng theo thể tích methanol sử dụng Do khác biệt khối lượng cao methanol khơng nhiều tăng thể tích dung mơi từ 150 đến 250 mL nên tỉ lệ nguyên liệu/dung môi = 1/10 (g/mL) lựa chọn tỉ lệ tốt để vừa thu khối lượng cao thô nhiều vừa tiết kiệm dung mơi 32 Hình 17: Ảnh hưởng thời gian chiết đến lượng cao thô Từ kết thực nghiệm cho thấy sau 75 phút lượng cao methanol thơ thu thay đổi khơng đáng kể, thời gian tốt cho việc trích ly chọn 75 phút Kết khảo sát lượng cao thô thông qua nồng độ, khối lượng hai loại dung môi ethanol methanol Với dung môi methanol 33 34 Khảo sát với dung mơi ethanol 35 Kết khảo sát tính oxi hóa DPPH đo UV-Vis antioxid 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tiến hành nghiên cứu trình tách hợp chất có khả bảo quản từ bột gừng Điều kiện phân tách cao thô tách chiết: phương pháp chiết dung môi etanol dung môi methanol Đã khảo sát điều kiện chiết thời gian chiết, tỉ lệ thể tích dung mơi sử dụng Kết cho thấy tỉ lệ nguyên liệu/ thể tích dung mơi 1/10, thời gian chiết 60 phút đạt hiệu chiết cao nhất, thu lượng cao 1,4g từ Đã nghiên cứu khả ức chế gốc tự cao gừng DPPH( 2,2-diphenyl-1picrylhydrazyl) Khả ức chế gốc tự cao gừng gần đạt 100% nồng độ dung dịch cao gừng 400 µg/mL 37 Mặc dù thu kết ban đầu nhiên em tiếp tục theo dõi tiến hành kiểm tra khả bảo quản dung dịch bảo loại gốc tự khác để tìm điểm thiếu sót khắc phục Tiếp tục nghiên cứu để bổ sung thêm chất phụ gia an toàn khác, việc chiết xuất hợp chất có khả bảo quản tính kháng khuẩn từ nguồn nguyên liệu khác gừng để tăng hiệu mà đảm bảo tính an tồn cho chất bảo quản chống q trình oxi hóa.Nghiên cứu để tăng hiệu cho q trình tách hợp chất có khả bảo quản từ 38 thảo mộc an toàn, giảm thời gia 39 40 n tách, giảm công đoạn thực nghiệm 41 ... chất trung hòa gốc tự tốt Cơ chế hoạt động chất chống oxi hóa Chất chống oxi hóa chất dinh dưỡng làm gốc tự cách đưa lên electron, Khi phân tử gốc tự nhận thêm electron từ phân tử chống oxi hóa, ... chống oxy hóa tồn phần Các chất chống oxy hóa gồm loại: chất chống oxy hóa có chất enzym khơng phải enzym: - Hệ thống chống oxy hóa có chất enzym: Trong tế bào sinh vật ln có chế bảo vệ thể chống. .. phản ứng oxy hóa khử 1.3.2 Chất chống oxi- hóa Chất chống oxi hóa chất có khả nhường điện tử cho gốc tự hay đưa gốc tự trạng thái cân bằng, làm tính thiếu ổn định dễ gây phản ứng hóa học với phân