nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử và độ deacetyl chitosan đến khả năng tạo viên bao chitosan polyphenol từ dịch chiết vỏ cam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ VÀ ĐỘ DEACETYL CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG TẠO VIÊN BAO CHITOSAN – POLYPHENOL TỪ DỊCH CHIẾT VỎ CAM TS Phan Thị Khánh Vinh Th.S n: Công Minh Nguy n Minh H o 1706 Khánh Hoà – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ VÀ ĐỘ DEACETYL CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG TẠO VIÊN BAO CHITOSAN – POLYPHENOL TỪ DỊCH CHIẾT VỎ CAM GVHD: TS Phan Thị Khánh Vinh Th Công Minh SVTH: Nguy n Minh Hảo MSSV: 57131706 Khánh Hồ, tháng 07/2019 LỜI CAM ĐOAN Đề tài có tham khảo kết số tác giả nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử độ deacetyl chitosan đến khả tạo viên bao chitosan – polyphenol từ dịch chiết vỏ cam Tuy nhiên xin cam đoan cơng trình riêng tơi, kết số liệu đồ án hoàn toàn trung thực chƣa công bố cơng trình nghiên cứu khác Sinh viên thực Nguyễn Minh Hảo LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, trƣớc hết xin gửi tới Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Khoa Cơng nghệ Thực phẩm, Phịng Khoa học Cơng nghệ kính trọng niềm tự hào đƣợc học tập trƣờng năm qua Xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn TS Phan Thị Khánh Vinh ThS Nguyễn Công Minh hết lòng bảo, quan tâm hƣớng dẫn tận tình, thƣờng xuyên theo dõi trình thực đề tài hỗ trợ mặt suốt trình thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Công nghệ Thực phẩm (đặc biệt PGS.TS Trang Sĩ Trung, TS Nguyễn Văn Hòa ThS Phạm Thị Đan Phƣợng) tập thể cán Trung tâm Thí nghiệm Thực hành Cơng nghệ cao Trƣờng đại học Nha Trang tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt q trình thực đề tài Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình quan tâm, chia sẻ tất bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Khánh Hòa, ngày tháng năm 2019 Tác giả đề tài Nguyễn Minh Hảo MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN 1.1.1 Cấu tạo tính chất chitosan 1.1.2 Ứng dụng chitosan 1.2 TỔNG QUAN VỀ POLYPHENOL 1.2.1 Giới thiệu polyphenol 1.2.1.1 Phân loại .8 1.2.3 Ứng dụng polyphenol 16 1.2.4 Polyphenol từ vỏ cam 17 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VI NANG 18 1.3.2 Giới thiệu công nghệ vi nang 18 1.3.3 Một số phƣơng pháp tạo vi nang .19 2.3.3 Cơ chế tạo hạt vi nang từ chitosan phƣơng pháp nhỏ giọt 20 1.3.3 Ứng dụng công nghệ vi nang 22 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC 23 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGỒI NƢỚC 24 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 27 2.2 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 28 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 29 2.3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tạo vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol 30 2.3.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử nồng độ chitosan đến hiệu suất tạo vi nang 30 2.3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng độ deacetyl nồng độ chitosan đến hiệu suất tạo vi nang 32 2.3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ dịch chiết vỏ cam đến độ bền viên bao chitosan – dịch chiết polyphenol 34 2.3.2.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng dung dịch đến hiệu suất bao bọc kích thƣớc viên bao chitosan – dịch chiết polyphenol, đề suất quy trình thử hoạt tính chống oxi hóa 36 Phương pháp tiến hành: 37 2.3.3 Các phƣơng pháp đánh giá 37 2.3.4 Phƣơng pháp xử lí số liệu 38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu 39 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử nồng độ chitosan đến hiệu suất tạo vi nang 41 3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng độ deacetyl nồng độ chitosan đến hiệu suất tạo vi nang 43 3.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ dịch chiết polyphenol đến hiệu suất bao bọc polyphenol 45 3.5 Nghiên cứu thời gian bảo quản ảnh hƣởng đến hàm lƣợng polyphenol có vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol 47 3.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng dung dịch đến hiệu suất bao bọc kích thƣớc viên bao chitosan – dịch chiết polyphenol 50 3.7 Đề xuất quy trình tạo vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol đánh giá hoạt tính chống oxi hóa 52 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 67 i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải GlcNAc N-acetyl-glucosamine GlcN Glucosamine DD Độ deacetyl ROS, RNS Các hợp chất hoạt động chứa oxi nitơ w/v Khối lƣợng thể tích w/w Khối lƣợng khối lƣợng v/v Thể tích thể tích HMW Khối lƣợng phân tử cao MMW Khối lƣợng phân tử trung bình LMW Khối lƣợng phân tử thấp m.Pas m.Pas = c.P centipoise đơn vị đo độ nhớt GAE Tính theo hàm lƣợng acid gallic tƣơng ứng TPC Hàm lƣợng phenolic tổng số PE Nhƣa polyetylen HDPE Nhựa polyetylen mật độ cao TPP Tripolyphosphate DDPH 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các dung dịch axit thƣờng đƣợc để hòa tan chitosan Bảng 1.2: Tính chất chitosan ảnh hƣởng dộ deacetyl Bảng 1.3: Các ứng dụng chitin – chitosan Bảng 3.1: Thành phần hóa học nguyên liệu chitosan .39 Bảng 3.2: Yêu cầu chất lƣợng chitosan ban đầu 39 Bảng 3.3: Thành phần hóa học nguyên liệu vỏ cam 40 Bảng 3.4: So sánh khả bắt gốc tự DPPH vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol BHT 54 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc hóa học chitosan Hình 1.2: Sự phân bố nhóm glucosamin mạch phân tử chitosan Hình 1.3: Cấu trúc hóa học đơn vị phenol Hình 1.4: Phân loại polyphenol Hình 1.5: Cấu trúc hợp chất polyphenol đơn giản Hình 1.6: Các cấu trúc flavonoid Hình 1.7: Cấu trúc flavone flavonol 10 Hình 1.8: Cấu trúc flavanones flavanonols 10 Hình 1.9: Cấu trúc flavanols 11 Hình 1.10: Các cấu trúc proanthocyanidin .12 Hình 1.11: Các anthocyanidin phổ biến 13 Hình 1.12: Polyphenol amides 13 Hình 1.13: Các loại polyphenol khác 14 Hình 1.14: Một số chế tạo phức polyphenol kim loại .16 Hình 1.15: a) Microcapsules đơn nhân, b) Các viên nang siêu nhỏ, c) Bề mặt microcapsule .18 Hình 1.16: Một số phƣơng pháp tạo vi nang .20 Hình 1.17: Sự liên kết ngang CS (chitosan), TPP (tripolyphosphate) đông tụ chitosan môi trƣờng kiềm 21 Hình 1.18: Một số kỹ thuật nhỏ giọt tạo vi nang cắt dòng (a), nhỏ giọt (b), ly tâm (c), nhỏ giọt có dịng khí (d), nhỏ giọt điện trƣờng (e) 22 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất chitin/chitosan từ vỏ tơm sú 27 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 29 Hình 2.3.Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử nồng độ chitosan đến hiệu suất tạo vi nang 30 Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng DD nồng độ chitosan đến hiệu tạo vi nang 32 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ dịch chiết vỏ cam đến độ bền viên bao chitosan-dịch chiết polyphenol .34 Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng dung dịch đến hiệu suất kích thƣớc viên bao chitosan-dịch chiết polyphenol 36 Hình 3.1: Đồ thị ảnh hƣởng khối lƣợng phân tử chitosan đến hiệu suất bao bọc polyphenol 41 iv Hình 3.2: Sản phẩm vi nang khơng thành công, nồng độ chitosan 2,5% HMW (trái) chitosan 3% LMW (phải) .42 Hình 3.3: Đồ thị ảnh hƣởng độ deacetyl nồng độ chitosan đến hiệu suất bao bọc polyphenol, (A) chitosan khối lƣợng phân tử cao, (B) chitosan khối lƣợng phân tử trung bình 43 Hình 3.4: Ảnh hƣởng nồng độ dịch chiết polyphenol đến hiệu suất bao bọc polyphenol 46 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng polyphenol 14 ngày bảo vi nang (A) Chitosan 1,5% MMW, (B) Chitosan 2% MMW (C) Chitosan 2,5% MMW 48 Hình 3.7: Ảnh hƣởng dung dịch đến hiệu suất bao bọc kích thƣớc hạt 51 Hình 3.8: Vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol dung dịch khác dƣới vật kính 4X 52 70 nhiệt độ 600C Hỗn hợp đƣợc đo độ hấp thụ bƣớc sóng 194 nm máy đo quang phổ UV-Vis Glucosamin acetyl đƣợc sử dụng làm chất chuẩn (nồng độ từ 10 đến 50 μg/mL)  Đƣờng chuẩn: Pha loãng glucosamine acetyl dung dịch phosphoric aicd 0,85% với nồng độ 0,10, 20, 30, 40 50 μg/ml Hình P.1: Sơ đồ quy trình ba bƣớc xác định độ acetylation (DA) chitosan chitin/ 71 Tính kết quả: DD (%)=100- DA (%) Mà: DA (%) Trong đó: m1 (g): Khối lƣợng lƣợng glucosamine acetyl ml dung dịch chitin/chitosan (bƣớc 2) m2 (g): Khối lƣợng glucosamine ml dung dịch chitin/chitosan (bƣớc 2) m2 = M - m1 M (g): Khối lƣợng chitin/chitosan ml dung dịch (bƣớc 2) M = (M1*M3)/(M1+M2) M1 (g): Khối lƣợng chitin/chitosan cân (tính theo hàm lƣợng chất khơ) M2 (g): Khối lƣợng 20ml H3PO4 85% (bƣớc 1) M3 (g): Khối lƣợng ml chitin/chitosan H3PO4 (bƣớc 2) Xác định họat tính chống oxi hóa đƣợc xác định phƣơng pháp bắt gốc tự DPPH theo Trung Bảo, (2015) Cân xác 0,2g vi nang hịa tan 100ml acetic 0,5% (w/v) Hút 1ml dung dịch vi nang hòa tan, 1ml ethanol 99,9%, 1ml dung dịch DPPH 0,1 mM, 1ml acetic 0,5 (w/v) Hỗn hợp đƣợc hòa trộn thiết bị votex giữ tối 250C 30 phút Độ hấp thụ hỗn hợp đƣợc đo bƣớc sóng 517nm, mẫu trắng đƣợc sử dụng nƣớc cất 72 Tính kết quả: ( ) ( ( ) ) Trong đó: A(control): độ hấp thụ hỗn hợp khơng có chất chống oxi hóa A(mẫu): độ hấp thụ hỗn hợp có chất chống oxi hóa 73 Phụ lục II Kết phân tích thí nghiệm tạo hạt vi nang chitosan – dịch chiết polyphenol phƣơng pháp nhỏ giọt Bảng P.1: Ảnh hƣởng nồng độ chitosan với ba loại DD khối lƣợng phân tử khác đến hiệu suất bao bọc Loại Loại chitosan Khối lƣợn g phân tử Độ deac etyl chitosan Nồng độ Hiệu suất (%) (%) (%) 85,8 4% HM 92,7 W 7% 97,9 4% 3,758a ± 0,164 1,5 5,305b ± 0,091 5,437b ± 0,361 2,924c ± 0,174 1,5 2,673c ± 0,115 2,069d ± 0,087 3,522e ± 0,240 1,5 2,778f ± 0,276 2,106g ± 0,164 Khối Độ lƣợng deac phân etyl tử (%) 85,8 4% MM 92,7 W 7% 97,9 4% Nồng độ Hiệu suất (%) (%) 1,5 4,986a ± 0,261 3,829b ± 0,380 2,5 4,257b ± 0,230 1,5 1,768c ± 0,087 4,440d ± 0,240 2,5 2,773e ± 0,115 1,5 2,371f ± 0,087 3,427 g ± 0,157 2,5 3,678 g ± 0,242 Các giá trị cột có ký tự giống khơng khác biệt có ý nghĩa thống kê (p