Nghiên cứu thành phần hóa học và xây dựng quy trình công nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo (docynia indica (wall ) decne) ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN DUY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHIẾT XUẤT ĐỂ TẠO SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ TỪ QUẢ TÁO MÈO (DOCYNIA INDICA (WALL.) DECNE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN DUY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHIẾT XUẤT ĐỂ TẠO SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ TỪ QUẢ TÁO MÈO (DOCYNIA INDICA (WALL.) DECNE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số chuyên ngành: 9.52.03.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Đình Hồng PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường Hà Nội - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Đây cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS TS Vũ Đình Hồng PGS TS Nguyễn Mạnh Cường Các số liệu kết thu luận án hoàn toàn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Lê Xuân Duy Ngũ Trường Nhân ii LỜI CẢM ƠN Luận án hoàn thành Viện Hóa học Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Với kính trọng, lịng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường PGS.TS Vũ Đình Hồng người thầy hướng dẫn tận tình tạo điều kiện giúp đỡ thời gian thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ Ban lãnh đạo Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên, Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện để tơi hồn thành luận án Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể cán Trung tâm Nghiên cứu Phát triển sản phẩm thiên nhiên, Phòng Hóa sinh hữu Viện Hóa học hợp chất thiên nhiên giúp đỡ tơi nhiệt tình suốt thời gian thực luận án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS Young Ho Kim, Khoa Dược, Trường Đại học Chungnam, Hàn Quốc tạo điều kiện giúp đỡ nhiều suốt thời gian thực luận án Cuối cùng, xin gửi lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến gia đình ln quan tâm, giúp đỡ, khích lệ tạo điều kiện cho tơi q trình làm luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Lê Xuân Duy iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH xii DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC xv MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu táo mèo 1.1.1 Vài nét họ Hoa hồng (Rosaceae) 1.1.2 Vài nét chi Táo mèo (Docynia) 1.1.3 Phân bố sản lượng táo mèo số tỉnh trọng điểm nước ta 1.2 Thành phần hóa học táo mèo 1.2.1 Các thành phần hóa học 1.2.2 Các hợp chất chuyển hóa thứ cấp phân lập từ táo mèo 1.2.3 Hoạt tính sinh học táo mèo 10 1.3 Tình hình khai thác, chế biến sử dụng táo mèo 14 1.3.1 Các sản phẩm chế biến truyền thống 14 1.3.2 Các sản phẩm chế biến theo công nghệ đại 14 1.4 Định hướng nghiên cứu 19 1.5 Vài nét nhóm hợp chất phenolic 20 1.5.1 Đặc điểm chung hợp chất phenolic 20 1.5.2 Phân loại hoạt tính sinh học hợp chất phenolic 21 1.5.3 Chiết xuất phenolic từ thực vật 22 1.6 Giới thiệu phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) tối ưu hóa quy trình cơng nghệ hóa học 27 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp định lượng số thành phần hóa học 29 2.2.2 Phương pháp xử lý, chiết xuất phân lập thành phần hóa học 30 2.2.3 Phương pháp xác định tính chất hóa lý cấu trúc hóa học 31 2.2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 31 iv 2.2.5 Phương pháp chiết vi sóng, chiết siêu âm, chiết hồi lưu chiết soxhlet 34 2.2.6 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa quy trình cơng nghệ 35 CHƯƠNG III THỰC NGHIỆM 37 3.1 Điều chế cao chiết tổng cao chiết phân đoạn 37 3.1.1 Sơ đồ phân lập thành phần hóa học từ cao chiết ethyl acetate táo mèo 38 3.1.2 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E2 39 3.1.3 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E3 39 3.1.4 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E5 40 3.1.5 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E6 40 3.1.6 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E7 40 3.1.7 Các hợp chất phân lập từ phân đoạn E8 41 3.2 Nghiên cứu hoạt tính sinh học cao chiết phân đoạn thành phần hóa học phân lập 41 3.3 Quy trình chiết xuất phenolic thiết lập mơ hình nghiên cứu 41 3.3.1 Quy trình chiết phương pháp soxhlet 42 3.3.2 Quy trình chiết xuất sử dụng vi sóng 42 3.3.3 Quy trình chiết xuất sử dụng siêu âm 43 3.3.4 Quy trình chiết xuất hồi lưu 44 3.4 Quy trình sấy phun thiết kế mơ hình nghiên cứu 45 3.4.1 Tiến hành thí nghiệm 46 3.4.2 Thiết kế ma trận kế hoạch thực nghiệm 46 3.5 Sơ đồ định hướng nghiên cứu quy trình cơng nghệ tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo quy mơ phịng thí nghiệm 47 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 4.1 Xác định cấu trúc hợp chất phân lập từ táo mèo 48 4.1.1 Hợp chất TM17, (3S-Thunberginol C 6-O-β- D-glucopyranoside) 48 4.1.2 Hợp chất TM15 (chrysin) 54 4.1.3 Hợp chất TM2 (quercetin) 55 4.1.4 Hợp chất TM5 (hyperin) 57 4.1.5 Hợp chất TM36 (myricitrin) 58 4.1.6 Hợp chất TM16 (naringenin) 60 4.1.7 Hợp chất TM10 (astilbin) 61 4.1.8 Hợp chất TM7 (naringenin-7-O- β-D-glucopyranoside) 63 4.1.9 Hợp chất TM30 (2R/S)-5,7,3’,5’-tetrahydroxy-flavanone 7-O-β-D glucopyranosie) 65 v 4.1.10 Hợp chất TM33 (Phloretin-2’-O-(β-D-xylopyranosyl-(16)-O-β-D glucopyranoside)) 67 4.1.11 Hợp chất TM8 (phlorizin) 69 4.1.12 Hợp chất TM37 (2’,6’-dihydroxy-3’,4’- dimethoxychalcone) 70 4.1.13 Hợp chất TM24 (ursolic acid) 71 4.1.14 Hợp chất TM23 (23-hydroxy ursolic acid) 73 4.1.15 Hợp chất TM20 (pomolic acid) 75 4.1.16 Hợp chất TM22 (euscaphic acid) 76 4.1.17 Hợp chất TM25 (maslinic acid) 78 4.1.18 Hợp chất TM12 (gallic acid ) 80 4.1.19 Hợp chất TM13 (methyl gallate) 81 4.1.20 Hợp chất TM3 (protocatechuic acid) 82 4.1.21 Hợp chất TM9 (3-methoxy, 4-hydroxy-benzoic acid) (vanillic acid) 83 4.1.22 Hợp chất TM6 (4-methyl malate) 84 4.1.23 Hợp chất TM1 (chlorogenic acid methyl ester) 85 4.1.24 Hợp chất TM18 (1-O-coumaroyl-β-D-glucopyranose) 86 4.1.25 Hợp chất TM35 (cis-p-coumaric acid 4-O-β-D-glucopyranoside) 88 4.2 Đánh giá hoạt tính sinh học cao chiết hợp chất phân lập 92 4.2.1 Hoạt tính bảo vệ tim mạch (sEH) cao chiết phân đoạn hợp chất phân lập 92 4.2.2 Hoạt tính chống oxy hóa hợp chất phân lập 94 4.2.3 Hoạt tính ức chế tế bào ung thư gan (Hep-G2) ung thư cổ tử cung (Hela) cao chiết phân đoạn 95 4.3 Xây dựng tối ưu quy trình chiết xuất phenolic từ táo mèo quy mơ phịng thí nghiệm 96 4.3.1 Kết chiết xuất táo mèo phương pháp chiết soxhlet 96 4.3.2 Xây dựng tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic sử dụng vi sóng quy mơ phịng thí nghiệm 97 4.3.3 Xây dựng tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic sử dụng sóng siêu âm quy mơ phịng thí nghiệm 107 4.3.4 Xây dựng tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic phương pháp chiết hồi lưu quy mơ phịng thí nghiệm 116 4.3.5 So sánh, đánh giá phương án công nghệ nghiên cứu 123 4.4 Xây dựng tối ưu hóa quy trình sấy phun dịch chiết táo mèo quy mơ phịng thí nghiệm 125 4.4.1 Ảnh hưởng đơn yếu tố đến hàm mục tiêu trình 125 vi 4.4.2 Thiết lập mơ hình xây dựng ma trận kế hoạch thực nghiệm 127 4.4.3 Kiểm tra có nghĩa mơ hình 128 4.4.4 Tối ưu hóa quy trình sấy phun 131 4.4.5 Kiểm tra lại mơ hình tối ưu hóa 132 4.5 Quy trình cơng nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo quy mơ phịng thí nghiệm 133 KẾT LUẬN 135 KIẾN NGHỊ 137 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 138  BÀI BÁO QUỐC TẾ 138  BÀI BÁO TRONG NƯỚC 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 PHỤ LỤC 148 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải Tiếng Anh Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13C Carbon -13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Sắc ký cột Column Chromatography CTPT Công thức phân tử Molecular formula DEPT Phổ DEPT DMSO Dimethyl Sulfoxide ESI-MS Phổ khối lượng phun mù electron EtOAc CH3COOC2H5 Ethyl acetate EtOH C2H5OH Ethanol GAE Acid gallic tương đương Gallic acid equivalent Dòng tế bào ung thư gan người Liver hepatocellular carcinoma/Human hepatoma HeLa Ung thư cổ tử cung người Henrietta lacks HTSH Hoạt tính sinh học Bioactivity H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 13 C- NMR CC Hep-G2 1 H-1H- COSY Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer Dimethyl Sulfoxide Electron Spray IonzationMass Spectroscopy Phổ tương tác proton H -1H - Correlation Spectroscopy HMBC Phổ tương tác dị nhân qua nhiều liên kết Heteronuclear Multiple Bond (HMBC) Correlation HSQC Phổ tương tác dị nhân qua liên kết Phổ khối phân giải cao ion hóa HR-ESI-MS phun mù điện tử Heteronuclear Single Quantum Coherence High Resolution Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy viii IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy IC50 Nồng độ ức chế 50% Inhibitory concentration 50% KLPT Khối lượng phân tử Molecular weight MeOH CH3OH Methanol ppm Phần triệu Parts per million QE Quercetin tương đương Quercetin equivalent SC Khả trung hòa gốc tự Scavenging capacity SC50 Khả bắt gốc tự 50% Scavening capacity sEH Tác dụng bảo vệ tim mạch Soluble epoxide hydrolase STT Số thứ tự Numerical order TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer Chromatography Tài liệu tham khảo Reference TFC Hàm lượng flavonoid tổng Total flavonoid content TPC Hàm lượng phenolic tổng Total phenolic content TLTK ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN DUY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHIẾT XUẤT ĐỂ TẠO SẢN... chế, tạo sản phẩm có chất lượng cao Từ vấn đề nêu trên, lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu thành phần hóa học xây dựng quy trình cơng nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm có giá trị từ táo mèo (Docynia indica. .. (Docynia indica (Wall. ) Decne) Việt Nam? ?? Nội dung Luận án tập trung vào nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học cơng nghệ chiết xuất, làm giàu thành phần hóa học có hoạt tính sinh học cao (nhóm