Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ lá đu đủ (carica papaya linn)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT CAO TỔNG SỐ TỪ LÁ ĐU ĐỦ (CARICA PAPAYA LINN) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT CAO TỔNG SỐ TỪ LÁ ĐU ĐỦ (CARICA PAPAYA LINN) Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ HỒNG SƠN Hà Nội - 2018 Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu luận văn chưa cơng bố tạp chí khoa học cơng trình nghiên cứu trước đây.Kết nghiên cứu thực nghiệm luận văn hồn tồn xác, trung thực khách quan Hà Nội, ngày 05 tháng 02 năm 2018 Tác giả Nguyễn Thị Thu Hương Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu, làm luận văn tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ thầy cô giáo, đồng nghiệp bạn bè Trước hết xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS.Vũ Hồng Sơn tận tâm hướng dẫn, bảo, theo dõi sát giúp đỡ tơi q trình làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Đỗ Thị Hoa Viên giúp đỡ đóng góp ý kiến q báu q trình làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên hỗ trợ thời gian làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Phó giáo sư, Tiến sỹ chủ tịch hội đồng, người phản biện, thư ký thành viên hội đồng chấm luận văn Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu/ Chữ viết tắt Diễn giải DM/NL Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu EtOH Ethanol DCM Dichloromethan Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần hàm lượng chất dinh dưỡng 100g đu đủ xanh 13 Bảng 1.2: Một số hợp chất hóa học vị trí xác định đu đủ 15 Bảng 3.1 Kết ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng cao chiết tổng số từ đu đủ .40 Bảng 3.2 Định tính Alkaloid mẫu cao chiết mốc thời gian 40 Bảng 3.3 Kết ảnh hưởng nồng độ dung môi đến hàm lượng cao chiết tổng số từ đu đủ 42 Bảng 3.4 Định tính Alkaloid mẫu cao chiết nồng độ EtOH ……42 Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng cao chiết tổng số từ đu đủ 44 Bảng 3.6 Định tính Alkaloid mẫu cao chiết tỷ lệ DM/NL 45 Bảng 3.7: Tổng hợp giá trị khảo sát 46 Bảng 3.8 Ma trận thực nghiệm chiết xuất dịch chiết tổng số theo mơ hình BoxBehnken 47 Bảng 3.9: Kết phân tích hồi quy .48 Bảng 3.10 Kết chiết tách cao tổng số theo điều kiện tối ưu 53 Bảng 3.11 Định tính Alkaloid mẫu cao chiết điều kiện tối ưu 54 Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cây đu đủ 10 Hình 1.2: Sản lượng đu đủ Châu lục, giai đoạn 2008 ÷ 2010 .16 Hình 1.3 Biểu đồ diện tích trồng đu đủ 10 nước lớn giới năm 2016 17 Hình 1.4 Biểu đồ thể sản lượng đu đủ 10 nước lớn giới năm 2016 17 Hình 1.5 Cấu trúc phân tử Carpaine .24 Hình 1.6: Trích ly ngấm kiệt ngược dịng .28 Hình 2.1 Lá đu đủ tươi 31 Hình 2.2 Bột đu đủ sau nghiền nhỏ 32 Hình 2.3: Quy trình chiết cao tổng số từ đu đủ 35 Hình 2.4 Quy trình chiết xuất Alkaloid tổng số 36 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian chiết đến hàm lượng cao chiết tổng số 39 Hình 3.2: Ảnh hưởng nồng độ dung môi EtOH đến hàm lượng cao chiết tổng số .42 Hình 3.3: Ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng cao chiết tổng số 44 Hình 3.4 Ảnh hưởng yếu tố đến hàm lượng cao chiết tổng số .49 Hình 3.5: Bề mặt đáp ứng cặp yếu tố 51 Hình 3.6 Quy trình chiết xuất cao tổng số điều kiện tối ưu .52 Hình 3.8 Định tính alkaloid thuốc thử (Hình minh họa cho phản ứng thu alkaloid thí nghiệm kiểm chứng) 55 Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết luận văn 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa thực tiễn luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10 1.1 Giới thiệu đu đủ 10 1.1.1 Khái niệm, nguồn gốc phân bố 10 1.1.2 Phân loại 11 1.1.3 Thành phần hóa học đu đủ 13 1.1.4 Tình hình sản xuất giá trị đu đủ 16 1.1.4.1 Tình hình sản xuất 16 1.1.4.2 Giá trị đu đủ 18 1.2 Giới thiệu hợp chất Alcaloid 19 1.2.1 Khái niệm, phân loại 19 1.2.2 Tính chất alkaloid 20 1.2.3 Các phương pháp định tính alkaloid 22 1.3 Những nghiên cứu nước dịch chiết đu đủ 23 1.3.1 Những nghiên cứu giới dịch chiết đu đủ 23 1.3.2 Những nghiên cứu Việt Nam dịch chiết đu đủ 25 1.4 Các phương pháp chiết xuất hợp chất thiên nhiên 26 1.4.1 Chiết phương pháp ngâm dầm 27 1.4.2 Chiết phương pháp ngâm kiệt 27 1.4.3 Chiết phương pháp ngấm kiệt ngược dòng 28 1.4.4 Chiết phương pháp Soxhlet 29 1.4.5 Chiết phương pháp đun hoàn lưu 29 1.4.7 Chiết phương pháp hỗ trợ từ vi sóng 30 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Nguyên liệu 31 Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) 2.2 Hóa chất thiết bị thí nghiệm 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu 34 2.3.1 Phương pháp chiết xuất cao tổng số từ đu đủ 34 2.3.2 Phương pháp chiết alkaloid thô từ đu đủ 35 2.3.3 Phương pháp định tính Alkaloid 37 2.3.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 38 2.3.5 Phương pháp xử lý thống kê 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng chiết cao tổng 39 3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung môi đến hàm lượng chiết cao tổng 41 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng chiết cao tổng 43 3.4 Tối ưu hóa q trình trích ly cao tổng 45 3.4.1 Xây dựng mơ hình tốn học 45 3.4.2 Ảnh hưởng yếu tố trích ly đến hàm lượng cao tổng 49 3.4.3 Tối ưu hóa điều kiện trích ly cao tổng 51 3.5 Định tính alkaloid 53 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết luận văn Cây đu đủ (Carica papaya L.) từ lâu biết đến loại ăn đặc sản vùng nhiệt đới, có giá trị dinh dưỡng giá trị kinh tế lớn Trên giới, đu đủ trồng rộng rãi Miền Nam Hoa Kỳ (Florida US Virgin Islands), Mexico, nước Trung Mỹ, Nam Mỹ, Châu Phi, Châu Á Châu Úc.Ở Việt Nam, đu đủ trồng rộng rãi khắp vùng miền từ bắc vào nam Ngoài tác dụng loại ăn thơng thường, đu đủ cịn có nhiều cơng dụng tuyệt vời tăng cường sức khỏe tim mạch, tăng sức đề kháng, giảm nguy mắc bệnh viêm khớp dạng thấp, tăng cường chức phổi, cải thiện tiêu hóa… Đặc biệt theo nghiên cứu số nhà khoa học phịng thí nghiệm lâm sàng thuộc trung tâm ung thư, đại học Florida, Mỹ đại học Tokyo, Nhật Bản hợp tác với để nghiên cứu khả phòng chống ung thư đu đủ Các nhà khoa học phát hoạt chất chiết xuất từ đu đủ có khả thúc đẩy sản sinh tế bào lympho Th1 - tế bào đóng vai trị quan trọng hệ miễn dịch người Kết nghiên cứu họ công bố vào đầu năm 2010 rằng, dịch chiết nước đu đủ có khả ức chế phát triển 10 loại tế bào ung thư thử nghiệm Do đó, tơi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica papaya Linn)” tạo sở để nghiên cứu cơng trình sau đu đủ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết xuất cao tổng số từ đu đủ từ đề xuất điều kiện chiết xuất thích hợp nhằmthu lượng cao tổng lớn Xác định có mặt alkaloid dịch chiết cao tổng số từ đu đủ 1.3 Nội dung nghiên cứu  Khảo sát điều kiện chiết sở  Thời gian chiết xuất Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) để đưa vào mô hình Lượng cao tổng thu tỷ lệ thể bảng 3.5: Bảng 3.5 Kết ảnh hưởng tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng cao chiết tổng số từ đu đủ Hàm lượng cao chiết(*) Tỷ lệ DM/NL (ml/mg) (%) 3/1 16,31 ± 0,25 5/1 21,83±0,14 7/1 22,95 ± 0,06 9/1 22,97 ± 0,46 * Giá trị trung bình lượng cao chiết thu so với khối lượng nguyên liệu khô tuyệt đối± độ lệch chuẩn phép thử lặp Kết định tính alkaloid thí nghiệm khảo sát yếu tố tỷ lệ DM/NL thể bảng 3.6: Bảng 3.6.Định tính Alkaloid mẫu cao chiết tỷ lệ DM/NL Chiết 72h, nồng độ EtOH 70% Tỷ lệ DM/NL Bouchardat Dragendorff 3/1 + + 5/1 ++ ++ 7/1 ++ ++ 9/1 ++ ++ (+) Lượng alkaloid thu (++) Lượng alkaloid thu trung bình Từ bảng 3.2; 3.4; 3.6 ta nhận thấy nồng độ EtOH khác thời gian chiết khác với tỷ lệ DM/NL: 3/1 lượng alkaloid thu 3.4 Tối ưu hóa q trình trích ly cao tổng 3.4.1 Xây dựng mơ hình tốn học Các yếu tố thời gian, nồng độ EtOH, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu ảnh hưởng đến trình chiết xuất dịch chiết cao tổng Tối ưu hóa yếu tố ảnh hưởng đến Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page 45 Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) trình chiết xuất dịch chiết cao tổng cho ta kết lựa chọn tối ưu thơng số ảnh hưởng từ làm sở cho ta lựa chọn/quyết định quy trình chiết cao tổng phù hợp với nghiên cứu thực tiễn ứng dụng Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn theo mơ hình Box-Behnken với yếu tố mã hóa: A – Thời gian (giờ) B – Nồng độEtOH(%) C – Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) Kết thực nghiệm yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết xuất dịch chiết cao tổng thể bảng 3.7: Các yếu tố khảo sát Bảng 3.7: Tổng hợp giá trị khảo sát Khoảng giá trị khảo sát Ký hiệu Đơn vị -1 +1 Thời gian A 54 72 90 Nồng độ Ethanol B % 70 80 90 Tỷ lệ DM/NL C ml/g Ảnh hưởng yếu tố tương tác yếu tố đến hàm mục tiêu (hàm lượng cao chiết tổng) xây dựng hàm hồi qui bậc sau: Y=βo + ∑ βixi + ∑ βiixi2 + ∑ βijxixj Trong đó, Ylà hàm mục tiêu, βo hệ số tự do; βi, βii, βij hệ số hồi qui mơ hình xác định qua thực nghiệm.Mơ hình thống kê có ý nghĩa sử dụng sau thỏa mãn tiêu chuẩn thống kê (Fisher) Ma trận thực nghiệm mô tả bảng 3.5 Mỗi thí nghiệm lặp lại lần lấy kết trung bình Nguyễn Thị Thu Hương – CNTP.KT2015 Page 46 Nghiên cứu chiết xuất cao tổng số từ đu đủ (Carica Papaya Linn) TN Bảng 3.8 Ma trận thực nghiệm chiết xuất dịch chiết tổng số theo mơ hìnhBox-Behnken Hàm lượng cao tổng A:Thời gian B:Nồng độ etanol C:Tỷ lệ Dm/Nl (giờ) (%) (ml/g) (%) - 54 - 70 21.5423 + 90 - 70 20.3885 - 54 + 90 17.3307 + 90 + 90 17.1122 - 54 80 - 15.6712 + 90 80 - 14.792 - 54 80 + 20.9193 + 90 80 + 20.3966 72 - 70 - 16.3143 10 72 + 90 - 13.8427 11 72 - 70 + 22.945 12 72 + 90 + 18.0037 13 72 80 20.094 14 72 80 20.1483 15 72 80 20.1076 16 72 80 20.162 17 72 80 20.183 Phân tích phù hợp mơ hình có nghĩa hệ số hồi quy đánh giá qua phân tích ANOVA số tương quan (bảng 3.6) Sự có nghĩa hệ số hồi quy kiểm định với giá trị p < 0,05 Các hệ số hồi quy với độ tin cậy cao (p