Nghiên cứu trích ly polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TIẾN HUY NGHIÊN CỨU TRÍCH LY POLYPHENOL CHÈ XANH CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ HỒNG SƠN Hà Nội - 2013 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHÈ .8 I Giới thiệu vài nét chè I.1 Tên gọi nguồn gốc I.2 Phân vùng chè Việt Nam I.3 Tình hình nghiên cứu Polyphenol 12 I.4 Thành phần hoá học chè 15 II Các phương pháp trích ly 31 II.1 Các phương pháp trích ly rắn – lỏng 31 II.2 Phương pháp trích ly có khuấy trộn gia nhiệt 31 II.3 Phương pháp trích ly lỏng cao áp (PLE) 32 II.4 Phương pháp trích ly Soxhlet 32 II.5 Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng 33 II.6 Phương pháp trích ly CO2 siêu tới hạn 34 II.7 Phương pháp trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm 35 III Giới thiệu thiết bị phát sóng siêu âm 36 III.1 Mơ hình cấu tạo thiết bị siêu âm 36 III.2 Nguyên lý tác động sóng siêu âm 36 IV Quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ sóng siêu âm38 V Quy hoạch thực nghiệm 38 V.1 Định nghĩa 39 V.2 Các bước tiến hành quy hoạch thực nghiệm 40 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 I Đối tượng nghiên cứu 41 II Phương pháp nghiên cứu 41 II.1 Tiến hành trích ly 41 II.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly polyphenol 42 III Phương pháp phân tích 43 III.1 Xác định hàm lượng Pp tổng theo phương pháp Loewenthal 43 III.2 Xác định hoạt tính chống OXH Pp phương pháp DPPH 44 IV Xử lý số liệu 46 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .47 I Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly 47 I.1 Ảnh hưởng tốc độ khuấy 47 I.2 Ảnh hưởng thời gian 48 I.3 Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 49 I.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 50 I.5 So sánh phương pháp trích ly polyphenol 51 II Tối ưu hố q trình trích ly polyphenol chè xanh 52 II.1 Xây dựng mô hình 52 II.2 Tối ưu hoá 60 III Quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ sóng siêu âm hoàn chỉnh 62 III.1 Sơ đồ quy trình trích ly 62 III.2 Thuyết minh quy trình hồn thiện 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 LỜI CAM ĐOAN Qua thời gian học tập làm việc môn, với cố gắng nỗ lực phấn đấu, hồn thành Tơi xin am đoan tồn luận văn kết nghiên cứu thân thực với hướng dẫn thầy cô cộng tác bạn đồng nghiệp Những số liệu đưa hoàn toàn trung thực, không vi phạm quyền tác giả Qua xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể thầy Viện Cơng nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, thầy cô Bộ môn Quản lý chất lượng, thầy cô Khoa Dược trường Đại học Ubon Ratchathani vương quốc Thái Lan tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình học tập nghiên cứu phịng thí nghiệm phục vụ để tài Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Hồng Sơn tận tình truyền đạt kiến thức trực tiếp hướng dẫn tơi để tơi hồn thành đề tài Học viên Nguyễn Tiến Huy DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT C : (+) - Catechin EC : (-) - Epicatechin ECG : (-) - Epicatechin gallate EGC : (-) - Epigallocatechin EGCG : (-) - Epigallocatechin gallate GC : (+) - Gallocatechin GCG : (+) - Gallocatechin gallate GTTB : Giá trị trung bình Pp : Polyphenol OXH : ơxi hố DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Ảnh hưởng tốc độ khuấy đến hàm lượng hoạt tính chống oxy hoá polyphenol………………………………………………………………… 47 Bảng Ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng hoạt tính chống oxy hố polyphenol………………………………… …………………………… 48 Bảng Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu đến hàm lượng hoạt tính chống oxy hố polyphenol 49 Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng hoạt tính chống oxy hoá polyphenol 50 Bảng So sánh phương pháp trích ly polyphenol .51 Bảng Các thí nghiệm tiến hành kết quả…………………………….…….53 Bảng Kết phân tích hồi quy – Hàm lượng polyphenol tổng (Y1) .54 Bảng Kết phân tích hồi quy – Hoạt tính chống oxy hoá (Y2) 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình - Lá chè xanh Việt Nam Hình - Một số hình ảnh chế phẩm polyphenol chè xanh thương phẩm 13 Hình - Đồ uống có bổ sung chiết xuất chè xanh (Catechin)………………….15 Hình 4- Thiết bị trích ly Soxhlet……………………………………………… 33 Hình – Bể trích ly siêu âm…………………………… ………………….35 Hình - Thiết bị phát sóng siêu âm………………………………….…………36 Hình - Quá trình hình thành, phát triển vỡ bọt khí……………………… 37 Hình – Sơ đồ quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm…… 38 Hình – Sơ đồ đối tượng nghiên cứu……………………….………………….39 Hình 10 - Mẫu chè khơ nghiên cứu ………………………………………… 41 Hình 11 Ảnh hưởng yếu tố đến hàm lượng polyphenol tổng………….56 Hình 12 Ảnh hưởng yếu tố đến hoạt tính chống OXH Pp 57 Hình 13 - Bề mặt đáp ứng hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng tốc độ khuấy thời gian……………………………………………………………….57 Hình 14 - Bề mặt đáp ứng hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng tốc độ khuấy tỷ lệ dung mơi/ ngun liệu……………………………………………58 Hình 15 - Bề mặt đáp ứng hàm lượng polyphenol tổng ảnh hưởng thời gian tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu…………………………………………… 58 Hình 16 - Bề mặt đáp ứng hoạt tính chống oxy hố polyphenol ảnh hưởng thời gian tốc độ khuấy……………………………………………59 Hình 17 - Bề mặt đáp ứng hoạt tính chống oxy hố polyphenol ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu tốc độ khuấy……………………… 59 Hình 18 - Bề mặt đáp ứng hoạt tính chống oxy hố polyphenol ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu thời gian…………………………….60 Hình 19 - Điểm tối ưu………………………………………………………… 61 Hình 20 - Mức độ đáp ứng hàm mong đợi…………………………………61 Hình 21 – Sơ đồ quy trình trích ly Polyphenol chè xanh có hỗ trợ siêu âm hồn chỉnh…………………………………………………………………………….62 MỞ ĐẦU Cây chè có tên khoa học Camelia sinensis Lá chè loại thức uống quen thuộc Việt Nam nhiều nước châu Á từ hàng ngàn năm Ngày nay, chè loại thức uống phổ biến nước khác khắp giới Là quốc gia có truyền thống uống chè lâu đời, Việt Nam sản xuất tiêu thụ nhiều chủng loại chè, từ loại chè truyền thống loại chè du nhập từ nước Các nghiên cứu gần khẳng định chè xanh có chứa hợp chất chống oxi hóa mạnh, polyphenol – flavonoids Polyphenol tiếp nhận gốc tự sinh q trình bệnh lí nên có khả dập tắt trình tạo gốc tự gây bệnh Polyphenol cịn có tác dụng làm bền thành mạch, hạn chế tượng chảy máu da Nhiều polyphenol cịn sử dụng cơng nghiệp nhẹ công nghệ mỹ phẩm…… Nhờ tác dụng quý polyphenol từ chè có giá trị cao thị trường Cho đến nay, polyphenol từ chè xanh nghiên cứu theo phương pháp trích ly thơng thường, phương pháp trích ly với hỗ trợ vi sóng, trích ly dùng CO2 siêu tới hạn, trích ly với hỗ trợ siêu âm Trích ly thơng thường cần sử dụng dung mơi hữu nước, có gia nhiệt, phương pháp đơn giản thời gian trích ly lâu, tốn dung môi đặc biệt nhiệt độ cao ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm tạo điều kiện cho trình phân hủy catechin xảy Mới đây, cơng bố trích ly có sử dụng hỗ trợ sóng siêu âm cho phép trích ly nhiệt độ thường mà đạt hiệu trích ly cao rút ngắn thời gian tiêu tốn dung mơi Phương pháp trích ly có tác động sóng siêu âm chứng minh làm tăng hiệu trích ly Dưới tác dụng sóng âm, cấu trúc tế bào bị phá vỡ, hạt bị giảm kích thước, tăng diện tích tiếp xúc tạo điều kiện cho hịa tan hoạt chất vào dung mơi Đồng thời, sóng âm gây tác động cấu trúc dung môi, chuyển dung môi thành tác nhân solvat hóa, tạo khấy trộn mạnh mẽ dung dịch nên tăng động lực trình trích Y1 = a0 + a1A + a2B + a3C + a12AB + a13AC + a23BC + a11A2 + a22B2 + a33C2 Y2 = b0 + b1A + b2B + b3C + b12AB + b13AC + b23BC + b11A2 + b22B2 + b33C2 Trong đó: Y: hàm mục tiêu Y1: Hàm lượng polyphenol tổng Y2: Hoạt tính chống oxy hoá A: tốc độ cánh khuấy B: thời gian trích ly C: tỷ lệ dung mơi/ ngun liệu Ma trận thực nghiệm bố trí theo quy hoạch bậc hai Box - Henken có dạng: Bảng Các thí nghiệm tiến hành kết TT Tốc độ Thời cánh gian khuấy trích ly Tỷ lệ dung Biến mã mơi nguyên liệu A B C Y1 Y2 390 10 20 -1 -1 13,26 16,83 460 10 20 -1 14,12 41,71 390 20 20 -1 13,30 27,20 460 20 20 1 13,27 48,99 390 15 15 -1 -1 11,60 24,37 460 15 15 -1 12,79 41,79 390 15 25 -1 16,20 29,37 460 15 25 1 16,45 58,54 425 10 15 -1 -1 12,87 33,16 10 425 20 15 -1 12,49 31,66 53 11 425 10 25 -1 16,73 35,18 12 425 20 25 1 16,49 54,89 13 425 15 20 0 15,36 52,51 14 425 15 20 0 15,65 52,74 15 425 15 20 0 15,36 54,65 16 425 15 20 0 14,84 56,80 17 425 15 20 0 14,98 57,99 Kiểm tra có nghĩa hệ số thích ứng mơ hình tiến hành phân tích hồi quy Kết biểu diễn bảng bảng Bảng Kết phân tích hồi quy – Hàm lượng polyphenol tổng (Y1) Phương sai Chuẩn F Giá trị p (khả >F) Mơ hình 5,84 99,05 < 0,0001 A 0,65 10,96 0,0091 B 0,26 4,38 0,0659 C 32,47 551,08