Luận án tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu công nghệ thu nhận một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ hai loài nấm thượng hoàng (Phellinus igniarius và Phellinus nilgheriensis) ở Việt Nam, ứng dụng trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TÂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU NHẬN MỘT SỐ HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ HAI LOÀI NẤM THƯỢNG HOÀNG (Phellinus igniarius Phellinus nilgheriensis) Ở VIỆT NAM, ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TÂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU NHẬN MỘT SỐ HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ HAI LOÀI NẤM THƯỢNG HOÀNG (Phellinus igniarius Phellinus nilgheriensis) Ở VIỆT NAM, ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TÔN THẤT MINH GS.TS TRẦN ĐÌNH THẮNG Hà Nội 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu Luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ việc hoàn thành Luận án cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận án ghi rõ nguồn gốc Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm số liệu Luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Nguyễn Tân Thành ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS TS Tôn Thất Minh GS.TS Trần Đình Thắng tận tình dẫn, giúp đỡ động viên suốt thời gian thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới q thầy, giáo Bộ mơn Q trình thiết bị CNSH-CNTP, Viện Công nghệ sinh học Thực phẩm-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội bạn bè, đồng nghiệp môn Công nghệ Thực phẩm, Viện Cơng nghệ Hóa Sinh Mơi trường, Trường Đại học Vinh giúp đỡ hướng dẫn, bảo suốt thời gian thực luận án Tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS Ngô Anh, Đại học Khoa học Huế giúp định danh mẫu nấm Tơi bày tỏ lịng biết ơn GS.TS Tian-Shung Wu GS.TS PingChung Kuo, Đại học Quốc gia Cheng-Kung, Đài Loan giúp đánh giá kết Nhân dịp này, xin cảm ơn anh chị, em phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ủng hộ tinh thần giúp đỡ công việc phịng để tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cám ơn Trung tâm thực hành thí nghiệm, Trường đại học Vinh, NCS, Học viên cao học ngành Hóa hữu cơ, em sinh viên khóa 51, 52, 53 ngành Cơng nghệ thực phẩm giúp đỡ thực nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn người thân gia đình, người bạn động viên khích lệ cho tơi có chun tâm động lực phấn đấu thực luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Nguyễn Tân Thành iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC SƠ ĐỒ xiii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận án Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Những điểm luận án Cấu trúc luận án Chương TỔNG QUAN 1.1 NẤM THƯỢNG HOÀNG 1.1.1 Vị trí nấm thượng hồng phân loại nấm học 1.1.2 Đặc điểm hình thái thể nấm thượng hoàng 1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NẤM THƯỢNG HOÀNG 1.2.1 Một số thành phần dinh dưỡng nấm thượng hoàng 1.2.2 Các nhóm chất trao đổi bậc nấm thượng hồng 1.2.2.1 Polysaccharide protein-polysaccharide 1.2.2.2 Steroid 1.2.2.3 Terpenoid 11 1.2.2.4 Flavone, pyranone and furan 16 1.2.2.5 Styrylpyrone 18 1.2.2.6 Polychlorinate 21 1.2.2.7 Một số hợp chất khác 22 1.2.3 Hoạt tính sinh học nấm thượng hồng (Phellinus sp.) 22 1.2.3.1 Hoạt tính chống ung thư 23 1.2.3.2 Hoạt tính chống oxi hóa 23 1.2.3.3 Hoạt tính miễn dịch 24 1.3 CÔNG NGHỆ TÁCH CHIẾT CÁC HOẠT CHẤT TRONG NẤM DƯỢC LIỆU 24 1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng trình tách chiết hoạt chất từ nấm dược liệu 24 1.3.2 Các phương pháp tách chiết phenolic, flavonoid nấm dược liệu 26 iv 1.3.2.1 Phương pháp chiết tách cồn 27 1.3.2.2 Phương pháp chiết tách nước 28 1.3.2.3 Phương pháp chiết tách methanol 29 1.4 CÔNG NGHỆ SẤY NGUYÊN LIỆU VÀ DỊCH CHIẾT TỪ NẤM DƯỢC LIỆU 29 1.4.1 Các phương pháp sấy 29 1.4.1.1 Phương pháp sấy nóng 29 1.4.1.2 Phương pháp sấy lạnh 29 1.4.2 Một số phương pháp để sấy nguyên liệu dịch chiết từ nấm dược liệu 30 1.5 ỨNG DỤNG CỦA NẤM DƯỢC LIỆU TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 31 1.5.1 Thực phẩm chức 31 1.5.2 Thực phẩm chức từ nấm dược liệu 32 Chương NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 34 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.1.2 Hóa chất 35 2.1.3 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 35 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.2.1 Phương pháp phân tích thành phần dinh dưỡng thành phần hóa học 36 2.2.1.1 Xác định hàm lượng cellulose nguyên liệu 36 2.2.1.2 Phương pháp xác định acid amin nấm 36 2.2.1.3 Phương pháp xác định vitamin nấm thượng hoàng 38 2.2.1.4 Xác định hàm lượng khoáng kim loại nguyên liệu phương pháp AAS 42 2.2.1.5 Xác định tổng hàm lượng phenolic 43 2.2.1.6 Xác định tổng hàm lượng flavonoid 45 2.2.1.7 Xác định thành phần hóa học nấm phương pháp LC/MS 45 2.2.2 Phương pháp chiết xuất, phân lập hợp chất 46 2.2.2.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) 46 2.2.2.2 Sắc ký cột (CC) 46 2.2.2.3 Sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC-High Perfomance Liquid Chromatography) 46 2.2.3.4 Phân lập hợp chất 46 2.2.3 Phương pháp khảo sát cấu trúc hợp chất 48 2.2.3.1 Phổ tử ngoại (UV) 48 2.2.3.3 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 48 2.2.3.4 Dữ kiện vật lý hợp chất 48 2.2.4 Các phương pháp xác định hoạt tính sinh học 49 2.2.4.1 Xác định hoạt tính chống oxy hóa 49 2.2.4.2 Phương pháp thử hoạt tính kháng dịng tế bào ung thư 49 2.2.5 Quy hoạch thực nghiệm 50 v 2.2.6 Phương pháp tiến hành trình chiết xuất dịch nấm thượng hoàng 51 2.2.7 Phương pháp tiến hành trình sấy phun dịch chiết từ nấm thượng hoàng 51 2.2.6 Đánh giá cảm quan cho theo phương pháp cho điểm thị hiếu 52 2.2.7 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 52 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG VÀ THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA NẤM THƯỢNG HỒNG 53 3.1.1 Hàm lượng cellulose nguyên liệu 53 3.1.2 Hàm lượng acid amin 53 3.1.3 Hàm lượng loại vitamin nấm thượng hoàng 55 3.1.3.1 Hàm lượng vitamin E 55 3.1.3.2 Hàm lượng vitamin D2 55 3.1.3.3 Hàm lượng vitamin B3 56 3.1.4 Hàm lượng khống kim loại nấm thượng hồng 57 3.1.5 Hàm lượng tổng phenolic flavonoid 58 3.1.6 Thành phần hóa học nấm thượng hoàng (P igniarius) 59 3.2 PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CHẤT VÀ HOẠT TÍNH CỦA MỘT SỐ THÀNH PHẦN HĨA HỌC TRONG DỊCH CHIẾT NẤM THƯỢNG HOÀNG 60 3.2.1 Chiết phân đoạn 60 3.2.2 Xác định cấu trúc hợp chất 61 3.3 KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH CỦA CAO CHIẾT VÀ HỢP CHẤT SẠCH 84 3.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào hợp chất phân lập từ P iganirius 84 3.3.2 Hoạt tính chống oxy hóa cao chiết nấm thượng hồng (P igniarius P nilgheriensis) 85 3.3.3 Hoạt tính gây độc tế bào cao chiết từ nấm thượng hoàng 86 3.4 XÂY DỰNG QUY TRÌNH TRÍCH LY DỊCH CHIẾT TỪ NẤM THƯỢNG HOÀNG 86 3.4.1 Khảo sát phương pháp chiết 87 3.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình chiết xuất dịch nấm thượng hồng (P igniarius) 88 3.4.2.1 Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 88 3.4.2.2 Khảo sát nhiệt độ chiết xuất 89 3.4.2.3 Khảo sát thời gian chiết xuất 91 3.4.2.4 Khảo sát nồng độ dung môi 92 3.4.3 Tối ưu hóa trình tách chiết số hợp chất nấm thượng hồng 93 3.4.3.1 Thiết lập mơ hình 93 3.4.3.2 Tối ưu hóa quy trình chiết xuất nấm thượng hoàng (P igniarius) 97 3.4.3.3 Kiểm tra lại mơ hình tối ưu hóa 98 3.4.4 Tối ưu hóa quy trình tách chiết số hợp chất nấm thượng hoàng (P nilgheriensis) 98 vi 3.5 XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẤY PHUN DỊCH CHIẾT DỊCH CHIẾT TỪ NẤM THƯỢNG HOÀNG 99 3.5.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy dịch nấm thượng hoàng 99 3.5.1.1 Ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung maltodextrin 99 3.5.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy 100 3.5.1.3 Ảnh hưởng tốc độ bơm dịch 101 3.5.2 Tối ưu hóa q trình sấy phun dịch chiết từ nấm thượng hồng (P gniarius) 102 3.5.2.1 Thiết lập mơ hình 102 3.5.2.2 Tối ưu hố q trình sấy phun 104 3.5.2.3 Kiểm tra lại mơ hình 105 3.6 ỨNG DỤNG NẤM THƯỢNG HOÀNG (P IGNIARIUS) TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 107 3.6.1 Quy trình sản xuất bánh quy 107 3.6.2 Quy trình sản xuất cà phê hòa tan 109 3.6.3 Quy trình sản xuất Trà nấm thượng hoàng 111 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 TIẾNG VIỆT 116 TIẾNG ANH 117 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT Từ viết tắt 13 C-NMR H-NMR Tiếng anh Tiếng việt Carbon-13 Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ Spectroscopy carbon-13 Proton Magnetic Resonance Spectroscopy hạt nhân Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton AAS Atomic Absorption Spectrophotometric Phổ hấp thụ nguyên tử AES Atomic emission spectrocopy Quang phổ phát xạ nguyên tử CC Column Chromatography Sắc kí cột CTPT Molecular formula Cơng thức phân tử Đ.n.c Melting point Điểm nóng chảy Distortionless Enhancement by Phổ DEPT DEPT DMSO DW EI-MS ESI-MS Polarisation Transfer Dimethyl Sulfoxide Dimethyl Sulfoxit Dry weight Khối lượng khô Electron Impact-Mass Spectroscopy Phổ khối va chạm electron Electron Spray Ionzation-Mass Phổ khối lượng phun mù electron Spectroscopy FBS Fetal bovine serum Huyết phơi bị FC Flash Chromatography Sắc ký cột nhanh GAE Gallic acid equivalent Acid glilic tương đương Human hepatocyte carcinoma cell line Dòng tế bào ung thư gan HepG2 HIV Human Immuno-deficiency Virus Vi rút gây suy giảm miễn dịch người Phổ tương tác dị hạt nhân qua HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation HPLC High Performance Liquid Chromatography Sắc ký lỏng hiệu cao High Relution-Electron Spray Impact Phổ khối lượng phân giải cao Mass Spectroscopy phun mù electron HR-ESI-MS HSQC IC50 IR Heteronuclear Single Quantum Correlation Inhibitory concentration at 50% Infrared Spectroscopy nhiều liên kết H→C Phổ tương tác dị hạt nhân trực tiếp H→C Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm Phổ hồng ngoại viii Hằng số tương tác tính Hz J (Hz) KLPT Molecular weight Khối lượng phân tử MeOH Methanol metanol Mass Spectroscopy Phổ khối lượng Peripheral blood mononuclear cell Tế bào đơn nhân máu ngoại vi ppm parts per million Phần triệu RT retention time Thời gian lưu SC Scavenging capacity Khả trung hòa gốc tự Thin Layer Chromatography Sắc kí lớp mỏng TLTK Reference Tài liệu tham khảo TMS Tetramethylsilan Tetramethylsilan MS PBMCs TLC δC Carbon chemical shift δ*C Carbon chemical shift δH Proton chemical shift δ*H Proton chemical shift Độ chuyển dịch hóa học carbon Độ chuyển dịch hóa học carbon theo tài liệu tham khảo Độ chuyển dịch hóa học proton Độ chuyển dịch hóa học proton theo tài liệu tham khảo ... Xuất phát từ thực tế nghiên cứu cấp thiết trên, lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu công nghệ thu nhận số hợp chất có hoạt tính sinh học từ hai loài nấm thượng hoàng (Phellinus igniarius Phellinus nilgheriensis). .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TÂN THÀNH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU NHẬN MỘT SỐ HỢP CHẤT CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ HAI LOÀI NẤM THƯỢNG HOÀNG (Phellinus igniarius Phellinus nilgheriensis). .. igniarius Phellinus nilgheriensis) Ở VIỆT NAM, ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TƠN THẤT MINH GS.TS