Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện bao màng đến hoạt chất sinh học và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết từ vỏ quả ca cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN BAO MÀNG ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ƠXY-HĨA CỦA DỊCH CHIẾT TỪ VỎ QUẢ CA CAO Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tặng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Triệu Vỹ Mã số sinh viên: 58132700 Khánh Hòa - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN BAO MÀNG ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ƠXY-HĨA CỦA DỊCH CHIẾT TỪ VỎ QUẢ CA CAO Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tặng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Triệu Vỹ Mã số sinh viên: 58132700 Khánh Hòa – tháng 8/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa Công nghệ Thực phẩm PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện bao màng đến hoạt chất sinh học khả chống ơxy-hóa dịch chiết từ vỏ ca cao Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tặng Sinh viên hướng dẫn: Nguyễn Triệu Vỹ Khóa: 58 (2016-2020) Lần KT MSSV: 58132700 Ngành: Cơng nghệ Thực phẩm Ngày Nhận xét GVHD Nội dung Kiểm tra tiến độ Trưởng BM Ngày kiểm tra: Đánh giá cơng việc hồn thành: % Được tiếp tụ Ký tên: ếp tụ 10 Nhận xét chung GVHD: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………….……… …………………………………………………………………………………………… Điểm hình thức:……/10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung: ./10 Được bảo vệ Điểm tổng kết:………/10 ợc bảo vệ Khánh Hịa, ngày…….tháng…….năm……… Giảng viên hưóng dẫn (Kí ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Em cam đoan đề tài nghiên cứu cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Văn Tặng Các số liệu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện bao màng đến hoạt chất sinh học khả chống ơxy-hóa dịch chiết từ vỏ ca cao” trình bày báo cáo trung thực khơng trùng lặp công bố trước Các thông tin tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ báo cáo Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan Nha Trang, tháng năm 2020 Tác giả NGUYỄN TRIỆU VỸ i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, dạy từ Thầy Cô hỗ trợ bạn đồng hành để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn TS Nguyễn Văn Tặng tận tâm bảo truyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian thực đồ án Em xin cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang Khoa Công nghệ Thực Phẩm cho em có hội học tập rèn luyện trường năm qua Em xin cảm ơn đến q Thầy Cơ khu thí nghiệm cơng nghệ cao-Trung tâm Thí nghiệm thực hành giúp đỡ em tận tình máy móc thiết bị để em hồn thành tốt nội dung đồ án Kinh nghiệm kỹ em cịn yếu nên báo cáo có nhiều sai sót, kính mong q Thầy Cơ góp ý để em hồn thiện tốt Em xin trân trọng biết ơn! Nha Trang, ngày tháng năm 2020 Sinh viên NGUYỄN TRIỆU VỸ ii TĨM TẮT Nghiên cứu nhằm tìm điều kiện để bao màng dịch chiết từ vỏ ca cao kết hợp với tác nhân bao màng sử dụng phương pháp sấy chân không thăng hoa Kết đề tài chế độ bao màng có tác động đến hoạt chất sinh học hoạt tính chống ơxy-hóa mẫu sau bao màng hàm lượng tổng số saponins (SC), phenolics (TPC) flavonoids (TFC), hoạt tính khử gốc tự DPPH, hoạt tính khử gốc tự ABTS, hoạt tính chống ơxy-hóa thơng qua phương pháp khử đồng (CUPRAC) đánh giá hoạt tính chống ơxy-hóa thơng qua phương pháp khử sắt (FRAP) Kết nghiên cứu tìm chế độ bao màng tốt cho dịch chiết từ vỏ ca cao dùng chất bao màng gồm maltodextrin gum Arabic với tỷ lệ 9:1, tỷ lệ chất bao màng dịch chiết 8:10 Mẫu sau bao màng có hàm lượng phenolics tổng số 6,25 (mg GAE/g mẫu khô), saponins tổng số 243,85 (mg EE/g mẫu khô), flavonoids tổng số 18,83 (mg CE/g mẫu khơ) Hoạt tính khử gốc tự DPPH 14,26 (mg TE/g mẫu khơ), hoạt tính khử gốc tự ABTS 38,86 (mg TE/g mẫu khô), hoạt tính chống ơxy-hóa CUPRAC 20,04 (mg TE/g mẫu khơ), hoạt tính chống ơxy-hóa FPAP 9,05 (mg TE/g mẫu khô) iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CÂY CA CAO 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Phân loại, cấu tạo 1.2 GIỚI THIỆU QUẢ CA CAO 1.2.1 Đặc điểm loại ca cao 1.2.2 Công dụng ca cao 1.2.3 Thành phần hóa học có vỏ ca cao: 1.3 GIỚI THIỆU HOẠT CHẤT SINH HỌC 1.3.1 Hoạt chất saponins 1.3.2 Hợp chất phenolics 1.3.3 Hợp chất flavonoids 10 1.3.4 Các nghiên cứu nước 12 1.4 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP BAO MÀNG 14 1.4.1 Chất bao màng 14 1.4.2 Kỹ thuật bao màng 17 1.5 PHƯƠNG PHÁP SẤY 18 Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT 20 2.1.1 Nguyên liệu 20 iv 2.1.2 Vật liệu hóa chất 20 2.1.3 Dụng cụ phân tích .20 2.1.4 Thiết bị phân tích 20 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.2.1 Bố trí thí nghiệm 21 2.2.2 Phương pháp phân tích hoạt chất sinh học 25 2.2.3 Phương pháp xác định hoạt tính chống ơxy-hóa 26 2.2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu thực nghiệm 27 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .28 3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ BAO MÀNG ĐẾN CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC CỦA SẢN PHẨM 28 3.1.1 Hàm lượng saponins tổng số .28 3.1.2 Hàm lượng phenolics tổng số (TPC) 29 3.1.3 Hàm lượng flavonoids tổng số (TFC) 31 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ BAO MÀNG ĐẾN HOẠT TÍNH CHỐNG ƠXY-HĨA CỦA SẢN PHẨM 33 3.2.1 Hoạt tính khử gốc tự DPPH 33 3.2.2 Hoạt tính chống ơxy-hóa phương pháp khử đồng (CUPRAC) 35 3.2.3 Hoạt tính chống ơxy-hóa phương pháp khử sắt (FRAP) .36 3.2.4 Hoạt tính khử gốc tự ABTS 38 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .40 4.1 KẾT LUẬN .40 4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 45 Phụ lục 1: Các tính chất hóa – lý sản phẩm 45 Phụ lục 2: Đường chuẩn để phân tích hoạt chất sinh học hoạt tính chống ơxy-hóa mẫu sản phẩm .50 Phụ lục 3: Một số hình ảnh máy thiết bị phân tích sử dụng đề tài 54 v vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Quả ca cao giống khác Hình Cấu tạo ca cao Hình Cấu trúc hóa học saponins Hình Phân loại saponins [10] Hình Cấu trúc hợp chất phenolics [14] Hình Cấu trúc chung flavonoids [2] .11 Hình Cấu tạo maltodextrin 14 Hình Maltodextrin (MD) 15 Hình Gum Arabic (GA) 16 Hình 10 Chitosan 17 Hình Sơ đồ quy trình nghiên cứu tổng quát .21 Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hàm lượng hoạt chất saponins tổng số 28 Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hàm lượng phenolics tổng số 30 Hình 3 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hàm lượng hoạt chất flavonoids tổng số Error! Bookmark not defined Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hoạt tính khử gốc tự DPPH Error! Bookmark not defined Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hoạt tính chống ơxy-hóa CUPRAC Error! Bookmark not defined Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hoạt tính chống ơxy-hóa FRAP .37 Hình Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hoạt tính khử gốc tự ABTS Error! Bookmark not defined vii 12 Francis G., Makkar H.P Becker K (2001), "Antinutritional factors present in plant-derived alternate fish feed ingredients and their effects in fish", Aquaculture, 199(3-4), pp 197-227 13 Han X., Shen T Lou H (2007), "Dietary polyphenols and their biological significance", International Journal of Molecular Sciences, 8(9), pp 950-988 14 Hofman D.L., Van Buul V.J Brouns F.J (2016), "Nutrition, health, and regulatory aspects of digestible maltodextrins", Critical reviews in food science and nutrition, 56(12), pp 2091-2100 15 Kanadaswami C., Lee L.-T., Lee P.-P.H., Hwang J.-J., Ke F.-C., Huang Y.-T Lee M.-T (2005), "The antitumor activities of flavonoids", In vivo, 19(5), pp 895-909 16 Kesarkar S., Bhandage A., Deshmukh S., Shevkar K Abhyankar M (2009), "Flavonoids: an overview", Journal of Pharmacy Research, 2(6), pp 1148-1154 17 Kumar S Pandey A.K (2013), "Chemistry and biological activities of flavonoids: an overview", The scientific world journal, 2013 18 Mahdavi S.A., Jafari S.M., Assadpoor E Dehnad D (2016), "Microencapsulation optimization of natural anthocyanins with maltodextrin, gum Arabic and gelatin", International journal of biological macromolecules, 85, pp 379-385 19 Martínez R., Torres P., Meneses M., Figueroa J., Pérez-Álvarez J ViudaMartos M (2012), "Chemical, technological and in vitro antioxidant properties of cocoa (Theobroma cacao L.) co-products", Food Research International, 49(1), pp 39-45 20 Matsuda H., Morikawa T Yoshikawa M (2002), "Antidiabetoge nic constituents from several natural medicines", Pure and Applied Chemistry, 74(7), pp 1301-1308 21 Mengoni F., Lichtner M., Battinelli L., Marzi M., Mastroianni C.M., Vullo V Mazzanti G (2002), "In vitro anti-HIV activity of oleanolic acid on infected human mononuclear cells", Planta medica, 68(02), pp 111-114 22 Nguyen V.T Nguyen N.H (2017), "Proximate composition, extraction, and purification of theobromine from cacao pod husk (Theobroma cacao L.)", Technologies, 5(2), pp 14 42 23 Nguyen V.T., Sakoff J.A Scarlett C.J (2017), "Physicochemical properties, antioxidant and cytotoxic activities of crude extracts and fractions from Phyllanthus amarus", Medicines, 4(2), pp 42 24 Nguyen V.T., Sakoff J.A Scarlett C.J (2017), "Physicochemical, antioxidant, and cytotoxic properties of Xao tam phan (Paramignya trimera) root extract and its fractions", Chemistry & Biodiversity, 14(4), pp e1600396 25 Nguyen V.T., Ueng J.P Tsai G.J (2011), "Proximate composition, total phenolic content, and antioxidant activity of seagrape (Caulerpa lentillifera)", Journal of Food Science, 76(7), pp C950-C958 26 Oakenfull D (1986), "Aggregation of bile acids and saponins in aqueous solution", Australian Journal of Chemistry, 39, pp 1671-1683 27 Osae R., Zhou C., Tchabo W., Xu B., Bonah E., Alenyorege E.A Ma H (2019), "Optimization of osmosonication pretreatment of ginger (Zingiber officinale Roscoe) using response surface methodology: Effect on antioxidant activity, enzyme inactivation, phenolic compounds, and physical properties", Journal of Food Process Engineering, 42(6), pp e13218 28 Poshadri A Aparna K (2010), "Microencapsulation technology: a review", Journal of Research ANGRAU, 38(1), pp 86-102 29 Rachmawaty M.n.A., Hasri H.P Hartati Z.M (2018), "Active compounds extraction of cocoa pod husk (Thebroma Cacao l.) and potential as fungicides", J Phys Conf Ser 30 Reges de Sena A., de Assis S.A Branco A (2011), "Analysis of Theobromine and Related Compounds by Reversed Phase High-Performance Liquid Chromatography with Ultraviolet Detection: An Update (1992-2011)", Food Technology & Biotechnology, 49(4) 31 Sakagami H., Satoh K., Fukamachi H., Ikarashi T., Shimizu A., Yano K., Kanamoto T., Terakubo S., Nakashima H Hasegawa H (2008), "Anti -HIV and vitamin C-synergized radical scavenging activity of cacao husk lignin fractions", in vivo, 22(3), pp 327-332 32 Statistics F (2010), "Food and Agriculture Organization of the United Nations", Retrieved, 3(13), pp 2012 43 33 Tadros M., Ghaly N Moharib M (2008), "Molluscicidal and schistosomicidal activities of a steroidal saponin containing fraction from Dracaena fragrans (L.)", Journal of the Egyptian Society of Parasitology, 38(2), pp 585 34 Tan S.P., Vuong Q.V., Stathopoulos C.E., Parks S.E Roach P.D (2014), "Optimized aqueous extraction of saponins from bitter melon for production of a saponin‐enriched bitter melon powder", Journal of food science, 79(7), pp E1372-E1381 35 Trung T.S., Luyến T.T., Tuấn N.A Phương N.T.H (2010), "Chitin-Chitosan từ phế liệu thủy sản ứng dụng", NXB Nông Nghiệp Tp HCM 36 Yang C.-R., Zhang Y., Jacob M.R., Khan S.I., Zhang Y.-J Li X.-C (2006), "Antifungal activity of C-27 steroidal saponins", Antimicrobial agents and chemotherapy, 50(5), pp 1710-1714 44 PHỤ LỤC Phụ lục Các tính chất hóa – lý bột khơng bao màng bao màng từ vỏ ca cao 0,8 0,75 0,7 Tỷ trọng (g/l) 0,6 0,63 0,57 0,55 0,52 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Mẫu sau bao màng (1-4) đối chứng (5) Hình PL 1.1 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến tỷ trọng mẫu bột bao màng MD/GA/Chitosan=10/0/0; MD/GA/Chitosan=9/1/0; MD/GA/Chitosan=8/2/0; MD/GA/Chitosan=8/1/1 45 18 a Hàm lượng ẩm (%) 16 14 12 10 b b c bc 2 Hình PL 1.2 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hàm lượng ẩm mẫu bột bao màng MD/GA/Chitosan=10/0/0; MD/GA/Chitosan=9/1/0; MD/GA/Chitosan=8/2/0; MD/GA/Chitosan=8/1/1 46 0,57 0,56 a ab ab a Hoạt độ nước 0,55 0,54 b 0,53 0,52 0,51 0,50 0,49 0,48 Hình PL 1.3 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến hoạt độ nước mẫu bột bao màng MD/GA/Chitosan=10/0/0; MD/GA/Chitosan=9/1/0; MD/GA/Chitosan=8/2/0; MD/GA/Chitosan=8/1/1 47 5,1 5,0 a 5,0 b pH 4,9 c cd 4,9 d 4,8 4,8 4,7 4,7 Hình PL 1.4 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến độ pH mẫu bột bao màng MD/GA/Chitosan=10/0/0; MD/GA/Chitosan=9/1/0; MD/GA/Chitosan=8/2/0; MD/GA/Chitosan=8/1/1 48 Độ hòa tan nước (%) 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 a a a b b Hình PL 1.5 Ảnh hưởng chế độ bao màng đến độ hòa tan nước mẫu bột bao màng MD/GA/Chitosan=10/0/0; MD/GA/Chitosan=9/1/0; MD/GA/Chitosan=8/2/0; MD/GA/Chitosan=8/1/1 49 Phụ lục Đường chuẩn để phân tích hoạt chất sinh học hoạt tính chống Độ hấp thụ bước sóng 560nm ơxy-hóa bột không bao màng bao màng từ vỏ ca cao 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 y = 0,0018x - 0,0498 R² = 0,9959 0,670 0,897 0,508 0,291 0,152 0,050 100 200 300 400 500 600 Nồng độ Escin (ppm) Độ hấp thụ bước sóng 765nm Hình PL 2.1 Đường chuẩn escin 1,6 y = 0,0136x + 0,0503 R² = 0,9999 1,137 1,4 1,2 1,407 0,859 0,8 0,596 0,6 0,321 0,4 0,2 0 20 40 60 80 100 Nồng độ acid gallic (ppm) Hình PL 2.2 Đường chuẩn acid gallic 50 120 Độ hấp thụ đo 510nm 0,02 y = 0,0002x + 0,0019 0,018 R² = 0,9955 0,016 0,014 0,014 0,011 0,012 0,01 0,008 0,006 0,006 0,004 0,003 0,004 0,002 0,002 0 20 40 60 0,018 80 100 Nồng độ catechin (ppm) Hình PL 2.3 Đường chuẩn catechin Độ hấp thụ đo bước sóng 515nm 0,600 y = 0,0055x - 0,0212 R² = 0,9975 0,425 0,500 0,534 0,400 0,299 0,300 0,184 0,200 0,100 0,082 0,045 0,013 0,000 20 40 60 80 100 120 Nồng độ Trolox (ppm) Hình PL 2.4 Đường chuẩn trolox (hoạt tính khử gốc tự DPPH) 51 Độ hấp thụ đo 450nm 1,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,389 0,4 0,163 0,2 0,056 0 20 y = 0,0179x + 0,0113 R² = 0,9958 1,456 1,753 1,104 0,795 40 60 80 Nồng độ trolox (ppm) 100 120 Hình PL 2.5 Đường chuẩn trolox (Hoạt tính chống ơxy-hóa CUPRAC) 0,9 y = 0,0118x + 0,0606 R² = 0,999 Độ hấp thụ bước sóng 593nm 0,8 0,766 0,7 0,6 0,5 0,4 0,306 0,3 0,184 0,108 0,2 0,1 0 20 40 Nồng độ trolox (ppm) 60 80 Hình PL 2.6 Đường chuẩn trolox (Hoạt tính chống ơxy-hóa FRAP) 52 Độ hấp thụ đo bước sóng 734nm 0,800 0,750 y = 0,006x + 0,094 R² = 0,9402 0,700 0,581 0,600 0,500 0,372 0,400 0,257 0,207 0,300 0,200 0,275 0,110 0,100 0,000 20 40 60 80 100 120 Nồng độ trolox (ppm) Hình PL 2.7 Đường chuẩn trolox (hoạt tính khử gốc tự ABTS) 53 Phụ lục Một số hình ảnh máy thiết bị phân tích sử dụng đề tài Hình PL 3.1 Cân phân tích Hình PL 3.3 Thiết bị đồng hóa Hình PL 3.2 Máy Votex Hình PL 3.4 Thiết bị quay chân khơng 54 Hình PL 3.5 Lị vi sóng EMS3067X Electrolux Hình PL 3.6 Máy quang phổ UV-Vis 55 Hình PL 3.7 Bể ổn nhiệt Shaking Water Bath VS- 1205SW1, VISION Hình PL 3.8 Bộ chiết hỗ trợ vi sóng Hình PL 3.9 Máy sấy đông khô 56 ... bảo quản Để đáp ứng mong muốn em thực đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện bao màng đến hoạt chất sinh học khả chống ôxy -hóa dịch chiết từ vỏ ca cao? ?? Nội dung đồ án: Chuẩn bị vỏ ca cao khô từ. .. đầu vỏ ca cao tươi Sản xuất dịch chiết từ bột vỏ ca cao khơ Tìm vật liệu bao màng (chất bao màng, tỷ lệ phối trộn chất bao màng dịch chiết) Phân tích hàm lượng hoạt chất sinh học đánh giá hoạt. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN BAO MÀNG ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ƠXY-HĨA CỦA DỊCH CHIẾT TỪ VỎ