Nghiên cứu chế tạo, xác định hình thái, cấu trúc, tính chất các hệ nano chứa một số hợp chất lycopen, resveratrol và pycnogenol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - HỒ THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, XÁC ĐỊNH HÌNH THÁI, CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CÁC HỆ NANO CHỨA MỘT SỐ HỢP CHẤT LYCOPEN, RESVERATROL VÀ PYCNOGENOL LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - HỒ THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, XÁC ĐỊNH HÌNH THÁI, CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CÁC HỆ NANO CHỨA MỘT SỐ HỢP CHẤT LYCOPEN, RESVERATROL VÀ PYCNOGENOL Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 44 01 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi, hướng dẫn TS Hoàng Mai Hà TS Đặng Thị Tuyết Anh Các kết nghiên cứu trung thực, không trùng lặp chưa công bố tài liệu khác Hà nội, ngày tháng Tác giả luận án Hồ Thị Oanh năm 2021 LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu hồn thành luận án, nhận nhiều giúp đỡ quý báu thầy cô giáo, nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực đồng nghiệp bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Hoàng Mai Hà TS Đặng Thị Tuyết Anh tận tình hướng dẫn, góp ý, bảo, động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, tập thể cán nghiên cứu phịng Vật liệu tiên tiến, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi giúp thực hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ, phận đào tạo Học viện đào tạo giúp trau dồi nhiều kiến thức để hồn thành tốt luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Tập đồn Vingroup- Cơng ty CP chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata) cấp học bổng cho trình thực luận án tơi Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày tháng Tác giả luận án Hồ Thị Oanh năm 2021 i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU * Mục tiêu luận án: * Những nội dung nghiên cứu luận án: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan đối tượng nghiên cứu 1.1.1 Hợp chất lycopen từ trái gấc .3 1.1.1.1 Cấu trúc tính chất hóa lý lycopen 1.1.1.2 Ưu điểm hạn chế lycopen 1.1.1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước chiết tách lycopen từ gấc 1.1.2 Hợp chất resveratrol từ cốt khí củ 1.1.2.1 Cấu trúc tính chất hóa lý 11 1.1.2.2 Tác dụng resveratrol sức khỏe .12 1.1.2.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước chiết tách resveratrol từ cốt khí củ .13 1.1.3 Pycnogenol từ thông đỏ 15 1.1.3.1 Cấu trúc tính chất hóa lý 15 1.1.3.2 Tác dụng pycnogenol sức khỏe 16 1.2 Tổng quan phương pháp nghiên cứu 17 1.2.1 Khái quát công nghệ nano vật liệu nano 17 1.2.2 Công nghệ chế tạo vật liệu nano số hợp chất có hoạt tính sinh học 18 1.2.3 Một số dạng nano hợp chất có hoạt tính sinh học .19 1.2.3.1 Dạng hạt nano 19 1.2.3.2 Dạng nhũ tương nano .20 1.2.3.3 Dạng vi nhũ tương .21 1.2.3.4 Liposome 21 ii 1.2.3.5 Dạng micel 22 1.2.3.6 Dạng hạt nano lipid rắn/chất mang nano dạng chất mang lipid cấu trúc nano 22 1.2.4 Nano lycopen 23 1.2.4.1 Giới thiệu nano lycopen 23 1.2.4.2 Ứng dụng nano lycopen 24 1.2.5 Nano resveratrol .25 1.2.5.1 Giới thiệu nano resveratrol 25 1.2.5.2 Ứng dụng nano resveratrol 25 1.3 Tình hình nghiên cứu nước giới hệ nano chứa số hợp chất lycopen, resveratrol pycnogenol 26 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước giới nano lycopen 26 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước giới nano resveratrol 28 1.3.3 Tình hình nghiên cứu giới hệ lycopen/resveratrol hệ lycopen/pycnogenol 28 1.3.4 Một số thực phẩm chức có liên quan đến hướng nghiên cứu luận án .31 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu .34 2.1.1 Nguyên vật liệu hóa chất 34 2.1.2 Dụng cụ thiết bị .36 2.2 Thực nghiệm .37 2.2.1 Nghiên cứu chiết tách hợp chất tự nhiên lycopen resveratrol sử dụng làm nguyên liệu cho trình chế tạo dạng hạt nano chúng 37 2.2.1.1 Chiết tách, tinh chế bảo quản lycopen từ gấc .37 2.2.1.2 Nghiên cứu trình chiết tách tinh chế resveratrol từ rễ cốt khí củ .40 2.2.2 Tổng hợp copolymer PLA-PEG sử dụng làm chất bao bọc vi nang cho trình chế tạo hệ nano chứa lycopen 41 2.2.3 Nghiên cứu chế tạo hệ nano chứa số hợp chất lycopen, resveratrol pycnogenol 42 2.2.3.1 Chế tạo nano lycopen nano resveratrol .42 2.2.3.2 Chế tạo hệ nano tổ hợp chứa lycopen .44 iii 2.2.4 Nghiên cứu phương pháp tạo bột nano .46 2.2.4.1 Phương pháp sấy phun 46 2.2.4.2 Phương pháp đông khô .47 2.2.5 Các phương pháp phân tích định lượng 48 2.2.5.1 Định lượng lycopen resveratrol phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao HPLC .48 2.2.5.2 Định lượng hợp chất quang phổ hấp thụ UV-Vis .49 2.2.6 Đánh giá độ bền hạt nano 50 2.2.6.1 Khảo sát biến đổi hàm lượng hợp chất hạt nano 50 2.2.6.2 Nghiên cứu biến đổi hình thái hạt nano 51 2.2.7 Các phương pháp phân tích cấu trúc tính chất vật liệu .51 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Kết chiết tách lycopen, resveratrol tổng hợp copolymer PLA-PEG, sử dụng làm nguồn nguyên liệu cho trình chế tạo hệ nano 53 3.1.1 Chiết tách lycopen từ màng gấc 53 3.1.1.1 Xác định nhiệt độ thời gian thích hợp cho trình sấy màng gấc 53 3.1.1.2 Xác định dung môi hữu phù hợp để chiết lycopen từ màng gấc khô phương pháp Soxhlet .56 3.1.1.3 Đánh giá cấu trúc độ tinh khiết lycopen chiết tách 57 3.1.1.4 Bảo quản lycopen 63 3.1.2 Chiết tách resveratrol từ rễ cốt khí củ 65 3.1.2.1 Phân tích cấu trúc resveratrol sau trình chiết tách 65 3.1.2.2 Định lượng resveratrol quang phổ hấp thụ UV-Vis phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao HPLC 68 3.1.3 Kết tổng hợp copolymer PLA-PEG 71 3.2 Kết chế tạo hệ nano chứa số hợp chất lycopen, resveratrol pycnogenol 75 3.2.1 Kết chế tạo nano lycopen 75 3.2.1.1 Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt tới trình chế tạo nano lycopen 75 3.2.1.2 Đánh giá khả phân tán nước mẫu bột nano lycopen 78 3.2.1.3 Phân tích cấu trúc mẫu bột nano lycopen 79 iv 3.2.1.4 Hình thái phân bố kích thước hạt nano lycopen .80 3.2.1.5 Đánh giá độ bền nano lycopen 81 3.2.2 Kết chế tạo nano resveratrol 83 3.2.2.1 Đánh giá khả phân tán nước mẫu bột nano resveratrol .83 3.2.2.2 Phân tích cấu trúc mẫu bột nano resveratrol 85 3.2.2.3 Hình thái hạt nano resveratrol 85 3.2.2.4 Khảo sát độ ổn định hình thái hạt nano resveratrol mơi trường có độ pH khác 86 3.2.3 Kết chế tạo hệ nano lycopen/resveratrol 90 3.2.3.1 Phân tích cấu trúc hệ nano lycopen/resveratrol .90 3.2.3.2 Đặc điểm hình thái phân bố kích thước hạt hệ nano lycopen/resveratrol 91 3.2.3.3 Đánh giá độ bền lycopen mẫu hệ nano lycopen/resveratrol 93 3.2.4 Kết chế tạo hệ nano lycopen/pycnogenol 98 3.2.4.1 Phân tích cấu trúc hệ nano lycopen/pycnogenol 98 3.2.4.2 Đánh giá khả phân tán mẫu bột nano lycopen/pycnogenol .99 3.2.4.3 Hình thái mẫu bột nano lycopen/pycnogenol 100 3.2.4.4 Đánh giá hình thái nano lycopen/pycnogenol môi trường pH khác 101 KẾT LUẬN 105 NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 107 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC .122 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tiếng Anh Tiếng Việt BHT Butylated hydroxytoluene Butylated hydroxyl toluen CDCl3 Chloroform Chloroform DCM Dichloromethane Diclometan DMSO Dimethyl sulfoxide Dimetyl sunfoxide DME Dimethyl ether Dimetyl ether EtOAc Ethyl acetate Ety acetate viết tắt FT-IR HPLC Fourier Transform Infrared Spectroscopy High-performance liquid chromatography Phổ hồng ngoại Sắc ký lỏng hiệu cao NC Nanocapsule Viên nang nano Mw Molecular weight Khối lượng phân tử NMR Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân PEG Polyethylene glycol Polyethylene glycol PLA Polylactic acid Polylactic acid RH40 Cremophor RH 40 Cremophor VTE Tocopherol Vitamin E THF Tetrahydrofuran Tetrahydrofuran TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua UV-Vis Ultraviolet–visible spectroscopy Phổ tử ngoại – khả kiến vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh hàm lượng carotenoid giá thành thương mại chúng .5 Bảng 1.2 Ưu, nhược điểm số dạng nano hợp chất 23 Bảng 1.3 Một số thực phẩm chức liên quan đến hướng nghiên cứu luận án 32 Bảng 2.1 Tỷ lệ mol PEG lactide mẫu 42 Bảng 2.2 Thành phần mẫu nano lycopen .42 Bảng 2.3 Thành phần mẫu nano resveratrol 43 Bảng 2.4 Thành phần mẫu nano lycopen/resveratrol 44 Bảng 2.5 Thành phần mẫu nano lycopen/pycnogenol 46 Bảng 3.1 Màu sắc mùi vị màng gấc sấy nhiệt độ khác sau 15 55 Bảng 3.2 Độ hòa tan lycopen số dung môi hữu nhiệt độ phòng 56 Bảng 3.3 Các tín hiệu đặc trưng phổ hồng ngoại lycopen 57 Bảng 3.4 Số liệu phổ 1H-NMR 13C-NMR lycopen 59 Bảng 3.5 Kết phụ thuộc diện tích pic nồng độ lycopen .62 Bảng 3.6 Kết định lượng lycopen sản phẩm chiết 63 Bảng 3.7: Số liệu phổ 1H-NMR 13C-NMR resveratrol .67 Bảng 3.8 Kết phụ thuộc diện tích pic nồng độ resveratrol 69 Bảng 3.9 Khối lượng phân tử mẫu copolymer khối PLA-PEG .72 Bảng 3.10 Kết đánh giá khả phân tán nước lycopen mẫu nano lycopen 78 Bảng 3.11 Độ bền lycopen mẫu bột nano theo thời gian bảo quản nhiệt độ phòng 82 Bảng 3.12 Kết đánh giá khả phân tán nước resveratrol mẫu nano resveratrol .84 Bảng 3.13 Độ bền lycopen mẫu bột nano lycopen/resveratrol theo thời gian bảo quản nhiệt độ phòng 94 Bảng 3.14 Độ bền lycopen hệ nano theo thời gian bảo quản -16oC .96 PHỤ LỤC Dữ liệu phổ NMR lycopen resveratrol Phổ 1H-NMR lycopen chiết tách Phổ giãn 1H-NMR lycopen chiết tách Phổ 13C-NMR lycopen chiết tách Phổ giãn 13C-NMR lycopen chiết tách Phổ giãn 13C-NMR lycopen chiết tách Phổ 1H-NMR resveratrol chiết tách Phổ giãn 1H-NMR resveratrol chiết tách Phổ 13C-NMR resveratrol chiết tách Phổ giãn 13C-NMR resveratrol chiết tách Dữ liệu phổ FT-IR lycopen resveratrol Phổ FT-IR lycopen chiết tách Phổ FT-IR resveratrol chiết tách Một số hình ảnh giản đồ phân bố kích thước hạt vật liệu nano chế tạo Giản đồ phân bố kích thước hạt nano lycopen (5% lycopen)- Kích thước hạt trung bình: 55nm Giản đồ phân bố kích thước hạt nano resveratrol (10% resveratrol)- Kích thước hạt trung bình: 12 nm Giản đồ phân bố kích thước hạt hên nano lycopen/resveratrol (4%lycopen/8% resveratrol)- Kích thước hạt trung bình: 66 nm Giản đồ phân bố kích thước hạt hệ nano lycopen/pycnogenol (4%lycopen/8% pycnogenol)- Kích thước hạt trung bình: 73 nm ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - HỒ THỊ OANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, XÁC ĐỊNH HÌNH THÁI, CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CÁC HỆ NANO CHỨA... 41 2.2.3 Nghiên cứu chế tạo hệ nano chứa số hợp chất lycopen, resveratrol pycnogenol 42 2.2.3.1 Chế tạo nano lycopen nano resveratrol .42 2.2.3.2 Chế tạo hệ nano tổ hợp chứa lycopen... tập trung vào: ? ?Nghiên cứu chế tạo, xác định hình thái, cấu trúc, tính chất hệ nano chứa số hợp chất lycopen, resveratrol pycnogenol? ?? với mục tiêu nội dung nghiên cứu cụ thể sau: * Mục tiêu luận