Phân loại Tên khoa học
Lớp Cây hai lá mầm (Dicotyledoneae)
Lớp phụ Có cánh tràng rời (Archichlamideae) Bộ Sapindales Bộ phụ Anacardineae Họ Xồi (Anacardium) Chi Anacardium Lồi Occidentale
16
Hình 1.7: Quả điều và cây điều
Cây điều có tuổi thọ lên tới 30-40 năm, thuộc loại cây thân gỗ cao 8-12 m, trồng ở vùng có điều kiện đất đai màu mỡ, khí hậu tối thích và độ ẩm cao. Quả cong có thể dài tới 2,5 cm, quả điều khi chín thường phân biệt thành 2 giống là giống đỏ và vàng, vỏ ngoài mịn mỏng và hơi đàn hồi. Rễ cây bao gồm cả rễ cọc và rễ ngang, lá cây thường tập trung ở đầu cành thuộc loại lá đơn dài từ 10-20 cm.
Cây điều được trồng ở 4 vùng sinh thái nông nghiệp: Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Duyên hải Trung Bộ, Đồng Bằng sơng Cửu Long. Trong đó, vùng Đơng Nam Bộ chiếm khoảng 70% diện tích điều tồn quốc. Cây điều có thể sống ở nhiệt độ 50C - 450C nhưng nhiệt độ thích hợp nhất khoảng 270C. Đất trồng cây điều thích hợp là đất giàu chất hữu cơ, pH từ 6,3 – 7,3 và thoát nước tốt (Trần Cơng Khanh, 2003).
1.3.2. Thành phần hóa học của vỏ hạt điều
Vỏ hạt điều gồm 3 lớp: lớp vỏ ngoài màu xanh nhẵn cứng, lớp giữa xốp hơn có cấu trúc tổ ong bên trong có chứa dịch dầu phenolic gọi là dầu vỏ hạt điều, lớp trong cùng có màu xám nâu cứng bao bọc vỏ lụa và nhân.
Thành phần hóa học vỏ hạt điều gồm các thành phần cellulose, chất khoáng, carbon và đường, chất chứa protein, tro, dầu vỏ hạt điều (CNSL). Trong đó, dầu vỏ hạt điều chiếm khoảng 23-28% trọng lượng vỏ (Phan Quốc Hoàn và cộng sự, 2010). Hàm lượng polyphenol trong vỏ hạt điều cao được tồn tại dưới dạng acid anacardic là một carboxypenta-dica-dienyl phenol và rất dễ gây bỏng da (P. Senthil Kumar và cộng sự, 2009). Đến nay, chưa có nghiên cứu cụ thể về thành phần hóa học trong vỏ hạt điều. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Anand Prakash và cộng sự (2018), vỏ hạt điều là nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu chất chống oxy hóa, một số hợp chất polyphenol được tìm thấy trong vỏ hạt điều, ngồi ra cao chiết methanol vỏ hạt điều có tác dụng chống oxy và kháng khuẩn trong điều kiện in vitro và là chất bảo quản thực phẩm tự nhiên.
Dầu trong vỏ hạt điều có màu nâu, mùi hăng, khơng tan trong nước, tan trong acetone, n-hexan, toluen có tác dụng bảo vệ nhân khỏi sâu hại. Dầu vỏ hạt điều là một trong những
17
polyphenol tự nhiên là nguồn nhiên liệu sinh khối có thể tái tạo, là hỗn hợp của các dẫn xuất phenolic như cardanol, cardol và 2-methylcardol (Hình 1.8) (ShinjiKanehash và cộng sự, 2017). Theo nghiên cứu của P. Senthil Kumar và cộng sự năm 2009 về trích ly polyphenol từ phế phẩm tự nhiên đã chỉ ra rằng trong dung dịch CNSL dihydric phenol (resorcinol) và monohydric phenol (phenol) tồn tại dưới dạng các phân tử không phân cực và các phân tử ion phân cực (ion quinoid). Theo P. Senthil Kumar độ acid càng lớn thì hợp chất càng phân cực và nồng độ ion quinoid càng cao. Do đó, thành phần rescorcinol (pH=2,57) có tính acid cao hơn phenol nên rescorcinol chủ yếu là các ion quinoid, điều này giúp việc trích ly được phenol sẽ có hiệu quả hơn.
Hình 1.8: Cardanol, cardol, 2-methylcardol (Kumar, 2017)
Các thành phần hoá học chủ yếu của dầu vỏ hạt điều được xác định gồm axit anacacdic (82%), cacdol (13,8%), 2-methylcacdol (2,6%) và cacdanol (1,6%). Đây là các hợp chất phenol tự nhiên có gắn với mạch cacbuahydro không no (Bùi Văn Ái và Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2010). Tuy nhiên, thành phần hóa học dầu vỏ hạt điều thay đổi tùy theo phương pháp tách dầu và nhiệt độ xử lý dầu. Trong tự nhiên dầu vỏ hạt điều được thu bằng cách sử dụng một số kỹ thuật chiết dung môi (Soxhlet, carbon dioxide siêu tới hạn), chúng được cấu tạo từ các các thành phần cơ bản là acid anacardic (60-70%), cardol (10-20%) cardanol (3-10%), 2-methylcardol (2-5%) và một số thành phần khác (Parambath Anil Kumar, 2017). Trong cơng nghiệp, dầu vỏ hạt điều được trích xuất bởi một quy trình tự động là sử dụng nhiệt độ cao để tách vỏ và thu hồi hạt nhân. Quy trình này được gọi là “hot-oil process”, hạt điều được ngâm trong CNSL và được gia nhiệt đến 180-1900C. Dưới nhiệt độ này, acid anacardic có trong dầu vỏ hạt điều tự nhiên sẽ bị phản ứng khử carboxyl chuyển thành cardanol, dầu vỏ hạt điều được tạo ra bằng quy trình này có cấu tạo chủ yếu bởi cardanol (60-70%), cardol (10-20%), 2-methylcardol (2-5%), polymeric (5-10%) và một số thành phần nhỏ khác (Parambath Anil Kumar, 2017).
18
1.3.3. Ứng dụng của vỏ hạt điều
1.3.3.1. Trong nghiên cứu dược học
Dầu vỏ hạt điều có đặc tính diệt khuẩn và diệt nấm, theo truyền thống được sử dụng như một phương thuốc chữa nấm chân (Mary C. Lubi và cộng sự, 2012). Vai trò tự nhiên của dầu vỏ hạt điều khi tồn tại trong hạt là bảo vệ nhân điều chống lại các sinh vật hại, theo kết quả nghiên cứu của Bùi Văn Ái và Nguyễn Thị Bích Ngọc dầu vỏ hạt điều có thể tạo chế phẩm bảo quản lâm sản phù hợp với xu thế phát triển chung của thuốc bảo vệ thực vật hiện nay là tăng cường sử dụng các hoạt tính sinh học nhằm giảm thiểu các tác động bất ngờ đối với môi trường. Trong những năm gần đây, acid anacardic có trong dầu vỏ hạt điều đang được quan tâm do tính chất chống ung thư của nó. Acid anacardic được chứng minh là có khả năng ức chế hoạt động của enzyme histone acetyltransferase p300 (Balasubramanyam và cộng sự., 2003). Enzyme này có liên quan đến sự biến đổi gen hay còn gọi là đột biến gen chịu trách nhiệm cho việc phá hủy và tái tạo acid deoxyribonucleic (DNA) nó có khả năng điều trị bệnh ung thư di truyền (Praveen Rajendran và cộng sự, 2011). Người ta cũng đã chứng minh rằng acid anacardic ức chế sự hình thành yếu tố tăng trưởng nội mơ mạch máu dẫn đến ức chế được sự phát triển của các khối u (Yuanyuan Wu và cộng sự, 2011) thường thể hiện trên các khối u ác tính, ung thư đại tràng, vú, phổi, cổ tử cung, thận (Woong Jae Park và cộng sự, 2012).
1.3.3.2. Trong công nghiệp
Ngày nay, tiềm năng của vỏ hạt điều đang được sử dụng phổ biến. Vỏ hạt điều là một trong những dạng phế phẩm sinh khối phong phú nhất có thể được sử dụng để sản xuất sinh năng lượng. Hiện tại, vỏ hạt điều có thể được đốt cháy hoặc ép thành dầu (CNSL). CNSL có nhiệt dung và chất lượng tương đương với dầu FO nhẹ vì vậy cả CNSL và vỏ hạt điều đều được ứng dụng làm nhiên liệu sinh khối để phát điện. Để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường, vỏ hạt điều được áp dụng phương pháp gas hóa (gasification) thành than. Ngoài ra, dầu vỏ hạt điều được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp do có khả năng polymer hố và giảm ma sát, sản xuất chất bơi trơn, dầu vecni, xi măng, sơn chất lượng cao.
1.3.4. Vấn đề tồn tại và mục tiêu nghiên cứu
Ngày nay, tơm là một trong những lồi hải sản được ni nhiều tại Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung. Việc bảo quản để tơm đạt chất lượng, không ảnh hưởng đến giá trị cảm quan dẫn đến mất giá thành là việc rất quan trọng và một trong những ngun nhân dẫn đến tình trạng đó chính là các điểm đốm đen của tơm, tuy nhiên các đốm đen này không ảnh hưởng đến việc giảm dinh dưỡng hoặc độ tươi của tôm. Để hạn chế hiện tượng đốm đen trong quá trình bảo quản người ta sử dụng các loại hóa chất có tác dụng chống các
19
đốm đen như hợp chất sulfite, polyphosphate, clorin,… Tuy nhiên, việc sử dụng các hóa chất này trong bảo quản hiện nay liên quan đến tính pháp lý về vệ sinh an tồn thực phẩm, một số nước còn nghiêm cấm sử dụng do các tác nhân sulfite gây ra phản ứng dị ứng và các ảnh hưởng nghiêm trọng ở những người mắc bệnh hen suyễn (The George Mateljan Foundation, 2017). Vì vậy, việc sử dụng các chất chống đốm đen có nguồn gốc từ tự nhiên đang được hướng đến.
Vỏ hạt điều chứa thành phần polyphenol lớn và chúng được tìm thấy có chứa phenol tự nhiên (Tyman & Morris, 1967) có vai trị tương tự tyrosine có khả năng ức chế hoạt động enzyme tyrosinase (Lejszak và cộng sự, 1975). Vỏ điều là một trong những phụ phẩm của q trình sản xuất hạt điều nhưng ít được khai thác làm lãng phí nguồn polyphenol tự nhiên dồi dào của nó. Việt Nam là một trong những nước trồng và sản xuất điều lớn, vỏ điều trở thành nguồn nguyên liệu dễ tìm và giá thành rẻ, đây sẽ là một trong những nguồn polyphenol tự nhiên tiềm năng.
Hiện nay đã có một số nghiên cứu về trích ly polyphenol và xác định hoạt tính ức chế tyrosinase của dầu vỏ điều, tuy nhiên chưa có nghiên cứu khoa học nào về bã vỏ điều mà phần lớn chúng được sử dụng làm nguyên liệu đốt, hoặc trở thành chất thải công nghiệp, gây nên ô nhiễm mơi trường. Do đó, chúng tơi đã nghiên cứu ứng dụng của phụ phẩm vỏ hạt điều vào việc bảo quản tôm với mục tiêu là nghiên cứu khả năng ức chế hoạt tính của enzyme tyrosinase bằng cao trích vỏ hạt điều và dầu vỏ hạt điều từ đó đánh giá được khả năng ngăn chặn các điểm biến đen và đánh giá vi sinh của tôm thẻ sau 8 ngày bảo quản.
Định hướng nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu hoạt tính kháng oxy hóa, ức chế tyrosinase của cao trích vỏ hạt điều (Anacardium Occidentale) và khả năng ứng dụng bảo quản tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus Vannamei)” là:
Điều chế mẫu cao n-hexane và ethanol từ vỏ hạt điều bằng phương pháp trích ly dầu vỏ điều sử dụng dung môi n-hexane và phương pháp ngâm dầm.
Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hóa bằng các phương pháp xác định tổng hàm lượng polyphenol, khả năng ức chế gốc tự do DPPH và năng lực khử.
Sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme tyrosinase. Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học.
20
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Nguyên liệu
Vỏ hạt điều là phế phẩm của quá trình chế biến hạt điều được thu mua ở công ty hạt điều Đức Thuận tỉnh Đồng Nai, thời gian thu mua vào tháng 2 năm 2020. Vỏ hạt đã trải qua một số quá trình xử lý trước bước tách hạt như hấp, rang khô để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách hạt khỏi vỏ. Vỏ hạt điều sau khi thu mua được phân loại, loại bỏ bụi bẩn, nghiền nhỏ và được trích ly bằng phương pháp trích ly sử dụng sóng siêu âm với dung mơi n-hexan.
2.2. Hóa chất và thiết bị
❖ Hóa chất