vùng biển Nam Trung Bộ, sử dụng làm thực phẩm chức năng có hoạt tính chống oxi hóa và kháng khuẩn
* Sơ đồ quy trình
Hình 3.15. Sơ đồ quy trình chiết rút phlorotannin thô từ rong Padina vùng biển Nam Trung Bộ, sử dụng làm thực phẩm chức năng có hoạt tính chống oxi hóa và
kháng khuẩn
Sản phẩm thực phẩm chức năng Sấy phun
Rong nguyên liệu (khô)
Rửa sạch
Cắt nhỏ (Băm nhuyễn)
Chiết rút Lọc
- Dung môi ethanol 70% - Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi: 1:35 - Nhiệt độ ủ: 400C - Thời gian ủ: 30h Dịch lọc Ly tâm (15’) Cô đặc (500C, 6h) Thẩm tách Bã rong Sản xuất alginate Thu hồi dung môi
Giải thích quy trình: - Nguyên liệu:
Rong khô thu mua đã được xử lý và có nguồn gốc rõ ràng.
- Rửa sạch:
Rong được rửa sạch nhằm loại bỏ tạp chất và muối bám dính trên rong, tạo điều kiện cho quá trình chiết và lọc được dễ dàng.
- Cắt nhỏ:
Cắt hoặc băm nhỏ với kích thước thuận lợi cho quá trình chiết rút, mục đích là làm tăng diện tích tiếp xúc của rong nguyên liệu và dung môi, đồng thời phá vỡ cấu trúc tế bào rong, tạo điều kiện thuận lợi cho các chất hòa tan trong dung môi. Tuy nhiên, không xay hoặc nghiền rong quá nhỏ, bởi kích thước bột rong quá nhỏ sẽ làm cản trở quá trình lọc.
- Chiết rút:
Phlorotannin là hợp chất hữu cơ có khả năng tan trong một số dung môi phân cực. Các yếu tố dung môi, nhiệt độ và thời gian chiết đều có ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của phlorotannin trong quá trình chiết.
Khi tiến hành thí nghiệm, cố định các thông số: + Dung môi ethanol 70%
+ Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi: 1:35 + Nhiệt độ ủ: 400C
+ Thời gian ủ: 30h
- Lọc:
Sau khi chiết rút, tiến hành lọc thu hồi các chất hào tan được trong dung môi, loại bỏ tạp chất không tan (cặn, bã rong).
- Thẩm tách:
Thẩm tách nhằm loại bỏ lượng muối còn sót lại trong dịch rong, tạo điều kiện cho quá trình cô đặc và làm khô về sau.
- Cô đặc:
Cô đặc nhằm mục đích loại bỏ bớt dung môi trong dịch lọc nhờ quá trình bay hơi dung môi bởi nhiệt độ và áp suất, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn sấy phun. Chọn nhiệt độ cô đặc 500C, thời gian cô khoảng 6 giờ trên 1lít dung môi.
- Ly tâm:
Ly tâm rong nhằm loại bỏ hết các tạp chất hoặc bã rong còn sót lại sau khi lọc và cô đặc. Tiến hành ly tâm trong vòng 15 phút, với tốc độ 5000 vòng/phút.
- Sấy phun:
Mục đích của quá trình sấy tách triệt để toàn bộ dung môi còn lại trong dịch rong, lượng chất tan trong dịch tồn tại dưới dạng khô bột, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn. Điều kiện sấy phun như sau: tỉ lệ pha loãng tủa : cồn là 1:4; lưu lượng phun của dung dịch sấy là 2 - 3,5 lít/giờ; nhiệt độ buồng sấy là 600C và đầu ra là 400C.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên, cho phép rút ra kết luận như sau:
1.1. Thông số thích hợp cho quá trình chiết phlorotannin thô từ rong Padina vùng biển Nam Trung Bộ:
- Dung môi chiết: cồn ethanol 70% (Tỉ lệ ethanol : nước = 7:3) - Tỉ lệ nguyên liệu : dung môi: 1: 35
- Nhiệt độ chiết: 400C - Thời gian chiết: 30h. - Số lần chiết: 3 lần
- Điều kiện quá trình cô đặc: cô dịch rong ở nhiệt độ 500C trong thời gian 6h trên 1 lít dung môi.
- Điều kiện quá trình ly tâm: thời gian ly tâm là 15 phút, với tốc độ 5000 vòng/ phút. - Điều kiện quá trình sấy phun: tỉ lệ pha loãng tủa : cồn là 1:4, lưu lượng chảy của dung dịch sấy là 2 - 3,5 lít/giờ, nhiệt độ buồng sấy là 600C và đầu ra là 400C.
1.2. Kết quả phân tích sản phẩm bột chiết rong biển chứa phlorotannin đạt tiêu chuẩn cơ sở bột chiết rong biển chứa phlorotannin, có hoạt tính chống oxi hoá và kháng khuẩn cao, có thể sử dụng làm thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị một số bệnh về viêm nhiễm, tim mạch, ung thư,....
2. Kiến nghị
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên, cho phép đề xuất kiến nghị như sau:
- Cần nghiên cứu thêm các phương pháp thu hái, bảo quản rong nguyên liệu, hạn chế tổn thất các thành phần quý của rong, đồng thời đảm bảo nguồn nguyên liệu ngay cả trong thời gian trái vụ.
- Có thể nghiên cứu thêm quy trình, đặc biệt trong công đoạn chiết (như nghiên cứu chiết phlorotannin ở vùng biển có điều kiện sống khác nhau của cùng một loài rong, thực hiện chiết rong trong các điều kiện khác nhau: pH khác nhau, dung môi khác,...) (Các vấn đề này còn ít được nghiên cứu trong nước).
- Cần nghiên cứu khả năng ứng dụng rộng rãi của chế phẩm vào trong các lĩnh vực như: thực phẩm, dược phẩm, y học, mỹ phẩm,...Đặc biệt, kết hợp với ngành y tế, nghiên cứu sâu về vai trò của phlorotannin với sức khỏe con người như khả năng chống oxi hóa, khả năng kháng khuẩn,...từ đó có hướng sản xuất các sản phẩm cụ thể cung cấp cho thị trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Đặng Xuân Cường (2009), Nghiên cứu thu nhận dịch chiết có hoạt tính kháng khuẩn
từ rong nâu Dictyota Dichotoma Việt Nam, luận văn thạc sỹ, Đại học Nha Trang.
2. Nguyễn Hữu Dinh, Huỳnh Quang Năng, Trần Ngọc Bút, Nguyễn Văn Tiến (1993),
Rong biển Việt Nam (phần phía Bắc), NXB KH & KT, HCM, 364 tr.
3. Lê Văn Đăng (2005), Chuyên đề một số hợp chất thiên nhiên, NXB Đại học Quốc
gia thành phố Hồ Chí Minh.
4. Phạm Hoàng Hộ (1969), Rong biển Việt Nam, Trung tâm học liệu xuất bản.
5. Bùi Minh Lý, Trần Thị Luyến, Trần Thị Thanh Vân, Đặng Xuân Cường (2009), “Ảnh hưởng của các điều kiện chiết khác nhau tới hiệu suất chiết hỗn hợp phenol
tổng trong rong nâu Dictyota dichotoma”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy
sản, ISSN:1859-2252, 147-151.
6. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấn, Ngô Đăng Nghĩa (2004),
Chế biến rong biển, NXB Nông nghiệp Tp Hồ Chí Minh.
7. Vũ Hồng Sơn; Hà Duyên Tư (2009), “Nghiên cứu trích li polyphenol từ chè xanh
vụn”, TC Khoa học và Công nghệ, (2), 39-46.
8. Mai Tuyên, Vũ Bích Lan (1999), “Nghiên cứu tách chiết và xác định tác dụng chống oxi hóa của polyphenol từ lá chè xanh Việt Nam”, Tạp chí Công nghiệp Hoá chất, (9).
9. Trần Thị Thanh Vân, Đặng Xuân Cường, Cao Thị Thúy Hằng, Võ Mai Như Hiếu
và Bùi Minh Lý (2009), Thành phần hóa học và hoạt tính kháng khuẩn của dung
dịch chiết ethanol giàu iốt tự nhiên từ rong nâu, Hội thảo về nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ vật liệu KC02/06-10, Hà Nội.
Tiếng Anh
10. A. K. Swanson & L. D. Druehl. (2002), “Induction, exudation and the protective role of kelp phlorotannins”, Aquatic botany, 73, 241-253.
11. Alejandro Cabello-Pasini, Víctor Macías-Carranza, Roberto Abdala, Nathalie Korbee, Félix L. Figueroa (2011), “Effect of nitrate concentration and UVR on photosynthesis, respiration, nitrate reductase activity, and phenolic compounds in Ulva rigida (Chlorophyta)”, Journal of Applied Phycology,23(3), 363-369.
12. Changjong Moon, Sung-Ho Kim, Jong-Choon Kim, Jin Won Hyun, Nam Ho Lee, Jae Woo Park and Taekyun Shin (2008), “Protective effect of phlorotannin components phloroglucinol and eckol on radiation-induced intestinal injury in mice”, Phytotherapy Research, 22(2), 238–242.
13. Jormalainen, V., Honkanen, T., Koivikko, R. and Era ¨nen, (2003), “Induction of phlorotannin production in a brown alga: defense or resource dynamics?” – Oikos,
103, 640–650.
14. Hye Sook Kang, Hae Young Chung, Jee Hyung Jung, Byeng Wha Son and Jae Sue
Choi (2003), “A new phlorotannin from the brown alga Ecklonia stolonifera”, Chemical & Pharmaceutical Bulletin, 51(8), 1012-1014.
15. Hye Sook Kang, Hae Young Chung, Jee Hyung Jung, Byeng Wha Son and Jae Sue Choi (2004), “Inhibitory phlorotannins from the edible brown alga Ecklonia stolonifera on total reactive oxygen species (ROS) generation”, Arch Pharm. Res., 27(2), 194 – 198.
16. Leong, L. P., & Shui, G. (2002), An investigation of antioxidant capacity of fruits in Singapore markets, Food Chemistry, 76, 69.
17. Dukmyung-Dong, Yuseong-Gu, Daejon (2004), “Seasonal variation of phlorotannin
in sargassacean species from the coast of the Sea of Japan”, Livechem. Inc., 155(1), 305-320.
18. Mayalen Zubia, Claude Payri, Eric Deslandes, (2008), “Alginate, mannitol, phenolic compounds and biological activities of two range-extending brown algae,
Sargassum mangarevense and Turbinaria ornata (Phaeophyta: Fucales),from Tahiti (French Polynesia)”, J. Appl. Phycol, 20, 1033–1043.
19. Murat Artan, Yong Li, Fatih Karadeniz, Sang-Hoon Lee, Moon-Moo Kim, Se- Kwon Kim (2008), Bioorganic & Medicinal Chemistry, 16, 7921–7926.
20. Kang K, Hwang HJ, Hong DH, Park Y, Kim SH, Lee BH, Shin HC (2004), “Antioxidant and antiinflammatory activites of ventol, a phlorotannin rich natural agent derived from Ecklonia cava and its effect on proteoglycan degradation in cartilage explane culture”, Res.Commun. Mol. Pathol. Pharmacol., 77, 115-116.
21. Karl-Werner Glombitza and Alexandra Schmidt (1999), “Nonhalogenated and
Halogenated phlorotannins from the Brown Alga Carpophyllum angustifolium,
Institut für Pharmazeutische Biologie”, Universität Bonn, Nussallee 6, 53115 Bonn, Germany,J. Nat. Prod , 62, 1238–1240.
22. Koki Nagayama, Yoshitoshi Iwamura, Toshiyuki Shibata, Izumi Hirayama1 and
Takashi Nakamura (2002), “Bactericidal activity of phlorotannins from the brown
alga Ecklonia kurome”, Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 50, 889–893.
23. Kunihisa Iwai (2008), Plant Foods Hum Nutrition, 63, 163–169.
24. Prieto, P., Pineda, M., Aguilar, M., (1999), “Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E”, Anal. Biochem., 269, 337–341.
25. Ragan M. A., and Glombitza K. W. (1986), Prog. Phycol. Res, 4, 129-241.
26. Riitta Koivikko (2008), Brown algal phlorotannins improving and applying chemical methods, Ph. D. Thesis, University of Turku, Turku, Finland.
27. Schoenwaelder, M. E. A. (2002), “The occurrence and cellular significance of physodes in brown algae”, Phycologia, 41, 125–139.
28. S. Kumar Chandini, P. Ganesan, N. Bhaskar(2008), “In vitro antioxidant activities of three selected brown seaweeds of India”, Food Chemistry, 107, 707–713.
29. Stéphane Cérantola, Florian Breton, Erwan Ar Gall, Eric Deslandes (2006), “Co-
occurrence and antioxidant activities of fucol and fucophlorethol classes of polymeric phenols in Fucus spiralis”, Botanica Marina, 49(4), 347–351.
30. Takashi Kuda, Tomoko Hishi, Sayuri Maekawa (2006), “Antioxidant properties of
dried product of “haba-nori”, an edible brown alga, Petalonia binghamiae (J. agaradh) Vinogradova”, Food Chemistry, 98, 545–550.
31. Yang, Huicheng; Zeng, Mingyong; Dong, Shiyuan; Liu, Zunying; Li, Ruixue,
“Anti-proliferative activity of phlorotannin extracts from brown algae Laminaria japonica Aresch, Chinese Journal of Oceanology and Limnology”, 28(1), 122-130.
32. Young Min Ham, Jong Seok Baik, Jin Won Hyun, and Nam Ho Lee (2007), “Isolation of a New phlorotannin, Fucodiphlorethol G, from a Brown Alga
Ecklonia cava”, Bull. Korean Chem. Soc., 28(9), 1595.
33. Yoshimasa Sugiura, Kohji Matsuda, Yasuhiro Yamada, Kunio Imai, Makoto
Kakinuma and Hideomi Amano (2008), “Radical Scavenging and Hyaluronidase Inhibitory Activities of phlorotannins from the Edible Brown Alga Eisenia arborea”, Food Science and Technology Research, 14(6), pp.595.
34. Zhu, Q.Y., Hackman, R.M., Ensunsa, J.L., Holt, R.R., Keen, C.L., J. Agric (2002), “Antioxidative activities of Oolong tea”, Food Chem.,50, 6929 – 6934.
Trang websites
35. http://eol.org/pages/926070/overview
PHỤ LỤC 1 - CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Các phương pháp phân tích hóa học và vật lý
- Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy - Xác định độ ẩm theo TCVN 1867:2001
- Xác định hàm lượng khoáng theo TCVN 4329-86
- Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Kjeldadl
-Xác định hàm lượng lipid tổng bằng phương pháp Bligh và Dyer hỗn hợp chloroform/methanol.
- Xác định hàm lượng iod theo phương pháp chuẩn độ
- Xác định hàm lượng tro toàn phần bằng phương pháp trọng lượng - Xác định hàm lượng xơ thô theo Crudefibre và định lượng carbohydrate
- Xác định hàm lượng phlorotannin trong dịch chiết bằng phương pháp Mayalen Zubia [18]
- Xác định hàm lượng alginate bằng phương pháp khối lượng - Xác định fucoidan bằng phương pháp A.I.Usov
- Xác định kim loại nặng theo TCVN 5779:1990 (As), TCVN 5780:1990 (Pb). TCVN 5152:1990 (Hg), AOAC 945.58 (Cd)
2. Phương pháp cảm quan
Tiến hành đánh giá cảm quan dịch chiết theo phương pháp mô tả.
3. Phương pháp thử hoạt tính
* Thử hoạt tính chống oxy hóa gồm các phương pháp sau:
- Hoạt tính oxy hóa tổng số theo phương pháp Prieto et al. (1999) [25] - Hoạt tính khử sắt theo phương pháp Zhu, Chang, and Hsu (2000) [34]
- Khả năng bắt gốc DPPH theo phương pháp của Yên GC và Chen HY (1995) * Thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định bằng phương pháp đĩa giấy trên thạch
* Xác định các chỉ tiêu vi sinh
- Phương pháp lấy mẫu: TCVN 6400:1998.
- Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí : TCVN 5165 :90 - Xác định Escherichia coli : TCVN 6505-1 :1999.
- Xác định Staphylococcus aureus: TCVN 4830:89.
- Xác định nấm men, nấm mốc: TCVN 6265:1997.
-Enterobacteria 5518-2-2997
* Xác định hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy
a. Nguyên lý
Dùng nhiệt độ cao để làm bay hết hơi nước trong mẫu thử, sau đó dựa vào hiệu số khối lượng của mẫu thử trước và sau khi sấy khô, từ đó tính được hàm lượng nước trong thực phẩm (%).
b. Dụng cụ, hóa chất
- Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ. - Cân phân tích độ chính xác 10-4g - Cốc sấy bằng thủy tinh
- Đũa thủy tinh - Bình hút ẩm c. Tiến hành
Sấy cốc đến khối lượng không đổi. Cốc được rửa sạch, úp khô, sấy ở nhiệt độ 100- 1500C trong khoảng 1h, sau đó lấy ra, làm nguội trong bình hút ẩm rồi mang đi cân và sấy tiếp ở nhiệt độ trên, làm nguội trong bình hút ẩm và cân đến khi nào giữa 2 lần liên tiếp, sai khác khối lượng không quá 5.10-4g là được (sấy đến khối lượng không đổi).
Cân chính xác một khối lượng rong đã cắt nhỏ (khoảng 10g), vào cốc đã sấy khô, đến khối lượng không đổi. Dùng đũa thủy tinh đánh tơi mẫu, dàn đều mẫu trên đáy cốc. Chuyển cốc vào tủ sấy, sấy ở 60-800C, trong 2h. Sau đó nâng nhiệt độ lên 100-1500C, sấy liên tục trong 3h. Chú ý trong quá trình sấy cứ sau 1h, đảo mẫu 1 lần. Lấy mẫu ra để nguội trong bình hút ẩm, sau đó mang cân trên cân phân tích, rồi sấy tiếp ở nhiệt độ 100-1500C đến khối lượng không đổi như trên.
d. Tính kết quả:
Độ ẩm của rong được tính theo công thức:
X = G1-G2/G1-G x 100% Trong đó, X: Độ ẩm (hàm lượng nước) của rong(%)
G1: Khối lượng cốc sấy và mẫu thử trước khi sấy (g) G2: Khối lượng cốc sấy và mẫu thử sau khi sấy (g) G: Khối lượng cốc sấy (g)
* Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Kjeldadl
Từ hàm lượng ni tơ định lượng được theo phương pháp Kjeldadl, nhân với hệ số 6,25 sẽ tính được hàm lượng protein trong mẫu rong.
a. Nguyên lý
Để xác định đạm tổng quát trong thực phẩm, người ta dùng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác đặc biệt là hỗn hợp CuSO4 và K2SO4 theo tỉ lệ 1/10 để vô cơ hóa, mục đích để chuyển toàn bộ ni tơ trong thực phẩm về dạng muối (NH4)2SO4. Sau đó dùng NaOH đặc để lấy NH3 ra và dùng hơi nước lôi cuốn NH3 ra khỏi thiết bị chưng cất vào cốc hứng chứa H2SO4 0,1N dư, cuối cùng dùng NaOH 0,1N chuẩn độ lại H2SO4 dư. b. Cách tiến hành
- Lấy chính xác 2g mẫu rong đã cắt nhỏ vào bình Kjeldadl. Thêm 4 g hỗn hợp chất xúc tác CuSO4 và K2SO4 và 20 ml H2SO4 đậm đặc để nghiêng trên bếp điện đun từ từ. Trong quá trình vô cơ hóa màu sắc của mẫu chuyển từ màu nâu đen sang màu xanh trong hoặc không màu là được.
Chú ý: Trong quá trình vô cơ nếu mẫu chưa đạt đến màu xanh trong mà dung dịch bị cạn thì lấy bình ra, để nguội và thêm vào 5ml dung dịch H2SO4 đậm đặc rồi tiếp tục vô cơ.
Khi vô cơ hóa mẫu, tránh hiện tượng sôi mẫu quá mạnh, để bắn ra ngoài gây sai số, phải vô cơ triệt để hoàn toàn.
- Rửa thiết bị chưng cất: Tiến hành sục rửa thiết bị chưng cất và kiểm tra các khớp nối phải đảm bảo sạch và kín.
- Chuẩn bị cốc hứng: Lấy cốc thủy tinh 250 ml sạch, cho vào cốc hứng 25 ml dung dịch H2SO4 0.1 N và vài giọt methyl đỏ 0.1%. Đặt cốc hứng ngập dưới đầu ống sinh hàn của thiết bị chưng cất.