Luận văn Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY FLAVONOIDS TỪ LÁ CHÙM NGÂY VÀ ỨNG DỤNG CAO CHIẾT FLAVONOIDS VÀO THỰC PHẨM GVHD: ThS. ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: HỒ THỊ HÀ TRANG MSSV: 11116069 S K L 0 0 3 8 1 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ KHÓA LUẬN: 2015 – 11116069 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY FLAVONOIDS TỪ LÁ CHÙM NGÂY VÀ ỨNG DỤNG CAO CHIẾT FLAVONOIDS VÀO THỰC PHẨM GVHD: Ths. ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH: HỒ THỊ HÀ TRANG MSSV: 11116069 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 i
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Hà Trang Ngành: Công nghệ Thực phẩm 1. Tên khóa luận: Khảo sát quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm 2. Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng quan tài liệu về cây chùm ngây và flavonoids Xác định một số chỉ tiêu của lá chùm ngây nguyên liệu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids Xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa cho quá trình trích ly flavonoids Xác định hiệu suất thu hồi và định lượng flavonoids tổng trong cao chiết Ứng dụng cao chiết flavonoids trong quá trình chống oxy hóa chất béo ở cá thu và thịt gà khi bảo quản lạnh 3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015 4. Ngày hoàn thành khóa luận: 14/07/2015 5. Họ tên người hướng dẫn: Ths. Đặng Thị Ngọc Dung Phần hướng dẫn: Toàn bộ khóa luận Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày tháng năm 2015 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) ii
4. LỜI CẢM ƠN Con xin gửi lòng biết ơn chân thành đến ba mẹ đã luôn động viên và tạo điều kiện tốt nhất để con có thể học tập và hoàn thành tốt khóa luận này. Trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các quý thầy cô khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm và hỗ trợ những trang thiết bị để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài này. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn Ths. Đặng Thị Ngọc Dung đã dành nhiều thời gian và công sức, đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp Công nghệ Thực phẩm 11 đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ, hỗ trợ và chia sẻ những kiến thức trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Qua quá trình thực hiện khóa luận, mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót vì vậy tôi mong nhận được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn. iii
5. MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii LỜI CẢM ƠN iii PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN iv PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN v PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA HỘI ĐỒNG XÉT BẢO VỆ KHÓA LUẬN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xi TÓM TẮT KHÓA LUẬN xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1 Giới thiệu về cây chùm ngây 3 1.1.1 Đặc điểm sinh học của cây Chùm ngây 3 1.1.2 Phân bố 4 1.1.3 Thành phần hóa học 4 1.1.4 Tình hình nghiên cứu về cây chùm ngây 5 1.1.5 Công dụng của cây chùm ngây 6 1.2 Giới thiệu về flavonoids 8 1.2.1 Định nghĩa, nguồn gốc, cấu trúc, phân loại, chức năng 8 1.2.2 Tính chất vật lý – hóa học 9 1.2.2.1 Tính chất vật lý 9 1.2.2.2 Tính chất hóa học 10 1.2.3 Một số phương pháp trích ly flavonoids từ thực vật 11 1.2.3.1 Phương pháp trích ly cổ điển 11 1.2.3.2 Phương pháp trích ly hiện đại 12 1.2.4 Định tính và định lượng flavonoid 13 1.2.5 Hoạt tính sinh học của flavonoids 13 1.2.6 Ứng dụng của flavonoids trong thực phẩm 17 1.2.6.1 Vai trò kháng vi sinh vật của flavonoids trong thực phẩm 17 1.2.6.2 Vai trò chống oxy hóa của flavonoids trong thực phẩm 18 vii
6. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 20 2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu 20 2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 20 2.1.2 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 20 2.1.3 Thiết bị nghiên cứu 20 2.1.4 Dụng cụ nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.2 Sơ đồ nghiên cứu 21 2.2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.2.3.1 Khảo sát một số chỉ tiêu của nguyên liệu 23 2.2.3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây 23 2.2.3.3 Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa trong quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây 25 2.2.3.4 Điều chế cao và xác định hàm lượng flavonoids tổng trong mẫu cao chùm ngây 30 2.2.3.5 Khảo sát khả năng chống oxy hóa của cao chiết chùm ngây trong quá trình bảo quản thịt, cá 31 2.3 Các phương pháp phân tích dùng trong nghiên cứu 33 2.3.1 Phương pháp định tính flavonoid trong nguyên liệu 33 2.3.2 Xác định độ ẩm nguyên liệu 34 2.3.3 Xác định độ tro của nguyên liệu 34 2.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng flavonoids tổng 35 2.3.5 Phương pháp xác định các chất phản ứng với acid Thiobarbituric (Thiobarbituric Acid Reactive Substances - TBARS) 36 2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 38 3.1 Kết quả xây dựng phương trình đường chuẩn quercetin 38 3.2 Kết quả xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu 39 3.2.1 Kết quả định tính flavonoids trong nguyên liệu 39 3.2.2 Kết quả xác định một số thành phần của nguyên liệu 41 3.3 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids tổng từ lá chùm ngây 41 viii
7. 3.3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi - nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây 41 3.3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây 43 3.3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây 45 3.4 Tối ưu hóa quá trình trích ly 47 3.4.1 Xây dựng phương trình hồi quy và giải phương trình tối ưu hóa 47 3.4.2 Thực nghiệm kiểm chứng 49 3.5 Kết quả điều chế cao và xác định hàm lượng flavonoids tổng trong mẫu cao chiết từ lá chùm ngây 49 3.5.1 Hiệu suất thu hồi cao 49 3.5.2 Xác định hàm lượng flavonoids tổng trong mẫu cao chiết từ lá chùm ngây . 50 3.6 Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa của cao chiết từ lá chùm ngây đến quá trình bảo quản lạnh cá thu và thịt gà 50 3.6.1 Kết quả khảo sát khả năng chống oxy hóa của cao chiết lá chùm ngây đến quá trình bảo quản cá thu 50 3.6.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của NaCl và cao chiết lá chùm ngây đến quá trình bảo quản thịt ức gà 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 4.1 Kết luận 56 4.2 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC ix
8. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây chùm ngây ngoài tự nhiên 3 Hình 1.2. Cấu trúc chung của nhóm flavonoids 8 Hình 2.1. Lá chùm ngây nguyên liệu trước và sau khi xử lý 20 Hình 2.2. Sơ đồ nghiên cứu 22 Hình 2.3. Các mẫu cá thu đã được xử lý trước khi bảo quản lạnh 32 Hình 2.4. Các mẫu thịt ức gà đã được xử lý trước khi bảo quản lạnh 33 Hình 3.1. Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng quercetin ( g/ml) và độ hấp thu tại bước sóng 510 nm 38 Hình 3.2. Phản ứng giữa dung dịch flavonoids và H2SO4 đậm đặc 40 Hình 3.3. Phản ứng giữa dung dịch flavonoids và FeCl3 5% 40 Hình 3.4. Phản ứng giữa dung dịch flavonoids và KOH 3% 40 Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi và nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng trong lá chùm ngây 42 Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng 44 Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng 46 Hình 3.8. Mẫu cao chiết chùm ngây thành phẩm 49 Hình 3.9. Sự thay đổi màu sắc của các mẫu cá thu trong quá trình bảo quản lạnh 0oC 52 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi giá trị TBARS của cá thu trong quá trình bảo quản lạnh ở 0oC 53 Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi giá trị TBARS của cá ức gà trong quá trình bảo quản lạnh ở 0oC 54 x
9. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Hoạt tính chống oxy hóa của một số hợp chất được xác định bằng phương pháp TEAC và FRAP 14 Bảng 1.2. Khả năng kháng khuẩn, kháng virus, chống mốc của flavonoids 16 Bảng 2.1. Một số chỉ tiêu của nguyên liệu cần khảo sát 23 Bảng 2.2. Các mức yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids tổng từ lá chùm ngây 27 Bảng 2.3. Ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với k = 3, no = 4 27 Bảng 3.1. Độ hấp thu của dung dịch quercetin chuẩn trong ethanol 38 Bảng 3.2. Kết quả phản ứng màu giữa flavonoids và một số thuốc thử đặc trưng 39 Bảng 3.3. Bảng kết quả xác định một số thành phần của lá chùm ngây nguyên liệu 41 Bảng 3.4. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi - nguyên liệu đến hàm lượng flavonoids tổng 42 Bảng 3.5. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng flavonoids tổng 44 Bảng 3.6. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng flavonoids tổng 46 Bảng 3.7. Các mức yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids tổng từ lá chùm ngây 47 Bảng 3.8. Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 cho 3 yếu tố 48 Bảng 3.9. Hàm lượng flavonoids trong lá chùm ngây khi trích ly với điều kiện tối ưu 49 Bảng 3.10. Giá trị TBARS của cá thu trong quá trình bảo quản lạnh 0oC 53 Bảng 3.11. Giá trị TBARS của thịt ức gà trong quá trình bảo quản lạnh ở 0oC 54 xi
10. TÓM TẮT KHÓA LUẬN Lá chùm ngây nguyên liệu được sử dụng trong bài nghiên cứu có một số thành phần chính bao gồm: độ ẩm (9.340%), độ tro (9.649%), hàm lượng glucid (16.2%) và có sự hiện diện của hợp chất flavonoids. Flavonoids trong lá chùm ngây được trích ly bằng phương pháp ngâm chiết trong ethanol 70% và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích trích ly được khảo sát bao gồm: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu (15÷40), nhiệt độ (40÷80oC), thời gian (1÷5 giờ). Kết quả đạt được khi tiến hành quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai và giải bài toán tối ưu hóa với hàm mục tiêu là hàm lượng flavonoids tổng là 1.4503% tại các thông số trích ly: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu là 30, nhiệt độ là 74.1oC và thời gian là 3 giờ 16 phút. Hiệu suất thu hồi cao chiết là 10.802% với hàm lượng flavonoids tổng trong cao chiết đạt 35.411%. Sau khi điều chế được cao chiết, chúng tôi tiến hành ứng dụng dịch chiết chùm ngây vào thực phẩm với mục đích khảo sát sự ảnh hưởng của dịch chiết đến quá trình oxy hóa chất béo ở cá thu trong quá trình bảo quản lạnh 0oC. Kết quả khảo sát cho thấy, quá trình oxy hóa chất béo diễn ra thấp hơn đối với những mẫu cá thu được xử lý bằng dịch chiết lá chùm ngây, và nồng độ dịch chiết càng cao thì khả năng hạn chế quá trình oxy hóa càng lớn. Bên cạnh đó, sự ảnh hưởng của dung dịch NaCl 2% và dịch chiết chùm ngây đến quá trình oxy hóa chất béo trong thịt ức gà cũng được khảo sát, kết quả cho thấy sự có mặt của dung dịch NaCl làm tăng quá trình oxy hóa chất béo, làm giảm chất lượng của thịt gà. xii
11. MỞ ĐẦU Trong nhiều năm qua, cá và các sản phẩm từ cá luôn chiếm một tỷ trọng lớn trong cơ cấu các mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam, đặc biệt là cá thu. Dự báo trong những năm tiếp theo, cá sẽ là mặt hàng chủ lực thứ hai sau tôm chiếm giữ vị trí dẫn đầu trong ngành xuất khẩu của đất nước (VASEP, 2013). Và vấn đề oxy hóa chất béo là một trong những vẫn đề nghiêm trọng làm giảm giá trị cảm quan, dinh dưỡng và giá trị kinh tế của nguyên liệu sau thu hoạch. Bên cạnh ngành thủy sản, ngành công nghệ bảo quản và chế biến thịt cũng đang rất quan tâm đến vấn đề này. Đặc biệt, thịt gà là một nguồn giàu các acid béo không no thiết yếu và không được cơ thể tổng hợp (Ashgar et al., 1990). Tuy nhiên, quá trình xử lý và chế biến đã làm tăng quá trình oxy hóa chất béo do nguyên liệu tiếp xúc với kim loại và muối làm ảnh hưởng đến hương vị, kết cấu và giá trị dinh dưỡng (O’Neill et al., 1999). Chất chống oxy hóa tổng hợp như BHT, BHA đã được sử dụng thành công để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong các sản phẩm từ thịt; còn các giải pháp ngăn chặn quá trình oxy hóa chất béo trong cá còn nhiều hạn chế. Hơn thế nữa, các chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên ngày càng được quan tâm hơn so với các chất tổng hợp vì được coi là an toàn hơn. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng dịch trích từ trà xanh có tác dụng hạn chế sự oxy hóa chất béo của cá thu (Tang et al., 2001); sự ảnh hưởng của muối và dịch trích từ vỏ lựu, vỏ quýt đến thịt gà cũng được nghiên cứu bởi Devatkal (Devatkal et al., 2011). Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới có hệ thực vật rất phong phú và đa dạng, thực vật cung cấp nhiều hợp chất có giá trị trong dược học và thực phẩm (Suganya et al., 2007). Đặc biệt, thực vật là nguồn cung cấp dồi dào các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa như các hợp chất polyphenol, flavonoid, carotene Do đó, việc chiết tách các hợp chất sinh học đã thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Bên cạnh đó, trong những năm gần đây, một nguyên liệu đang được chú ý đó là cây chùm ngây (Moringa oleifera Lam.) – một loại cây vừa là nguồn dược liệu vừa là nguồn thực phẩm phong phú. Ngoài tác dụng lọc nước và cung cấp các chất ding dưỡng, các bộ phận của cây chùm nây còn được dùng để điều trị nhiều căn bệnh trong y học dân gian tại nhiều nước trong vùng Nam Á (Coppin, 2008). Vì vậy, với mục đích trích ly các hợp chất chống oxy hóa từ lá chùm ngây và ứng dụng vào thực phẩm trong vai trò như một chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên nhằm hạn chế quá trình oxy hóa chất béo của các sản phẩm thịt, cá chúng tôi chọn đề tài: “Khảo sát 1
12. quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây và ứng dụng cao chiết flavonoids vào thực phẩm”. Nội dung nghiên cứu bao gồm các phần sau: - Khảo sát sự có mặt của flavonoids và một số thành phần của lá chùm ngây nguyên liệu như độ ẩm, độ tro, hàm lượng glucid - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly flavonoids tổng từ lá chùm ngây như: tỷ lệ dung môi - nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian - Quy hoạch thực nghiệm và giải bài toán tối ưu quá trình trích ly flavonoids từ lá chùm ngây - Điều chế - xác định hiệu suất và hàm lượng flavonoids tổng trong cao chiết chùm ngây - Khảo sát sự ảnh hưởng của muối NaCl và dung dịch cao chiết chùm ngây đến quá trình oxy hóa chất béo trong thực phẩm. 2
13. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây chùm ngây Cây chùm ngây có tên khoa học là Moringa oleifera Lam. hay M. Pterygosperma, thuộc họ Moringaceae. Ở Việt Nam, người ta gọi là cây chùm ngây, ngoài ra nó còn có một số tên như Drumstick tree, Horseradish tree, Indian Horseradish (Nguyễn Công Đức, 2007). 1.1.1 Đặc điểm sinh học của cây chùm ngây Chùm ngây là cây gỗ nhỏ, cao từ 5÷12m. Lá kép, có 6÷9 đôi lá chét hình trứng, mọc đối. Hoa trắng có cuống, hơi giống hoa đậu, mọc thành chùy ở nách lá, mỗi một hoa là một tổ hợp gồm 5 cánh hoa bằng nhau, vểnh lên, rộng khoảng 2.5cm, bộ nhị gồm 5 nhị thụ xen với 5 nhị lép. Bầu noãn 1 buồng do 3 lá noãn đính phôi trắng (Trần Việt Hưng, 2007). Quả nang treo, có 3 cạnh, dài 25÷30cm, hơi gồ lên ở chỗ có hạt, khía rãnh dọc. Hạt màu đen, to bằng hạt đậu Hà Lan, hình tròn có 3 cạnh và 3 cánh màu trắng dạng màng. Cây ra hoa vào tháng 1÷2 (Nguyễn Công Đức, 2007). Cây bắt đầu cho quả từ thân và nhánh từ sau 6 đến 8 tháng trồng (Coppin, 2008). Hình 1.1. Cây chùm ngây ngoài tự nhiên (Trần Quang Vinh, 2009) Cây chùm ngây có khả năng sống trong những điều kiện khí hậu khác nhau: nóng, khô nóng, ẩm ướt, ướt. Cây cũng có thể sống ở môi trường đất kiềm (pH = 9) cũng như môi trường đất acid (pH = 4.5), do đó thích hợp trồng ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Coppin, 2008). 3
14. S K L 0 0 2 1 5 4