Chiết tách, phân lập một số hoạt chất từ cây Bụt giấm Hibiscus Sabdariffa - Ứng dụng kiểm nghiệm trà bụt giấm hòa tan :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN KIM KHÁNH

CHIẾT TÁCH, PHÂN LẬP MỘT SỐ HOẠT

CHẤT TỪ CÂY BỤP GIẤM HIBISCUS

SABDARIFFA - ỨNG DỤNG KIỂM NGHIỆM

TRÀ BỤP GIẤM HÒA TAN

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã chuyên ngành: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Nguyễn Ngọc Tuấn

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Lê Tiến Dũng

Người phản biện 1: PGS.TS. Ngô Đại Nghiệp

Người phản biện 2: TS. Nguyễn Thị Ngần

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại

học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 24 tháng 11 năm 2019.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. GS.TS. Lê Văn Việt Mẫn - Chủ tịch Hội đồng

2. PGS.TS. Ngô Đại Nghiệp - Phản biện 1

3. TS. Nguyễn Thị Ngần - Phản biện 2

4. PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt - Ủy viên

5. TS. Nguyễn Đắc Trường - Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƯỞNG VIỆN CN

SINH HỌC & THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Kim Khánh MSHV: 17000801

Ngày, tháng, năm sinh: 29/09/1994 Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã chuyên ngành: 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Chiết tách, phân lập một số hoạt chất từ cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa - Ứng

dụng kiểm nghiệm trà bụp giấm hòa tan.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tách chiết và phân lập, xác định cấu trúc của hai chất là polyphenol và flavonoid

có trong đài hoa bụp giấm.

 Xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm trà bụp giấm hòa tan.

 Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa và ức chế alfa glucosidase của sản phẩm trà

bụp giấm hòa tan.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ số 825/QĐ-ĐHCN ngày 23/04/2019

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 23/10/2019

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Người hướng dẫn 1: TS. Nguyễn Ngọc Tuấn

Người hướng dẫn 2: PGS.TS. Lê Tiến Dũng

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

VIỆN TRƯỞNG VIỆN CN SINH HỌC & THỰC PHẨM

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn hết sức tận tình và đầy tâm huyết của

Thầy PGS.TS. Lê Tiến Dũng và Thầy TS. Nguyễn Ngọc Tuấn.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến Thầy PGS.TS. Lê Tiến Dũng – Viện

Khoa học Vật liệu Ứng dụng và Thầy TS. Nguyễn Ngọc Tuấn - Trường Đại học Công

nghiệp TP. Hồ Chí Minh, là người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều

kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Nhân dịp này, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Công

nghiệp TP. Hồ Chí Minh, Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm cùng

quý thầy cô giáo giảng dạy lớp cao học đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp gần xa đã giúp đỡ, động viên,

khích lệ tác giả trong suốt quá trình làm luận văn.

Cuối cùng, tác giả xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân và các người

bạn của tác giả, những người đã luôn mong mỏi, động viên và tiếp sức cho tác giả để

hoàn thành bản luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đài hoa bụp giấm khô được xay, ngâm trong methanol. Sau đó lọc thu dịch, loại bỏ

dung môi thu được cao methanol. Dựa vào các kỹ thuật sắc ký (sắc kí cột, sắc ký bản

mỏng) tiến hành; phân lập cao methanol thu được các phân đoạn khác nhau. Từ các

phân đoạn tiếp tục tiến hành sắc ký phân lập được hai hợp chất là hydroxymethyl

fufural (HS6) và quercitrin (HS2). Cấu trúc của hai hợp chất này được xác định dựa

trên cơ sở các số liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT,

HMBC, HSQC và so sánh với các tài liệu tham khảo.

Kết quả kiểm nghiệm trà bụp giấm hòa tan đã xác định được một số đặc tính cơ bản

như sau: độ ẩm: 91,78%, hàm lượng tro: 1,38%, hàm lượng protein: 0,36 mg/g mẫu,

hàm lượng đường khử: 2,87 mg/g mẫu. Để đạt hiệu quả trích ly cao nhất cần đảm bảo

các thông số như sau: tỷ lệ nguyên liệu : dung môi là 1:25, nhiệt độ trích ly ở 80oC,

thời gian trích ly trong 15 phút. Để sản phẩm trà hòa tan đạt cảm quan tốt phải tiến

hành cô đặc chân không để thu được dịch chiết sau cô đặc có nồng độ là 5%. Tiến

hành phối chế thêm các loại phụ gia với tỷ lệ như sau: tỷ lệ đường: 50%, tỷ lệ

maltodextrin: 25%.

Kết quả của nghiên cứu đã phần nào chứng minh bụp giấm có những hoạt tính có lợi

cho sức khỏe con người như: khả năng kháng oxy hóa: cao chiết cồn (IC50 = 0,06

mg/mL), cao chiết nước (0,064 mg/mL); khả năng ức chế α-glucosidase: ở nồng độ

40 g/mL, hoạt tính của cao cồn và cao nước bụp giấm cao lần lượt gấp 9,71 lần và

8 lần so với acarbose. Ở nồng độ 800 g/mL, cao cồn và cao nước có khả năng ức

chế α-glucosidase cao lần lượt gấp 1,23 lần và 1,31 lần so với acarbose.

iii

ABSTRACT

Two compounds, including hydroxymethyl fufural (HS6) and quercitrin (HS2), were

isolated from calyces extracts of Hibiscus sabdariffa. Their structures were confirmed

by 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, HMBC, HSQC spectral methods and compared with

those reported in the literature. Test results of Hibiscus sabdariffa instant tea has

identified some basic characteristics as follows: moisture content: 91.78%, ash

content: 1.38%, protein content: 0.36 mg/ g of sample , reducing sugar content: 2.87

mg/ g of sample. To achieve the highest extraction efficiency, the following

parameters should be ensured: material ratio: solvent = 1:25, extraction temperature:

80°C, extraction time: 15 minutes. It is necessary to conduct a vacuum concentrate

so that the extract after concentration is 5%. Proceeding with further preparation of

additives with the following ratio: sugar ratio: 50%, maltodextrin ratio: 25%. The

results of the study have partly proved that Hibiscus sabdariffa has beneficial

activities for human health such as: antioxidant ability: alcohol extract (IC50 = 0.06

mg/ mL), water extract (0.064 mg/ mL); inhibition of α-glucosidase: at the

concentration of 40 g/ mL, the activity of alcohol extract and water extract is 9.71

times and 8 times higher than acarbose. At the concentration of 800 g/ mL, alcohol

extract and water extract are α-glucosidase resistance to 1.23 times and 1.31 times

higher than acarbose.

Keywords: Hibiscus sabdariffa, instant tea, antioxidant ability, α-glucosidase

resistance.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các kết quả nghiên cứu và

các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và

dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực

hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Học viên

Nguyễn Kim Khánh

v

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ..........................................................................ii

ABSTRACT...........................................................................................................iii

LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................ix

DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...............................................................................xiii

MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1

1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................1

2. Ý nghĩa khoa học.................................................................................................2

3. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................2

4. Tính mới của đề tài..............................................................................................2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ....................................................................................3

1.1 Tổng quan về cây bụp giấm...............................................................................3

1.1.1 Giới thiệu cây bụp giấm ..............................................................................3

1.1.2 Thành phần hóa học ....................................................................................4

1.1.3 Hoạt tính sinh học, tác dụng dược lý ...........................................................7

1.1.3.1 Giúp trẻ hóa và giảm nguy cơ ung thư...................................................7

1.1.3.2 Giảm huyết áp.......................................................................................8

1.1.3.3 Hoa bụp giấm giúp cải thiện lượng cholesterol trong máu và giảm nguy

cơ tử vong do các bệnh lý tim mạch ..................................................................8

1.1.3.4 Là nguồn cung cấp vitamin C rất lớn ....................................................8

1.1.3.5 Hỗ trợ giảm cân ....................................................................................9

1.1.3.6 Giảm stress ...........................................................................................9

1.1.3.7 Chống táo bón.......................................................................................9

1.2 Tổng quan về trà hòa tan....................................................................................9

vi

1.2.1 Giới thiệu ....................................................................................................9

1.2.2 Một số sản phẩm .......................................................................................10

1.2.3 Công nghệ sản xuất trà hòa tan.................................................................12

1.2.3.1 Quy trình sản xuất...............................................................................12

1.2.3.2 Thuyết minh quy trình..........................................................................13

1.3 Sự oxy hóa.......................................................................................................16

1.3.1 Gốc tự do...................................................................................................16

1.3.1.1 Khái niệm............................................................................................16

1.3.1.2 Sự hình thành gốc tự do.......................................................................17

1.3.1.3 Vai trò của gốc tự do...........................................................................18

1.3.1.4 Tác hại của gốc tự do..........................................................................18

1.3.2 Cơ chế chống oxy hóa ...............................................................................19

1.3.3 Các chất chống oxy hóa.............................................................................20

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................22

2.1 Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................22

2.2 Đối tượng nghiên cứu......................................................................................22

2.3 Hóa chất, dung môi .........................................................................................22

2.4 Dụng cụ, trang thiết bị.....................................................................................23

2.5 Phương pháp nghiên cứu.................................................................................24

2.5.1 Phương pháp chiết xuất.............................................................................24

2.5.2 Các phương pháp sắc kí ............................................................................24

2.5.2.1 Sắc kí bản mỏng ..................................................................................24

2.5.2.2 Sắc kí cột.............................................................................................24

2.5.3 Phương pháp xác định cấu trúc các hợp chất ............................................25

2.5.4 Phương pháp tinh chế................................................................................26

2.5.5 Đánh giá độ tinh khiết và phân tích tạp chất..............................................27

2.5.6 Xây dựng bộ dữ liệu nhận dạng chất .........................................................27

2.5.7 Phương pháp đánh bắt gốc tự do DPPH..................................................27

2.5.8 Phương pháp sấy thăng hoa .....................................................................28

2.5.9 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát .......................................................................30

vii

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM ..............................................................................31

3.1 Chiết và phân lập hợp chất từ cao chiết............................................................31

3.1.1 Xử lý nguyên liệu.......................................................................................31

3.1.1.1 Xử lý nguyên liệu.................................................................................31

3.1.1.2 Điều chế..............................................................................................31

3.1.2 Khảo sát cao methanol ..............................................................................33

3.1.3 Quá trình phân lập cao methanol ..............................................................34

3.2 Quy trình dự kiến.............................................................................................46

3.2.1 Trích ly......................................................................................................47

3.2.2 Lọc ............................................................................................................47

3.2.3 Cô đặc.......................................................................................................47

3.2.4 Phối trộn ...................................................................................................47

3.2.5 Đông lạnh..................................................................................................47

3.2.6 Sấy thăng hoa............................................................................................47

3.2.7 Nghiền, rây................................................................................................47

3.2.8 Bao gói......................................................................................................47

3.3 Khảo sát chỉ tiêu cơ bản nguyên liệu................................................................48

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình trích ly đến chất lượng sản phẩm ................48

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu : nước đến hiệu suất trích ly.....48

3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly.............................49

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ...........................50

3.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch sau cô đặc đến chất lượng sản phẩm.....51

3.6 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình phối trộn đến chất lượng sản phẩm.............52

3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đường phối trộn đến chất lượng sản phẩm..52

3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin phối trộn tới chất lượng sản phẩm

.................................................................................................................54

3.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm toàn diện..........................................................55

3.8 Khảo sát khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết từ đài hoa bụp giấm .............55

3.9 Khảo sát khả năng ức chế α-glucosidase của dịch chiết từ đài hoa bụp giấm....57

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................................59

viii

4.1 Xác định cấu trúc hợp chất phân lập được........................................................59

4.1.1 Hợp chất HS6 (5-Hydroxymethyl-2-furaldehyde).......................................59

4.1.2 Hợp chất HS2 (Quercitrin)........................................................................63

4.2 Khảo sát chỉ tiêu cơ bản của nguyên liệu ........................................................68

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình trích ly đến chất lượng sản phẩm ...............69

4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu: nước đến hiệu suất trích ly......69

4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly.............................70

4.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ...........................72

4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch sau cô đặc đến chất lượng sản phẩm.....73

4.5 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình phối trộn đến chất lượng sản phẩm.............75

4.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đường phối trộn đến chất lượng sản phẩm..75

4.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ maltodextrin phối trộn đến chất lượng sản phẩm

.................................................................................................................77

4.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm toàn diện..........................................................78

4.7 Khảo sát khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết từ đài hoa bụp giấm .............80

4.8 Khảo sát khả năng ức chế α-glucosidase của dịch chiết từ đài hoa bụp giấm....84

4.9 Xây dựng quy trình sản xuất trà bụp giấm hòa tan ...........................................85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................................................88

1. Kết luận.............................................................................................................88

2. Kiến nghị...........................................................................................................89

TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................90

PHỤ LỤC .............................................................................................................92

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN.....................................................121

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cây bụp giấm (Hibiscus sabdariffa)..........................................................3

Hình 1.2 Quy trình sản xuất trà hòa tan .................................................................12

Hình 1.3 Tác nhân bên ngoài gây ra gốc tự do .......................................................17

Hình 1.4 Cơ chế chống oxy hóa của chất chống oxy hóa .......................................20

Hình 2.1 Giản đồ trạng thái của nước ....................................................................28

Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát.....................................................................30

Hình 3.1 Sơ đồ xử lý đài hoa bụp giấm..................................................................31

Hình 3.2 Sơ đồ chiết cao tổng từ đài hoa bụp giấm................................................32

Hình 3.3 Sơ đồ chiết phân đoạn cao tổng từ đài hoa bụp giấm...............................32

Hình 3.4 Khảo sát hệ dung môi trên TLC ..............................................................33

Hình 3.5 TLC của phân đoạn II, III, VI .................................................................34

Hình 3.6 TLC của phân đoạn II, III, VI (14 – 17) ..................................................35

Hình 3.7 TLC của phân đoạn II, III, VI (4,4) bằng hệ dung môi 9Ea:1Me và ............

9Ea:0,5Me..............................................................................................36

Hình 3.8 TLC của phân đoạn II, III, VI(4,4,2) .......................................................37

Hình 3.9 TLC của HS6 ..........................................................................................38

Hình 3.10 Chất sạch sau khi phân lập ....................................................................39

Hình 3.11 TLC của phân đoạn II, III, VI(1,2) ........................................................40

Hình 3.12 TLC của phân đoạn II, III, VI(1,2,5) .....................................................41

Hình 3.13 TLC của phân đoạn II, III, VI(1,2,5,2) ..................................................42

Hình 3.14 TLC của HS2 ........................................................................................42

Hình 3.15 Phân lập các hợp chất từ cao bụp giấm tổng methanol 1........................43

Hình 3.16 Phân lập các hợp chất từ cao bụp giấm tổng methanol 2........................44

Hình 3.17 Phân lập các hợp chất từ cao bụp giấm tổng methanol 3........................45

Hình 3.18 Quy trình nghiên cứu dự kiến................................................................46

Hình 4.1 Tương quan HMBC của hợp chất HS6....................................................60

Hình 4.2 Cấu trúc hóa học của hợp chất HS6.........................................................60

Hình 4.3 Phổ

1H-NMR của hợp chất HS6..............................................................61

x

Hình 4.4 Phổ

13C-NMR của hợp chất HS6.............................................................62

Hình 4.5 Phổ HMBC của hợp chất HS6.................................................................62

Hình 4.6 Phổ HSQC của hợp chất HS6..................................................................63

Hình 4.7 Công thức hóa học của hợp chất Quercitrin.............................................65

Hình 4.8 Phổ

1H-NMR của hợp chất HS2..............................................................66

Hình 4.9 Phổ

13C-NMR của hợp chất HS2.............................................................66

Hình 4.10 Phổ DEPT của hợp chất HS2 ................................................................67

Hình 4.11 Phổ HMBC của hợp chất HS2...............................................................67

Hình 4.12 Phổ HSQC của hợp chất HS2................................................................68

Hình 4.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ bụp giấm : nước đến hiệu suất trích ly ..................69

Hình 4.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly.......................................71

Hình 4.15 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly .....................................72

Hình 4.16 Kết quả đánh giá cảm quan màu sắc thí nghiệm khảo sát nồng độ dịch ....

chiết sau cô đặc.....................................................................................74

Hình 4.17 Màu sắc nước trà ở các nồng độ cô đặc khác nhau ................................75

Hình 4.18 Kết quả đánh giá cảm quan vị thí nghiệm khảo sát tỷ lệ đường phối trộn ..

.............................................................................................................76

Hình 4.19 Kết quả đánh giá cảm quan thí nghiệm phối chế maltodextrin...............77

Hình 4.20 Tương quan giữa nồng độ và % ức chế gốc tự do của cao chiết cồn, cao ..

nước .....................................................................................................81

Hình 4.21 Kết quả khảo sát khả năng kháng oxy hóa của cao chiết cồn bụp giấm..82

Hình 4.22 Kết quả khảo sát khả năng kháng oxy hóa của cao chiết nước bụp giấm82

Hình 4.23 Tương quan giữa nồng độ và khả năng kháng oxy hóa của vitamin C ...83

Hình 4.24 Quy trình sản xuất trà hòa tan từ đài hoa bụp giấm................................86

Hình 4.25 Sản phẩm trà hòa tan từ đài hoa bụp giấm.............................................87