Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.Nghiên cứu thu nhận một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn) và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hiền

NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ NHÓM HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH

TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT (GARCINIA MANGOSTANA LINN)

VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ HIỀN

NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ NHÓM HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH

TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT (GARCINIA MANGOSTANA LINN)

VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã số: 9540101

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS TS NGUYỄN THỊ MINH TÚ

2 GS TS HOÀNG ĐÌNH HOÀ

Hà Nội - 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú và GS.TS Hoàng Đình Hoà Các số liệu, kết quả nêu

trong luận án này là trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố

Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2022

Tập thể hướng dẫn khoa học Tác giả luận án

PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú GS.TS Hoàng Đình Hoà Nguyễn Thị Hiền

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới:

PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú và GS.TS Hoàng Đình Hoà- Viện Công nghệsinh học và Công nghệ thực phẩm- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, những thầy

cô kính yêu đã tận tình hướng dẫn, động viên, truyền động lực cho tôi trong suốtquá trình thực hiện luận án

PGS TS Phạm Thu Thuỷ, PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm và PGS.TS LêThanh Mai – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cô giáo kính yêu đã tận tìnhhướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành các chuyên đề tiến sĩ

GS.TS Thái Hoàng, TS Nguyễn Thuý Chinh- Viện Kỹ thuật nhiệt đới,PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt -Trung tâm Nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, ViệnHàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, GS.TS Trần Đình Thắng- Viện Côngnghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM,PGS.TS Trần Thu Hương- Viện Hoá học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và

TS Nguyễn Tân Thành- Viện Công nghệ hoá, sinh và môi trường, Trường Đại họcVinh là những nhà giáo, nhà khoa học đáng kính đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôitrong quá trình làm thực nghiệm

Ban Giám hiệu, các thầy cô, cán bộ Phòng Đào tạo -Trường Đại học BáchKhoa Hà Nội, tập thể thầy cô giáo Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thựcphẩm- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi,hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án

Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Công nghệ thực phẩm cùng các anh, chị, emđồng nghiệp- Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp đã bố trí thời gian, hỗtrợ kinh phí và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận án của mình.Những người bạn và các học viên thuộc bộ môn Quản lý chất lượng- TrườngĐại học Bách Khoa Hà Nội đã luôn động viên, khích lệ tinh thần và giúp đỡ tôitrong suốt quá trình thực hiện luận án

Xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới chồng tôi, người bạn đồng hành cùngchia sẻ, động viên và truyền lửa cho tôi vượt qua mọi khó khăn vất vả trong suốtquá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

Cuối cùng con xin cảm ơn bố mẹ hai bên và đại gia đình thân yêu, nhữngngười đã luôn ở bên cạnh hỗ trợ, động viên và tạo niềm tin để con vượt qua nhữngkhó khăn vất vả, hoàn thành luận án

Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2022

Nguyễn Thị Hiền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1.Tổng quan về cây măng cụt 6

1.1.1.Giới thiệu chung về cây măng cụt 6

1.1.2.Quả măng cụt 7

1.1.3.Vỏ quả măng cụt 8

1.2.Một số phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt 10

1.2.1.Phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ 11

1.2.2.Phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm 12

1.2.3.Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng 13

1.2.4.Phương pháp trích ly có hỗ trợ enzym 14

1.3.Phương pháp phân lập một số hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt 15

1.3.1.Kết tinh phân đoạn 15

1.3.2.Tách phân đoạn 15

1.3.3.Các phương pháp sắc ký 15

1.4.Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt 17

1.4.1.Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ

quả măng cụt trên thế giới 17

1.4.2.Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ

quả măng cụt ở Việt Nam 21

1.5.Giới thiệu về tổ hợp kích thước nano từ các polyme tự nhiên 23

Chương 2 NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1.Nguyên vật liệu nghiên cứu 26

2.1.1.Nguyên liệu 26

2.1.2.Hoá chất và thiết bị 27

2.2.Nội dung nghiên cứu 29

2.3.Bố trí thí nghiệm- Phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1.Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt Việt Nam 31

2.3.2.Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt Việt Nam 31

2.3.3.Nghiên cứu phân lập một số hoạt chất 36

2.3.4.Nghiên cứu chế tạo hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) bằng phương pháp gel hoá ion 38

2.3.5.Nghiên cứu sử dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm 40

2.4.Các phương pháp phân tích 43

2.4.1.Định lượng polyphenol theo TCVN 9745-1:2013 43

2.4.2.Định lượng tanin (polyphenol) bằng phương pháp Lowenthal 44

2.4.3.Xác định tổng hàm lượng chất tạo màu anthocyanin dạng monome bằng phương pháp pH vi sai 45

2.4.4.Phân tích hàm lượng cellulose theo TCVN 5103:1990 46

2.4.5.Phân tích hàm lượng tinh bột bằng phương pháp hoá học 46

2.4.6.Phân tích hàm lượng pectin bằng phương pháp kết tủa canxi pectat 47

2.4.7.Phân tích hàm lượng tro theo TCVN 9939:2013 48

2.4.8.Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp bẫy các gốc tự

do tạo bởi DPPH 49

2.4.9.Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật 49

2.4.10.Phương pháp thử hoạt tính gây độc và ức chế sự tăng sinh tế bào dòng Vero 51

2.4.11.Phương pháp kiểm tra vi sinh vật hiếu khí tổng số theo TCVN 4885:2005 52

2.4.12.Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của hạt nano tổ hợp carrageeenan-chitosan-α-mangostin (CCG) 53

2.4.13.Đánh giá màu của giò bằng hệ thống Computer vision 59

2.4.14.Đánh giá màu của rượu bằng phương pháp đo quang 59

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 61

3.1.Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt 61

3.2.Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ

quả măng cụt Việt Nam 63

3.2.1.Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly với dung môi thông thường 63

3.2.2.Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly có

hỗ trợ xúc tác enzym 67

3.2.3.Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly có

hỗ trợ siêu âm 72

3.2.4.Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh

học từ vỏ quả măng cụt Việt Nam 75

3.3.Phân lập một số hoạt chất từ vỏ quả măng cụt 77

3.3.1.Phân lập các hoạt chất từ vỏ quả măng cụt 77

3.3.2.Xác định cấu trúc của các chất tinh sạch phân lập được 79

3.4.Đánh giá hoạt tính sinh học của các chiết xuất măng cụt 88

3.4.1.Hoạt tính chống oxy hoá của các chiết xuất măng cụt 88

3.4.2.Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 89

3.4.3.Hoạt tính ức chế sự tăng sinh của tế bào dòng Vero 90

3.5.Nghiên cứu chế tạo hạt nano tổ hợp carrageenan-chitosan-α-mangostin 91

3.5.1.Đánh giá hiệu suất tải α-mangostin 92

3.5.2.Nghiên cứu cấu trúc hoá học của vật liệu và hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 93

3.5.3.Sự phân bố kích thước của hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 95

3.5.4.Hình thái cấu trúc của hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 96

3.5.5.Đặc tính kỵ nước ưa nước của chiết xuất α-mangostin và các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 97

3.5.6.Nghiên cứu khả năng hoà tan và động học giải phóng α-mangostin từ của các hạt

tổ hợp carrageenan, chitosan với α-mangostin (CCG) trong các dung dịch khác nhau 98 3.5.7.Nghiên cứu động học giải phóng α-mangostin từ các hạt tổ hợp CCG 103

3.5.8.Đánh giá hoạt tính của các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan, α-mangostin (CCG) 107

3.6.Nghiên cứu sử dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất một số sản phẩm thực phẩm 110

3.6.1.Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất giò 111

3.6.2.Nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt trong sản xuất rượu vang nho đỏ và rượu màu 113

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

PHỤ LỤC 133

Phụ lục 1 Dữ liệu phổ xác định chất 1 (α -mangostin, GM1) 133

Phụ lục 2- Dữ liệu phổ của chất 2 (γ-mangostin, GM2) 138

Phụ lục 3- Dữ liệu phổ của chất 3 (Garcinone D, GM3) 141

Phụ lục 4- Dữ liệu phổ của chất 4 (Garcinone C, GM6) 144

Phụ lục 5- Dữ liệu phổ của chất 5 (Mangostanol, GM7) 146

Phụ lục 12- Dữ liệu phổ của chất 6 (Banaxanthones A, GM9) 150

Phụ lục 7- Dữ liệu phổ của chất 7 (Chất mới Garcinoxanthone V, GM10) 152

Phụ lục 8- Dữ liệu phổ của chất 8 (8-Deoxygartanin, GM5a) 158

Phụ lục 9-Dữ liệu phổ của chất 9 (chất mới, deoxygartanin A, GM5b) 161

Phụ lục 10 Phổ hồng ngoại IR của chitosan, carrageenan, α-mangostin và các hạt tổ hợp CCG 167

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

CC Column Chromatography Sắc kí cột

CCG

Carrageenan-Chitosan-α-mangostin

mangostin

Carrageenan-Chitosan-α-CI (%) Cell inhibition (%) Ức chế tế bào (%)

13C- NMR Cacbon 13 Nuclear Magnetic

13

DEPT Distortionless Enhancement

by Polarization Transfer Phổ DEPT

DMSO Dimethyl sulfoxide Dimethyl sulfoxide

DPPH

1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazylEAE Enzyme assisted extraction Trích ly có sự hỗ trợ của enzymEI-MS Electron Impact –Mass

Spectrometry Phổ khối va chạm electron

GC/MS Gas chromatography/Mass

Spectrometry Sắc ký khí ghép nối khối phổHPLC High Performance Liquid

Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao

1H- NMR Proton Nuclear Magnetic

IC50 50% inhibitory concentration Nồng độ ức chế 50%

MeTHF Methyltetrahydrofuran Methyltetrahydrofuran

Concentration Nồng độ tối thiểu diệt khuẩn

Concentration Nồng độ tối thiểu ức chế

Concentration Nồng độ tối thiểu diệt nấmMAE Microwave assisted extraction Trích ly hỗ trợ vi sóng

MS Mass Spectrometry Khối phổ

LC/MS Liquid Chromatography/

Mass Spectrometry Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ

TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng

UAE Ultrasonic assisted extraction Trích ly có hỗ trợ của sóng siêu

âmUV-Vis Ultraviolet–visible

spectroscopy Phổ tử ngoại-khả kiến

SC (%) Scavenging capacity (%) Khả năng trung hoà gốc tự do

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số hoạt chất phân lập từ vỏ quả măng cụt 9

Bảng 2.1 Danh mục các hoá chất sử dụng trong nghiên cứu 27

Bảng 2.2 Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 28

Bảng 2.3 Tỷ lệ thành phần của các tổ hợp CCG và ký hiệu mẫu 39

Bảng 3.1 Kết quả phân tích một số thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt khô thu

hoạch tại các tỉnh khác nhau ở Việt Nam 61

Bảng 3.2 Đánh giá hiệu suất trích ly polyphenol tổng số và hoạt tính chống oxy hoá

IC50 của các dịch trích ly thu được từ các phương pháp trích ly khác nhau 76

Bảng 3.3 Hoạt tính chống oxy hoá của một số chiết xuất từ vỏ quả măng cụt 89

Bảng 3.4 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số chiết xuất thu được từ vỏ quả

măng cụt 90

Bảng 3.5 Độc tính với tế nào dòng Vero của một số chiết xuất măng cụt 91

Bảng 3.6 Hiệu suất tải α-mangostin của các mẫu hạt tổ hợp 92

Bảng 3.7 Dao động hóa trị của một số liên kết trong phổ IR của các hạt CS, CAR, GCM1 và các hạt tổ hợp CCG 94

Bảng 3.8 Kích thước hạt trung bình của vi hạt CCG 96

Bảng 3.9 Hệ số hồi quy (R2) của các phương trình động học phản ánh giải phóng α-mangostin từ các hạt tổ hợp CCG và chiết xuất α-mangostin (GCM1) trong các dung

dịch pH khác nhau 105

Bảng 3.10 Hoạt tính chống oxy hóa của vi hạt GCM1 và CCG 107

Bảng 3.11 Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của hạt nano tổ hợp CCG và chiết xuất α-mangostin (GCM1) 108

Bảng 3.12 Độc tính tế bào vero của chiết xuất α-mangostin (GCM1) và các hạt nano tổ

hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 109

Bảng 3.13 Đánh giá tác động của các chiết xuất tới màu sắc của giò sau 12 giờ bảo quản lạnh dưới 10 o C 112

Bảng 3.14 Tổng số vi sinh vật hiếu khí trên mẫu giò có bổ xung các chiết xuất măng cụt sau 120 giờ bảo quản lạnh ở nhiệt độ <10 o C 112

Bảng 3.15 Chỉ số màu sắc và hàm lượng polyphenol của các sản phẩm rượu bổ sung hạt nano tổ hợp CCG10 và chiết xuất α-mangostin sau 10 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng

113

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cây, hoa và quả măng cụt ( Garcinia mangostana L.) 6

Hình 1.2 Công thức cấu tạo phân tử của α-mangostin 19

Hình 2.1 Quy trình chuẩn bị nguyên liệu nghiên cứu 26

Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu 30

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới quá trình thu nhận chiết

xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly với dung môi thông thường 32

Hình 2.4 Sơ đồ nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất bằng phương pháp trích ly

có hỗ trợ xúc tác enzym 33

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu giải pháp công nghệ thu nhận chiết xuất giàu hoạt tính bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm 35

Hình 2.6 Quy trình tách và phân lập các hoạt chất từ vỏ quả măng cụt 36

Hình 2.7 Cấu trúc vật liệu tạo nên ma trận các hạt nano tổ hợp: CAR, CS và STPP 38

Hình 2.8 Quy trình điều chế hạt nano tổ hợp CCG 39

Hình 2.9 Quy trình thực nghiệm sản xuất giò bổ sung các chiết xuất của vỏ quả măng

cụt 41

Hình 2 10 Quy trình sản xuất rượu vang nho bổ sung các chiết xuất của vỏ quả măng cụt42

Hình 2.11 Quy trình thực nghiệm sản xuất rượu màu bổ sung chiết xuất măng cụt 43

Hình 2.12 Thiết bị phân tích kích thước hạt Zetasizer SZ-100Z2 54

Hình 2.13 Thiết bị đo góc tiếp xúc Phoenix-150 55

Hình 2.14 Thiết bị quang phổ hồng ngoại Nicolet iS10 55

Hình 2.15 Thiết bị quang phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến UV-Vis 55

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi tới hiệu suất trích ly các hợp chất

polyphneol 63

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi tới hiệu suất trích ly các hợp chất

polyphneol 65

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly tới hiệu suất trích ly polyphenol tổng số từ vỏ quả măng cụt 65

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất trích ly các hợp chất polyphneol từ vỏ

quả măng cụt 66

Hình 3.5 Ảnh hưởng của lượng enzym tới hiệu suất trích ly các hợp chất polyphenol từ

vỏ quả măng cụt bằng phương pháp EAE 68

Hình 3.6 Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất trích ly polyphenol từ vỏ quả măng cụt 69

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym 70

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian xử lý nguyên liệu bằng enzym Pectinex Ultra SP-L 71

Hình 3.9 Ảnh hưởng của tần số siêu âm 73

Hình 3.10 Ảnh hưởng của tần số siêu âm 74

Hình 3.11 Ảnh hưởng của tần số siêu âm 74

Hình 3.12 Quy trình thu nhận chiết xuất giàu hoạt chất từ vỏ quả măng cụt Việt Nam 77

Hình 3.13 Sơ đồ tách và phân lập một số hoạt chất từ vỏ quả măng cụt 78

Hình 3.14 Cấu trúc phân tử của hợp chất 1 (α-mangostin, GM1) 79

Hình 3.15 Cấu trúc phân tử của chất 2 (γ-mangostin, GM2) 80

Hình 3.17 Cấu trúc của hợp chất 5 (Mangostanol, GM7) 83

Hình 3.18 Cấu trúc của hợp chất 6 (Bannaxanthones A, GM9) 83

Hình 3.19 Cấu trúc của hợp chất 7 (Garcinoxanthone V, GM10) 85

Hình 3.20 Cấu trúc hợp chất 8 (8-Deoxygartanin, GM5a) 86

Hình 3.21 Cấu trúc của chất 9 (Deoxygartanin A, GM5b) 87

Hình 3.22 Phổ IR của CS, CAR, GCM1 và các mẫu hạt tổ hợp CCG 93

Hình 3.23 Mô phỏng liên kết chéo về mặt ion trong phức hợp polyelectrolyte chitosan-tripolyphosphate và chitosan – carrageenan trong hạt nano tổ hợp 95

Hình 3.24 Biểu đồ phân bố kích thước hạt của hạt tổ hơn carrageenan, chitosan và α-mangostin (CCG) 96

Hình 3.25 Hình ảnh FESEM của vi hạt α-mangostin (GCM1) và hạt tổ hợp (CCG) ở các

độ phóng đại khác nhau 97

Hình 3.26 Hình dạng giọt nước trên bề mặt viên nén từ các α-mangostin (GCM1) và các hạt tổ hợp carrageenan, chitosan với α-mangostin (CCG) 98

Hình 3.27 Phổ UV-Vis của chiết xuất α-mangostin trong các dung dịch khác nhau 98

Hình 3.28 Đường chuẩn xác định nồng độ của α-mangostin trong các dung dịch khác nhau 99

Hình 3.29 Khả năng hòa tan của α-mangostin (GCM1) trong các dung dịch khác nhau

100Hình 3.30 Khả năng hòa tan của các hạt tổ hợp CCG trong các dung dịch khác

nhau 101

Hình 3.31 Tỷ lệ α-mangostin được giải phóng từ các hạt tổ hợp CCG và GCM1 trong các dung dịch đệm/ethanol khác nhau 104

Hình 3.32 Hình ảnh lát cắt đo màu các mẫu giò 111

Hình 3.33 Quan sát màu sắc của các mẫu rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu trắng sau khi bổ sung các chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG10 114

1 Tính cấp thiết của đề tài MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, chất lượng cuộc sống ngàycàng nâng cao nhu cầu sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn ngàycàng được người tiêu dùng quan tâm Các nghiên cứu khai thác hợp chất thiên nhiên

có hoạt tính sinh học từ các nguyên liệu thực vật trở thành một trào lưu và đangngày càng gặt hái được nhiều thành công, mang lại cho xã hội nhiều sản phẩm tốt

có nguồn gốc tự nhiên và có lợi cho sức khoẻ Nhiều kỹ thuật khác nhau từ đơn giảnnhư trích ly bằng dung môi thông thường, tới sử dụng các kỹ thuật hỗ trợ như trích

ly bằng dung môi siêu tới hạn, trích ly có sự hỗ trợ của siêu âm, vi sóng, áp suấtcao, … hay phối hợp với các kỹ thuật xử lý nguyên liệu khác nhau: sấy, nghiền, xúctác enzym, … đã được áp dụng hiệu quả trong khai thác, tận thu các nhóm hợp chất

có hoạt tính quý từ các nguyên liệu thực vật, đặc biệt từ các bộ phận không đượckhai thác với mục đích dinh dưỡng (chúng là những phần bị bỏ đi trong quá trình sửdụng) Các dung môi sử dụng cũng như điều kiện thu nhận có vai trò quyết định tớihiệu suất thu hồi và hoạt tính của các hoạt chất, tuy nhiên việc lựa chọn các yếu tốnày luôn được các nhà khoa học cân nhắc với sự an toàn cho người sử dụng sảnphẩm lẫn người sản xuất và vấn nạn về môi trường hiện nay Các chiết xuất thuđược có định hướng ứng dụng trong thực phẩm ngoài đánh giá hoạt tính còn đượcđánh giá độ an toàn ở nhiều mức độ khác nhau như thử độc tính với tế bào thường,độc tính trường diễn, độc tính bán trường diễn, …

Cây măng cụt (Garcinia mangostana Linn) là một loại cây nhiệt đới được

trồng phổ biến ở các nước khu vực Đông Nam Á như Thái Lan, Indonesia,Malaysia và Việt Nam Ở Việt Nam, trong gần 10.000 loài thực vật bậc cao thì câymăng cụt là loại cây ăn quả được du nhập vào từ thế kỷ 19 và hiện nay trở thànhloại cây ăn quả được nhiều địa phương chú trọng phát triển, không ngừng gia tăng

cả về diện tích trồng lẫn năng suất, tiêu biểu như Bình Dương, Lâm Đồng, ĐăkNông, Bến Tre, Cần Thơ, Trà Vinh, Sóc Trăng, với tổng diện tích cả nước (năm2021) khoảng hơn 7.528 ha [1], năng suất đạt khoảng 4÷7 tấn /ha/năm tuỳ thuộcvào kỹ thuật chăm sóc của từng vùng [2] Quả măng cụt được ví là “Nữ hoàng củatrái cây”, thịt quả có hương vị thơm ngon, giàu giá trị dinh dưỡng được người tiêudùng trong và ngoài nước yêu thích Phần vỏ của quả măng cụt chiếm 68÷70%trọng lượng quả [3], chứa nhiều nhóm hoạt chất như xanthon, tanin, anthocyanin, (những hợp chất này có nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng khuẩn,kháng viêm, ức chế tế bào ung thư, [4-6]) Chính vì vậy, ngay từ xa xưa, vỏ quảmăng cụt được sử dụng trong các bài thuốc dân gian để điều trị các bệnh về viêm da

và đường ruột [7] Nhiều công bố trong những năm gần đây cho thấy: các chiết xuấtmăng cụt (từ dạng thô như dịch chiết, cao chiết tới hoạt chất tinh khiết như α, β –

mangostin, catechin, ) hầu hết đều có hoạt tính chống oxy hoá, kháng khuẩn,kháng viêm, và có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệttrong y dược Tiêu biểu như: Các chiết xuất xanthon có tiềm năng ứng dụng trongchống đái tháo đường, chống tăng lipid máu, chống xơ vữa động mạch, khángkhuẩn, chống ung thư, bảo vệ tim, chống viêm, chống vi rút, điều hoà miễn dịch [8],làm giảm nếp nhăn da do tia UVB [9], điều trị các bệnh viêm nhiễm liên quan đến

hệ thần kinh, viêm khớp, ung thư và hệ tiêu hoá [10, 11], Các nghiên cứu ứngdụng chiết xuất măng cụt trong lĩnh vực thực phẩm mặc dù còn hạn chế, xong mộtvài kết quả nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng ứng dụng chiết xuất măng cụt nhưmột phụ gia trong chế biến và bảo quản thực phẩm, khả năng chống oxy hoá, kéodài thời gian bảo quản cho sữa bột khi bổ sung chiết xuất ethanol măng cụt [12],chống oxy hoá cho dầu hướng dương khi bổ sung 200ppm chiết xuất thô [13], khảnăng tạo màu cho nước quả măng cụt , … Tuy nhiên, liều lượng sử dụng cần đượcxác định dựa trên các hoạt tính được nghiên cứu bởi một số nghiên cứu phản ánhđộc tính của chúng khi sử dụng ở liều cao, như với 3,98% xanthon và 2,2% tanincủa vỏ quả măng cụt gây độc đối với tế bào nguyên bào sợi BHK 21 [14]

Bên cạnh những đặc tính tốt và các hoạt tính sinh học quý, các hoạt chất thuđược từ các nguồn nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêngcòn có những đặc tính như khả năng hoà tan trong các môi trường khác nhau, độkém bền màu, … gây bất lợi cho quá trình sử dụng và làm giảm tính sinh khả dụng.Một trong những giải pháp để khắc phục các hạn chế, cải thiện tính sinh khả dụngcủa các hoạt chất được nhiều nhà khoa học quan tâm gần đây là tạo ra các chế phẩmdạng nano từ việc kết hợp các hoạt chất này với một hoặc nhiều chất mang khácnhau Ví dụ như sự kết hợp giữa α-mangostin với một hoặc nhiều polyme tự nhiênnhư carrageenan, chitosan, alginate, cellulose, … tạo ra các tổ hợp dạng hạt nano, sợinano đã làm tăng khả năng hoà tan và cải thiện tính sinh khả dụng của hoạt chất này[15, 16]

Xuất phát từ thực trạng sản xuất, tiêu thụ quả măng cụt ở Việt Nam và từ nhucầu về nguồn nguyên liệu tự nhiên để khai thác các sản phẩm có các hoạt tính vàđặc tính quý để ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm, luận án “Nghiên cứu thu nhận

một số nhóm hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana Linn)

và định hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm” nhằm tận thu nguồn vỏ quả

để thu nhận các chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học như tanin(catechin, epicatechin, .), polyphenol trong đó có xanthon (α, γ-mangostin,mangostanol, garcinone C, D, ), , tạo ra các chế phẩm chứa các hoạt chất măngcụt có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong bảo quản và chếbiến thực phẩm như trong sản xuất giò, rượu vang, rượu màu,

2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana

Linn) được trồng tại Việt Nam Mẫu vỏ quả măng cụt được thu thập ở 6 địaphương: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre và Lâm Đồng trong

vụ thu hoạch 2018÷2021

3 Mục đích của đề tài

1 Lựa chọn được giải pháp về quy trình cho công nghệ thu nhận chiết xuấtgiàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (như polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quảmăng cụt Việt Nam

2 Xây dựng được cơ sở dữ liệu về hoạt tính của các chiết xuất măng cụt: chiếtxuất, các phân đoạn và các hoạt chất phân lập được

3 Xây dựng được cơ sở dữ liệu về điều chế, hoạt tính và đặc trưng của tổ hợpdạng hạt nano giữa carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin phân lập từ vỏquả măng cụt Việt Nam

4 Khảo sát ứng dụng các chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam(chiết xuất thô, các phân đoạn, các hoạt chất phân lập) và tổ hợp hạt nano trong chếbiến một số sản phẩm thực phẩm (như giò, rượu vang, rượu màu)

4 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu phân tích thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt;

2 Nghiên cứu thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (nhưpolyphenol, tanin, xanthon, ) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam;

3 Nghiên cứu phân lập một số hoạt chất (như α-mangostin, γ-mangostin,mangostanol, garcinone C, D, …) từ chiết xuất của vỏ quả măng cụt

4 Nghiên cứu đánh giá hoạt tính, độc tính của các chiết xuất măng cụt: chiếtxuất cô đặc, cặn chiết các phân đoạn và các hoạt chất phân lập được

5 Nghiên cứu điều chế và đánh giá các đặc trưng, hoạt tính của tổ hợp hạtnano carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin

6 Khảo sát ứng dụng các chiết xuất của vỏ quả măng cụt Việt Nam trong chếbiến một số thực phẩm như giò, rượu vang, rượu màu… làm tăng hàm lượng hoạtchất chống oxy hoá, kháng vi sinh vật và tạo màu, …

5 Những đóng góp mới về cơ sở khoa học của luận án

Từ vỏ trái măng cụt Việt Nam đề tài đã:

1 Nghiên cứu được một số thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt trồng ở

06 tỉnh: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Lâm Đồng; Xácđịnh không có sự khác biệt nhiều về hàm lượng các thành phần cơ bản của vỏ quả

măng cụt giữa các vùng, trong đó các hợp chất polyphenol (chiếm 19,29 ÷23,34 (%chất khô)), tanin (11,54÷14,50 (% chất khô))

2 Đã khảo sát 3 phương pháp thu nhận chiết xuất giàu các hợp chất có hoạttính sinh học (polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: trích lyvới dung môi thông thường, trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym và trích ly có hỗtrợ siêu âm; xác định 2 phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym PectinexUltra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm đều có hiệu suất trích ly các hợp chấtpolyphenol tổng số đạt hơn 90% và đều có khả năng nâng cao hiệu suất thu nhậnchiết xuất trong đó phương pháp siêu âm bảo tồn hoạt tính của các chiết xuất tốthơn (IC50 của dịch chiết thô đạt 59,84 (µg/mL))

3 Phân lập và xác định được 09 thành phần hoá học trong cặn chiết ở phânđoạn ethyl acetate (cặn EtOAc) thu được từ vỏ quả măng cụt khô Việt Nam (với 7hoạt chất đã biết: α, γ-mangostin, garcinone D, garcinone C, mangostanol,bannaxanthones A, 8-deoxygartanin và 02 chất lần đầu phân lập được từ vỏ quảmăng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C 24 H 26 O 8) và deoxygartanin A (C 23 H 24 O 6)

4 Nghiên cứu chế tạo được tổ hợp hạt nano trên cơ sở 2 polyme tự nhiêncarrageenan và chitosan với chiết xuất α-mangostin từ vỏ quả măng cụt Việt Nam(CCG); xác định được các đặc trưng về cấu trúc, hình thái, kích thước hạt, khả nănghoà tan, hoạt tính chống oxy hoá, hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, độc tính tếbào thường dòng Vero và động học quá trình giải phóng α- mangostin của tổ hợphạt trong các dung dịch mô phỏng pH khác nhau chứa 50% ethanol

5 Bước đầu khảo sát ứng dụng một số chiết xuất như chiết xuất cô đặc, chiếtxuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG trong sản xuất giò nhằm tăng khả năngkháng vi sinh vật Ứng dụng chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG trongsản xuất rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu màu nhằm tăng hàm lượng hoạtchất chống oxy hoá, kháng khuẩn polyphenol (α-mangostin), tạo màu vàng cho sảnphẩm rượu màu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học

1 Nghiên cứu được bộ dữ liệu một số thành phần hoá học (polyphenol, tanin,anthocynin, cellulose, pectin, tinh bột) của vỏ quả măng cụt trồng ở 06 tỉnh: BìnhDương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Lâm Đồng; Nghiên cứu thànhphần hoá học của cặn chiết phân đoạn ethyl acetate từ vỏ quả măng cụt khô ViệtNam đã đóng góp vào cơ sở dữ liệu về thành phần hoá học và các hợp chất phân lập

từ vỏ quả măng cụt tại các địa phương này (tổng số với 9 hoạt chất, trong đó có 7hoạt chất đã được xác định: α, γ-mangostin, garcinone D, garcinone C,mangostanol, bannaxanthones A, 8-deoxygartanin và 02 hoạt chất lần đầu phân lập

được từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C 24 H 26 O 8) vàdeoxygartanin A (C 23 24H O 6).

2 Kết quả khảo sát thu nhận các chiết xuất giàu hoạt chất (polyphenol, tanin,xanthon) từ vỏ quả măng cụt bằng trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym PectinexUltra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm là cơ sở khoa học để xây dựng quy trìnhcông nghệ thu nhận các hoạt chất này, trong đó phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu

âm bảo tồn được hoạt tính chống oxy hoá tốt hơn phương pháp trích ly có hỗ trợxúc tác enzym

3 Xác định được giải pháp công nghệ chế tạo hạt nano tổ hợp trên cơ sở 2polyme tự nhiên carrageenan, chitosan với chiết xuất α-mangostin bằng phươngpháp gel hoá ion Các dữ liệu về đặc trưng (cấu trúc, hình dạng, kích thước, ), hoạttính (kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hoá), độc tính với tế bào thường dòngVero và động học quá trình giải phóng α-mangostin trong các dung dịch có pH khácnhau là cơ sở khoa học để định hướng ứng dụng tổ hợp nano này trong các lĩnh vựckhác nhau, đặc biệt là trong công nghệ thực phẩm

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

1 Kết quả phân tích chất lượng nguyên liệu măng cụt thu thập ở 06 địaphương, nhất là các dữ liệu về các chất phân lập từ vỏ quả măng cụt Lâm Đồng vàCần Thơ là nguồn tư liệu tốt cho các nhà khoa học, các học viên quan tâm tới vấn đềnày

2 Các dữ liệu về hạt nano tổ hợp carrageenan, chitosan và α-mangostin là cơ

sở khoa học để đánh giá khả năng ứng dụng tổ hợp này trong các lĩnh vực khácnhau đặc biệt trong lĩnh vực Thực phẩm

3 Kết quả bước đầu ứng dụng các chiết xuất măng cụt vào sản xuất một số sảnphẩm như giò, rượu vang, rượu màu cho thấy tiềm năng sử sụng các chiết xuấtmăng cụt: chiết xuất cô đặc, cặn nước, α-mangostin, hạt nano tổ hợp carrageenan,chitosan và α-mangostin (CCG) như một phụ gia có tác dụng chống oxy hoá, kháng

vi sinh vật và tạo màu

4 Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo khoa học có giátrị về việc tận dụng phế liệu nông nghiệp (vỏ quả măng cụt) vào khai thác, sảnxuất các sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyênliệu và bảo vệ môi trường

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây măng cụt

1.1.1 Giới thiệu chung về cây măng cụt

Cây măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana Linn, thuộc họ Bứa (Clusiaceae), chi Garcinia, loài Garcinia mangostana Cây Măng cụt (Hình 1.1)

còn có tên khác là Giáng Châu hay cây Măng, Sơn Trúc Tử (Trung Quốc),Mangosteen (Anh – Mỹ), Mangousnier (Pháp), Mangkhut (Thái Lan)

Hình 1.1 Cây, hoa và quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) (a)- Cây măng cụt; (b)- Hoa măng cụt; (c)- Quả măng cụt

Trên thế giới, cây măng cụt được trồng phổ biến ở các quốc gia Đông Nam Á,tiêu biểu như Thái Lan (74.620 ha); Indonesia (9.540 ha); Malaysia (8.250 ha); ViệtNam (6.328 ha) Ngoài ra còn có Philippines (khoảng 2.410 ha); Myanmar,Campuchia, Ấn Độ, Srilanka, Úc (diện tích mỗi nước không quá 1.000 ha) [17] Sảnlượng măng cụt xuất khẩu ước tính năm 2020 trên toàn cầu đạt 230.000 tấn, dự báotới 2030 đạt 84 triệu tấn xoài, măng cụt và ổi xuất khẩu (riêng măng cụt ước tínhchiếm 10% tương đương với 840.000 tấn) Trong đó, 75% từ các nước khu vựcchâu Á và Thái Lan là quốc gia cung cấp hàng đầu về quả măng cụt [18]

Ở Việt Nam, loại cây ăn quả này được du nhập vào từ đầu thế kỷ XIX và đượctrồng chủ yếu ở các tỉnh Nam bộ với tổng diện tích khoảng 7.582 ha (Theo khảo sátcủa Liên minh HTX Việt Nam, tính đến 2021) [1] Trong đó, ở Đông Nam bộ cókhoảng hơn 2.500 ha, phân bổ chủ yếu ở các tỉnh: Bình Dương (khoảng 1.200 ha),Đồng Nai (khoảng 800 ha), Bà Rịa Vũng Tàu (khoảng 460 ha) [17] và Lâm Đồng(gần 500 ha) [19], năng suất trung bình đạt khoảng 4 tấn/ha/năm Khu vực Đồngbằng Sông Cửu Long là nơi có diện tích trồng măng cụt lớn nhất trong cả nước, một

số tỉnh trồng nhiều măng cụt như Bến Tre (1500ha, năm 2016), Trà Ôn -Vĩnh Long

(560ha, 2016), Cần thơ (325ha, 2021 [20]), Trà Vinh (khoảng 500ha), …., năngsuất khoảng 4÷11 tấn/ha/năm tuỳ thuộc và sự chăm sóc và đặc điểm của từng địaphương Theo dự án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa, quả tươi của ViệtNam, dự kiến phát triển trồng cây măng cụt ở hai vùng Đồng bằng Sông Cửu Long

và Đông Nam bộ đạt khoảng 11,3 nghìn ha, cho sản lượng khoảng 24 nghìntấn/năm Ngoài ra, hiện nay nhiều tỉnh miền Nam Trung bộ cũng chú trọng pháttriển diện tích trồng măng cụt, như Quảng Nam (đang triển khai đề án phát triển câymăng cụt theo hướng hữu cơ với quy mô 5000 ha; dự tính tới 2025 đạt 500ha, 2030đạt 1000 ha) [21], Đăk Nông (mục tiêu đến năm 2030 sẽ tạo được vùng nguyên liệumăng cụt khoảng 300ha, sản lượng từ 2.000 ÷ 2.500 tấn/vụ) [2] Như vậy, nguồncung cấp quả măng cụt ở Việt Nam ngày càng được mở rộng, phát triển cả về sốlượng lẫn chất lượng

Với đặc điểm thổ nhưỡng, khí hậu ở mỗi vùng miền khác nhau khiến cho thời

vụ thu hoạch quả măng cụt cũng khác nhau Măng cụt trồng tại các tỉnh Đồng bằngSông Cửu Long, hầu hết các tỉnh miền Đông Nam bộ thường cho thu hoạch kéo dài

từ tháng 4 tới tháng 8 hàng năm Trong khi đó, các tỉnh miền Nam Trung bộ nhưQuảng Nam, Đăk Nông, … và Lâm Đồng thì thời vụ lại tới muộn hơn, bắt đầu từtháng 5 cho tới tháng 9 hàng năm Điều này khiến cho người tiêu dùng Việt Nam có

cơ hội sử dụng măng cụt được nhiều hơn

1.1.2 Quả măng cụt

Quả măng cụt có dạng hình cầu, đường kính khoảng 4 ÷ 7 cm, mang đài vàđầu nhụy tồn tại, vỏ quả khi chín có màu tím đỏ, dai, xốp, bên trong quả chứa 5 ÷ 8hạt, quanh hạt có lớp áo bọc màu trắng có vị ngọt, thơm và giàu dinh dưỡng

Quả măng cụt Việt Nam có trọng lượng trung bình khoảng 80g, trong đó phầnthịt quả ăn được chỉ chiếm khoảng 25 ÷ 30% và 68 ÷ 70% trọng lượng quả là phần

vỏ - phần này hiện nay chưa được khai thác hiệu quả và trở thành phế thải củangành nông nghiệp [3] Loại quả này có hương vị thơm ngon và giàu giá trị dinhdưỡng, đồng thời nó còn chứa nhiều thành phần hoạt chất quý tốt cho sức khoẻ.Phần thịt quả ăn được thường chiếm 25 ÷ 30% khối lượng quả, cứ 100g thịtquả ăn được thì chứa khoảng 79,2g nước; 0,5g chất đạm; một ít chất béo; 19,8g chấtđường và bột; 0,3g chất xơ; 11mg Ca; 17mg P; 0,9mg Fe; 4,2µg vimin A; 66 mgvitamin C Năng lượng trung bình khoảng 340 kJ/100g

Phần vỏ quả chiếm gần 70% khối lượng quả, bao gồm lớp vỏ ngoài 17% và vỏtrong 48% [22] Màu sắc của lớp vỏ quả thay đổi từ xanh sang tím đen tuỳ theo độchín của quả sau thu hái Trong dân gian, phẩn vỏ quả măng cụt được sử dụng nhưmột loại dược liệu cổ truyền trong điều trị một số bệnh về đường ruột, sát trùng chỉ

lỵ, thu liễm săn da [7] Mặc dù vậy, hàng chục nghìn tấn măng cụt được thu hoạch

mỗi năm, xong chủ yếu phục vụ nhu cầu trong nước, với mục đích ăn tươi và chỉmột phần nhỏ đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (doanh thu từ xuất khẩu mới chỉ đạt 30,063triệu USD, 2018) tập trung vào một số thương hiệu măng cụt như Lái Thiêu, TânQuy và gần đây là măng cụt Cát Tiên [23] Bên cạnh đó, với đặc tính khó bảo quảncủa quả măng cụt, lượng quả hư hỏng sau thu hoạch khá lớn (25 ÷ 30%) với nhiềukiểu hư hỏng khác nhau, như thối, dập nát, trầy xước, chảy nhựa, …

được công bố, hiện nay đã có hơn 85 hợp chất thứ cấp được phân lập từ vỏ quảmăng cụt, với tổng hàm lượng polyphenol 5027,7 ± 188,0mg/kg nguyên liệu khô[24], trong đó có khoảng 68 hợp chất nhóm xanthon đã được định danh – là thànhphần chính đóng vai trò tạo nên các hoạt tính của các polyphenol măng cụt [11, 25].Xanthon chiếm 6,6÷7,6% khối lượng chất khô [26, 27] với 3 đại diện phổ biến nhất

là α-mangostin (0,02 ÷0,2 %), β-mangostin và γ- mangostin (0,016÷0,07 %) [27]).Ngoài xanthon còn có nhiều hợp dẫn xuất polyphenol khác như anthocyanin, tanin,

… Hàm lượng hợp chất anthocyanin trong vỏ quả măng cụt thay đổi tuỳ thuộc vào

độ chín của quả, tập trung ở phần vỏ ngoài (với khoảng 179,49mg glucoside (Cyn-3-glu)/100g), các chất tiêu biểu như cyanidin-3-sophoroside,cyanidin-3-glucoside và cyaniding-glucosideX [5, 22]) Nhóm tanin chiếm 7 ÷14%bao gồm chủ yếu là tanin ngưng tụ [28]), điển hình như epicatechin, catechin, v.v

cyanidin-3-So sánh với một số nguyên liệu được sử dụng để khai thác polyphenol lá ổi (hàmlượng polyphenol 233,76 mg GAE/g chất khô) [29], tanin chè đen (11,76 ÷15,14%)[30], … cho thấy hàm lượng các chất này trong vỏ quả măng cụt rất dồi dào, vỏ quảmăng cụt sẽ là một nguồn nguyên liệu tiềm năng để khai thác các hoạt chất này.Một số hợp chất thứ cấp đã được phân lập từ vỏ quả măng cụt trình bày trong Bảng1.1 Bên cạnh các hợp chất thứ cấp trên, ở vỏ quả măng cụt có chứa khoảng 60 ÷ 70

% cellulose, hơn 80% carbohydrate, 7,5% protein [31] và khoảng 7 -9% pectin [32],

…

Mặc dù chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học xong hiện nay với thựctrạng sử dụng quả măng cụt, phần vỏ quả này hầu như bị bỏ đi và trở thành phế thải.Hàng năm có tới hàng chục nghìn tấn vỏ quả măng cụt trở thành rác thải sinh hoạt,rác thải của ngành nông nghiệp, tạo sức nặng cho vấn nạn xử lý rác thải môi trường.Khai thác các hợp chất polyphenol (xanthon, tanin, anthocyanin, …) từ nguồn vỏquả măng cụt phế thải sẽ tận thu được các hoạt chất quý, góp phần giải quyết vẫnnạn ô nhiễm môi trường do nguồn phế liệu này.

Bảng 1.1 Một số hoạt chất phân lập từ vỏ quả măng cụt

STT Tên chất, công thức phân tử Cấu trúc phân tử tham khảo Tài liệu

sóng, siêu âm, áp lực cao, kết hợp với xúc tác của enzym, v.v đã được áp dụngnhằm nâng cao được hiệu quả khai thác [46].

1.2.1 Phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ

Phương pháp trích ly bằng dung môi (Solvent extraction, SE) được sử dụng đểthu được các hợp chất nhất định từ các nguồn nguyên liệu khác nhau Dựa vào khảnăng hoà tan khác nhau của một chất trong các dung môi khác nhau để đưa raphương pháp phân tách chúng Phương pháp này cho phép chuyển một hay một hỗnhợp các chất nằm trong một chất rắn hay một dung dịch khác vào dung môi, sau đóloại dung môi ra sẽ thu được chúng

Trích ly bằng dung môi bao gồm trích ly rắn lỏng và trích ly lỏng lỏng.Trong đó phương pháp trích ly rắn lỏng được ứng dung phổ biến để thu nhận cáchợp chất có hoạt tính từ nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nóiriêng

Trích ly rắn lỏng là quá trình sử dụng một dung môi để chiết xuất các hợpchất từ một mẫu rắn Các hợp chất được trích ly có thể là chất cần thu nhận hoặctrong một số ít trường hợp hỗn hợp chất trích ly là những chất phải được loại bỏkhỏi mẫu Quá trình trích ly bao gồm các giai đoạn: giai đoạn dung môi thâm nhậpvào các mao quản của nguyên liệu, giai đoạn hoà tan của các cấu tử vào dung môi:giai đoạn chất tan và dung môi khuếch tán từ bên trong nguyên liệu ra bề mặt tiếpxúc giữa 2 pha, cuối cùng là giai đoạn chất tan và dung môi hoà nhập vào pha lỏng

Để thuận lợi cho quá trình xâm thực của dung môi vào nguyên liệu và quátrình hoà tan của chất tan, nguyên liệu thường được xử lý, như nghiền nhỏ, sấy tới

độ khô nhất định, v.v hoặc kết hợp với sự khuấy đảo, rung lắc, siêu âm, vi sóng, Hiệu suất thu nhận và chất lượng của sản phẩm phụ thuộc vào đặc tính của nguyênliệu, bản chất của dung môi, chế độ trích ly (nhiệt độ, thời gian, …), phương pháptrích ly (trích ly động có khuấy đảo nguyên liệu hoặc không khuấy đảo, trích ly 1lần hoặc lặp lại nhiều lần), thiết bị trích ly (như thiết bị trích ly Soxhlet, siêu âm, visóng, …), … Ngoài ra trong thực tế để cân nhắc giải pháp công nghệ cho quá trìnhtrích ly người ta còn quan tâm tới tính kinh tế và độ an toàn khi sử dụng dung môi,khả năng bảo tồn các hoạt tính, điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩmđịnh hướng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm

Các nghiên cứu đã công bố cho thấy có thể áp dụng phương pháp trích ly rắnlỏng với cả nguyên liệu vỏ quả măng cụt tươi [47] hoặc khô [48, 49] để khai tháccác hợp chất polyphenol có hoạt tính như tanin, anthocyanin, xanthon, … Dungmôi thường sử dụng như methanol, ethanol, nước, acetone, ethyl cacetate, n-hexan,

28, 47, 50-55] Dung môi methanol được sử dụng như một dung môi hiệu qủa đểthu nhận các hợp chất polyphenol trong cả phân tích lẫn khai thác ứng dụng, tuynhiên các dung môi như lactate ethyl, dimethylcarbonate (DMC),methyltetrahydrofuran (MeTHF) và đặc biệt ethanol là những dung môi xanh đểkhai thác các hợp chất có hoạt tính sinh học có hướng ứng dụng trong các ngànhcông nghiệp dược phẩm, thực phẩm với hiệu quả khai thác cao, độ chọn lọc cao, tiếtkiệm thời gian và năng lượng, có hiệu quả kinh tế cao và thân thiện với môi trường[53] Phương pháp và thiết bị trích ly cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu suất thu nhận vàkhả năng bảo tồn các hoạt tính của các hợp chất trích ly từ vỏ quả măng cụt.Phương pháp trích ly động có khuấy trộn nguyên liệu, sử dụng các thiết bị Soxhlethoặc thiết bị siêu âm mang lại hiệu suất thu nhận các hợp chất có hoạt tính cao hơn,tiết kiệm thời gian hơn so với phương pháp ngâm chiết thông thường không khuấyđảo [52, 56, 57].

1.2.2 Phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm

Trích ly có hỗ trợ của sóng siêu âm (Ultrasonic assisted extraction, UAE) làphương pháp sử dụng sóng siêu âm có tần số từ 20kHz tới vài gigahertz Nguyênliệu thực vật và dung môi hấp thụ năng lượng của sóng siêu âm và chuyển chúngthành nhiệt năng Tần suất, cường độ và thời gian xử lý siêu âm ảnh hưởng đếnlượng nhiệt tạo ra trong vật liệu Năng lượng nhiệt này làm biến tính protein, pháhủy tế bào thực vật và tăng giải phóng hoạt chất từ tế bào thực vật Ngoài ra, sóngsiêu âm tạo ra các hiệu ứng cơ học như rung với tần số cao, tạo áp suất bức xạ, tạolực cắt dẫn đến làm biến tính protein, phá hỏng tế bào và mô thực vật Đồng thờisóng siêu âm tạo ra chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp xen kẽ trong môi trường chấtlỏng Trong chu kỳ áp suất thấp, sóng siêu âm cường độ cao tạo ra các bong bóngchân không nhỏ trong chất lỏng Trong chu kỳ áp suất cao, các bong bóng chânkhông nhỏ này bị vỡ hoàn toàn, tạo ra lỗ hổng, các tia chất lỏng có tốc độ cao tácđộng như lực cắt mạnh lên thành tế bào thực vật, phá vỡ thành tế bào và màng tếbào, do đó thúc đẩy quá trình giải phóng thành phần tế bào [58, 59]

So với các phương pháp truyền thống, UAE có nhiều ưu điểm, như thời giantrích ly ngắn hơn, sử dụng ít dung môi hơn, năng suất trích ly cao hơn và sản phẩmbảo tồn được hoạt tính của chất tốt hơn so với phương pháp trích ly bằng dung môithông thường [59-62] Trích ly có hỗ trợ của siêu âm đã được sử dụng hiệu quảtrong các nghiên cứu về các hợp chất xanthon từ vỏ quả măng cụt [63-65], chiếtxuất liên tục và phân tách các hợp chất 3-isomangostin, 8-desoxygartanin,mangostanol, gartanin và a-mangostin, với độ tinh khiết trên 94,28% [60], và để

thu nhận nhiều hợp chất có hoạt tính khác từ vỏ quả măng cụt như thu nhậnanthocyanin từ vỏ quả măng cụt [52, 61] Hiệu suất trích ly anthocyanin vàphenolic tổng số từ bột vỏ quả măng cụt khô với dung môi methanol cao hơn so vớiphương pháp trích ly không có sự hỗ trợ của siêu âm lần lượt là 45,5% và 8,8% [52].Tuy nhiên, hạn chế gặp phải với kỹ thuật UAE là sự suy giảm sóng trong phaphân tán và giảm biên độ sóng âm theo khoảng cách Vùng siêu âm chỉ được kíchhoạt giới hạn trong vùng lân cận xung quanh bộ phát siêu âm, vì vậy năng suất trích

ly bằng phương pháp này phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế thiết bị UAE [62]

Ưu điểm của phương pháp là cho hiệu suất cao và không gây độc Hiện nayphương pháp trích ly vi sóng được áp dụng rộng rãi trong trích ly phenol,hydrocarbon thơm và hydrocarbon đa vòng Tuy nhiên phương pháp này có nhượcđiểm là chi phí lớn, vốn đầu tư lớn và thiết bị phức tạp

Các nghiên cứu đã công bố cho thấy, phương pháp trích ly MAE được sử dụng

có hiệu quả trong thu nhận một số hợp chất từ vỏ quả măng cụt, hiệu suất trích lycác hợp chất như polyphenol, xanthon cao hơn so với các phương pháp trích ly bằngdung môi thông thường, chiết xuất thu được vẫn bảo tồn được các hoạt tính sinh học[67, 68] Hiệu suất khai thác α-mangostin cao hơn 3,96% so với trích ly không có hỗtrợ vi sóng [68]

1.2.4 Phương pháp trích ly có hỗ trợ enzym

Phương pháp trích ly hỗ trợ xúc tác enzym (Enzyme assisted extraction, EAE)

là phương pháp sử dụng các chế phẩm enzym để xử lý nguyên liệu trước khi thựchiện các phương pháp khai thác thông thường Các hợp chất hoạt tính sinh họctrong thực vật tồn tại ở dạng phức tạp, liên kết với các phân tử cellulose, pectin, tinhbột và protein trong thành tế bào Quả măng cụt cũng là một loại quả mà trong vỏquả rất giàu các hợp chất cellulose, pectin, protein, carbanhydrate, , các hợp chấtnày tạo nên cấu trúc thành tế bào thực vật bền vững, bao bọc, bảo tồn các hoạt chất

do đó có thể gây bất lợi cho quá trình trích ly các hoạt chất bằng dung môi hữu cơ.Hiện nay, nhiều loại enzym như cellulase, pectinase, hemiaellulase, protease vàamylase đã được nghiên cứu về khả năng phá vỡ cấu trúc của thành tế bào thực vật,

do đó tăng cường chiết xuất hoạt tính sinh học từ thực vật Các enzym này thủyphân các thành phần thành tế bào, do đó làm tăng tính thấm của thành tế bào và tănghiệu suất giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học từ tế bào thực vật trong quátrình trích ly [69, 70]

Một số enzym carbohydrate (như Ultraflo L, AMG 300 L, Celluclast 1.5 L

FG, Termamyl 120 L) đã được nghiên cứu làm tăng hiệu suất chiết polyphenol từtảo đỏ Palmaria palmata [71] α-amylase là nhóm enzym xúc tác phản ứng thuỷphân liên kết (1,4)-alpha-D-glycoside trong tinh bột và polysaccharide Một số chếphẩm enzym α-amylase thương mại như Termamyl 120L của Novozymes đã được

sử dụng để thuỷ phân polysaccharide, phá huỷ cấu trúc tế bào thực vật của củ đẳngsâm làm tăng khả năng chống oxy hoá của chiết suất thu được [72]

So với các phương pháp trích ly thông thường, phương pháp EAE có nhiều ưuđiểm như: có thể làm tăng hiệu suất chiết mà không cần dụng cụ tinh vi hay thiết bịhiện đại nào, điều kiện ứng dụng nhẹ nhàng và không nguy hiểm Tuy nhiên, trongmột số trường hợp mặc dù làm tăng hiệu suất trích ly nhưng hoạt tính của chiết xuấtthu được bị giảm hoặc việc áp dụng vào các quy trình có những hạn chế và đượcquy định bởi các cấp quốc gia và quốc tế [73]

Tóm lại, có nhiều phương pháp để thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêng Các yếu tố chính tác động tới hiệu suất thu hồi các hoạt chất như bản chất của dung môi, nồng

độ dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, thời gian, đặc điểm của nguyên liệu và đặc biệt là phương pháp trích ly Trong nghiên cứu này chúng tôi quan tâm tới các hợp chất thuộc nhóm polyphenol của vỏ quả măng cụt và định hướng ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, vì vậy độ an toàn, thân thiện với môi trường của phương pháp thu nhận cũng như dung môi sử dụng được cân nhắc hàng đầu Dung môi ethanol được các nghiên cứu đánh giá cao về hiệu quả thu nhận các hợp chất polyphenol từ vỏ quả măng cụt và là loại dung môi phổ biến, an toàn trong quá

trình sử dụng cũng

như đối với môi trường Vì vậy trong nghiên cứu này chúng tôi đã sử dụng ethanol

là dung môi để thu nhận các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ quả măng cụt Các phương pháp trích ly thông thường, …, phương pháp trích ly bằng dung môi có

hỗ trợ của kỹ thuật siêu âm hay xử lý nguyên liệu bằng enzym đã được khảo sát trong đề tài này nhằm lựa chọn được phương pháp thu nhận các hợp chất có hoạt tính thuộc nhóm polyphenol (tanin, α-mangostin, …) của vỏ quả măng cụt đạt hiệu suất cao và bảo tồn được hoạt tính tốt nhất.

1.3 Phương pháp phân lập một số hợp chất có hoạt tính sinh học

từ vỏ quả măng cụt

Phân lập là tách riêng một chất dưới dạng tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp Saukhi trích ly thu được dịch chiết thường là một hỗn hợp gồm các hoạt chất và một sốchất khác Để tách riêng hoạt chất hoặc trong nghiên cứu muốn tách riêng các chất

để xác định cấu trúc, làm chất chuẩn, nghiên cứu dược lý, … người ta cần phải tiếnhành phân lập từng chất dưới dạng tinh khiết

Có nhiều phương pháp được sử dụng để phân lập các chất từ một hỗn hợp, nhưcác phương pháp kết tinh phân đoạn, chưng cất phân đoạn, các kỹ thuật sắc ký, …[46]

1.3.1 Kết tinh phân đoạn

Phương pháp này dựa vào độ hòa tan khác nhau của từng chất khi hòa tan hỗnhợp vào một hoặc một hỗn hợp các dung môi Trong quá trình để yên, dung môibốc hơi từ từ, thành phần khó tan nhất sẽ kết tủa hoặc kết tinh trước Lọc lấy phầnphần tinh thể thô và kết tinh lại sẽ thu được chất tinh khiết Phần dung dịch còn lại

có thể bay hơi dung môi và kết tinh để tách các chất khác Có thể kết hợp việc bayhơi dung môi với giảm nhiệt độ để quá trình kết tinh hiệu quả hơn Dung môi dùng

để hóa tan/kết tinh phân đoạn thường là một dung môi nhưng cũng có thể là mộthỗn hợp 2 hoặc 3 dung môi trong trường hợp các chất khó kết tinh Đối với một sốnhóm chất đặc biệt, để phân lập người ta tạo ra các dẫn chất ít tan ví dụ tạo muốipicrat alkaloid, tạo osazon các đường để các chất dễ kết tinh hơn

1.3.2 Tách phân đoạn

Đối với một vài nhóm chất, người ta có thể tách riêng từng phân đoạn khỏihỗn hợp dựa vào tính chất lý hóa khác nhau của các chất thành phần như độ hòa tantrong các dung môi, tính acid hay base và độ mạnh của tính acid hay base

Các hệ dung môi n-hexan-nước, ethyl acetate nước, … thường được sử dụng đểtách phân đoạn các hợp chất xanthon trong dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt, cácxanthon thu được ở phân đoạn n-hexan, ethylacetate [74], tanin thu được ở phân đoạnacetone [27], …

1.3.3 Các phương pháp sắc ký

Sắc ký điều chế là phương pháp phổ biến được sử dụng rất nhiều và đóng vaitrò quan trọng trong nghiên cứu các chất tự nhiên Sắc ký là phương pháp tách,phân li, phân tích các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa pha động

và pha tĩnh Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa phađộng và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan) Cácchất khác nhau sẽ có ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh Trong quá trình phađộng chuyển động dọc theo hệ sắc ký hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác sẽlặp đi lặp lại quá trình hấp phụ và phản hấp phụ Kết quả là các chất có ái lực lớnvới pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua hệ thống sắc ký so với các chất tương tácyếu hơn với pha này Nhờ đặc điểm này ta có thể tách các chất qua quá trình sắc ký.Thành phần của các dịch chiết thực vật thường rất phức tạp và chứa nhiều chấtkhác nhau Tính chất của các chất cần tách cũng rất thay đổi, từ các chất không hayrất kém phân cực tới các chất phân cực mạnh, từ các chất phân tử nhỏ tới các đạiphân tử Hàm lượng các chất trong hỗn hợp cũng rất thay đổi từ vài % tới %o haythậm chí thấp hơn Trong những trường hợp như vậy, các phương pháp phân lập cổđiển như kết tinh phân đoạn, chưng cất phân đoạn, … không thể đáp ứng được Khi

đó, kỹ thuật sắc ký như sắc ký cột, sắc kỹ lớp mỏng điều chế, sắc ký lỏng áp suấttrung bình hoặc sắc ký lỏng cao áp điều chế và sắc ký phân bố ngược dòng sẽ là các

kỹ thuật đươc lựa chọn sử dụng

1.3.3.1 Sắc ký cột

Đây là phương pháp sắc ký phổ biến nhất, chất hấp phụ là pha tĩnh gồm cácloại silicagel (có kích thước hạt khác nhau) pha thường và pha đảo YMC, ODS,Dianion Chất hấp phụ được nhồi vào cột (phổ biến nhất là cột thủy tinh) Độ mịncủa chất hấp phụ rất quan trọng, nó phản ánh số đĩa lý thuyết và khả năng tách củachất hấp phụ Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì số đĩa lý thuyết càng lớn, khảnăng phân tách càng cao và ngược lại Tuy nhiên nếu chất hấp phụ có kích thướchạt càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm Trong một số trường hợp nếu trọng lựckhông đủ lớn sẽ gây hiện tượng tắc cột (dung môi không chảy được), khi đó ta phải

sử dụng áp suất (áp suất trung bình - MPC, hoặc áp suất cao - HPLC)

Các nghiên cứu đã công bố cho thấy để phân lập các hợp chất nhóm xanthon thường sử dụng sắc ký cột với silica gel 60 (70 ÷ 230 mesh), gartanin, 1,3,8-

trihydroxy-2-(3-methyl-2-butenyl)-4-(3-hydroxy-3-methylbutanoyl)-xanthone, rubraxanthone, 1,3,6,7-tetrahydroxy-8-prenylxanthone, garcinone C, xanthone I (9- hydroxycalabaxanthone) và mangostanaxanthone VIII thu được khi qua cột sắc ký silica gel (SiO2) với hệ dung môi n-hexan : EtOAc có độ phân cực thay đổi từ tăng dần [75], các hợp chất tanin thu được khi chạy cột Sephadex LH-20 với hệ dung môiacetone và nước [28], …

1.3.3.2 Sắc ký lớp mỏng

Sắc ký lớp mỏng là phương pháp phân tích dung dịch chất phân tích di chuyểntrên một lớp mỏng chất hấp phụ mịn, vô cơ hay hữu cơ, theo một chiều nhất định.Trong quá trình di chuyển, mỗi thành phần chuyển dịch với tốc độ khác nhau tùytheo bản chất của chúng và cuối cùng dừng lại ở các vị trí khác nhau

Chất hấp phụ thường được sử dụng trong sắc ký lớp mỏng là silica gel trángtrên đế nhôm hay đế thủy tinh Trong quá trình hấp phụ, sẽ xảy ra sự tranh giànhgiữa dung môi và chất tan để chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ và khi đạt đượccân bằng, mỗi chất tan sẽ ở một vị trí khác nhau trên bản mỏng

Nghiên cứu của Sakai và cộng sự (1993), sử dụng sắc ký lớp mỏng với silicagel 60 F254 trong xác định garcinone E, γ-mangostin [76]

Dịch trích ly vỏ quả măng cụt bao gồm dung môi và hỗn hợp nhiều hợp chất khác nhau, các hợp chất mà đề tài định hướng thu nhận là polyphenol nói chung, xanthon, tanin, anthocyanin, … là những hợp chất ít bay hơi, có khả năng hoà tan trong dung môi khác nhau Vì vậy để làm giàu các hợp chất chúng tôi lựa chọn thực hiện phương pháp tách phân đoạn dựa vào khả năng hoà tan của các cấu tử trong các dung môi khác nhau là khác nhau, sau đó phân lập các chất bằng phương pháp sắc ký cột với các hệ dung môi khác nhau.

1.4 Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt

1.4.1 Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt trên thế giới

Từ xa xưa vỏ quả măng cụt đã được dân gian sử dụng như một loại thảo dượctrong điều trị các bệnh về đường ruột Đến nay, rất nhiều công trình nghiên cứu đãđược công bố, chủ yếu tập trung vào phân tích thành phần, thu nhận các hoạt chất,đánh giá hoạt tính và thử nghiệm ứng dụng các hoạt chất măng cụt trong nhiều lĩnhvực đã được công bố Các nhóm hợp chất phenolic (polyphenol) điển hình nhưxanthon, tanin, anthocyanin, … được chiết xuất và phân lập từ vỏ quả măng cụt,trong đó hầu hết các chiết xuất này được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh họcmạnh như hoạt tính chống oxy hoá, kháng một số vi sinh vật kiểm định, …, có thấytiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt trong y dược Một vàinghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng chiết xuất măng cụt trong lĩnh vực khoahọc thực phẩm như bổ sung vào một số sản phẩm thực phẩm chức năng, nước hoaquả, sữa chua, mứt hoa quả, sản xuất thức ăn chăn nuôi, tạo màng bảo quản thựcphẩm, v.v….[77]

1.4.1.1 Các hợp chất xanthon

Hợp chất xanthon có phổ biến trong vỏ quả măng cụt, hàm lượng ước tínhkhoảng 6,6% chất khô [27], thành phần đa dạng với hơn 68 xanthon đã được phânlập [11] Trong đó α- và γ-mangostin được xác định là những xanthon chính, chiếmphần lớn trong các chiết xuất từ vỏ quả măng cụt Tiếp sau đó là các xanthon khácnhư: β- mangostin; gartanin; 8-Deoxygartanin, mangostanin, 7-O-Dimethylmangostanin, garcixanthone A, B, C; garcinone -C, E; 1,3,6-trihydroxy-2-(3-methylbut-2-enyl)-8-(3-formyloxy-3-methylbutyl)–xanthone; mangostanaxanthoneIII, IV, V, VI và VII, v.v… Các loại xanthon này được đánh giá là có nhiều hoạttính như kháng khuẩn, kháng viêm, chống oxy hoá và nhiều hoạt tính khác [11]

Để thu nhận được các hợp chất xanthon các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiềuphương pháp khác nhau, tiêu biểu như phương pháp ngâm chiết thông thường trongcác dung môi hữu cơ, ngâm chiết có sự hỗ trợ của sóng siêu âm; chiết bằng CO2siêu tới hạn, … Hầu như các kỹ thuật thu nhận từ đơn giản như trích ly bằng dungmôi hữu cơ truyền thống [56, 68, 78] đến các kỹ thuật mới, hiện đại như trích lybằng dung môi siêu tới hạn [79], kỹ thuật trích ly hỗ trợ siêu âm [56, 60, 78], visóng [67, 68] đều đã được áp dụng để tách chiết xanthon Các nghiên cứu cho thấy

kỹ thuật trích ly bằng dung môi được áp dụng phổ biến để chiết xanthon từ vỏ quảmăng cụt, tuy nhiên thời gian trích ly kéo dài trong nhiều giờ hoặc đòi hỏi nhiệu độcao (40oC tới 80oC), thậm chí có nghiên cứu còn thực hiện ở 160oC Dung môi được

sử dụng phổ biến nhất là ethanol với nồng độ khác nhau (50% đến 95% v/v) Việc

áp dụng các kỹ thuật hỗ trợ siêu âm, vi sóng, … đã mang lại hiệu quả cao trong thunhận các hoạt chất xanthon, rút ngắn thời gian trích ly, tiết kiệm dung môi, thânthiện với môi trường và bảo tồn được hoạt tính [80], ngoài ra có thể thiết kế hệthống chiết và phân lập tự động, liên tục, thu được nhiều hợp chất mục tiêu và ứngdụng quy mô công nghiệp [60] Các chiết xuất xanthon thu được từ vỏ quả măngcụt được đánh giá có hoạt tính chống oxy hóa, kháng u, chống dị ứng, chống viêm,kháng khuẩn, kháng nấm và kháng vi-rút [4], có tiềm năng ứng dụng trong nhiềulĩnh vực do các đặc tính sinh học cao của nó Trong đó đặc biệt lĩnh vực y học,chúng có tác dụng chống đái tháo đường, chống tăng lipid máu, chống xơ vữa độngmạch, kháng khuẩn, chống ung thư, bảo vệ tim, chống viêm, chống vi rút, điều hoàmiễn dịch, … [8] Chiết xuất α-, β-, γ-mangostin và gartanin từ vỏ quả măng cụt cókhả năng làm giảm nếp nhăn da do tia UVB gây ra, trong đó α-mangostin có tácdụng mạnh hơn cả [9] Gần đây, các chiết xuất xanthon măng cụt còn được nghiêncứu về tiềm năng ứng dụng trong thuốc điều trị các bệnh viêm nhiễm liên quan đến

hệ thần kinh, viêm khớp, ung thư và hệ tiêu hoá [10, 11] Trong số các xanthonmăng cụt, α-mangostin là một xanthon chính được phân lập đầu tiên từ vỏ quảmăng cụt, công thức cấu tạo mô tả trên Hình 1.2 [81], hàm lượng 0,02 ÷0,2 % chất

khô [27], có ý nghĩa quan trọng tạo nên các hoạt tính tự nhiên của các chiết xuất từ

vỏ quả măng cụt [82, 83] và được nghiên cứu toàn diện nhất cả về cấu trúc, đặc tínhcũng như khả năng ứng dụng

Hình 1.2 Công thức cấu tạo phân tử của α-mangostin

α-mangostin được phát hiện sở hữu một loạt các hoạt tính sinh học như hoạttính chống oxy hóa, quét gốc tự do [45, 84], hoạt tính ức chế quá trình oxy hóa [85],hoạt tính kháng viêm [86], hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ký sinh trùng,kháng vi rút [11, 82, 83, 87, 88], hoạt tính ngăn ngừa sự tiến triển của bệnhAlzheimer và bệnh Parkinson [89, 90], hoạt tính làm giảm sắc tố trên da [91], làmgiảm sự xâm nhập của các tế bào viêm, các triệu chứng sinh lý, chuyển hóa ở gan

và tim mạch [88], ức chế P-glycoprotein [92] Với các hoạt tính này, α-mangostin đượcnghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó chủ yếu trong y dược.Trong số các nghiên cứu đã được công bố, chỉ có một vài nghiên cứu cho thấytiềm năng ứng dụng các chiết xuất xanthon măng cụt trong lĩnh vực thực phẩm Cụthể như nghiên cứu ứng dụng cao chiết ethanol tổng bổ sung vào một số sản phẩmnhư dầu hướng dương để tăng khả năng chống oxy hoá chất béo [13], trong sản xuấtnước măng cụt, rượu vang nho làm tăng hàm lượng hợp chất phenol, cải thiện vịcho sản phẩm [6, 22, 93]

1.4.1.2 Tanin

Trong vỏ quả măng cụt tanin chiếm 14,1% chất khô, các nghiên cứu cho thấythành phần chủ yếu của tanin ở vỏ quả măng cụt là tanin ngưng tụ procyanidin cùngvới một vài đơn vị prodelphinidin, một lượng nhỏ lập thể củaafzelechin/epiafzelechin, catechin/epicatechin và gallocatechin/epigallocatechin[54] Mức độ tập trung nhóm hoạt chất này trong vỏ quả măng cụt khá cao so vớimột số loại nguyên liệu dùng để khai thác, thu chế phẩm tanin, cụ thể như trong búp

và lá ổi non (10%), chè (27 - 34%), vỏ chuối xanh khô (30-40%) Chiết xuất taninngưng tụ từ vỏ quả măng cụt có hoạt tính chống oxy hóa cao (5,84 mmol Trolox/g,

IC50/DPPH (µg/mL) = 85,41) do đó có thể là chất chống oxy hóa thực phẩm [94]

Chiết xuất tanin bằng phương pháp ngâm với dung môi ethanol 95%/nước tỷ

lệ 1/1 (L/L) ở 80oC trong 2 giờ và tinh chế tanin bằng sắc ký hấp phụ trên SephadexLH-20 thu được tanin tinh khiết, đồng thời đã ứng dụng làm đông tụ protein trongsản xuất rượu vang và cải thiện vị chát cho rượu Theo nghiên cứu này, hiệu suấtthu hồi tanin tinh khiết đạt 27,48% [6]

Các proanthocyanidin được phân lập từ vỏ quả măng cụt có khả năng diệt gốcperoxyl mạnh, khả năng thu gom gốc tự do cao (1,7 × 104 μmol TE/g, cao hơnmol TE/g, cao hơnnhiều so với chiết xuất từ vỏ thông và hạt nho) [27] Các phenolic từ vỏ quả măngcụt có khả năng kết tủa protein mạnh mẽ [95] và cũng chính đặc tính này khiến chokhi bổ sung 0,1g chất xuất tanin tinh khiết/100mL rượu vang đã làm kết lắngprotein trong rượu vang hỗ trợ cho quá trình là trong rượu, đồng thời nó cũng làmtăng cảm giác se, chát của sản phẩm rượu vang [6 95]

1.4.1.3 Anthocyanin

Theo các kết quả nghiên cứu cho thấy màu sắc của quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) thay đổi từ màu xanh sang màu tím đen sau khi thu hoạch [5], sựthay đổi màu sắc này có mối quan hệ chặt chẽ với thành phần anthocyanin trongquả, đặc biệt là lượng anthocyanin ở lớp vỏ ngoài của quả Trong giai đoạn sau thuhoạch, diện tích chuyển màu vàng sang trên vỏ quả và độ cứng của quả giảm dần,trong khi đó tổng chất hòa tan tăng, tổng hàm lượng anthocyanin tăng lên và đạtđỉnh ở giai đoạn chín thực thụ (vỏ quả có màu tím đen) Hàm lượng anthocyanin ởlớp vỏ ngoài cao hơn ở lớp vỏ quả bên trong [5, 22] Các anthocyanin trong vỏ quảngoài chủ yếu bao gồm năm hợp chất, xác định bởi HPLC/MS như cyanidin-sophoroside, cyanidin-glucoside, cyanidin-glucosidepentoside, cyanidin-glucoside-

X, cyanidin-X2 và cyanidin-X, trong đó X là một gốc không xác định có chỉ số m/z

190 Cyanidin-3-sophoroside và cyanidin-3-glucoside là những hợp chất chính và lànhững thành phần tăng lên cùng với sự chín của quả sau thu hoạch Tổng hàmlượng anthocyanin ở vỏ ngoài của quả măng cụt chín vào khoảng 4235 ± 203,5 mg/

kg chất khô (tương đương 0,4235% so với nguyên liệu khô), trong đó Cyanidin- sophoroside vào khoảng 3126±207,7 mg/kg chất khô, cyanidin-3-glucoside vàcyaniding-glucosideX là 842±21,9 mg/kg [5] Trữ lượng anthocyanin trong vỏ quảmăng cụt khá cao so với một số nguyên liệu truyền thống như: trong quả dâu là1,188%, bắp cải tím: 0,909%, lá tía tô: 0,397%; trà đỏ: 0,335%, vỏ quả nho:0,564%, vỏ cà tím: 0,441% (so với nguyên liệu khô) Điều này cho thấy vỏ quảmăng cụt là một nguồn nguyên liệu tốt để khai thác nhóm hoạt chất anthocyanin.Anthocyanin được tìm thấy trong vỏ quả măng cụt, hàm lượng của nó thay đổitùy thuộc vào độ chín của quả và phân bổ chủ yếu ở 2 bộ phận: Vỏ ngoài và vỏtrong [96] Hầu hết các nghiên cứu cho thấy: để khai thác anthocyanin từ vỏ quảmăng cụt thường sử dụng phương pháp ngâm chiết trong các dung môi khác nhau

3-như methanol [96-98], ethanol [47, 48, 99], nước [3, 22], … Ngoài ra, phương phápngâm chiết có sự hỗ trợ của siêu âm cũng được áp dụng để nâng cao hiệu suất táchchiết anthocyanin [52], [61] Các công bố cũng chỉ ra rằng: Việc sử dụng hỗn hợpnhiều dung môi như hệ dung môi methanol với nước hay ethanol với nước, đặc biệtdung môi chiết được axit hóa thì hiệu quả khai thác anthocyanin và khả năng phụchồi của hợp chất này sẽ cao hơn so với chiết bằng dung môi nguyên chất, điều này

có thể là do anthocyanin bền hơn trong môi trường axit [5, 47, 48, 98] Các axitđược sử dụng để axit hóa dung môi như axit chlohydric, axit axetic, nước cốt chanh(trong đó thành phần chủ yếu là axit citric, lactic, …) Ngoài ra, khi chần vỏ quảtươi trước khi làm khô để bảo quản và sử dụng sẽ tiêu diệt được hệ men và bảo tồnđược lượng anthocyanin [100] Ngoài phương pháp ngâm chiết trong dung môi thìhiện nay một số kỹ thuật hiện đại cũng đang được quan tâm sử dụng để nâng caohiệu quả thu hồi anthocyanin, giảm thời gian chiết, tiêu biểu như chiết có hỗ trợ củasiêu âm [61] Các chiết xuất anthocyanin măng cụt cũng như khai thác từ các thựcvật khác chủ yếu được sử ựng ở dạng thô Để làm tăng độ tinh khiết, chiết xuấtanthocyanin thô sau đó được phân lập và tinh chế bằng nhiều cách thức khác nhaunhư sắc ký lớp mỏng, sắc ký ngược dòng tốc độ cao, sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc

ký cột xenlulose, sắc ký cặp ion pha đảo hoặc sắc ký khí [101]

Chiết xuất anthocyanin từ vỏ quả măng cụt được sử dụng chủ yếu để tạo màucho sản phẩm, ngoài ra chiết xuất này cũng được nghiên cứu với khả năng chốngoxy hoá và kháng khuẩn sẽ góp phần cải thiện hai đặc tính này cho sản phẩm Vìvậy ngày càng nhiều nghiên cứu khai thác và sử dụng chiết xuất anthocyanin Tronglĩnh vực công nghệ thực phẩm, chiết xuất anthocyanin từ vỏ quả măng cụt là thànhphần chính tạo nên màu sắc cho sản phẩm bột nước ép măng cụt, tuy nhiên hợp chấtnày nhạy cảm và dễ bị thoái hoá khi cô đặc, sấy ở nhiệt độ cao, thời gian dài [22].Chiết xuất anthocyanin bằng phương pháp siêu âm có tính chống oxy hoá cao, khi

bổ sung vào kem măng cụt đã làm tăng khả năng chống oxy hoá cho sản phẩm (khảnăng ức chế DPPH khi bổ sung 1% và 2% chiết xuất tương ứng là 75,1% và 83,6%,trong khi mẫu đối chứng chỉ đạt 52,6%) [61]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu thu nhận và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cây măng cụt được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Nam, thịt quảmăng cụt có hương vị thơm ngon, nhiều chất dinh dưỡng, được người tiêu dùng yêuthích Quả măng cụt không chỉ được sử dụng ăn tươi, chế biến thành các món ăncòn được nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất vang [102], nước quả, kẹo, đặc biệtphần vỏ quả trong những năm gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiêncứu nhằm khai thác các hoạt chất sinh học của nó

Thành phần hoá học cũng như hoạt tính của các chiết xuất của vỏ quả măngcụt đã được nhiều nghiên cứu công bố, trong đó các phần lớn các nghiên cứu tậptrung vào nhóm hợp chất xanthon [49, 55, 56, 103, 104] Nhiều xanthon đã đượcphân lập từ vỏ quả măng cụt Việt Nam như α- γ- β- mangostin, gartanin 8-deoxygartanin, mangostanin, garcixanthone A, B, C; garcinone -C, Gartanin, BR-xanthone A, 3-isomangostin, α-mangostin, Garcinon D, merguenone, 1, 5 –dihydroxy - 6' – methyl - 6' - (4 – methyl – 3 - pentenyl) – pyrano (2', 3' : 3, 2)-xanthone, subelliptenone H, rheediaxanthone A, morusignin G, 6-deoxyjacareubin,1,3,5-trihydroxy-4,8-di(3-methylbut-2-enyl)-xanthone, rheediachromenoxanthone,6-deoxyisojacareubin,…[49, 55, 103, 104], trong đó một số xanthon được tìm thấy

và phân lập lần đầu tiên như 3-(glucosyloxymethyl)-7-methoxy-benzofuran-5-propanol (có hoạt tính chống oxyhoá IC50 là 95,5 µg/mL) (2012) [105], garciniafuran [106],…

2R,3R-2,3-dihydro-2-(4'-hydroxy-3'-methoxyphenyl)-Các nhóm hoạt chất khác như tanin, anthocyanin, … ở vỏ quả măng cụt cũngđược một số nhà khoa học quan tâm Nguyễn Văn Đậu và cộng sự (2012) đã phânlập được catechine và epicatechin trong vỏ quả măng cụt xanh [106],proanthocyanidin A2 (ức chế α-glucosidase mạnh và chống oxy hoá, giá trị IC50tương ứng là 3,46 và 11,6 μmol TE/g, cao hơnM) (2016) [107] Đàm Sao Mai và cộng sự nghiên cứuthu nhận chiết xuất anthocyanin từ vỏ quả măng cụt (2013)[48]…

Các kết quả nghiên cứu cho thấy các chiết xuất từ vỏ quả măng cụt Việt Nam

có hoạt tính sinh học và có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong

y dược như các xanthon có hoạt tính chống oxy hoá [108], ức chế enzym glucosidase [109], dịch chiết măng cụt có khả năng kháng khuẩn (như vi khuẩn

α-Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Lactobacillus fermentum, Fusarium sp

[110, 111], làm giảm 39,50% đường huyết khi thử nghiệm trên chuột [111], chốngtăng đường huyết ở chuột mắc bệnh tiểu đường do alloxan monohydrat gây ra[112] Chiết xuất α-mangostin măng cụt có hoạt tính kháng khuẩn cao đối với E coli DH5α (nồng độ tối thiểu 800 µg/mL) và Staphylococcus aureus (nồng độ ức

chế tối thiểu 15 µg/mL), ức chế được hơn 80 % sự sinh trưởng và phát triển của

chủng vi khuẩn B subtilis XL62 và 70 % đối với chủng P aeruginosa ĐngL1 (ở

nồng độ 1000 µg/mL) [113] Với các hoạt tính sinh học này, chiết xuất vỏ quả măngcụt được đánh giá có tiềm năng ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực y dược Ngoài ramột số nghiên cứu cũng cho thấy chiết xuất măng cụt có khả năng ứng dụng trongcác lĩnh vực khác như hoá nhuộm (dịch chiết măng cụt được nghiên cứu ứng dụngtrong nhuộm màu cho vải lụa tơ tằm [3]), bảo quản và chế biến thực phẩm (chiếtxuất ethanol thô từ vỏ quả măng cụt vào sữa bột, đã kéo dài thời gian bảo quản từ

260 ngày lên 733 ngày [12])

1.5 Giới thiệu về tổ hợp kích thước nano từ các polyme tự nhiên

Bên cạnh những đặc tính tốt và các hoạt tính sinh học quý, các hoạt chất thuđược từ các nguồn nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêngcòn có những đặc tính như khả năng hoà tan trong các môi trường khác nhau củacác hợp chất nhóm xanthon, độ kém bền màu của anthocyanin, … gây bất lợi choquá trình sử dụng và làm giảm tính sinh khả dụng Một trong những giải pháp đểkhắc phục các hạn chế, cải thiện tính sinh khả dụng của các hoạt chất được nhiềunhà khoa học quan tâm gần đây là tạo ra các chế phẩm dạng nano từ việc kết hợpcác hoạt chất này với một hoặc nhiều chất mang khác nhau Abdalrahim và cộng sự(2011) đã điều chế tổ hợp α-mangostin với polyvinylpyrrolidone (PVP), cải thiệnkhả năng hòa tan (từ 0,2 ± 0,2 μmol TE/g, cao hơng/mL lên 2743 ± 11 μmol TE/g, cao hơng/mL), nâng cao các đặc tínhdược lý của α-mangostin, đặc biệt là hiệu quả kháng tế bào ung thư [114] Năm

2015, nhà khoa học này và cộng sự cũng đã thành công trong việc chế tạo tổ hợphạt nano của chiết xuất chứa 81% α-mangostin với polyme Eudragit RL100/RS100giúp cải thiện tính năng phân phối thuốc trong điều trị khối u ở ruột và ruột kết[115] Đến nay, nhiều vật liệu khác cũng được nghiên cứu thành công trong việc sửdụng làm chất mang, chất bao bọc α-mangostin, mở rộng tiềm năng ứng dụng hoạtchất này vào trong điều trị bệnh và nhiều lĩnh vực khác như hóa dược, mỹ phẩm,thực phẩm Tiêu biểu như tổ hợp dạng hạt nano của α-mangostin với cellulose [15],poly(ethylene glycol) và poly(l-lactide) [116], polyvinylpyrrolidone cyclodextrin[117], poly (D, L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA (với tiềm năng ứng dụng trong điềutrị và ngăn ngừa ung thư đại trực tràng) [118], chitosan [16], chitosan và alginate [119,

120], chitosan và eudragit S 100 [121], poly(ethylene glycol) và poly(l-lactide) PLA), tổ hợp dạng sợi nano của α-mangostin với polyvinylpyrrolidone [16, 122] Kỹthuật điều chế tổ hợp dạng kích thước nano tải các hoạt chất như α-mangostin trởthành một kỹ thuật đầy hứa hẹn để tăng độ hòa tan, tính chọn lọc và hiệu quả trongđiều trị bệnh và ứng dụng trong các lĩnh vực khác [123]

(PEG-Trong số các nguyên liệu polyme được sử dụng để làm chất tải các hoạt chấtthì carrageenan và chitosan được sử dụng khá phổ biến bởi nguồn gốc tự nhiên, tính

an toàn và sự tương thích sinh học

Carrageenan là polysaccharide mạch thẳng được sulphat hóa của D-galactose

và 3,6-anhydro-D-galactose thông qua liên kết kết 𝛼-1,3 và liên kết 𝛽-1,4glycosidic, các gốc sulfate nằm ở các vị trí C2 và C4 Dựa trên cấu trúc hóa họcphân ra các loại carrageenan cơ bản, bao gồm: 𝜆-(lambda-), 𝜅-(kappa-), 𝜄- (iota-), 𝜐-(nu-), 𝜇- (mu-), 𝜃- (theta-) và 𝜉- (Ksi-) – carrageenan [124] Loại polymer tự nhiênnày được chiết xuất từ một số loài rong biển đỏ thuộc lớp Rhodophyceae Sản phẩmcarrageenan thương mại có màu hơi vàng, nâu vàng hoặc màu trắng, có dạng bộtthô hoặc bột mịn và gần như không mùi Các carrageenan mạch thẳng, không tan

trong ethanol, nhưng tan trong nước ở nhiệt độ 80oC tạo thành một dung dịch sệt cómàu trắng đục có độ nhớt cao, … Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loạicarrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượngcarrageenan (Độ nhớt tăng gần theo cấp số nhân với nồng độ và giảm theo nhiệtđộ) Carrageenan dễ bị khử phân giải thông qua quá trình thủy phân có xúc tác axit.

Ở nhiệt độ cao và độ pH thấp carrageenan nhanh chóng bị mất hoàn toàn chức năng[125] Các dạng tồn tại của carrageenan đều có đặc tính trương nở, tuy nhiên sựtrương nở phụ thuộc vào kiểu cấu trúc của chúng, loại ion kim loại, nồng độ ion vàhàm lượng carrageenan (Thời gian trương nở tăng theo cấp số nhân khi hàm lượngcarrageenan tăng), … [126] Các 𝜅-(kappa-) và 𝜄- (iota-) carrageenan đều thể hiệnđặc tính tạo gel trong dung dịch có chứa các cation, đặc biệt các cation như K+, Ca2+

[127] Carrageenan sở hữu nhiều hoạt tính sinh học, có liên quan tới khả năngchống khối u, điều hòa miễn dịch, chống tăng lipit máu, chống đông máu và kháng

vi rút (carrageenans là chất ức chế mạnh đối với vi rút herpes và HPV) [128].Carrageenan được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm Nóđược sử dụng như một phụ gia để tạo đông tụ, tạo tính mềm dẻo, ổn định hệ nhũtương, tạo độ đồng nhất cho sản phẩm, tạo độ xốp trong sản xuất bánh, làm tăng độtrong trong sản xuất bia, rượu [124] Trong ngành công nghiệp dược phẩm,carrageenan được dùng làm tá dược trong thuốc viên và viên nén

Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng, công thức phân tử [C6H11O4N]n.Chitosan có màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, tồn tại ở dạng vảy hoặc dạng bột, khôngmùi, không vị, không tan trong nước, kiềm, nhưng tan tốt trong các axit hữu cơ (axitaxetic, axit formic, … tạo thành dung dịch keo nhớt, trong suốt, nóng chảy ở 309 –

311oC Chitosan có khả năng hút nước, khả năng hấp phụ chất màu, kim loại, kếtdính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA,…

Trong những năm gần đây, carrageenan và chitosan được sử dụng làm chấtmang độc lập hoặc kết hợp với các polyme khác làm chất mang thuốc, trở thành vậtliệu mới với khả năng tương thích sinh học vượt trội, tăng khả năng mang thuốc, bềmặt nhỏ gọn, hỗ trợ hiệu quả trong sự gắn kết và tăng sinh của các tế bào sống cảithiện khả năng hòa tan, kiểm soát quá trình giải phóng thuốc Chitosan đã được sửdụng làm chất mang các đại phân tử trong điều trị, phân phối có kiểm soát lovastain[129-132] Ana Grenha và cộng sự (2009) đã phát triển một công thức mới của cáchạt nano bao gồm hai polyme tự nhiên, đó là chitosan và carrageenan và cho thấytiềm năng sử dụng chúng làm chất mang các đại phân tử, ứng dụng không chỉ trongviệc phân phối thuốc mà còn trong các lĩnh vực rộng hơn, chẳng hạn như kỹ thuật

mô và y học tái tạo [133]

Từ tổng quan về nguyên liệu măng cụt, các phương pháp thu nhận, phân lập các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt, đặc tính, định hướng ứng dụng của

các chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt và tổng hợp hạt kích thước nano giữa các polyme carrageenan, chitosan cho thấy:

- Vỏ quả măng cụt là một nguyên liệu tiềm năng để khai thác các hợp chất có hoạt tính sinh học (chống oxy hoá, kháng khuẩn, kháng nấm, …) như polyphenol nói chung và xanthon, α-mangostin, tanin, anthocyanin nói riêng.

- Nguồn cung cấp vỏ quả măng cụt ở Việt Nam đang ngày càng được mở rộng, nâng cao cả về số lượng và chất lượng, với sản lượng khoảng hơn 30 nghìn tấn quả/năm Hiện tại, phần vỏ quả hầu hết bị loại bỏ trở thành phế liệu và chưa được khai thác triệt để.

- Có thể áp dụng các kỹ thuật khác nhau để thu nhận các hợp chất có hoạt tính

từ vỏ quả măng cụt, trong đó trích ly bằng dung môi hữu cơ có sự hỗ trợ của các kỹ thuật siêu âm, vi sóng và xúc tác enzym nâng cao suất trích ly, bảo tồn được các hoạt chất và tiết kiệm thời gian Các chiết xuất thu được từ vỏ quả măng cụt thể hiện hoạt tính sinh học mạnh, đặc biệt hoạt tính chống oxy hoá, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, kháng virut, … có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, mỹ phẩm và thực phẩm Tuy nhiên, trong lĩnh vực thực phẩm các nghiên cứu ứng dụng chuyên sâu chưa nhiều, các chiết xuất đưa vào thực phẩm hầu như ở dạng chiết xuất thô, các đánh giá về cơ chế tác dụng, sự tương tác giữa các hoạt chất và thành phần thực phẩm còn hạn chế Đặc biệt các chiết xuất vỏ quả măng cụt tinh khiết có hoạt tính sinh học mạnh như α-mangostin mới được đánh giá

về khả năng ứng dụng trên các lĩnh vực y học, mỹ phẩm, trong hoạt động sản xuất thực phẩm chưa được quan tâm nhiều Các chiết xuất tinh khiết có hoạt tính mạnh xong sử dụng liều lượng cao có tính độc đối với sự tăng sinh của tế bào, vì vậy cần được xem xét hàm lượng khi bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm.

- Xu hướng điều chế tổ hợp hạt kích thước nano giữa các polyme tự nhiên carrageenan, chitosan tải các hoạt chất có tác dụng làm tăng tính sinh khả dụng và khắc phục được các nhược điểm về khả năng hoà tan của các hoạt chất, tăng khả năng ứng dụng của các hoạt chất trong các lĩnh vực khác nhau.