(LUẬN án TIẾN sĩ) 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

Các nghiên cứu ứng dụng chiết xuất măng cụt trong lĩnh vực thực phẩm mặc dù còn hạn chế, xong một vài kết quả nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng ứng dụng chiết xuất măng cụt như một phụ gi

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

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 nghệ sinh 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 suốt quá trình thực hiện luận án

PGS TS Phạm Thu Thuỷ, PGS.TS Nguyễn Thị Xuân Sâm và PGS.TS Lê Thanh Mai – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các cô giáo kính yêu đã tận tình hướng 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, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, GS.TS Trần Đình Thắng- Viện Công nghệ 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 học Vinh là những nhà giáo, nhà khoa học đáng kính đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm

Ban Giám hiệu, các thầy cô, cán bộ Phòng Đào tạo -Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tập thể thầy cô giáo Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm- 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, em đồng nghiệp- Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp đã bố trí thời gian, hỗ trợ 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- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã luôn động viên, khích lệ tinh thần và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án

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

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

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

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

13C- NMR Cacbon 13 Nuclear Magnetic

13

DMC Dimethylcarbonate Dimethylcarbonate

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-hydrrazyl EAE Enzyme assisted extraction Trích ly có sự hỗ trợ của enzym

EI-MS Electron Impact –Mass

Spectrometry Phổ khối va chạm electron

GC/MS Gas chromatography/Mass

Spectrometry Sắc ký khí ghép nối khối phổ

HPLC 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 nấm MAE 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

âm

UV-Vis Ultraviolet–visible

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 10oC 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 <10oC 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 cụt 42 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 100 Hình 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

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, chất lượng cuộc sống ngày càng nâng cao nhu cầu sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn ngày càng 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 đang ngày 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 giản như 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 suất cao, … hay phối hợp với các kỹ thuật xử lý nguyên liệu khác nhau: sấy, nghiền, xúc tác 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 được khai thác với mục đích dinh dưỡng (chúng là những phần bị bỏ đi trong quá trình sử dụng) Các dung môi sử dụng cũng như điều kiện thu nhận có vai trò quyết định tới hiệu suất thu hồi và hoạt tính của các hoạt chất, tuy nhiên việc lựa chọn các yếu tố này luôn được các nhà khoa học cân nhắc với sự an toàn cho người sử dụng sản phẩm lẫn người sản xuất và vấn nạn về môi trường hiện nay Các chiết xuất thu được có định hướng ứng dụng trong thực phẩm ngoài đánh giá hoạt tính còn được đánh 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 cây măng cụt là loại cây ăn quả được du nhập vào từ thế kỷ 19 và hiện nay trở thành loại 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, Đăk Nông, Bến Tre, Cần Thơ, Trà Vinh, Sóc Trăng, với tổng diện tích cả nước (năm 2021) khoảng hơn 7.528 ha [1], năng suất đạt khoảng 4÷7 tấn /ha/năm tuỳ thuộc vào kỹ thuật chăm sóc của từng vùng [2] Quả măng cụt được ví là “Nữ hoàng của trái cây”, thịt quả có hương vị thơm ngon, giàu giá trị dinh dưỡng được người tiêu dùng 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 quả măng 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 xuất măng 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 biệt trong y dược Tiêu biểu như: Các chiết xuất xanthon có tiềm năng ứng dụng trong chống đái tháo đường, chống tăng lipid máu, chống xơ vữa động mạch, kháng khuẩn, 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 ứng dụng chiết xuất măng cụt trong lĩnh vực thực phẩm mặc dù còn hạn chế, xong một vài kết quả nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng ứng dụng chiết xuất măng cụt như một phụ gia trong chế biến và bảo quản thực phẩm, khả năng chống oxy hoá, kéo dài 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], khả năng tạo màu cho nước quả măng cụt , … Tuy nhiên, liều lượng sử dụng cần được xác định dựa trên các hoạt tính được nghiên cứu bởi một số nghiên cứu phản ánh độc tính của chúng khi sử dụng ở liều cao, như với 3,98% xanthon và 2,2% tanin của 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 thu được từ các nguồn nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêng còn có những đặc tính như khả năng hoà tan trong các môi trường khác nhau, độ kém 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 dụng của các hoạt chất được nhiều nhà khoa học quan tâm gần đây là tạo ra các chế phẩm dạng nano từ việc kết hợp các hoạt chất này với một hoặc nhiều chất mang khác nhau Ví dụ như sự kết hợp giữa α-mangostin với một hoặc nhiều polyme tự nhiên như carrageenan, chitosan, alginate, cellulose, … tạo ra các tổ hợp dạng hạt nano, sợi nano

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 nhu cầu về nguồn nguyên liệu tự nhiên để khai thác các sản phẩm có các hoạt tính và đặc 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 măng cụt có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong bảo quản và chế biến 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 địa phương: 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 xuất giàu các hợp chất có hoạt tính sinh học (như polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam

2 Xây dựng được cơ sở dữ liệu về hoạt tính của các chiết xuất măng cụt: chiết xuất, 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 hợp dạng hạt nano giữa carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin phân lập từ vỏ quả 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 chế biến 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 (như polyphenol, 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: chiết xuất 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 hạt nano carrageenan, chitosan và chiết xuất α-mangostin

6 Khảo sát ứng dụng các chiết xuất của vỏ quả măng cụt Việt Nam trong chế biến một số thực phẩm như giò, rượu vang, rượu màu… làm tăng hàm lượng hoạt chất 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; Xác định 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 hoạt tính sinh học (polyphenol, tanin, xanthon) từ vỏ quả măng cụt Việt Nam: trích ly với dung môi thông thường, trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym và trích ly có hỗ trợ siêu âm; xác định 2 phương pháp trích ly có hỗ trợ xúc tác của enzym Pectinex Ultra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm đều có hiệu suất trích ly các hợp chất polyphenol tổng số đạt hơn 90% và đều có khả năng nâng cao hiệu suất thu nhận chiết xuất trong đó phương pháp siêu âm bảo tồn hoạt tính của các chiết xuất tốt hơn (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 phân đoạn ethyl acetate (cặn EtOAc) thu được từ vỏ quả măng cụt khô Việt Nam (với 7 hoạt 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 quả măng cụt Việt Nam: garcinoxanthone V (C24H26O8) và deoxygartanin A (C23H24O6)

4 Nghiên cứu chế tạo được tổ hợp hạt nano trên cơ sở 2 polyme tự nhiên carrageenan 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 năng hoà tan, hoạt tính chống oxy hoá, hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định, độc tính tế bào thường dòng Vero và động học quá trình giải phóng α- mangostin của tổ hợp hạt 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, chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG trong sản xuất giò nhằm tăng khả năng kháng vi sinh vật Ứng dụng chiết xuất α-mangostin và hạt nano tổ hợp CCG trong sản xuất rượu vang nho đỏ Ninh Thuận và rượu màu nhằm tăng hàm lượng hoạt chất chống oxy hoá, kháng khuẩn polyphenol (α-mangostin), tạo màu vàng cho sản phẩm 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: Bình Dương, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, Lâm Đồng; Nghiên cứu thành phần hoá học của cặn chiết phân đoạn ethyl acetate từ vỏ quả măng cụt khô Việt Nam 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 7 hoạt 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 (C24H26O8) và deoxygartanin A (C23H24O6)

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 Pectinex Ultra SP-L và trích ly có hỗ trợ siêu âm là cơ sở khoa học để xây dựng quy trình công 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 trợ xúc tác enzym

3 Xác định được giải pháp công nghệ chế tạo hạt nano tổ hợp trên cơ sở 2 polyme tự nhiên carrageenan, chitosan với chiết xuất α-mangostin bằng phương pháp gel hoá ion Các dữ liệu về đặc trưng (cấu trúc, hình dạng, kích thước, ), hoạt tính (kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hoá), độc tính với tế bào thường dòng Vero và động học quá trình giải phóng α-mangostin trong các dung dịch có pH khác nhau là cơ sở khoa học để định hướng ứng dụng tổ hợp nano này trong các lĩnh vực khác 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 địa phương, nhất là các dữ liệu về các chất phân lập từ vỏ quả măng cụt Lâm Đồng và Cần Thơ là nguồn tư liệu tốt cho các nhà khoa học, các học viên quan tâm tới vấn đề này

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 khác nhau đặc biệt trong lĩnh vực Thực phẩm

3 Kết quả bước đầu ứng dụng các chiết xuất măng cụt vào sản xuất một số sản phẩm như giò, rượu vang, rượu màu cho thấy tiềm năng sử sụng các chiết xuất măng 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 giá trị về việc tận dụng phế liệu nông nghiệp (vỏ quả măng cụt) vào khai thác, sản xuất các sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu 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); Việt Nam (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] Sản lượng măng cụt xuất khẩu ước tính năm 2020 trên toàn cầu đạt 230.000 tấn, dự báo tới 2030 đạt 84 triệu tấn xoài, măng cụt và ổi xuất khẩu (riêng măng cụt ước tính chiếm 10% tương đương với 840.000 tấn) Trong đó, 75% từ các nước khu vực châu 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 được trồng chủ yếu ở các tỉnh Nam bộ với tổng diện tích khoảng 7.582 ha (Theo khảo sát của Liên minh HTX Việt Nam, tính đến 2021) [1] Trong đó, ở Đông Nam bộ có khoảng 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 Đồng bằng 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), …., năng suất khoảng 4÷11 tấn/ha/năm tuỳ thuộc và sự chăm sóc và đặc điểm của từng địa phương Theo dự án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa, quả tươi của Việt Nam, 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 nghìn tấn/năm Ngoài ra, hiện nay nhiều tỉnh miền Nam Trung bộ cũng chú trọng phát triển diện tích trồng măng cụt, như Quảng Nam (đang triển khai đề án phát triển cây măng cụt theo hướng hữu cơ với quy mô 5000 ha; dự tính tới 2025 đạt 500ha, 2030 đạt 1000 ha) [21], Đăk Nông (mục tiêu đến năm 2030 sẽ tạo được vùng nguyên liệu măng cụt khoảng 300ha, sản lượng từ 2.000 ÷ 2.500 tấn/vụ) [2] Như vậy, nguồn cung cấp quả măng cụt ở Việt Nam ngày càng được mở rộng, phát triển cả về số lượng 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 bằng Sông 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 như Quảng Nam, Đăk Nông, … và Lâm Đồng thì thời vụ lại tới muộn hơn, bắt đầu từ tháng 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 và đầu nhụy tồn tại, vỏ quả khi chín có màu tím đỏ, dai, xốp, bên trong quả chứa 5 ÷ 8 hạt, 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 phần thịt 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 của ngành nông nghiệp [3] Loại quả này có hương vị thơm ngon và giàu giá trị dinh dưỡng, 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 thịt quả ăn được thì chứa khoảng 79,2g nước; 0,5g chất đạm; một ít chất béo; 19,8g chất đường và bột; 0,3g chất xơ; 11mg Ca; 17mg P; 0,9mg Fe; 4,2µg vimin A; 66 mg vitamin 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 vỏ trong 48% [22] Màu sắc của lớp vỏ quả thay đổi từ xanh sang tím đen tuỳ theo độ chín của quả sau thu hái Trong dân gian, phẩn vỏ quả măng cụt được sử dụng như một 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 chỉ một phần nhỏ đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (doanh thu từ xuất khẩu mới chỉ đạt 30,063 triệu USD, 2018) tập trung vào một số thương hiệu măng cụt như Lái Thiêu, Tân Quy và gần đây là măng cụt Cát Tiên [23] Bên cạnh đó, với đặc tính khó bảo quản của quả măng cụt, lượng quả hư hỏng sau thu hoạch khá lớn (25 ÷ 30%) với nhiều kiểu hư hỏng khác nhau, như thối, dập nát, trầy xước, chảy nhựa, …

Về thành phần hoá học của vỏ quả măng cụt, theo những nghiên cứu đã được công bố, hiện nay đã có hơn 85 hợp chất thứ cấp được phân lập từ vỏ quả măng 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 thành phần 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%

cyanidin-3-bao gồm chủ yếu là tanin ngưng tụ [28]), điển hình như epicatechin, catechin, v.v

So sánh với một số nguyên liệu được sử dụng để khai thác polyphenol lá ổi (hàm lượng 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 quả măng 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 Bảng 1.1 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 thực trạng 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 vỏ quả măng cụt phế thải sẽ tận thu được các hoạt chất quý, góp phần giải quyết vẫn nạn 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

Tài liệu tham khảo

sóng, siêu âm, áp lực cao, kết hợp với xúc tác của enzym, v.v đã được áp dụng nhằm 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 để thu được các hợp chất nhất định từ các nguồn nguyên liệu khác nhau Dựa vào khả năng hoà tan khác nhau của một chất trong các dung môi khác nhau để đưa ra phương pháp phân tách chúng Phương pháp này cho phép chuyển một hay một hỗn hợp các chất nằm trong một chất rắn hay một dung dịch khác vào dung môi, sau đó loại 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 các hợp chất có hoạt tính từ nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêng

Trích ly rắn lỏng là quá trình sử dụng một dung môi để chiết xuất các hợp chất từ một mẫu rắn Các hợp chất được trích ly có thể là chất cần thu nhận hoặc trong một số ít trường hợp hỗn hợp chất trích ly là những chất phải được loại bỏ khỏi mẫu Quá trình trích ly bao gồm các giai đoạn: giai đoạn dung môi thâm nhập vào 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 tiếp xúc 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 quá trình 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 nguyên liệu, bản chất của dung môi, chế độ trích ly (nhiệt độ, thời gian, …), phương pháp trích ly (trích ly động có khuấy đảo nguyên liệu hoặc không khuấy đảo, trích ly 1 lần hoặc lặp lại nhiều lần), thiết bị trích ly (như thiết bị trích ly Soxhlet, siêu âm, vi sóng, …), … Ngoài ra trong thực tế để cân nhắc giải pháp công nghệ cho quá trình trích 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 phẩm định 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 rắn lỏng với cả nguyên liệu vỏ quả măng cụt tươi [47] hoặc khô [48, 49] để khai thác các hợp chất polyphenol có hoạt tính như tanin, anthocyanin, xanthon, … Dung môi thường sử dụng như methanol, ethanol, nước, acetone, ethyl cacetate, n-hexan, nước, diclometan, … để tách các hợp chất có hoạt tính từ vỏ quả măng cụt [5, 27,

28, 47, 50-55] Dung môi methanol được sử dụng như một dung môi hiệu qủa để thu nhận các hợp chất polyphenol trong cả phân tích lẫn khai thác ứng dụng, tuy nhiên các dung môi như lactate ethyl, dimethylcarbonate (DMC), methyltetrahydrofuran (MeTHF) và đặc biệt ethanol là những dung môi xanh để khai thác các hợp chất có hoạt tính sinh học có hướng ứng dụng trong các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm với hiệu quả khai thác cao, độ chọn lọc cao, tiết kiệm 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 và khả 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 Soxhlet hoặc 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 khuấy đảo [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) là phương pháp sử dụng sóng siêu âm có tần số từ 20kHz tới vài gigahertz Nguyên liệu thực vật và dung môi hấp thụ năng lượng của sóng siêu âm và chuyển chúng thành nhiệt năng Tần suất, cường độ và thời gian xử lý siêu âm ảnh hưởng đến lượng nhiệt tạo ra trong vật liệu Năng lượng nhiệt này làm biến tính protein, phá hủy tế bào thực vật và tăng giải phóng hoạt chất từ tế bào thực vật Ngoài ra, sóng siêu âm tạo ra các hiệu ứng cơ học như rung với tần số cao, tạo áp suất bức xạ, tạo lực cắt dẫn đến làm biến tính protein, phá hỏng tế bào và mô thực vật Đồng thời sóng siêu âm tạo ra chu

kỳ áp suất cao và áp suất thấp xen kẽ trong môi trường chất lỏng Trong chu kỳ áp suất thấp, sóng siêu âm cường độ cao tạo ra các bong bóng chân không nhỏ trong chất lỏng Trong chu kỳ áp suất cao, các bong bóng chân không nhỏ này bị vỡ hoàn toàn, tạo ra lỗ hổng, các tia chất lỏng có tốc độ cao tác động như lực cắt mạnh lên thành tế bào thực vật, phá vỡ thành tế bào và màng tế bào, 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 gian trích ly ngắn hơn, sử dụng ít dung môi hơn, năng suất trích ly cao hơn và sản phẩm bảo tồn được hoạt tính của chất tốt hơn so với phương pháp trích ly bằng dung môi thông thường [59-62] Trích ly có hỗ trợ của siêu âm đã được sử dụng hiệu quả trong các nghiên cứu về các hợp chất xanthon từ vỏ quả măng cụt [63-65], chiết xuất 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 nhận anthocyanin từ vỏ quả măng cụt [52, 61] Hiệu suất trích ly anthocyanin và phenolic tổng số từ bột vỏ quả măng cụt khô với dung môi methanol cao hơn so với phương 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 pha phân tán và giảm biên độ sóng âm theo khoảng cách Vùng siêu âm chỉ được kích hoạt 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 nay phương 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 nhược điểm 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 ly các hợp chất như polyphenol, xanthon cao hơn so với các phương pháp trích ly bằng dung 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 hỗ trợ 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 thực hiện các phương pháp khai thác thông thường Các hợp chất hoạt tính sinh học trong thực vật tồn tại ở dạng phức tạp, liên kết với các phân tử cellulose, pectin, tinh bột và protein trong thành tế bào Quả măng cụt cũng là một loại quả mà trong vỏ quả rất giàu các hợp chất cellulose, pectin, protein, carbanhydrate, , các hợp chất này 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 và amylase 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 thủy phân các thành phần thành tế bào, do đó làm tăng tính thấm của thành tế bào và tăng hiệu suất giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học từ tế bào thực vật trong quá trình 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 từ tảo đỏ Palmaria palmata [71] α-amylase là nhóm enzym xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết (1,4)-alpha-D-glycoside trong tinh bột và polysaccharide Một số chế

phẩm 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 đẳng sâm 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 ưu điểm như: có thể làm tăng hiệu suất chiết mà không cần dụng cụ tinh vi hay thiết bị hiện đại nào, điều kiện ứng dụng nhẹ nhàng và không nguy hiểm Tuy nhiên, trong một số trường hợp mặc dù làm tăng hiệu suất trích ly nhưng hoạt tính của chiết xuất thu được bị giảm hoặc việc áp dụng vào các quy trình có những hạn chế và được quy 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 Sau khi trích ly thu được dịch chiết thường là một hỗn hợp gồm các hoạt chất và một số chất 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 tiến hành phân lập từng chất dưới dạng tinh khiết

Có nhiều phương pháp được sử dụng để phân lập các chất từ một hỗn hợp, như các 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 hỗn hợp vào một hoặc một hỗn hợp các dung môi Trong quá trình để yên, dung môi bốc hơi từ từ, thành phần khó tan nhất sẽ kết tủa hoặc kết tinh trước Lọc lấy phần phần 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 bay hơi 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 một hỗn hợp 2 hoặc 3 dung môi trong trường hợp các chất khó kết tinh Đối với một số nhóm chất đặc biệt, để phân lập người ta tạo ra các dẫn chất ít tan ví dụ tạo muối picrat 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 khỏi hỗn hợp dựa vào tính chất lý hóa khác nhau của các chất thành phần như độ hòa tan trong 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 để tách phân đoạn các hợp chất xanthon trong dịch trích ly từ vỏ quả măng cụt, các xanthon thu được ở phân đoạn n-hexan, ethylacetate [74], tanin thu được ở phân đoạn acetone [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 vai trò 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 pha động và pha tĩnh tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan) Các chất khác nhau sẽ có ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh Trong quá trình pha động chuyển động dọc theo hệ sắc ký hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác sẽ lặp đi lặp lại quá trình hấp phụ và phản hấp phụ Kết quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua hệ thống sắc ký so với các chất tương tác yếu 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 chất khác nhau Tính chất của các chất cần tách cũng rất thay đổi, từ các chất không hay rất kém phân cực tới các chất phân cực mạnh, từ các chất phân tử nhỏ tới các đại phân tử Hàm lượng các chất trong hỗn hợp cũng rất thay đổi từ vài % tới %o hay thậm chí thấp hơn Trong những trường hợp như vậy, các phương pháp phân lập cổ điển 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 suất trung 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 các loại 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 mịn của chất hấp phụ rất quan trọng, nó phản ánh số đĩa lý thuyết và khả năng tách của chất hấp phụ Độ hạt của chất hấp phụ càng nhỏ thì số đĩa lý thuyết càng lớn, khả năng phân tách càng cao và ngược lại Tuy nhiên nếu chất hấp phụ có kích thước hạt càng nhỏ thì tốc độ chảy càng giảm Trong một số trường hợp nếu trọng lực không 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 môi acetone và nước [28], …

Nghiên cứu của Sakai và cộng sự (1993), sử dụng sắc ký lớp mỏng với silica gel 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 dược trong điều trị các bệnh về đường ruột Đến nay, rất nhiều công trình nghiên cứu đã được 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 lĩnh vực đã được công bố Các nhóm hợp chất phenolic (polyphenol) điển hình như xanthon, 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 học mạnh như hoạt tính chống oxy hoá, kháng một số vi sinh vật kiểm định, …, có thấy tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt trong y dược Một vài nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng chiết xuất măng cụt trong lĩnh vực khoa học thực phẩm như bổ sung vào một số sản phẩm thực phẩm chức năng, nước hoa quả, sữa chua, mứt hoa quả, sản xuất thức ăn chăn nuôi, tạo màng bảo quản thực phẩm, 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 tính khoảng 6,6% chất khô [27], thành phần đa dạng với hơn 68 xanthon đã được phân lập [11] Trong đó α- và γ-mangostin được xác định là những xanthon chính, chiếm phần lớn trong các chiết xuất từ vỏ quả măng cụt Tiếp sau đó là các xanthon khác như: β- mangostin; gartanin; 8-Deoxygartanin, mangostanin, 7-O-Dimethyl mangostanin, garcixanthone A, B, C; garcinone -C, E; 1,3,6-trihydroxy-2-(3-methylbut-2-enyl)-8-(3-formyloxy-3-methylbutyl)–xanthone; mangostanaxanthone III, IV, V, VI và VII, v.v… Các loại xanthon này được đánh giá là có nhiều hoạt tính 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 nhiều phương pháp khác nhau, tiêu biểu như phương pháp ngâm chiết thông thường trong các 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 dung môi hữu cơ truyền thống [56, 68, 78] đến các kỹ thuật mới, hiện đại như trích ly bằng dung môi siêu tới hạn [79], kỹ thuật trích ly hỗ trợ siêu âm [56, 60, 78], vi sóng [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 quả măng cụt, tuy nhiên thời gian trích ly kéo dài trong nhiều giờ hoặc đòi hỏi nhiệu độ cao (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 thu nhận các hoạt chất xanthon, rút ngắn thời gian trích ly, tiết kiệm dung môi, thân thiện với môi trường và bảo tồn được hoạt tính [80], ngoài ra có thể thiết kế hệ thống chiết và phân lập tự động, liên tục, thu được nhiều hợp chất mục tiêu và ứng dụng quy mô công nghiệp [60] Các chiết xuất xanthon thu được từ vỏ quả măng cụt 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 nhiều lĩnh 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 động mạch, kháng khuẩn, chống ung thư, bảo vệ tim, chống viêm, chống vi rút, điều hoà miễn dịch, … [8] Chiết xuất α-, β-, γ-mangostin và gartanin từ vỏ quả măng cụt có khả năng làm giảm nếp nhăn da do tia UVB gây ra, trong đó α-mangostin có tác dụng mạnh hơn cả [9] Gần đây, các chiết xuất xanthon măng cụt còn được nghiên cứu 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 xanthon măng cụt, α-mangostin là một xanthon chính được phân lập đầu tiên từ vỏ quả măng 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 tính cũng 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 hoạt tính 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 bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson [89, 90], hoạt tính làm giảm sắc tố trên da [91], làm giảm 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 được nghiên 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 thấy tiềm năng ứng dụng các chiết xuất xanthon măng cụt trong lĩnh vực thực phẩm Cụ thể như nghiên cứu ứng dụng cao chiết ethanol tổng bổ sung vào một số sản phẩm như dầu hướng dương để tăng khả năng chống oxy hoá chất béo [13], trong sản xuất nước măng cụt, rượu vang nho làm tăng hàm lượng hợp chất phenol, cải thiện vị cho 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 thấy thành phần chủ yếu của tanin ở vỏ quả măng cụt là tanin ngưng tụ procyanidin cùng với một vài đơn vị prodelphinidin, một lượng nhỏ lập thể của afzelechin/epiafzelechin, catechin/epicatechin và gallocatechin/epigallocatechin [54] Mức độ tập trung nhóm hoạt chất này trong vỏ quả măng cụt khá cao so với một 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 tanin ngưng 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 Sephadex LH-20 thu được tanin tinh khiết, đồng thời đã ứng dụng làm đông tụ protein trong sản xuất rượu vang và cải thiện vị chát cho rượu Theo nghiên cứu này, hiệu suất thu hồi tanin tinh khiết đạt 27,48% [6]

Các proanthocyanidin được phân lập từ vỏ quả măng cụt có khả năng diệt gốc peroxyl mạnh, khả năng thu gom gốc tự do cao (1,7 × 104 μmol TE/g, cao hơn nhiều so với chiết xuất từ vỏ thông và hạt nho) [27] Các phenolic từ vỏ quả măng cụt có khả năng kết tủa protein mạnh mẽ [95] và cũng chính đặc tính này khiến cho khi bổ sung 0,1g chất xuất tanin tinh khiết/100mL rượu vang đã làm kết lắng protein trong rượu vang hỗ trợ cho quá trình là trong rượu, đồng thời nó cũng làm tăng 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], sự

thay đổi màu sắc này có mối quan hệ chặt chẽ với thành phần anthocyanin trong quả, đặc biệt là lượng anthocyanin ở lớp vỏ ngoài của quả Trong giai đoạn sau thu hoạch, 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 đạt đỉnh ở giai đoạn chín thực thụ (vỏ quả có màu tím đen) Hàm lượng anthocyanin ở lớp vỏ ngoài cao hơn ở lớp vỏ quả bên trong [5, 22] Các anthocyanin trong vỏ quả ngoài 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 là những thành phần tăng lên cùng với sự chín của quả sau thu hoạch Tổng hàm lượng 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-3-sophoroside vào khoảng 3126±207,7 mg/kg chất khô, cyanidin-3-glucoside và cyaniding-glucosideX là 842±21,9 mg/kg [5] Trữ lượng anthocyanin trong vỏ quả măng cụt khá cao so với một số nguyên liệu truyền thống như: trong quả dâu là 1,188%, 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 quả măng 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 đổi tùy thuộc vào độ chín của quả và phân bổ chủ yếu ở 2 bộ phận: Vỏ ngoài và vỏ trong [96] Hầu hết các nghiên cứu cho thấy: để khai thác anthocyanin từ vỏ quả măng cụt thường sử dụng phương pháp ngâm chiết trong các dung môi khác nhau

như methanol [96-98], ethanol [47, 48, 99], nước [3, 22], … Ngoài ra, phương pháp ngâm chiết có sự hỗ trợ của siêu âm cũng được áp dụng để nâng cao hiệu suất tách chiết anthocyanin [52], [61] Các công bố cũng chỉ ra rằng: Việc sử dụng hỗn hợp nhiều dung môi như hệ dung môi methanol với nước hay ethanol với nước, đặc biệt dung môi chiết được axit hóa thì hiệu quả khai thác anthocyanin và khả năng phục hồi 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 axit được 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 quả tươi trước khi làm khô để bảo quản và sử dụng sẽ tiêu diệt được hệ men và bảo tồn được lượng anthocyanin [100] Ngoài phương pháp ngâm chiết trong dung môi thì hiện nay một số kỹ thuật hiện đại cũng đang được quan tâm sử dụng để nâng cao hiệu quả thu hồi anthocyanin, giảm thời gian chiết, tiêu biểu như chiết có hỗ trợ của siêu âm [61] Các chiết xuất anthocyanin măng cụt cũng như khai thác từ các thực vật khác chủ yếu được sử ựng ở dạng thô Để làm tăng độ tinh khiết, chiết xuất anthocyanin thô sau đó được phân lập và tinh chế bằng nhiều cách thức khác nhau như 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 màu cho sản phẩm, ngoài ra chiết xuất này cũng được nghiên cứu với khả năng chống oxy hoá và kháng khuẩn sẽ góp phần cải thiện hai đặc tính này cho sản phẩm Vì vậy ngày càng nhiều nghiên cứu khai thác và sử dụng chiết xuất anthocyanin Trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm, chiết xuất anthocyanin từ vỏ quả măng cụt là thành phần chính tạo nên màu sắc cho sản phẩm bột nước ép măng cụt, tuy nhiên hợp chất này 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 (khả năng 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 quả măng cụt có hương vị thơm ngon, nhiều chất dinh dưỡng, được người tiêu dùng yêu thích Quả măng cụt không chỉ được sử dụng ăn tươi, chế biến thành các món ăn còn được nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất vang [102], nước quả, kẹo, đặc biệt phần vỏ quả trong những năm gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu 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 măng cụt đã được nhiều nghiên cứu công bố, trong đó các phần lớn các nghiên cứu tập trung vào nhóm hợp chất xanthon [49, 55, 56, 103, 104] Nhiều xanthon đã được phân 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 oxy hoá 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 cũng được một số nhà khoa học quan tâm Nguyễn Văn Đậu và cộng sự (2012) đã phân lập 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 μM) (2016) [107] Đàm Sao Mai và cộng sự nghiên cứu thu 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], chống tăng 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 măng cụt được đánh giá có tiềm năng ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực y dược Ngoài ra một số nghiên cứu cũng cho thấy chiết xuất măng cụt có khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như hoá nhuộm (dịch chiết măng cụt được nghiên cứu ứng dụng trong nhuộm màu cho vải lụa tơ tằm [3]), bảo quản và chế biến thực phẩm (chiết xuất 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 thu được từ các nguồn nguyên liệu thực vật nói chung và từ vỏ quả măng cụt nói riêng còn có những đặc tính như khả năng hoà tan trong các môi trường khác nhau của các hợp chất nhóm xanthon, độ kém bền màu của anthocyanin, … 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 dụng của các hoạt chất được nhiều nhà khoa học quan tâm gần đây là tạo ra các chế phẩm dạng nano từ việc kết hợp các 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 thiện khả năng hòa tan (từ 0,2 ± 0,2 μg/mL lên 2743 ± 11 μg/mL), nâng cao các đặc tính dược 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 hợp hạt nano của chiết xuất chứa 81% α-mangostin với polyme Eudragit RL100/RS100 giúp 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 sử dụng làm chất mang, chất bao bọc α-mangostin, mở rộng tiềm năng ứng dụng hoạt chất 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 điều trị 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) (PEG-PLA), tổ hợp dạng sợi nano của α-mangostin với polyvinylpyrrolidone [16, 122] Kỹ thuật điều chế tổ hợp dạng kích thước nano tải các hoạt chất như α-mangostin trở thành một kỹ thuật đầy hứa hẹn để tăng độ hòa tan, tính chọn lọc và hiệu quả trong điều trị bệnh và ứng dụng trong các lĩnh vực khác [123]

Trong số các nguyên liệu polyme được sử dụng để làm chất tải các hoạt chất thì 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-1,4 glycosidic, các gốc sulfate nằm ở các vị trí C2 và C4 Dựa trên cấu trúc hóa học phân 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 nhiên này được chiết xuất từ một số loài rong biển đỏ thuộc lớp Rhodophyceae Sản phẩm carrageenan thương mại có màu hơi vàng, nâu vàng hoặc màu trắng, có dạng bột thô 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 có màu trắng đục có độ nhớt cao, … Độ nhớt của dung dịch tùy thuộc vào loại carrageenan, khối lượng phân tử, nhiệt độ, các ion có mặt và hàm lượng carrageenan (Độ nhớt tăng gần theo cấp số nhân với nồng độ và giảm theo nhiệt độ) 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 sự trương nở phụ thuộc vào kiểu cấu trúc của chúng, loại ion kim loại, nồng độ ion và hàm lượng carrageenan (Thời gian trương nở tăng theo cấp số nhân khi hàm lượng carrageenan tăng), … [126] Các 𝜅-(kappa-) và 𝜄- (iota-) carrageenan đều thể hiện đặc 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 năng chống 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 Nó được sử dụng như một phụ gia để tạo đông tụ, tạo tính mềm dẻo, ổn định hệ nhũ tương, tạo độ đồng nhất cho sản phẩm, tạo độ xốp trong sản xuất bánh, làm tăng độ trong 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, không mùi, không vị, không tan trong nước, kiềm, nhưng tan tốt trong các axit hữu cơ (axit axetic, 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, kết dính với chất béo, kháng khuẩn, kháng nấm, mang DNA,…

Trong những năm gần đây, carrageenan và chitosan được sử dụng làm chất mang độc lập hoặc kết hợp với các polyme khác làm chất mang thuốc, trở thành vật liệu mới với khả năng tương thích sinh học vượt trội, tăng khả năng mang thuốc, bề mặt nhỏ gọn, hỗ trợ hiệu quả trong sự gắn kết và tăng sinh của các tế bào sống cải thiện khả năng hòa tan, kiểm soát quá trình giải phóng thuốc Chitosan đã được sử dụng 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 các hạt nano bao gồm hai polyme tự nhiên, đó là chitosan và carrageenan và cho thấy tiềm năng sử dụng chúng làm chất mang các đại phân tử, ứng dụng không chỉ trong việc 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

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu

Hình 2.1 Quy trình chuẩn bị nguyên liệu nghiên cứu

Mỗi địa phương thu hái từ 30÷50kg quả măng cụt ở độ chín ăn được, vỏ quả

có tím đậu/nâu tím, thịt quả màu trắng, vị ngọt dịu, hương thơm đặc trưng Ngay sau khi thu hái được sơ chế: rửa, tách riêng các phần thịt quả, vỏ quả và cuống

Phần vỏ quả ngay sau khi tách được thái lát có độ dày từ 1÷2 mm và làm khô bằng cách hong khô tự nhiên trước quạt, tránh ánh nắng trực tiếp tới độ ẩm < 12% [7]

Vỏ quả khô sau đó được nghiền nhỏ tới kích thước hạt lọt sàng có đường kính lỗ sàng d = 1mm để thu bột vỏ quả măng cụt khô làm nguyên liệu nghiên cứu Bột vỏ

quả măng cụt khô nếu chưa sử dụng sẽ được đóng gói, hút chân không trong túi PE

và bảo quản ở nhiệt độ phòng sử dụng không quá 8 ngày [134], hoặc ở nhiệt độ

-21oC cho tới khi sử dụng

2.1.2 Hoá chất và thiết bị

2.1.2.1 Hóa chất sử dụng làm dung môi trích ly và phân tích cơ bản

Các hoá chất chính sử dụng trong nghiên cứu được thống kê trong Bảng 2.1:

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

1 C2H5OH (Cồn thực phẩm)

2 C2H5OH (EtOH) Merck (Đức) 99,7%

3 CH3OH (MeOH) Merck (Đức) 99,8%

4 Ethyl acetate (AcOEt)

5 CH2Cl2 (DCM) Merck (Đức) 99,5%

8 Butanol (n-buOH) Sigma Aldrich (Mỹ) 99,7%

9 picrylhydrazyl (DPPH)

2,2-Diphenyl-1-Sigma Aldrich (Mỹ) Dạng tinh thể

10 Folin Ciocalteu Merck (Đức) 2N

11 Silica gel Merck (Đức) Sephadex LH-20 Sigma Aldrich (Mỹ)

12 Natri triphosphat (STPP)

Sigma Aldrich (Mỹ) Dạng hạt, màu trắng, độ tinh khiết

16 Các hoá chất khác:

KCl, CaCl2,

KH2PO4, NaOH, HCl, CH3COOH, …

Trung Quốc