Nghiên cứu tạo một số chế phẩm chức năng chứa tinh dầu nghệ vàng 2

Hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng được biết đến như kháng vi sinh vật, diệt côn trùng, kích thích miễn dịch… Do đó, chúng tôi đã tiến hành với đề tài: “Nghiên cứu tạo một số chế

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trên thế giới và ở nước ta hiện nay, việc nghiên cứu, thu nhận và ứng dụng các chất hoạt tính sinh học từ thực vật đã và đang được quan tâm, phát triển Trong các loại thực vật được nghiên cứu ứng

dụng, cây nghệ vàng, tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng (Zingiberaceae), là một họ thực vật phân bố rộng khắp các

vùng nhiệt đới Hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng được biết đến như kháng vi sinh vật, diệt côn trùng, kích thích miễn dịch…

Do đó, chúng tôi đã tiến hành với đề tài: “Nghiên cứu tạo một

số chế phẩm chức năng có chứa tinh dầu nghệ vàng” là hướng đi

nhằm sử dụng các chất tự nhiên có hoạt tính sinh học, để tạo ra các chế phẩm có tiềm năng sử dụng trong thực tế, không gây hại cho sức khoẻ con người, thay thế cho hóa chất tổng hợp hiện đang được dùng

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Sử dụng tinh dầu nghệ kết hợp với một số phụ gia nhằm mục tiêu:

- Tạo chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng có tiềm năng sử dụng trong bảo quản quả tươi sau thu hoạch, thân thiện với môi trường, không độc hại cho người sử dụng

- Tạo chế phẩm chăm sóc da có khả năng phòng chống các bệnh nấm ngoài da và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng

3 Nội dung nghiên cứu:

 Khảo sát phương pháp thu nhận tinh dầu nghệ vàng

 Xác định chỉ số hóa lý và phân tích các cấu tử trong tinh dầu

 Xác định khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu in vitro

 Nghiên cứu xây dựng quy trình bảo quản cam bằng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng

- Xác định nồng độ tinh dầu và công thức tạo chế phẩm bảo quản quả sau thu hoạch đạt hiệu quả cao

- Xây dựng quy trình sử dụng chế phẩm bảo quản quy mô nhỏ

- Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm đến quả sau thời gian bảo quản

- Đánh giá độ an toàn của chế phẩm

 Nghiên cứu tạo chế phẩm chăm sóc da có chứa tinh dầu nghệ vàng

- Đánh giá khả năng ức chế sinh trưởng nấm da của tinh dầu nghệ vàng

- Xác định nồng độ tinh dầu và công thức tạo chế phẩm chăm sóc da

- Đánh giá độ kích ứng da của chế phẩm chăm sóc da

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

4.2 Ý nghĩa thực tế

Chế phẩm có chứa tinh dầu nghệ vàng dùng trong bảo quản sau thu hoạch có tiềm năng áp dụng trong bảo quản quả có giá trị xuất khẩu, đáp ứng yêu cầu cao của các nhà nhập khẩu Chế phẩm chăm sóc da là tiền đề để phát triển các loại thuốc chống nấm da tự nhiên, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng

5 Tính mới của đề tài

Luận án là công trình nghiên cứu khoa học và đã xác định được các hợp chất có trong tinh dầu nghệ vàng Hưng Yên chủ yếu thuộc nhóm sesquitecpen, đồng thời xác định hoạt tính đối kháng một số loại vi sinh vật gây hỏng quả và 2 chủng nấm da, là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm mới làm phong phú thêm tính ứng dụng của tinh dầu nghệ trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch và y dược

Xây dựng quy trình bảo quản Cam bằng chế phẩm sinh học có chứa tinh dầu nghệ ở nhiệt độ thường an toàn, hiệu quả, góp phần đa dạng hóa các biện pháp bảo quản sau thu hoạch ở Việt Nam an toàn, thân thiện môi trường

Bước đầu nghiên cứu đưa ra công thức chế phẩm chăm sóc da có chứa tinh dầu nghệ vàng thay thế các chất bảo quản tổng hợp trong

mỹ phẩm và chất kháng nấm trong phòng và điều trị bệnh nấm da, bảo vệ sức khỏe cộng đồng

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây nghệ vàng

Nghệ vàng (Curcuma longa L.) , là thành viên của họ gừng (Zingiberaceae) còn có tên gọi là Khương hoàng Nghệ được sử

dụng rộng rãi trong thực phẩm làm phụ gia tạo hương vị và trong y học cổ truyền chữa bệnh dạ dày, thuốc bổ, dùng ngoài để bảo vệ và chữa các bệnh ngoài da Nghiên cứu gần đây tập trung vào tác dụng kháng khuẩn, chống ung thư, chống viêm, bảo vệ gan và chống oxy hoá, ngoài ra còn sử dụng nghệ trong chữa rối loạn dạ dày và bệnh tim mạch

1.2 Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng

1.2.1 Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng

Thành phần hóa học của củ (thân rễ) cây nghệ chứa ít nhất 7% các loại dầu dễ bay hơi có sắc tố màu vàng Phụ thuộc vào cây trồng

và phương pháp thu nhận tinh dầu, các thành phần chính trong tinh dầu thay đổi khá lớn Thành phần chính là sesquiterpenes và monoterpenes là những hợp chất đã được chứng minh có hoạt tính kháng khuẩn như curcumene, zingiberene, bisabolene, β -phellandrene, ar-turmerone và turmerone…

1.2.2 Hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng

Hoạt tính chống viêm

Hoạt tính chống oxy hóa

Hoạt tính kháng vi sinh vật

1.3 Các phương pháp khai thác tinh dầu

1.3.2 Phương pháp trich ly bằng dung môi dễ bay hơi

Quá trình tách dung môi mất nhiều thời gian và tinh chế thu tinh dầu phức tạp

1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam trong việc

khai thác hoạt tính sinh học của Curcuma longa L

Qua các nghiên cứu trên thế giới có thể thấy nghệ đã được dùng để tạo một số chế phẩm có tác dụng tốt, an toàn trong thực phẩm và dược học Ở Việt Nam, nghệ đã được nghiên cứu nhiều về

mặt thực vật và thành phần hóa học, nhưng việc khai thác các đặc tính quí báu của tinh dầu nghệ lại chưa được quan tâm Vì vậy, hướng nghiên cứu sử dụng hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ để tạo chế phẩm sinh học có tiềm năng ứng dụng trong bảo quản quả sau thu hoạch hoặc phòng chống các bệnh về da do nấm

là một hướng mới và hoàn toàn có tính khả thi

1.5 Nghiên cứu chế phẩm trong bảo quản sau thu hoạch

Bảo quản sau thu hoạch là một vấn đề cần được quan tâm và đặc biệt ở các vùng nhiệt đới Ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao các chi

Aspergillus, Fusarium và Colletotrichum phát triển dẫn đến tổn thất

sau thu hoạch đáng kể Vì vậy rất cần nghiên cứu và phát triển các chế phẩm có thể ổn định chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản nông sản Dịch chiết thực vật và tinh dầu có đặc tính như chất bảo quản thực phẩm có thể là các chất thay thế tiềm năng cho các loại thuốc diệt nấm hiện đang được sử dụng để kiểm soát thiệt hại do nấm sau thu hoạch

1.5.1 Cam và các phương pháp bảo quản cam

Cam: có tên khoa học là Citrus sinensis Osbeck thuộc họ Rutaceae, giống Citrus và loài sinenis Ở Việt Nam theo thống kê bước đầu có trên 80 giống cam Cam sành (Citrus reticulata) được

trồng ở rất nhiều nơi, đặc biệt ở miền bắc là các vùng cam sành Hàm Yên (Tuyên Quang), Bắc Quang (Hà Giang), Bố Hạ (Bắc Giang) Cam Hà Giang chủ yếu tiêu thụ quả tươi mà thời gian thu hoạch ngắn Công nghệ chế biến bảo quản còn ở trình độ thấp, ở vùng xa vùng sâu chủ yếu bằng kinh nghiệm nên hiệu quả không cao Trước yêu cầu cấp thiết này đã có rất nhiều phương pháp được nghiên cứu

và ứng dụng để bảo quản cam nói chung không riêng cho cam Hà Giang

Hiện nay, bảo quản cam ở Việt Nam chủ yếu dùng màng bao và hóa chất diệt nấm tổng hợp nhưng chưa có nghiên cứu nào đề cập đến phương thức sử dụng tinh dầu vào việc bảo quản nông sản sau thu hoạch một cách có hiệu quả

1.5.2 Thành phần tạo chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng bảo quản cam

Sử dụng màng phủ chứa tinh dầu nghệ vàng trên cam nhằm mục đích giảm tồn thất khối lượng, biến đổi hình thái do sự mất nước, làm giảm sự trao đổi khí, ức chế sự phát triển của vi sinh vật; hạn chế

tổn thương cơ học, cải thiện hình thức nhờ lớp màng, làm tăng độ tươi của quả, do đó chất lượng của quả được duy trì sau thu hoạch Thực tế, đa số các chế phẩm đều là vật liệu gồm thành phần tạo màng, có bổ sung thêm các chất phụ gia như chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa, chất hỗ trợ kết cấu, chất chống oxy hóa… làm giảm quá trình hô hấp, giữ độ ẩm cho quả và làm chậm quá trình hô hấp trong quá trình bảo quản

1.6 Nghiên cứu chế phẩm chăm sóc da

1.6.1 Nấm da và bệnh nấm da

Nấm da có khoảng 300 loài khác nhau được xếp vào các

chi Microsporum, Trichophyton và Epidermophyton Ở Việt Nam, những loài nấm da hay gặp là Trichophyton rubrum, Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton violaceum; Microsporum canis, Microsporum gypseum; Epidermophyton floccosum, Candida Những hạn chế gặp phải trong điều trị (như sức đề kháng,

tác dụng phụ và độc tính cao), đơn thuốc tăng cao và lạm dụng thuốc chống nấm tổng hợp… tất cả đã thúc đẩy việc tìm kiếm các loại thuốc tự nhiên thay thế

1.6.2 Thành phần cơ bản trong chế phẩm chăm sóc da

Thành phần của chế phẩm chăm sóc da là hệ nhũ tương dạng kem gồm hai pha dầu và pha nước có tác dụng giữ ẩm, chăm sóc da, chống nấm, chống khuẩn, chống oxy hóa, phục hồi và cải tạo làn

da tổn thương Chúng giữ vai trò tạo màng mỏng trên da, tác dụng làm mềm, ngăn ngừa sự khô da và duy trì lượng nước cho da, loại thải tế bào chết trên da

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu

- Các chủng vi khuẩn, nấm mốc, và nấm men gây hỏng quả được

sử dụng từ bộ sưu tập giống của Phòng Công nghệ sinh học – Viện Hóa sinh biển – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Hai chủng nấm da Candida albicans, Trychophytol mentargrohytes được phân lập tại khoa xét nghiệm Viện Da Liễu

Trung Ương

- Cam sành ở huyện Bắc Quang tỉnh Hà Giang dùng để thí nghiệm còn tươi, không có thuốc bảo quản thực vật

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp tách chiết tinh dầu

 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

cuốn hơi nước 8 giờ Hàm lượng tinh dầu được tính bằng tỷ lệ phần trăm theo thể tích tinh dầu (ml) trên trọng lượng mẫu tươi (gam)

2.2.2 Phương pháp tách phân đoạn tinh dầu nghệ vàng

Tinh dầu nghệ vàng được tách thành các phân đoạn bằng phương pháp chưng cất phân đoạn dưới áp suất thấp (20mmHg)

2.2.3 Phương pháp kiểm tra khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng

- Các chủng vi sinh vật được hoạt hóa trên môi trường đặc, sau đó cấy trên môi trường Czapek-Dox (cho nấm sợi), Hansen (cho nấm

men), MPA cho vi khuẩn và Sabouraud nuôi cấy nấm men Candida albican và nấm mốc Trychophytol mentargrohytes Bào tử nấm sợi

và sinh khối nấm men, vi khuẩn được pha loãng trong nước muối sinh lý 0,9% Mật độ vi sinh vật đạt 106

CFU/ml

 Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ bằng phương pháp đếm khuẩn lạc

 Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của các loại tinh dầu

nghệ bằng đĩa giấy khuyếch tán

2.2.4 Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng trên Cam

- Quá trình lây nhiễm: Nhúng quả vào dung dịch là sinh khối nấm men thuộc chi Rhodoturola và bảo tử nấm mốc thuộc chi Valsa, Fusarium oxysporum với mật độ vi sinh vật đạt 105 CFU/ml

- Quá trình xử lý: Nhúng quả vào tinh dầu với nồng độ 0,5% và 1% Sau đó để khô bảo quản quả trong hộp cacton sạch ở điều kiện nhiệt

độ thường (25 ± 2ºC) Theo dõi, quan sát và mô tả hiện trạng quả theo thời gian

2.2.5 Xây dựng qui trình bảo quản cam ở quy mô phòng thí nghiệm

- Bố trí thí nghiệm :

Cam được chia thành 6 lô thí nghiệm Mỗi công thức gồm 40 quả, trong đó có 20 quả được khoanh tròn và đánh số thứ tự từ 1 đến 20 ĐC: Đối chứng không xử lý chế phẩm ở nhiệt độ thường

CT1: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC ở nhiệt độ thường

CT2: Mẫu xử lý bằng tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ thường

CT3: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC + tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ thường

CT4: Đối chứng không xử lý chế phẩm ở nhiệt độ 8±2o

C CT5: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC + tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ 8±2oC

(Thành phần chế phẩm BQC gồm: acid stearic, acid citric, glycerol, gelatin, tween-80, CaCl 2)

- Thời gian bảo quản là 30 ngày

- Mẫu phân tích hóa sinh được lấy ngẫu nhiên trong số 20 quả không khoanh tròn ở các công thức và định kỳ 3 quả/công thức/lần phân tích

- Mẫu phân tích cơ lý là 20 quả được đánh số và khoanh tròn trong từng công thức

2.2.6 Phương pháp đánh giá an toàn của chế phẩm có chứa tinh dầu nghệ vàng

Kết quả thử nghiệm độc tính bán cấp của chế phẩm được tiến hành tại Khoa Dược lý, Viện kiểm nghiệm thuốc TW, 48 Hai Bà Trưng, Hà Nội

2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu

Bố trí thí nghiệm được thực hiện theo quy hoạch bậc hai Behnken, với n=3 có 17 thí nghiệm, trong đó có 5 thí nghiệm tại tâm

Box-CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát phương pháp thu nhận tinh dầu nghệ vàng

3.1.1 Hiệu quả tách chiết tinh dầu nghệ vàng bằng các phương pháp khác nhau

Trong đề tài, chúng tôi tách chiết tinh dầu nghệ vàng từ các củ ngón thu hoạch sau 9 tháng ở huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên, có

độ ẩm trung bình 83% xác định bằng phương pháp chưng cất với

toluen Tiến hành làm nhỏ nguyên liệu kích thước khoảng 4 mm để tăng khả năng tiếp xúc với dung môi, tạo điều kiện cho quá trình trích ly và chưng cất lôi cuốn hơi nước

Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n=3

Kết quả bảng 3.1 cho thấy hàm lượng tinh dầu thu được bằng LCHN cho hàm lượng tinh dầu cao và là phương pháp thu nhận đơn giản có thể cơ giới hóa, thời gian tách chiết ngắn

3.1.2 Xác định các chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau

Dựa vào các chỉ số hóa lý có thể đánh giá được mức độ tinh khiết, nhóm chất đặc trưng, thời gian bảo quản…Bằng phương pháp phân tích hóa lý chúng tôi xác định một số chỉ tiêu kết quả bảng 3.2

Bảng 3 2: Chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ tách chiết bằng các

các phương pháp khác nhau

Tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng dung môi và chưng cất LCHN được phân tích thành phần trên MS (bảng 3.3)

Bảng 3 3: Thành phần của tinh dầu nghệ vàng khi

tách chiết bằng các phương pháp khác nhau

STT Thành phần

Tỷ lệ (%) LCHN Chloroform n-

3.1.3 Nghiên cứu

nghệ vàng

Bằng phương pháp tách phân đoạn ở áp suất thấp 20mmmHg với nhiệt độ bay hơi khác nhau để tách các phân đoạn từ tinh dầu nghệ vàng thu được bằng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước Kết quả thu được 3 phân đoạn, hàm lượng các chất của tinh dầu tập trung chủ yếu

Phân đoạn 3

3.2 Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng 3.2.1 Đánh giá khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ

vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau in vitro

Khả năng đối kháng vi sinh vật được thể hiện thông qua vòng kháng khuẩn, đường kính vòng kháng càng lớn chứng tỏ khả năng ức chế sinh trưởng của vi sinh vật càng cao Kết quả thu được sau 24

giờ nuôi cấy với vi khuẩn và 36 giờ nuôi cấy với nấm mốc và nấm men (bảng 3.5)

Bảng 3 5: Khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu tách chiết

Hansenula sp 0,6 0,01 0,4 0,07 0,5 0,03 Candida sp 0,7 0,01 0,4 0,05 0,4 0,04

Torulopsis sp 1,2 0,06 0,5 0,07 0,6 0,09 Saccharomyces

cerevisiae

1,3 0,04 0,5 0,03 0,9 0,01 Tinh dầu nghệ nhận được bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước

có khả năng đối kháng vi sinh vật cao Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng tinh dầu thu được bằng phương pháp LCHN có hàm lượng ar-turmeron 30,33% để nghiên cứu hoạt tính sinh học và tạo ra chế phẩm có tiềm năng sử dụng trong thực tế của tinh dầu nghệ vàng

3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu nghệ vàng LCHN lên một