Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phương pháp sấy đến hoạt chất sinh học và khả năng chống oxy hóa của rễ cây an xoa (hellicteres hirsuta l )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA CỦA RỄ CÂY AN XOA HE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ

PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA CỦA RỄ CÂY AN XOA

(HELICTERES HIRSUTA L.)

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tặng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bình

Mã số sinh viên: 56130311

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ

PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN HOẠT CHẤT SINH HỌC VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA CỦA RỄ CÂY AN XOA

(HELICTERES HIRSUTA L.)

GVHD: TS Nguyễn Văn Tặng SVTH: Nguyễn Thị Bình MSSV: 56130311

Khánh Hòa, tháng 7/2018

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân em và được sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Văn Tặng Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác Em xin chịu trách nhiệm hoàn toàn nếu có bất kì sự gian dối nào

Khánh Hòa, ngày 29 tháng 6 năm 2018

Sinh viên

Nguyễn Thị Bình

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này

Trước hết, em xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm sự kính trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại Trường trong những năm qua

Sự biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi đến thầy TS Nguyễn Văn Tặng đã tận tình hướng dẫn, động viên và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu về khoa học, những kinh nghiệm thực tế cũng như những kỹ năng làm việc trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm, khu công nghệ cao thuộc Trung tâm Thí nghiệm Thực hành – Trường Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị để em

có thể hoàn thành tốt đồ án của mình

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và bạn bè

đã tạo điều kiện, động viên cổ vũ tinh thần để em vượt qua mọi khó khăn trong suốt thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Khánh Hòa, ngày 29 thánh 6 năm 2018

Sinh viên

Nguyễn Thị Bình

TÓM TẮT

Hiện nay, cây An xoa (Helicteres hirsuta Lour.) được biết đến là một loại cây

dược liệu có tác dụng trong việc hỗ trợ điều trị các bệnh về gan Cây An xoa được phân

bố rộng rãi ở các nước Đông Nam Á Ở nước ta, cây An xoa mọc phổ biến ở ven, trong rừng thưa, phân bố ở độ cao từ 1000 – 1500 mét so với mặt nước biển, rộng khắp từ Bắc vào Nam, mọc nhiều ở dọc biên giới Campuchia, Bình Phước, Hà Giang Việc tối ưu quá trình chuẩn bị mẫu khô cho quá trình chế biến tiếp theo là rất cần thiết Tuy nhiên, hiện nay chưa có nghiên cứu nào thực hiện tối ưu hóa quá trình sấy khô nguyên liệu rễ cây An xoa Mục tiêu của nghiên cứu này là để đánh giá ảnh hưởng của một số phương pháp sấy: vi sóng, phơi nắng, sấy chân không thăng hoa đến hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa của rễ cây An xoa Trên cơ sở đó, xây dựng được quy trình sấy rễ cây An xoa tối ưu Kết quả của nghiên cứu này cho thấy các phương pháp sấy có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa của rễ cây An xoa khô Trong số các điều kiện sấy được thực hiện trong nghiên cứu này thì phương pháp sấy vi sóng ở mức công suất 50% (MW450) cho kết quả về hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa là cao nhất, ít tổn thất hoạt chất so với mẫu tươi nhất và tiết kiệm năng lượng Do đó, phương pháp sấy vi sóng ở mức công suất 50% (MW450) được kiến nghị cho quá trình chuẩn bị rễ cây An xoa khô cho quá trình xử lý tiếp theo

Từ khóa: Cây An xoa, phương pháp sấy, hoạt chất sinh học, khả năng chống ôxy hóa, quy trình sấy tối ưu

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY AN XOA 4

1.1.1 Đặc điểm sinh học và phân bố sinh thái của cây An xoa [3] 4

1.1.2.Thành phần hóa học của cây An xoa 5

1.1.3.Tác dụng của cây An xoa 6

1.1.4.Tình hình nghiên cứu về cây An xoa trên thế giới và Việt Nam 7

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ HOẠT CHẤT SINH HỌC TIÊU BIỂU 8

1.2.1.Hợp chất phenolics (polyphenol) 8

1.2.2.Hợp chất flavonoids 9

1.2.3.Hợp chất saponins 10

1.3 QUÁ TRÌNH ÔXY HÓA VÀ CHỐNG ÔXY HÓA 13

1.3.1.Quá trình ôxy hóa [11] 13

1.3.2.Chất chống ôxy hóa 14

1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CHỐNG ÔXY HÓA 18

1.4.1.Đánh giá hoạt tính chống ôxy hóa dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH 18 1.4.2.Phương pháp FRAP (Ferric reducing antioxydant power): Khả năng chống ôxy hóa bằng phương pháp khử sắt 19

1.5 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 20

1.5.1.Mục đích, nguyên lý và bản chất quá trình sấy [12] 20

1.5.2.Các giai đoạn của quá trình sấy [12] 20

1.5.3.Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trong quá trình sấy [1] 21

1.5.4.Các phương pháp sấy trong công nghệ thực phẩm 22

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.2 Hóa chất và thiết bị 25

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.2.1.Bố trí thí nghiệm tổng quát 26

2.2.2.Bố trí thí nghiệm chuẩn bị mẫu khô 28

2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định các chỉ tiêu hóa lý đánh giá chất lượng rễ cây An xoa khô và hiệu quả phương pháp sấy 29

2.2.4.Bố trí thí nghiệm trích ly mẫu khô 31

2.2.5.Bố trí thí nghiệm xác định năng suất chiết và hàm lượng các hoạt chất sinh học của rễ cây An xoa khô 32

2.2.6.Bố trí thí nghiệm xác định khả năng chống ôxy-hóa của rễ cây An xoa khô thông qua khả năng quét gốc tự do DPPH (DRSC) 33

2.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 33

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA RỄ CÂY AN XOA KHÔ 35

3.1.1 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến thời gian sấy, tiêu thụ năng lượng, độ ẩm, hoạt độ nước của rễ cây An xoa khô 35

3.1.2 Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến năng suất sấy và năng suất chiết của rễ cây An xoa khô 37

3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC CỦA RỄ CÂY AN XOA KHÔ 39

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG ÔXY HÓA CỦA RỄ CÂY AN XOA KHÔ 42

3.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẤY RỄ CÂY AN XOA TỐI ƯU 43

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 47

4.1 KẾT LUẬN 47

4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 53

PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG ĐỀ TÀI 53

PHỤ LỤC 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 56

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ XỬ LÝ SPSS 60

PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 66

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3 1 Thời gian sấy, độ ẩm và hoạt độ nước của rễ cây An xoa bởi các phương pháp sấy khác nhau và mẫu tươi 35 Bảng 3 2 Năng suất sấy và năng suất chiết của rễ cây An xoa khô bởi các phương pháp sấy khác nhau và mẫu tươi 37 Bảng 3 3 Hợp chất có hoạt tính sinh học của rễ cây An xoa khô đạt được bởi 3 phương pháp sấy khác nhau và mẫu tươi 40 Bảng 3 4 Khả năng khử gốc tự do DPPH của rễ cây An xoa bởi các điều kiện sấy khác nhau và mẫu tươi 42

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cây An xoa 4

Hình 1 2 Cành cây An xoa 4

Hình 1 3 Hoa, lá và quả của cây An xoa [19] 5

Hình 1 4 Cấu tạo chung của saponin [6] 11

Hình 1 5 Vitamin A [23] 15

Hình 1 6 Cấu trúc của Vitamin C [25] 16

Hình 1 7 Cấu trúc của Vitamin E [24] 16

Hình 1 8 Cấu trúc của flavonoid [22] 16

Hình 1 9 Cấu trúc của isoflavone [56] 17

Hình 1 10 Sơ đồ phản ứng giữa chất chống ôxy hóa và gốc tự do DPPH 18

Hình 1 11 Cơ chế phản ứng của phương pháp FRAP [16] 19

Hình 1 12 Đồ thị đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy 20

Hình 1 13 Sơ đồ cấu tạo của lò vi sóng 23

Hình 2 1 Rễ cây an xoa sau khi cắt khúc 1,5 – 2 cm 25

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 26

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chuẩn bị mẫu khô 28

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trích ly mẫu khô 31

Hình 3 1 Quy trình sấy rễ cây an xoa tối ưu 44

Hình PL1.1 Rễ cây An xoa tươi sau khi cắt khúc 53

Hình PL.1.2 Mẫu sấy vi sóng ở mức công suất 30% (MW270) 53

Hình PL.1 3 Mẫu sấy vi sóng ở mức công suất 50% (MW450) 53

Hình PL.1 4 Mẫu sấy vi sóng ở mức công suất 80% (MW720W) 54

Hình PL.1 5 Mẫu sấy vi sóng ở mức công suất 100% (MW900W) 54

Hình PL.1 6 Mẫu sấy chân không thăng hoa 54

Hình PL.1 7 Mẫu phơi nắng 55

Hình PL 2.1 Đường chuẩn Acid gallic 56

Hình PL2.1 Đường chuẩn Acid gallic 57

Hình PL2.2 Đường chuẩn Catechol 57

Hình PL2.3 Đường chuẩn Escin 58

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PHẦN MỞ ĐẦU

Bệnh ung thư và sức khoẻ cộng đồng là những vấn đề ngày càng được quan tâm ở hầu hết các quốc gia trên thế giới Theo ước tính và thống kê của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì hàng năm trên toàn cầu có khoảng 9-10 triệu người mới mắc bệnh ung thư

và một nửa trong số đó chết vì căn bệnh này [10] WHO xếp Việt Nam trong top 2 của bản đồ ung thư thế giới Ở Việt Nam, mỗi ngày trung bình có khoảng 315 người chết vì

ung thư Thực phẩm chức năng đã được chứng minh có tác dụng tốt trong việc hỗ trợ điều trị ung thư và phòng chống ung thư Y học ngày càng phát triển luôn tìm kiếm những giải pháp để ngăn ngừa các bệnh liên quan đến ung thư hay ngăn ngừa kéo dài

sự sống của những người bị bệnh Và với sự phát triển của khoa học hiện nay, thế giới luôn không ngừng tìm kiếm các nguồn có hoạt chất mới để phát triển thực phẩm chức năng Trong tự nhiên, có nhiều nguồn có hoạt chất sinh học như: thực vật, động vật, vi sinh vật, Tuy nhiên, hoạt chất sinh học từ nguồn cây thuốc là một nguồn rất tiềm năng Bởi lẽ, nguồn hoạt chất sinh học từ cây thuốc rất giàu, và trên thế giới có đa dạng nhiều loại dược liệu từ cây thuốc Từ xa xưa con người đã biết sử dụng các loài cây cỏ trong

tự nhiên, đặc biệt là các loài cây cỏ trong rừng để làm thuốc chữa bệnh, từ các loại bệnh thông thường đến các bệnh khó chữa trị Hơn nữa, theo thông tin của WHO đến năm

1985 trên toàn thế giới đã biết tới trên 20.000 loài thực vật bậc thấp cũng như bậc cao (trong tổng số hơn 25.000 loài thực vật đã biết) được sử dụng trực tiếp để làm thuốc hay

có xuất xứ cung cấp hoạt chất để làm thuốc Con số này được ước tính từ 30.000 đến 70.000 loài Trong đó, ở Trung Quốc đã có tới hơn 10.000 loài thực vật được coi là cây thuốc, Ấn Độ hơn 6.000 loài, vùng nhiệt đới Đông Nam Á khoảng 6.500 loài [8] Gan là một bộ phận có chức năng dự trữ glycogen và tổng hợp protein huyết tương Đặc biệt, gan còn có khả năng thải độc cho cơ thể nhờ đó có khả năng miễn dịch với một số chất độc nhẹ hoặc giải nhiệt cho cơ thể Hiện nay, bệnh ung thư gan đang là một vấn nạn lớn đối với loài người, tỉ lệ mắc các bệnh ung thư gan đang là con số báo động Phát triển thực phẩm chức năng từ các nguồn hoạt chất là cây thuốc tiềm năng là rất cần thiết Trong tự nhiên, có nhiều cây thuốc có hàm lượng hoạt chất sinh học cao Đề tài của em chọn cây An xoa bởi vì: hiện nay cây An xoa được biết đến là cấy thuốc có khả năng hỗ trợ điều trị bệnh ung thư gan và cây An xoa phân bố rộng rãi trong tự nhiên,

được chứng minh có hàm lượng hoạt chất sinh học cao Cây An xoa được báo cáo là một nguồn giàu cucurbitacin, acid rosmarinic, acid gallic, kaempferol, có khả năng chống ôxy hóa mạnh [33] [36] Cây An xoa được tìm thấy có chứa hàm lượng cao các lignans (6)-pinoresinol, (2)-boehmenan và (2)-boehmenan H, và có hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư vú ở người [31]

Quá trình sấy đã được chứng minh là có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt chất sinh học

có trong nguyên liệu [44] [49] [30] Hơn nữa, các loại nguyên liệu khác nhau thì chịu ảnh hưởng của quá trình sấy khác nhau Ví dụ như đối với cây diệp hạ châu chế độ sấy tối ưu là phương pháp sấy hồng ngoại ở 30oC [43] Theo Nguyễn và cộng sự [43] chỉ ra rằng phương pháp sấy vi sóng ở 400W là phương pháp tối ưu để sấy rễ cây Xáo tam phân, khi sấy bằng phương pháp này thì hàm lượng các hoạt chất phenolics, flavonoids, saponins cao nhất Vì vậy, xác định phương pháp sấy tối ưu để sấy rễ cây An xoa là rất cần thiết Trong dân gian, hiện nay nhiều người dân cũng biết đến các tác dụng của cây

An xoa Tuy nhiên, người nông dân thường chỉ đơn thuần chặt cây An xoa về dùng tươi, hoặc phơi nắng thông thường Quá trình phơi nắng quá lâu có thể ảnh hưởng đến hoạt chất sinh học của nó Vì vậy, tìm ra điều kiện sấy tối ưu để bảo toàn hoạt chất sinh học của cây An xoa là rất cần thiết

Hiện nay, có nhiều phương pháp sấy khác nhau, tuy nhiên dựa trên các nghiên cứu trước đây, đề tài này chọn 3 phương pháp sấy là: sấy vi sóng, sấy thăng hoa và phơi nắng Bởi vì, sấy vi sóng là phương pháp sấy nhanh, tiết kiệm năng lượng, giữ lại các hoạt chất cao Phương pháp phơi nắng được sử dụng phổ biến trong dân gian vì đơn giản, chi phí thấp Sấy thăng hoa là phương pháp sấy hiện đại nhưng chi phí cao Bên cạnh đó, các nghiên cứu đối với cây An xoa chủ yếu được thực hiện trên đối tượng là thân và lá, chưa có nghiên cứu nào trên đối tượng rễ Vậy, vấn đề đặt ra là rễ cây An xoa có hàm lượng hoạt chất so với lá và thân như thế nào, hay nói cách khác phương pháp sấy ảnh hưởng như thế nào đối với hoạt chất của rễ cây An xoa Do đó, đề tài nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng của một số phương pháp sấy để chọn ra phương pháp sấy tối ưu nhất đối với rễ cây An xoa

Xuất phát từ những lý do trên, giáo viên hướng dẫn và khoa Công nghệ Thực phẩm

đồng ý cho em thực hiện đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phương pháp

sấy đến hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa của rễ cây An xoa”

Mục tiêu của đề tài:

 Xác định được ảnh hưởng của các phương pháp sấy (sấy vi sóng, sấy thăng hoa, phơi nắng) đến hoạt chất sinh học của rễ cây An xoa

 Xác định được phương pháp sấy tối ưu để sấy rễ cây An xoa

Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp sấy đến các chỉ tiêu hóa lý của rễ cây

4 Đề xuất quy trình sấy rễ cây An xoa tối ưu

Ý nghĩa khoa học của đề tài: Đề tài tìm ra được phương pháp sấy tối ưu để giảm

tổn thất về hàm lượng các hoạt chất sinh học từ rễ cây An xoa Đồng thời, kết quả của

đề tài là dữ liệu khoa học tham khảo cho giảng viên, sinh viên, các nhà nghiên cứu và sản xuất quan tâm đến ảnh hưởng của phương pháp sấy đến hoạt chất sinh học từ các nguồn cây thuốc tự nhiên

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

 Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ làm cơ sở để tách chiết các hợp chất có hoạt tính

sinh học chống ôxy hóa cao, ứng dụng vào ngành dược phẩm, công nghệ thực phẩm

 Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở cho việc nghiên cứu khai thác cây An xoa ở các vùng núi của Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY AN XOA

1.1.1 Đặc điểm sinh học và phân bố sinh thái của cây An xoa [3]

 Cây An xoa có:

Tên khoa học: Helicteres hirsuta Lour

Tên tiếng Việt: Thâu kén lông; Tổ kén lông; Thâu kén cái; Dó lông; Con chuột

Tên khác: H spicata Colebr ex Mast

 Cây An xoa thuộc:

Hình 1 1 Cây An xoa Hình 1.2 Cành cây An xoa

cuống hoa có khớp và có lá bắc dễ rụng; đài hình ống phủ lông hình sao, màu đo đỏ, chia 5 răng; cánh hoa 5; cuống bộ nhị có vân đỏ; nhị 10, nhị lép bằng chỉ nhị; bầu có nhiều gợn, chứa 25 - 30 màu trong mỗi lá noãn Quả nang hình trụ nhọn (có lông, trông

như tổ kén); hạt nhiều, hình lăng trụ Ra hoa kết quả gần như quanh năm

1.1.1.2 Phân bố - sinh thái:

Cây An xoa được phân bố khắp nơi phía nam Trung Quốc và nhiều nước Nam Á châu như Việt Nam, Lào, Indonesia, Thái Lan

Ở nước ta, cây An xoa mọc phổ biến ở ven, trong rừng thưa, phân bố ở độ cao từ

1000 - 1500 mét so với mặt nước biển, rộng khắp từ Bắc vào Nam; mọc nhiều ở dọc biên giới Cam Pu Chia, Bình Phước, Hà Giang (Mèo Vạc)

1.1.2 Thành phần hóa học của cây An xoa

Qua sơ bộ các nhà nghiên cứu gần đây, thành phần hóa học chính của An xoa là hoạt chất alkaloid (một chất kháng ung thư, ngăn chặn sự phát triển của khối u), chất

flavonoid (có tác dụng chống ôxy hóa, bảo vệ tế bào gan), ngoài ra trong cây có một số enzyme và nhiều hoạt chất quý khác [18]

Hiện nay, trên thế giới đã có một công bố nghiên cứu của nhóm tác giả người Mỹ trên thân cây An xoa ở Indonesia công bố năm 2006 khẳng định sáu lignans, cụ thể là, ( ± ) -pinoresinol, ( ± ) -medioresinol, ( ± ) -syringaresinol, ( - ) - boehmenan , ( - ) -

Hình 1 1 Hoa, lá và quả của cây An xoa [19]

tác dụng gây độc tế bào mạnh khi nghiên cứu với một số dòng tế bào ung thư [31] Năm 2016, nhóm nghiên cứu Nguyễn Hữu Duyên và Lê Thanh Phước Khoa - Trường Đại học Cần Thơ đã tiến hành khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính gây độc

tế bào Hep-G2 của cây An xoa (Helicteres hirsuta L.) Kết quả đã phân lập được 4 hợp

chất là: stigmasterol, lupeol, apigenin và tiliroside [4]

1.1.3 Tác dụng của cây An xoa

Cây An xoa (Helicteres hirsuta Lour.) còn được gọi là dó lông, thường dùng làm

thuốc chữa ung nhọt; rễ làm thuốc dịu đau, tiêu độc, kiết lị, cảm cúm, đậu, sởi, sốt rét

và rắn độc cắn; vỏ thân cho sợi dùng dệt bao tải [3]

Trên thực tế, tác dụng, công dụng của cây An xoa đã được khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu, chứng minh Theo nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Cần Thơ, cây An xoa chứa 4 hợp chất: stigmasterol, lupeol, apigenin và tiliroside Các nhóm này

có tác dụng ức chế cực mạnh dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 [4]

Bên cạnh đó, một nghiên cứu từ Indonesia vào năm 2006 cũng đã nhận định một

số dược chất trong An xoa có tác dụng tiêu diệt tế bào ung thư hiệu quả, đặc biệt là ung thư gan [31]

Ngoài ra, có rất nhiều lương y thời trước đã đánh giá cao thảo dược này để trị bệnh

về tiêu hoá, ung thũng…[18] Trong dân gian, cây An xoa lưu truyền có nhiều tác dụng Tác dụng của cây An xoa trong điều trị những bệnh như bệnh viêm gan B, C, ung thư gan, xơ gan, men gan cao hoặc ngay cả bệnh đau lưng, nhức mỏi cơ thể, bệnh đau xương khớp và cả mất ngủ Không chỉ có tác dụng chữa bệnh gan mà những người bị bệnh tim,

cơ thể mệt mỏi uống nước cây An xoa cũng có thể giảm bớt được bệnh

Cây An xoa giúp bạn hỗ trợ tiêu diệt các tế bào ung thư gan, giúp bạn bảo vệ tế bào gan một cách tốt nhất Đồng thời ngăn ngừa hiện tượng tích tụ mỡ trong gan, nhờ uống nước cây An xoa mà bạn có thể bài tiết, thải độc gan ra bên ngoài hỗ trợ ngăn ngừa bệnh di căn ung thư gan Với những người uống nhiều rượu bia, ăn thức ăn nhiều dầu

mỡ thường xuyên khiến cho gan nóng hãy uống nước cây An xoa mỗi ngày để bảo vệ sức khỏe Đặc biệt với những người mắc bệnh tiểu tiện đỏ, có sắc mặt vàng, da nhợt nhạt, mệt mỏi xuất hiện mụn nhọt ở mặt, lưng hãy uống cây An xoa bởi cây An xoa giải độc gan, thanh lọc cơ thể giảm bớt tình trạng bệnh Cây An xoa có tính năng xổ rất

mạnh, làm nhuận trường cho người bị bệnh táo bón Những người bị bệnh táo bón lâu ngày chỉ cần dùng 200g cây An xoa sắc nước uống trong 2 ngày là có thể đi được dễ dàng.Chính vì tính năng xổ mạnh và nhuận trường của cây An xoa nên nó có tác dụng giảm cân, làm cân bằng trao đổi chất của cơ thể, cây An xoa tống hết lượng mỡ dư thừa

ra khỏi cơ thể trong khoảng thời gian ngắn [20]

1.1.4 Tình hình nghiên cứu về cây An xoa trên thế giới và Việt Nam

Cây An xoa đang là đối tượng được quan tâm trong lĩnh vực tìm kiếm những nguồn dược liệu có nguồn gốc từ tự nhiên có khả năng chống ung thư gan

1.1.4.1 Tình hình nghiên cứu cây An xoa trên thế giới

Hiện nay, trên thế giới duy nhất chỉ có một công bố nghiên cứu của nhóm tác giả người Mỹ trên thân cây An xoa ở Indonesia công bố năm 2006 khẳng định sáu lignans,

cụ thể là, ( ± ) -pinoresinol, ( ± ) -medioresinol, ( ± ) -syringaresinol, ( - ) – boehmenan, ( - ) - boehmenan H và ancol ( ± ) -trans – dihydrodiconiferyl, trong đó ( ± ) -pinoresinol

có tác dụng gây độc tế bào mạnh khi nghiên cứu với một số dòng tế bào ung thư [31] Năm 2015, Nguyễn và cộng sự đã có nghiên cứu về ảnh hưởng của các dung môi

và phương pháp sấy đến hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa của lá và thân cây An xoa Kết quả chỉ ra phương pháp sấy không khí nóng ở 80oC giữ lại các hoạt chất sinh học và khả năng chống ôxy hóa tốt nhất và nước được sử dụng để làm dung môi chiết phenolics, methanol được lựa chọn làm dung môi để chiết saponins [47] [46] Các nghiên cứu trên cho thấy cây An xoa chứa hàm lượng cao các hoạt chất có hoạt tính sinh học và khả năng chống ôxy hóa Đồng thời còn cho thấy tiềm năng ứng dụng của cây An xoa là vô cùng lớn

1.1.4.2 Tình hình nghiên cứu cây An xoa ở Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam cũng đã có một số nghiên cứu về cây An xoa như:

Nhóm nghiên cứu Trần Văn Tiến, Võ Thị Mai Hương - Trường Đại học Khoa học Đại học Huế đã có nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn và hoạt tính chống ôxy hoá của dịch chiết cây An xoa [15]

Năm 2016, Lê Thị Hải Yến và cộng sự cũng đã xác định được dịch chiết từ cây

An xoa có tác dụng ức chế tế bào ung thư biểu bì, ung thư gan, ung thư phổi trên thực nghiệm [27]

Năm 2016, nhóm nghiên cứu Nguyễn Hữu Duyên và Lê Thanh Phước Khoa - Trường Đại học Cần Thơ đã tiến hành khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính gây độc

tế bào Hep-G2 của cây An xoa (Helicteres hirsuta L.) Kết quả đã phân lập được 4 hợp chất: stigmasterol, lupeol, apigenin và tiliroside [4]

Năm 2017, Lê Thị Hải Yến và các cộng sự đã nghiên cứu tác dụng chống viêm, giảm đau của cao lỏng chiết từ cây An xoa trên chuột nhắt thực nghiệm [28]

Cây An xoa phân bố rộng khắp các tỉnh ở Việt Nam và có hoạt tính sinh học rất tốt Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa tận dụng được hết nguồn tài nguyên quý giá này Vì vậy, việc nghiên cứu về cây An xoa là rất cần thiết, góp phần thúc đẩy việc khai thác, ứng dụng cây An xoa vào các ngành dược phẩm, thực phẩm chức năng,

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ HOẠT CHẤT SINH HỌC TIÊU BIỂU

1.2.1 Hợp chất phenolics (polyphenol)

1.2.1.1 Giới thiệu hợp chất polyphenol [13]

Polyphenol là các hợp chất mà phân tử của chúng chứa nhiều vòng benzen, trong

đó có một, hai hoặc nhiều hơn hai nhóm hydroxyl (-OH) Dựa vào đặc trưng của cấu trúc hóa học người ta chia các hợp chất polyphenol thành 3 nhóm chính:

 Nhóm hợp chất phenol C6-C1: Có đặc điểm trong cấu tạo phân tử gồm vòng

benzen liên kết với nhóm COOH Đại diện thường gặp như: Galic acid (có nhiều ở thực vật, ở cả dạng tự do và liên kết); Vallinin (Có mùi thơm đặc biệt, ở dạng glycoside, có nhiều trong quả và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp xà phòng, công nghiệp thực phẩm với tư cách là chất thơm); Protocatechin acid (Có nhiều trong hành, tỏi); Gentizic acid (Có nhiều trong cacao)

 Nhóm hợp chất phenol C6-C3: Gồm các hợp chất có vòng benzene kết hợp với

mạch bên có 3 nguyên tử cacbon, đó là dẫn xuất phenyl propan Chúng rất phổ biến trong nhiều loại thực vật, có mùi thơm Ðại diện thường gặp là: Cynnamic acid; Cafeic acid; Ferulic acid; Cumaric acid

 Nhóm hợp chất phenol C6-C3-C6 (flavonoids):

Flavonoids là một nhóm sắc tố thực vật rất thường gặp có vai trò rất lớn trong việc tạo ra màu sắc của nhiều loại hoa quả Flavonoid có công thức cấu tạo chung dạng khung cacbon C6-C3-C6 Hơn 4.000 hợp chất flavonoids đã được phân lập và phân

loại dựa vào cấu trúc hóa học bao gồm: Flavanol; Flavon; Anthocyanin, được chia

thành 3 nhóm nhỏ, đó là: Pelargonidin, cyanidin, delphinidin, ngoài ra còn gặp apigenidin

1.2.1.2 Chức năng của các polyphenol

Polyphenol được chú ý đến bởi khả năng chống ôxy hóa, có khả năng tạo phức bền với các kim loại nặng, do đó làm mất hoạt tính xúc tác của chúng, đồng thời polyphenol

có khả năng nhận các gốc tự do tức là có khả năng dập tắt các quá trình tạo ra các gốc

tự do Ngoài ra, polyphenol còn có khả năng ức chế sự phát triển của vi nấm Nhiều polyphenol có hoạt tính vitamin P, nghĩa là có khả năng làm tăng độ đàn hồi và chuẩn hóa tính thẩm thấu của vi ti huyết quản [2] Hiện nay, có nhiều tài liệu nghiên cứu polyphenol có khả năng chống và ức chế các tế bào ung thu và sự hấp thu các tia UV

1.2.1.3 Cơ chế chống ôxy hóa của các hợp chất polyphenol

Cơ chế kháng ôxy hoá của các chất phenol: Vô hoạt các gốc tự do; Tạo phức dạng chelat với các ion Fe2+ và Cu+; Kìm hãm enzyme có khả năng xúc tác các phản ứng tạo gốc tự do như xanthine oxydase; Hoạt động hiệp đồng với các chất chống ôxy hoá khác

1.2.2 Hợp chất flavonoids

1.2.2.1 Giới thiệu về flavonoid [54]

Flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thưc vật, phần lớn

có màu vàng Về cấu trúc hóa học, flavonoid có khung cơ bản theo kiểu C6-C3-C6 ( 2 vòng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3 cacbon) và được chia làm nhiều nhóm khác nhau Hầu hết flavonoid là các chất phenolic

Flavonoid có cấu trúc mạch C6C3C6 đều có 2 vòng thơm Tùy thuộc vào cấu tạo của phần mạch C3 trong bộ khung C6C3C6 Flavonoid được phân thành các phân nhóm:

 Eucoflavonoid: flavon, flavonol, flavanon, flavanol, chalcon, antocyanin, anthocyanidin

 Isoflavonoid: isoflavon, isoflavanon, rotenoid

 Neuflavonoid: calophylloid

1.2.2.2 Tính chất của flavonoid

Flavonoid tạo được phức với các kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác của nhiều phản ứng ôxy hóa

Do từng phân nhóm của flavonoid có cấu tạo riêng, chúng vừa có tính chất chung vừa có những khác biệt về tính chất vật lý và hóa học

1.2.2.3 Vai trò của flavonoid đối với sức khỏe con người

 Flavonoid có thể hành động để bảo vệ não trong một số cách khác nhau, bao gồm

cả việc bảo vệ các tế bào thần kinh dễ bị tổn thương, tăng cường chức năng tế bào thần kinh hiện có hoặc bằng cách kích thích tái tạo tế bào thần kinh Hơn nữa anthocyanins

và isoflavone [51] có thể có khả năng làm giảm thoái hóa thần kinh trong quá trình bình thường và bất thường của lão hóa não [48]

 Flavonoid có tác dụng tích cực đối với việc phòng chống và điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, cụ thể là buồng trứng, ruột kết, phổi, thanh quản, tuyến tiền liệt, tuyến tụy, thực quản, vú bệnh bạch cầu, ung thư tế bào thận và ung thư biểu mô tế bào gan [37] [50]

 Một vài flavonoid có tác dụng ức chế trực tiếp virus HIV như Baicalin trihydroxy-flavon-7-glucuronid) tách ra từ cây Scutelleria baicalensis [14]

(5,6,7- Flavonoid có thể ức chế ngưng tập tiểu cầu, nguyên nhân gây xơ vữa động mạch Luteolin, quercetin, kaempferol và dẫn xuất của chúng có hoạt tính ức chế ngưng tập tiểu cầu do nhiều nguyên nhân khác nhau ở thỏ thí nghiệm [14]

1.2.3 Hợp chất saponins

1.2.3.1 Khái niệm và cấu tạo của saponin

Khái niệm: Saponin là một glycoside tự nhiên thường gặp trong nhiều loại thực vật và có trong một số động vật như hải sâm, cá sao Theo tiếng Latinh “sapo” có nghĩa

là xà phòng và thực tế thường gặp là từ “saponification” có nghĩa là sự xà phòng hóa trong cả tiếng Anh và tiếng Pháp [26]

Cấu tạo: Saponin được cấu tạo từ sapogenin và phần đường Phần đường có thể gồm một hay một số phân tử monose (thường là D-Glucoza, D-Galactoza, L-Arabioza, L-Rammoza) thông qua liên kết glucosid [9]

1.2.3.2 Phân loại saponin

Về mặt phân loại, dựa theo cấu trúc của aglycone có thể chia saponin thành 02 loại: Saponin triterpenoid và Saponin steroid Sự khác nhau giữa 2 lớp này là do steroid

bị mất đi 3 nhóm methyl nên bộ khung chỉ có 27 carbon, trong khi triterpenes có đủ 30 carbon Các thành phần glycone của chúng thường là oligosaccharide, chúng được sắp xếp dạng thẳng hoặc phân nhánh, và thường liên kết với nhóm hydroxyl thông qua liên kết acetal [52]

Dựa trên bộ khung carbon, kết hợp với con đường sinh tổng hợp ra triterpenes và steroid, Jean-Paul Vincken và cộng sự đã chia thành 11 lớp saponin khác nhau bao gồm: dammaranes, tirucallanes, lupanes, hopanes, oleananes, taraxasteranes, ursanes, cycloartanes, lanostanes, cucurbitanes và steroids [40]

1.2.3.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất saponin

 Khả năng chống ung thư: Saponin thông thường có trong thực vật và thường có nhiều trong rễ, thân, lá, hoa và hạt Cụ thể hơn, hợp chất này được ghi nhận là có trong hơn 100 họ thực vật và có ít nhất 150 saponin tự nhiên được cho là có khả năng kháng ung thư (anti-cancer) [40] Một số saponin đặc biệt với khả năng kháng u mạnh như ginsenoside thuộc loại dammarane đã cho thấy khả năng ức chế hình thành khối u bằng cách kìm giữ một số thành phần như các tế bào nội mô mạch máu và ngăn cản sự neo bám, xâm lấn và di căn của các tế bào khối u Dioscin là 1 thành phần loại steroid cũng được nghiên cứu sâu với khả năng kháng khối u thông qua ngăn cản chu trình tế bào và apoptosis Nhiều phân tử quan trọng khác thuộc về oleanane saponin như avicin,

Hình 1 2 Cấu tạo chung của saponin [6]

platycodon, sailosaponin, soysaponin cùng với tubeimosides cũng cho thấy vai trò quan trọng của mình [40]

Các nghiên cứu hiện đại cho thấy saponin có khả năng kháng khối u trên nhiều dòng tế bào ung thư như LA795, MCF7 và MDA-MB-231 [38] Vài loại saponin ức chế

sự phát triển của tế bào khối u thông qua việc làm dừng chu trình và kích thích apoptosis với giá trị IC50 khoảng 2,5 µM đến 5 µM [38] Đối với động vật, một số saponin được nghiên cứu có giá trị LD50 khác nhau như polyphyllin D thuộc loại steroid có giá trị LD50 là 2,73 mg/kg [38], hay saponin tách chiết từ Citrullus colocynthis có giá trị LD50

là 200 mg/kg [35] Trong khi đó, saponin kết hợp điều trị trong các liệu pháp kháng u cho kết quả cải thiện hơn rất nhiều

 Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virut:

Năm 1965, Tschesche và Wulff đã nghiên cứu khả năng kháng khuẩn, nấm của asiaticoside trên 07 loại vi sinh vật khác nhau: Kết quả cho thấy asiaticoside có khả

năng kháng Pseudomonas pyocyaneus và Trichoderma mentagrophytes ở nồng độ là

1000µg asiaticosid/ml canh trường Năm 2009, M.Obayed Ullah và cộng sự đã thử

nghiệm khả năng kháng khuẩn, kháng nấm trên 16 chủng khác nhau bao gồm: Bacillus

cereus, Bacillus megaterium, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, Aspergillus niger … Kết quả cho thấy dịch chiết Saponin triterpen từ rau má

đều có khả năng kháng 16 loài trên ở nồng độ từ 300 – 5000 µg/ml [39] Năm 1989, Zheng và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của dịch chiết asiaticosid từ rau má lên HSV-2 (Herpes simplex virus) là loại vi rút gây viêm màng não, kết quả cho thấy asiaticosid có khả năng chống lại hoạt động của HSV-2 [35] Theo Giáo sư, Dược sỹ Bửu Hội, Rakoto Ratsimamanga và Boiteau, Rau má chứa một glycoside gọi là asiaticosid với công thức C55H88O23 Chất glycoside này có tinh thể tan trong rượu, độ nóng chảy 230 – 233 C, có thể cho dẫn xuất tan trong nước gọi là oxyasiaticoside có tác dụng điều trị được bệnh lao

 Khả năng sản sinh collagen: Năm 1978, Poizot và Dumez đã nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp asiaticosides lên da, thử nghiệm được tiến hành trên chuột và thỏ Kết quả cho thấy hỗn hợp asiaticosides góp phần làm mau liền vết thương Theo nghiên cứu của các nhóm Bonte (1994, 1995), Tenni (1988) và Maquart (1990) từ các dịch chiết Saponin triterpen cho thấy có tác động mạnh mẽ lên việc duy trì làn da khỏe mạnh và

ngăn chặn có hiệu quả hiện tượng lão hóa: Asiaticosid và madecassosid, cả hai triterpen này đều có khung ursenoic và đều có tính kích thích fibroblast tiết ra collagel trả lại đầy đặn và săn chắc cho da Bonte cho biết cả asiaticosid và madecassosid đều kích thích sự hình thành collagen I, trong khi đó một mình madecassosid chỉ giúp tiết ra loại collagen III Maquart sử dụng công thức gồm 30% acid asiatic, 30% acid madecassic và 40% asiaticosid, kết quả nghiên cứu của ông và đồng nghiệp cho thấy cả 3 hoạt chất đều tạo

ra gian bào (làm cho da đầy đặn và nõn nà, bóng bẩy), nhưng chỉ một mình acid asiatic

có khả năng kích thích fibroblast tiết ra collagen (làm cho da có khả năng đàn hồi tốt, không thể xảy ra hiện tượng gấp nếp và chảy nhão) [29] [53]

 Giảm hàm lượng cholesterol: Saponin ràng buộc với muối mật và cholesterol trong đường ruột Muối mật hình thành các mixen nhỏ với cholesterol tạo thuận lợi cho

sự hấp thụ của nó Saponin gây giảm cholesterol trong máu bằng cách ngăn chặn tái hấp thu của nó

1.3 QUÁ TRÌNH ÔXY HÓA VÀ CHỐNG ÔXY HÓA

1.3.1 Quá trình ôxy hóa [11]

Quá trình ôxy hóa là một loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất ôxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật khi có mặt của ôxy Gốc tự do là bất cứ phân tử hóa chất nào chỉ có một điện tử duy nhất (electron mang điện âm) hay một số lẻ điện tử Gốc tự do điện tích luôn không cân bằng, có xu hướng lấy điện tử từ phân tử khác và tạo ra gốc tự do mới gây ra sự rối loạn chức năng của tế bào Chính do chứa điện độc thân mà gốc tự do có hoạt tính rất mạnh, nó luôn sẵn sàng thực hiện ôxy hóa, nhận điện tử của chất mà nó tiếp xúc (để ghép đôi với điện tử độc thân của nó) và làm chất bị nó ôxy hóa bị hủy hoại nặng nề Những gốc như superoxyde, hydroxyl, peroxyl, hydroperoxyl, nitric oxyde và nitrogen dioxyde được coi là gốc tự do

Nguồn gốc hình thành các gốc tự do (OH, O2-, NO, ) như tia UV, bức xạ ion hóa, ô nhiễm không khí, hút thuốc, trao đổi chất, sự cháy, căng thẳng, Các gốc tự do là nguyên nhân gây tổn thương tế bào, proein, acid nucleic, DNA, và dẫn tới các căn bệnh nguy hiểm như ung thư, lão hóa, tiểu đường, tim mạch, Do đó, để tránh sự gây hại của gốc

tự do thì cần thiết phải loại bỏ chúng bằng cách sử dụng các chất chống ôxy hóa bổ sung như VTM (A, C, E, ), polyphenol, flavonoid, anthocyanin, carotenoid [11]

1.3.2 Chất chống ôxy hóa

1.3.2.1 Khái niệm chất chống ôxy hóa [5]

Chất chống ôxy hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình ôxy hóa chất khác Chất chống ôxy hóa giúp ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử

đi các gốc tự do, kìm hãm sự ôxy hóa bằng cách ôxy hóa chính chúng

Bất kỳ chất nào ngăn ngừa hay làm chậm sự ôxy hóa đều được gọi là chất chống ôxy hóa

1.3.2.2 Cơ chế hoạt động của chất chống ôxy hóa [5]

Các chất chống ôxy hóa hoạt động theo các cơ chế khác nhau, dựa vào cơ chế hoạt động phân loại chất chống ôxy hóa thành 2 nhóm là chất chống ôxy hóa sơ cấp và chất chống ôxy hóa thứ cấp

 Chất chống ôxy hóa sơ cấp

Chất chống ôxy hóa sơ cấp hoạt động theo cơ chế phá vỡ chuỗi phản ứng Cơ chế này được giải thích như sau: Các gốc tự do có chứa điện tử độc thân chưa ghép đôi nên hoạt động kích hoạt sự ôxy hóa Khi quá trình ôxy hóa xảy ra lại tạo thành các gốc tự

do và tiếp tục tham gia kích hoạt làm cho quá trình ôxy hóa diễn ra ngày càng mãnh liệt hơn Những hợp chất có khả năng nhường nguyên tử hydro làm trung hòa gốc tự do và nhờ nó làm chậm hoặc ngăn chặn quá trình ôxy hóa được gọi là chất chống ôxy hóa Các phản ứng xảy ra như sau:

1.3.2.3 Chất chống ôxy hóa trong thực phẩm [5]

Chất chống ôxy hóa trong thực phẩm bao gồm hai nhóm chính:

 Chất chống ôxy hóa tự nhiên: chất được tách chiết từ nguyên liệu tự nhiên hay được chuyển hóa bằng con đường sinh học như sử dụng tế bào của chính nó hoặc sử dụng enzyme Một số chất chống ôxy hóa được thu nhận từ tự nhiên như retinoid (Vitamin A), ∝-tocopherol (Vitamin E); acid ascorbic (Vitamin C), polyphenol, carotenoid, acid amin, saccharic, selenium,

 Chất chống ôxy hóa tổng hợp: chất được tạo thành bằng con đường hóa học Một

số chất chống ôxy hóa tổng hợp được sử dụng rộng rãi như butylated hydrotolene (BHT), butalated hydroanisole (BHA), propyl gallate (PG), ethoxyquin, nordihydroguai acetic acid (NDGA), 2,4,5-trihydrobutyrophenone (THBP), octylgallate (OG), tertiary butyl hydroquinone (TBQH)

 Chất chống ôxy hóa tự nhiên:

 Vitamin A: Vitamin A là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho con người, nó không tồn tại dưới dạng một hợp chất duy nhất, mà dưới dạng một vài dạng

Tất cả các dạng Vitamin A đều có vòng Beta-ionon và gán vào nó là chuỗi isoprenoit Cấu trúc này là thiết yếu cho độ hoạt động sinh hóa của vitamin

 Vitamin C: Đây là chất chống ôxy hóa có trong huyết tương, nó khử gốc tự do

và không cho gốc tự do xâm nhập vào các phân tử cholesterol Ngăn ngừa không cho gốc tự do xâm nhập qua màng tế bào, giúp mau lành vết thương, kích thích sản xuất kháng thể Vitamin C có nhiều trong cam, dâu, ớt xanh, cà chua, quýt và dễ bị phân hủy khi gia nhiệt nên ăn sống các loại thực phẩm có tác dụng tốt hơn

Hình 1 3 Vitamin A [23]

 Vitamin E: có vai trò là chất chống ôxy hóa thông qua việc loại trừ sự ôxy hóa lipit và sự xuất hiện các gốc tự do làm phân hủy các acid béo chưa bão hào Các thực phẩm giàu vitamin E như đậu xanh, xà lách, lạc, lúa mì, ngô, cà rốt, trứng gà, thịt bò,

cá mè,

 Flavonoid: Các chất chống ôxy hóa này đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sức khỏe tâm thần khi có tuổi tác Hoa quả và trái cây có múi như cam là nguồn phong phú của chất flavonoid

Hình 1 4 Cấu trúc của Vitamin C [25]

Hình 1 5 Cấu trúc của Vitamin E [24]

Hình 1 6 Cấu trúc của flavonoid [22]

 Isoflavone: Chất chống ôxy hóa này có tác dụng đáng kể trong việc ngăn chặn các bệnh Nó có nhiều trong đậu nành Isoflavone không chỉ làm giảm đáng kể nguy cơ ung thư dài hạn mà còn giúp giảm bớt các triệu chứng mãn kinh và cải thiện sức khỏe của xương

 Carotenoic: 𝛽-caroten trong nhóm carotenoic là tiền chất của Vitamin A khi vào

cơ thể thì được hấp thụ chuyển hóa thành vitamin A 𝛽-carote có nhiều trong các loại rau quả như: cà rốt, cà chua, dưa hấu, bí ngô, rau ngót, rau đay, cần tây, rau dền, rau hung, đu đủ chín, quýt,

 Peptide: là một chuỗi các acid amin tương tự như protein nhưng ngắn hơn Peptide được chiết xuất từ các acid amin tự nhiên làm kích thích sản xuất collagen và tăng tác dụng chống ôxy hóa Trong cơ thể động vật, thực vật và các sinh vật khác đều tồn tại một hợp chất có bản chất peptide làm nhiệm vụ bảo vệ là lectic Vì có khả năng liên kết đường ruột một cách đặc biệt và chọn lọc nên lectin có thể kết tủa các tác nhân

tế bào lạ có cấu trúc đường xâm nhập vào cơ thể để bảo vệ cơ thể

 Selen: selen có nhiều trong cá biển và lòng đỏ trứng, dầu oliu, gan động vật, hạt ngũ cốc nguyên hạt và nấm ăn Selen ngoài tác dụng hoạt hóa vitamin E còn có mặt trong một số enzyme dọn sạch lipo-peroxyde ngăn cản sự sản sinh các gốc tự do thứ cấp

 Chất chống ôxy hóa tổng hợp

Các chất chống ôxy hóa tổng hợp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

 Không độc

 Có hoạt tính chống ôxy hóa cao ở nồng độ thấp

Hình 1 7 Cấu trúc của isoflavone [56]

 Có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu

 Bền trong các điều kiện kỹ thuật của quá trình chế biến thực phẩm

Các chất chống ôxy hóa tổng hợp thường được sử dụng là: BHT (Butylated hydroxytoluen), BHA (Butylated hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (Tertbutyl hydroquinone), dodecyl gallate, propyl gallate, propyl gallate, ascorbyl palmitate,

1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CHỐNG ÔXY HÓA 1.4.1 Đánh giá hoạt tính chống ôxy hóa dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH

DPPH là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sàng lọc các chất chống ôxy hóa

vì nó đơn giản, nhanh chóng và ổn định Khả năng khử gốc tự do DPPH của chất chống ôxy hóa từ dịch chiết rễ cây An xoa được phân tích dựa vào phương pháp của Fu và cộng sự (2002) [41]

Nguyên tắc của phương pháp:

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) là một gốc tự do bền, có màu tím nhờ điện

tử N chưa ghép đôi và có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng 517 nm Khi có mặt chất chống ôxy hóa, nó sẽ bị khử thành 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH-H) do trung hòa gốc DPPH bằng cách cho đi nguyên tử hydro, dung dịch phản ứng sẽ nhạt dần chuyển từ tím sang vàng nhạt Nghĩa là các gốc tự do DPPH đã kết hợp với một nguyên tử hydro của chất chống ôxy hóa để tạo thành DPPH dạng nguyên tử Hoạt tính quét gốc tự do của chất chống ôxy hóa tỉ lệ thuận với độ mất màu của DPPH Đo độ giảm hấp thụ ở bước sóng 517 nm để xác định khả năng khử gốc DPPH của chất chống ôxy hóa

Hình 1 8 Sơ đồ phản ứng giữa chất chống ôxy hóa và gốc tự do DPPH

1.4.2 Phương pháp FRAP (Ferric reducing antioxydant power): Khả năng chống ôxy hóa bằng phương pháp khử sắt

Phương pháp FRAP được phát triển bởi Benzie và Strain để xác định sự giảm năng lượng trong môi trường plasma, sau đó phương pháp đã được chuyển thể và được sử

dụng để khảo sát khả năng chống ôxy hóa của một số hợp chất trong thực vật

Nguyên tắc xác định hoạt tính chống ôxy hóa của phương pháp này là dựa trên khả năng của các chất chống ôxy hóa trong việc khử phức Fe3+-TPTZ [2,4,6-Tripyridyls-triazine (TPTZ)] (màu tía) thành phức Fe2+- TPTZ (màu xanh) ở pH thấp Khi đó, sự tăng cường mức độ màu xanh tỷ lệ với hàm lượng chất chống ôxy hóa có trong nguyên liệu Mức độ tăng cường độ màu này được đo ở bước sóng 593 nm trong sự so sánh màu với chất chuẩn là dung dịch FeSO4 hay BHT (Butylated hydroxy toluene)

Khi cho phức Fe3+ - TPTZ vào môi trường chứa chất chống ôxy hóa, các chất chống ôxy hóa sẽ nhường điện tử cho phức này và sinh ra Fe2+ - TPTZ Tác động chống ôxy hóa được đánh giá bởi sự tăng cường độ màu của phức Fe2+- TPTZ Kết quả tính toán là mmol Fe2+/g chất khô Do đó, khi kết quả tính toán ra đạt giá trị lớn thì có thể kết luận rằng trong môi trường phản ứng, số lượng các phân tử có thể nhường điện tử lớn Tuy nhiên, điều này không hoàn toàn là đúng vì một phân tử chất chống ôxy hóa

có khả năng khử nhiều phức Fe3+ - TPTZ cùng lúc Đây cũng là một hạn chế của phương pháp [45]

Hình 1 9 Cơ chế phản ứng của phương pháp FRAP [16]

1.5 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

1.5.1 Mục đích, nguyên lý và bản chất quá trình sấy [12]

1.5.2 Các giai đoạn của quá trình sấy [12]

1.5.2.1 Giai đoạn làm nóng vật liệu sấy

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật liệu vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng, toàn bộ vật liệu sấy được gia nhiệt Quá trình tăng nhiệt độ lớn dần từ bên ngoài vào trong vật liệu sấy Do năng lượng liên kết của nước nhỏ vì vậy đường cong tốc độ sấy và đường cong sấy là một đường cong lồi

1.5.2.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi, do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của môi trường không khí xung quanh không đổi nên tốc độ sấy không đổi Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật liệu sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật liệu để hóa hơi Ẩm thoát ra trong giai đoạn này là ẩm liên kết cơ lý và hóa lý Do đó, đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng

Hình 1 10 Đồ thị đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy

1.5.2.3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Ở giai đoạn cuối thì hàm lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh

1.5.3 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trong quá trình sấy [1]

Quá trình làm khô là một quá trình hết sức phức tạp Nếu quá trình cung cấp nhiệt ngừng lại thì quá trình làm khô sẽ dừng lại Do đó, khi làm khô vật liệu phải được cung cấp một lượng nhiệt nhất định

Nhiệt cung cấp cho vật liệu Q được đưa tới bằng ba phương thức: bức xạ, truyền dẫn và đối lưu

Sự cân bằng nhiệt khi làm khô được biểu thị:

Q: nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu (J)

q1: nhiệt lượng làm cho các phân tử hơi và hơi nước tách ra trong nguyên liệu (J)

q2: nhiệt lượng để cắt đứt các mối liên kết giữa nước và protein trong nguyên liệu (J)

q3: nhiệt lượng dùng làm khô các tổ chức tế bào (J)

Trong quá trình làm khô nước ở trong vật liệu chuyển dần ra ngoài và đi vào trong không khí làm cho không khí xung quanh ẩm lên nếu không khí ẩm đó đứng yên thì chỉ đến một lúc nào đó quá trình làm khô sẽ dừng lại

Quá trình chuyển ẩm trong vật liệu sấy bao gồm hai quá trình đó là quá trình khuếch tán ngoại và khuếch tán nội

1.5.3.1 Quá trình khuếch tán ngoại

Là sự dịch chuyển của hơi nước trên bề mặt nguyên liệu vào không khí Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí [7]

1.5.3.2 Quá trình khuếch tán nội

Là quá trình chuyển động của nước trong nguyên liệu từ lớp này sang lớp khác để tạo độ cân bằng ẩm trong bản thân nguyên liệu Động lực của quá trình khuếch tán nội

là sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp bên trong và bên ngoài Nếu sự chênh lệch ẩm càng lớn tức gradien độ ẩm càng lớn thì tốc độ khuếch tán nội càng nhanh [7]

1.5.3.3 Mối quan hệ giữa khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và ngoại có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, khi quá trình khuếch tán ngoại xảy ra thì quá trình khuếch tán nội mới được tiếp tục Do đó, độ ẩm trong nguyên liệu sẽ được giảm dần Nếu khuếch tán nội lớn hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ nhanh, nhưng điều đó thì ít có Khuếch tán nội của nước trong nguyên liệu thường nhỏ hơn tốc độ bay hơi trên bề mặt Khi khuếch tán nội nhỏ hơn khuếch tán ngoại thì quá trình bay hơi sẽ bị gián đoạn [12]

Trong quá trình làm khô, ở giai đoạn đầu lượng nước trong nguyên liệu nhiều, sự chênh lệch về độ ẩm lớn, vì vậy khuếch tán nội thường phù hợp với khuếch tán ngoại,

do đó tốc độ sấy tương đối nhanh Nhưng ở giai đoạn cuối thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít, tốc độ bay hơi mặt ngoài nhanh mà tốc độ khuếch tán nội lại chậm, vì vậy tốc độ làm khô ở lớp ngoài nhanh sẽ tạo thành một màng cứng làm ảnh hưởng rất lớn cho quá trình khuếch tán nội Do đó, ảnh hưởng đến quá trình làm khô của nguyên liệu Sự dịch chuyển của nước trong quá trình làm khô trước hết là nước tự do, sau đó mới đến nước kết hợp Trong suốt quá trình làm khô, lượng nước tự do luôn giảm xuống Còn ở thời kì đầu lượng nước kết hợp tăng lên làm khối lượng nguyên liệu giảm Nước

tự do dịch chuyển ở 2 trạng thái lỏng và hơi Nước kết hợp dịch chuyển bằng trạng thái hơi còn nước thẩm thấu và nước liên kết dịch chuyển bằng trạng thái lỏng Độ ẩm càng giảm thì sự chuyển động của nước chuyển dần sang trạng thái hơi

1.5.4 Các phương pháp sấy trong công nghệ thực phẩm

1.5.4.1 Phương pháp sấy tự nhiên

Là phương pháp làm khô thực phẩm nhờ ánh sáng mặt trời trực tiếp không đốt nóng thêm hay còn gọi là phương pháp phơi

Ưu điểm: Thực hiện dễ dàng, tận dụng được nguồn năng lượng tự nhiên

Nhược điểm: Thời gian sấy kéo dài, quá trình sấy không ổn định do phải phụ thuộc vào thời tiết; Không điều chỉnh được độ ẩm, vệ sinh không tốt

1.5.4.2 Phương pháp sấy nhân tạo

Là phương pháp sấy khô thực phẩm nhờ các tác nhân sấy đã đốt nóng, hoặc khói

lò thường dùng không khí nóng

Ưu điểm: Thời gian sấy ít kéo dài và có thể điều chỉnh được thời gian; Ổn định không phụ thuộc vào thời tiết; Điều chỉnh được độ ẩm cuối của sản phẩm; Chất lượng

vệ sinh được đảm bảo

Nhược điểm: Tốn kém năng lượng chi phí; Sản phẩm dễ bị biến màu và bị ôxy hóa Trong phương pháp sấy nhân tạo có nhiều phương pháp sấy khác nhau như: sấy bằng bức xạ hồng ngoại hoặc hồng ngoại kết hợp lạnh; sấy bằng dòng điện cao tầng, sấy tầng sôi, sấy chân chân không thăng hoa

1.5.4.3 Sấy vi sóng

 Sơ đồ cấu tạo của lò sấy vi sóng [17]

Lò vi sóng có cấu tạo gồm 4 bộ phận chính:

 Máy phát sóng cao tần (magnetron)- nguồn phát sóng

 Mạch vi điều khiển (miicrocontronller)

(magnetron) được truyền theo ống dẫn sóng đến quạt phát tán (phía trên nóc lò) để đưa sóng ra mọi phía Ở giữa lò các sóng phân tán đều đặn nhờ sự phản chiếu của sóng lên thành lò Thức ăn được đốt nóng bởi các phân tử nước

Sự đốt nóng chia ra làm hai giai đoạn:

 Nước chứa trong thức ăn được hâm nóng bằng các sóng cực ngắn

 Nước nóng sẽ truyền nhiệt cho các phần khác của thức ăn

 Ưu, nhược điểm của sấy vi sóng:

Ưu điểm: Thời gian sấy ngắn; chất lượng sản phẩm cao

Nhược điểm: Năng suất sấy thấp

1.5.4.4 Phương pháp sấy chân không thăng hoa (đông khô)

Phương pháp sấy chân không thăng hoa là quá trình tách ẩm ra khỏi nguyên liệu trực tiếp từ trạng thái rắn qua trạng thái hơi không qua trạng thái lỏng

Phương pháp sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại được ứng dụng trong công nghệ để sấy các nguyên liệu quí, các loại nguyên liệu ở thể keo, keo xốp khó sấy Phần lớn các nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt thường được đưa vào sấy thăng hoa để hạn chế tối đa sự giảm bớt chất lượng của sản phẩm

Ưu điểm của phương pháp sấy thăng hoa là: Do được đông kết nên thể tích và hình dạng của sản phẩm gần như được giữ nguyên so với lúc ban đầu Chất lượng của sản phẩm giảm rất ít Tuy nhiên, cấu tạo của thiết bị quá phức tạp và chi phí giá thành quá cao nên ứng dụng của phương pháp sấy thăng hoa còn hạn chế

Sản phẩm sau khi sấy thăng hoa rất háo nước nên cần phải được bảo quản trong các bao bì chống ẩm để tránh sự hút nước trở lại và sự ôxy hóa xảy ra

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ HÓA CHẤT PHÂN TÍCH

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Rễ cây An xoa (Helicteres Hirsuta L.) được thu hoạch vào sáng sớm tại thôn Hòn

Nghê, xã Vĩnh Ngọc, Thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa trong tháng 12 năm 2017

và được định danh bởi TS Nguyễn Văn Tặng, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang

2.1.2 Hóa chất và thiết bị

2.1.2.1 Hóa chất

Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu là hóa chất tinh khiết dùng trong phân tích gồm: 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), Folin-Ciocalteu reagent, Na2CO3, H2SO4, HCl, Vanillin, NaOH, AlCl3, NaNO2

2.1.2.2 Thiết bị

Sử dụng các thiết bị hiện có tại Trung tâm Thí nghiệm Thực hành - Trường Đại học Nha Trang gồm: Máy đo hoạt độ nước HYGROLAB, máy sấy đông khô, máy quang phổ kế (UV-VIS) Cary100, lò vi sóng, máy nghiền mẫu khô, hệ thống trích ly hỗ trợ vi sóng, cân phân tích, cân kỹ thuật,

Hình 2.1 Rễ cây an xoa sau khi cắt khúc 1,5 – 2 cm

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Bố trí thí nghiệm tổng quát

* Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

 Trích ly bằng hệ thống trích ly hỗ trợ vi sóng

 Dung môi chiết: Methanol 100%

 Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu: 100/1

 Thời gian ngâm: 30 phút

* Thuyết minh sơ đồ:

 Rễ cây An xoa: được thu hoạch tại thôn Hòn Nghê, xã Vĩnh Ngọc, TP Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Rễ cây An xoa sau khi thu hoạch được giữ trong túi đá lạnh trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang Quá trình vận chuyển rễ cây An xoa về phòng thí nghiệm càng nhanh càng tốt, để giảm tối thiểu quá trình ôxy hóa các hoạt chất trong rễ cây An xoa

 Xử lý: Tại phòng thí nghiệm, rễ cây An xoa được ngâm rửa bằng nước cất để loại

bỏ cát, đất, để ráo nước, sau đó dùng con dao sắc cắt thành các khúc dài 1,5 - 2 cm Sau

đó các lát cắt rễ cây An xoa này được đóng gói vào 21 túi zip, mỗi túi 30g mẫu và đem bảo quản ở -18oC để phục vụ cho nghiên cứu

 Sấy khô, nghiền nhỏ: Mỗi túi zip chứa rễ cây An xoa được rã đông và sử dụng cho một phương pháp sấy Mẫu rễ cây An xoa được sấy khô bằng các phương pháp sấy: phơi nắng, sấy vi sóng: MW270, MW450, MW720, MW900, sấy thăng hoa cho đến khi

độ ẩm còn lại dưới 10%; sản phẩm sau sấy được nghiền nhỏ thành dạng bột có kích thước < 1,4 mm bằng máy nghiền mẫu khô và sau đó tiến hành bao gói trong túi zip và bảo quản ở nhiệt độ -18oC để làm nguyên liệu cho các nghiên cứu tiếp theo

 Trích ly: Tiến hành trích ly rễ cây An xoa bằng hệ thống trích ly hỗ trợ vi sóng tại phòng thí nghiệm, với các điều kiện trích ly như sau:

 Phương pháp trích ly: Trích ly hỗ trợ vi sóng

 Loại dung môi: Methanol 100%

 Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 100/1

 Công suất vi sóng: 400W

 Thời gian bức xạ: 10s/phút

 Thời gian trích ly: 20 phút

 Thu dịch chiết: Sau khi trích ly xong, dịch chiết thu được chứa trong ống nhựa

có thể tích 50 ml Sau đó thêm methanol 100% vào dịch chiết, định lượng đến vạch 50

ml để dễ tính toán về sau

 Bảo quản: Dịch chiết rễ cây An xoa được bảo quản ở nhiệt độ -18oC để sử dụng cho các phân tích tiếp theo

 Đánh giá các chất có hoạt tính sinh học và khả năng chống ôxy hóa: Dịch chiết

rễ cây An xoa được dùng để xác định hàm lượng các hoạt chất sinh học như: Hàm lượng

phenolics tổng số (TPC), hàm lượng flavonoid tổng số (TFC), hàm lượng saponins, và xác định khả năng khử gốc tự do DPPH

2.2.2 Bố trí thí nghiệm chuẩn bị mẫu khô

* Sơ đồ bố trí thí nghiệm chuẩn bị mẫu khô

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chuẩn bị mẫu khô

Rễ cây an xoa được bảo quản -18oC

Rã đông

Sấy khô bằng các phương pháp sấy khác nhau