NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT RONG MƠ SARGASSUM MCCLUREI IN VITRO VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRÊN THỊT CÁ THU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  PHẠM THỊ MỸ HIỀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA DỊCH CHIẾT RONG MƠ SARGASSUM MCCLUREI IN VITRO VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ HẠN CHẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



PHẠM THỊ MỸ HIỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA

DỊCH CHIẾT RONG MƠ SARGASSUM MCCLUREI

IN VITRO VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRÊN THỊT CÁ THU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Nha Trang, tháng 06 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



PHẠM THỊ MỸ HIỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA

DỊCH CHIẾT RONG MƠ SARGASSUM MCCLUREI

IN VITRO VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ HẠN CHẾ SỰ OXY HÓA LIPID TRÊN THỊT CÁ THU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS NGUYỄN THẾ HÂN

Nha Trang, tháng 06 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong gần ba tháng nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của khoa Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Nha Trang, em đã hoàn thành được đề tài tốt nghiệp của mình Để đạt được kết quả hôm nay, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân là sự giúp

đỡ tận tình từ gia đình, thầy cô và bạn bè

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm, các quý thầy cô trong khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình, tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài này

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy TS Nguyễn Thế Hân, người trực tiếp hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình, em đã nhận được sự giúp đỡ, động viên rất lớn từ gia đình Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố, mẹ, anh, chị và những người thân trong gia đình

Cuối cùng, cảm ơn tất cả những người bạn đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài

Khánh Hòa, ngày 10 tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Mỹ Hiền

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH v

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về rong mơ Sargassum mcclurei 4

1.1.1 Phân loại và đặc điểm hình thái 4

1.1.2 Phân bố và đặc điểm sinh thái 5

1.1.3 Thành phần hóa học của rong mơ 6

1.1.4 Ứng dụng của rong mơ 7

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của rong biển 7

1.2.1 Nghiên cứu trong nước 7

1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước 8

1.3 Các phương pháp chiết 11

1.3.1 Cơ sở của quá trình tách chiết 11

1.3.2 Các phương pháp tách chiết bằng dung môi 11

1.3.2.1 Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt (Percolation) 11

1.3.2.2 Chiết bằng phương pháp ngâm dầm (Maceration) 11

1.3.2.3 Tách chiết bằng phương pháp chiết hồi lưu 12

1.3.2.4 Chiết bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước 12

1.3.3 Một số phương pháp tách chiết khác 12

1.3.3.1 Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction) 12

1.3.3.2 Phương pháp chiết sử dụng sóng siêu âm 12

1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết 13

1.3.4.1 Dung môi chiết 13

1.3.4.2 Nhiệt độ chiết 13

1.3.4.3 Thời gian chiết xuất 14

1.4 Các phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa 14

1.4.1 Phương pháp TEAC (Trolox equivalent antioxidant capacity) 14

1.4.2 Phương pháp khử gốc tự do DPPH (Scavenging ability towards DPPH radicals) 15

1.4.3 Phương pháp ORAC (oxygen radical absorbance capacity) 15

1.4.4 Phương pháp TRAP (total radical-trapping antioxidant potential) 16

1.4.5 Phương pháp FRAP (ferric reducing-antioxidant power) 17

1.4.6 Lipid assay 17

1.4.7 Phương pháp FTC (ferric thiocyanat ) 18

1.4.8 Tổng năng lực khử (reducing power) 18

1.5 Giới thiệu về cá thu Scomberomorus commerson 18

1.5.1 Đặc điểm sinh học và phân bố 19

1.5.2 Thành phần hóa học và dinh dưỡng 20

1.5.3 Hư hỏng thường gặp của thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh 20

1.6 Quá trình oxy hóa lipid và lipid trên cá thu 21

1.6.1 Khái quát chung về lipid ở cá thu 21

1.6.2 Cơ chế của quá trình oxy hóa lipid 21

1.6.3 Tác hại của quá trình oxy hóa lipid 23

1.6.4 Các chất chống oxy hóa 24

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Nguyên vật liệu và hóa chất 29

2.1.1 Nguyên liệu rong mơ S mcclurei 29

2.1.2 Nguyên liệu cá thu S commerson 29

2.1.3 Hóa chất và thuốc thử 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Quy trình bố trí thí nghiệm tổng quát 30

2.2.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm của rong mơ khô 32

2.2.3 Bố trí thí nghiệm xác định ảnh hưởng của điều kiện chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 33

2.2.3.1 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết 33

2.2.3.2 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ chiết 34

2.2.3.3 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian chiết 35

2.2.3.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của số lần chiết 36

2.2.3.5 Thí nghiệm ảnh hưởng của sóng siêu âm .38

2.2.4 Thí nghiệm sử dụng dịch chiết rong mơ S mcclurei để hạn chế sự oxy hóa lipid trên thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh 39

2.3 Phương pháp phân tích 41

2.3.1 Xác định hàm ẩm 41

2.3.2 Xác định hàm lượng polyphenol tổng số 41

2.3.3 Xác định khả năng khử gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 41

2.3.4 Xác định tổng năng lực khử 42

2.3.5 Thử nghiệm khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ S mcclurei trên thịt cá thu bảo quản lạnh 42

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 43

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Ảnh hưởng của điều kiện chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 44

3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết 44

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết 47

3.1.3 Ảnh hưởng của thời gian chiết 51

3.1.4 Ảnh hưởng của số lần chiết 54

3.1.5 Ảnh hưởng của sóng siêu âm .56

3.1.6 Mối tương quan giữa hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa (tổng năng lực khử và khả năng khử gốc tự do DPPH) 59

3.2 Khả năng hạn chế sự oxy hóa lipid trên cơ thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh của dịch chiết rong mơ S mcclurei 61

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

4.1 Kết luận 63

4.2 Kiến nghị 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của cá thu 4 20

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Rong mơ Sargassum mcclurei 4

Hình 1.2 Phản ứng giữa gốc tự do DPPH và một chất chống oxy hóa 15

Hình 1.3 Đồ thị mô tả độ giảm phát huỳnh quang theo thời gian 16

Hình 1.4 Cá thu Scomberomorus commerson 19

Hình 1.5 Quá trình tự oxy hóa của lipid không no 23

Hình 1.6 Vô hoạt hóa gốc tự do bởi flavonoid (Nicole, 2001; Marfak, 2003) 10 26 Hình 1.7 Cơ chế tạo phức giữa các flavonoid và các ion kim loại (Men+) (Nicole, 2001; Marfak, 2003) 10 27

Hình 1.8 Các vùng cấu trúc đảm bảo khả năng chống oxy hóa của polyphenol (Amic và cộng sự, 2003) 10 27

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 30

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ ẩm của rong mơ khô 32

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 33

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 34

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 35

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của số lần chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 36

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết rong mơ 38

Hình 2.8 Bố trí thí nghiệm ứng dụng dịch chiết rong mơ để hạn chế sự oxy hóa

lipid thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh ở t=4C 40 Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hàm lượng polyphenol

tổng số (Chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 45 Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến tổng năng lực khử (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 46 Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến khả năng khử gốc tự do DPPH

(Chữ cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 47 Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 49 Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tổng năng lực khử 50 Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến khả năng khử gốc tự do DPPH (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 51 Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol tổng số (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 52 Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến tổng năng lực khử (Chữ cái trên cột

khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 53 Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian chiêt đến khả năng khử gốc tự do DPPH (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 54 Hình 3.10 Ảnh hưởng của số lần chiêt đến hàm lượng polyphenol tổng số (Chữ cái

trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) .55

Hình 3.11 Ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng khử gốc tự do DPPH (Chữ cái trên

cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 56 Hình 3.12 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số (Chữ

cái trên cột khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa thống kê p < 0,05) 57 Hình 3.13 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến tổng năng lực khử 58 Hình 3.14 Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến khả năng khử gốc tự do DPPH 59 Hinh 3.15 Mối tương quan giữa hàm lượng polyphenol tổng số và tổng năng lực

khử 60 Hinh 3.16 Mối tương quan giữa hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng khử

gốc tự do DPPH 61 Hình 3.17 Sự thay đổi chỉ số TBARS của thịt cá thu trong quá trình bảo quản lạnh

(t=4C) (Chữ cái trên điểm khác nhau chỉ ra sự khác nhau có ý nghĩa 62

LỜI MỞ ĐẦU

Rong biển hay tảo biển có tên khoa học là marine-algae, marine plant hay

seaweed Rong biển phân bố hầu hết ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng

nước sâu và vùng biển cạn Hàng năm, các Đại dương cung cấp cho trái đất trên 200

tỷ tấn rong Trong tự nhiên, rong biển có vai trò quan trọng đối với sự sống của các sinh vật biển khác Rong biển cũng được xem như nguồn thực phẩm tương lai của con người Với tiềm năng đó, rong biển ngày càng được con người khai thác, nuôi trồng và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

Ở Việt Nam trong gần 1000 loài rong biển được tìm thấy, trong số đó ngành

rong nâu (Phacophyta) chiếm 143 loài Cơ sở dữ liệu Species 2000 phiên bản 2006 liệt kê chi rong mơ Sargassum thuộc ngành rong nâu Phacophyta, có tới 691 loài

54 Hiện nay, theo thống kê ở Việt Nam có khoảng 78 loài, nhiều loài có giá trị

kinh tế cao như S oligocystum, S polycystum (rong mơ nhiều phao), và S mcclurei

Các loài rong mơ được phân bố chủ yếu ở vùng biển miền Trung bộ trong đó có Khánh Hòa, sản lượng khoảng 4.000 tấn rong khô mỗi năm 13

Tuy nhiên, việc nuôi rong biển vẫn chưa được chú trọng và chưa tương xứng với tiềm năng thế mạnh của Việt Nam Hiện nay, rong mơ là một trong những đối tượng nghiên cứu được quan tâm nhiều Nhiều nghiên cứu cho thấy trong thành phần rong nâu chứa các chất có hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, chống đông tụ và chống bức xạ UV-B, làm lành vết thương và tái tạo cấu trúc tế bào

2 Vì vậy, rong nâu là nguồn nguyên liệu tiềm năng sử dụng trong các lĩnh vực y dược và thực phẩm

Một số nghiên cứu ở Việt Nam mới bước đầu tập trung vào các hoạt tính kháng nấm, kháng u, kháng khuẩn của một số hợp chất như carbohydrate và phenolic từ rong nâu (Nguyễn Duy Nhứt, (2008); Bùi Minh Lý, (2009); Trần Thị Thanh vân, (2009)) 2 Trong khi đó, nghiên cứu về khả năng chống oxy hóa của rong mơ và ứng dụng dịch chiết từ rong mơ để hạn chế sự oxy hóa lipid thịt cá vẫn

chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ Ngoài ra, nghiên cứu ở Việt Nam chưa nghiên cứu điều kiện chiết thích hợp cho hoạt tính chống oxy hóa cao mà chỉ dừng lại chiết trong một điều kiện Do đó, đề tài này sẽ nghiên cứu các điều kiện chiết thích hợp để thu được hoạt tính chống oxy hóa cao

Hiện nay, thủy sản là mặt hàng chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu xuất khẩu của Việt Nam trong đó cá là mặt hàng chủ lực xếp thứ hai sau tôm Trong thịt cá, lipid chiếm tỷ lệ cao và là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người Cá là nguyên liệu thực phẩm dễ bị hư hỏng Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự giảm chất lượng của cá sau thu hoạch là do quá trình oxy hóa lipid gây nên Oxy hóa lipid làm giảm giá trị cảm quan và dinh dưỡng đối với sản phẩm thủy sản

Để khắc phục được vấn đề trên, trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, con người đã sử dụng rộng rãi các chất chống oxy hóa tổng hợp như Butylated hydroxytoluene (BHT), Butylated hydroxynisole (BHA), tocopherol tổng hợp, Tertbutyl hydroquinone (TBHQ), dodecyl gallate, propyl gallate, ascorby palmitate Mặc dù các chất này mang lại hiệu quả cao tuy nhiên, nhiều nghiên cứu

đã chỉ ra rằng các chất chống oxy hóa tổng hợp có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Ngày nay, với cuộc sống con người ngày càng được nâng cao thì vấn đề về

an toàn sức khỏe luôn được quan tâm hàng đầu, vì vậy thị yếu của người tiêu dùng

là mua những loại thực phẩm không chứa các hợp chất tổng hợp Hiện nay, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu về các chất chống oxy hóa tự nhiên thay thế cho các chất chống oxy hóa tổng hợp Do đó việc nghiên cứu về các chất chống oxy hóa vừa có chi phí thấp vừa không gây độc cho sức khỏe con người được nhiều người quan tâm và dịch chiết rong mơ có thể là một giải pháp có thể đáp ứng được vấn đề này

Xuất phát từ những thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu khả năng chống oxy hóa

của dịch chiết rong mơ Sargassum mcclurei in vitro và ứng dụng để hạn chế sự

oxy hóa lipid trên thịt cá thu” được thực hiện nhằm xác định điều kiện chiết phù

hợp để thu được dịch chiết giàu chất chống oxy hóa từ rong mơ S mcclurei và tiềm

năng sử dụng dịch chiết rong mơ để hạn chế sự oxy hóa lipid của thịt cá Kết quả thu được là cơ sở dữ liệu về điều kiện chiết thích hợp để thu được dịch chiết có hoạt tính chống oxy hóa cao từ rong mơ Kết quả của đề tài cũng là cơ sở cho việc nghiên cứu sâu hơn các ứng dụng của dịch chiết rong mơ trong thực phẩm và dược phẩm Từ đó thúc đẩy ngành nuôi trồng rong mơ, tạo thêm nhiều việc làm cho người dân và kinh kế của đất nước Khi rong có hoạt tính chống oxy hóa chứng tỏ khi sử dụng rong như một thức ăn sẽ rất tốt cho sức khỏe con người Điều này chứng minh tiềm năng chữa bệnh của rong biển Đồng thời, việc nghiên cứu ứng dụng dịch chiết rong mơ để hạn chế sự oxy hóa lipid của thịt cá thu bảo quản lạnh

sẽ là cơ sở để sản xuất các chất bảo quản tự nhiên cho thủy sản đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng khi sử dụng các sản phẩm đảm bảo an toàn sức khỏe vì được bảo quản bằng hợp chất tự nhiên không gây hại cho sức khỏe con người

Đề tài gồm các nội dung chính như sau:

 Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện chiết (loại dung môi, nhiệt độ, thời gian) đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch chiết

rong mơ S.mcclurei;

 Nghiên cứu ảnh hưởng của số lần chiết và phương pháp chiết bằng sóng siêu âm đến hàm lượng polyphenol tổng số và khả năng chống oxy hóa của dịch

chiết rong mơ S.mcclurei;

 Thử nghiệm khả năng hạn chế sự oxy hóa lipid trên cơ thịt cá thu bảo quản

lạnh của dịch chiết rong mơ S.mcclurei