Nghiên cứu sản xuất cao từ bào tử nấm linh chi (ganodermalucidum)

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CAO T

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CAO TỪ BÀO TỬ NẤM LINH CHI (GANODERMA LUCIDUM)

Mã số đề tài: 194.TP10

Chủ nhiệm đề tài: LÊ NGỌC TRÂM

Đơn vị thực hiện: VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

Thành phố Hồ Chí Minh - 2019

Mặc dù nhóm chúng em đã nổ lực và cố gắng tìm hiểu, học hỏi kiến thức mà Thầy Cô và các anh chị đi trước đã truyền đạt trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài Nhưng do thời gian có hạn, kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn non kém, nên trong thời gian thực hiện và hoàn thành đề tài, nhóm chúng em không thể tránh khỏi những khiếm khuyết và thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ Quý Thầy Cô và các bạn để luận án của chúng em được hoàn thiện hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

3

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

I Thông tin tổng quát

1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất cao từ bào tử nấm Linh chi (Ganoderma lucidum)

1.2 Mã số: 194.TP10

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

4 Nguyễn Ngọc Thịnh Trường ĐHCN Nghiên cứu đề tài

1.4 Đơn vị chủ trì:

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: Từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 07 năm 2019

1.5.2 Gia hạn (nếu có): Không gia hạn

1.5.3 Thực hiện thực tế: Từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 07 năm 2019

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): Không có

1.7 Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt của đề tài: 05 triệu đồng (Số tiền bằng chữ: Năm

chống oxy hóa Nấm Linh chi (Ganoderma lucidum) cung cấp một lượng đáng kể các chất

có hoạt tính sinh học như polysaccharides, polyphenols, flavonoids, triterpenes…[1] Nhưng

4

những sản phẩm đó chỉ nghiên cứu từ nguyên liệu quả thể nấm Linh chi, vì bào tử là sản phẩm phụ nên ít được quan tâm đến [2] Những nghiên cứu đó tập trung về thành phần triterpenes [3, 4] và polysaccharides [5, 6], nhưng chưa có nhiều nghiên cứu về polyphenols

và flavonoids trong bào tử nấm Linh chi cũng như ứng dụng nó vào sản xuất thực phẩm Xuất phát từ những vấn đề trên nên nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu điều kiện trích ly polyphenols và flavonoids từ bào tử nấm Linh chi (G lucidum) và ứng dụng tạo sản phẩm cao”

2 Mục tiêu

Tạo ra hai sản phẩm cao bào tử Linh chi giàu hàm lượng polyphenols và flavonoids

3 Phương pháp nghiên cứu

3.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu và các thành phần có trong nguyên liệu

- Xác định độ ẩm bằng thiết bị sấy ẩm hồng ngọai ta được độ ẩm của nguyên liệu (6,78%)

- Xác định hàm lượng Poyphenols, flavonoids, triterpenes, polysaccharides thiết bị 2 chùm tia UV-Vis Xây dựng đường chuẩn

3.2 Khảo sát các thông số trích ly (thời gian, nhiệt độ, nồng độ dung môi) có

hỗ trợ sóng siêu âm với dung môi là cồn ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly polyphenols

tổng và flavonoids tổng của bào tử nấm Linh chi

Thực hiện bởi phần mềm JMP bằng mô hình Box – Behken với 3 yếu tố và 15 thực nghiệm

3.3 Khảo sát các thông số cô đặc (thời gian, nhiệt độ) có hỗ trợ sóng siêu âm

với dung môi là cồn ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly polyphenols tổng và flavonoids tổng của bào tử nấm Linh chi

Sử dụng phần mềm JMP bằng mô hình CCD với 2 yếu tố và 13 thực nghiệm

3.4 Khảo sát họat tính chống oxy hóa của sản phẩm cao

Sử dụng DPPH và ABTS để khử gốc tự do

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Tìm được các thông số trích ly tối ưu nhất:

- Polyphenols: Nhiệt độ siêu âm 40oC, thời gian trích ly là 24 giờ và 77% Ethanol

- Flavonoids: Nhiệt độ siêu âm 45oC, thời gian trích ly là 51 giờ và 95% Ethanol

4.3 Các thông số cô đặc có hỗ trợ sóng siêu âm với dung môi là cồn ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly polyphenols tổng và flavonoids tổng của bào tử nấm Linh chi

Tìm được các thông số trích ly tối ưu nhất (đối với lượng mẫu 100 ml):

- Polyphenols: Nhiệt độ cô đặc 55oC và thời gian 25 phút

- Flavonoids: Nhiệt độ cô đặc 43oC và thời gian 25 phút

4.4 Thử hoạt tính chống oxy hóa sản phẩm cao

Cả hai sản phẩm cao giàu hàm lượng polyphenols và flavonoids đều có khả năng chống oxy hóa nhưng không cao

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng tôi đã tìm ra được hàm lượng các

chất có trong nguyên liệu bào tử nấm Linh chi G lucidum trích ly bằng hai dung môi là

ethanol và methanol Qua khảo sát ta thấy rằng, trích ly bằng dung môi ethanol có hiệu quả hơn methanol về hàm lượng polyphenols và flavonoids, đồng thời nó cũng có ý nghĩa với sản xuất thực phẩm Ta có kết quả như sau: Với hàm lượng polysaccharides đạt 3,11 ± 0,01% (trích ly bằng dung môi nước), với hàm lượng triterpenes 1,51 ± 0,05 %, flavonoids

là 1,27 ± 0,16% và polyphenols là 0,26 ± 0,01%

6

Sau đó tiến hành khảo sát quá trình trích ly hàm lượng polyphenols và flavonoids bằng

mô hình Box – Behnken với ba yếu tố ảnh hưởng là nhiệt độ siêu âm (30 -50oC), thời gian trích ly (24h - 72h) và nồng độ dung môi ethanol (75 - 95%) Kết quả thu được là: Đối với hàm lượng polyphenols: Thời gian trích ly là 24 giờ, nhiệt độ siêu âm ở 40oC với nồng độ dung môi là 77% (cho hàm lượng 0,31%) Đối với hàm lượng flavonoids: Thời gian trích ly

là 51 giờ, nhiệt độ siêu âm ở 45oC với nồng độ dung môi là 95% (cho hàm lượng 0,3 %)

Sau khi tìm được thông số tối ưu trích ly hàm lượng polyphenols và flavonoids ta tiến hành chạy mô hình CCD nhằm tìm thông số tối ưu cho quá trình cô đặc sản phẩm cao Linh chi với hai yếu tố là thời gian và nhiệt độ cô đặc.Kết quả cho thấy, đối với polyphenols thời gian cô đặc là 25 phút, ở nhiệt độ 55oC cho hàm lượng 0,2844%.Còn flavonoids, thời gian

cô đặc là 25 phút, ở nhiệt độ 45oC cho hàm lượng 0,091% (đối với 1 g mẫu định mức 100 ml)

Thử hoạt tính chống oxy hóa, ta thấy được khả năng chống oxy hóa của hai mẫu cao giàu hàm lượng polyphenols và flavonoids ở nhiều mức độ pha loãng khác nhau (đối với DPPH

từ 102 đến 104 lần và ABTS từ 10 đến 105 lần)

Sản phẩm cao từ bào tử nấm Linh chi có độ ẩm 20%, độ Brix là 55 Sản phẩm cao thành phẩm được xác định là có khả năng chống oxy hóa ở nồng độ pha loãng 1g trong 125 ml nước bởi phương pháp thử hoạt tính DPPH và ABTS

24 giờ, nhiệt độ siêu âm ở 40oC với nồng độ dung môi là 77% (cho hàm lượng 0,32%) Đối với flavonoids thời gian trích ly là 51 giờ, nhiệt độ siêu âm ở 45oC với nồng độ dung môi là 95% (cho hàm lượng 0,3 %) Lựa chọn thông số tối ưu theo mô hình Box - Behken ta tiến hành khảo sát thời gian và nhiệt độ cô đặc sản phẩm theo mô hình CCD Đối với sản phẩm cao có hàm lượng flavonoids ở nhiệt độ cô đặc là 45oC, đối với polyphenols là 55o

C Hàm lượng càng cao cũng đồng nghĩa rằng sản phẩm bào tử nấm Linh chi có có khả năng chống oxy hóa cao Thử hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH và ABTS thông qua thuốc thử Trolox Kết quả cho thấy, ở mức độ pha loãng 102 đến 104 lần thì phương pháp DPPH có khả năng chống oxy hóa của bào tử nấm Linh chi Tương tự, phương pháp ABTS cũng cho kết quả chống oxy hóa ở độ pha loãng từ 10 đến 105

lần Kết quả đạt được là 0,0371 và 0,0611 mg Trolox /g chất khô lần lượt đối với cao polyphenols và flavonoid bằng phương pháp DPPH Còn đối với phương pháp ABTS thì kết quả là 0,0378 và 0,0429 mg Trolox /g chất khô lần lượt đối với cao polyphenols và flavonoids

8

Abstract

The purpose of this reseach to create condensed products, this product has antioxidant capacity of Ganoderma lucidum spores The amount of total phenolics was determined using the Folin–Ciocalteu method, determination of flavonoids by color method with AlCl3 Optimize the synthesis parameters by Box–Behnken design was used base on three-variable: Ultrasonic temperature (30 - 50oC), extraction time (24h - 72h), Solvent concentration of ethanol (75 - 95%) Research results show that, extraction time with ultrasonic support for polyphenols is 24 hours, Ultrasonic temperature is 40oC and Solvent concentration of ethanol is 77% (Polyphenols content 0,31%) Extraction time with ultrasonic support for flavonoids is 51 hours, Ultrasonic temperature is 45oC and Solvent concentration of ethanol is 95% (flavonoids content 0,3%) based on optimal parameters of Box–Behnken design, Survey time and temperature Concentrates for product according to CCD model optimal temperature of flavonoids concentration is 45oC and polyphenols concentration is 55oC Test antioxidant activity by DPPH and ABTS method through Trolox reagent At 102 - 104 dilution, DPPH methods show the antioxidant capacity of Ganoderma lucidum spores The results were 0,0371 and 0,0611 mg of Trolox/g dry matter respectively for polyphenols and flavonoids concentration by DPPH method At 10 – 105 dilution, ABTS methods show the antioxidant capacity of Ganoderma lucidum spores The results were 0,0378 and 0,0429 mg of Trolox/g dry matter respectively for polyphenols and flavonoids concentration by ABTS method

9

III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3)

trăm chống oxy hóa

Cao bào tử có hàm lượng polyphenols là 0.28 % và khả năng chống oxy hóa cao nhất

ở độ pha loãng 10-100 lần

2 Cao bào tử nấm Linh chi

giàu polyphenols

Có đầy đủ các thông số

kỹ thuật về hàm lượng Flavonoids Phần trăm

chống oxy hóa

Cao bào tử có hàm lượng flavonoids là 0.091 % và khả năng chống oxy hóa cao nhất

là 10-100 lần

IV Tình hình sử dụng kinh phí

Kinh phí đƣợc duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

Cần mở rộng thêm một yếu tố tối ưu là tỷ lệ nguyên liệu và dung môi trong quá trình trích ly polyphenols và flavonoids và khảo sát nồng độ ethanol ở những nồng độ thấp hơn Vừa tiết kiệm được dung môi, vừa giảm được giá thành của sản phẩm

Thiết lập các tỷ lệ phối trộn khác nhau để sản phẩm có khả năng chống oxy hóa là cao nhất

Thực hiện thử hoạt tính chống oxy hóa ở khoảng nồng độ pha loãng khác để biết được xu hướng chống oxy hóa của các mẫu cao Thử nghiệm bằng các phương pháp thử hoạt tính khác để tìm ra sự tương đồng trong kết quả Khả năng chống oxy hóa của sản phẩm còn khá thấp, vì thế nên điều chỉnh lượng cao cho vào sản phẩm để đạt yêu cầu của nhà sản xuất Đồng thời trong quá trình nghiên cứu nhóm chúng tôi còn phải gặp nhiều trở ngại về việc

sử dụng thiết bị máy cô đặc chân không và máy đo quang phổ UV – VIS Ngoài ra, ở một số

11

thí nghiệm chưa có sẵn hóa chất nghiên cứu nên phải đặt mua và mất thời gian chờ Hi vọng vấn đề về hóa chất và sử dụng thiết bị trong nghiên cứu cần được cải thiện trong thời gian

tới

VI Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

Hình: Sản phẩm cao bào tử Linh chi giàu hàm luợng polyphenols và flavonoids

12

PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

1 Xác định tỷ lệ các thành phần có trong bào tử nấm Linh chi

Để xác định thành phần của bào tử nấm Linh chi, đem ngâm bào tử với 2 loại dung môi là ethanol và methanol để khảo sát xem dung môi nào trích ly tốt các thành phần nhất Dưới đây là kết quả cho thấy hàm lượng chất khô giữa 4 thành phần: polyphenols, flavonoids, triterpenes riêng polysaccharides thì sử dụng dung môi là nước

 Bào tử nấm Linh chi có thành phần nhƣ sau:

Bảng 1 1: Bảng thành phần các chất trong bào tử nấm Linh chi sử dụng dung

môi trích ly methanol

Thành phần tổng

Hàm lượng chất khô (mg/g trọng lượng khô)

Bảng 1.2: Kết quả thành phần các chất trong bào tử nấm Linh chi sử dụng

dung môi trích ly ethanol

13

 Quả thể nấm Linh chi có thành phần nhƣ sau:

Bảng 1.3:Thành phần các chất trong quả thể nấm Linh chi (có hỗ trợ vi sóng)

Thành phần tổng

Hàm lượng chất khô (mg/g trọng lượng khô)

Phần trăm (%)

của quả thể nấm Linh chi

Nhận xét: Kết quả từ bảng 1.1 và 1.2 cho thấy cả hai loại dung môi trích ly là

ethanol và methanol đều tốt (riêng polysaccharides trích ly bằng dung môi nước) Tuy nhiên việc lựa chọn dung môi trích ly là ethanol sẽ thuận lợi hơn vì dung môi này có giá thành rẻ và an toàn cho người thực hiện thí nghiệm hơn Từ biểu đồ 1.1 cũng cho thấy hàm lượng polysaccharides có trong bào tử nấm Linh chi cao gần bằng so với các bài báo khoa học nghiên cứu về quả thể và cao hơn trên quả thể Còn triterpenes thì trong bào tử cao hơn nhiều so với còn trong quả thể và bài báo nghiên cứu nấm Linh chi, tiếp đến là flavonoids rồi đến polyphenols trong bào tử còn thấp so với trong quả thể và các mẫu nghiên cứu

Dựa vào đồ thị ta dễ dàng thấy được hàm lượng các chất của bào tử, quả thể và các

số liệu đã nghiên cứu có sự khác biệt Hàm lượng polysaccharides trong bào tử nấm

15

Linh chi (3,11 ± 0,01%) thấp hơn nhưng không nhiều so với quả thể trong các nghiên cứu(3,80 ± 0,04 - một nghiên cứu so sánh các thành phần trong các loại nấm), bởi các nghiên cứu này trích ly ở nhiệt độ cao (130oC) và thời gian dài, nguyên liệu trồng ở nơi khác [15]

Hàm lượng triterpenes trong bào tử trích ly bằng ethanol (1,51 ± 0,05%) cao hơn gấp 1,9 lần so với nghiên cứu ở cùng điều kiện trên quả thể nấm Linh chi (0,8 ± 0,08%) và cao hơn 2.4 lần so với nghiên cứu của Tel Gulsen [14] trên nguyên liệu nấm Linh chi (0,64 ± 0,08%) Cho thấy trong bào tử nấm Linh chi có hàm lượng triterpenes cao hơn trong quả thể

Hàm lượng flavonoids trích ly bằng ethanol giữa bào tử nấm Linh chi (1,27 ± 0,16%) thấp hơn so với nghiên cứu của Tel Gulsen (3,32 ± 0,11%) [14], thấp hơn 3 lần so với nghiên cứu ở cùng điều kiện trên quả thể nấm Linh chi (3,8 ± 0,11%)

Hàm lượng polyphenols trong bào tử nấm Linh chi trích ly bằng ethanols tương đối thấp (0,26 ± 0,01%) so với quả thể trong các nghiên cứu thì thấp hơn gần 14 lần (3,75 0,73%) thì hàm lượng polyphenols trong bào tử thấp hơn 10,7 lần

Có thể kết luận rằng: Việc trích ly bào tử nấm Linh chi có hỗ trợ sóng siêu âm bằng dung môi ethanol tốt hơn dung môi methanol về hàm lượng polyphenols và flavonoids Đồng thời, có thể thấy rằng, hàm lượng polysaccharides, polyphenols,

flavonoids trong quả thể nấm G lucidum cao hơn so với bào tử rất nhiều, riêng

triterpenes thì trong quả thể có hàm lượng cao hơn.Việc tận dụng nguồn nguyên liệu như bào tử có ý nghĩa rất lớn, vừa tiết kiệm được nguồn phế phụ liệu, vừa tạo ra sản phẩm mới có trên thị trường, đồng thời tạo ra sản phẩm với hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học cao

2 Các thông số trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm với dung môi là cồn ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly polyphenols tổng và flavonoids tổng của bào

tử nấm Linh chi

Bảng 2 1: Kết quả chạy thực nghiệm