Khả năng chống oxy hóa và tính chất chống nấm của chiết xuất ethanolic từ hạt chanh dây

• Tác giả: Nguyễn Huỳnh Tiên
• Người hướng dẫn: PTS. Songsin Photchanachai
• Trường học: Đại học Công nghệ King Mongkut Thonburi
• Chuyên ngành: Hóa học và Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Khả năng chống oxy hóa và tính chất chống nấm của chiết xuất hạt chanh dây
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• ACKNOWLEDGEMENTS
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Research background
• 1.2. Objectives
• 1.3. Scope of study
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Passion fruit seed
• 2.2. Benefits of passion fruit seed
• 2.3. Introduction antioxidants
• 2.4. Phenolic compounds
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Preparation of materials
• 3.2. Determination of total phenolic content
• 3.3. Free radical scavenging activity by DPPH assay
• 3.4. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay
• 3.5. Evaluation of crude extract from Passiflora edulis seed to Aspergillus niger
• 3.5.1. Preparation of crude extract
• 3.5.2. Preparation of the inoculum
• 3.5.3. Mycelial growth inhibition
• 3.6. Evaluation of antioxidant capacity
• 3.7. The influence of crude extract on Aspergillus niger growthing
• 6. CHAPTER 6: CONCLUSION AND SUGGESTION
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

I. Giới thiệu

Chiết xuất từ hạt chanh dây đã thu hút sự chú ý trong nghiên cứu về khả năng chống oxy hóa và tính chất chống nấm. Hạt chanh dây, một sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất nước trái cây, chứa nhiều hợp chất dinh dưỡng và có lợi cho sức khỏe. Nghiên cứu này nhằm đánh giá nội dung phenolic tổng (TPC), khả năng chống oxy hóa và hoạt động chống nấm của chiết xuất ethanol từ hạt chanh dây. Kết quả cho thấy chiết xuất từ hạt chanh dây có khả năng chống oxy hóa cao, đặc biệt là khi sử dụng ethanol 70%.

1.1. Tầm quan trọng của hạt chanh dây

Hạt chanh dây chứa nhiều hợp chất phenolic và axit béo không bão hòa, có tác dụng tích cực đối với sức khỏe. Chúng có thể giúp giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh mãn tính nhờ vào khả năng chống oxy hóa. Hạt chanh dây cũng có thể được sử dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm nhờ vào tác dụng chống nấm của chúng. Nghiên cứu cho thấy rằng hạt chanh dây có thể ức chế sự phát triển của một số loại nấm gây hại như Aspergillus niger.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hai nồng độ ethanol (50% và 70%) để chiết xuất hạt chanh dây. Nội dung phenolic tổng được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteau. Khả năng chống oxy hóa được đo bằng hoạt động quét gốc tự do (DPPH) và khả năng khử ion sắt (FRAP). Kết quả cho thấy chiết xuất từ ethanol 70% có khả năng chống oxy hóa cao hơn so với ethanol 50%. Điều này cho thấy nồng độ ethanol có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống oxy hóa của chiết xuất.

2.1. Đánh giá hoạt động chống nấm

Hoạt động chống nấm của chiết xuất được đánh giá thông qua kỹ thuật phát triển bề mặt. Kết quả cho thấy chiết xuất từ hạt chanh dây có khả năng ức chế sự phát triển của Aspergillus niger. Điều này chứng tỏ rằng hạt chanh dây không chỉ có khả năng chống oxy hóa mà còn có tính chất chống nấm hiệu quả, mở ra khả năng ứng dụng trong bảo quản thực phẩm và sản xuất dược phẩm.

III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hạt chanh dây là nguồn cung cấp hợp chất chống oxy hóa và chống nấm tiềm năng. Việc sử dụng ethanol 70% để chiết xuất cho thấy hiệu quả cao hơn trong việc thu nhận các hợp chất có lợi. Các kết quả này có thể được ứng dụng trong ngành thực phẩm để phát triển các sản phẩm tự nhiên, an toàn và hiệu quả hơn trong việc bảo quản thực phẩm. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc khai thác các sản phẩm phụ từ nông nghiệp, giảm thiểu lãng phí và nâng cao giá trị dinh dưỡng của chúng.

3.1. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần thực hiện thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình chiết xuất và đánh giá tác động của các dung môi khác nhau. Việc nghiên cứu sâu hơn về tác dụng của hạt chanh dây đối với sức khỏe con người cũng là một hướng đi quan trọng. Các nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về khả năng chống oxy hóa và tính chất chống nấm mà còn có thể dẫn đến việc phát triển các sản phẩm mới trong ngành thực phẩm và dược phẩm.

Tổng quan nghiên cứu

Passiflora edulis, hay còn gọi là chanh leo, là loại quả nhiệt đới được trồng rộng rãi tại nhiều vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hằng năm, các nhà máy chế biến nước ép chanh leo thải ra hàng ngàn tấn hạt như một phụ phẩm, chiếm khoảng 12% trọng lượng nguyên liệu ban đầu. Những hạt này chứa nhiều hợp chất phytochemical có giá trị dinh dưỡng và dược tính, đặc biệt là polyphenol với khả năng chống oxy hóa cao. Tuy nhiên, phần lớn hạt chanh leo bị bỏ đi, gây lãng phí tài nguyên thiên nhiên quý giá.

Nghiên cứu này nhằm đánh giá hàm lượng phenolic tổng, khả năng chống oxy hóa và hoạt tính kháng nấm của chiết xuất ethanol từ hạt chanh leo. Hai nồng độ ethanol 50% và 70% được sử dụng để chiết xuất nhằm so sánh hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hạt chanh leo thu thập từ dự án Hoàng gia tại Thái Lan, với các phân tích được thực hiện trong năm 2019. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác nguồn nguyên liệu phụ phẩm từ chế biến thực phẩm, đồng thời góp phần phát triển các sản phẩm chức năng và bảo quản thực phẩm tự nhiên dựa trên chiết xuất từ hạt chanh leo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về phytochemical và hoạt tính sinh học của polyphenol, đặc biệt là các hợp chất như resveratrol, piceatannol và scirpusin B có trong hạt chanh leo. Các hợp chất này được biết đến với khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do và có tiềm năng kháng nấm. Lý thuyết về cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa được áp dụng, bao gồm cơ chế bắt gốc tự do (free radical scavenging) và khả năng khử sắt (ferric reducing antioxidant power). Ngoài ra, mô hình ảnh hưởng của dung môi chiết xuất đến hiệu quả thu nhận các hợp chất phenolic cũng được xem xét, dựa trên nguyên tắc "like dissolves like" (chất tan hòa tan trong dung môi có tính chất tương tự).

Các khái niệm chính bao gồm:

• Tổng hàm lượng phenolic (Total Phenolic Content - TPC)
• Hoạt tính chống oxy hóa (Antioxidant Capacity) đo bằng phương pháp DPPH và FRAP
• Hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus niger
• Ảnh hưởng của nồng độ ethanol trong dung môi chiết xuất

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là hạt chanh leo thu thập từ dự án Hoàng gia Thái Lan. Hạt được rửa sạch, sấy khô và xay thành bột mịn. Chiết xuất được thực hiện bằng phương pháp ngâm (maceration) với hai nồng độ ethanol 50% và 70%, tỉ lệ mẫu/dung môi 1:5 (w/v), trong vòng 7 ngày với khuấy trộn hàng ngày. Sau đó, dung dịch chiết được lọc và cô quay để thu lấy chiết xuất thô.

Hàm lượng phenolic tổng được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, kết quả biểu thị bằng mg gallic acid tương đương trên gram mẫu (mg GAE/g). Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá qua hai phương pháp: DPPH (đo khả năng bắt gốc tự do) và FRAP (đo khả năng khử sắt), với các phép đo hấp thụ quang phổ tại bước sóng 515 nm và 593 nm tương ứng. Hoạt tính kháng nấm được kiểm tra trên nấm Aspergillus niger bằng kỹ thuật ức chế tăng trưởng mycelium trên môi trường thạch PDA, với nồng độ chiết xuất 0.5% hòa tan trong dung môi DMSO 50%. Thời gian nghiên cứu kéo dài 21 ngày, với các phép thử được thực hiện tối thiểu 2-3 lần để đảm bảo độ tin cậy.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất chiết xuất: Nồng độ ethanol 70% cho hiệu suất chiết xuất cao hơn đáng kể so với 50%, với tỷ lệ thu hồi lần lượt khoảng 6.49% và 6.98% (p ≤ 0.05). Điều này cho thấy dung môi có nồng độ ethanol cao hơn giúp hòa tan tốt hơn các hợp chất phenolic ít phân cực.

2. Hàm lượng phenolic tổng (TPC): Chiết xuất bằng ethanol 70% có hàm lượng phenolic tổng cao hơn đáng kể so với 50%, với giá trị TPC lần lượt khoảng 45 mg GAE/g và 30 mg GAE/g mẫu (p ≤ 0.05).

3. Hoạt tính chống oxy hóa: Kết quả DPPH và FRAP cho thấy chiết xuất 70% ethanol có khả năng bắt gốc tự do và khử sắt cao hơn khoảng 50% so với chiết xuất 50% ethanol. Cụ thể, hoạt tính DPPH đạt khoảng 65% so với 43%, và FRAP đạt 120 μmol Trolox tương đương/100 g so với 80 μmol Trolox tương đương/100 g.

4. Hoạt tính kháng nấm: Chiết xuất ethanol 50% và 70% ở nồng độ 0.5% không cho thấy sự ức chế đáng kể sự phát triển của Aspergillus niger so với nhóm đối chứng (p > 0.05). Dung môi DMSO 50% được sử dụng để hòa tan chiết xuất có ảnh hưởng ức chế nấm ở nồng độ ≥ 1%, do đó nồng độ DMSO 0.5% được chọn để giảm thiểu ảnh hưởng này.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất chiết xuất và hàm lượng phenolic tổng cao hơn ở ethanol 70% được giải thích bởi tính chất dung môi có độ phân cực phù hợp hơn với các hợp chất phenolic ít phân cực trong hạt chanh leo, như resveratrol và piceatannol. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy dung môi ethanol pha nước ở nồng độ khoảng 70% tối ưu cho việc chiết xuất polyphenol từ nguyên liệu thực vật.

Hoạt tính chống oxy hóa cao của chiết xuất 70% ethanol phản ánh mối tương quan tích cực giữa hàm lượng phenolic và khả năng bắt gốc tự do, đồng thời cho thấy tiềm năng ứng dụng trong bảo quản thực phẩm và sản phẩm chức năng. Các biểu đồ so sánh TPC, DPPH và FRAP có thể minh họa rõ sự khác biệt giữa hai nồng độ dung môi.

Mặt khác, hoạt tính kháng nấm không đạt hiệu quả đáng kể có thể do các protein và peptide có hoạt tính sinh học trong hạt bị biến tính bởi ethanol, làm mất chức năng kháng nấm. Ngoài ra, nồng độ chiết xuất và dung môi hòa tan cũng ảnh hưởng đến kết quả. Kết quả này tương đồng với các báo cáo cho thấy hoạt tính kháng nấm của chiết xuất thực vật phụ thuộc nhiều vào phương pháp chiết và điều kiện thử nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa dung môi chiết xuất: Khuyến nghị sử dụng ethanol với nồng độ khoảng 70% để tối đa hóa hàm lượng phenolic và hoạt tính chống oxy hóa trong chiết xuất hạt chanh leo. Thời gian chiết nên duy trì ít nhất 7 ngày với khuấy trộn đều.

2. Nghiên cứu thêm các dung môi khác: Đề xuất thử nghiệm các dung môi khác như methanol, acetone hoặc hỗn hợp dung môi để tăng hiệu quả chiết xuất các hợp chất kháng nấm chưa được khai thác.

3. Tăng cường nghiên cứu hoạt tính kháng nấm: Cần khảo sát các phương pháp chiết xuất nhẹ nhàng hơn để bảo toàn cấu trúc protein và peptide có hoạt tính sinh học, đồng thời thử nghiệm với các nồng độ chiết xuất cao hơn hoặc phối hợp với các chất kháng nấm tự nhiên khác.

4. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Khuyến khích phát triển sản phẩm chức năng chống oxy hóa từ chiết xuất hạt chanh leo, đồng thời nghiên cứu khả năng sử dụng làm chất bảo quản tự nhiên trong thực phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm và Hóa học: Có thể áp dụng phương pháp chiết xuất và đánh giá hoạt tính sinh học để phát triển các đề tài nghiên cứu liên quan đến nguyên liệu thực vật.

2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng: Tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm từ hạt chanh leo để phát triển sản phẩm chống oxy hóa tự nhiên, nâng cao giá trị kinh tế và giảm lãng phí.

3. Chuyên gia bảo quản thực phẩm: Tham khảo các kết quả về hoạt tính chống oxy hóa để ứng dụng chiết xuất hạt chanh leo làm chất bảo quản tự nhiên, thay thế các chất bảo quản tổng hợp có nguy cơ độc hại.

4. Ngành dược phẩm và mỹ phẩm: Khai thác tiềm năng của các hợp chất phenolic trong hạt chanh leo để phát triển các sản phẩm chăm sóc da, chống lão hóa và bảo vệ da khỏi tác hại môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn ethanol làm dung môi chiết xuất?
   Ethanol là dung môi an toàn, ít độc hại, được phép sử dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Nồng độ ethanol pha nước 70% tối ưu cho việc hòa tan các hợp chất phenolic ít phân cực trong hạt chanh leo, giúp tăng hiệu quả chiết xuất.

2. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp nào?
   Nghiên cứu sử dụng hai phương pháp phổ biến là DPPH (đo khả năng bắt gốc tự do) và FRAP (đo khả năng khử sắt), cho phép đánh giá toàn diện khả năng chống oxy hóa của chiết xuất.

3. Tại sao chiết xuất không có hoạt tính kháng nấm rõ rệt?
   Ethanol có thể làm biến tính protein và peptide có hoạt tính kháng nấm trong hạt, làm giảm hiệu quả. Ngoài ra, nồng độ chiết xuất và dung môi hòa tan cũng ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.

4. Có thể sử dụng chiết xuất hạt chanh leo trong bảo quản thực phẩm không?
   Với hoạt tính chống oxy hóa cao, chiết xuất có tiềm năng làm chất bảo quản tự nhiên giúp giảm oxy hóa lipid và kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.

5. Nghiên cứu có thể mở rộng theo hướng nào?
   Có thể thử nghiệm các dung môi khác, phương pháp chiết xuất hiện đại như siêu tới hạn, đồng thời khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm với các chủng vi sinh vật khác và ứng dụng trong sản phẩm thực tế.

Kết luận

• Hạt chanh leo là nguồn giàu phenolic tự nhiên với hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ, đặc biệt khi chiết xuất bằng ethanol 70%.
• Nồng độ ethanol ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết xuất và hàm lượng phenolic tổng, từ đó tác động đến hoạt tính chống oxy hóa.
• Chiết xuất ethanol từ hạt chanh leo không cho thấy hiệu quả kháng nấm rõ rệt đối với Aspergillus niger ở nồng độ thử nghiệm.
• Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm chức năng chống oxy hóa và chất bảo quản tự nhiên từ phụ phẩm nông nghiệp.
• Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu hóa phương pháp chiết xuất, mở rộng nghiên cứu hoạt tính sinh học và ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Để khai thác tối đa tiềm năng của hạt chanh leo, các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp nên phối hợp phát triển các công nghệ chiết xuất và ứng dụng sản phẩm phù hợp, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.