Luận Văn Thạc Sĩ Công Nghệ Hóa Học: Nghiên Cứu Tạo Hệ Phân Tán Submicron Piperine

Luận văn thạc sĩ công nghệ hóa học nghiên cứu tạo hệ phân tán submicron piperine, ứng dụng trong dược phẩm và thực phẩm chức năng.

• Tác giả: Vũ Thị Mai Hường
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Thanh Sơn Nam
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu tạo hệ phân tán submicron piperine
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Luận Văn Thạc Sĩ Nghiên Cứu Tạo Hệ Phân Tán Submicron Piperine

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu tạo hệ phân tán submicron piperine trong lĩnh vực công nghệ hóa học. Mục tiêu chính là khắc phục hạn chế về độ hòa tan và phân tán của piperine trong nước, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng của nó trong các sản phẩm chăm sóc da và hỗ trợ điều trị bệnh bạch biến. Piperine, một alkaloid có nguồn gốc từ hạt tiêu đen, được biết đến với nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng viêm và ngăn ngừa ung thư. Tuy nhiên, độ hòa tan thấp của nó trong nước đã hạn chế hiệu quả ứng dụng. Hệ phân tán submicron được tạo ra bằng kỹ thuật đồng hóa kết hợp với các phụ gia thực phẩm, giúp giảm kích thước hạt xuống còn 120 nm, tăng cường khả năng hấp thu và ổn định của piperine.

1.1. Phương Pháp Phân Tán Hóa Học

Phương pháp phân tán hóa học được sử dụng để tạo hệ thống phân tán submicron piperine. Quá trình này bao gồm việc sử dụng kỹ thuật đồng hóa áp suất cao kết hợp với các chất nhũ hóa như lecithin và tween 80. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo hệ phân tán như nồng độ piperine, thời gian đồng hóa và tốc độ khuấy được khảo sát kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy, hệ phân tán submicron piperine có kích thước hạt trung bình 120 nm, hình cầu và độ phân tán đồng đều. Điều này không chỉ cải thiện độ hòa tan của piperine mà còn tăng cường khả năng hấp thu và hiệu quả sinh học của nó.

1.2. Ứng Dụng Hóa Học Và Công Nghệ Nano

Ứng dụng hóa học của hệ phân tán submicron piperine được thể hiện rõ trong các sản phẩm chăm sóc da và hỗ trợ điều trị bệnh bạch biến. Công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hạt submicron, giúp tăng cường khả năng thẩm thấu của piperine qua da. Ngoài ra, hệ phân tán này còn có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như dược phẩm và thực phẩm chức năng, nhờ vào khả năng bảo vệ và giải phóng có kiểm soát các hoạt chất. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên an toàn và hiệu quả.

II. Hệ Thống Phân Tán Và Công Nghệ Hiện Đại

Hệ thống phân tán submicron piperine được nghiên cứu và phát triển dựa trên các công nghệ hiện đại như kỹ thuật đồng hóa áp suất cao và sử dụng các chất nhũ hóa an toàn. Hệ thống hóa học này không chỉ cải thiện độ hòa tan của piperine mà còn đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của sản phẩm. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các ion kim loại được khảo sát để tối ưu hóa quá trình bảo quản và sử dụng hệ phân tán. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ phân tán submicron piperine có thể được bảo quản tốt trong điều kiện pH trung tính và hạn chế sự hiện diện của các ion kim loại như Cu2+ và Fe3+.

2.1. Phương Pháp Đánh Giá Hệ Phân Tán

Phương pháp đánh giá hệ phân tán bao gồm việc sử dụng các kỹ thuật như Dynamic Light Scattering (DLS) và Transmission Electron Microscopy (TEM) để xác định kích thước, hình dạng và độ phân tán của các hạt submicron. Kết quả từ DLS cho thấy kích thước hạt trung bình là 120 nm, trong khi TEM xác nhận hình dạng cầu và độ phân tán đồng đều của các hạt. Các phương pháp này không chỉ giúp đánh giá chất lượng của hệ phân tán mà còn cung cấp thông tin quan trọng để tối ưu hóa quá trình sản xuất và ứng dụng.

2.2. Điều Kiện Bảo Quản Và Ổn Định

Điều kiện bảo quản của hệ phân tán submicron piperine được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của sản phẩm. Các chất bảo quản như methyl paraben và propyl paraben được sử dụng với nồng độ không quá 0.03% để hạn chế sự phân hủy của piperine. Ngoài ra, sự hiện diện của các ion kim loại như Cu2+ và Fe3+ cũng được kiểm soát chặt chẽ để tránh ảnh hưởng đến độ bền của hệ phân tán. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ phân tán submicron piperine có thể được bảo quản tốt trong điều kiện pH trung tính và hạn chế sự hiện diện của các ion kim loại.

III. Giá Trị Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Luận văn thạc sĩ này không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong các lĩnh vực như dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm chức năng. Hệ phân tán submicron piperine được tạo ra từ nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong việc phát triển các sản phẩm chăm sóc da và hỗ trợ điều trị bệnh bạch biến. Ngoài ra, việc sử dụng các chất nhũ hóa an toàn như lecithin và tween 80 cũng đảm bảo tính an toàn và thân thiện với môi trường của sản phẩm. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên an toàn và hiệu quả.

3.1. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Dược Phẩm

Tiềm năng ứng dụng của hệ phân tán submicron piperine trong lĩnh vực dược phẩm được thể hiện qua khả năng tăng cường hiệu quả của các hoạt chất như curcumin và beta-carotene. Piperine được biết đến với khả năng tăng cường sinh khả dụng của các chất dinh dưỡng và thuốc, nhờ vào việc ức chế các enzym chuyển hóa. Hệ phân tán submicron không chỉ cải thiện độ hòa tan của piperine mà còn tăng cường khả năng hấp thu và hiệu quả của nó trong cơ thể. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các sản phẩm dược phẩm từ thiên nhiên an toàn và hiệu quả.

3.2. Ứng Dụng Trong Mỹ Phẩm Và Thực Phẩm Chức Năng

Ứng dụng của hệ phân tán submicron piperine trong lĩnh vực mỹ phẩm và thực phẩm chức năng được thể hiện qua khả năng chống oxy hóa, kháng viêm và ngăn ngừa ung thư của piperine. Công nghệ nano đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hạt submicron, giúp tăng cường khả năng thẩm thấu của piperine qua da. Ngoài ra, hệ phân tán này còn có tiềm năng ứng dụng trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, nhờ vào khả năng bảo vệ và giải phóng có kiểm soát các hoạt chất. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên an toàn và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ THỊ MAI HƯỜNG NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN SUBMICRON PIPERINE Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã số: 60 52 75 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS. PHAN THANH SƠN NAM . Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. NGUYỄN THỊ PHƢƠNG PHONG. Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ THÀNH DŨNG . Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 29 tháng 07 năm 2013. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. PHẠM THÀNH QUÂN . HUỲNH KHÁNH DUY . NGUYỄN THỊ PHƢƠNG PHONG. LÊ THÀNH DŨNG. LÊ THỊ HỒNG NHAN . Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÕNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày 15 tháng 07 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ và tên học viên: Vũ Thị Mai Hƣờng Ngày tháng năm sinh: 21/03/1988 Nơi sinh: Nam Định Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC MSHV: 11056123 I. TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TẠO HỆ PHÂN TÁN SUBMICRON PIPERINE II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG  Nghiên cứu tạo hệ phân tán submicron piperine.  Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng lên quá trình tạo hệ submicron piperine.  Đánh giá tính chất sản phẩm.  Khảo sát tìm điều kiện bảo quản của hệ. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21 / 01 / 2013 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/ 06 / 2013 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS. PHAN THANH SƠN NAM Tp. HCM, ngày 15 tháng 07 năm 2013 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƢỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô đặc biệt là Thầy Cô bộ môn hữu cơ, khoa Kỹ thuật hóa học, trƣờng đại học Bách khoa. Các Thầy, Cô đã tận tình truyền đạt cho em kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em theo học tại trƣờng. Với tất cả lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cảm ơn Cô Vƣơng Ngọc Chính, Thầy Phan Thanh Sơn Nam đã chỉ bảo tận tình và truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báu trong suốt thời gian em thực hiện luận văn tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô bộ môn Công nghệ hóa học, khoa Công ghệ trƣờng đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn này. Một lần nữa con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình đã động viên giúp đỡ con về mặt vật chất và tinh thần trong quá trình học tập, hoàn thành luận văn. Cùng tất cả các bạn sinh viên trƣờng đại học Cần Thơ, trƣờng đại học Bách khoa đã hỗ trợ nhiệt tình và giúp tôi thực hiện luận văn này. Học viên thực hiện Vũ Thị Mai Hƣờng TÓM TẮT Piperine ((E,E)-1-[5-(1,3-Benzodioxol-5-yl)-1-oxo-2,4-pentadienyl]c- piperidine), một loại alkaloid có nguồn gốc từ hạt tiêu đen (Piper nigrum Linn), có nhiều hoạt tính sinh học nhƣ chống oxy hóa, kháng viêm, ngăn ngừa ung thƣ,. đặc biệt khả năng thúc đẩy tái tạo sắc tố da trong chữa bệnh bạch biến. Tuy nhiên, piperine có độ hòa tan và độ phân tán trong môi trƣờng chứa nƣớc rất thấp, do đó khả năng hấp thu piperine vào cơ thể rất thấp, hạn chế khả năng ứng dụng của piperine, mặc dù piperine từ hạt tiêu đen đã đƣợc nghiên cứu từ lâu. Trong luận văn này với đích nhắm tạo hệ phân tán ‘submicron piperine’ ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc da và nhất là trong hỗ trợ điều trị bệnh bạch biến. Bằng cách sử dụng kỹ thuật đồng hóa kết hợp với các phụ gia đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm, kích thƣớc trung bình của hạt nhũ ‘submicron piperine’ có thể đƣợc giảm đến 120 nm (DLS), hạt hình cầu. Chất bảo quản methyl paraben và propyl paraben có thể sử dụng với nồng độ không quá 0,03% và hạn chế tối đa sự hiện diện của các ion kim loại nhƣ Cu2+, Fe3+. Piperine produces antioxidant, anti-inflammatory, antitumor, … special ability to revitalize skin pigmentation in vitiligo treatment. However, widespread clinical application of piperine has been limited as this agent is only slightly soluble in water. In this thesis with the target to create distributed system 'submicron piperine' applications in the skincare products and support especially in the treatment of vitiligo. Effect of reagent concentration, homogenization rate, homogenization time and piperine concentration on the particle size of the ‘submicron piperine’ was investigated. Using high-pressure homogenization technique in conjunction with a food matrix, the average diameter of the ‘submicron piperine’ particles in the emulsion system could be decreased to 120 nm (DLS). Preservative methyl paraben and propyl paraben can be used at a concentration of ≤ 0.03% and minimize the presence of metal ions such as Cu2+, Fe3+ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ Giáo viên hƣớng dẫn là PGS. Phan Thanh Sơn Nam. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả làm thực nghiệm và ghi nhận đƣợc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng, cũng nhƣ kết quả luận văn của mình. MỤC LỤC Chƣơng 1: TỔNG QUAN .1 Giới thiệu chung về alkaloid . Tính chất chung của alkaloid.2 Tổng quan về piperine .1 Một số tính chất lý – hóa của piperine .2 Hoạt tính sinh học của piperine .3 Tổng quan về hệ submircon piperine.2 Tƣớng dầu và tƣớng nƣớc .3 Phƣơng pháp tạo hệ submicron piperine.4 Một số tính chất của submicron piperine .5 Sinh lý da và các đƣờng dẫn truyền vào da. 16 Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . Ý nghĩa và mục đích của đề tài . Nội dung nghiên cứu.3 Hóa chất và thiết bị .4 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng lên quá trình tạo hệ submicron piperine………. Khảo sát thăm dò chọn loại dầu sử dụng.2 Khảo sát chọn vận tốc khuấy đồng hóa .3 Khảo sát loại chất đồng nhũ hóa .4 Khảo sát hàm lƣợng tƣớng dầu MCT .5 Khảo sát hàm lƣợng chất nhũ hóa chính lecithin .6 Khảo sát hàm lƣợng chất trợ nhũ hóa tween 80 .7 Khảo sát thời gian khuấy đồng hóa .8 Khảo sát hàm lƣợng piperine .5 Đánh giá hệ phân tán submicron piperine .6 Khảo sát tìm điều kiện bảo quản .1 Ảnh hƣởng của nhóm chất bảo quản lên độ bền của hệ submicron piperine .2 Khảo sát ảnh hƣởng của một số ion kim loại hay có trong nguồn nƣớc.7 Ảnh hƣởng của pH .8 Các phƣơng pháp đánh giá.1 Mật độ phân bố và kích cỡ hạt .2 Hình dạng, kích thƣớc, độ phân bố tƣơng đối trong hệ. 28 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng lên quá trình tạo submicron piperine.1 Khảo sát thăm dò chọn loại dầu, chất đồng nhũ hóa và tốc độ đồng hóa.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng lên quá trình tạo hệ submicron piperine.2 Đánh giá tính chất sản phẩm.2 Đánh giá độ phân bố, kích thƣớc hệ submicron piperine bằng phƣơng pháp DLS (Dynamic Light Scattering).3 Đánh giá hình dạng, kích thƣớc, độ phân bố tƣơng đối hệ submicron piperine bằng phƣơng pháp Transmission Electron Microscopy (TEM).3 Khảo sát tìm điều kiện bảo quản.1 Khảo sát tìm chất bảo quản thích hợp.2 Khảo sát ảnh hƣởng của một số ion kim loại thƣờng có trong nguồn nƣớc sử dụng.4 Nhận xét chung . 62 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Ví dụ về một số hợp chất alkaloid có trong thiên nhiên .2: Nguồn gốc thiên nhiên của các alkaloid quen thuộc .3: Công thức cấu tạo phân tử piperine .4: Công thức cấu tạo phân tử chavicin .5: Đồ thị phổ hấp thu piperine trong dung môi EtOH .6: Bệnh bạch biến xảy ra ở tay.7: Phƣơng pháp điều trị bằng UVB.8: Phân tử phospholipid.9: Công thức cấu tạo của phosphatidyl choline (PC) .10: Dạng hình học của một số phân tử.11: Công thức cấu tạo của tween 20 và tween 80.12: Mô hình cấu trúc submicron piperine.13: Cấu tạo màng tế bào .14: Cấu trúc da .15: Các đƣờng dẫn truyền vào da.16: Các đƣờng dẫn truyền của submircon piperine .1: Sơ đồ phƣơng pháp tạo hệ submicron piperine .1: Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của loại dầu lên kích thƣớc hạt .2: Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của vận tốc đồng hóa lên kích thƣớc hạt.3: Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của chất đồng nhũ hóa lên kích thƣớc hạt .4: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CMCT = 0,5%.5: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CMCT = 0,75%.6: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CMCT = 1%.7: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CMCT = 1,25% .8: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CMCT = 1,5%.9: Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của hàm lƣợng MCT lên kích thƣớc hạt.10: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin = 0,25% .11: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin = 0,5% .12: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin = 0,75% .13: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin = 1% .14: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin = 1,25% .15: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CLecithin =1,5% .16: Đồ thị ảnh hƣởng của hàm lƣợng Lecithin lên kích thƣớc hạt .17: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CTween80 = 0,25% .18: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CTween80 = 0,5% .19: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CTween80 = 0,75% .20: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CTween80 = 1,00% .21: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CTween80 = 1,25% .22: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng Tween 80 lên kích thƣớc hạt .23: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 6 phút.24: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 8 phút.25: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 10 phút.26: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 12 phút .27: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 14 phút.28: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với Tđh = 15 phút .29: Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của thời gian đồng hóa.30: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CPiperine = 0,16 mg,% .31: Kết quả mật độ phân bố hạt ứng với CPiperine = 0,32 mg,% .