Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm nghiên cứu thu nhận chất có khả năng kháng oxy hóa từ cây tía tô perilla frutescens

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích công nghệ thực phẩm nghiên cứu thu nhận chất có khả năng kháng oxy hóa từ cây tía tô perilla, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Hà Thị Mỹ Chi
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Đại Nghiệp
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
• Đề tài: Nghiên cứu chất kháng oxy hóa từ cây tía tô (Perilla frutescens)
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu về chất kháng oxy hóa từ cây tía tô (Perilla frutescens) đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Tía tô không chỉ là một loại gia vị phổ biến trong ẩm thực mà còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là các hợp chất phenolic và flavonoid. Mục tiêu của nghiên cứu này là phân tích và tách chiết các chất kháng oxy hóa từ tía tô, từ đó đánh giá khả năng ứng dụng của chúng trong thực phẩm. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe con người thông qua việc giảm nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến gốc tự do.

1.1. Tính thực tiễn và ý nghĩa của đề tài

Tía tô đã được sử dụng trong y học cổ truyền và ẩm thực từ lâu, với nhiều lợi ích cho sức khỏe. Nghiên cứu này nhằm tìm kiếm các chất kháng oxy hóa tự nhiên từ tía tô, có thể thay thế cho các chất tổng hợp, từ đó giảm thiểu tác dụng phụ. Việc thu nhận và ứng dụng các hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô sẽ không chỉ tăng giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm mà còn giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng, đặc biệt trong bối cảnh ngày càng nhiều người tìm kiếm các sản phẩm tự nhiên.

II. Tổng quan về nguyên liệu

Cây tía tô (Perilla frutescens) có nguồn gốc từ châu Á và được trồng rộng rãi tại nhiều nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc. Cây có thân hình vuông, cao từ 0,5 đến 1,5 m, và lá có mùi thơm đặc trưng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tía tô chứa nhiều hợp chất sinh học có lợi cho sức khỏe như acid rosmarinic, quercetin, và nhiều hợp chất phenolic khác. Những hợp chất này có khả năng chống viêm, chống oxy hóa, và hỗ trợ điều trị nhiều bệnh lý, từ cảm cúm đến các bệnh mãn tính. Tía tô cũng được biết đến với khả năng kháng viêm và chống dị ứng, nhờ vào các hợp chất flavonoid có trong nó.

2.1. Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của tía tô rất đa dạng, với sự hiện diện của nhiều hợp chất phenolic và flavonoid. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng tổng phenolic trong tía tô có thể đạt tới 3386,34 mg GAE/100g chất khô. Đặc biệt, các hợp chất phenolic như acid caffeic và acid rosmarinic đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính kháng oxy hóa. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng các điều kiện xử lý nguyên liệu như nhiệt độ và thời gian sấy có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng các hợp chất này, từ đó ảnh hưởng đến khả năng kháng oxy hóa của sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này được thực hiện thông qua các bước tách chiết và phân tích các hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô. Các phương pháp chính bao gồm khảo sát điều kiện sấy, xác định tỉ lệ nguyên liệu và dung môi, cũng như đánh giá khả năng kháng oxy hóa của các chiết xuất thu được. Các chỉ số như hàm lượng phenolic, flavonoid và khả năng bắt gốc tự do DPPH được sử dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình chiết xuất. Kết quả cho thấy rằng điều kiện chiết xuất tối ưu là nhiệt độ 80°C trong 40 phút với tỉ lệ nguyên liệu:dung môi là 1:30. Những thông tin này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ tía tô.

3.1. Đánh giá hiệu quả trích ly

Đánh giá hiệu quả trích ly của dung môi nước cho thấy hàm lượng phenolic đạt 5132,65 mg GAE/100g chất khô, trong khi hàm lượng flavonoid là 1061 mg CE/100g chất khô. Nghiên cứu cũng so sánh hiệu quả giữa các phương pháp trích ly khác nhau và chỉ ra rằng trích ly kiệt cho kết quả cao hơn so với trích ly một lần. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa quy trình trích ly không chỉ giúp nâng cao hiệu quả thu nhận các chất kháng oxy hóa mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng trong thực phẩm.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tía tô là một nguồn cung cấp phong phú các chất kháng oxy hóa có giá trị. Các hợp chất phenolic và flavonoid trong tía tô không chỉ có khả năng kháng oxy hóa mạnh mà còn có nhiều lợi ích cho sức khỏe. Việc áp dụng các phương pháp chiết xuất tối ưu sẽ giúp nâng cao khả năng thu nhận các hợp chất này, từ đó mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ tía tô. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá tác động của các hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô trong các mô hình thực nghiệm để xác định rõ hơn về hiệu quả của chúng trong việc bảo vệ sức khỏe con người.

4.1. Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo

Cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của các hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô, cũng như khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau như dược phẩm và thực phẩm chức năng. Ngoài ra, việc nghiên cứu các phương pháp chiết xuất mới và hiệu quả hơn cũng là một hướng đi cần được chú trọng để tối ưu hóa quy trình thu nhận các hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Rau quả không chỉ là nguồn thực phẩm bổ dưỡng, giàu chất xơ, cung cấp nhiều vitamin, khoáng chất cho con người, mà chúng còn được biết đến trong các bài thuốc dân gian của người xưa chẳng hạn như: rau Hẹ (sát trùng, giải độc), rau Cần (giảm huyết áp), Bí Đao (thanh nhiệt, lợi tiểu), Tía Tô (cảm mạo, ho hen, rối loạn tiêu hóa)…. Ngày nay, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu phân tích, thu nhận các thành phần có hoạt tính sinh học của các loại rau quả nhằm bổ sung vào thực phẩm làm tăng giá trị dinh dưỡng, kéo dài thời gian bảo quản cũng như tăng khả năng điều trị một số bệnh lý…. Đáng chú ý nhất là việc thu nhận các chất kháng oxy hóa, không những chúng được ứng dụng trong bảo quản thực phẩm giàu lipid mà còn góp phần làm giảm nguy cơ ung thư, tim mạch, lão hóa. nhờ khả năng bắt gốc tự do của chúng.

Mặt khác, khoa học ngày nay đang mong muốn thu nhận các chất kháng oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên từ nhiều nguồn khác nhau (thực vật, động vật, vi sinh vật) thay thế cho các chất tổng hợp nhằm hạn chế tối đa tác dụng phụ mà chúng gây ra cho người sử dụng. Đặc biệt là nguồn thu nhận từ thực vật. Thêm vào đó, các kết quả nghiên cứu trước đây đã cho thấy, trong Tía Tô có chứa các chất kháng oxy hóa cao. Vì vậy, mục tiêu của đề tài là tìm ra phương pháp thích hợp nhằm trích ly các hợp chất này, tạo ra một dạng cao chiết mà ta có thể sử dụng trực tiếp hoặc tạo tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng hợp chất kháng oxy hóa từ Tía Tô vào các sản phẩm thực phẩm.

Không những góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm từ Tía Tô, mà còn nâng cao giá trị của Tía Tô đối với sức khỏe con người. Cơ sở khoa học, tính thực tiễn và ý nghĩa của đề tài Từ xưa đến nay, Tía Tô vốn đã rất quen thuộc đối với người dân Việt Nam, từ những món ăn quen thuộc hằng ngày (có thể dùng như một loại rau tươi để ăn sống hoặc dùng như một loại gia vị làm tăng sự hấp dẫn cho món ăn), cho đến những bài thuốc dân gian (cảm, sốt, ho, ngộ độc, mẫn ngứa…). HVTH:Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 2 Đồng thời, theo kết quả nghiên cứu của Mohammad Asif (2011-2012), Norihiro Banno và cộng sự (2004), Noami Oskabe và cộng sự ( 2004) đã cho thấy, trong Tía Tô có sự hiện diện một lượng đáng kể và đa dạng các hợp chất kháng oxy hóa.

Chúng giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các bệnh gây ra bởi các gốc tự do như lão hóa, ung thư, viêm da…. Và khi so sánh với các hợp chất kháng oxy hóa tổng hợp thì các hợp chất kháng oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên, chiết xuất từ các loại thảo mộc cho lợi ích hơn cả, bởi vì chúng ít gây ra tác dụng phụ cho người sử dụng. Do đó, việc phân tách các hợp chất kháng oxy hóa tự nhiên từ thực vật nhằm thay thế cho các hợp chất tổng hợp đang là hướng phát triển của khoa học ngày nay. Chính vì những lý do đó, đề tài đã tiến hành nghiên cứu trích ly các hợp chất kháng oxy hóa có giá trị, là cơ sở chứng minh đặc tính dược liệu và khả năng ứng dụng sản phẩm vào thực tiễn.

Mục tiêu của đề tài Nhằm tách chiết và xác định một số phân đoạn có hoạt tính kháng oxy hóa trong Tía Tô 1. Nội dung đề tài – Khảo sát một số thành phần của Tía Tô. – Khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu.  Thời gian sấy.

– Khảo sát điều kiện trích ly.  Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi.  Khảo sát nhiệt độ trích ly.  Khảo sát thời gian trích ly.

– Đánh giá hiệu quả trích ly của dung môi nước.  So sánh trích ly một lần và trích ly kiệt.  So sánh hiệu quả trích ly của dung môi nước với các dung môi khác. – Khảo sát khả năng kháng oxy hóa của cao chiết sau cùng.

HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 3  Khảo sát năng lực khử.  Khảo sát khả năng bắt gốc tự do DPPH. – Phân tích sơ bộ thành phần hóa học của cao chiết.

– Phân tách phân đoạn trong cao chiết. HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 4 2. Tổng quan về nguyên liệu 2.

Đặc điểm và nguồn gốc Tên khoa học: Perilla frutescens Bộ (odor) : Hoa môi (Lamiales) Họ (family) : Bạc hà (Lamiaceae) Chi (Genus) : Perilla Loài (species): Perilla frutescens (L.) Britt Tên tiếng anh: Perilla, Purple common perrilla Tía Tô là loại cây ưa sáng và ẩm, thân thảo, cao khoảng 0,5 – 1,5 m, có mùi thơm. Thân cây hình vuông, có lông thẳng mọc đứng. Lá mọc đối, phiến lá hình trái xoan nhọn có răng cưa ở mép lá, mặt trên lá màu xanh lục có khi phớt tím, mặt dưới lá màu tím hay xanh tía. Hoa trắng hay tím nhạt mọc thành chùm ở kẽ lá, đầu cành.

Quả tía tô là quả hạch nhỏ, hình cầu, đường kính 1mm, màu nâu nhạt, có nguồn gốc từ châu Á, phổ biến ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Thái Lan [2]. Do có mùi thơm dễ chịu, mát nên tía tô thường dùng như một loại rau ăn sống, làm gia vị cho nhiều món ăn. Đặc biệt thân, lá và hạt của Tía Tô được xem là thành phần không thể thiếu trong rất nhiều bài thuốc dân gian chẳng hạn như: làm thuốc giảm đau, điều trị hen suyễn, thuốc hạ sốt, điều hòa chức năng dạ dày, làm thuốc sát trùng, trị ho, tiêu đờm, thuốc tống hơi, chất làm mềm. Đặc biệt là khả năng chống viêm, chống dị ứng và chống sự phát triển khối u của Tía Tô.

Thân Tía Tô giúp điều trị chứng ốm nghén, dầu từ hạt Tía Tô đã được sử dụng trong sơn, vecni, lót vải sơn, mực in, và lớp phủ chống thấm nước bảo vệ trên quần áo. Phân loại Dựa vào đặc điểm hình thái và cách sử dụng của chúng ta có thể phân tía tô thành 2 loại: [7] Perilla frustesen var.frustesen dùng để lấy dầu Perilla frustesen var.cripsa dùng làm rau ăn sống và dược liệu. gồm 2 loại:  Tía tô đỏ (P. Acuta Kudo): cho lá màu đỏ hoặc tím  Tía tô đỏ - xanh (P.

Acuta Kudo forma Viridus Makino): cho lá màu xanh mặt trong và đỏ ở mặt ngoài. HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 5 Hình 2. Mẫu lá Tía Tô đỏ Hình 2.

Mẫu lá Tía Tô đỏ - xanh Hình 2. Mẫu lá Tía Tô xanh Dựa vào hình dạng bên ngoài của lá người ta phân Tía Tô thành 3 loại: [2, 15]  Tía Tô mép phẳng: Perilla frutescens var.) Kudo: thân thường có nhiều lông hút đài hoa nhỏ, lá có màu tím nhạt, hình trứng dài 4,5 đến 7,5 cm, rộng 2,8 đến 5,5 cm, quả có màu vàng sáng đường kính từ 1 – 1,5 mm. Chúng thường mộc hoang dại dọc theo hai bên đường, sườn đồi và rừng.  Tía Tô mép quăn: Perilla frutescens var.

auriculatodentata: có lá màu tím sẫm, hình tròn hoặc lá hình tim, các thùy ở mép lá tạo thành những nếp gấp giống như những cái tai. Thường mộc trên sườn đồi, ven đường hoặc trong rừng.  Tía Tô răng khía: P. crispa (Thumb) có khía sâu, mép lá răng cưa, được trồng phổ biến như một loại dược liệu hoặc làm gia vị.

Tuy nhiên, cũng nên chú ý để tránh nhầm lẫn với cây cọc giậu (giả tô, cây nhâm), tuy có bề ngoài giống hệt loại Tía Tô mép lá phẳng, nhưng không có mùi thơm của Tía Tô. HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 6 2. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của Tía Tô rất đa dạng gồm: apigenin, acid ascorbic, β- carotene, acid caffeic, citral, dillapiol, elemicin, limonene, luteolin, myristicin, perillaldehyde, acid protocatechuic, quercetin, acid rosmarinic, xeton, elsholzia xeton, isoegomaketone, naginata xeton, và Safrole.

Đặc biệt trong Tía Tô có chứa rosefurane là một chất có thể thay thế cho tinh dầu hoa hồng trong sản xuất nước hoa, thành phần chính của rosefurane là perillaldehyde với các thành phần phụ là limonene, linalool, β-caryophyllene, l-menthol, α-pinene, perillene (2-metyl-5-(3- oxolanyl)-2-pentene), và elemicin. Perillaldehyde được sử dụng trong các ngành công nghiệp hương vị và nước hoa. Nó cũng có tầm quan trọng như một nguồn phenylpropanoids đơn giản trong ngành dược phẩm. Thành phần tinh dầu chủ yếu là perillaldehyd, L-perrilla alcohol, limonen, α-pinen, hydrocumin, còn có elsholtziaceton, β-cargophylen, bergamoten và linalool perillaldehyd.

Các hoạt động kháng oxy hóa (AA) ở mỗi mẫu đã được xác định và so sánh với thành phần polyphenolic của chúng (Bảng 1). [16] HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS. Ngô Đại Nghiệp 7 Bảng 2. Khả năng kháng oxy hóa (mol TE/100ml) và hàm lƣợng polyphenol (mol/100ml) có trong dịch chiết Tía Tô.

[16] Dẫn xuất cinnamic Dẫn xuất Flavon Tổng Mẫu Màu lá AA Anthocyanins Acid Acid Dẫn xuất Dẫn xuất Dẫn xuất polyphenol Caffeic Rosmarinic Luteolin Apigenin Scutellarein 1 Đỏ 135 3,0 3,0 7,0 4,9 4,8 5,9 28,6 2 Đỏ 114 3,3 3,3 7,7 5,1 6,8 2,6 28,8 3 Đỏ-xanh 167 2,9 2,6 7,4 6,2 3,5 2,3 24,9 4 Đỏ -xanh 148 4,0 2,0 2,0 5,9 6,8 5,8 27,5 5 xanh 46 0,5 n.d 0,4 2,6 0,5 3,6 Trong đó: AA: hoạt tính kháng oxy hóa, n.d: Không phát hiện Ngoài ra, dịch chiết lá Tía Tô được phân tích bằng HPLC ở bước sóng 325 nm, cho thấy trong lá Tía Tô có sự hiện diện của 9 hợp chất. Trong đó có: 3 acid phenolic (acid tartaric, acid caffeic và acid rosmarinic) và 6 flavone (apigenin 7-O- caffeoylglucoside, scutellarein 7-O-diglucuronide, luteolin 7-O-diglucuronide, apigenin 7-O-diglucuronide, luteolin 7-O-glucuronide, và scutellarein 7-O- glucuronide). [16] R R HO HO R’ R’ R = R' = H: p-hydroxybenzoic acid R = R' = H: p-coumaric acid R = OH, R' = H: protocatechuic acid R = OH, R' = H: caffeic acid R = OCH3, R' = H: vanillic acid R = OCH3, R' = H: ferulic acid R = R' = OH: gallic acid R = R' = OCH3: sinapic acid R = R' = OCH3: syringic acid Dẫn xuất của Cinnamic acid Dẫn xuất của Benzoic acid Hình 2.Cấu trúc hóa học của các hợp chất phenolic acid trong Tía Tô. [18] HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS.

Ngô Đại Nghiệp 8 Hình 2. cấu trúc hóa học của Axit Rosmarinic. Cấu Trúc hóa học của các flavonoid có trong Tía Tô. [18] HVTH: Hà Thị Mỹ Chi GVHD: TS.

Ngô Đại Nghiệp 9 2. Tổng quan về gốc tự do 2. Định nghĩa về gốc tự do. Gốc tự do là những nhóm nguyên tử hay phân tử mà lớp điện tử ngoài cùng của chúng có chứa điện tử không cặp đôi.

Gốc tự do có thể mang điện tích dương, điện tích âm hoặc không mang điện tích. Quá trình hình thành gốc tự do.