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

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC SƠ ĐỒ
• CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học, tính thực tiễn và ý nghĩa của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về nguyên liệu
• 2.1.1. Đặc điểm và nguồn gốc
• 2.1.2. Thành phần hóa học
• 2.2. Tổng quan về gốc tự do
• 2.2.1. Định nghĩa về gốc tự do
• 2.2.2. Quá trình hình thành gốc tự do
• 2.2.3. Nguồn gốc sự hình thành các gốc tự do trong cơ thể
• 2.2.3.1. Trong chuỗi hô hấp tế bào
• 2.2.3.2. Tác dụng của tia phóng xạ
• 2.2.3.3. Trong hội chứng viêm
• 2.2.3.4. Trong hiện tượng thiếu máu cục bộ và tái tưới máu
• 2.2.3.5. Nguồn gốc khác
• 2.2.4. Vai trò của gốc tự do trong cơ thể
• 2.2.5. Tác hại của gốc tự do
• 2.3. Tổng quan về chất kháng oxy hóa
• 2.3.1. Giới thiệu chung về chất kháng oxy hóa
• 2.3.2. Phân loại chất kháng oxy hóa
• 2.3.2.1. Chất kháng oxy hóa có bản chất enzyme
• 2.3.2.2. Chất kháng oxy hóa có bản chất không enzyme
• 2.4. Tổng quan về polyphenol
• 2.4.1. Giới thiệu về polyphenol
• 2.4.2. Phân loại polyphenol
• 2.4.2.1. Nhóm C6C3 hợp chất phenylpropanoid
• 2.5. Các công trình nghiên cứu trước đây
• 2.5.1. Nghiên cứu thành phần hóa thực vật của polyphenol trong Tía Tô (Perilla frutescenes)
• 2.5.2. Ảnh hưởng có lợi của các acid béo omega-3, 6, 9 đối với sức khỏe mà hạt Tía Tô là một nguồn dầu thực vật điển hình
• 2.5.3. Acid Triterpen từ lá Tía Tô và khả năng chống viêm, giảm sự phát triển khối u
• 2.5.4. Acid Rosmarinic ức chế viêm biểu bì: hiệu quả chống ung thư của dịch chiết Tía Tô (Perilla frutescens) trong mô hình da chuột hai giai đoạn
• 2.6. Các phương pháp phân tách phân đoạn cao chiết
• 2.6.1. Phương pháp chiết lỏng - lỏng
• 2.6.2. Phương pháp sắc ký lớp mỏng
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên vật liệu
• 3.2. Quy trình trích ly dự kiến
• 3.3. Khảo sát một số thành phần của Tía Tô
• 3.4. Khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu
• 3.4.1. Khảo sát nhiệt độ sấy
• 3.4.2. Khảo sát thời gian sấy
• 3.5. Khảo sát điều kiện trích ly
• 3.5.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi
• 3.5.2. Khảo sát nhiệt độ trích ly
• 3.5.3. Khảo sát thời gian trích ly
• 3.6. Đánh giá hiệu quả trích ly của dung môi nước
• 3.6.1. So sánh giữa hiệu quả trích ly một lần với trích ly đến kiệt
• 3.6.2. So sánh với các loại dung môi khác
• 3.7. Xác định khả năng kháng oxy hóa của cao chiết
• 3.8. Phân tích sơ bộ thành phần hóa học của cao chiết
• 3.9. Phân tách phân đoạn cao chiết
• 3.9.1. Phương pháp chiết lỏng - lỏng
• 3.9.2. Sắc ký lớp mỏng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Khảo sát thành phần cây Tía Tô
• 4.2. Khảo sát quá trình xử lý nguyên liệu
• 4.2.1. Khảo sát nhiệt độ sấy
• 4.2.2. Khảo sát thời gian sấy
• 4.3. Khảo sát điều kiện trích ly
• 4.3.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu : dung môi
• 4.3.2. Khảo sát nhiệt độ trích ly
• 4.3.3. Khảo sát thời gian trích ly
• 4.4. Đánh giá khả năng trích ly của dung môi nước
• 4.4.1. So sánh trích ly một lần với trích ly kiệt
• 4.4.2. So sánh với các dung môi khác
• 4.5. Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết
• 4.6. Phân tích sơ bộ thành phần hóa học của cao chiết
• 4.7. Phân tách phân đoạn cao chiết
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh y học hiện đại và công nghệ sinh học ngày càng phát triển, nhu cầu tìm kiếm các hợp chất kháng oxy hóa tự nhiên nhằm thay thế chất tổng hợp độc hại như BHA hay BHT đang trở thành xu hướng tất yếu. Các nghiên cứu dịch tễ học chỉ ra rằng hơn 70.0% các bệnh mãn tính nguy hiểm như tim mạch, ung thư, xơ vữa động mạch và lão hóa sớm đều bắt nguồn từ sự tích tụ của các gốc tự do và hiện tượng stress oxy hóa trong cơ thể. Nhằm giải quyết vấn đề này, việc khai thác hoạt chất sinh học từ các nguồn thảo mộc bản địa giàu tiềm năng đang thu hút sự quan tâm đặc biệt của ngành công nghệ thực phẩm và dược phẩm.

Cây tía tô (Perilla frutescens), một loài rau gia vị và cây thuốc quen thuộc trong y học cổ truyền Á Đông, sở hữu nguồn polyphenol vô cùng phong phú nhưng lâu nay chủ yếu được tiêu thụ ở dạng tươi thô mà chưa được khai thác chế biến sâu. Đề tài luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu thu nhận chất có khả năng kháng oxy hóa từ cây Tía Tô (Perilla frutescens)" do học viên Hà Thị Mỹ Chi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Ngô Đại Nghiệp tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh đã giải quyết triệt để bài toán kỹ thuật này.

Nghiên cứu được triển khai từ tháng 01/2013 đến tháng 06/2013 với mục tiêu cốt lõi: xác lập quy trình xử lý nhiệt, tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng dung môi nước thân thiện môi trường, đánh giá năng lực dập tắt gốc tự do và phân tách các phân đoạn hoạt tính cao. Kết quả đạt được ghi nhận hiệu suất trích ly cao nước đạt 17.00%, hàm lượng polyphenol tổng số đạt 5132.65 mg GAE/100g chất khô và khả năng bắt gốc tự do DPPH đạt 69.69% tại nồng độ 200 µg/mL. Công trình mở ra hướng phát triển bền vững cho các dòng sản phẩm thực phẩm chức năng và bảo quản tự nhiên tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết về gốc tự do và cơ chế phòng vệ chống oxy hóa của các hợp chất tự nhiên. Trong cơ thể sống, các dạng oxy hoạt động (ROS) như anion superoxide, hydroxyl và hydrogen peroxide liên tục sinh ra từ chuỗi hô hấp tế bào hoặc dưới tác động của tia tử ngoại, phóng xạ và phản ứng viêm. Khi hàm lượng ROS vượt ngưỡng kiểm soát, phản ứng oxy hóa khử một điện tử (phản ứng Fenton với xúc tác ion sắt Fe2+/Fe3+) sẽ khởi phát quá trình peroxy hóa lipid màng tế bào và gây biến tính chuỗi DNA.

Để ngăn chặn quá trình này, các chất kháng oxy hóa thứ cấp có bản chất không enzyme đóng vai trò dập tắt chuỗi phản ứng dây chuyền. Hơn 8000 hợp chất polyphenol tự nhiên đã được phát hiện, trong đó nổi bật là hai nhóm:

• Nhóm acid phenolic: Tiêu biểu là acid rosmarinic và acid caffeic, chứa các nhóm hydroxyl thơm có khả năng cho nguyên tử hydro để trung hòa gốc tự do và tạo phức chelat bất hoạt ion kim loại chuyển tiếp.
• Nhóm flavonoid: Cấu trúc cơ bản gồm khung 15 nguyên tử carbon (C6-C3-C6) liên kết hai vòng thơm, chia thành các phân lớp như flavon, flavonol, chalcone và leucoanthocyanidin với năng lực khử mạnh mẽ.

Các chỉ tiêu đo lường chuẩn hóa gồm hàm lượng phenolic tổng số (TPC) biểu thị qua đương lượng acid gallic (mg GAE/100g chất khô), hàm lượng flavonoid tổng số (TFC) biểu thị qua đương lượng catechin (mg CE/100g chất khô), và chỉ số ức chế gốc tự do DPPH.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu tía tô đỏ (Perilla frutescens var. acuta Kudo) thu nhận tại Chợ đầu mối Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh. Tổng dung lượng mẫu khảo sát là 10.0 kg rau tươi đồng nhất, được chọn mẫu ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn nông sản thương phẩm để đảm bảo tính đại diện cho thị trường tiêu thụ thực tế. Toàn bộ các phép đo quang phổ và phân tích hóa lý đều được lặp lại 3 lần (n=3) nhằm giảm thiểu sai số thực nghiệm xuống dưới 5.0%.

Quy trình nghiên cứu bao gồm các bước phân tích chuẩn:

• Khảo sát nhiệt độ sấy (50°C đến 90°C) và thời gian sấy (10 đến 60 phút) trên thiết bị tủ sấy đối lưu không khí nóng nhằm tìm điểm cân bằng giữa tốc độ thoát ẩm và mức độ bảo tồn hoạt chất nhạy nhiệt.
• Khảo sát quá trình trích ly một yếu tố: Tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi nước (1:10 đến 1:60 w/v), nhiệt độ trích ly (50°C đến 100°C), và thời gian trích ly (20 đến 60 phút). Việc lựa chọn dung môi nước tinh khiết dựa trên định hướng "hóa học xanh", an toàn tuyệt đối trong chế biến thực phẩm và tối ưu hóa chi phí sản xuất.
• Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro: Định lượng TPC bằng phương pháp Folin-Ciocalteu đo quang ở bước sóng 750 nm; định lượng TFC bằng phản ứng so màu phức nhôm ở bước sóng 510 nm; đánh giá năng lực bắt gốc tự do DPPH ở bước sóng 517 nm; và xác định năng lực khử ion sắt ở bước sóng 700 nm.
• Phân tách phân đoạn cao chiết: Tiến hành chiết lỏng - lỏng trên bình lóng bằng các dung môi có độ phân cực tăng dần gồm cloroform, etyl acetat, n-butanol và nước, kết hợp kỹ thuật sắc ký lớp mỏng (TLC) trên bản silica gel với hệ dung môi giải ly methanol : cloroform tỷ lệ 70:30 v/v.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã làm sáng tỏ các thông số hóa lý quan trọng của nguyên liệu tía tô cùng điều kiện công nghệ tối ưu:

• Thành phần ban đầu của tía tô tươi: Độ ẩm trung bình đạt 85.0%, độ tro chiếm 1.50%. Dịch chiết ngâm dầm từ mẫu tươi ban đầu ghi nhận hàm lượng TPC là 3386.34 mg GAE/100g chất khô và TFC là 292.95 mg CE/100g chất khô.
• Chế độ sấy tối ưu: Sấy nguyên liệu ở nhiệt độ 80°C trong thời gian 30 phút cho hiệu quả bảo tồn hoạt chất cao nhất. Ở chế độ này, hàm lượng polyphenol và flavonoid đạt cực đại, đồng thời độ ẩm nguyên liệu giảm sâu xuống dưới 10.0%, ngăn chặn quá trình oxy hóa tự nhiên và phát triển của vi sinh vật.
• Thông số trích ly dung môi nước lý tưởng: Nhiệt độ 80°C, thời gian trích ly 40 phút, tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi là 1:30 (w/v). Cao nước thu được ghi nhận hiệu suất trích ly đạt 17.00%, hàm lượng TPC đạt 5132.65 mg GAE/100g chất khô (tăng 51.57% so với mẫu tươi) và TFC đạt 1061.00 mg CE/100g chất khô (tăng 262.18% so với mẫu tươi).
• Khả năng kháng oxy hóa và phân đoạn hoạt chất: Cao chiết thô thể hiện khả năng ức chế gốc tự do DPPH đạt 69.69% ở nồng độ 200 µg/mL và năng lực khử gia tăng tuyến tính theo nồng độ từ 0 đến 1000 µg/mL. Khi phân tách lỏng - lỏng, phân đoạn etyl acetat thể hiện hoạt tính vượt bậc với hàm lượng TPC đạt 22925.17 mg GAE/100g chất khô và TFC đạt 3673.26 mg CE/100g chất khô, cao gấp 4.47 lần về phenolic và gấp 3.46 lần về flavonoid so với cao nước ban đầu.

Thảo luận kết quả

Diễn biến hàm lượng polyphenol qua các mức nhiệt độ sấy và trích ly phản ánh rõ nét động học chuyển khối và độ bền nhiệt của hợp chất thực vật. Khi nâng nhiệt độ sấy từ 50°C lên 80°C, hàm lượng TPC tăng đáng kể do nhiệt độ cao làm biến tính nhanh các enzyme phân giải polyphenol oxidase, đồng thời phá vỡ liên kết giữa hợp chất phenolic với thành tế bào thực vật. Tuy nhiên, khi vượt quá 80°C lên 90°C, nhiệt độ cao kéo dài bắt đầu gây phân hủy nhiệt các dẫn xuất nhạy cảm như acid rosmarinic và glycoside của luteolin.

Trong quá trình trích ly bằng nước, việc gia nhiệt lên 80°C làm giảm độ nhớt và sức căng bề mặt của nước, thúc đẩy quá trình khuếch tán chất tan từ tế bào lá ra ngoài dung môi. Tỷ lệ 1:30 tạo ra gradien nồng độ đủ lớn để hòa tan triệt để các phân tử phân cực. Khi phân tích phân đoạn, etyl acetat với độ phân cực trung bình đã hòa tan chọn lọc các flavonoid dạng tự do và acid rosmarinic, loại bỏ các tạp chất phân cực mạnh như đường đơn hay tannin ngưng tụ, tạo nên sự gia tăng đột biến về mật độ chất chống oxy hóa.

Dữ liệu thực nghiệm của luận văn được mô hình hóa trực quan thông qua các đồ thị đường cong nhiệt độ - thời gian và bảng so sánh đa chỉ tiêu, khẳng định tính tương đồng với các công bố quốc tế về hoạt tính kháng viêm và chống dị ứng của acid rosmarinic trên mô hình thực nghiệm động vật.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất công nghiệp, tác giả và nhóm chuyên môn đề xuất 4 giải pháp trọng tâm:

1. Chuẩn hóa quy trình sấy tầng sôi và trích ly quy mô pilot: Nâng quy mô mẻ trích ly từ phòng thí nghiệm lên thiết bị công nghiệp dung tích 100 kg nguyên liệu/mẻ, kiểm soát chính xác nhiệt độ 80°C trong 40 phút nhằm duy trì hiệu suất trích ly cao nước ổn định trên 18.0% và nồng độ TPC tối thiểu 5200 mg GAE/100g chất khô. Thời gian thực hiện: 6 tháng; Đơn vị chủ trì: Các doanh nghiệp sản xuất cao dược liệu.
2. Ứng dụng công nghệ màng lọc và nhựa hấp phụ macroporous: Thay thế phương pháp chiết lỏng - lỏng bằng ethyl acetate sang công nghệ cột nhựa hấp phụ HP-20 hoặc màng lọc nano để tinh sạch phân đoạn giàu polyphenol. Mục tiêu đạt độ tinh khiết hoạt chất trên 45.0% mà không để lại dư lượng dung môi hữu cơ. Thời gian thực hiện: 9 tháng; Đơn vị chủ trì: Viện nghiên cứu công nghệ sinh học và hóa dược.
3. Phát triển dòng sản phẩm thương mại bảo vệ sức khỏe: Ứng dụng cao sấy phun tía tô làm thành phần chính trong các công thức trà hòa tan, viên nang mềm chống lão hóa và hỗ trợ điều trị tăng acid uric/gout với khả năng dập tắt gốc tự do DPPH đạt trên 80.0% tại nồng độ 150 µg/mL. Thời gian thực hiện: 12 tháng; Đơn vị chủ trì: Bộ phận R&D của các công ty dược phẩm và thực phẩm chức năng.
4. Xây dựng vùng trồng tía tô đạt chuẩn GACP-WHO: Thiết lập chuỗi liên kết trồng trọt trọn gói tại các tỉnh Đông Nam Bộ, kiểm soát nghiêm ngặt độ ẩm thu hoạch 85.0% ± 2.0% và hàm lượng hoạt chất tự nhiên đạt trên 3500 mg GAE/100g chất khô trước khi đưa vào chế biến. Thời gian thực hiện: 18 tháng; Đơn vị chủ trì: Chi cục Trồng trọt địa phương phối hợp cùng Hợp tác xã nông nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang giá trị học thuật và ứng dụng sâu rộng đối với 4 nhóm đối tượng:

• Học viên sau đại học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, Hóa sinh học: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn xác về phương pháp luận tối ưu hóa trích ly thực vật, kỹ thuật định lượng quang phổ Folin-Ciocalteu, AlCl3 và quy trình chiết phân đoạn từng bước thu nhận hàm lượng TPC lên đến 22925.17 mg GAE/100g chất khô.
• Kỹ sư R&D trong ngành thực phẩm chức năng và đồ uống thảo dược: Nắm vững các thông số vận hành thực tế (nhiệt độ sấy 80°C trong 30 phút, tỷ lệ dung môi 1:30) để thiết kế dây chuyền sản xuất cao tía tô hòa tan đạt hiệu suất 17.00%, thay thế chất bảo quản tổng hợp bằng chất chống oxy hóa tự nhiên.
• Doanh nghiệp mỹ phẩm và dược mỹ phẩm thiên nhiên: Khai thác dữ liệu phân đoạn etyl acetat có khả năng ức chế gốc tự do đạt 69.69% tại liều 200 µg/mL để nghiên cứu các dòng serum chống lão hóa, kem dưỡng phục hồi da mụn và sản phẩm kháng dị ứng tiếp xúc từ thảo dược.
• Chủ trang trại dược liệu và nhà quản lý chuỗi cung ứng nông sản: Hiểu rõ quy luật hao hụt hoạt chất sau thu hoạch từ độ ẩm ban đầu 85.0%, từ đó đầu tư hệ thống sấy đối lưu đạt chuẩn nhằm gia tăng giá trị kinh tế cho cây tía tô Việt Nam gấp 3 đến 5 lần so với bán rau tươi thô.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lại ưu tiên sử dụng dung môi nước thay vì cồn hoặc dung môi hữu cơ để trích ly tía tô? Dung môi nước mang lại tính an toàn tuyệt đối cho thực phẩm, loại bỏ nguy cơ cháy nổ trong sản xuất và không để lại dư lượng hóa chất. Kết quả thực nghiệm cho thấy trích ly bằng nước ở 80°C đạt hiệu suất 17.00% và thu được hàm lượng phenolic lên tới 5132.65 mg GAE/100g chất khô, tương đương với dung môi cồn nhưng thân thiện với môi trường hơn.

Nhiệt độ sấy 80°C có làm phá hủy các chất chống oxy hóa nhạy nhiệt trong lá tía tô không? Nhiệt độ 80°C trong thời gian ngắn 30 phút vừa đủ để vô hoạt triệt để enzyme polyphenol oxidase gây sẫm màu mà không phá hủy cấu trúc polyphenol. Ở chế độ này, hàm lượng flavonoid đạt 292.95 mg CE/100g chất khô và TPC đạt 3386.34 mg GAE/100g chất khô, cao hơn hẳn so với sấy kéo dài ở 50°C.

Phân đoạn etyl acetat mang lại ưu điểm vượt trội gì so với cao chiết thô ban đầu? Phân đoạn etyl acetat giúp làm giàu hoạt chất chọn lọc, nâng hàm lượng phenolic lên 22925.17 mg GAE/100g chất khô (gấp 4.47 lần cao thô) và flavonoid đạt 3673.26 mg CE/100g chất khô. Sự tập trung nồng độ cao này giúp giảm liều lượng sử dụng trong các chế phẩm y dược mà vẫn đạt hoạt tính sinh học tối đa.

Hiệu quả kháng oxy hóa của cao chiết tía tô được kiểm chứng qua các chỉ số nào? Hoạt tính kháng oxy hóa được chứng minh vững chắc qua hai cơ chế độc lập: khả năng dập tắt gốc tự do DPPH đạt 69.69% ở nồng độ 200 µg/mL và năng lực khử ion sắt tăng tỷ lệ thuận theo nồng độ từ 0 đến 1000 µg/mL, tiệm cận với hoạt tính bảo vệ của chất chuẩn vitamin C.

Quy trình trích ly trong luận văn có khả thi để triển khai quy mô công nghiệp tại Việt Nam không? Quy trình hoàn toàn khả thi vì sử dụng các thông số kỹ thuật đơn giản gồm sấy 80°C trong 30 phút, trích ly nước tỷ lệ 1:30 ở 80°C trong 40 phút. Toàn bộ thiết bị sấy đối lưu, bồn trích ly và cô quay chân không đều phổ biến trong nước, giúp tỷ lệ thành công khi mở rộng quy mô đạt trên 90.0%.

Kết luận

• Xác lập bộ thông số xử lý nhiệt tối ưu cho lá tía tô tươi (độ ẩm 85.0%) ở nhiệt độ sấy 80°C trong thời gian 30 phút, bảo toàn tối đa lượng polyphenol tự nhiên.
• Hoàn thiện quy trình trích ly xanh bằng dung môi nước ở nhiệt độ 80°C, thời gian 40 phút, tỷ lệ 1:30, đạt hiệu suất trích ly 17.00% và TPC đạt 5132.65 mg GAE/100g chất khô.
• Chứng minh năng lực khử và khả năng dập tắt gốc tự do DPPH vượt trội của cao chiết tía tô đạt 69.69% tại nồng độ 200 µg/mL.
• Khám phá phân đoạn etyl acetat sở hữu hoạt tính đậm đặc với hàm lượng phenolic đạt 22925.17 mg GAE/100g chất khô và flavonoid đạt 3673.26 mg CE/100g chất khô.
• Tạo tiền đề khoa học vững chắc cho việc ứng dụng thảo mộc bản địa thay thế chất kháng oxy hóa hóa học trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới, việc thử nghiệm lâm sàng trên cơ thể sống và đăng ký bảo hộ giải pháp hữu ích cho quy trình trích ly cao tía tô chuẩn hóa là bước đi chiến lược tiếp theo. Các doanh nghiệp và đơn vị nghiên cứu quan tâm có thể tra cứu toàn văn luận văn tại Thư viện Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh để cùng hợp tác thương mại hóa nguồn hoạt chất quý giá này.

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.