Luận án tiến sĩ: Chiết tách và tinh chế lutein, zeaxanthin từ cánh hoa cúc vạn thọ

Luận án tiến sĩ phân tích nghiên cứu chiết tách tinh chế lutein zeaxanthin và bào chế chế phẩm dạng nhũ tương kích thước nano, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh Nguyệt
• Người hướng dẫn: GS.TS Vũ Thị Thu Hà
• Trường học: Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Chiết Tách Và Tinh Chế Lutein, Zeaxanthin Từ Cánh Hoa Cúc Vạn Thọ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. LUTEIN VÀ ZEAXANTHIN
• 2. CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM, NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Phương pháp thí nghiệm
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu đặc tính cấp và đặc tính bán trường diện của lutein
• 2.5. Các phương pháp bào chế nano lutein
• 2.6. Các phương pháp phân tích hàm lượng lutein, zeaxanthin
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Lựa chọn nguyên liệu và phương pháp sơ chế, bảo quản
• 3.2. Chiết tách và tinh chế lutein và zeaxanthin đạt tiêu chuẩn dược điển
• 3.3. Kiểm nghiệm độ an toàn và đặc tính của sản phẩm
• 3.4. Bào chế nano lutein
• 3.5. Tái sử dụng các nguồn thải trong quá trình chiết tách lutein từ hoa cúc vạn thọ
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Lutein và Zeaxanthin

Lutein và zeaxanthin là hai carotenoid quan trọng, có vai trò thiết yếu trong dinh dưỡng mắt. Chúng được tìm thấy chủ yếu trong cánh hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L.), nơi chứa hàm lượng cao các chất này. Lutein có công thức phân tử C40H56O2, có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ mắt khỏi các tác hại của ánh sáng xanh và ngăn ngừa thoái hóa điểm vàng. Zeaxanthin cũng có cấu trúc tương tự và cùng chức năng bảo vệ mắt. Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung lutein và zeaxanthin có thể cải thiện sức khỏe mắt, giảm nguy cơ mắc các bệnh lý liên quan đến tuổi tác. Việc chiết tách và tinh chế hai hợp chất này từ cánh hoa cúc vạn thọ không chỉ mang lại lợi ích cho sức khỏe mà còn mở ra cơ hội cho ngành công nghiệp thực phẩm chức năng.

II. Phương pháp chiết tách và tinh chế

Quá trình chiết tách lutein và zeaxanthin từ cánh hoa cúc vạn thọ được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp phổ biến bao gồm chiết xuất bằng dung môi, siêu âm và chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc sử dụng dung môi hữu cơ như ethanol và hexane đã cho thấy hiệu quả cao trong việc chiết xuất các carotenoid. Sau khi chiết xuất, quá trình tinh chế được thực hiện thông qua các kỹ thuật như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để tách biệt lutein và zeaxanthin, đảm bảo độ tinh khiết cao cho sản phẩm. Điều này không chỉ giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng trong ngành thực phẩm.

III. Đặc tính sinh học và ứng dụng

Lutein và zeaxanthin không chỉ có tác dụng bảo vệ mắt mà còn có nhiều lợi ích khác cho sức khỏe. Chúng có khả năng chống oxy hóa, giúp giảm viêm và bảo vệ tế bào khỏi sự tổn thương. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung lutein và zeaxanthin có thể cải thiện chức năng thị giác, tăng cường khả năng nhận diện màu sắc và giảm nguy cơ mắc các bệnh lý về mắt. Ngoài ra, các carotenoid này còn có tác dụng tích cực trong việc giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và một số loại ung thư. Sản phẩm chiết xuất từ cánh hoa cúc vạn thọ có thể được sử dụng trong các thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và dược phẩm, mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp.

IV. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu chiết tách và tinh chế lutein, zeaxanthin từ cánh hoa cúc vạn thọ không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng cao mà còn góp phần vào việc phát triển ngành công nghiệp thực phẩm chức năng tại Việt Nam. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại trong chiết xuất và tinh chế sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất tự nhiên, từ đó phát triển các sản phẩm mới có lợi cho sức khỏe con người.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DþC VÀ ÀO T¾O T¾P OÀN HÓA CH¾T VIÞT NAM VIÞN HÓA HÞC CÔNG NGHIÞP VIÞT NAM *************** NGUYÞN THÞ MINH NGUYÞT NGHIÊN CþU CHI¾T TÁCH, TINH CH¾ LUTEIN, ZEAXANTHIN VÀ BÀO CH¾ CH¾ PH¾M D¾NG NHi T¯¡NG KÍCH TH¯ÞC NANO Tþ CÁNH HOA CÚC V¾N THÞ (TAGETES ERECTA L.) LU¾N ÁN TI¾N S) HÓA HÞC ` Hà Nßi, 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM VIàN HÓA HàC CÔNG NGHIàP VIàT NAM *************** NGUYÞN THÞ MINH NGUYàT NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, TINH CHẾ LUTEIN, ZEAXANTHIN VÀ BÀO CHẾ CHẾ PHẨM DẠNG NHi T¯¡NG KÍCH TH¯àC NANO TỪ CÁNH HOA CÚC VẠN THà (TAGETES ERECTA L.) Chuyên ngành: Hóa hữu c¢ M愃̀ sĀ: 9.14 LUÀN ÁN TIẾN SĨ HÓA HàC Ng°ời h°áng d¿n khoa hác: GS.TS Vj Thß Thu Hà PGS.TS Nguyßn Thanh Bình Hà Nßi, 2023 LâI CAM ĐOAN Đß tài: <Nghiên cću chiÁt tách, bào chÁ và đặc tính cąa nano lutein, zeaxanthin tĉ cây Cúc v¿n thã= nằm trong khuôn khå các h°ãng nghiên cću cąa Phòng thí nghiåm trãng điám Công nghå lãc, hóa dÅu. Tôi xin cam đoan đß tài là mát công trình nghiên cću đác lÁp, không có sď sao chép cąa ng°åi khác. Các sá liåu nghiên cću khoa hãc và kÁt quÁ nghiên cću cąa luÁn án là trung thďc. Các tài liåu tham khÁo đã đ°āc ghi rõ nguãn trích d¿n.

Hà Nội, ngày 02 tháng 07 năm 2023 Nguyãn Thá Minh Nguyåt LâI CÀM ¡N Tôi xin bày tß lòng biÁt ¢n sâu sÃc đÁn GS. TS Vj Thá Thu Hà và PGS. TS Nguyãn Thanh Bình - hai ng°åi ThÅy đã đánh h°ãng khoa hãc và tÁn tình h°ãng d¿n tôi thďc hiån luÁn án. ThÅy, Cô là ng°åi đã d¿y cho tôi sď nghiêm túc trong khoa hãc, luôn tin t°çng và đáng viên, khích lå tôi hoàn thành luÁn án! Tôi cjng xin bày tß lòng biÁt ¢n trân trãng tãi Viån Hóa hãc Công nghiåp Viåt Nam, phòng Thí nghiåm Trãng điám Công nghå lãc, hóa dÅu đã nhiåt tình giúp đÿ, t¿o mãi đißu kiån tát nhÃt cho tôi hoàn thành luÁn án! Tôi xin chân thành cÁm ¢n Ban chą nhiåm ch°¢ng trình Hóa D°āc (dď án Hoàn thiån quy trình công nghå chiÁt xuÃt, tinh chÁ các ho¿t chÃt lutein, zeaxanthin tĉ cây Cúc v¿n thã) cąa Bá Công th°¢ng đã hß trā kinh phí thďc hiån luÁn án! Tôi xin chân thành cÁm ¢n tr°ång Đ¿i hãc Hàng hÁi Viåt Nam, Viån Môi tr°ång – Tr°ång Đ¿i hãc Hàng hÁi Viåt Nam đã quan tâm và giúp đÿ tôi trong quá trình hãc tÁp và nghiên cću.

Cuái cùng, tôi xin cÁm ¢n nhčng ng°åi thân trong gia đình và b¿n bè đã luôn ç bên, giúp đÿ, đáng viên và t¿o mãi đißu kiån thuÁn lāi đá tôi hoàn thành luÁn án! Hà Nội, ngày 02 tháng 07 năm 2023 Nguyãn Thá Minh Nguyåt MĀC LĀC LäI CAM ĐOAN .i DANH MĂC CÁC CHČ VIÀT TÂT. vii DANH MĂC HÌNH .1 CH¯¡NG 1: TäNG QUAN. LUTEIN VÀ ZEAXANTHIN. Nguãn gác lutein trong tď nhiên.

Ho¿t tính cąa lutein. Ćng dăng cąa lutein. MàT Sà PH¯¡NG PHÁP CHIÀT TÁCH VÀ TINH CHÀ LUTEIN. Tißn xċ lý nguyên liåu hoa Cúc v¿n thã.

Các ph°¢ng pháp chiÁt tách lutein este. Các ph°¢ng pháp làm giàu cao chiÁt chća lutein este. Các ph°¢ng pháp thąy phân lutein este. Ph°¢ng pháp tinh chÁ lutein.

PH¯¡NG PHÁP PHÂN TÍCH LUTEIN VÀ ZEAXANTHIN. MàT Sà BIäN PHÁP CÀI THIäN SINH KHÀ DĂNG CĄA LUTEIN DÙNG Đ¯äNG UàNG. Bào chÁ hå nano tinh thá. Bào chÁ hå phân tán rÃn.

Bào chÁ micell. Bào chÁ vi nhj t°¢ng/ nhj t°¢ng nano. ¯u điám và nh°āc điám cąa các hå phân tán. TÌNH HÌNH NGHIÊN CĆU æ VIäT NAM.

MàT Sà KÀT LUÀN RÚT RA TĈ TäNG QUAN TÀI LIäU. 32 CH¯¡NG 2: THĎC NGHIäM. NGUYÊN LIäU, HÓA CHÂT, DĂNG CĂ VÀ THIÀT Bà. Nguyên liåu, hóa chÃt.

Dăng că và thiÁt bá. PH¯¡NG PHÁP THĎC NGHIäM. S¢ chÁ - bÁo quÁn nguyên liåu. Xác đánh hàm l°āng lutein tång trong bát hoa Cúc v¿n thã.

Tißn xċ lý nguyên liåu hoa Cúc v¿n thã. ChiÁt tách cao chiÁt giàu lutein tĉ nguyên liåu cánh hoa Cúc v¿n thã. Làm giàu cao chiÁt. Thąy phân cao chiÁt và tinh chÁ tinh thá lutein.

Đißu chÁ chÃt chuÇn lutein và zeaxanthin phân tích HPLC. Xác đánh đißu kiån bÁo quÁn và đá ån đánh cąa lutein. Thu hãi và tái sċ dăng các nguãn thÁi trong quá trình chiÁt tách lutein. PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU ĐàC TÍNH CÂP VÀ ĐàC TÍNH BÁN TR¯äNG DIâN CĄA LUTEIN.

Nghiên cću đác tính cÃp LD50. Nghiên cću đác tính bán tr°ång diãn. Các chß tiêu đánh giá. CÁC PH¯¡NG PHÁP BÀO CHÀ NHi T¯¡NG NANO LUTEIN.

Ph°¢ng pháp bào chÁ. Ph°¢ng pháp đánh giá. Ph°¢ng pháp qui ho¿ch thďc nghiåm và tái °u hóa. CÁC PH¯¡NG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM L¯ĀNG LUTEIN, ZEAXANTHIN.

Các ph°¢ng pháp phân tích khác. 52 CH¯¡NG 3: KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÀN. LĎA CHâN NGUYÊN LIäU VÀ PH¯¡NG PHÁP S¡ CHÀ, BÀO QUÀN. Đánh giá chÃt l°āng và lďa chãn nguyên liåu.

Ph¢i m¿u trong bóng râm. SÃy CVT t°¢i bằng các ph°¢ng pháp khác. CHIÀT TÁCH VÀ TINH CHÀ LUTEIN VÀ ZEAXANTHIN Đ¾T TIÊU CHUÆN D¯ĀC ĐIàN. Tißn xċ lý nguyên liåu bát hoa Cúc v¿n thã khô.

ChiÁt tách cao chiÁt giàu lutein este tĉ nguyên liåu hoa Cúc v¿n thã. Làm giàu cao chiÁt bằng ph°¢ng pháp chiÁt lßng-lßng. Thąy phân cao chiÁt giàu lutein este. Tinh chÁ lutein.

Phân lÁp lutein và zeaxanthin làm chÃt chuÇn phân tích. Ph°¢ng pháp bÁo quÁn sÁn phÇm lutein và zeaxanthin. KIàM NGHIäM Đà äN ĐàNH VÀ ĐàC TÍNH CĄA SÀN PHÆM. Đá ån đánh cąa sÁn phÇm lutein.

Thċ nghiåm đác tính cÃp, đác tính bán tr°ång diãn cąa sÁn phÇm lutein. BÀO CHÀ NHi T¯¡NG NANO LUTEIN. Lďa chãn thông sá đá thiÁt kÁ thí nghiåm. ThiÁt kÁ thí nghiåm.

Phân tích quy luÁt tác đáng. Lďa chãn công thćc bào chÁ nhj t°¢ng nano tái °u. Mát sá tính chÃt hóa - lý cąa hå vi nhj t°¢ng lutein. TÁI SĊ DĂNG CÁC NGUâN THÀI TRONG QUÁ TRÌNH CHIÀT TÁCH LUTEIN TĈ HOA CÚC V¾N THâ.

Thu hãi và tái sċ dăng tác nhân tißn xċ lý .134 NHČNG ĐÓNG GÓP MâI CĄA LUÀN ÁN .136 DANH MĂC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HâC ĐÃ CÔNG Bà .137 TÀI LIäU THAM KHÀO .153 iv DANH MĀC CÁC CHĀ VI¾T TÂT Chā vi¿t Ti¿ng Anh tÃt Ti¿ng Viát AC Acetone Axeton ACN Acetonitrile Axetonitril AST Aspatat transaminase ANOVA Analysis of variance Phân tích ph°¢ng sai ALT Alanine transaminase CVT Marigold Cúc v¿n thã COSY Correlated spectroscopy DC D°āc chÃt Distortionless enhancement by Phå xác đánh sá l°āng proton trên DEPT polarization transfer cacbon DNA Deoxyribonucleic acid Phân tċ mang thông tin di truyßn EtOH Ethanol Etanol FA Formic acid Formic axit Food and drug administration Căc quÁn lý Thďc phÇm và D°āc FDA phÇm HBV Hepatitis B virus Virus viêm gan B Hex n-Hexan n-Hexan High performance liquid SÃc kí lßng hiåu năng cao HPLC chromatography Heteronuclear single- Kỹ thuÁt HSQC cąa phå cáng HSQC quantum coherence h°çng tĉ h¿t nhân hai chißu Heteronuclear multiple- Kỹ thuÁt HMBC cąa phå cáng HMBC quantum coherence h°çng tĉ h¿t nhân hai chißu Liquid chromatography-mass LC-MS spectrometry SÃc ký lßng khái phå v LC- Liquid chromatography-tandem MS/MS mass spectrometry SÃc ký lßng kÁt hāp khái phå LD50 Lethal dose Lißu gây chÁt trung bình 50% NMR Nuclear magnetic resonance Cáng h°çng tĉ h¿t nhân PTEN Gen PTEN SKD Sinh khÁ dăng Self-nano emulsifiyng drug Hå vÁn chuyán thuác tď t¿o nano SNEDDS delivery system nhj TLC Thin layer chromatography SÃc ký bÁn mßng THF Tetrahiđrofuran Tetrahiđrofuran TLTK References Tài liåu tham khÁo Ph°¢ng pháp hÃp phă tċ ngo¿i, UV-Vis Ultraviolet-Visible ánh sáng nhìn thÃy v/v Volume/volume Tỷ lå thá tích/thá tích v/w Volume/ weight Tỷ lå thá tích/khái l°āng w/v Weight/ volume Tỷ lå khái l°āng/ thá tích w/w Weight/weight Tỷ lå khái l°āng/khái l°āng vi DANH MĀC BÀNG BÁng 1. Công thćc phân tċ và tính chÃt vÁt lý cąa lutein và zeaxanthin. Hàm l°āng lutein trong mát sá loài thďc vÁt. Hiåu quÁ cąa lutein đái vãi bånh tiáu đ°ång và các bånh khác.

Ho¿t tính kháng viêm cąa lutein. Hiåu quÁ kháng virus cąa lutein. Tác dăng bÁo vå cąa lutein vß bånh tim m¿ch. Các ph°¢ng pháp phân tích lutein, zeaxanthin.

Ph°¢ng pháp phân tích lutein, zeaxanthin theo d°āc đián Mĩ USP 40. Mát sá ph°¢ng pháp bào chÁ nano tinh thá. Tiêu chuÇn cąa d°āc đián Mĩ đái vãi nguyên liåu lutein. Danh măc nguyên vÁt liåu, hóa chÃt sċ dăng trong luÁn án.

Danh măc dăng că, thiÁt bá sċ dăng trong luÁn án. BÁng ngo¿i suy lißu t°¢ng đ°¢ng giča các loài. Đißu kiån sÃc kí phân tích lutein, zeaxanthin theo HPLC. Hàm l°āng lutein tång cąa các nguãn nguyên liåu.

KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa thåi gian ph¢i m¿u trong bóng râm đÁn chÃt l°āng CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa nhiåt đá sÃy đÁn chÃt l°āng CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa thåi gian sÃy đÁn chÃt l°āng CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa nãng đá tác nhân tãi quá trình xċ lý bát CVT khô.

KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa nhiåt đá tãi quá trình tißn xċ lý bát CVT khô. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa thåi gian tãi quá trình xċ lý bát CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa tác nhân tißn xċ lý tãi quá trình chiÁt lutein este tĉ bát CVT. KÁt quÁ chiÁt bát CVT vãi dung môi chiÁt khác nhau.

KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa tỷ lå dung môi etyl axetat/ nguyên liåu đÁn quá trình chiÁt bát CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa nhiåt đá đÁn quá trình chiÁt bát CVT. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa thåi gian đÁn quá trình chiÁt bát CVT. KÁt quÁ chiÁt bát CVT phă thuác vào sá lÅn chiÁt.

Ành h°çng cąa tác đá khuÃy đÁn hiåu quÁ chiÁt. KÁt quÁ đánh giá các đißu kiån tái °u cąa quá trình chiÁt lutein este tĉ bát CVT. KÁt quÁ đánh giá các đißu kiån tái °u cąa quá trình chiÁt lutein tĉ l°āng lãn bát CVT. KÁt quÁ khÁo sát sď Ánh h°çng cąa tỷ lå EtOH/H2O vào khÁ năng hòa tan cao chiÁt tång.

KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa tỷ lå dung môi n-hexan/dung dách cao chiÁt đÁn hiåu suÃt làm giàu cao chiÁt. KÁt quÁ chiÁt lßng - lßng n-hexan ç các nhiåt đá khác nhau. KÁt quÁ chiÁt lßng-lßng n-hexan ç các thåi gian chiÁt khác nhau. KÁt quÁ chiÁt lßng - lßng n-hexan phă thuác vào sá lÅn chiÁt.

KÁt quÁ đánh giá đá ån đánh cąa ph°¢ng pháp làm giàu cao chiÁt. KÁt quÁ khÁo sát sď Ánh h°çng cąa tỷ lå cao chiÁt/etanol đÁn hiåu suÃt thąy phân. KÁt quÁ khÁo sát Ánh h°çng cąa tỷ lå KOH/cao chiÁt đÁn hiåu suÃt thąy phân cao chiÁt. KÁt quÁ thąy phân cao chiÁt ç các nhiåt đá khác nhau .