Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chiết tách xác định thành phần hóa học của rễ cây mật nhân eurycoma longifolia jack ở khu vực miền trung tây nguyên và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Luận án tiến sĩ nghiên cứu quy trình chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân Eurycoma longifolia Jack tại Tây Nguyên, ứng dụng trong thực phẩm.

• Tác giả: Võ Khánh Hà
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chiết tách, xác định thành phần hóa học của rễ cây mật nhân (Eurycoma longifolia Jack) ở Miền Trung – Tây Nguyên và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 1.4.2.1. Phương pháp phân lập, định danh và xác định cấu trúc hóa học
• 1.4.2.2. Phương pháp tối ưu hóa một số yếu tố ảnh hưởng bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao
• 1.4.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính sinh học của các dịch chiết
• 1.4.2.4. Phương pháp sản xuất sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe
• 1.4.2.5. Phương pháp đánh giá mức độ an toàn thực phẩm
• 1.4.2.6. Phương pháp phân tích và đánh giá cảm quan sản phẩm thực phẩm
• 1.4.2.7. Phương pháp xử lý số liệu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Bố cục của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thu hái và định danh mẫu rễ cây mật nhân
• 2.2. Xử lý nguyên liệu
• 2.3. Hóa chất, vật tư, thiết bị, dụng cụ
• 2.4. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 2.6. Khảo sát, lựa chọn nguyên liệu
• 2.7. Phương pháp phân lập, xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ rễ cây mật nhân
• 2.8. Phương pháp xây dựng quy trình chiết rễ mật nhân
• 2.9. Khảo sát hoạt tính sinh học của dịch chiết rễ cây mật nhân
• 2.10. Nghiên cứu ứng dụng bổ sung mật nhân trong sản xuất một số thực phẩm bảo vệ sức khỏe
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Định danh mẫu thực vật và lựa chọn nguyên liệu nghiên cứu
• 3.1.1. Kết quả định danh mẫu thực vật
• 3.1.2. Đánh giá, lựa chọn vùng nguyên liệu nghiên cứu
• 3.2. Kết quả phân lập và xác định cấu trúc hóa học
• 3.2.1. Kết quả phân lập, xác định cấu trúc các hợp chất nhóm alkaloid
• 3.2.2. Kết quả phân lập, định danh các hợp chất không thuộc nhóm alkaloid
• 3.3. Xây dựng quy trình chiết rễ cây mật nhân
• 3.3.1. Xây dựng quy trình chiết rễ cây mật nhân bằng phương pháp chưng ninh hồi lưu trong dung môi ethanol 80 %
• 3.3.2. Xây dựng quy trình chiết rễ cây mật nhân bằng phương pháp chưng ninh hồi lưu trong nước
• 3.4. Kết quả thử hoạt tính sinh học của dịch chiết rễ cây mật nhân
• 3.4.1. Kết quả thử khả năng gây độc tế bào ung thư của dịch chiết nước và dịch chiết ethanol 80 % từ rễ cây mật nhân
• 3.4.2. Kết quả thử khả năng kháng viêm thông qua khảo sát cytokine tiền viêm và cytokine gây viêm
• 3.4.3. Kết quả thử khả năng ức chế đại thực bào sản sinh NO
• 3.4.4. Khả năng ức chế enzyme α-glucosidase
• 3.4.5. Kết quả thử khả năng kháng vi sinh vật kiểm định của dịch chiết nước
• 3.4.6. Kết quả thử khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết nước
• 3.4.7. Kết quả thử độc tính bất thường của dịch chiết nước rễ cây mật nhân
• 3.4.8. Kết quả thử khả năng không gây độc đối với tế bào thận gốc phôi ở người HEK-293
• 3.5. Nghiên cứu ứng dụng sản xuất một số sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe
• 3.5.1. Sản phẩm cao chiết mật nhân
• 3.5.2. Sản phẩm trà thảo mộc mật nhân
• 3.5.3. Nghiên cứu sản xuất sản phẩm nước rau má mật nhân
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân Eurycoma longifolia

Cây mật nhân, hay còn gọi là Eurycoma longifolia, là một loại thảo dược quý có nguồn gốc từ Đông Nam Á. Rễ cây mật nhân chứa nhiều hợp chất có giá trị dược lý, được sử dụng trong y học cổ truyền và hiện đại. Nghiên cứu quy trình chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân không chỉ giúp xác định các hợp chất có hoạt tính sinh học mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe.

1.1. Đặc điểm sinh thái và phân bố của cây mật nhân

Cây mật nhân thường mọc ở các vùng núi cao, có khí hậu nhiệt đới. Đặc điểm sinh thái của cây ảnh hưởng đến sự phát triển và hàm lượng các hợp chất trong rễ. Nghiên cứu cho thấy, cây mật nhân phát triển tốt nhất ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên.

1.2. Thành phần hóa học của rễ cây mật nhân

Rễ cây mật nhân chứa nhiều hợp chất sinh học như alkaloid, flavonoid và saponin. Những hợp chất này có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn và tăng cường sức khỏe. Việc phân tích thành phần hóa học giúp hiểu rõ hơn về giá trị dược lý của cây.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu quy trình chiết tách

Mặc dù cây mật nhân có nhiều lợi ích, nhưng việc chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây gặp phải một số thách thức. Các phương pháp chiết tách hiện tại chưa tối ưu hóa hiệu suất và độ tinh khiết của các hợp chất. Điều này đòi hỏi cần có nghiên cứu sâu hơn để cải thiện quy trình chiết xuất.

2.1. Những khó khăn trong việc thu thập nguyên liệu

Việc thu thập rễ cây mật nhân gặp khó khăn do sự phân bố không đồng đều và sự khai thác quá mức. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu và khả năng chiết xuất các hợp chất có giá trị.

2.2. Thách thức trong việc tối ưu hóa quy trình chiết tách

Quy trình chiết tách hiện tại chưa đạt hiệu suất tối ưu. Cần nghiên cứu các yếu tố như nhiệt độ, thời gian chiết và tỷ lệ dung môi để cải thiện hiệu quả chiết xuất.

III. Phương pháp chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân

Để chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm chiết bằng dung môi, chưng ninh hồi lưu và sắc ký. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất chiết xuất.

3.1. Phương pháp chiết bằng dung môi

Chiết bằng dung môi là phương pháp phổ biến nhất. Dung môi như ethanol và nước được sử dụng để chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ rễ cây mật nhân. Phương pháp này giúp thu được các hợp chất có giá trị với hiệu suất cao.

3.2. Phương pháp chưng ninh hồi lưu

Phương pháp chưng ninh hồi lưu cho phép chiết xuất hiệu quả các hợp chất từ rễ cây mật nhân. Phương pháp này giúp tăng cường khả năng hòa tan của các hợp chất trong dung môi, từ đó nâng cao hiệu suất chiết xuất.

3.3. Phương pháp sắc ký để phân lập hợp chất

Sắc ký là phương pháp quan trọng trong việc phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất chiết xuất. Sử dụng sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng giúp tách biệt các hợp chất một cách hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân

Các hợp chất chiết xuất từ rễ cây mật nhân có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Chúng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm bổ sung dinh dưỡng và thực phẩm bảo vệ sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy, các hợp chất này có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người.

4.1. Sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe từ mật nhân

Các sản phẩm như cao chiết mật nhân và trà thảo mộc được sản xuất từ rễ cây mật nhân. Những sản phẩm này không chỉ có giá trị dinh dưỡng mà còn hỗ trợ điều trị một số bệnh lý.

4.2. Tác dụng dược lý của Eurycoma longifolia

Nghiên cứu cho thấy, Eurycoma longifolia có tác dụng tăng cường sức khỏe sinh lý, hỗ trợ điều trị các bệnh liên quan đến hormone. Các hợp chất trong rễ cây còn có khả năng chống oxy hóa và kháng viêm.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về rễ cây mật nhân

Nghiên cứu quy trình chiết tách thành phần hóa học từ rễ cây mật nhân Eurycoma longifolia mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong thực tiễn. Việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất và phát triển sản phẩm mới sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho người dân địa phương và bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên.

5.1. Tương lai của nghiên cứu về Eurycoma longifolia

Nghiên cứu về Eurycoma longifolia cần được tiếp tục mở rộng để khám phá thêm nhiều hợp chất mới và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị của cây mật nhân trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu và phát triển sản phẩm

Cần có sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và chính quyền địa phương để phát triển các sản phẩm từ rễ cây mật nhân. Việc này không chỉ giúp nâng cao giá trị kinh tế mà còn bảo tồn nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan tài liệu gồm 32 trang; Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu, gồm có 18 trang; Chương 3: Kết quả nghiên cứu gồm có 52 trang; Phần kết luận và kiến nghị gồm 3 trang; Các công trình nghiên cứu đã công bố 1 trang. Ngoài ra phần các công trình công bố và tài liệu tham khảo gồm 12 trang. Trong luận án tổng cộng có 37 bảng, 28 hình vẽ và đồ thị. Có 114 tài liệu tham khảo tiếng Việt, tiếng Anh và trang web.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 CHƢƠNG 1. Tổng quan về cây mật nhân 1. Đặc điểm sinh thái, phân bố Mật nhân, còn gọi là bá bệnh, hậu phác, tho nan Lào , antongsar Campuchia , danh pháp khoa học: Eurycoma longifolia Jack, là loại cây có hoa thuộc họ Thanh Thất Simaroubaceae, loài bản địa ở Malaysia, Indonesia, Việt Nam, mật nhân phân bố ít hơn ở Thái Lan, Lào và Ấn Độ. Ở Indonesia, cây mật nhân tự nhiên mọc duy nhất ở Sumatra và Kalimanta [1] [2].

Cây mật nhân (hình 1.1) là loại cây nhỏ có cành, bụi thân mảnh, sinh trưởng ở tầng rừng thấp, trên đất sỏi, ưa chua và dẫn lưu nước tốt Cây có kích thước trung bình, có thể cao đến 10 m, thường không phân nhánh Lá kép lông chim chẵn có thể dài đến 1m, cuống lá màu nâu đỏ Mỗi lá k p gồm 30 – 40 lá ch t, hình mũi mác hoặc hình trứng ngược Mỗi lá ch t dài khoảng (5 – 20) cm, rộng (1,5 – 6) cm, mặt trên của lá màu xanh, mặt dưới màu trắng Hoa mọc thành cụm hình ch y ở nách lá, màu đỏ nâu, có nhiều lông tơ mịn Hoa lưỡng tính, cánh hoa nhỏ, rất mềm Quả hạch cứng, hình trứng, nâu vàng khi còn non và trở thành nâu đỏ khi chín Vỏ và rễ của mật nhân thường có màu trắng hoặc vàng ngà [1] [2]. Hình ảnh cây mật nhân tại vùng núi Gia Lai LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 Mật nhân thường mọc ở v ng đồi núi có sườn dốc cao, v ng đất cát có tính acid, nghèo chất dinh dưỡng mọc dưới tán cây, thích hợp ở những nơi có nhiệt độ trung bình 25 0C và độ ẩm khoảng 80 – 90 % mọc trong các khu rừng ven bờ biển hoặc rừng nguyên sinh, rừng tái sinh và các khu rừng hỗn tạp, rừng thưa, cây ưa acid và đất cát ở độ cao khoảng 700 m so với mực nước biển [1] [2]. Mật nhân được xem là loại thảo dược quý, các bộ phận của cây mật nhân gồm lá, quả, thân, đặc biệt là rễ có tác dụng điều trị nhiều bệnh Hiện nay, mật nhân được d ng rộng rãi ở rất nhiều nơi trên thế giới, trong đó, có ở cả ở châu Âu, Hoa Kỳ, dưới dạng thực phẩm bổ sung và nước uống [1]. Cây mật nhân mọc nhiều nơi ở nước ta, nhưng phổ biến nhất là ở miền Trung và một số v ng Tây Nguyên như: Quảng Nam, Thừa Thiên Huế, Gia Lai, trong đó, ở v ng núi tỉnh Gia Lai như huyện Kbang, huyện Ia-Grai, cây mật nhân mọc tự nhiên rất nhiều và được khai thác với số lượng lớn [1] [2].

Thành phần hóa học chính của cây mật nhân Thành phần hóa học của mật nhân rất đa dạng, mỗi bộ phận của cây thì có các thành phần khác nhau, bao gồm những hợp chất thuộc nhóm triterpen với ba khung sườn quassinoid, squallan và tirucallan. Ngoài ra, còn có alkaloid (các dẫn chất có khung cơ bản canthin-6-one và β-carbolin), steroid, coumarin, acetic acid, benzoic acid, menthol… Trong đó, quassinoid và alkaloid đóng vai trò quan trọng và là hoạt chất chủ yếu của các cây họ Thanh Thất (Simarubaceae) nói chung và cây mật nhân nói riêng [3]. Quassinoid là thành phần chất đắng đặc trưng của những thực vật thuộc họ Thanh Thất Các hợp chất quassinoid đều là dẫn xuất của các hợp chất triterpenoid và hầu như đa phần đều có dẫn xuất từ tetracyclic triterpend Đa số các quassinoid đều có dược tính; xu hướng phổ biến của các quassinoid là được sử dụng trong điều trị viêm khớp, chống sốt, điều trị bệnh viêm đường ruột, [4]. Nhiều hợp chất quassinoid được tìm thấy ở phần thân và rễ Trong đó, eurycomanone và eurycomanol là hai quassinoid điển hình trong rễ mật nhân Các hợp chất này làm tăng nội tiết tố testosterone và lượng tinh dịch ở chuột đực [5] Ba dạng quassinoid Eurycolactone D, E và F cũng được phân lập từ phần rễ theo báo cáo vào năm 2002 của Ang và cộng sự [6] Vào năm 2009, nhóm nghiên cứu Miyake và cộng sự đã phân lập được 34 loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 quassinoid từ phần thân đồng thời đã khám phá ra 10 hợp chất mới và chứng minh hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất này [7].

Quassinoid có thể được phân loại thành năm loại chính dựa theo bộ khung carbon cấu tạo nên hợp chất đó, bao gồm nhóm quassinoid có 18 nguyên tử carbon C18 , 19 nguyên tử carbon C19 , loại có 20 nguyên tử carbon C20 , loại có 22 nguyên tử cacbon C22 và loại có 25 nguyên tử carbon C25 trong công thức phân tử Cấu trúc của quassinoid phụ thuộc nhiều vào bộ khung carbon chính [4]. Alkaloid là một chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân vòng, có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi có trong động vật, thường có dược tính mạnh, cho kết tủa và phản ứng màu với một số thuốc thử gọi là thuốc thử của alkaloid Alkaloid là một hợp chất hữu cơ chứa nitơ đa số có nhân vòng Các alkaloid trong cây mật nhân là các dẫn xuất có khung cơ bản canthin-6-one và β-carboline Một số alkaloid được tìm thấy trong rễ mật nhân như n -pentyl β-carboline-1-propionate, 5- hydroxymethyl-9-methoxycanthin-6-one và 1-hydroxy-9-methoxycanthin-6-one, các hợp chất này có hoạt tính gây độc tế bào và chống sốt r t Bên cạnh đó, nghiên cứu về hoạt tính gây độc tế bào sợi nhân HT-1080 của các hợp chất trong mật nhân, nhóm tác giả Miyake và cộng sự vào năm 2010 đã nghiên cứu và công bố hợp chất 9,10- dimethoxy-canthin-6-one hiển thị hoạt động gây độc tế bào này mạnh nhất với nồng độ tác dụng IC50 = 5,0 μM [5]. Alkaloid thường là các hợp chất có trọng lượng phân tử cao; ở thế rắn khi ở nhiệt độ thường, một vài alkaloid ở dạng lỏng Một số alkaloid không đo được độ chảy do nó bị phá huỷ ở nhiệt độ thấp hơn độ chảy Đa số các alkaloid thường không màu hoặc màu trắng, một số có màu vàng Ngoài ra, có một số alkaloid ở dạng bazơ không màu nhưng muối của nó với acid lại có màu Các alkaloid thường có vị đắng Do cấu trúc của phân tử alkaloid phức tạp có chứa cacbon bất đối nên có tác dụng với ánh sáng phân cực Alkaloid tự nhiên thường có tác dụng quay mặt ph ng ánh sáng phân cực sang trái [8]. Alkaloid thường chứa trong các bộ phận của cây như hoa, lá, rễ, hạt, vỏ Có trường hợp, trong c ng một cây, bộ phận này rất giàu alkaloid nhưng bộ phận khác lại không có Lượng alkaloid và tỷ lệ thành phần các alkaloid trong cây có thể thay đổi tuỳ theo m a thu hái, tuổi của cây, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng Trong c ng một LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 cây thường chứa các alkaloid có cấu trúc hoá học gần giống nhau Đặc biệt, trong một số cây có chứa đến vài chục alkaloid Các alkaloid trong cây tồn tại dưới dạng muối của các acid hữu cơ [8].

Tác dụng dược lý của cây mật nhân và ứng dụng trong dân gian Mật nhân là một loại thảo dược có giá trị, theo Đông y, cây mật nhân có vị đắng, tính ấm, có thể chữa nhiều bệnh nên còn có tên là bá bệnh như: Ăn không tiêu, tiêu chảy, nôn mữa, kiết l … Nước sắc lá cây trị ghẻ lở, mụn nhọt. Các quassinoid từ rễ có tác dụng diệt kí sinh trùng sốt rét Plasmodium [9]. Theo nội dung trong sách Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam của Đỗ Tất Lợi, trong vỏ cây mật nhân có chứa một chất đắng gọi là quassin. Vỏ cây d ng để chữa những trường hợp ăn uống không tiêu, đau mỏi lưng Quả của cây này d ng để chữa l [2].

Theo từ điển cây thuốc Việt Nam của Võ Văn Chi, người ta dùng rễ cây mật nhân thái nhỏ, tẩm rượu sao để làm thuốc, có vị đắng, tính mát Thường dùng chữa khí hư, huyết k m, ăn uống không tiêu, tức ngực, gân xương yếu, tay chân tê đau, tả l , nôn mửa. Ngoài ra, rễ mật nhân còn d ng để chữa tứ thời cảm mạo [10]. Tại Việt Nam, rễ, vỏ và quả cây được dùng sắc thuốc, vị rất đắng. Thuốc được dùng trị tẩy giun, sốt rét, kiết l , ngộ độc, đầy bụng, và cả say rượu.

Khi dùng ngoài da có thể trị ghẻ lở. Có lẽ vì đa dụng nên cây này còn được gọi là bách bệnh. Ngoài ra mật nhân còn có khả năng tăng cường tetosterone bên trong nam giới, cây d ng như vị thuốc bổ giúp năm giới tăng cường chức năng sinh l và sức khỏe tình dục, bổ sung năng lượng cho cơ thể, giúp giảm stress, mệt mỏi, tăng cường miễn dịch, ngăn ngừa khối u và phòng chống lão hóa, giúp tăng năng lượng hoạt động và sức bền cơ thể [11]. Các kết quả nghiên cứu đã được chứng minh rõ ràng trên phương diện khoa học và đã được công bố rộng rãi cho thấy, mật nhân các tác dụng dược lý linh hoạt bao gồm hoạt tính chống ung thư, chống sốt rét, kháng khuẩn, chống oxy hóa, kích thích tình dục, chống viêm, chống loét, chống đái tháo đường.

Hoạt tính kháng sốt rét: Một nghiên cứu tiến hành với dịch chiết rễ mật nhân trên Plasmodium falciparum với mô hình lactate dehydrogenase cho thấy bốn quassinoid gồm eurycomalactone; 13,21-dihydroeurycomanone; 13-α-(21)- epoxyeurycomanone; eurycomanone đều có tác dụng kháng sốt r t, trong đó, LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 eurycomanone cho tác dụng mạnh nhất [9]. Tác dụng trị tiểu đường: Bệnh đái đường (hay tiểu đường) là một bệnh mãn tính, do rối loạn chuyển hoá hydrat cacbon vì thiếu insulin ở các mức độ khác nhau, do đó, nó gây tăng đường huyết và nếu vượt quá ngưỡng thì có đường niệu nước tiểu có đường). Insulin là hormone do tụy tiết ra, khi dòng máu mang glucose đến các cơ quan, insulin sẽ giúp glucose đi vào trong tế bào và giúp tế bào sử dụng glucose để sinh ra năng lượng cho hoạt động của các tế bào.