Nghiên cứu tạo một số chế phẩm chức năng chứa tinh dầu nghệ vàng

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG NGHIÊN CỨU TẠO MỘT SỐ CHẾ PHẨM CHỨC NĂNG CHỨA TINH DẦU NGHỆ VÀNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số:62420201 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Hà Nội - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Kim Cúc PGS.TS Trần Liên Hà Phản biện 1: PGS.TS Phạm Gia Điền Phản biện 2: PGS.TS Bùi Quang Thuật Phản biện 3: PGS.TS Lê Mai Hương Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 9 giờ, ngày 21 tháng 7 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1.
- Nguyễn Thị Mai Hương, Lương Thị Nụ, Nguyễn Thị Kim Cúc, Trần Liên Hà (2011), Nghiên cứu khả năng kháng nấm của tinh dầu nghệ vàng với hai chủng nấm Candida albicans và Trychophytol mentargrohytes gây bệnh trên da, Tạp chí hóa học và ứng dụng, số MỞ ĐẦU 1.
- Trong các loại thực vật được nghiên cứu ứng dụng, cây nghệ vàng, tên khoa học là Curcuma longa L., thuộc họ gừng (Zingiberaceae), là một họ thực vật phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới.
- Hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng được biết đến như kháng vi sinh vật, diệt côn trùng, kích thích miễn dịch… Do đó, chúng tôi đã tiến hành với đề tài: “Nghiên cứu tạo một số chế phẩm chức năng có chứa tinh dầu nghệ vàng” là hướng đi nhằm sử dụng các chất tự nhiên có hoạt tính sinh học, để tạo ra các chế phẩm có tiềm năng sử dụng trong thực tế, không gây hại cho sức khoẻ con người, thay thế cho hóa chất tổng hợp hiện đang được dùng.
- Mục tiêu nghiên cứu: Sử dụng tinh dầu nghệ kết hợp với một số phụ gia nhằm mục tiêu.
- Tạo chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng có tiềm năng sử dụng trong bảo quản quả tươi sau thu hoạch, thân thiện với môi trường, không độc hại cho người sử dụng - Tạo chế phẩm chăm sóc da có khả năng phòng chống các bệnh nấm ngoài da và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.
- Nội dung nghiên cứu.
- Khảo sát phương pháp thu nhận tinh dầu nghệ vàng  Xác định chỉ số hóa lý và phân tích các cấu tử trong tinh dầu  Xác định khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu in vitro  Nghiên cứu xây dựng quy trình bảo quản cam bằng chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng - Xác định nồng độ tinh dầu và công thức tạo chế phẩm bảo quản quả sau thu hoạch đạt hiệu quả cao.
- Xây dựng quy trình sử dụng chế phẩm bảo quản quy mô nhỏ - Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm đến quả sau thời gian bảo quản.
- Đánh giá độ an toàn của chế phẩm.
- Nghiên cứu tạo chế phẩm chăm sóc da có chứa tinh dầu nghệ vàng 2 - Đánh giá khả năng ức chế sinh trưởng nấm da của tinh dầu nghệ vàng - Xác định nồng độ tinh dầu và công thức tạo chế phẩm chăm sóc da - Đánh giá độ kích ứng da của chế phẩm chăm sóc da.
- Ý nghĩa khoa học của đề tài 4.1 Ý nghĩa lý thuyết Luận án bổ sung nguồn tư liệu và khả năng khai thác ứng dụng tinh dầu nghệ ở Việt Nam.
- 4.2 Ý nghĩa thực tế Chế phẩm có chứa tinh dầu nghệ vàng dùng trong bảo quản sau thu hoạch có tiềm năng áp dụng trong bảo quản quả có giá trị xuất khẩu, đáp ứng yêu cầu cao của các nhà nhập khẩu.
- Chế phẩm chăm sóc da là tiền đề để phát triển các loại thuốc chống nấm da tự nhiên, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng 5.
- Tính mới của đề tài Luận án là công trình nghiên cứu khoa học và đã xác định được các hợp chất có trong tinh dầu nghệ vàng Hưng Yên chủ yếu thuộc nhóm sesquitecpen (ar-tumerone >30.
- đồng thời xác định hoạt tính đối kháng một số loại vi sinh vật gây hỏng quả và 2 chủng nấm da, là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm mới làm phong phú thêm tính ứng dụng của tinh dầu nghệ trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch và y dược.
- Xây dựng quy trình bảo quản Cam Hà Giang bằng chế phẩm sinh học có chứa tinh dầu nghệ ở nhiệt độ thường an toàn, hiệu quả, góp phần đa dạng hóa các biện pháp bảo quản sau thu hoạch ở Việt Nam an toàn, thân thiện môi trường.
- Bước đầu nghiên cứu đưa ra công thức chế phẩm chăm sóc da có chứa tinh dầu nghệ vàng thay thế các chất bảo quản tổng hợp trong mỹ phẩm và chất kháng nấm trong phòng và điều trị bệnh nấm da, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
- 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây nghệ vàng Nghệ vàng (Curcuma longa L.
- Nghiên cứu gần đây tập trung vào tác dụng kháng khuẩn, chống ung thư, chống viêm, bảo vệ gan và chống oxy hoá, ngoài ra còn sử dụng nghệ trong chữa rối loạn dạ dày và bệnh tim mạch.
- Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng 1.2.1 Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng Thành phần hóa học của củ (thân rễ) cây nghệ chứa ít nhất 7% các loại dầu dễ bay hơi có sắc tố màu vàng.
- Phụ thuộc vào cây trồng và phương pháp thu nhận tinh dầu, các thành phần chính trong tinh dầu thay đổi khá lớn.
- Thành phần chính là sesquiterpenes và monoterpenes là những hợp chất đã được chứng minh có hoạt tính kháng khuẩn như curcumene, zingiberene, bisabolene, β -phellandrene, ar-turmerone và turmerone….
- Hoạt tính sinh học của tinh dầu nghệ vàng Hoạt tính chống viêm Hoạt tính chống oxy hóa Hoạt tính kháng vi sinh vật 1.3 Các phương pháp khai thác tinh dầu 1.3.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước (LCHN) Thiết bị và qui trình sản xuất đơn giản và có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độ cao.
- 1.3.2 Phương pháp trich ly bằng dung môi dễ bay hơi Chất lượng của tinh dầu thu được bằng phương pháp trích ly phụ thuộc rất nhiều vào dung môi.
- Quá trình tách dung môi mất nhiều thời gian và tinh chế thu tinh dầu phức tạp.
- 1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam trong việc khai thác hoạt tính sinh học của Curcuma longa L.
- Qua các nghiên cứu trên thế giới có thể thấy nghệ đã được dùng để tạo một số chế phẩm có tác dụng tốt, an toàn trong thực phẩm và dược học.
- Ở Việt Nam, nghệ đã được nghiên cứu nhiều về 4 mặt thực vật và thành phần hóa học, nhưng việc khai thác các đặc tính quí báu của tinh dầu nghệ lại chưa được quan tâm.
- Vì vậy, hướng nghiên cứu sử dụng hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ để tạo chế phẩm sinh học có tiềm năng ứng dụng trong bảo quản quả sau thu hoạch hoặc phòng chống các bệnh về da do nấm là một hướng mới và hoàn toàn có tính khả thi.
- 1.5 Nghiên cứu chế phẩm trong bảo quản sau thu hoạch Bảo quản sau thu hoạch là một vấn đề cần được quan tâm và đặc biệt ở các vùng nhiệt đới.
- Vì vậy rất cần nghiên cứu và phát triển các chế phẩm có thể ổn định chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản nông sản.
- Dịch chiết thực vật và tinh dầu có đặc tính như chất bảo quản thực phẩm có thể là các chất thay thế tiềm năng cho các loại thuốc diệt nấm hiện đang được sử dụng để kiểm soát thiệt hại do nấm sau thu hoạch.
- 1.5.1 Cam và các phương pháp bảo quản cam Cam: có tên khoa học là Citrus sinensis Osbeck thuộc họ Rutaceae, giống Citrus và loài sinenis.
- Công nghệ chế biến bảo quản còn ở trình độ thấp, ở vùng xa vùng sâu chủ yếu bằng kinh nghiệm nên hiệu quả không cao.
- Trước yêu cầu cấp thiết này đã có rất nhiều phương pháp được nghiên cứu và ứng dụng để bảo quản cam nói chung không riêng cho cam Hà Giang.
- Hiện nay, bảo quản cam ở Việt Nam chủ yếu dùng màng bao và hóa chất diệt nấm tổng hợp nhưng chưa có nghiên cứu nào đề cập đến phương thức sử dụng tinh dầu vào việc bảo quản nông sản sau thu hoạch một cách có hiệu quả.
- 1.5.2 Thành phần tạo chế phẩm chứa tinh dầu nghệ vàng bảo quản cam Sử dụng màng phủ chứa tinh dầu nghệ vàng trên cam nhằm mục đích giảm tồn thất khối lượng, biến đổi hình thái do sự mất nước, làm giảm sự trao đổi khí, ức chế sự phát triển của vi sinh vật.
- Thực tế, đa số các chế phẩm đều là vật liệu gồm thành phần tạo màng, có bổ sung thêm các chất phụ gia như chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa, chất hỗ trợ kết cấu, chất chống oxy hóa… làm giảm quá trình hô hấp, giữ độ ẩm cho quả và làm chậm quá trình hô hấp trong quá trình bảo quản 1.6 Nghiên cứu chế phẩm chăm sóc da 1.6.1 Nấm da và bệnh nấm da Nấm da có khoảng 300 loài khác nhau được xếp vào các chi Microsporum, Trichophyton và Epidermophyton.
- 1.6.2 Thành phần cơ bản trong chế phẩm chăm sóc da Thành phần của chế phẩm chăm sóc da là hệ nhũ tương dạng kem gồm hai pha dầu và pha nước có tác dụng giữ ẩm, chăm sóc da, chống nấm, chống khuẩn, chống oxy hóa, phục hồi và cải tạo làn da tổn thương.
- CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu - Các chủng vi khuẩn, nấm mốc, và nấm men gây hỏng quả được sử dụng từ bộ sưu tập giống của Phòng Công nghệ sinh học – Viện Hóa sinh biển – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hai chủng nấm da Candida albicans, Trychophytol mentargrohytes được phân lập tại khoa xét nghiệm Viện Da Liễu Trung Ương.
- Nghệ tươi (thân, rễ) thương phẩm trồng ở Hưng Yên - Cam sành ở huyện Bắc Quang tỉnh Hà Giang dùng để thí nghiệm còn tươi, không có thuốc bảo quản thực vật.
- 6 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp tách chiết tinh dầu  Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Nghệ tươi được giã nhỏ, sử dụng thiết bị clevenger chưng cất lôi cuốn hơi nước 8 giờ.
- Hàm lượng tinh dầu được tính bằng tỷ lệ phần trăm theo thể tích tinh dầu (ml) trên trọng lượng mẫu tươi (gam.
- Phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ.
- Nghệ sau sơ chế bổ sung dung môi ngập quá xác nghệ với tỉ lệ nghệ vàng/dung môi 1/9 (g/ml).
- Hòa tan dịch chiết thô bằng etanol 960 và tiến hành chưng cất tách etanol thu tinh dầu.
- 2.2.2 Phương pháp tách phân đoạn tinh dầu nghệ vàng Tinh dầu nghệ vàng được tách thành các phân đoạn bằng phương pháp chưng cất phân đoạn dưới áp suất thấp (20mmHg).
- 2.2.3 Phương pháp kiểm tra khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng - Các chủng vi sinh vật được hoạt hóa trên môi trường đặc, sau đó cấy trên môi trường Czapek-Dox (cho nấm sợi), Hansen (cho nấm men), MPA cho vi khuẩn và Sabouraud nuôi cấy nấm men Candida albican và nấm mốc Trychophytol mentargrohytes.
- Mật độ vi sinh vật đạt 106 CFU/ml.
- Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ bằng phương pháp đếm khuẩn lạc  Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của các loại tinh dầu nghệ bằng đĩa giấy khuyếch tán 2.2.4 Đánh giá khả năng đối kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng trên Cam - Quá trình lây nhiễm: Nhúng quả vào dung dịch là sinh khối nấm men thuộc chi Rhodoturola và bảo tử nấm mốc thuộc chi Valsa, Fusarium oxysporum với mật độ vi sinh vật đạt 105 CFU/ml - Quá trình xử lý: Nhúng quả vào tinh dầu với nồng độ 0,5% và 1%.
- Sau đó để khô bảo quản quả trong hộp cacton sạch ở điều kiện nhiệt độ thường (25 ± 2ºC).
- 7 2.2.5 Xây dựng qui trình bảo quản cam ở quy mô phòng thí nghiệm - Bố trí thí nghiệm : Cam được chia thành 6 lô thí nghiệm.
- ĐC: Đối chứng không xử lý chế phẩm ở nhiệt độ thường CT1: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC ở nhiệt độ thường CT2: Mẫu xử lý bằng tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ thường CT3: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC + tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ thường CT4: Đối chứng không xử lý chế phẩm ở nhiệt độ 8±2oC CT5: Mẫu xử lý bằng chế phẩm BQC + tinh dầu 0,5% ở nhiệt độ 8±2oC (Thành phần chế phẩm BQC gồm: acid stearic, acid citric, glycerol, gelatin, tween-80, CaCl 2.
- Thời gian bảo quản là 30 ngày.
- 2.2.6 Phương pháp đánh giá an toàn của chế phẩm có chứa tinh dầu nghệ vàng Kết quả thử nghiệm độc tính bán cấp của chế phẩm được tiến hành tại Khoa Dược lý, Viện kiểm nghiệm thuốc TW, 48 Hai Bà Trưng, Hà Nội .
- 2.2.7 Phương pháp xử lý số liệu Bố trí thí nghiệm được thực hiện theo quy hoạch bậc hai Box-Behnken, với n=3 có 17 thí nghiệm, trong đó có 5 thí nghiệm tại tâm.
- CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát phương pháp thu nhận tinh dầu nghệ vàng 3.1.1 Hiệu quả tách chiết tinh dầu nghệ vàng bằng các phương pháp khác nhau.
- Trong đề tài, chúng tôi tách chiết tinh dầu nghệ vàng từ các củ ngón thu hoạch sau 9 tháng ở huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên, có độ ẩm trung bình 83% xác định bằng phương pháp chưng cất với 8 toluen.
- 1: Hàm lượng tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau Phương pháp Nguyên liệu (g) Thời gian (h) Hàm lượng tinh dầu tính theo trọng lượng khô.
- n-hexane Chloroform LCHN Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n=3 Kết quả bảng 3.1 cho thấy hàm lượng tinh dầu thu được bằng LCHN cho hàm lượng tinh dầu cao và là phương pháp thu nhận đơn giản có thể cơ giới hóa, thời gian tách chiết ngắn.
- 3.1.2 Xác định các chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau Dựa vào các chỉ số hóa lý có thể đánh giá được mức độ tinh khiết, nhóm chất đặc trưng, thời gian bảo quản…Bằng phương pháp phân tích hóa lý chúng tôi xác định một số chỉ tiêu kết quả bảng 3.2 Bảng 3.
- 2: Chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ tách chiết bằng các phương pháp khác nhau STT Chỉ số hóa lý Tinh dầu LCHN Chloroform n-hexane 1 Độ trong Trong suốt Trong Trong 2 Màu sắc Vàng nhạt Vàng Vàng 3 Mùi Thơm hắc Thơm hắc Thơm hắc 4 Vị Hơi cay Hơi đắng Hơi đắng 5 Tỷ trọng d Góc quay cực 28D Chỉ số khúc xạ n20D 8 Chỉ số axit Chỉ số ester Từ kết quả xác định các chỉ số hóa lý tinh dầu nghệ vàng cho thấy phương pháp LCHN cho tinh dầu có chất lượng tốt hơn không lẫn tạp chất.
- 3.1.2 Phân tích thành phần tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau Tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng dung môi và chưng cất LCHN được phân tích thành phần trên máy GCMS (bảng 3.3) Bảng 3.
- 3: Thành phần của tinh dầu nghệ vàng khi tách chiết bằng các phương pháp khác nhau STT Thành phần Tỷ lệ.
- 1,54 Tổng cộng Trong tinh dầu nghệ vàng được tách từ dịch chiết n-hexan và chloroform của củ nghệ, β-turmerone là thành phần chủ yếu.
- Phương pháp LCHN tách chủ yếu là sesquiterpenoids mà thành phần chính là ar-turmerone (30,33.
- Điều này cho thấy hoạt tính sinh học tiềm năng của tinh dầu nghệ vàng trồng ở Hưng Yên.
- 3.1.3 Nghiên cứu tách một số phân đoạn khác nhau của tinh dầu nghệ vàng Bằng phương pháp tách phân đoạn ở áp suất thấp 20mmmHg với nhiệt độ bay hơi khác nhau để tách các phân đoạn từ tinh dầu nghệ vàng thu được bằng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước.
- Kết quả thu được 3 phân đoạn, hàm lượng các chất của tinh dầu tập trung chủ yếu ở phân đoạn 1.
- Kết quả phân tích thành phần hóa học các phân đoạn trên thiết bị GC-MS (bảng 3.4).
- 4: Thành phần của các phân đoạn tinh dầu nghệ vàng STT Thành phần Tỷ lệ.
- 2,41 Monoterpene Sesquiterpene alcohol Oxide Tổng cộng Tinh dầu nghệ vàng nhận được bằng phương pháp LCHN chứa chủ yếu các hợp chất sesquiterpene và hàm lượng ar-turmerone giảm đáng kể ở các phân đoạn.
- Kết quả này cho thấy tách phân đoạn tinh dầu sau chưng cất LCHN đã làm tăng chất lượng của tinh dầu nghệ vàng và là cơ sở để so sánh, đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.
- 3.2 Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng 3.2.1 Đánh giá khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phương pháp khác nhau in vitro Khả năng đối kháng vi sinh vật được thể hiện thông qua vòng kháng khuẩn, đường kính vòng kháng càng lớn chứng tỏ khả năng ức chế sinh trưởng của vi sinh vật càng cao.
- 5: Khả năng kháng vi sinh vật của tinh dầu tách chiết bằng các phương pháp khác nhau Chủng vi sinh vật Đường kính đối kháng, (D-d) cm LCHN Chloroform n- hexane Micrococcus luteus Bacillus cereus Listonella damsela Valsa sp.
- Saccharomyces cerevisiae Tinh dầu nghệ nhận được bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước có khả năng đối kháng vi sinh vật cao.
- Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng tinh dầu thu được bằng phương pháp LCHN có hàm lượng ar-turmeron 30,33% để nghiên cứu hoạt tính sinh học và tạo ra chế phẩm có tiềm năng sử dụng trong thực tế của tinh dầu nghệ vàng.
- 3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu nghệ vàng LCHN lên một số chủng vi khuẩn Các chủng vi khuẩn được hoạt hóa trên môi trường MPA.
- Đánh giá khả năng kháng khuẩn của tinh dầu nghệ vàng thu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước bằng phương pháp đếm khuẩn lạc (bảng 3.6).
- 13 Bảng 3 6: Khả năng kháng khuẩn của tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng phương pháp LCHN Vi khuẩn Nồng độ tinh dầu.
- mẫn cảm hơn với tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng phương pháp LCHN so với các vi khuẩn Gram.
- Ở nồng độ tinh dầu nghệ vàng 0,5% đã ức chế sự sinh trưởng và phát triển của 3 trong 4 chủng nghiên cứu.
- 3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu nghệ vàng LCHN lên một số chủng nấm men Bằng phương pháp đếm khuẩn lạc đánh giá ảnh hưởng của tinh dầu lôi cuốn hơi nước lên sinh trưởng của nấm men (bảng 3.7) Bảng 3.7: Khả năng ức chế nấm men của tinh dầu LCHN Các chủng nấm men Nồng độ tinh dầu

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt