Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và xây dựng quy trình công nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo (Docynia indica (Wall.) Decne) ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:233

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của Luận án tập trung vào nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học và công nghệ chiết xuất, làm giàu thành phần hóa học có hoạt tính sinh học cao (nhóm hoạt chất phenolic) để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và xây dựng quy trình công nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo (Docynia indica (Wall.) Decne) ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN DUY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT XUẤT ĐỂ TẠO SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ TỪ QUẢ TÁO MÈO (DOCYNIA INDICA (WALL.) DECNE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN DUY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT XUẤT ĐỂ TẠO SẢN PHẨM CÓ GIÁ TRỊ TỪ QUẢ TÁO MÈO (DOCYNIA INDICA (WALL.) DECNE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số chuyên ngành: 9.52.03.01 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Đình Hoàng 2. PGS.TS. Nguyễn Mạnh Cường Hà Nội - 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS Vũ Đình Hoàng và PGS. TS Nguyễn Mạnh Cường. Các số liệu và kết quả thu được trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lê Xuân Duy Ngũ Trường Nhân
ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Với sự kính trọng, lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS. Nguyễn Mạnh Cường và PGS.TS. Vũ Đình Hoàng là những người thầy đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể cán bộ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển sản phẩm thiên nhiên, Phòng Hóa sinh hữu cơ Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS. Young Ho Kim, Khoa Dược, Trường Đại học Chungnam, Hàn Quốc đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện luận án Cuối cùng, tôi xin gửi lòng kính trọng và sự biết ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn quan tâm, giúp đỡ, khích lệ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình làm luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Lê Xuân Duy
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................vii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................ ix DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................xii DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC .................................................................................... xv MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN .......................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về cây táo mèo ....................................................................................... 3 1.1.1. Vài nét về họ Hoa hồng (Rosaceae) .............................................................. 4 1.1.2. Vài nét về chi Táo mèo (Docynia) ................................................................ 4 1.1.3. Phân bố và sản lượng táo mèo ở một số tỉnh trọng điểm nước ta ................... 5 1.2. Thành phần hóa học của táo mèo ......................................................................... 6 1.2.1. Các thành phần hóa học cơ bản. .................................................................... 6 1.2.2. Các hợp chất chuyển hóa thứ cấp được phân lập từ quả táo mèo ................... 7 1.2.3. Hoạt tính sinh học của táo mèo ................................................................... 10 1.3. Tình hình khai thác, chế biến và sử dụng quả táo mèo .................................... 14 1.3.1. Các sản phẩm chế biến truyền thống ........................................................... 14 1.3.2. Các sản phẩm chế biến theo công nghệ hiện đại .......................................... 14 1.4. Định hướng nghiên cứu ........................................................................................ 19 1.5. Vài nét về nhóm hợp chất phenolic ..................................................................... 20 1.5.1. Đặc điểm chung của các hợp chất phenolic ................................................. 20 1.5.2. Phân loại và hoạt tính sinh học các hợp chất phenolic ................................. 21 1.5.3. Chiết xuất phenolic từ thực vật ................................................................... 22 1.6. Giới thiệu về phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) và tối ưu hóa quy trình công nghệ hóa học ........................................................................................................ 27 CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 29 2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 29 2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 29 2.2.1. Phương pháp định lượng một số thành phần hóa học .................................. 29 2.2.2. Phương pháp xử lý, chiết xuất và phân lập các thành phần hóa học ............ 30 2.2.3. Phương pháp xác định tính chất hóa lý và cấu trúc hóa học ........................ 31 2.2.4. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học .................................................... 31
iv 2.2.5. Phương pháp chiết vi sóng, chiết siêu âm, chiết hồi lưu và chiết soxhlet ..... 34 2.2.6. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa quy trình công nghệ .... 35 CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 37 3.1. Điều chế cao chiết tổng và các cao chiết phân đoạn .......................................... 37 3.1.1. Sơ đồ phân lập các thành phần hóa học từ cao chiết ethyl acetate quả táo mèo .......................................................................................................... 38 3.1.2. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E2 .............................................. 39 3.1.3. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E3 .............................................. 39 3.1.4. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E5 .............................................. 40 3.1.5. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E6 .............................................. 40 3.1.6. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E7 .............................................. 40 3.1.7. Các hợp chất phân lập được từ phân đoạn E8 .............................................. 41 3.2. Nghiên cứu hoạt tính sinh học của cao chiết phân đoạn và thành phần hóa học phân lập được........................................................................................................ 41 3.3. Quy trình chiết xuất phenolic và thiết lập mô hình nghiên cứu....................... 41 3.3.1. Quy trình chiết bằng phương pháp soxhlet .................................................. 42 3.3.2. Quy trình chiết xuất sử dụng vi sóng ........................................................... 42 3.3.3. Quy trình chiết xuất sử dụng siêu âm .......................................................... 43 3.3.4. Quy trình chiết xuất hồi lưu ........................................................................ 44 3.4. Quy trình sấy phun và thiết kế mô hình nghiên cứu ......................................... 45 3.4.1. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 46 3.4.2. Thiết kế ma trận kế hoạch thực nghiệm ....................................................... 46 3.5. Sơ đồ định hướng nghiên cứu quy trình công nghệ tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo quy mô phòng thí nghiệm. ................................................................... 47 CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 48 4.1. Xác định cấu trúc các hợp chất phân lập được từ quả táo mèo....................... 48 4.1.1. Hợp chất mới TM17, (3S-Thunberginol C 6-O-β- D-glucopyranoside) ....... 48 4.1.2. Hợp chất TM15 (chrysin) ............................................................................ 54 4.1.3. Hợp chất TM2 (quercetin)........................................................................... 55 4.1.4. Hợp chất TM5 (hyperin) ............................................................................. 57 4.1.5. Hợp chất TM36 (myricitrin)........................................................................ 58 4.1.6. Hợp chất TM16 (naringenin) ...................................................................... 60 4.1.7. Hợp chất TM10 (astilbin) ............................................................................. 61 4.1.8. Hợp chất TM7 (naringenin-7-O- β-D-glucopyranoside) .............................. 63 4.1.9. Hợp chất TM30 (2R/S)-5,7,3’,5’-tetrahydroxy-flavanone 7-O-β-D glucopyranosie) ........................................................................................ 65
v 4.1.10. Hợp chất TM33 (Phloretin-2’-O-(β-D-xylopyranosyl-(16)-O-β-D glucopyranoside)) ..................................................................................... 67 4.1.11. Hợp chất TM8 (phlorizin) ......................................................................... 69 4.1.12. Hợp chất TM37 (2’,6’-dihydroxy-3’,4’- dimethoxychalcone) ................... 70 4.1.13. Hợp chất TM24 (ursolic acid) ................................................................... 71 4.1.14. Hợp chất TM23 (23-hydroxy ursolic acid) ................................................ 73 4.1.15. Hợp chất TM20 (pomolic acid) ................................................................. 75 4.1.16. Hợp chất TM22 (euscaphic acid) .............................................................. 76 4.1.17. Hợp chất TM25 (maslinic acid) ................................................................. 78 4.1.18. Hợp chất TM12 (gallic acid ) .................................................................... 80 4.1.19. Hợp chất TM13 (methyl gallate) ............................................................... 81 4.1.20. Hợp chất TM3 (protocatechuic acid) ......................................................... 82 4.1.21. Hợp chất TM9 (3-methoxy, 4-hydroxy-benzoic acid) (vanillic acid) ......... 83 4.1.22. Hợp chất TM6 (4-methyl malate) .............................................................. 84 4.1.23. Hợp chất TM1 (chlorogenic acid methyl ester) ......................................... 85 4.1.24. Hợp chất TM18 (1-O-coumaroyl-β-D-glucopyranose) .............................. 86 4.1.25. Hợp chất TM35 (cis-p-coumaric acid 4-O-β-D-glucopyranoside) ............. 88 4.2. Đánh giá hoạt tính sinh học của cao chiết và các hợp chất phân lập được ..... 92 4.2.1. Hoạt tính bảo vệ tim mạch (sEH) của cao chiết phân đoạn và các hợp chất phân lập được ........................................................................................... 92 4.2.2. Hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất phân lập được ........................... 94 4.2.3. Hoạt tính ức chế tế bào ung thư gan (Hep-G2) và ung thư cổ tử cung (Hela) của các cao chiết phân đoạn ........................................................... 95 4.3. Xây dựng và tối ưu quy trình chiết xuất phenolic từ quả táo mèo quy mô phòng thí nghiệm ......................................................................................................... 96 4.3.1. Kết quả chiết xuất táo mèo bằng phương pháp chiết soxhlet ....................... 96 4.3.2. Xây dựng và tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic sử dụng vi sóng quy mô phòng thí nghiệm ................................................................................ 97 4.3.3. Xây dựng và tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic sử dụng sóng siêu âm quy mô phòng thí nghiệm ................................................................. 107 4.3.4. Xây dựng và tối ưu hóa quy trình chiết xuất phenolic bằng phương pháp chiết hồi lưu quy mô phòng thí nghiệm .................................................. 116 4.3.5. So sánh, đánh giá các phương án công nghệ nghiên cứu. .......................... 123 4.4. Xây dựng và tối ưu hóa quy trình sấy phun dịch chiết táo mèo quy mô phòng thí nghiệm ....................................................................................................... 125 4.4.1. Ảnh hưởng của các đơn yếu tố đến hàm mục tiêu của quá trình ................ 125
vi 4.4.2. Thiết lập mô hình và xây dựng ma trận kế hoạch thực nghiệm .................. 127 4.4.3. Kiểm tra sự có nghĩa của mô hình ............................................................. 128 4.4.4. Tối ưu hóa quy trình sấy phun .................................................................. 131 4.4.5. Kiểm tra lại mô hình tối ưu hóa ................................................................ 132 4.5. Quy trình công nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo quy mô phòng thí nghiệm ................................................................................................. 133 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 135 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................... 137 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...... 138  BÀI BÁO QUỐC TẾ ....................................................................................... 138  BÀI BÁO TRONG NƯỚC ............................................................................. 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 139 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 148
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải Tiếng Anh Carbon -13 Nuclear Magnetic 13 C- NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon-13C Resonance Spectroscopy CC Sắc ký cột Column Chromatography CTPT Công thức phân tử Molecular formula Distortionless Enhancement DEPT Phổ DEPT by Polarisation Transfer DMSO Dimethyl Sulfoxide Dimethyl Sulfoxide Electron Spray Ionzation- ESI-MS Phổ khối lượng phun mù electron Mass Spectroscopy EtOAc CH3COOC2H5 Ethyl acetate EtOH C2H5OH Ethanol GAE Acid gallic tương đương Gallic acid equivalent Liver hepatocellular Hep-G2 Dòng tế bào ung thư ở gan người carcinoma/Human hepatoma HeLa Ung thư cổ tử cung người Henrietta lacks HTSH Hoạt tính sinh học Bioactivity Proton Nuclear Magnetic 1 H-NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton Resonance Spectroscopy 1 H-1H- 1 H -1H - Correlation Phổ tương tác proton COSY Spectroscopy Phổ tương tác dị nhân qua nhiều liên kết Heteronuclear Multiple Bond HMBC (HMBC) Correlation Heteronuclear Single HSQC Phổ tương tác dị nhân qua 1 liên kết Quantum Coherence High Resolution Electron Phổ khối phân giải cao ion hóa bằng HR-ESI-MS Spray Ionization Mass phun mù điện tử Spectroscopy
viii IR Phổ hồng ngoại Infrared Spectroscopy IC50 Nồng độ ức chế 50% Inhibitory concentration 50% KLPT Khối lượng phân tử Molecular weight MeOH CH3OH Methanol ppm Phần triệu Parts per million QE Quercetin tương đương Quercetin equivalent SC Khả năng trung hòa các gốc tự do Scavenging capacity SC50 Khả năng bắt gốc tự do 50% Scavening capacity sEH Tác dụng bảo vệ tim mạch Soluble epoxide hydrolase STT Số thứ tự Numerical order TLC Sắc ký lớp mỏng Thin Layer Chromatography TLTK Tài liệu tham khảo Reference TFC Hàm lượng flavonoid tổng Total flavonoid content TPC Hàm lượng phenolic tổng Total phenolic content
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2.1. Hàm lượng các thành phần hóa học trong quả táo mèo ............................... 7 Bảng 1.2.2.1. Danh sách các hợp chất được phân lập từ loài Docynia indica (Wall.) Decne ở trong nước ................................................................................... 8 Bảng 1.2.2.2. Danh sách các hợp chất được phân lập từ loài táo mèo Docynia indica (Wall.) Decne trên thế giới............................................... 9 Bảng 1.4.3. Phân loại các hợp chất phenolic dựa trên bộ khung nguyên tử carbon trong phân tử ............................................................................................ 21 Bảng 4.1.1. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM17 và tài liệu tham khảo ................... 53 Bảng 4.1.2. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM15 và chất tham khảo ........................ 55 Bảng 4.1.3. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM2 và chất tham khảo .......................... 56 Bảng 4.1.4. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM5 và chất tham khảo .......................... 58 Bảng 4.1.5. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM36 và chất tham khảo ........................ 59 Bảng 4.1.6. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM16 và chất tham khảo ........................ 61 Bảng 4.1.7. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM10 và chất tham khảo ........................ 62 Bảng 4.1.8. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM7 và chất tham khảo .......................... 64 Bảng 4.1.9. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM30 và chất tham khảo ........................ 66 Bảng 4.1.10. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM33 và chất tham khảo ...................... 68 Bảng 4.1.11. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất TM8 và chất tham khảo ........................ 69 Bảng 4.1.12. Dữ liệu phổ của hợp chất TM37 và chất tham khảo ................................ 71 Bảng 4.1.13. Dữ liệu phổ của hợp chất TM24 và chất tham khảo ................................ 72 Bảng 4.1.14. Dữ liệu phổ của hợp chất TM23 và chất tham khảo ................................ 74 Bảng 4.1.15. Dữ liệu phổ của hợp chất TM20 và chất tham khảo ................................ 75 Bảng 4.1.16. Dữ liệu phổ của hợp chất TM22 và chất tham khảo ................................ 77 Bảng 4.1.17. Dữ liệu phổ của hợp chất TM25 và chất tham khảo ................................ 79 Bảng 4.1.18. Dữ liệu phổ của chất TM12 và chất tham khảo ....................................... 80 Bảng 4.1.19. Dữ liệu phổ của chất TM13 và chất tham khảo ....................................... 81 Bảng 4.1.20. Dữ liệu phổ của chất TM3 và chất tham khảo ......................................... 82 Bảng 4.1.21. Dữ liệu phổ của chất TM9 và chất tham khảo ......................................... 83 Bảng 4.1.22. Dữ liệu phổ của TM6 và chất tham khảo ................................................. 85
x Bảng 4.1.23. Dữ liệu phổ của hợp chất TM1 và chất tham khảo .................................. 86 Bảng 4.1.24. Dữ liệu phổ của hợp chất TM18 với chất tham khảo .............................. 87 Bảng 4.1.25. Dữ liệu phổ của hợp chất TM35 với chất tham khảo .............................. 89 Bảng 4.2.1.1. Đánh giá hoạt tính bảo vệ tim mạch của các cao chiết phân đoạn ......... 92 Bảng 4.2.1.2. Đánh giá hoạt tính bảo vệ tim mạch của các hợp chất phân lập được .... 93 Bảng 4.2.2. Kết quả đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất phân lập được ......................................................................................................... 95 Bảng 4.2.3. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế 2 dòng tế bào ung thư gan và ung thư cổ tử cung ................................................................................................ 96 Bảng 4.3.1. Kết quả chiết xuất táo mèo bằng phương pháp chiết soxhlet .................... 97 Bảng 4.3.2.1.a. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ............... 97 Bảng 4.3.2.1.b. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ............................................................................................................ 98 Bảng 4.3.2.1.c. Ảnh hưởng của công suất vi sóng đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 .......... 99 Bảng 4.3.2.1.d. Ảnh hưởng của độ pH dung môi chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ... 99 Bảng 4.3.2.2a. Các mức thí nghiệm của các biến biến công nghệ .............................. 100 Bảng 4.3.2.2b. Ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm của quá trình chiết xuất .............. 100 Bảng 4.3.2.3. Bảng phân tích phương sai các hàm mục tiêu Y1, Y2 và Y3 ............... 101 Bảng 4.3.2.4. Kết quả tối ưu hóa các biến công nghệ ................................................. 106 Bảng 4.3.2.5. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu tại điều kiện tối ưu .......... 107 Bảng 4.3.3.1.a. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ................................................................................................ 107 Bảng 4.3.3.1.b. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ............. 108 Bảng 4.3.3.1.c. Ảnh hưởng của công suất siêu âm đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ....... 109 Bảng 4.3.3.1.d. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ............. 109 Bảng 4.3.3.2a. Các mức thí nghiệm của các biến biến công nghệ .............................. 110 Bảng 4.3.3.2b. Ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm của quá trình chiết xuất .............. 110 Bảng 4.3.3.3. Bảng phân tích phương sai các hàm mục tiêu Y1 và Y2 ...................... 111 Bảng 4.3.3.4. Kết quả tối ưu hóa các biến công nghệ ................................................. 115 Bảng 4.3.3.5. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu tại điều kiện tối ưu .......... 116 Bảng 4.3.4.1.a. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ............. 116
xi Bảng 4.3.4.1.b. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 ................................................................................................ 117 Bảng 4.3.4.1.c. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 .............. 118 Bảng 4.3.4.2a. Các mức thí nghiệm của các biến biến công nghệ .............................. 118 Bảng 4.3.4.2b. Ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm của quá trình chiết xuất .............. 119 Bảng 4.3.4.3. Bảng phân tích phương sai các hàm mục tiêu Y1, Y2. ......................... 119 Bảng 4.3.4.4. Kết quả tối ưu hóa các biến công nghệ ................................................. 122 Bảng 4.3.4.5. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu tại điều kiện tối ưu .......... 123 Bảng 4.3.5a. Hiệu quả chiết xuất của các phương pháp .............................................. 124 Bảng 4.3.5b. Các điều kiện công nghệ tối ưu của 3 phương pháp .............................. 124 Bảng 4.4.1a. Ảnh hưởng của hàm lượng matodextrin đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 .. 125 Bảng 4.4.1b. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí sấy cấp vào đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 . 126 Bảng 4.4.1c. Ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch đến hàm mục tiêu Y1 và Y2 .............. 127 Bảng 4.4.2a. Các mức thí nghiệm của các biến biến công nghệ ................................. 127 Bảng 4.4.2b. Ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm của quá trình chiết xuất ................. 128 Bảng 4.4.3. Bảng phân tích phương sai các hàm mục tiêu Y1, Y2. ............................ 128 Bảng 4.4.4. Kết quả tối ưu hóa các biến công nghệ .................................................... 131 Bảng 4.4.5. Kết quả thực nghiệm của các hàm mục tiêu tại điều kiện tối ưu ............. 132
xii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Quả và lá loài táo mèo Docynia indica (Wall.) Decne. ................................... 3 Hình 1.1.3: Diện tích táo mèo tập trung tại một số huyện thuộc ba Tỉnh Yên Bái, Sơn La và Điện Biên. ................................................................................. 5 Hình 1.3.1. Một số sản phẩm táo mèo truyền thống ..................................................... 14 Hình 1.3.2.1a. Một số loại rượu táo mèo trên thị trường .............................................. 14 Hình 1.3.2.1b: Một số loại sản phẩm khác chế biến từ quả táo mèo trên thị trường .... 15 Hình 1.3.2.2: Một số sản phẩm táo mèo ứng dụng kết quả đề tài nghiên cứu KHCN .. 15 Hình 1.3.2.3a. Sơ đồ quy trình sản xuất rượu táo mèo .................................................. 16 Hình 1.3.2.3b. Sơ đồ quy trình sản xuất nước uống táo mèo ........................................ 17 Hình 1.3.2.3c: Sơ đồ quy trình sản xuất giấm táo mèo ................................................. 18 Hình 2.1.1. Mẫu quả táo mèo Docynia indica (Wall.) Decne ....................................... 29 Hình 2.2.1. Đồ thị đường chuẩn phenolic (a) và flavonoid (b) ..................................... 30 Hình 3.1. Sơ đồ điều chế cao chiết tổng và các cao chiết phân đoạn quả táo mèo ....... 37 Hình 3.1.1. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ cặn chiết ethyl acetate quả táo mèo.......... 38 Hình 3.5. Sơ đồ định hướng nghiên cứu tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo .............. 47 Hình 4.1.1.1. Phổ HR-ESI-MS của hợp chất TM17 ..................................................... 48 Hình 4.1.1.2. Phổ 1H-NMR của hợp chất TM17 ........................................................... 48 Hình 4.1.1.3. Phổ 13C-NMR của hợp chất TM17 .......................................................... 49 Hình 4.1.1.4. Phổ DEPT của hợp chất TM17 ............................................................... 49 Hình 4.1.1.5. Phổ HMBC của hợp chất TM17 .............................................................. 50 Hình 4.1.1.6. Tương tác trên phổ HMBC của 3S-thunberginol C 6-O-β- D- glucopyranoside ....................................................................................... 50 Hình 4.1.1.7. Phổ HSQC của hợp chất TM17 ............................................................... 51 Hình 4.1.1.8. Sắc ký đồ HPLC xác định cấu tử đường ................................................. 51 Hình 4.1.1.9. Phổ CD của hợp chất TM17 .................................................................... 52 Hình 4.1.1.10. Hai cấu dạng bền kiểu nửa thuyền của hợp chất TM17 ........................ 53 Hình 4.1.1.11. Cấu trúc hóa học của 3S-thunberginol C 6-O-β- D-glucopyranoside ... 53 Hình 4.1.2. Cấu trúc hóa học hợp chất chrysin ............................................................. 55 Hình 4.1.3. Cấu trúc hóa học hợp chất quercetin .......................................................... 56 Hình 4.1.4. Cấu trúc hóa học hợp chất hyperin ............................................................. 57 Hình 4.1.5. Cấu trúc hóa học hợp chất myricitrin ......................................................... 59 Hình 4.1.6. Cấu trúc hóa học hợp chất naringenin ........................................................ 61
xiii Hình 4.1.7. Cấu trúc hóa học hợp chất astilbin ............................................................. 62 Hình 4.1.8. Cấu trúc hóa học của hợp chất naringenin-7-O- β-D-glucopyranoside ..... 64 Hình 4.1.9. Cấu trúc hóa học của hỗn hợp chất (2S/R)-5,7,3’,5’-tetrahydroxy- flavanone 7-O-β-D glucopyranosie) ........................................................ 66 Hình 4.1.10. Cấu trúc hóa học hợp chất phloretin-2’-O-(β-D-xylopyranosyl-(16)- O-β-D glucopyranoside ........................................................................... 68 Hình 4.1.11. Cấu trúc hóa học của hợp chất phlorizin .................................................. 69 Hình 4.1.12. Cấu trúc hợp chất 2’,6’-dihydroxy-3’,4’- dimethoxychalcone ................ 70 Hình 4.1.13. Cấu trúc hóa học của hợp chất ursolic acid .............................................. 72 Hình 4.1.14. Cấu trúc hóa học của hợp chất 23-hydroxyursolic acid ........................... 74 Hình 4.1.15: Cấu trúc hóa học của hợp chất pomolic acid ............................................. 75 Hình 4.1.16. Cấu trúc hóa học hợp cất euscaphic acid.................................................. 77 Hình 4.1.17. Cấu trúc hóa học hợp chất maslinic acid .................................................. 79 Hình 4.1.18. Cấu trúc hóa học hợp chất gallic acid ...................................................... 80 Hình 4.1.19. Cấu trúc hóa học hợp chất methyl gallate ................................................ 81 Hình 4.1.20. Cấu trúc hóa học protocatechuic acid....................................................... 82 Hình 4.1.21. Cấu trúc hóa học hợp chất 3-methoxy, 4-hydroxy-benzoic acid ............. 83 Hình 4.1.22. Cấu trúc hóa học 4-methyl malate ............................................................ 84 Hình 4.1.23. Cấu trúc hóa học chlorogenic acid methyl ester....................................... 86 Hình 4.1.24. Cấu trúc hóa học hợp chất 1-O-coumaroyl-β-D-glucopyranose .............. 87 Hình 4.1.25. Cấu trúc hóa học hợp chất cis-p-coumaric acid 4-O-β-D- glucopyranoside ....................................................................................... 88 Hình 4.1.26. Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập từ cặn chiết EtOAc quả táo mèo Docynia indica (Wall.) Decne. ........................................................ 91 Hình 4.3.2.3a. Biểu đồ thực nghiệm và dự đoán, phân bố ngẫu nhiên của Y1, Y2 và Y3 .......................................................................................................... 103 Hình 4.3.2.3b. Bề mặt đáp ứng của hàm lượng phenolic tổng (a), hàm lượng flavonoid tổng (b) và hàm lượng cao chiết tổng (c). ............................. 105 Hình 4.3.2.4. Mức độ đáp ứng nguyện vọng của quá trình chiết xuất ........................ 106 Hình 4.3.3.3a. Biểu đồ thực nghiệm và dự đoán, phân bố ngẫu nhiên của Y1 và Y2 112 Hình 4.3.3.3b. Bề mặt đáp ứng của hàm lượng phenolic tổng (a) và hàm lượng cao chiết tổng (b) .......................................................................................... 114 Hình 4.3.3.4. Mức độ đáp ứng nguyện vọng của quá trình chiết xuất ........................ 115 Hình 4.3.4.3a. Biểu đồ thực nghiệm và dự đoán, phân bố ngẫu nhiên của Y1 và Y2 120
xiv Hình 4.3.4.3b. Bề mặt đáp ứng của hàm lượng phenolic tổng (a) và hàm lượng cao chiết tổng (b) .......................................................................................... 121 Hình 4.3.4.4. Mức độ đáp ứng nguyện vọng của quá trình chiết xuất ........................ 123 Hình 4.4.3a. Biểu đồ thực nghiệm và dự đoán, phân bố ngẫu nhiên của Y1 và Y2 ... 129 Hình 4.4.3b. Bề mặt đáp ứng của hàm lượng phenolic tổng (a) và độ ẩm (b) của sản phẩm sau sấy phun ................................................................................. 130 Hình 4.4.4. Mức độ đáp ứng nguyện vọng của quá trình sấy phun ............................ 132 Hình 4.5. Sơ đồ quy trình công nghệ tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo quy mô phòng thí nghiệm ......................................................................................................... 133
xv DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC PHỤ LỤC .................................................................................................................... 148 PHỤ LỤC A: PHỔ CỦA CÁC HỢP CHẤT HÓA HỌC ........................................... 148 PHỤ LỤC 1. PHỔ HỢP CHẤT TM1 ......................................................................... 149 PHỤ LỤC 2. PHỔ HỢP CHẤT TM2 ......................................................................... 150 PHỤ LỤC 3. PHỔ HỢP CHẤT TM3 ......................................................................... 151 PHỤ LỤC 4. PHỔ HỢP CHẤT TM5 ......................................................................... 152 PHỤ LỤC 5. PHỔ HỢP CHẤT TM6 ......................................................................... 153 PHỤ LỤC 6. PHỔ HỢP CHẤT TM7 ......................................................................... 154 PHỤ LỤC 7. PHỔ HỢP CHẤT TM8 ......................................................................... 156 PHỤ LỤC 8. PHỔ HỢP CHẤT TM9 ......................................................................... 157 PHỤ LỤC 9. PHỔ HỢP CHẤT TM10 ....................................................................... 158 PHỤ LỤC 10. PHỔ HỢP CHẤT TM12 ..................................................................... 160 PHỤ LỤC 11. PHỔ HỢP CHẤT TM13 ..................................................................... 161 PHỤ LỤC 12. PHỔ HỢP CHẤT TM15 ..................................................................... 162 PHỤ LỤC 13. PHỔ HỢP CHẤT TM16 ..................................................................... 163 PHỤ LỤC 14. PHỔ HỢP CHẤT TM17 ..................................................................... 164 PHỤ LỤC 15. PHỔ HỢP CHẤT TM18 ..................................................................... 172 PHỤ LỤC 16. PHỔ HỢP CHẤT TM20 ..................................................................... 175 PHỤ LỤC 17. PHỔ HỢP CHẤT TM22 ..................................................................... 176 PHỤ LỤC 18. PHỔ HỢP CHẤT TM23 ..................................................................... 177 PHỤ LỤC 19. PHỔ HỢP CHẤT TM24 ..................................................................... 178 PHỤ LỤC 20. PHỔ HỢP CHẤT TM25 ..................................................................... 179 PHỤ LỤC 21. PHỔ HỢP CHẤT TM30 ..................................................................... 182 PHỤ LỤC 22. PHỔ HỢP CHẤT TM33 ..................................................................... 185 PHỤ LỤC 23. PHỔ HỢP CHẤT TM35 ..................................................................... 189 PHỤ LỤC 24. PHỔ HỢP CHẤT TM36 ..................................................................... 193 PHỤ LỤC 25. PHỔ HỢP CHẤT TM37 ..................................................................... 196 PHỤ LỤC B. TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG BỀN CÁC CẤU DẠNG CỦA HỢP CHẤT TM17 ....................................................................................... 200
xvi PHỤ LỤC C. PHIẾU KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH TÊN KHOA HỌC CỦA MẪU NGHIÊN CỨU .................................................................................. 212 PHỤ LỤC D. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO .......................... 215
1 MỞ ĐẦU Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng nguồn thực vật tự nhiên để chăm sóc sức khỏe, phòng ngừa và điều trị bệnh. Trong những năm trở lại đây, xu hướng sử dụng các loại thảo dược trong phòng và chữa bệnh ngày một gia tăng. Ngày nay, thảo dược không chỉ được sử dụng ở dạng thô theo y học cổ truyền mà đã được áp dụng những công nghệ hiện đại trong lĩnh vực hóa học, sinh học kết hợp công nghệ bào chế để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, tính chất dược lý mạnh. Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc thù nên có nguồn thực vật phong phú và đa dạng ước tính có trên 13.000 nghìn loài. Theo y học dân tộc, có hơn 4000 loài được sử dụng làm thuốc hoặc chăm sóc sức khỏe con người. Với định hướng phát triển các loài cây dược liệu để phục vụ đời sống, hiện nay ở nước ta đã hình thành nhiều khu vực canh tác, trồng cây dược liệu ở quy mô lớn. Đặc biệt, Tại một số tỉnh Tây Bắc như Yên Bái, Sơn La, Điện Biên những năm gần đây đang phát triển rất mạnh loài táo mèo để phục vụ nhu cầu của người tiêu dùng. Táo mèo có tên khoa học là Docynia indica (Wall.) Decne, thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae). Ở nước ta, táo mèo phân bố ở độ cao từ 1000m đến 1500m ở các tỉnh vùng núi Tây Bắc. Theo Y học cổ truyền, táo mèo có vị chua chát, hơi ngọt, tính ấm, có tác dụng kiện vị, thuộc nhóm tiêu thực hóa tích, chủ yếu điều trị các chứng rối loạn tiêu hóa do ăn nhiều thịt, dầu mỡ, ăn không tiêu, giúp ăn ngon miệng. Quả táo mèo khi sấy khô là một vị thuốc của Đông y giúp tăng bài tiết axit mật và pepsin dịch vị, chống rối loạn chuyển hóa lipid và giảm mỡ máu… Các nghiên cứu hiện đại gần đây đã cho thấy dịch chiết quả táo mèo có tác dụng kháng khuẩn, chống rối loạn trao đổi glucid và lipid; Một số thành phần hóa học phân lập được từ quả táo mèo có tác dụng có tác dụng kháng viêm và hạ đường huyết. Việc nghiên cứu, chế biến quả táo mèo tạo sản phẩm chăm sóc sức khỏe, hỗ trợ điều trị một số bệnh lý đang rất được quan tâm. Tuy nhiên cho đến nay, các nghiên cứu về quả táo mèo cả trong và ngoài nước còn khá khiêm tốn. Do đó, cần các nghiên cứu sâu về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của quả táo mèo, đồng thời mở rộng nghiên cứu các công nghệ khai thác, làm giàu các thành phần hóa học có hoạt tính sinh học cao (cụ thể là nhóm hoạt chất phenolic) trong quả táo mèo để đáp ứng yêu cầu về bào chế, tạo các sản phẩm có chất lượng cao. Từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và xây dựng quy trình công nghệ chiết xuất để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo (Docynia indica (Wall.) Decne) ở Việt Nam”. Nội dung của Luận án tập trung vào nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính sinh học và công nghệ chiết
2 xuất, làm giàu thành phần hóa học có hoạt tính sinh học cao (nhóm hoạt chất phenolic) để tạo sản phẩm có giá trị từ quả táo mèo. Nội dung nghiên cứu của luận án gồm  Nghiên cứu phân lập và xác định cấu trúc một số thành phần hóa học ở phân đoạn cao chiết ethyl acetate của quả táo mèo Docynia indica (Wall.) Decne): Điều chế cặn chiết, phân lập các hợp chất bằng phương pháp sắc ký, xác định cấu trúc hóa học bằng các phương pháp hóa lý hiện đại.  Đánh giá hoạt tính sinh học: Tác dụng bảo vệ tim mạch, chống oxy hóa và ức chế một số dòng tế bào ung thư của cao chiết tổng, cao chiết phân đoạn và một số hợp chất phân lập được  Nghiên cứu, tối ưu hóa các quy trình công nghệ chiết xuất, sấy phun để tạo sản phẩm bột cao chiết táo mèo giàu phenolic quy mô phòng thí nghiệm.