Nghiên cứu thu nhận, đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của pectin từ cây xương rồng bàn chải (opuntia dillenii) tại tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÙI THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH
CHỐNG OXY HÓA VÀ KHÁNG KHUẨN CỦA PECTIN
TỪ CÂY XƢƠNG RỒNG BÀN CHẢI (Opuntia dillenii)
TẠI TỈNH NINH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÕA - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
-----------------------------

BÙI THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU THU NHẬN, ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH
CHỐNG OXY HÓA VÀ KHÁNG KHUẨN CỦA PECTIN
TỪ CÂY XƢƠNG RỒNG BÀN CHẢI (Opuntia dillenii)
TẠI TỈNH NINH THUẬN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60420201

Quyết định giao đề tài:

89/QĐ-ĐHNT

Quyết định thành lập hội đồng:
Ngày bảo vệ:

23/3/2107

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN VĂN DUY
TS. ĐẶNG XUÂN CƢỜNG
Chủ tịch hội đồng:
PGS.TS. NGÔ ĐĂNG NGHĨA
Khoa sau đại học :

KHÁNH HÕA - 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài “Nghiên cứu thu nhận, đánh giá hoạt
tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của pectin từ cây xương rồng bàn chải (Opuntia
dillenii) tại tỉnh Ninh Thuận” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chƣa từng
đƣợc công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này.
Nha Trang, ngày … tháng … năm 2017
Học viên thực hiện

Bùi Thị Thu Hằng

iii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, trƣớc tiên tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu
Trƣờng Đại học Nha Trang, Trƣởng khoa Sau Đại học và Lãnh đạo Viện Công nghệ
sinh học và môi trƣờng lời cám ơn, niềm kính trọng, sự tự hào đƣợc học tập tại trƣờng
trong những năm qua.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến các Thầy cô trong Viện Công nghệ sinh
học và môi trƣờng – Trƣờng Đại học Nha Trang đã trang bị cho tôi những kiến thức cơ
sở và chuyên ngành quý giá để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Duy cùng TS. Đặng Xuân Cƣờng đã
tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt
nghiệp này.
Xin đƣợc ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của tập thể cán bộ - Phòng thí nghiệm
Công nghệ sinh học, phòng thí nghiệm Viện công nghệ sinh học và môi trƣờng, Phòng
thí nghiệm Nhiệt lạnh – Trung tâm Thực hành Thí nghiệm – Trƣờng Đại học Nha
Trang, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã nhiệt tình giúp đỡ và
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn này.
Xin tỏ lòng biết ơn gia đình, ngƣời thân và các bạn bè đã tạo điều kiện, động
viên khích lệ để tôi vƣợt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập vừa qua.
Nha Trang, ngày … tháng … năm 2017
Học viên thực hiện

Bùi Thị Thu Hằng

iv

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iv
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................x
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ........................................................................................... xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.....................................................................2
4. Nội dung của đề tài ......................................................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................4
1.1. Giới thiệu về xƣơng rồng Opuntia dillenii ...............................................................4
1.1.1. Phân loại, phân bố và đặc điểm của loài Opuntia dillenii .....................................4
1.1.2. Đặc điểm sinh hóa và dinh dƣỡng .........................................................................6
1.1.2.1. Đặc điểm sinh hóa ..............................................................................................6
1.1.2.2. Thành phần dinh dƣỡng ......................................................................................7
1.1.3. Ứng dụng ...............................................................................................................8
1.1.3.1. Sử dụng làm thực phẩm ......................................................................................8
1.1.3.2. Sử dụng làm thức ăn cho gia súc ........................................................................9
1.1.3.3. Sử dụng trong y học .........................................................................................10
1.1.3.4. Một số ứng dụng khác ......................................................................................11
1.2. Pectin và các tính chất của pectin ...........................................................................11
1.2.1.Nguồn gốc, cấu tạo và thành phần hóa học của pectin.........................................11
1.2.1.1 . Nguồn gốc của pectin ......................................................................................11
1.2.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của pectin .......................................................12
1.2.2. Phân loại pectin ...................................................................................................15

1.2.3. Tính chất của pectin.............................................................................................15
1.2.3.1.Các chỉ số đặc trƣng ..........................................................................................16
v


1.2.3.2. Khả năng tạo gel của pectin..............................................................................16
1.2.3.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng tạo gel .....................................................19
1.2.3.4. Tác dụng dƣợc lý ..............................................................................................20
1.3. Hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của pectin .............................................21
1.3.1. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin ....................................................................21
1.3.1.1. Quá trình oxy hóa và các gốc tự do ..................................................................21
1.3.1.2. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin .................................................................21
1.3.2. Hoạt tính kháng khuẩn của pectin .......................................................................23
1.4. Ứng dụng của pectin ...............................................................................................24
1.4.1. Ứng dụng của pectin trong công nghệ thực phẩm...............................................24
1.4.2. Ứng dụng của pectin trong công nghệ dƣợc phẩm..............................................26
1.5. Các phƣơng pháp chiết xuất pectin ........................................................................26
1.5.1. Chiết pectin bằng phƣơng pháp gia nhiệt truyền thống ......................................26
1.5.2. Chiết xuất pectin bằng phƣơng pháp vi sóng ......................................................27
1.5.3. Chiết xuất pectin bằng sử dụng sóng siêu âm .....................................................29
1.5.4. Trích ly pectin bằng hơi nƣớc ở áp suất cao........................................................30
1.6. Tình hình nghiên cứu pectin trong nƣớc và trên thế giới .......................................30
1.6.1. Nghiên cứu trên thế giới ......................................................................................30
1.6.2. Nghiên cứu trong nƣớc ........................................................................................31
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................33
2.1. Đối tƣợng, thời gian và địa điểm nghiên cứu .........................................................33
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..........................................................................................33
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu............................................................................................33
2.1.3. Thời gian nghiên cứu ...........................................................................................33
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................33

2.2.1. Phƣơng pháp phân tích ........................................................................................33
2.2.1.1. Xác định hàm ẩm ..............................................................................................33
2.2.2. Phƣơng pháp định lƣợng .....................................................................................34
2.2.3. Phƣơng pháp xác định hoạt tính sinh học...........................................................34
2.2.3.1. Phƣơng pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa tổng ......................................34
2.2.3.2. Xác định hoạt tính khử sắt ................................................................................35
2.2.3.3. Xác định hoạt tính kháng khuẩn .......................................................................35
vi


2.3. Bố trí thí nghiệm ....................................................................................................36
2.3.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát .................................................................................36
2.3.2. Bố trí thí nghiệm cụ thể .......................................................................................37
2.4.Phân tích dữ liệu ......................................................................................................44
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................45
3.1. Nghiên cứu quy trình chiết pectin thô tự cây xƣơng rồng bàn chải (Opuntia
dillenii) tại Ninh Thuận .................................................................................................45
3.1.1. Ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng pectin thô và hoạt tính chống oxy hóa ........45
3.1.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi/nhiên liệu đến hàm lƣợng pectin và hoạt tính
chống oxy hóa ................................................................................................................48
3.1.3. Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến hàm lƣợng pectin và hoạt tính chống oxy hóa ......53
3.1.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ chiết đến hàm lƣợng pectin và hoạt tính chống oxy hóa .......56
3.1.5. Khảo sát hàm lƣợng pectin thu nhận qua các lần chiết và hoạt tính chống oxy
hóa ..............................................................................................................................60
3.1.6. Hoạt tính kháng khuẩn của pectin thô sau khi chiết ............................................61
3.1.7. Đề xuất quy trình chiết pectin thô từ cây xƣơng rồng bàn chải (Opuntia dillenii)
sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận ....................................................................................63
3.2. Hàm lƣợng và hoạt tính của pectin tinh chế từ xƣơng rồng ...................................64
3.2.1 . Hàm lƣợng pectin ...............................................................................................64
3.2.2. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin tinh sạch .....................................................66

3.2.3. Hoạt tính kháng khuẩn của pectin tinh sạch ........................................................66
3.3. Thành phần hóa học của mẫu pectin tinh sạch từ cây xƣơng rồng ........................67
3.3.1. Thành phần hóa học của pectin tinh sạch ............................................................67
3.3.2. Đề xuất quy trình tinh chế ...................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................74
Kết luận..........................................................................................................................74
Kiến nghị .......................................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................75
PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Viết đầy đủ

Viết theo tiếng Anh

DM/NL

Dung môi/ nguyên liệu

Solvent/ material

DW

Khối lƣợng khô

Dry weight

TA

Hoạt tính chống oxy hóa tổng

Total antioxidant activity

RP

Hoạt tính khử sắt

Reducing power

PPO

Polyphenol oxidase

Polyphenol oxidase

HMP

Pectin methoxyl cao

High Methoxyl Pectin

LMP

Pectin methoxyl thấp

Low Methoxyl Pectin

MeO

Chỉ số methoxyl

Methoxyl index

DE

Chỉ số ester hóa

Esterified index

ROS

Phản ứng oxygen

Reactive Oxygen Spcecies

IR

Phổ hồng ngoại

Infrared spectroscopy

LC

Sắc ký lỏng

Liquid chromatography

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Flavonoids trong từng bộ phận của cây Opuntia dillenii ...............................7
Bảng 1.2. Hàm lƣợng pectin trong các nguyên liệu khác nhau (Pornsak, 2003). .........12
Bảng 1.3. Tác dụng của DE lên sự tạo gel (Nguyễn Thị Thu Sang, 2009) ...................19
Bảng 3. 1. Đƣờng kính vòng kháng khuẩn của pectin thu nhận từ O. dillenii ..............62

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mô tả đầu tiên của Hortus Elthamensis về loài Opuntia dillenii ....................5
Hình 1.2. Hình ảnh quả xƣơng rồng chín đƣợc thu tại Phan Rang, Ninh Thuận ............9
Hình 1.3. Cấu trúc tinh thể của Cellulose. Pectin có trong các lớp giữa hai tế bào đƣợc
liên kết với nhau bởi Ca2+ ............................................................................12
Hình 1.4. Liên kết α – 1,4-glycozide giữa hai đơn phân acid D-galacturonic ....................13
Hình 1.5. Thành phần và cấu trúc của pectin ................................................................13
Hình 1.6. Sơ đồ cho thấy rhamnose (Rha) chèn gây nút gấp trong chuỗi acid
galacturonic (GalA); S là đƣờng trung tính .................................................14
Hình 1.7. Cấu trúc các điểm liên kết gel HMP khi nghiên cứu nhiễu xạ tia X .............17
Hình 1.8. Cơ chế tạo gel của pectin bằng liên kết với ion Ca2+ ............................................18
Hình 1.9. Tóm tắt các loại và nguồn ROS, và điểm tác động của các chất chống oxy
hoá................................................................................................................22
Hình 2.1. Dự kiến quy trình chiết pectin .......................................................................36
Hình 2.2. Quy trình khảo sát pH chiết ...........................................................................37

Hình 2.3. Quy trình khảo sát tỷ lệ DM/NL chiết ...........................................................38
Hình 2.4. Quy trình khảo sát thời gian chiết .................................................................40
Hình 2.5. Quy trình khảo nhiệt độ chiết ........................................................................41
Hình 2.6. Quy trình khảo sát số lần chiết ......................................................................42
Hình 2.7. Dự kiến quy trình tinh chế pectin ..................................................................43
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của pH dung môi đến hàm lƣợng pectin thô trong mẫu xƣơng rồng.45
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của pH dung môi đến hoạt tính chống oxy hóa của pectin trong
mẫu xƣơng rồng ...........................................................................................46
Hình 3.3. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin và hoạt tính chống oxy hóa tổng ......47
Hình 3.4. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin và hoạt tính khử sắt ..........................48
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (DM/NL) đến hàm lƣợng pectin
thô trong mẫu xƣơng rồng. ..........................................................................49
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (DM/NL) đến hoạt tính chống
oxy trong mẫu xƣơng rồng ..........................................................................50
Hình 3.7. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin thô và hoạt tính chống oxy hóa tổng ở
công đoạn khảo sát tỷ lệ DM/NL.................................................................51
Hình 3.8. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin thô và hoạt tính khử sắt ở công đoạn
khảo sát tỷ lệ DM/NL ..................................................................................52
x


Hình 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến hàm lƣợng pectin trong mẫu xƣơng rồng
.....................................................................................................................53
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian đến hoạt tính chống oxy hóa trong mẫu xƣơng
rồng ..............................................................................................................53
Hình 3.11. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin thô và hoạt tính chống oxy hóa tổng
ở công đoạn khảo sát thời gian ....................................................................55
Hình 3.12. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin thô và hoạt tính khử sắt của mẫu
xƣơng rồng ...................................................................................................56
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hàm lƣợng pectin thô trong mẫu xƣơng rồng ....... 57

Hình 3.14. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa trong mẫu xƣơng
rồng ..............................................................................................................57
Hình 3.15. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin và hoạt tính chống oxy hóa tổng của
mẫu xƣơng rồng ...........................................................................................58
Hình 3.16. Sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng pectin và hoạt tính khử sắt của mẫu xƣơng
rồng ..............................................................................................................59
Hình 3.17. Hàm lƣợng pectin trong mẫu xƣơng rồng ở các lần chiết khác nhau..........60
Hình 3.18. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin ở các lần chiết khác nhau...................60
Hình 3.19. Quy trình chiết pectin thô ............................................................................63
Hình 3.20. Hàm lƣợng pectin thu đƣợc theo quy trình tinh sạch ..................................64
Hình 3.21. Kết tủa dịch chiết bằng cồn .........................................................................65
Hình 3.22. Bột thu đƣợc sau ly tâm lần chiết 1 và lần chiết 2 theo quy trình tinh sạch 65
Hình 3.23. Hoạt tính chống oxy hóa trong mẫu pectin tinh sạch .................................66
Hình 3.24. Kết quả thử nghiệm kháng khuẩn của pectin tinh sạch…………………...66
Hình 3.25. Phổ IR của mẫu pectin chiết lần 1 ...............................................................68
Hình 3.26. Phổ IR của pectin khi chiết lần 2 .................................................................69
Hình 3.27. Phổ sắc ký đồ phân tích thành phần đƣờng theo các chất chuẩn ................69
Hình 3.28. Phổ sắc ký đồ phân tích thành phần đƣờng trong pectin thu đƣợc từ lần
chiết 1...........................................................................................................70
Hình 3.29. Phổ sắc ký đồ phân tích thành phần đƣờng trong pectin thu đƣợc từ lần
chiết 2...........................................................................................................70
Hình 3.30. Quy trình tinh chế pectin .............................................................................72

xi


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Nghiên cứu thu nhận, đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của
pectin từ cây xƣơng rồng bàn chải (Opuntia dillenii) tại tỉnh Ninh Thuận
Giới thiệu về đề tài và mục tiêu nghiên cứu

Xƣơng rồng là loại cây có khả năng sinh trƣởng mạnh mẽ trên các vùng đất khác
nhau và chúng phát triển mạnh mẽ nhất ở vùng đất cát. Thực tế cho thấy, tỉnh Ninh
Thuận và Bình Thuận có diện tích trồng xƣơng rồng rất lớn bởi có diện tích đất cát
rộng. Cây xƣơng rồng sinh trƣởng ở tỉnh Ninh Thuận vẫn chỉ đƣợc sử dụng làm thức
ăn gia súc hoặc phân bón cho cây trồng sau khi đã đƣợc đốt.
Trong khi đó nhiều nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy, cây xƣơng rồng là
nguồn lợi giàu pectin, betalain…có hoạt tính sinh học nhƣ chống oxy hóa, kháng
khuẩn với khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau nhƣ y dƣợc, thực
phẩm, đồ uống… Đồng thời pectin cây xƣơng rồng còn đƣợc sử dụng nhƣ chất giữ
nƣớc cho các vùng đất khô hạn và sau khi chiết pectin vẫn có thể sử dụng bã để làm
thức ăn gia súc, phân bón, hay nhiên liệu sinh học.
Pectin là chất tạo đông đƣợc sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm (chiếm
hơn 75% sản phẩm của pectin) để chế biến mứt quả đông. Trong y học, pectin đƣợc sử
dụng để sản xuất thuốc chữa bệnh đƣờng ruột (giúp cơ thể tăng cƣờng bài tiết các kim
loại nặng). Vì vậy, nó đƣợc nhiều nƣớc quan tâm, nghiên cứu sản xuất và ứng dụng.
Nƣớc ta hiện nay chƣa sản xuất đƣợc pectin ở quy mô công nghiệp nên vẫn phải nhập
khẩu với giá 18 USD/ kg. Nhƣ vậy, việc tách pectin từ cây xƣơng rồng là một nghiên
cứu có ý nghĩa tìm kiếm khả năng tự sản xuất pectin để sử dụng trong nƣớc, không
phải nhập khẩu với giá cao, giải quyết nguyên liệu cho ngành sản xuất pectin, tạo ra
nguyên liệu cho công nghệ thực phẩm và y học. Chính vì vậy, đƣợc sự đồng ý của giáo
viên hƣớng dẫn, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thu nhận, đánh giá hoạt tính chống
oxy hóa và kháng khuẩn của pectin từ cây xương rồng bàn chải (Opuntia dillenii) tại
tỉnh Ninh Thuận”. Mục tiêu của đề tài: Xây dựng đƣợc quy trình thu nhận và tinh sạch
hoạt chất pectin từ cây xƣơng rồng sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận. Xác định đƣợc
hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn, thành phần hóa học của pectin chiết từ cây
xƣơng rồng sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.

xii

Phƣơng pháp nghiên cứu
Xƣơng rồng sử dụng nghiên cứu thu tại ven biển tỉnh Ninh Thuận có một số đặc
điểm sau: phiến lá non, tƣơi, dày. Sau khi thu mẫu xử lý cắt gai, bảo quản ở nhiệt độ lạnh
phục vụ cho quá trình nghiên cứu.
Để hiệu suất thu nhận pectin cao tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến
khả năng chiết pectin từ xƣơng rồng: pH dung môi chiết; tỷ lệ dung môi/nguyên liệu,
thời gian chiết, nhiệt độ chiết và số lần chiết để hoàn thiện quy trình thu nhận pectin từ
xƣơng rồng. Sản phẩm thu đƣợc, đƣợc xác định hàm lƣợng và đánh giá hoạt tính
chống oxy hóa, hoạt tính kháng khuẩn và thành phần hóa học.
Để thu đƣợc pectin tinh sạch tiến hành nghiên cứu quy trình tinh chế. Sản phẩm thu
đƣợc, đƣợc xác định hàm lƣợng và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa, hoạt tính kháng
khuẩn và thành phần hóa học bằng HPLC và phổ IR
Dữ liệu thực nghiệm đƣợc phân tích thống kê và hồi quy bằng phần mềm Excell
2010. Loại bỏ giá trị bất thƣờng bằng phƣơng pháp Dulcan.
Kết quả thu đƣợc:
1. Thông số thích hợp chiết pectin từ xƣơng rồng Opuntia dillenii nhƣ sau: pH
tối ƣu là pH 4, tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 6/1, thời gian chiết 90 phút, nhiệt độ chiết
90˚C, chiết 1 lần. Sau khi thực hiện ở điều kiện thích hợp nhƣ trên, kết quả thu đƣợc:
hàm lƣợng pectin thô 203,4315 ± 0,3317 mg acid uronic/g DW, hoạt tính chống oxy
hóa tổng (TA) 13,5494 ± 0,1531 mg acid ascorbic/g DW và hoạt tính khử sắt (RP)
3,3654 ± 0,0188 mg FeSO4/g DW, pectin thô có hoạt tính kháng vi khuẩn E. coli.
2. Hàm lƣợng pectin thu đƣợc từ quy trình tinh chế với các điều kiện 25g
nguyên liệu, pH 4, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 6/1, thời gian 90 phút, nhiệt độ 90˚C
chiết lần 1 là 114,25 ± 0,0039 mg acid uronic/g DW. Chiết lần 2 là 272,75 ± 0,0106
mg acid uronic/g DW. Pectin thu đƣợc sau tinh chế có khả năng kháng E.coli.
3. Pectin tinh chế thu đƣợc từ quy trình công nghệ tinh chế gồm hai thành phần
hóa học là acid galacturonic và glucose. Kết quả phân tích HPLC, IR và thành phần
hóa học cho thấy chất đƣợc chiết từ xƣơng rồng sinh trƣởng ở tỉnh Ninh Thuận theo
công nghệ của đề tài là pectin.
Từ khóa: pectin, xƣơng rồng bàn chải, xƣơng rồng Opuntia dellenii, hoạt tính chống

oxy hóa , tinh chế pectin.
Khánh Hòa, ngày …. tháng …. năm 2017

xiii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Pectin tồn tại chủ yếu ở trong thực vật nhƣ vỏ cam, vỏ quýt, vỏ bƣởi, xƣơng
rồng,… Pectin là polysaccharide có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
khác nhau nhƣ thực phẩm, sinh học, nông nghiệp, dƣợc phẩm,… nhờ khả năng tạo cấu
trúc hàng đầu nhƣ: tạo gel, tạo đặc, tạo nhũ tƣơng và ổn định trạng thái rất hiệu quả.
Ngoài ra pectin còn là hoạt chất sinh học mạnh với khả năng chống oxy hóa, kháng
khuẩn, kháng nấm,…. Trong đó, xƣơng rồng là nguồn nguyên liệu vô cùng phong phú,
có sẵn trong tự nhiên, dễ trồng và dễ nhân giống với hàm lƣợng pectin tƣơng đối cao.
Thực tế cho thấy nếu sử dụng xƣơng rồng để chiết pectin vừa dễ kiếm mà còn góp
phần phát triển loài cây xƣơng rồng bảo vệ môi trƣờng và đem lại hiệu quả kinh tế cao
ở những vùng ven biển.
Ngày nay, các nhà khoa học quan tâm và đang phát triển các sản phẩm tự nhiên
có dinh dƣỡng, lợi ích chữa bệnh và tăng cƣờng sức khỏe. Các nhà khoa học tại Hoa
Kỳ và các quốc gia khác đã nghiên cứu nhiều loài thực vật và thảo dƣợc xác định hàm
lƣợng dinh dƣỡng, tính chất dƣợc liệu và lợi ích sức khỏe của chúng để sử dụng nhƣ
là một nguồn thực phẩm và thuốc chữa bệnh. Hơn nữa, ngày nay có rất nhiều vấn đề
xảy ra về an toàn thực phẩm, vì những nguyên nhân từ thành phần thực phẩm nhƣ phụ
gia thực phẩm hay chất tạo màu... có nguồn gốc không rõ ràng, hoặc trong cấu trúc
phân tử gây hại cho sức khỏe con ngƣời khi sử dụng quá quy định. Do đó, ngày càng
nhiều nghiên cứu về lĩnh vực phụ gia thực phẩm nhằm tìm kiếm những loại nguyên
liệu phụ gia an toàn mà có tính tự nhiên, an toàn cho sức khỏe. Trong những năm gần
đây một sản phẩm tự nhiên nhƣ vậy dƣới sự giám sát của các nhà khoa học y tế đã
đƣợc sử dụng nhƣ là một nguồn thực phẩm cơ bản và y học là cây xƣơng rồng.

Xƣơng rồng là loại cây có khả năng sinh trƣởng mạnh mẽ trên các vùng đất khác
nhau và chúng phát triển mạnh mẽ nhất ở vùng đất cát. Thực tế cho thấy, tỉnh Ninh
Thuận và Bình Thuận có diện tích trồng xƣơng rồng rất lớn bởi có diện tích đất cát
rộng. Cây xƣơng rồng sinh trƣởng ở tỉnh Ninh Thuận vẫn chỉ đƣợc sử dụng làm thức
ăn gia súc hoặc phân bón cho cây trồng sau khi đã đƣợc đốt.
Trong khi đó nhiều nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy, cây xƣơng rồng là
nguồn lợi giàu pectin, betalain…có hoạt tính sinh học nhƣ chống oxy hóa, kháng
1


khuẩn với khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau nhƣ y dƣợc, thực
phẩm, đồ uống … Đồng thời cây xƣơng rồng còn đƣợc sử dụng nhƣ chất giữ nƣớc cho
các vùng đất khô hạn và sau khi chiết pectin vẫn có thể sử dụng bã để làm thức ăn gia
súc, phân bón, hay nhiên liệu sinh học.
Pectin là chất tạo đông đƣợc sử dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm (chiếm
hơn 75% sản phẩm của pectin) để chế biến mứt quả đông. Trong y học, pectin đƣợc sử
dụng để sản xuất thuốc chữa bệnh đƣờng ruột (giúp cơ thể tăng cƣờng bài tiết các kim
loại nặng). Vì vậy, nó đƣợc nhiều nƣớc quan tâm, nghiên cứu sản xuất và ứng dụng.
Nƣớc ta hiện nay chƣa sản xuất đƣợc pectin ở quy mô công nghiệp nên vẫn phải nhập
khẩu với giá 18 USD/kg. Nhƣ vậy, việc tách pectin từ cây xƣơng rồng là một nghiên
cứu có ý nghĩa tìm kiếm khả năng tự sản xuất pectin để sử dụng trong nƣớc, không
phải nhập khẩu với giá cao, giải quyết nguyên liệu cho ngành sản xuất pectin, tạo ra
nguyên liệu cho công nghệ thực phẩm và y học.
Vì vậy chiết pectin và đánh giá hoạt tính sinh học của pectin nhƣ kháng khuẩn
và chống oxy hóa từ cây xƣơng rồng sẽ mang ý nghĩa khoa học cao cũng nhƣ thực tiễn
tốt, nên đề tài “Nghiên cứu thu nhận, đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và kháng
khuẩn của pectin từ cây xương rồng bàn chải (Opuntia dillenii) tại tỉnh Ninh
Thuận” đƣợc tiến hành thực hiện.
2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu chung:

- Bƣớc đầu tinh sạch và xác định hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn của
pectin từ cây xƣơng rồng sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.
Mục tiêu cụ thể:
- Xây dựng đƣợc quy trình thu nhận và tinh sạch hoạt chất pectin từ cây xƣơng
rồng sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.
- Xác định đƣợc hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn, thành phần hóa học và
một số tính chất của pectin chiết từ cây xƣơng rồng sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
Các kết quả của đề tài cung cấp dữ liệu khoa học về tiềm năng thu nhận pectin
từ cây xƣơng rồng bàn chải (Opuntia dillenii) sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận và một
số hoạt tính sinh học của chúng.
2


Ý nghĩa thực tiễn:
Các kết quả của đề tài là cơ sở quan trọng để hoàn thiện quy trình thu nhận
pectin từ nguồn nguyên liệu xƣơng rồng. Do vậy đề tài có ý nghĩa thực tiễn.
4. Nội dung của đề tài
- Xây dựng quy trình chiết và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn
của pectin thô từ cây xƣơng rồng Opuntia dillenii sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.
- Xác định hàm lƣợng và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa, kháng khuẩn của
pectin sau bƣớc đầu tinh sạch từ xƣơng rồng Opuntia dillenii.
- Xác định thành phần hóa học của pectin thô và sau bƣớc đầu tinh sạch từ cây
xƣơng rồng Opuntia dillenii sinh trƣởng tại tỉnh Ninh Thuận.
- Khảo sát một số tính chất của pectin tinh sạch.

3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về xƣơng rồng Opuntia dillenii
1.1.1. Phân loại, phân bố và đặc điểm của loài Opuntia dillenii
Năm 1732, Dilleninus đã công bố những đặc tính của cây xƣơng rồng Opuntia
dillenii trồng trong khu vƣờn nổi tiếng của Eltham. Nhƣng công bố này đã bị Carl von
Linné (1707-1778) bác bỏ. Năm 1817, Ker-Gawler đã đƣa ra các công bố của mình về
loài xƣơng rồng này trên cơ sở các dữ liệu đã có sẵn và quan sát thêm. Năm 1819,
Haworth đƣợc phân công phân loại các đơn vị của chi Opuntia. Ông đã phân loại tên
chính xác loài này là Opuntia dillenii dựa theo tên của ngƣời đầu tiên phát hiện ra
chúng là Dillenius (Hamut, 2008).
Từ đó đến nay loài này đã đƣợc phân loại nhƣ sau:
Giới

Thực vật

Ngành

Magnoliophyta

Lớp

Magnoliopsida
Bộ

Caryophyllales
Họ

Cactaceae
Chi

Opuntia
Loài Opuntia dillenii

Chúng còn có một số tên phân loại khác nhƣ Cactus dillenii Ker- Gawl. Haw.
(1820) hay Opuntia elatior Mill (1768). Ở Việt Nam loài này còn có tên là vợt gai,
xƣơng rồng bà gai hay nhân tiên chƣởng.
Opuntia dillenii có nguồn gốc từ đông nam của Bắc Mỹ, bờ biển phía đông của
Mexico, Bermudas, Tây Ấn và từ phía bắc của Nam Mỹ. Các quần thể tự nhiên sống ở
cùng một khu vực và ngoài ra còn xuất hiện ở vùng vịnh của Texas (Benson & Lyman,
1982), ven biển đông nam của Brazil (Scheinvar, 1984) và ở Ecuador (Hartmut, 2008).
Các loài bản địa của O. dillenii sống chủ yếu ở các vùng cồn cát có độ cao gần mực
nƣớc biển, chúng còn phát triển ở các bìa rừng ven biển, hoặc phát triển xen lẫn với
các loài thực vật nhiệt đới (Benson & Lyman, 1982). Đáng chú ý là loài O. dillenii dễ
phát triển ở nhiều điều kiện khác nhau nên chúng đƣợc du nhập vào nhiều nơi trên trái
đất. Opuntia dillenii có thể phát triển rất nhanh và lan rộng trong mọi điều kiện kể cả
khí hậu khắc nghiệt ở sa mạc hay những đồng cỏ, từ ôn đới cho tới nhiệt đới, chúng
4


đều phát triển nhất mạnh mẽ (Hartmut, 2008). Vì vậy, chúng cùng với một số loài
Opuntia khác nhƣ O. stricta ở miền đông Australia đã bị liệt vào danh sách những loài
phá hoại (Mabry, 1980).

Hình 1.1. Mô tả đầu tiên của Hortus Elthamensis về loài Opuntia dillenii
Thân của O. dillenii mọng nƣớc và có lớp biểu bì khá dày. Chúng phát triển theo
mọi hƣớng bởi lá có gai theo chiều ngang mặt đất hoặc đứng và đạt chiều cao trong
khoảng 50-200 cm. Hình dạng đa dạng, từ những đoạn thân dẹt, hình elip và lá có hình
trứng hoặc có hình tròn (Hình 1.1). Chúng có cành dạng lá đƣợc gọi là Cladode, vì lá
mọc từ thân tạo các khớp nối, từ thân và các khớp nối có nhiều gai cứng. Các khớp
thƣờng có màu xanh lá cây hoặc xanh lá cây đậm, dài khoảng 10 đến 40 cm, rộng từ 5

đến 15 cm, dày khoảng 1 đến 2 cm. Trên cladode chứa từng cụm từ 1 - 10 gai. Các gai
rất đa dạng về màu sắc (màu vàng đến màu nâu) và về chiều dài (1,5 - 6 cm) và cũng
có thể bị tiêu biến. Chúng phát triển theo mọi hƣớng đi kèm các gai ngắn tạo thành
cụm. Phân đoạn gốc chứa nhiều cùi thịt có xơ cứng và lớp vỏ nhăn khô. Thân đƣợc
bao phủ bởi những cụm lông gai và gai, tán rộng. Hoa thƣờng nở vào tháng 6, cánh
hoa màu cam vàng hoặc đỏ vàng. Quả có hình elip và khi chín có màu nâu đỏ hoặc
màu tím đỏ. Hệ rễ cây xƣơng rồng phát triển rất mạnh chủ yếu để giữ cho thân đứng
vững và giữ nƣớc. Tuy nhiên, rễ của chúng mọc rất nông cho nên hạn chế trong việc
hút nƣớc vào các mùa ít mƣa. Loài này có thể mọc rải rác hoặc mọc theo cụm hàng
ngàn cây ở các vùng đất khô cằn bởi khả năng giữ nƣớc (Hartmut, 2008). Mặc khác,
chúng cũng cộng sinh với các loại nấm, vi khuẩn để cải thiện việc hút các chất dinh
dƣỡng và khoáng (Mabry, 1980).
5


1.1.2. Đặc điểm sinh hóa và dinh dƣỡng
1.1.2.1. Đặc điểm sinh hóa
O. dillenii là loài cây mọng nƣớc và có hai đặc điểm sinh lý đặc trƣng, đó là thân
chứa nhiều chất nhầy, polysaccharides heterogenic với cấu trúc phức tạp và có khả
năng hấp thu lƣợng lớn nƣớc vào trong thân. Do đó thân của chúng mặc dù rất cứng
nhƣng luôn mọng nƣớc. Các cơ quan màu xanh lá cây hấp thụ carbon theo đúng cách
đặc trƣng của thực vật CAM (CAM) bởi sự cố định CO2 tạo ra acid malic (Osmond và
cộng sự, 1979).
Trong họ Cactaceae nói chung và loài O. dillenii có quá trình sinh tổng hợp tạo ra
các betalain qui định màu tím đỏ hoặc màu vàng của hoa và quả (Mabry, 1980). Vì vậy
betalain là một trong những hợp chất đặc trƣng nhất của O. dillenii. Quá trình sinh tổng
hợp của chúng phụ thuộc vào khả năng tạo thành axit betalamic của thực vật ngƣng kết ƣu
tiên với cyclo-DOPA hoặc amino axit trong các phản ứng nonenzymatic, dẫn đến hình
thành betacyanins màu tím đỏ (ví dụ, betanidin) hoặc betaxanthins vàng (ví dụ,
indicaxanthin). Hoa của O. dillenii có màu vàng là do sự tích lũy betaxanthins và cũng

một phần là do flavonol. Trong cánh hoa còn có quercetin 3-O-glucoside isoquercitrin,
kaempferol 3-O-arabinoside, isorhamnetin 3-O-glucoside và isorhamnetin 3-O-rutinoside.
Hiện nay có tổng số 16 flavonoids đƣợc phân lập từ flavanols và catechin epicatechin của
quả O. dillenii (Bảng 1.1). Các nghiên cứu đã chứng minh rằng trong quả không chỉ chứa
quercetin và mà còn có flavonol (Hartmut, 2008).
Acid phenol có nguồn gốc từ axit benzoic (acid gallic, acid vanillic, acid benzoic
3,4-dihydroxy, ethyl 3,4-dihydroxybenzoate) và acid cinnamic (acid sinapic, acid
ferulic, acid p-coumaric) cũng đƣợc tìm thấy trong quả và Cladode của O. dillenii.
Chúng là tiền chất cho quá trình sinh tổng hợp các hợp chất chuyển hóa thứ cấp phức
tạp hơn. Enzyme quan trọng liên quan đến sự biến đổi của các chất phenolic là
polyphenol oxidase (PPO). Các PPO từ Cladodes O. dillenii bao gồm ba isoenzymes
với hoạt động giảm dần theo thứ tự: ethylene diamine acid tetraacetic < acid ascorbic <
acid citric. Ngoài ra, một chất chuyển hóa thứ cấp đặc trƣng của O. dillenii cũng phân
lập từ Cladodes là α-pyrones, ví dụ, opuntiol và một số dẫn xuất khác, một số steroid
là C29 - 5β – Sterol opuntisterol và glucoside của chúng là opuntisteroside (RiceEvans, 2001).

6


Bảng 1. 1. Flavonoids trong từng bộ phận của cây Opuntia dillenii
Hợp chất
Cladodes
Hoa quả
Kaempferol

+

Kaempferide

+

Querctin

+

3-O-Methylquercetin

+

Isorhamnetin

+

3-O-Methylisorhamnetin

+

Kaempferol 7-O-glucoside

+

Kaempferol 7-O-glucosyl(14)-glucoside

+

+

Kaempferol 3-O-arabinoside

+

Quercetin 3-O-glucoside (Isoquercitrin )

+

Quercetin 3-O-rutinoside (Rutin)

+

3-O-Methylquercetin 7-O-glucoside

+

+

Isorhamnetin 3-O-glucoside

+

Isorhamnetin 3-O-rutinoside

+

Catechin

+

Epicatechin

+

1.1.2.2. Thành phần dinh dưỡng
Nghiên cứu O. dillenii đƣợc trồng ở miền nam đảo Tenerife đã cho thấy các
thành phần của mô O. dillenii nhƣ sau: hàm ẩm 81,68 và tro 0,44% trọng lƣợng tƣơi;
°Brix 10,35; pH 3,34; protein 0,52; chất béo 0,71, hàm lƣợng xơ tổng số 9,49% trọng
lƣợng khô; acid ascorbic 29,7 và phenol tổng số 117,0 mg/100 g trọng lƣợng tƣơi .
Theo Chang và cộng sự (2008), phần vỏ tƣơi, thịt quả và hạt O.dillenii ở đảo Penghu
thu đƣợc một vài thông số nhƣ sau: 1,2; 15,1; 0,0 mg acid ascorbic và 133,4; 91,5;
212,8 mg phenol tổng số/100 g trọng lƣợng tƣơi. Các khoáng chất K, Ca, Mg, Na, Mn
cũng có mặt với hàm lƣợng khá cao trong thành phần xƣơng rồng. Nhƣ vậy, hƣơng vị
chua ngọt của quả loài cây này là do có chứa hàm lƣợng đƣờng và acid khá cao. Hàm
lƣợng hòa tan của các chất rắn từ 12 – 17%, lớn hơn so với các loại trái cây khác,
chẳng hạn nhƣ mận, mơ và đào, có kết cấu mọng nƣớc và lâu rụng khi chín nên quả
luôn có quanh năm. Chúng cũng đƣợc đánh giá là một thực phẩm có giá trị dinh dƣỡng
cao; thƣờng đƣợc dùng nhƣ trái cây tƣơi, hoặc các món ăn truyền thống khác nhau và
7


sử dụng trong công nghiệp. Chúng còn đƣợc sử dụng làm rau trong món salad và nƣớc
sốt; hoặc sử dụng làm thành phần chính trong các món tráng miệng, món khai vị và
trong các đồ uống có cồn. Cladodes của loài O.dillenii giàu pectin, chất nhầy và chất
khoáng, trong khi quả là nguồn cung cấp vitamin, acid amin và betalains. Các mầm hạt
đã đƣợc báo cáo là chứa các polysaccharides giàu arabinan, thành phần chủ yếu vỏ hạt
là D-xylan. Ngoài chứa rất nhiều lipid, hạt loài này còn tích lũy proanthocyanidin, một
loại polyphenol thuộc nhóm flavonoid có tác dụng chống oxy hóa cực mạnh (Hartmut,
2008; Mohnen,2002).
Trong các Cladodes: Các khớp non chứa lƣợng lớn protein bao gồm các acid amin
và các vitamin, tám trong số đó đều là acid amin thiết yếu. Các loại vitamin E hay
tocopherol và beta-carotene cũng đƣợc tìm thấy một phần nhỏ trong cả hạt giống và cùi
thịt. Những đồng đẳng vitamin E gamma và delta – tocopherol là thành phần chính trong

hạt, chúng chiếm khoảng 80% tổng hàm lƣợng vitamin E có mặt trong hạt. Acid ascorbic,
thƣờng đƣợc gọi là vitamin C, nhóm vitamin lớn thứ ba ở loài cây xƣơng rồng này. Một
lƣợng nhỏ của vitamin B1, vitamin B6, niacin, riboflavin và pantothenic acid cũng đƣợc
phát hiện có mặt trong loài xƣơng rồng này (Hartmut, 2008).
Quả xƣơng rồng chứa hàm lƣợng cao các acid amin, đặc biệt là proline, taurine
và serine. Taurine, một acid béo aminosulfonic có nguồn gốc từ L-cysteine, lần đầu
tiên đƣợc phân lập từ mật của bò; acid amin này rất phổ biến ở động vật có vú và
nhiều loài sinh vật biển, nhƣng chỉ đƣợc tìm thấy ở nồng độ thấp trong một số thực vật
bậc cao. Hiện nay có một số nghiên cứu cho thấy O. dillenii có chứa taurine, nhƣng
điều này vẫn chƣa đƣợc làm rõ hoàn toàn.
Hạt khô của O. dillenii có chứa dầu và chiếm khoảng 7,5% trọng lƣợng khô, trong
đó axit linoleic chiếm ƣu thế, tiếp theo là axit oleic và palmitic, trong khi axit stearic,
arachidic, myristic là những thành phần chiếm tỷ lệ nhỏ (Rice-Evans, 2001).
1.1.3. Ứng dụng
1.1.3.1. Sử dụng làm thực phẩm
Xƣơng rồng và đặc biệt là những loài của chi Opuntia đƣợc sử dụng với nhiều
mục đích khác nhau. Quả của O. dillenii đƣợc sử dụng làm thực phẩm vì có nhiều đặc
tính lợi thế: da căng láng, không có gai cứng và màu sắc hấp dẫn (Hình 1.2.) nhiều hạt,
ăn đƣợc, chứa nhiều chất xơ và thành phần dinh dƣỡng giúp tăng cƣờng sức khỏe tƣơng
đối cao. Quả chứa hàm lƣợng acid trung bình 1,23 g acid citric/100 g trọng lƣợng tƣơi
8


(Hartmut, 2008). Quả Opuntia dillenii chủ yếu đƣợc dùng để ăn tƣơi, nhƣng cũng có thể
xử lý qua nhiệt bằng cách luộc hoặc phơi khô ngoài nắng (Novosel‟skaya và cộng sự,
2000). Vì có màu sắc khá bắt mắt và chứa nhiều chất màu tự nhiên có thể sử dụng trong
thực phẩm nên còn đƣợc sử dụng để làm các sản phẩm cổ truyền nhƣ mứt, xi-rô . Các
khớp non đƣợc sử dụng trong các món xào, món rau hay món salad. Các khớp già có thể
sử dụng để nghiền để lấy nƣớc khi thời tiết hạn hán nghiêm trọng.
Ở Aztecs ngƣời ta đã nghiên cứu quy trình dùng nƣớc ép trái cây của các loài

Opuntia để làm thức uống có cồn. Gần đây các báo cáo cho thấy đã nghiên cứu đƣợc
một loại bia từ nƣớc cây O. dillenii. Ngày càng có nhiều mối quan tâm hơn nữa về quá
trình lên men ethanol khác nhau từ nguyên liệu xƣơng rồng. Một nhà máy bia tại Cộng
hòa Czech đã thử nghiệm thành công quy trình sản xuất bia từ cây xƣơng rồng Nopal.
Theo nghiên cứu thì loại bia này phù hợp với ngƣời bị bệnh tiểu đƣờng và vận động
viên thể thao (Hartmut, 2008).

Hình 1.2. Hình ảnh quả xƣơng rồng chín đƣợc thu tại Phan Rang, Ninh Thuận
1.1.3.2. Sử dụng làm thức ăn cho gia súc
Kể từ khi biết đƣợc các khớp già của loài Opuntia có thể sử dụng làm thức ăn
thay thế cho bò và cừu, ngƣời nông dân Nam Phi đã sử dụng cladode của xƣơng rồng
Opuntia làm thức ăn cho gia súc trong thời kỳ hạn hán từ thế kỷ 18. Thành phần trong
xƣơng rồng không những đảm bảo đầy đủ dinh dƣỡng cho gia súc mà còn đảm bảo
nguồn thức ăn và nguồn nƣớc trong điều kiện khắc nghiệt. Các gai dài của chúng cùng
với các gai tơ đƣợc loại bỏ bằng lửa và làm mềm lớp biểu bì. Một cách khác để có thể
sử dụng các lá già O. dillenii là ủ chua. Qua quá trình ủ chua, các thành phần sẽ đƣợc

9


lên men, không những tăng thêm mùi vị mà còn giúp dễ tiêu hóa những bộ phận khó
hấp thu nhƣ xơ hoặc các cladode già (Hartmut, 2008).
1.1.3.3. Sử dụng trong y học
Loài O. dillenii có một vị trí quan trọng trong y học dân gian của nhiều quốc gia,
ví dụ nhƣ trong Tiếng Hin-đi của Ấn Độ, chúng đƣợc gọi là Kanthari hoặc Nagphana.
Ở Đài Loan và Trung Quốc, chúng có tên là Ren Xian Zhang. O. dillenii đƣợc ghi lại
trong nhiều tài liệu cho thấy công dụng hiệu quả về dƣợc lý của chúng. Ngoài ra còn
có thể sử dụng để làm một số thức uống tốt cho sức khỏe từ loài thực vật này. Các gốc
tự do, đặc biệt là các hợp chất oxy hóa (phản ứng oxygen, ROS), có thể gây hại đến
axit desoxyribonucleic (DNA) và protein của cơ thể sống dẫn đến các bệnh mãn tính

hoặc gây thoái hóa ở ngƣời (Hartmut, 2008). ROS là chất chuyển hóa bình thƣờng
trong cơ thể sống, nhƣng sự dƣ thừa của chúng lại rất nguy hiểm. Khi bị tác động bởi
các gốc này, động vật có vú kích hoạt một loạt các gốc chất chống oxy hóa. Phenol
thực vật là một trong những chất ROS chống oxy hóa cực kỳ mạnh mẽ và trong số đó
nổi bật nhất là các flavonoid (Rice-Evans, 2001). Theo các báo cáo cho thấy, một số
chất chuyển hóa thứ cấp xuất hiện ở O. dillenii từ Cladodes chiết xuất bằng dung dịch
ethanol và chúng có khả năng hoạt động nhƣ một chất chống oxy hóa. Các nghiên cứu
cũng khẳng định rằng hàm lƣợng của flavonoid và acid phenolic quyết định đến khả
năng chống oxy hóa của các loại quả Opuntia.
Các nghiên cứu cho thấy dịch nƣớc chiết xuất bằng ethanol từ Cladodes, hoa, quả
ức chế carrageenan gây viêm trên bàn chân của động vật gặm nhấm. Các chất chiết
xuất đƣợc đông khô hoặc bay hơi đến khô thu đƣợc tủa. Liều tiêm nằm trong khoảng
200 mg/kg trọng lƣợng cơ thể (Hartmut, 2008). Một số báo cáo cũng cho thấy rằng các
chất chiết xuất từ O. dillenii có thể làm giảm đau, chống sƣng tấy gây ra bởi nhiệt độ,
acid và dòng điện trên các loài gặm nhấm. Theo các nghiên cứu sự phụ thuộc liều
lƣợng đã chứng minh dịch chiết xuất từ quả có hiệu lực cao nhất.
Trong y học dân gian O. dillenii có hiệu quả trong việc trị bệnh đái tháo đƣờng
(Zhao và cộng sự, 2002). Các thí nghiệm đã đƣợc thực hiện với thỏ bị tiểu đƣờng bởi
normoglycemic và alloxan. Ngƣời ta cho rằng một số hợp chất trong O. dillenii làm
giảm sự hấp thu glucose ở ruột có tính chất tƣơng tự nhƣ insulin. Trong một thử
nghiệm, 46 thỏ mắc bệnh tiểu đƣờng loại 2 đƣợc điều trị bằng thuốc viên bao gồm
thuốc O. dillenii thô (2,5 g) hoặc tinh bột (0,5 g) trong bốn tuần. Đơn thuốc bao gồm
10


bốn viên, mỗi viên đƣợc đƣa vào trƣớc 30 phút trƣớc hoặc sau ba bữa ăn hàng ngày.
Kết quả cho thấy rằng 33,33% nhóm thỏ bệnh này đƣợc chữa khỏi và tình trạng bệnh
cũng chuyển biến tích cực hơn (Hartmut, 2008).
1.1.3.4. Một số ứng dụng khác
Trong lịch sử Seringapatam (Ấn Độ) và Hisn az Zahir (Bắc Yemen) ghi lại sự

phong phú của rừng O. dillenii. Ở Mysore, Tippu Sultan (1750-1799), họ đã gia cố các
pháo đài xung quanh nơi cƣ trú của mình với những cây xƣơng rồng bởi sự nguy hiểm
của các gai nhọn và dài. Ngày nay Opuntia dillenii vẫn trồng rất nhiều để làm hàng rào
trong các trang trại, các vùng đất, đồng cỏ để bảo vệ và các cồn cát với mục đích để
ngăn chặn bão cát. Nƣớc ép từ quả của chúng và cùi thịt lá ngày nay đƣợc sử dụng làm
chất tạo màu trong nhiều loại thực phẩm, ví dụ nhƣ kem và đồ uống.
1.2. Pectin và các tính chất của pectin
1.2.1.Nguồn gốc, cấu tạo và thành phần hóa học của pectin
1.2.1.1. Nguồn gốc của pectin
Pectin là hợp chất phức tạp của polysaccharide, chiếm khoảng 1/3 thành tế bào
thực vật bậc cao. Một tỉ lệ nhỏ pectin đƣợc tìm thấy trong thành tế bào của cây cỏ
(Kertesz, 1951).
Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin tồn tại dƣới hai
dạng: dạng protopectin không tan tồn tại chủ yếu ở thành tế bào, dạng hòa tan của
pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào.
Pectin nhƣ một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế ngƣời ta gọi
chúng là ciment trong cấu trúc tế bào thực vật. Khi quả còn xanh, ciment là
protopectin, protopectin chiếm tỉ lệ khá cao, protopectin không hòa tan giúp cho quả
cứng. Khi quả chín dần, dƣới tác dụng enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển
sang pectin hòa tan (pectin) và araban, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào,quả trở nên
mềm hơn. Quá trình này xảy ra dƣới tác dụng của acid và nhiệt độ trong quá trình chần
ở 60 - 85˚C (Lê Ngọc Tú, 2002).

11


Hình 1.3. Cấu trúc tinh thể của Cellulose. Pectin có trong các lớp giữa hai tế bào
đƣợc liên kết với nhau bởi Ca2+ (Thakur và cộng sự, 1997)
Nguồn nguyên liệu chứa pectin
Trong thực vật các pectin thƣờng liên kết với cellulose ở vách tế bào. Pectin tồn

tại với hàm lƣợng khác nhau trong quả, củ, thân của một số loài thực vật: bƣởi, táo,
mận, cam, chanh, cà rốt… Bảng 1.2 sau đây sẽ thể hiện một số loại nguyên liệu chứa
pectin (Đensikov, 1997).
Bảng 1.2. Hàm lƣợng pectin trong các nguyên liệu khác nhau
(Pornsak, 2003).
Nguyên liệu

Hàm lƣợng pectin

Bã táo

10-15%

Củ cải đƣờng

10-20%

Đài hoa hƣớng dƣơng

15-25%

Vỏ citrus

20-30%

Mặc dù hiện nay pectin rất phổ biến trong hầu hết các mô thực vật, tuy nhiên
tổng số nguồn có thể đƣợc sử dụng để sản xuất pectin thƣơng mại là rất hạn chế. Bởi
vì, khả năng tạo gel của pectin phụ thuộc vào kích thƣớc phân tử và mức độ este hóa
(DE). Do đó pectin có nguồn gốc khác nhau thì có khả năng tạo gel khác nhau cũng do
sự thay đổi các thông số này. Hiện nay, pectin thƣơng mại hầu nhƣ chỉ đƣợc sản xuất

từ vỏ cam quýt hoặc bã táo nhão (Pornsak, 2003).
1.2.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của pectin
Mặc dù pectin đƣợc phát hiện cách đây 200 năm nhƣng thành phần và cấu trúc
của pectin vẫn chƣa hoàn toàn đƣợc xác định rõ ràng. Cấu trúc của pectin khó xác định
vì cấu trúc phân tử pectin có thể thay đổi tùy theo nguyên liệu chiết, điều kiện quá
trình tách chiết và điều kiện bảo quản (Novosel‟skaya và cộng sự, 2000).

12