Khảo sát quá trình trích ly thu nhận flavonoid từ củ cải trắng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY THU NHẬN
FLAVONOID TỪ CỦ CẢI TRẮNG

GVHD:

ThS. Phạm Thị Kim Ngọc

Sinh viên:

Lê Thị Ánh Nguyệt

Trình độ đào tạo:

Đại học

Hệ đào tạo:

Chính quy

Khóa:

2013 - 2017

Lớp:

DH13TP

MSSV:

13030202

Vũng Tàu, tháng 06 năm 2017


TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNGTÀU

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT – KINH TẾ BIỂN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Vũng Tàu, ngày 20 tháng 03 năm 2017
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Lê Thị Ánh Nguyệt

Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1995

Nơi sinh: BR-VT

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm.
Khoá: 2013 - 2017
1- Tên đề tài: Khảo sát quá trình trích ly thu nhận Flavonoid từ củ cải trắng
2- Nhiệm vụ đồ án:

- Khảo sát các thông số của quá trình trích ly thu nhận flavonoid từ củ cải trắng
gồm: loại dung môi, nồng độ dung môi, tỉ lệ dung môi và nguyên liệu, nhiệt độ trích
ly, thời gian trích ly.
- Tối ưu hóa quá trình trích ly nhằm xác định các điều kiện phù hợp nhất để thu
nhận flavonoid từ củ cải trắng.
3- Ngày giao nhiệm vụ: 19/02/2017
4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 21/06/2017
5- Giáo viên hướng dẫn: ThS. Phạm Thị Kim Ngọc
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

VIỆN TRƯỞNG

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là quá trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của
Th.S Phạm Thị Kim Ngọc. Các nội dung nghiên cứu, kết quả số liệu trong bài này
là trung thực. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận
xét, đánh giá được thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu

tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này, tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học
Bà Rịa Vũng Tàu đã giảng dạy, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức, kinh
nghiệm trong suốt thời gian qua và tạo mọi điều kiện để tôi có thể thực hiện tốt đồ
án tốt nghiệp.
Đặc biệt tôi xin gởi lời cám ơn đến Th.S Phạm Thị Kim Ngọc đã tận tình giúp
đỡ, trực tiếp chỉ bảo, góp ý và hỗ trợ hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Trong thời gian làm việc với Cô, ngoài việc tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích, tôi
còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu
quả. Đây là những điều rất cần thiết cho tôi trong quá trình học tập và làm việc sau
này. Đồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy phụ trách phòng thí nghiệm đã tạo
điều kiện thuận lợi nhất về phòng thí nghiệm cũng như các dụng cụ, và thiết bị để
tôi có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Xin ghi nhận sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn sinh viên khoá DH13TP dành
cho tôi trong quá trình thực hiện đồ án .
Do thời gian nghiên cứu hạn hẹp, kiến thức còn hạn chế nên vẫn còn nhiều
thiếu sót trong quá trình thực hiện đồ án. Tôi kính mong nhận được ý kiến đóng góp
quý báu của quý thầy cô để hoàn thiện hơn nữa đề tài đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn
Vũng Tàu, ngày 20 tháng 06 năm2017
Sinh viên
Lê Thị Ánh Nguyệt



MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................III
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ IV
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... V
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................2
1.1

Giới thiệu về củ cải trắng...............................................................................2

1.1.1

Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm sinh học ...........................................2

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng ..................................................3
1.1.3 Các hợp chất thứ cấp trong củ cải trắng ......................................................4
1.1.4 Công dụng của củ cải ..................................................................................6
1.2 Hợp chất flavonoid ............................................................................................7
1.2.1 Khái niệm ....................................................................................................7
1.2.2 Phân loại .....................................................................................................7
1.2.3 Tính chất lý hóa ..........................................................................................8
1.2.4 Giá trị sinh học của flavonoid ....................................................................9
1.2.5 Phương pháp thu nhận flavonoid ..............................................................12
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................15
2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................................15
2.2 Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị và hóa chất .......................................................15
2.2.1 Nguyên liệu ...............................................................................................15
2.2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất .....................................................................15
2.3 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................16
2.3.1 Nội dung nghiên cứu .................................................................................16
2.3.2 Bố trí thí nghiệm........................................................................................16

2.3.3 Phương pháp phân tích ..............................................................................18
I


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN ................................................................25
3.1 Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện trích ly. ...............................................25
3.1.1 Ảnh hưởng của loại dung môi ...................................................................25
3.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ............................................................26
3.1.3 Ảnh hưởng tỉ lệ dung môi và nguyên liệu .................................................27
3.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................29
3.1.5 Ảnh hưởng của thời gian ...........................................................................30
3.2 Tối ưu quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng phương pháp bề mặt
đáp ứng SRM .........................................................................................................31
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................36
4.1 Kết luận ............................................................................................................36
4.2 Kiến nghị..........................................................................................................36
Tài liệu tham khảo .....................................................................................................37
PHỤ LỤC ..................................................................................................................40
Kết quả xử lý ANOVA cho các thí nghiệm ...........................................................40
1. Khảo sát dung môi trích ly .............................................................................40
2. Khảo sát nồng độ trích ly ...............................................................................42
3. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi ..........................................................44
4. Khảo sát nhiệt độ trích ly ...............................................................................46
5. Khảo sát thời gian trích ly ..............................................................................48

II


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Củ cải trắng ..................................................................................................2

Hình 1.2 Khung sườn cơ bản của flavonoid ...............................................................8
Hình 1.3 Các phân nhóm chính của flavonoid ............................................................8
Hình 1.4 Cơ chế ức chế của catechol với gốc tự do peroxy .....................................11
Hình 1.5 Các vị trí của flavonoid có thể liên kết với các ion kim loại .....................11
Hình 2.1 Bột củ cải....................................................................................................17
Hình 2.2 Nội dung nghiên cứu ..................................................................................18
Hình 2.3 Đường chuẩn queretin dùng xác định TFC ...............................................21
Hình 2.4 Phản ứng tạo màu khi xây dựng đường chuẩn quercein ............................21
Hình 2.5 Phản ứng tạo màu khi xây dựng đường chuẩn galic ..................................23
Hình 2.6 Đường chuẩn galic dung để xác định TPC ................................................24
Hình 2.7 Đường chuẩn trolox dùng xác định khả năng khử ABTS* ......................23
Hình 3.1 Ảnh hưởng của dung môi trích ly ..............................................................28
Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ dung môi trích ly .......................................................29
Hình 3.3 Ảnh hưởng tỷ lệ : dung môi trích ly ...........................................................30
Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly .......................................................................32
Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian trích ly ...............................................................33
Hình 3.6 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung
môi và nhiệt độ đến TFC ...........................................................................................37
Hình 3.7 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung
môi, nhiệt độ và thời gian trích ly đến TFC ..............................................................38

III


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1 Giá trị dinh dưỡng trong 100g của cải ........................................................ 3
Bảng 2.1 Các bước xây dựng đường chuẩn acid galic.............................................. 22
Bảng 2.2 Kết quả đường chuẩn galic ........................................................................ 24
Bảng 2.3 Quá trình xây dựng đường chuẩn với dung dịch trolox chuẩn .................. 23

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm khảo sát loại dung môi ............................................... 27
Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát nồng độ dung môi ........................................ 29
Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm khảo sát tỷ lệ dung môi:nguyên liệu .......................... 31
Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm khảo sát nhiệt độ ........................................................ 32
Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm khảo sát thời gian ....................................................... 33
Bảng 3.6 Các yếu tố dung trong SRM ...................................................................... 35
Bảng 3.7 Kế hoạch thực nghiệm và kết quả theo RSM để tối ưu TFC .................... 35
Bảng 3.8 Phân tích phương sai của mô hình hồi quy ................................................ 36

IV


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
ABTS: Khả năng khử gốc tự do ABTS (mmol TEAC/g chất khô)
GAE (Galic Acid Equivalents): Tương đương acid galic
QE (Quercetin Equivalents): Tương đương quercetin
TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity): Khả năng chống oxi hóa tương
đương trolox
SRM: Reponse Surface Methods
TFC (Total Flavonoid Content): Hàm lượng flavonoid tổng (mg QE/g chất khô)
TPC (Total Phenolic Content): Hàm lượng phenolic tổng (mg GAE/g chất khô)

V


LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc sống ngày càng hiện đại, nhu cầu thực phẩm của con người ngày càng
được nâng cao. Việc lựa chọn thực phẩm không đơn thuần là đáp ứng cho việc ăn
no, ăn ngon mà còn cần phải tốt cho sức khỏe hay có tác dụng làm đẹp. Gần đây các
nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu các loại thực phẩm có chứa chất chống oxy

hóa, một hợp chất tốt cho sức khỏe, có thể ngăn ngừa các bệnh tim mạch hay chống
lão hóa, mang lại hiệu quả đáng kể cho việc làm đẹp. Một trong những hợp chất có
hiệu quả trong việc chống oxy hóa là flavonoid. Ngoài ra flavonoid còn có các hoạt
tính sinh học khác như kháng khuẩn, kháng viêm, giảm đau, an thần… Flavonoid có
nguồn gốc từ tự nhiên trong nhiều loại trái cây, rau quả,…
Việt Nam là một nước khí hậu nhiệt đới vì vậy rau củ cũng đa dạng và phong
phú. Củ cải trắng (Raphanus sativus L.) là loại củ phổ biến, rẻ tiền và ngày càng
được dùng nhiều ở Việt Nam.
Nhận thức được đây là một loại nguyên liệu rẻ tiền và có giá trị về mặt dược
liệu nhưng nước ta vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về củ cải trắng cũng như thu nhận
các hợp chất flavonoid trong củ cải trắng vì vậy chúng tôi đã tiến hành đề tài “Khảo
sát quá trình trích ly thu nhận flavonoid từ củ cải trắng” nhằm khảo sát các yếu
tố ảnh hưởng và tìm ra điều kiện tối ưu nhất để thu nhận các hợp chất flavonoid
trong củ cải trắng phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về củ cải trắng
1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm sinh học
Củ cải có tên khoa học là Raphanus sativus L., là một loại rau ăn củ thuộc họ
Cải đã được thuần hóa ở châu Âu trước thời La Mã, được trồng và tiêu thụ trên toàn
thế giới. Phân loại theo tên khoa học như sau:
Giới: Plantae
Ngành: Angiosperms
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Brassicales
Họ:Brassicaceae

Chi: Raphanus
Loài: R. sativus

Hình 1.1 Củ cải trắng
Củ cải trắng là loại rau được trồng quanh năm, có thể thu hoạch sau 45-55
ngày gieo trồng. Được trồng chủ yếu ở bán cầu bắc, nhất là Địa Trung Hải. Củ dài
đến 40 cm. Lá chụm ở đất, chùm đứng, hoa trắng hay đỏ, 4 tiểu nhụy dài, 2 ngắn.
Có thể dùng để lấy củ, ăn sống, làm dưa muối…
Củ cải có nhiều giống, chúng khác nhau về kích thước, màu sắc, độ dài và thời
gian canh tác. Củ cải có hình tròn đến hình trụ với màu sắc khác nhau, từ màu trắng
đến màu đỏ. Hình dạng rễ củ phình to, dài lên đến 15 cm, thích hợp cho việc nấu ăn,
trong khi đó, rễ củ hình tròn nhỏ hơn thường được ăn sống trong món salad. Thịt củ
ban đầu có vị ngọt nhưng sẽ bị đắng nếu ở lại trong đất quá lâu [20].
2


Củ cải là loại rau ăn củ dễ trồng, thời gian sinh trưởng ngắn, nhanh cho thu
hoạch và có thể trồng nhiều vụ trong năm. Phần thu hoạch chính của củ cải trắng là
củ, vì vậy để đạt được năng suất cao cần tạo điều kiện để củ cải sinh trưởng tốt nhất.
Chọn nơi có nhiệt độ khoảng 18-290C, đất thịt nhẹ hoặc cát pha, tơi xốp, nhiều mùn
hoặc đất phù sa, thoát nước tốt. Tùy theo giống nhưng thường 45 - 50 ngày sau gieo
là có thể thu hoạch, nếu thu hoạch quá muộn củ cải sẽ bị giảm chất lượng.
1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của củ cải được thể hiện ở Bảng
1.1.
Củ cải có chứa nhiều carbohydrat, kali, magiê, đồng, canxi, vitamin, các hợp
chất có hoạt tính sinh học bao gồm anthocyanin, glucosinolat, isothiocyanat, các
flavonoid và nhiều loại hợp chất phenolic khác [32].
Bảng 1.1 Giá trị dinh dưỡng trong 100 g của cải
Giá trị dinh dưỡng trong 100g

Năng lượng

16 kcal

Carbohydrat

3,4 g

Đường

1,86 g

Chất xơ

1,6 g

Chất béo

0,1 g

Protein

0,68 g
Vitamin

Thiamine (B1)

0,012 mg

Riboflavin (B2)

0,039 mg

Niacin (B3)

0,254 mg

Acid Pantothennic (B5)

0,165 mg

Vitamin B6

0,071 mg

Folate (B9)

25 mg

Vitamin C

14,8 mg
Chất khoáng

Canxi

25 mg

Sắt

0,34 mg
3


Magie

10 mg

Mangan

0,069 mg

Photpho

20 mg

Kali

233 mg

Kẽm

0,28 mg

Florua

6 µg

Cacbonhydrat: Củ cải có chứa một số loại đường như glucose, một lượng nhỏ
fructose và saccharose.

Lipid: Củ cải chứa ít chất béo bão hòa và rất ít cholesterol. Lipid tổng chiếm
0,1% trong 100 g củ cải tươi.
Protein: Protein tổng chiếm 0,68% trong 100 g củ cải tươi. Acid amin chính là
proline, methionine và cystine.
Vitamin và khoáng chất: Hàm lượng vitamin C chiếm khoảng 0,015% trong
100 g củ cải tươi. Hàm lượng vitamin C trong rễ củ cải bị ảnh hưởng nhiều với điều
kiện chiếu sáng và phân bón [19]. Củ cải là một nguồn giàu vitamin B9, B6, B3,
B2,…Rễ củ cải muối có chứa nguyên tố vi lượng như: nhôm, bari, lithium, mangan,
silic, titan, flo và i-ốt [25].
1.1.3 Các hợp chất thứ cấp trong củ cải trắng
Các nghiên cứu đã công bố cho thấy trong củ cải trắng có chứa nhiều hợp chất
thứ cấp có lợi cho sức khỏe con người.
Enzyme: trong củ cải trắng đã tìm thấy sự hiện diện của các enzyme invertase,
cellulase, ß-galactosidase, protease, peroxidase, catalase, sucrase, amylase, alcohol
dehydrogenase, pyruvic carboxylase, glutathione reductase [26] và raphanin [19].
Trong số này, catalase và glutathione reductase là 2 enzyme có tác dụng như những
chất chống oxi hóa bậc 2, góp phần ngăn chặn sự tạo thành các gốc tự do. Ngoài ra,
raphanin, một protease trung tính có khả năng kháng khuẩn và kháng nấm mạnh
cũng được tìm thấy trong củ cải trắng.
Acid hữu cơ: chủ yếu gồm acid oxalic, acid malic, acid malonic, acid
erythorbic, acid erucic, acid gentisic, acid hydrocinnamic, acid salicylic và acid
vanillic [28].
4


Các hợp chất phenolic: các flavonoid được tìm thấy trong củ cải trắng gồm
quercetin, kaempferol, myricetin, apigenin, luteolin, catechin và rutin [21]. Các acid
phenolic có mặt trong củ cải trắng bao gồm caffeic, p-coumaric, ferulic,
hydroxycinnamic, p-hydroxybenzoic, vanillic, salicylic, acid gentisic [29], acid
syringic và phenyl pyruvic [19]. Anthocyanidin cũng được tìm thấy trong củ cải

trắng nhưng với hàm lượng nhỏ, ngoại trừ pelargonidine, delphinidin và cyanidine,
là những chất tạo màu cho củ cải đỏ, hồng hoặc tía [29].
Các hợp chất isothiocyanate: gồm 4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate
(raphasatin), 4-(methylthio) butyl isothiocyanate (erucin) [23], allyl isothiocyanate,
benzyl isothiocyanate và phenethyl isothiocyanate đã được ghi nhận là có mặt trong
thành phần của củ cải trắng.
Ngoài các thành phần trên, trong củ cải trắng còn có các hợp chất tannin,
alkaloid, coumarin, gibberellin và các hợp chất có chứa lưu huỳnh.
Koo Hui Miean và cộng sự (2001) đã nghiên cứu hàm lượng các flavonoid phổ
biến gồm myricetin, quercetin, kaempferol, luteolin và apigenin trong 62 loại thực
vật ăn được, bao gồm cả củ cải trắng. Mẫu thực vật được rửa sạch, sấy khô, xay nhỏ
thành bột. Trích ly bằng dung môi methanol 50% có pha 1,2M HCl (để thực hiện
quá trình thủy phân các flavonoid ở dạng glycoside thành dạng aglycon) trong 2 giờ
ở 900C bằng phương pháp trích ly hồi lưu. Dịch sau trích được lọc, thu dịch, định
mức lên 50 ml, lọc lại qua giấy lọc 0,45 µm. Dịch sau lọc dùng làm mẫu phân tích
HPLC để xác định hàm lượng các flavonoid. HPLC pha đảo được tiến hành trên cột
Nova-Pak C18, đường kính 3,9 mm, dài 150 mm, sử dụng hệ dung môi pha động là
methanol/nước (1:1, v/v), pH 2,5 với acid triflouroacetic, đầu dò UV 365 nm, tốc độ
dòng 1 ml/phút. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng flavonoid tổng trong củ cải
trắng là 65 mg/kg, trong đó quercetine là 17,5 ± 0,05 mg/kg, luteolin 9,0 ± 0,07
mg/kg và kaempferol là 31,5 ± 0,05 mg/kg.
R. Jakmatakul và cộng sự (2009) đã so sánh khả năng ức chế tyrosinase và
hoạt tính chống oxi hóa của dịch chiết methanol và nước ép từ củ cải trắng Thái Lan
lạnh đông chậm nhằm xác định tiềm năng làm trắng da và chống lão hóa trong các
ứng dụng mỹ phẩm. Kết quả nghiên cứu công bố cho thấy nước ép từ củ cải lạnh
đông chậm có hàm lượng các hợp chất phenolic, flavonoid và acis ascorbic cao hơn
trong dịch chiết methanol, khả năng khử các gốc tự do (DPPH, superoxide, oxi đơn)
5

và ức chế tyrosinase của nước ép cũng cao hơn so với dịch chiết methanol. Nghiên
cứu cũng đã xác định được giá trị IC50 cho khả năng ức chế tyrosinase của dịch
chiết methanol là 9,62 mg/ml và và của nước ép là 3,09 mg/ml. Do đó, tác giả cũng
đề nghị về việc xem xét hướng nghiên cứu sử dụng R.sativus vào công nghệ mỹ
phẩm dưỡng da.
Ali Ghasemzadeh và cộng sự (2012) cũng đã nghiên cứu thành phần flavonoid
và hoạt tính chống oxi hóa của một số loài cây nhiệt đới ở Malaysia gồm bắp cải, ớt
xanh, ớt đỏ, rau dền, củ cải trắng, xả và nghệ. Flavonoid tổng được xác định bằng
phương pháp của Chen (1998), các flavonoid thành phần được xác định bằng
HPLC. Kết quả cho thấy trong củ cải trắng Malaysia có hàm lượng flavonoid tổng
là 0,098 ± 0,012 mg/g chất khô [30] với ít nhất 5 loại flavonoid gồm quercetin,
catechin, kaemferol, apigenin và rutin với hàm lượng lần lượt là: 0,016; 0,057;
0,039; 0,014 và 0,012 mg/g chất khô. Một kết quả cao hơn đã được ghi nhận trong
nghiên cứu của D. Marinava và cộng sự (2005) trên một số loài rau và trái cây của
Bulgari. Theo đó, trong củ cải trắng Bulgari có chứa các hợp chất phenolic và
flavonoid với hàm lượng tương ứng là 160 mg/g và 48,5 mg/g.
1.1.4 Công dụng của củ cải
Củ cải cung cấp nhiều lợi ích về sức khỏe và dinh dưỡng.
Củ cải là một trong những loại rau củ rất ít calo. Củ tươi chỉ cung cấp 16 calo
trên 100 gram. Tuy nhiên, nó là một nguồn tuyệt vời của chất chống oxi hóa, chất
điện giải, chất khoáng và vitamin.
Củ cải giòn và ngon ngọt, thường dùng để ăn sống và đang được dùng rất phổ
biến trong món salad, nấu chín hoặc hấp. Củ cải được nấu chín cùng với các loại rau
quả khác hoặc sử dụng làm nguyên liệu nhồi cho món mooli parantha ở Ấn Độ.
Kim chi củ cải là một đặc sản của truyền thống Hàn Quốc.
Các phần khác nhau của củ cải được sử dụng trong y học để điều trị các bệnh
khác nhau như rối loạn chức năng gan, các bệnh truyền nhiễm, viêm phế quản, trị
bỏng, vết bầm tím và mùi hôi ở bàn chân
Hoạt tính sinh học của củ cải được khuyến khích để điều trị các bệnh khác
nhau, bao gồm bệnh ho gà, bệnh ung thư, khó tiêu, các vấn đề túi mật, viêm khớp,

sỏi mật, sỏi thận, bệnh giang mai, ký sinh trùng đường ruột và được sử dụng trong
việc chữa các chứng rối loạn khác nhau của dạ dày.
6


Tại khu vực Đông Nam Á, củ cải được nghiền và sử dụng như một loại thuốc
đắp để điều trị đau thấp khớp, bỏng hoặc vết bầm tím. Nước ép củ cải được xem
như là một phương thuốc trị ho và tiêu chảy.
1.2 Hợp chất flavonoid
1.2.1 Khái niệm
Flavonoid là những hợp chất màu phenol thực vật, tạo màu cho rất nhiều loại
rau, hoa và quả. Flavonoid tồn tại phổ biến trong thực vật, được tìm thấy trong tất
cả các bộ phận của thực vật: lá, hoa, rễ, hạt, quả.

Hình 1.2 Khung sườn cơ bản của flavonoid
Flavonoid có cấu trúc cơ bản là 1,3-diphenylpropan, nghĩa là gồm 2 vòng
benzen (vòng A và B) nối với nhau qua 1 dây 3 carbon (vòng pyron - vòng C), nên
thường được gọi là khung cacbon C6-C3-C6. Trừ một số trường hợp mạch 3C hở
như chalcone, đa số trường hợp mạch 3C đóng vòng với vòng A và tạo nên dị vòng
C chứa oxy [32].
1.2.2 Phân loại
Flavonoid được chia thành ba phân nhóm chính: euflavonoid (2phenylbenzopyrans),

isoflavonoid

(3-benzopyrans)

và

neoflavonoid

(4-

benzopyrans). Trong mỗi nhóm này các flavonoid lại được chia thành các nhóm phụ
khác nhau dựa vào sự khác biệt trong cấu tạo của vòng C [33].

Hình 1.3 Các phân nhóm chính của flavonoid
7


(A: euflavonoid, B: iso-flavonoid, C: neo-flavonoid)
 Phân nhóm của euflavonoid gồm các nhóm phụ: flavan, flavan 3-ol
(catechin), flavan 4-ol, flavan 3,4-diol, anthocyanidin, flavanone, flavone, flavonol,
3-hydroxy flavanon, chalcon, dihidrochalcon, aurone.
 Phân nhóm isoflavonoid gồm các nhóm phụ: iso flavan, iso flavan-4-ol,
isoflavon, isoflavanon, rotenoid…Thường gặp nhất là isoflavon trong cây họ đậu.
 Neoflavon chỉ giới hạn trong một số cây gồm các nhóm phụ 4-aryl-chroman,
4-aryl-coumarin, dalbergion.
Ngoài ra, người ta còn phân loại flavonoid thành flavonoid, biflavonoid,
triflavonoid và flavonlignan [33].
1.2.3 Tính chất lý hóa
Trong thực vật, flavonoid tồn tại ở 2 dạng: dạng tự do (gọi là aglycon) và dạng
liên kết với đường (glycoside). Các glycoside khi bị thủy phân bằng acid hoặc
enzyme sẽ giải phóng ra đường và aglycon. Các đường thường gặp nhất là Dglucose, D-galactose, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose, D-apiose [33].
Tính tan: aglycon kém tan trong dung môi kém phân cực (hexan, benzen, ether
dầu hỏa), tan trong dung môi phân cực vừa và mạnh (ethyl acetate, dimethyl ether,
methanol, ethanol), tan trong kiềm loãng, kém tan trong dung dịch acid. Glycoside:
tan trong ethanol, methanol. Các glycoside càng có nhiều nhóm đường và mạch
đường càng dài thì tan tốt trong nước nóng. Các flavonoid glycoside có nhóm -OH
tại vị trí C7 còn tan được trong dung dịch NaOH, Na2CO3, NaHCO3 do có tính acid.

Các flavonoid dạng aglycon thường dễ kết tinh, trong khi các glycoside thường khó
kết tinh hơn [33].
Các flavonoid thường có màu. Flavon có màu vàng nhạt hoặc màu cam;
flavonol có màu vàng đến vàng nhạt; chalcon có màu vàng đến cam đỏ. Các
isoflavon, flavanon, flavanonol, leucoanthocyanidin, catechin kết tinh không màu.
Anthocyanidin thường hiện diện ở dạng glycosid: pelargonidin, cyanidin,
delphinidin…tạo màu xanh dương, đỏ, tím cho hoa và trái [32,33].
Các flavonoid dễ tạo muối tan trong nước với các hydroxyd kiềm, nhạy cảm với
pH, nhiệt độ và ánh sáng. Có khả năng tạo phức với các ion kim loại cho sản phẩm
có màu đặc trưng.
8


Hệ thống nối đôi liên hợp tạo ra bởi 2 vòng benzen và vòng pyron làm cho
flavonoid có khả năng hấp thụ tia tử ngoại. Thường thu được 2 dải hấp thu cực đại,
dải 1 có λmax = 320 - 380 nm, dải 2 có λmax = 240 - 280 nm [33].
1.2.4 Giá trị sinh học của flavonoid
1.2.4.1 Hoạt tính chống oxi hóa
Gần đây, các hợp chất flavonoid đã được coi là chất chống oxi hóa mạnh mẽ
trong ống nghiệm và được chứng minh là chất chống oxi hóa mạnh hơn vitamin C,
vitamin E và carotenoids [35].
Chất chống oxi hóa là các hợp chất có thể trì hoãn, ức chế, hoặc ngăn chặn quá
trình oxi hóa gây ra bởi các gốc tự do và giảm bớt tình trạng stress oxi hóa [35, 36].
Stress oxi hóa là một trạng thái mất cân bằng do số lượng gốc tự do sản sinh quá
nhiều vượt qua khả năng chống oxi hóa nội sinh, dẫn đến quá trình oxi hóa của một
loại đại phân tử sinh học, như các enzym, protein, DNA và lipid [10,11]. Stress oxi
hóa là nguyên nhân quan trọng trong sự phát triển của các bệnh thoái hóa mãn tính
bao gồm bệnh mạch vành tim, ung thư và lão hóa [31,35].
Khả năng chống oxi hóa của flavonoid có thể được giải thích dựa vào các đặc
điểm cấu trúc phân tử của chúng:

 Trong phân tử flavonoid có chứa các nhóm hydroxyl liên kết trực tiếp với
vòng thơm có khả năng nhường hydro giúp chúng có thể tham gia vào các phản ứng
oxi hóa khử, bắt giữ các gốc tự do;
 Chứa các vòng thơm và các liên kết bội (liên kết C=C, C=O) tạo nên hệ liên
hợp giúp chúng có thể bắt giữ, làm bền hóa các phần tử oxi hoạt động và các gốc tự
do.
 Chứa nhóm có thể tạo phức chuyển tiếp với các ion kim loại như
catechol…giúp làm giảm quá trình sản sinh ra các phần tử oxi hoạt động [31,35].
Quá trình chống oxi hóa của flavonoid chủ yếu theo 3 cơ chế sau:
 Khử và vô hoạt các gốc tự do nhờ thế oxi hóa khử thấp: các hợp chất
flavonoid nhờ thế oxi hóa khử thấp nên có thể khử các gốc tự do bằng cách nhường
ngyên tử hidro hoặc một electron cho gốc tự do [34].

9


Hình 1.4 Cơ chế ức chế của catechol với gốc tự do peroxy [31]
 Ức chế sự hình thành các gốc tự do bằng cách liên kết với các ion kim loại
lượng tham gia vào quá trình sản xuất các gốc tự do[34].

Hình 1.5 Các vị trí của flavonoid có thể liên kết với các ion kim loại [31]
 Ức chế sự hình thành các gốc tự do bằng cách ức chế một số enzyme tham gia
vào quá trình sản xuất các gốc tự do [34].
Hoạt tính chống oxi hóa của các flavonoid chịu ảnh hưởng từ đặc điểm cấu tạo
của chúng: số lượng và vị trí của các nhóm hydroxyl và các nhóm thế khác trên các
vòng, loại nhóm thế. Ví dụ: hydro nằm ở vị trí ortho của vòng B có khả năng cho
hydro cao nhất, tạo gốc tự do ổn định; nhóm thế CH2=CH-COOH sẽ giúp tăng
cường hoạt tính chống oxi hóa hơn nhóm thế -COOH; sự hiện diện của catechol ở
vòng B cũng giúp tăng cường hoạt tính chống oxi hóa [32, 36].
Nghiên cứu của Bùi Hữu Trung và Nguyễn Thị Thanh Mai (2009) về hoạt tính

ức chế gốc tự do NO. với cấu trúc của các hoạt chất cô lập từ hoa cúc trắng đã ghi
10


nhận sự liên quan giữa cấu trúc của flavonoid với khả năng ức chế gốc tự do NO..
Cụ thể, nếu nhóm -OH nằm ở vị trí B3' và B4' cho hoạt tính ức chế cao hơn các vị trí
còn lại. Đối với các chất mà phân tử có nhóm đường thì hoạt tính chống oxi hóa
giảm hẳn. Đặc biệt nhóm -OH tại vị trí B4' có hoạt tính lớn hơn hẳn so với B3'. Khi
nhóm -OH hiện diện cả hai vị trí B3', B4' thì hoạt tính ức chế NO. rất mạnh. Đặc biệt,
khi so sánh với chất chuẩn quercetin, cho thấy nhóm -OH nằm ở vị trí C3 làm tăng
hoạt tính ức chế NO. rất mạnh với IC50 là 18.3 μM. Ngoài ra, nối đôi giữa C2 và C3
cũng làm tăng hoạt tính. Trong khi đó, thì nhóm metoxy ở các vị trí trên vòng B
làm tăng hoạt tính của các hợp chất khảo sát. Nhóm -OH trên vòng A hầu như có
hoạt tính ức chế NO. rất thấp. Nhìn chung, khả năng ức chế gốc tự do của nhóm
flavonoid là nhờ vào số lượng và vị trí nhóm -OH trên vòng B quyết định. Đồng
thời, nó còn chịu ảnh hưởng do cấu trúc cộng hưởng kéo dài của các vòng phenol
[38].
1.2.4.2 Tác dụng ức chế vi sinh vật, chống viêm nhiễm
Dịch chiết flavonoid từ quả mơ cho thấy khả năng ức chế đối với sự phát triển
của S.aureus, Shigella sonnei, Shigella flexneri, Candida albicans với đường kính
vòng ức chế tương ứng là 23, 21, 26 và 29 mm. Kết quả tương tự đối với dịch chiết
flavonoid của cây diếp cá trên sự phát triển của E.coli, P.aeruginosa, B.subtilis và
S.aureus với giá trị MIC lần lượt là 100, 200, 200 và 50 µg/ml. Các flavonoid 5,7dimethoxyflavanone-4’-O-β-D-glucopyranoside; nicotiflorin; rutin; naringenin-7O-β-D-glucopyranoside;

5,7-dimethoxyflavanone

4’-O-[2’’-O-(5’’’-O-trans-

cinnamoyl)--D-glucopyranoside; và 5, 7, 3’-trihydroxy-flavanone-4’-O-β-Dglucopyranoside có khả năng ức chế đối với sự phát triển của 10 chủng Klebsiella
pneumoniae khác nhau ở nồng độ 32 - 64 μg/ml, trong khi đó mẫu đối chứng dùng

ampicillin không làm được điều này. Quercetin làm giảm đáng kể tình trạng viêm
nhiễm và sự peroxyd lipid gây ra bởi Helicobacter pylori trong niêm mạc dạ dày
của chuột bạch [37].
1.2.4.3 Tác dụng đối với enzyme
Dẫn xuất 6-hydroxy luteolin của luteolin có thể ức chế sự hoạt động của
enzyme α-glucosidase đến 92% ở nồng độ 500 μM. Một số flavonoid cũng đã cho

11


thấy hoạt tính ức chế đối với enzyme xanthine oxidase, enzyme xúc tác cho sự oxi
hóa xanthine và hypoxanthine thành acid uric [36].
1.2.4.4 Tác dụng đối với các bệnh tim mạch, tiểu đường
Tác động bảo vệ của các flavonoid đối với tim mạch có thể do khả năng của
chúng trong việc ngăn ngừa sự oxi hóa các lipoprotein tỷ trọng thấp, phòng ngừa xơ
vữa động mạch, chặn sự kết tụ huyết khối, điều hòa nhịp tim, ngăn ngừa bệnh mạch
vành và nhồi máu cơ tim, điều hòa huyết áp....Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng
các flavonoid tự nó có vai trò như chất kích thích insulin hay bắt chước chức năng
của insulin; ngoài ra chúng còn có sự ảnh hưởng đến hoạt động của các enzyme
trong quá trình chuyển hóa đường…[36].
1.2.4.5 Tác dụng đối với ung thư
Với nỗ lực nhằm nghiên cứu khả năng chống ung thư của các hợp chất
flavonoid, gần đây nhiều tác giả trên thế giới đã tiếp tục thử nghiệm tác dụng in
vitro và in vivo của flavonoid lên các dòng tế bào ung thư khác nhau. Quercetin có
tác dụng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thu tuyến tụy, chế độ ăn bổ sung
quercetin cũng có tác dụng làm giảm khả năng phát triển của các khối u. Naringenin
và kaempferol-3-O- (2”, 6”-di-O-p-trans-coumaroyl) glucoside thu nhận từ hoa của
Melastoma malabathricum L. cũng đã được tìm thấy là có khả năng ức chế sự tăng
sinh của dòng tế bào ung thư vú MCF7 với giá trị IC50 lần lượt là 0,28 µM và 1,3
µM [30].

1.2.5 Phương pháp thu nhận flavonoid
Quy trình chung của quá trình thu nhận flavonoid từ thực vật được thể hiện
trong sơ đồ hình 1.6.
Đầu tiên, mẫu thực vật dùng nghiên cứu sau khi thu gom sẽ trải qua quá trình sơ
chế chuẩn bị để có dạng mẫu phù hợp cho nghiên cứu. Quá trình sơ chế chủ yếu là
rửa sạch, loại các phần hư hỏng và tạp chất, cắt nhỏ mẫu.

12


Hình 1.1 Quy trình thu nhận flavonoid từ thực vật
Sau đó mẫu sẽ qua quá trình chuẩn bị mẫu và xử lý mẫu. Quá trình chuẩn bị
mẫu chủ yếu là tạo mẫu ở dạng tươi hay khô. Bảo quản lạnh mẫu nếu mẫu nghiên
cứu là mẫu tươi (bảo quản lạnh thường và bảo quản lạnh đông) hoặc sấy khô mẫu
nếu mẫu nghiên cứu là mẫu khô (sấy đối lưu, sấy chân không, sấy thăng hoa).
Ngoài ra, một số quy trình còn có quá trình xử lý mẫu như: chần hoặc hấp để ức chế
một số enzyme có trong mẫu, nghiền nhỏ mẫu, xử lý với các enzyme pectinase,
cellulase, protease, amylase để phá vỡ thành tế bào và một số liên kết hóa học nhất
định, giải phóng các chất hòa tan bên trong hoặc lên men rồi đưa vào trích ly để thu
nhận flavonoid.
Quá trình trích ly có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, gồm:
 Các phương pháp truyền thống: chiết bằng thiết bị Soxhlet, chiết ngấm kiệt
và chiết ngâm dầm. Trong đó, chiết ngấm kiệt có đối lưu dòng dung môi và ngâm
dầm có khuấy trộn có ưu điểm là thiết bị đơn giản, đồng thời trích ly được một
lượng mẫu lớn và có thể đạt hiệu suất trích ly cao đối với chất hòa tan cũng như các
hoạt chất sinh học. Tuy nhiên, lại cần nhiều thời gian, tốn dung môi, dung môi sử
13


dụng phải tinh khiết, nồng độ chất nghiên cứu trong dịch chiết thu được thấp, phải

tốn nhiều thời gian và công sức để loại dung môi ra khỏi dịch chiết để thu cao.
Chiết bằng thiết bị soxhlet có ưu điểm tiết kiệm dung môi hơn, ít tốn thời gian, nồng
độ chất chiết trong dịch trích ly cao. Tuy nhiên, không thể tiến hành cùng lúc một
lượng lớn mẫu cùng lúc và hợp chất có thể bị ảnh hưởng do nhiệt độ cao trong quá
trình trích ly.
 Các phương pháp hiện đại: trích ly có sự hỗ trợ của:
Sóng siêu âm (UAE)
Xung điện (PEF)
Enzyme (EAE)
Vi sóng (MAE)
Áp suất cao (PLE)
Chất lỏng siêu tới hạn (SFE)
Các phương pháp trích ly hiện đại sẽ rút ngắn được thời gian trích ly, giảm
lượng dung môi phải sử dụng nhưng hiệu quả thu hồi vẫn gần bằng và cao hơn so
với phương pháp trích ly chỉ dùng nhiệt độ và dung môi đối lưu. Hiệu quả quá trình
còn phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật đặc trưng của từng phương pháp. Tuy
nhiên, nhược điểm của các phương pháp trích ly hiện đại là đòi hỏi phải có thiết bị
phù hợp và chi phí cũng cao hơn.
Dịch sau trích ly được đem cô giảm áp để loại dung môi, thu cao chiết thô chứa
flavonoid. Cao này sau cùng sẽ trải qua các quá trình tinh chế để tách riêng phần
flavonoid. Có một số phương pháp khác nhau để thực hiện quá trình này, chủ yếu
dựa trên kỹ thuật chiết lỏng lỏng hoặc kỹ thuật chiết pha rắn (SPE: solid phase
extraction). Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng đơn giản, dễ thực hiện, không đòi hỏi thiết bị
nhưng có nhược điểm là hiệu quả thu hồi thấp, dễ gây sai số, tốn thời gian và dung
môi. Ngày nay, SPE được sử dụng phổ biến vì tốn ít thời gian, cho kết quả nhanh,
tiện lợi, hiệu quả về mặt kinh tế và có thể hoàn toàn tự động [35].

14

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm của ngành Công
nghệ Thực phẩm, viện Kỹ thuật và Kinh tế Biển, trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu.
Thời gian thực hiện: 06/02/2017 - 19/06/2017
2.2 Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị và hóa chất
2.2.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu sử dụng là củ cải trắng, thu mua từ thị trấn Liên Nghĩa, huyện
Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng.
Nguyên liệu sau khi thu hái được rửa sạch, cắt lát dày 0,5cm, rồi cắt thành sợi
sau đó được chần qua nước nóng ở 800C trong 3 phút, để ráo, sấy ở nhiệt độ 600C
trong 24 giờ đến độ ẩm khoảng 8%, sau đó xay nhỏ (0,5-1 mm) và bảo quản trong
bao PE, tránh ánh sáng ở -200C.

Hình 2.1 Bột củ cải
2.2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất
 Thiết bị - dụng cụ
Cân phân tích
Tủ sấy

15