Tối ưu hóa quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng Raphanus sativus với sự hỗ trợ của vi sóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH THU NHẬN FLAVONOID
TỪ CỦ CẢI TRẮNG (Raphanus sativus L.)
VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phạm Thị Kim Ngọc

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng6 - năm 2017

1


THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI

Tên đề tài: Tối ưu hóa quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng Raphanus
sativus với sự hỗ trợ của vi sóng.
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phạm Thị Kim Ngọc
Nội dung chính:
1. Tối ưu quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng trong điều kiện không xử
lý và xử lý vi sóng. Xác định các điều kiện xử lý vi sóng để phá vỡ tế bào giúp
thu nhận flavonoid tốt nhất.
2. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa của flavonoid thu được.
Kết quả đạt được:
1. Đã xác định được các thông số tối ưu cho quá trình xử lý vi sóng.
2. Công bố 1 bài báo trên tạp chí Thông tin khoa học công nghệ Sở Khoa học

Công nghệ tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, số 4/2016.
Thời gian nghiên cứu: 12 tháng từ tháng 4/2016 đến tháng 3/2017.
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

PHÒNG KHOA HỌC & CGCN

VIỆN KỸ THUẬT VÀ KINH TẾ BIỂN

i


LỜI CẢM ƠN
----------

Tôi xin chân thành cảm ơn:
Ban Giám hiệu Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu.
Phòng Khoa Học và Chuyển giao Công nghệ.
Lãnh đạo Viện Kỹ thuật và Kinh tế Biển
Và các bạn đồng nghiệp Ngành Công nghệ Thực phẩm, Viện Kỹ thuật và Kinh
tế Biển đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Vũng Tàu, tháng 6 năm 2017

Chủ nhiệm đề tài

ii


MỤC LỤC
Trang
Thông tin chung về đề tài ..................................................................................... i

Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ................................................................................................................. iii
Danh mục hình ...................................................................................................... vi
Danh mục bảng .................................................................................................... vii
Danh mục các chữ viết tắt .................................................................................... viii
Lời mở đầu ........................................................................................................... 1
Chương 1. Tổng quan ......................................................................................... 3
1.1 Tổng quan về củ cải cải trắng ........................................................................ 3
1.1.1 Thực vật học cây cải củ ............................................................................... 3
1.1.2 Thành phần hóa học củ cải trắng ................................................................ 6
1.2.2.1 Thành phần hóa học cơ bản ..................................................................... 6
1.2.2.2 Các hợp chất thứ cấp trong củ cải trắng ................................................. 6
1.2 Hợp chất flavonoid ....................................................................................... 7
1.2.1 Khái niệm ................................................................................................... 7
1.2.2 Phân loại ..................................................................................................... 8
1.2.3 Tính chất lý hóa .......................................................................................... 8
1.2.4 Giá trị sinh học của flavonoid .................................................................... 9
1.2.4.1 Hoạt tính chống oxi hóa ........................................................................... 9
1.2.4.2 Tác dụng ức chế vi sinh vật, chống viêm nhiễm ...................................... 11
1.2.4.3 Tác dụng đối với enzyme ......................................................................... 11
1.2.4.4 Tác dụng đối với các bệnh tim mạch, tiểu đường .................................... 11
1.2.4.5 Tác dụng đối với ung thư ......................................................................... 12
1.3 Quá trình trích ly thu nhận hợp chất flavonoid ............................................. 12
1.3.1 Quy trình chung của quá trình thu nhận flavonoid từ mẫu thực vật ......... 12
1.3.2 Phương pháp trích ly thu nhận flavonoid từ mẫu nghiên cứu ................... 13

iii


1.3.2 Nguyên lý của quá trình trích ly ................................................................ 14

1.3.4 Trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng ............................................................... 14
1.3.4.1 Khái niệm ................................................................................................. 14
1.3.4.2 Cơ chế tác dụng ........................................................................................ 14
1.3.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp ............................................................ 15
1.3.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến MAE .............................................................. 15
1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................... 16
1.4.1 Nghiên cứu trong nước ................................................................................ 16
1.4.2 Nghiên cứu ở nước ngoài ............................................................................ 17
Chương 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................ 19
2.1 Thời gian, địa điểm thực hiện ......................................................................... 19
2.2 Nguyên vật liệu - dụng cụ ............................................................................... 19
2.3 Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 19
2.4 Bố trí thí nghiệm ............................................................................................. 20
2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng bằng
phương pháp truyền thống ................................................................................... 20
2.4.1.1 Khảo sát loại dung môi ........................................................................... 20
2.4.1.2 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ........................... 19
2.4.1.3 Khảo sát nhiệt độ trích ly ........................................................................ 19
2.4.1.4 Khảo sát thời gian trích ly ....................................................................... 19
2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát quá trình trích ly flavonoid từ củ cải trắng với sự hỗ
trợ của vi sóng ...................................................................................................... 20
2.4.2.1 Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ........................... 20
2.4.2.2 Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng .................................................. 20
2.4.2.3 Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly ......................................... 20
2.4.3 Thí nghiệm 3: Tối ưu hóa trích ly flavonoid từ củ cải trắng ....................... 21
2.5 Phương pháp phân tích .................................................................................. 23
2.5.1 Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu ............................................ 23
2.5.2 Xác định hàm lượng flavonoid tổng (TFC) ................................................ 23

iv

2.5.3 Xác định khả năng khử gốc tự do ABTS* ................................................. 23
2.6 Phương pháp xử lý số liệu .............................................................................. 26
Chương 3. Kết quả - Thảo luận ......................................................................... 27
3.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu ................................. 27
3.2 Kết quả thí nghiệm 1 ....................................................................................... 27
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi sử dụng ......................................... 27
3.2.2

Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) .. 29

3.2.3

Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ trích ly ...................................................... 30

3.2.4

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly ............................................... 31

3.3 Kết quả thí nghiệm 2 ....................................................................................... 32
3.3.1

Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi (tỉ lệ rắn/lỏng) ........................... 32

3.3.2

Khảo sát công suất của vi sóng sử dụng .................................................. 33

3.3.3

Khảo sát thời gian sử dụng vi sóng để trích ly ......................................... 34

3.4 Kết quả thí nghiệm 3 ....................................................................................... 35
Kết luận – kiến nghị ........................................................................................... 41
Tài liệu tham khảo .............................................................................................. 42
Phụ lục

v


DANH MỤC HÌNH
Trang

Hình 1.1 Một số loại củ cải

4

Hình 1.2 Hoa, lá và quả của cây cải củ

5

Hình 1.3 Cây và củ cải trắng

5

Hình 1.4 Khung sườn cơ bản của flavonoid

8

Hình 1.5 Các phân nhóm chính của flavonoid

8

Hình 1.6 Cơ chế ức chế của catechol với gốc tự do peroxyl

10

Hình 1.7 Các vị trí của flavonoid có thể liên kết với các ion kim loại

11

Hình 1.8 Quy trình thu nhận flavonoid từ thực vật

12

Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

18

Hình 2.2 Đường chuẩn quercetin dùng xác định TFC

25

Hình 2.3 Đường chuẩn trolox dùng xác định khả năng khử ABTS*

26

Hình 3.1 Ảnh hưởng của loại dung môi dùng trích ly

26

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng dùng trích ly

27

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độtrích ly

28

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian trích ly

29

Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/ lỏng khi có xử lý vi sóng

31

Hình 3.6 Ảnh hưởng của công suất sóng khi có xử lý vi sóng

32

Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian xử lý vi sóng khi có xử lý vi sóng

33

Hình 3.8 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung
môi và thời gian đến TFC với công suất vi sóng 300 W

36

Hình 3.9 Mô hình bề mặt đáp ứng thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung
môi. công suất và thời gian xử lý vi sóng đến TFC

36

Hình 3.10 Hình chụp SEM bã củ cải sau trích ly không có vi sóng

37

Hình 3.11 Hình chụp SEM bã củ cải sau trích ly có sử dụng vi sóng

37

vi


DANH MỤC BẢNG
Trang

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của 100 g củ cải trắng Việt Nam

6

Bảng 1.2 Hiệu suất thu nhận flavonoid từ lá tía tô

16

Bảng 1.3 Hiệu quả thu nhận polyphenol từ lá Myrtus communis L.

16

Bảng 2.1Quá trình xây dựng đường chuẩn với dung dịch trolox chuẩn

23

Bảng 3.1 Thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu củ cải trắng

25

Bảng 3.2 Các yếu tố dùng trong RSM

34

Bảng 3.3 Kế hoạch thực nghiệm và kết quả theo RSM để tối ưu TFC

34

Bảng 3.4 Phân tích phương sai của mô hình hồi quy

35

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TFC: total flavonoid content – flavonoid tổng số
LSD: Least – Significant Difference - sự khác biệt nhỏ nhất có ý nghĩa
ANOVA: Analysis of variance - phân tích phương sai
MAE: microwave - assisted extraction - trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng

ABTS: 2,2'-azino-bis 3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid
SEM: Scanning Electron Microscope - ảnh chụp qua kính hiển vi điện tử quét

viii


LỜI MỞ ĐẦU
Flavonoid là một trong 5 nhóm chính thuộc nhóm các hợp chất polyphenol, được
biết đến là một nhóm hợp chất tự nhiên có nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe con người,
trong đó nổi bật nhất là các chức năng chống oxi hóa, kháng khuẩn, chống viêm nhiễm
và ung thư…
Trong tự nhiên, các hợp chất flavonoid tồn tại khá phổ biến, được tìm thấy trong
hầu như tất cả các loài thực vật. Đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu về
flavonoid từ các loài thực vật khác nhau, tập trung vào khảo sát thành phần hóa học,
hoạt tính sinh học của hợp chất đơn lẻ và dịch chiết, phương pháp cải thiện hiệu suất
thu nhận (sử dụng phương pháp trích ly hiện đại có các giải pháp hỗ trợ: enzyme, vi
sóng, sóng siêu âm, áp suất cao...), ứng dụng các hợp chất thu nhận được vào việc tạo
ra các sản phẩm thương mại. Các phương pháp trích ly hiện đại đều cho hiệu quả thu
nhận cao hơn, rút ngắn được thời gian trích ly, bảo toàn được hoạt tính của dịch chiết
thu được. Tuy nhiên, điều kiện trích ly tối ưu cho từng phương pháp trên mỗi đối
tượng cụ thể là không giống nhau.
Củ cải trắng tên khoa học là Raphanus sativus L., thuộc họ cải Brassicaceae, là
cây trồng hàng năm, dùng như một loại rau ăn củ ở Việt Nam và nhiều nước trên thế
giới. Theo các tài liệu y học ghi nhận, củ cải trắng có vị ngọt hơi cay, không độc,
Những nghiên cứu khoa học được công bố gần đây từ một số nước trên thế giới cho
thấy củ cải trắng có thành phần hóa học rất phong phú, trong đó có chứa các hợp chất
phenolic và flavonoid. Ở nước ta, củ cải trắng là một loại rau phổ biến, rẻ tiền, được
trồng và sử dụng nhiều, nhưng các nghiên cứu về thành phần, hoạt tính và ứng dụng
của loại củ này còn rất hạn chế.
Với mục đích thu nhận dịch chiết giàu flavonoid từ củ cải trắng, tôi đã thực hiện

nghiên cứu: “Tối ưu hóa quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng Raphanus sativus
L. với sự hỗ trợ của vi sóng”.
Trong quá trình thực hiện nghiên cứu này, mặc dù đã rất cố gắng, song không thể
tránh được còn nhiều hạn chế, thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của Hội đồng
để đề tài được hoàn thiện hơn.

1


❖ Mục đích nghiên cứu: Xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý vi sóng
để thu nhận hợp chất giàu hoạt tính chống oxi hóa từ củ cải trắng Raphanus sativus
L.
❖ Nội dung chính:
1. Tối ưu quá trình thu nhận flavonoid từ củ cải trắng trong điều kiện không xử
lý và xử lý vi sóng. Xác định các điều kiện xử lý vi sóng để phá vỡ tế bào giúp
thu nhận flavonoid tốt nhất.
2. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa của flavonoid thu được.
❖ Phương pháp nghiên cứu:
Các phương pháp phân tích thông thường được dùng để xác định thành phần
hóa học của nguyên liệu củ cải trắng.
Đánh giá hiệu quả quá trình trích ly qua hàm lượng flavonoid thu nhận được.
Hàm lượng flavonoid tổng được xác định bằng phương pháp tạo màu với muối nhôm
clorua.
Hoạt tính chống oxi hóa được đánh giá qua khả năng khử gốc tự do ABTS*.
Quá trình tối ưu được thực hiện theo mô hình Box – Wilson dạng CCC trên phần
mềm Mode 5.0.
Quan sát sự thay đổi cấu trúc bề mặt nguyên liệu trong điều kiện không xử lý và
xử lý vi sóng bằng phương pháp chụp SEM.

2

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về củ cải trắng
1.1.1 Thực vật học cây cải củ
Củ cải trắng (white radish) là củ của cây cải củ, có tên khoa học là Raphanus
sativus L. thuộc giới thực vật, ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, bộ
Brassicales, họ Brassicaceae, chi Raphanus, loài sativus [1].
Củ cải trắng còn có các tên gọi khác như white radish (Anh), Daikon (Nhật), Hua
piahs (Thái Lan), Lai fu (Trung Quốc), Lobak beurem (Indonesia), Mu (Hàn Quốc),
Muli (Ấn Độ) [1], [2]
Nhiều tài liệu cho rằng cải củ hoang dại có nguồn gốc từ khu vực Biển Đen và
Địa Trung Hải, đã được dùng như một loại thực phẩm từ thời Ai Cập cổ đại, sau đó
được trồng ở châu Âu vào thế kỉ 16-17 và châu Mỹ vào thế kỉ 20. Ở khu vực Đông
Á, nhiều loại củ cải khác nhau đã được phát hiện trồng ở Trung Quốc khoảng 2450
năm trước và ở Nhật Bản 1300 năm trước [3].
Chi Raphanus được chia thành 2 phân chi: Raphanis DC. và Hesperidopsis Boiss.
Phân chi Raphanis DC. có 5 loài khác nhau gồm Raphanus sativus, Raphanus
raphanistrum, Raphanus microcarpus, Raphanus rostras và Raphanus landra. Phân
chi Hesperidopsis Boiss chỉ có 1 loài là Raphanus maritimus [3].
Loài Raphanus sativus lại được chia thành 5 thứ khác nhau, gồm: thứ radicular
DC. (thứ sativus Saz. củ cải Hatsuka, củ cải tròn nhỏ ở miền Bắc Trung Quốc), thứ
niger (Mill.) Pers. (thứ majorA.Voss, củ cải đen, củ cải nhỏ ở các nước phương tây),
thứ raphanistroides Makino (thứ hortensis Backer, củ cải miền bắc Trung Quốc, củ
cải miền nam Trung Quốc, củ cải Nhật Bản), thứ mougri Helm (thứ caudatus (L.)
Hooker et Anderson, củ cải có đuôi), thứ olerfer Netz. (thứ oleiformis Pers., củ cải
lấy dầu) [3].
Trong mỗi thứ lại chia ra thành nhiều giống khác nhau do nguồn gốc, sự lai hóa,
điều kiện đất đai, khí hậu, mùa vụ gieo trồng. Nhìn chung, trong gia đình họ cải củ
có sự đa dạng về kích thước, hình dáng và màu sắc. Dựa vào yếu tố màu sắc, người

ta thường chia củ cải thành các nhóm lớn: củ cải trắng (white radish), củ cải đỏ (red
radish) và củ cải đen (black radish). Dựa vào yếu tố hình dáng, chia củ cải thành 2

3


nhóm lớn: của cải tròn và củ cải dài. Trong khi củ cải tròn, nhiều màu sắc khác nhau
phổ biến ở các nước phương Tây, củ cải dài màu trắng phổ biến ở các nước châu Á
như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Việt Nam.
Cải củ là cây hàng năm, thân củ, được trồng chủ yếu để lấy củ. Củ có thể dùng ăn
sống, nấu chín hoặc ngâm muối. Ở một số quốc gia, thân và lá cũng được sử dụng
như một loại rau. Cây con của cải củ (mầm củ cải), cũng được sử dụng như một loại
rau.
Cải củ có rễ cọc phình to thành củ chứa nhiều dinh dưỡng, hình dáng, màu sắc,
kích thước phụ thuộc vào giống. Rễ củ là bộ phận chính được dùng trong thực phẩm
mà ta quen gọi là củ, củ có hình dạng khác nhau phụ thuộc vào giống, chế độ dinh
dưỡng, đất đai và điều kiện ngoại cảnh. Củ hình thành ở giai đoạn 4 - 6 lá thật tuỳ
từng giống. Củ cải trắng Việt Nam thường thon dài 15 - 30 cm, đường kính 3 - 4 cm,
màu trắng, vị cay nồng, cấu trúc giòn [1], [4].

Hình 1.1 Một số loại củ cải
Lá: có màu xanh hoặc xanh vàng tùy giống. Lá mọc ở phần đầu của củ gồm phiến
lá và cọng lá. Cọng dài hay ngắn, nhỏ hay to, không lông hay có lông tùy giống. Phiến
có thể nguyên hay xẻ thùy, rìa lá nguyên hay răng cưa tùy giống.
Hoa có dạng chùm và mọc thành cụm ở đỉnh và có màu trắng hay phớt tím, hoa
có 4 cánh hoa.

4

Quả dài hình trụ và thắt lại từng đoạn, mỏ quả dài, có màu xanh, khi chín thì vỏ
quả chuyển sang màu vàng, số hạt trong quả tuỳ theo giống, thông thường mỗi quả
có từ 3-5 hạt. Hạt hình tròn hoặc thuôn dài, đầu tiên hạt có màu xanh, khi chín hoàn
toàn thì hạt chuyển sang màu nâu [4], [5].

Hình 1.2 Hoa, lá và quả của cây cải củ
Cải củ có thể trồng quanh năm. Thời gian trồng tốt nhất là mùa xuân và đầu mùa
thu. Thời gian sinh trưởng khác nhau từ 50 đến 90 ngày tùy giống và sản phẩm mong
muốn, nhưng thường là 50 - 60 ngày vào mùa hè và 70 - 80 ngày vào mùa đông. Nhiệt
độ lý tưởng cho sự sinh trưởng là 20 - 250C. pH đất trồng tối ưu là 6,0 – 6,5. Loại cây
trồng này không chịu được điều kiện ngập nước [4,5].

Hình 1.3 Cây và củ cải trắng

5


1.1.2 Thành phần hóa học củ cải trắng
1.2.2.1 Thành phần hóa học cơ bản
Các thành phần hóa học cơ bản của 100 g củ cải trắng được nêu ở bảng 1.1. Trong
củ cải trắng, protein chiếm khoảng 1,5% khối lượng củ với nhiều acid amin không
thay thế như glycine, alanine, serine, proline, valine, threonine, trans-4 hydroxy – L
– proline, leucine, isoleucine, methione, phenylalanine, arginine, acid aspartic, acid
glutamic, tryptophan, cystein, lysine, histidine, tyrosine và cystine [6], [7].
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của 100 g củ cải trắng Việt Nam
STT Thành phần

Hàm lượng

STT Thành phần

Hàm lượng

1

Nước

92 g

8

Sắt

1,1 mg

2

Protein

1,5 g

9

Phospho

41 mg

3

Glucid

3,7 g

10

Vitamin PP

0,5 mg

4

Lipid

0,1 g

11

Vitamin B1

0,1 mg

5

Chất xơ

1,5 g

12

Vitamin B2

0,1 mg

6

Tro

1,2 g

13

Vitamin C

30 mg

7

Canxi

40 mg

14

Β-caroten

15 mcg

(nguồn: Viện dinh dưỡng quốc gia Việt Nam)

Glucid trong củ cải trắng bao gồm đường, tinh bột, pectin và xơ. Đường trong củ

cải trắng chủ yếu là glucose, một lượng nhỏ fructose, sucrose và pentosan. Tinh bột
thay đổi tùy theo giống, chiếm từ 0,2 – 0,5%. Xơ chiếm một lượng khoảng 1,5%
gồm chủ yếu là cellulose và hemicellulose có trong phần vỏ, mô nâng đỡ và thành tế
bào của củ cải trắng, đóng vai trò tạo cấu trúc, chống lại các va chạm cơ học. Pectin
chiếm khoảng 0,3%, chủ yếu tham gia vào cấu tạo của thành tế bào, tồn tại chủ yếu
dưới dạng calcium pectate [8], [9]. Ngoài ra, củ cải trắng còn nổi bật với hàm lượng
lipid thấp, hàm lượng vitamin và khoáng cao. Một số khoáng vi lượng cũng được tìm
thấy trong củ cải trắng như nhôm, bari, liti, mangan, silic, titan, flour và iod với hàm
lượng tổng lên đến 18 µg/100g [8].
1.2.2.2 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.

6


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 [8], [10], [11], glutathione reductase [12] và
raphanin [13]. 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 [14]. 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 [15],
[16].
Các hợp chất phenolic: các flavonoid được tìm thấy trong củ cải trắng gồm
quercetin, kaempferol, myricetin, apigenin, luteolin, catechin và rutin [17], [18]. Các
acid phenolic có mặt trong củ cải trắng gồm caffeic, p-coumaric, ferulic,
hydroxycinnamic, p-hydroxybenzoic, vanillic, salicylic, acid gentisic [16], 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 [16].
Các hợp chất isothiocyanate: gồm 4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate
(raphasatin), 4-(methylthio) butyl isothiocyanate (erucin) [20], allyl isothiocyanate.
benzyl isothiocyanate và phenethyl isothiocyanate [12] 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.
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 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).

7


Hình 1.4 Khung sườn cơ bản của flavonoid [21]
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 [22], [23].

Hình 1.5 Các phân nhóm chính của flavonoid
(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 [22].
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

8


sẽ giải phóng ra đường và aglycon. Các đường thường gặp nhất là D-glucose, Dgalactose, L-rhamnose, L-arabinose, D-xylose, D-apiose [22].
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 [22].
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 [21], [22].
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.
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 [22].
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 [24].
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 [25], [26].
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 [24], [26]. Stress

9


oxihóa 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 [24], [25].
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 [24], [25].
Quá trìnhchống oxi hóa của flavonoid chủ yếu theo 3 cơ chế sau:
• Khử và vô hoạt các gốc tự donhờ 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 [26].

Hình 1.6 Cơ chế ức chế của catechol với gốc tự do peroxyl [25]
• Ức chế sự hình thành các gốc tự do bằng cách liên kết với các ion kim loại vi
lượng tham gia vào quá trình sản xuất các gốc tự do [26].

10


Hình 1.7 Các vị trí của flavonoid có thể liên kết với các ion kim loại [25]
• 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 [26].
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 việu bị phá vỡ một phần, các sợi khít hơn. Điều này cho thấy vi
sóng đã có tác dụng hỗ trợ cho việc xử lý mẫu nên tăng hiệu quả trích ly. Các kết quả
này góp phần rõ nét vào việc minh chứng rằng khi trích ly có vi sóng thì hàm lượng
các hợp chất trích y được thực tế cao hơn đáng kể và là hợp lý theo các quy luật đã
được khoa học chứng minh.

40


CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Sau quá trình khảo sát sử dụng vi sóng hỗ trợ quá trình trích ly thu nhận dịch
chiết giàu flavonoid từ bột củ cải trắng (Raphanus sativus L.), chúng tôi đã thu được
các kết quả như sau:
➢ Điều kiện thích hợp cho quá trình trích ly không có vi sóng là:
• Dung môi ethanol 70o
• Tỷ lệ mẫu/dung môi: 1/30 g/ml
• Nhiệt độ: 50oC
• Thời gian: 3 giờ
➢ Điều kiện tối ưu cho quá trình trích ly có vi sóng là:
• Dung môi ethanol 70o
• Tỷ lệ mẫu/dung môi: 1/21 g/ml
• Công suất vi sóng: 300 W
• Thời gian xử lý vi sóng: 5,2 phút
➢ Phương trình hồi quy thu được:
Y = 13,0404 + 0,4504X1 + 0,3757X2 – 1,2376X12– 1,2024X22 – 0,8401X32
➢ TFC thu được khi không có vi sóng là 10,218 mg/g, trong điều kiện tối ưu có vi
sóng là 13,0115 mg/g, tăng 28,41%.
4.2. Kiến nghị
Nghiên cứu sử dụng thêm các các phương pháp trích ly khác như: sử dụng các
loại enzyme hoặc dùng sóng siêu âm, hoặc kết hợp để quá trình trích ly thu nhận dịch
chiết đạt hiệu quả cao hơn nữa.
Khảo sát hoạt tính sinh học của dịch chiết thu được.
Ngoài ra, định danh một số hợp chất khác trong củ cải trắng để đánh giá khả năng
dược liệu của dịch chiết.

41


TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.

Morgan. W. and D. Midmore, Daikon in Australia. Rural industries research
and development corporation. Publication No. 03/091. Project No. UCQ -10a,
2003.

2.

Lim. T.K., Edible medicinal and non-medicinal plant. Vol. 9: Modified stems.
roots. bulbs. 2015: Springer.

3.

Kole. C., Genome mapping and molecular breeding in plants. Vol. 5:
Vegetable. 2007. New york: Springer Berlin Heidelberg

4.

Cúc. T.T.T., Giáo trình trồng rau. 2007: Nhà xuất bản Nông nghiệp.

5.

Sở Nông nghiệp & triển Nông thôn Lâm Đồng,Quy trình kỹ thuật trồng cải
củ. Ban hành kèm theo quyết định số 1251/QĐ-SNN. ngày 13/12/2012 của Sở

Nông nghiệp và PTNT Lâm Đồng V/v Ban hành tạm thời quy trình canh tác
một số cây trồng trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng.

6.

Katsuzaki. H.. et al., Chemistry and antioxidative activity of hot water extract
of Japanese radish (daikon).Biofactor. 2004. 21: p. 211-214.

7.

Nhu P.H.Q., Minh N.P. and Dao D.T.A., Hydrolyzation of Raphanus sativus
L. White hot radish starch to receive active elements and nutritional
components. Internationa Journal of Engineering Research & Technology
2014. 3(1): p. 2041-2049.

8.

Singh. P. and J. singh, Medicinal and therapeutic utilities of Raphanus sativus.
Internationa Journal of plant. animal and environmental sciences. 2013. 3(2):
p. 103-105.

9.

Jahan. M.G.S.. et al., Correlation between â-amylase activity and starch
content in different cultivars of radish (Raphanus sativus L.). Biotechnology.
2014. 9(7): p. 298-302.

10.

Jahan. M.G.S.. et al., Screening of some enzyme and nutrients in radish

(Raphanus sativus L.) root. Philiip. J. Anim. Sci.. 2011. 37: p. 89-100.

42


11.

Hồng T.T. và cộng sự, Nghiên cứu phương pháp sử dụng enzyme peroxidase
tách chiết từ củ cải trắng để xác định hàm lượng thủy ngân trong nước ô
nhiễm. Tạp chí Khoa học ĐH Quốc gia Hà Nội. Khoa học Tự nhiên & Công
nghệ. 2008. 24: p. 23-27.

12.

Shin. T.. et al., Biological activity of various radish species. Orient Pharm Exp
Med 2015. 15: p. 105-111.

13.

El-sayed. S.T., Purification and characterization of Raphanin. a neutral
protease. from raphanus sativus leaves. Pakistan journal of Biological
sciences. 2001. 4(5): p. 564-568.

14.

Hà. L.T.N. và Thư.V.T., Stress oxi hóa và chất chống oxi hóa tự nhiên. Tạp
chí Khoa học và Phát triển 2003.7(5): p. 667 - 677.

15.

Strack. D.. et al., Tissue distribution of phenylpropanoid metabolism in
cotyledons of Raphanus sativus L. Planta. 1985. 164(507-511).

16.

Gutierrez. R.M.P. and R.L. Perez, Raphanus sativus (Radish): their chemistry
and biology. The Scientific Word journal. 2004. 4: p. 811-837.

17.

Ghasemzadeh. A.. et al., Flavonoid compounds and their antioxidant activity
in extract of some tropical plants. Journal of Medicinal Plants Research 2012.
6(13): p. 2639-2643.

18.

Lugasi. A. and J. Hovari, Flavonoid aglycons in foods of plant origin. I.
Vegetables. Acta Aliment.. 2000. 29: p. 345-352.

19.

Beevia S.S., Mangamooria N.P. and GowdaB.B., Polyphenolics profile and
antioxidant properties of Raphanus sativus L. Natural product Res. 2012.
26(6): p. 557-563.

20.

Consolacion Y. Ragasaet al., Isothiocyanates. sterol and triglycerides from
Raphanus sativus. Der Pharmacia Lettre. 2015. 17(2): p. 293-296.

21.Phụng. N.K.P., Phương pháp cô lập hợp chất hữu cơ. 2007: NXB ĐH quốc gia
Tp.HCM.
22.

Thu. N.V.và Hùng.T., Dược liệu học. 2011. Nhà xuất bản Y học. Bộ Y tế.

43


23.

Grotewold E., The Science of Flavonoids. 2006. New York: Springer Science
Business Media. Inc.

24.

Dai J. and R.J. Mumper, Plant Phenolics: Extraction. Analysis and Their
Antioxidant and Anticancer Properties. Molecules 2010.15: p. 7313-7352.

25.

Gulcin, Antioxidant activity of food constituents: an overview. Arch Toxicol.
2012. 86: p. 345–391.

26.

Hà. L.T.N.và Thư.V.T., Stress oxi hóa và các chất chống oxi hóa tự nhiên. tạp
chí Khoa học và Phát triển 2013. 2009. 7(5): p. 667-677.

27.

J.B.Harborne and C.A.Williams, Review: Advances in flavonoid research
since 1992. Phytochemistry. 2000. 55: p. 481 -504.

28.

Trung. B.H.vàMai. N.T.T., Nghiên cứu mối quan hệ giữa hoạt tính ức chế gốc
tự do NO với cấu trúc của các hoạt chất cô lập từ hoa cúc trắng. Tạp chí khoa
học và công nghệ. 2009. 12(10): p. 48-56.

29.

Viên Đ.T.H., Nghiên cứu khảo sát hoạt chất flavonoid trong quả mơ Prunus
armeniaca (họ Rosaceae). Tạp chí Khoa học và công nghệ. 2007. 45(2): p. 4953.

30.

K. Agarwal, R. Varma (2014), Radical scavenging ability and biochemical
screening of a common Asian vegetable- Raphanus sativus L., Int. J. Pharm.
Sci. Res., vol. 27, no. 1, pp. 127-137.

31. Trần Thị Hồng, Trần Hoàng Thanh, Nguyễn Thị Hà Giang (2008), Nghiên cứu
phương pháp sử dụng enzyme peroxidase tách chiết từ củ cải trắng để xác
định hàm lượng thủy ngân trong nước ô nhiễm, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
vol. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 24, pp. 23-27.
32.

Nguyễn Anh Thủy, Dương Anh Tuấn, Vũ Nguyên Thành (2011), Tinh chế
peroxide từ củ cải trắng Raphanus sativus Var hortensis và ứng dụng trong
xét nghiệm ethanol, Tạp chí công nghệ sinh học, 113-118.

44


33.

Tuấn H.V., Nghiên cứu tách chiết và xác định một số hoạt tính sinh học của
dịch chiết flavonoid từ cây diếp cá (Hoyttuynia cordata Thunberg) thu hái tại
Hà Nội. Tạp chí Sinh học. 2013. 35(3S): p. 183-187.

34.

Özçelik B.. et al., Antimicrobial Activity of Flavonoids against ExtendedSpectrum β-Lactamase (ESβL)-Producing Klebsiella pneumonia. Tropical
Journal of Pharmaceutical Research. 2008. 7(4): p. 1151-1157.

35.

Segovia R.G. et al., Effect of the flavonoid quercetin on inflammation and lipid
peroxidation induced by Helicobacter pylori in gastric mucosa of guinea pig.
J. Gastroenterol 2008. 43: p. 441-447.

36.

Nishioka T. et al., Baicalein - an α-glucosidase inhibitor from Scutellaria
baicalemis II. Journal of Natural Products. 1998. 61: p. 1413-1415.

37.

Angst. E. et al., The flavonoid quercetin inhibits pancreatic cancer growth in
vitro and in vivo. Pancreas. 2013. 42(2): p. 223-229.

38.

Susanti D. et al., Antioxidant and cytotoxic flavonoids from the flowers of
Melastoma malabathricum L. Food Chemistry. 2007. 103: p. 710-716.

39.

Chang C.c. et al., Estimation of Total Flavonoid Content in Propolis by Two
Complementary Colorimetric Methods. Journal of Food and Drug Analysis.
2002. 10(3): p. 178-182.

40. Re R. et al., Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation
decolorization assay. Free radical biology and medicine. 1999. 26: p.1231 1237.
41.

Gabrielsson J. et al., Multivariate methods in pharmaceutical applications.
Journal of chemometrics. 2002. 16(3): p.141 – 160.

45