Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế axit ferulic từ oryzanol chiết từ cám gạo

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA HỌC

ĐẶNG NGUYỄN TỐ UYÊN

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH
ĐIỀU CHẾ AXIT FERULIC TỪ ORYZANOL CHIẾT TỪ CÁM GẠO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

Đà Nẵng - 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA HỌC

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH
ĐIỀU CHẾ AXIT FERULIC TỪ ORYZANOL CHIẾT TỪ CÁM GẠO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

SVTH : ĐẶNG NGUYỄN TỐ UYÊN
LỚP :14CHD
GVHD : TS. GIANG THỊ KIM LIÊN

Đà Nẵng - 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT
NGHIỆP
Họ và tên sinh viên
NGUYỄN TỐ UYÊN

: ĐẶNG

Lớp

: 14 CHD

1. Tên đề tài: “Khảo sát các

yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
điều chế axit ferulic từ
oryzanol chiết từ cám gạo”.
2. Nguyên liệu, dụng cụ, thiết

bị và hóa chất
Nguyên

liệu:

Mẫu

soapstock thải ra từ giai đoạn
trung hòa của quá trình sản xuất
dầu cám gạo tại Công ty TNHH
Wilmar Agro Việt Nam – khu
Công nghiệp Hưng Phú I, phường
Tân Phú, quận Cái Răng, TP Cần
Thơ, Việt Nam.
Dụng cụ và thiết bị: Máy sắc
ký lỏng cao áp GL-Sciences, kèm
với cột Inertsil ODS-3 C18 (4,6
mm x 250 mm, 5 μm) (GL Science,
Tokyo, Japan), bể siêu âm Elma 37
kHz(Đức), một số trang thiết bị


khác: máy quay cất chân không,
máy sấy, các dụng cụ thuỷ tinh,
v.v...
Hóa chất: Chất chuẩn axit
ferulic, γ-oryzanol, ethyl
ferulate (Sigma Aldrich,
Mỹ): độ tinh khiết >99%, dung môi
hữu cơ: EtOH, EtOAc, n-hexan
(Merck, Đức),
dung môi chuẩn HPLC để chạy sắc
ký lỏng: Acetonitrile, MeOH, H2O

(Merck,
Đức), một số hóa chất khác: KOH,
CH3COOH, H2SO4, H3PO4...
3. Nội dung nghiên cứu

3.1.

Nghiên cứu lý thuyết

– Phương pháp nghiên cứu các
hợp chất thiên nhiên.
– Nghiên cứu trên mạng
internet, tham khảo các công
trình nghiên cứu trên thế
giới về tinh chế axit ferulic từ
các nguyên liệu khác nhau.


– Tổng quan các tài liệu về axit ferulic, soapstock và ứng dụng của axit ferulic
trong lĩnh vực hóa mỹ phẩm, y dược.
3.2.

Nghiên cứu thực nghiệm

– Xử lý mẫu: mẫu soapstock được đem cân.
– Nguyên liêụ đa ̃xử lý đươcc̣ chiết với dung môi thích hợp sử dụng kỹ thuật
sóng siêu âm.
– Thực hiện phản ứng thủy phân γ-oryzanol trong môi trường kiềm để thu được
axit ferulic.
4. Giáo viên hướng dẫn: Ts. Giang Thị Kim Liên

5. Ngày giao đề tài: 3/2017
6. Ngày hoàn thành: 3/2018

Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

(Kí và ghi rõ họ tên)

(Kí và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày… tháng … năm 2018.
Kết quả điểm đánh giá:
Ngày … tháng … năm 2018
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Kí và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo Ts. Giang Thị
Kim Liên và học viên cao học Võ Thị Nga Huyền đã hướng dẫn tận tình và luôn sẵn
sàng giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Trong quá trình làm khóa luận, do bước đầu làm quen với việc nghiên cứu
khoa học nên khó tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Đềtài đươcc̣ sư c̣hỗtrơ c̣ từ Đềtài Nghiên cứu Cơ bản “Nghiên cứu điều chế axit
ferulic từ dầu kiềm thải của nhàmáy trích ly cám gạo ở Cần Thơ bằng phương pháp

thủy phân kết hơpc̣ kỹthuâṭsóng siêu âm, nhằm phucc̣ vu cc̣ ho linh ̃ vưcc̣ y dươcc̣.”
– Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam do
Ts. ĐỗVăn Manḥ chủtri..
Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2018.
Sinh viên thực hiện
Đặng Nguyễn Tố Uyên


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN........................................................................................4
1.1. Giới thiệu về axit ferulic (FA)..............................................................................4
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về axit ferulic.........................7
1.3. Các ứng dụng của axit ferulic..............................................................................9
1.3.1. Tác nhân chống oxy hóa...............................................................................9
1.3.2. Tác nhân chống lão hóa và bệnh đái tháo đường.........................................9
1.3.3. Tác nhân ngăn ngừa sự đổi màu lương thực............................................... 10
1.3.4. FA là tiền thân của vanillin......................................................................... 10
1.3.5. Sử dụng axit ferulic trong mỹ phẩm............................................................ 11
1.3.6. Tác nhân chống ung thư.............................................................................. 11
1.3.7. Tác dụng bảo vệ phổi và tim mạch.............................................................. 12
1.3.8. Chất bảo quản thực phẩm........................................................................... 12
1.4. Dầu kiềm thải soapstock – nguyên liệu điều chế axit ferulic.............................12
1.5. Nguồn nguyên liệu soapstock tại Việt Nam....................................................... 15
CHƯƠNG 2 – CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM............................................... 17
2.1. Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị nghiên cứu......................................................... 17
2.1.1. Nguyên liệu................................................................................................. 17
2.1.2. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu...................................................................... 17
2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm............................................................... 18
2.2.1. Sơ đồ thực nghiệm....................................................................................... 18

2.2.2. Chiết γ-oryzanol từ soapstock..................................................................... 20
2.2.3. Xây dựng đường chuẩn bằng HPLC........................................................... 21


2.2.4. Phương pháp lập đường chuẩn................................................................... 26
2.2.5. Phản ứng thủy phân dịch chiết γ-oryzanol và điều chế axit ferulic.............26
2.2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng thủy phân γ-oryzanol . 26

2.2.5.2. Phản ứng thủy phân dịch chiết γ-oryzanol............................................ 26
2.2.5.3. Phản ứng điều chế axit ferulic.............................................................. 27
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 28
3.1. Đường chuẩn axit trans - ferulic..................................................................... 28
3.2. Đường chuẩn γ-oryzanol................................................................................ 29
3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất thủy phân γ-oryzanol..........................30
3.4. Phản ứng thủy phân γ-oryzanol và quá trình tạo thành axit ferulic................30
3.5. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thủy phân γ-oryzanol........................31
3.6. Hiệu suất tạo thành FA từ phản ứng thủy phân γ-oryzanol............................. 34
3.7. Sự chuyển hóa các đồng phân của axit ferulic sau phản ứng..........................34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 37
Kết luận.................................................................................................................... 37
Kiến nghị.................................................................................................................. 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 38


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
1
2

3

4
5
6
7


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
1
2
3

4


DANH MỤC CÁC HÌNH
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12

13

14

15


16

17

18


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp lâu đời, là nước sản xuất gạo đứng
thứ 4 thế giới, xuất khẩu gạo đứng thứ 2 với sản lượng gạo được sản xuất ra hằng
năm vô cùng lớn, ước tính trên 30 triệu tấn/năm, tương đương với hơn 3 triệu tấn
cám gạo thải ra mỗi năm (khối lươngc̣ cám gaọ chiếm khoảng 10% khối lươngc̣ của
haṭgao)c̣. Cám gạo được coi là phụ phẩm nông nghiệp, được dùng làm thức ăn chăn
nuôi, một số được dùng trong việc làm đẹp hoặc xuất khẩu dưới dạng nguyên liệu
thô. Tuy nhiên đa phần vẫn chưa sử dụng hết tiềm năng của cám gạo.
Ở nước ta hiện tại chỉ có nhà máy trích ly dầu cám tại Cần Thơ là nhà máy đầu
tiên có công suất trích ly 100,000 tấn cám gạo/năm để cho ra 15,000 tấn dầu cám
gạo chất lượng cao. Việc xây dựng nhà máy này có ý nghĩa lớn vì có thể tận dụng
nguồn cám gạo thải ra hằng năm để làm thành một loại dầu ăn tốt cho sức khỏe, lại

có thể hạn chế việc ô nhiễm môi trường.
Trong quy trinh. sản xuất dầu cám gao,c̣ dầu kiềm thải soapstock làsản phẩm phu
c̣của quátrinh. trung hòa dầu cám gao,c̣ làmôṭhỗn hơpc̣ dangc̣ nhũtương chứa các hơpc̣ chất
lipit, axit béo tư c̣do, các triglicerit, chất màu, γ-oryzanol, nước vàmôṭsố hơpc̣ chất
không phân cưcc̣ khác. Thông thường, lươngc̣ dầu kiềm thải soapstock đươcc̣ taọ ra
trong quy trinh. tinh chếdầu ăn chiếm khoảng 6% so với thểtichh́ của dầu đã đươcc̣ tinh
chế. Khoảng 93 – 94.6% hàm lươngc̣ γ-oryzanol từ dầu thô bi cc̣ huyển vào dầu kiềm
thải soapstock [18]. Thế nhưng việc tách γ-oryzanol từ soapstock rất khó vì tạp chất
quá nhiều, chi phí cao, thay vào đó các nhà khoa học trên thế giới đã tiến hành
nghiên cứu điều chế axit ferulic từ soapstock bằng quá trình thủy phân trong môi
trường kiềm [4], tuy nhiên các nghiên cứu còn hạn chế về số lượng và chưa đi sâu
vào bản chất của quá trình, điển hinh. làsự thủy phân của γ-oryzanol - hỗn hợp các
este của axit ferulic.
Axit ferulic (FA) là một hợp chất phenolic phổ biến trong thành phần tế bào
thực vật, là một chất chống oxi hóa, chống ung thư; ngoài ra nó còn có khả năng


2

hấp thụ tia UV, giảm cholesterol trong máu. Ngày nay, FA được sử dụng phổ biến
trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, làm chất phụ gia thực phẩm và ngày càng được
nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế.
Vì vậy tập trung nghiên cứu về soapstock của dầu cám gạo với một hàm lượng
không nhỏ γ-oryzanol là một hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng.
Qua quá trình nghiên cứu sơ bộ ban đầu, em quyết định chọn đề tài “Khảo sát
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế axit ferulic (FA) từ oryzanol chiết
từ cám gạo” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.
2. Mục đích nghiên cứu

– Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế axit ferulic từ oryzanol.

– Xác định hiệu suất tạo thành FA từ quá trình thủy phân γ-oryzanol.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
– Thu mẫu dầu thải soapstock tại nhà máy trích ly cám gạo ở Cần Thơ.
– Thủy phân γ-oryzanol để điều chế axit ferulic.
4. Phương pháp nghiên cứu
➢ Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết

– Phương pháp nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên.
– Nghiên cứu trên mạng internet, tham khảo các công trình nghiên cứu trên
thế giới về tinh chế axit ferulic từ các nguyên liệu khác nhau.
– Tổng quan các tài liệu về axit ferulic, soapstock và ứng dụng của axit ferulic
trong lĩnh vực hóa mỹ phẩm, y dược.
➢ Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

– Xử lý mẫu: mẫu soapstock đem cân.
– Nguyên liêụ đa ̃xử lý đươcc̣ chiết với dung môi thích hợp sử dụng kỹ thuật
sóng siêu âm.
– Xây dựng đường chuẩn của γ-oryzanol và axit ferulic có trong dịch chiết
bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC).
– Thực hiện phản ứng thủy phân γ-oryzanol trong môi trường kiềm để thu
được axit ferulic.


3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

– Tận dụng các sản phẩm phụ một cách hợp lý, tạo ra hiệu quả kinh tế cao.
– Taọ cơ sởcho việc ứng dụng điều chế axit ferulic từ nguồn nguyên liệu dồi
dào, rẻ tiền và vô cùng sẵn có của Việt Nam.

6. Cấu trúc của luận văn

– Luận văn bao gồm 39 trang, 4 bảng, 18 hình, 20 tài liệu tham khảo. Với:
Phần mở đầu (3 trang)
Chương 1 – TỔNG QUAN (13 trang)
Chương 2 – CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM (11 trang)
Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (9 trang)
Kết luận (1 trang)
Tài liệu tham khảo (2 trang)


4

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về axit ferulic (FA)
Axit ferulic làmôṭhơpc̣ chất phenolic tồn taịphổbiến trong thưcc̣ phẩm, vídu c̣ như
các loaịhoa quảcam quýt, chuối, càtím, cải bắp, củcải đường, bông cải xanh, càphê
[3], cám ngô, cám gao,c̣ cây lanh (flax shives), lúa mì(wheat) [2], rơm [13], cây đương
quy (Radix Angelicae sinensis) [8], cây xuyên khung (ligusticum chuanxiong) [14],
etc.

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của axit ferulic
Trong các loaịhaṭngũ cốc, FA thường nằm trong các lớp cám, bên cạnh đó, FA
cũng xuất hiêṇ phổbiến dưới dangc̣ các este, môṭtrong những dangc̣ este phổbiến nhất
của FA làsteryl ferulat, đươcc̣ phát hiêṇ đầu tiên vào năm 1954 trong dầu cám gaọ. Do
este này đươcc̣ phân lâpc̣ từ dầu cám gaọ (Orysae Sativa L.) vàcóchứa nhóm hydroxyl
trong cấu trúc nên nóthường đươcc̣ goịlàoryzanol, trong đóγ-oryzanol là loaịđồng
phân phổbiến nhất [3].
FA lần đầu tiên đươcc̣ tổng hơpc̣ vào năm 1925, tuy nhiên các hoaṭtinhh́ sinh hocc̣
của nó chỉđươcc̣ nhâṇ ra từ những thâpc̣ kỷ70 khi môṭ nhàkhoa hocc̣ người Nhâṭ khám

phára tinhh́ chất chống oxy hóa của các este ferulat chiết ra từ dầu cám gaọ.


5

Khả năng chống oxy hóa của hơpc̣ chất này đươcc̣ giải thichh́ do cấu taọ nhân thơm
gắn với nối đôi liên hơp,c̣ do đódễdàng taọ ra gốc phenoxy tư c̣ do bền do hiêụ ứng
côngc̣ hưởng.

Hình 1.2. Các dangg̣ bền gốc tư g̣do của axit ferulic
Khi gốc tư c̣do tấn công FA, nóse d ̃ ễdàng lấy đi môṭnguyên tử H vàdo đó hinh.
thành nên gốc tư dc̣ o bền của FA (hình 1.2). Gốc tư c̣do này đươcc̣ làm bền do hiêụ ứng
côngc̣ hưởng, căpc̣ electron chưa phân chia không chỉkhu trútaịnguyên tử oxy mànó
đươcc̣ phân bố đều trên toàn bô pc̣ hân tử. Ngoài ra, gốc tư dc̣ o này còn đươcc̣ làm bền
bởi hiêụ ứng liên hơpc̣ gây ra bởi nhóm thế–CH=C–COOH ởvị tríđối xứng với
nguyên tử oxy chứa căpc̣ electron. Gốc tư dc̣ o bền của FA rất kém hoaṭđôngc̣ vàkhông
cókhảnăng khơi mào chuỗi phản ứng khác [3], do đóFA làmôṭtác nhân chống oxy
hóa rất hiêụ quả.
Trước đây, các dẫn xuất của benzophenones vàaxit salicylic thường đươcc̣ sử
dungc̣ như các hơpc̣ chất chống tia UV, tuy nhiên môṭ sốdẫn xuất của chúng laịlà chất
đôcc̣ đối với môi trường vàcon người, do đóngày nay người ta dùng những hơpc̣ chất
khác thân thiêṇ môi trường hơn.
Trên thưcc̣ tế, với vai tròchất hấp thu U
c̣ V, FA thường đươcc̣ sử dungc̣ dưới dangc̣
đime hóa (bis-4,4’-(2-etoxy cacbonyl-1-etenyl)-2,2’-metoxyphenoxymetan) hơn là
dangc̣ monome do bản chất FA không bền ở nhiêṭđô cc̣ ao (bi pc̣ hân hủy ở 176ºC). Hơpc̣
chất đime này cókhảnăng hấp thu ác̣ nh sáng ởvùng tử ngoaị260 – 370 nm, và cóhai
bước sóng hấp thu cc̣ ưcc̣ đaịlà292 nm và321 nm, nhiêṭđô pc̣ hân hủy 359ºC, cao hơn
nhiều so với nhiêṭđô c̣phân hủy của FA.
Như chúng ta đãbiết, các hơpc̣ chất nitrit thường đươcc̣ sử dungc̣ làm phu c̣ gia

trong thưcc̣ phẩm đểgiữmàu vàngăn ngừa sư c̣phát triển của các vi sinh vât,c̣ tuy nhiên
trong môi trường axit của da dc̣ ày, nitrit se ̃ phản ứng với các hơpc̣ chất khác sinh ra


6

nitrosamine, làmôṭ chất cókhảnăng gây ung thư. FA cóthểkhóa phản ứng hinh. thành
nitrosamine, do đóngăn ngừa nguy cơ gây ung thư [8]. Bên canḥ đó, FA còn
cókhảnăng ngăn ngừa các bênḥ vềtim macḥ (cardiovascular disease), bênḥ đái tháo
đường (diabetes), bênḥ Alzheimer, chống ung thư đaị tràng (colon disease), giảm
cholesterol trong huyết tương, etc [14].
Trong những thâpc̣ kỷđầu tiên của thếkỷ20, FA đươcc̣ tổng hơpc̣ bằng phản ứng
giữa vanillin với axit malonic với hiêụ suất khácao nhưng mất đến 3 tuần đểphản
ứng hoàn thành, hơn nữa, sản phẩm làmôṭhỗn hơpc̣ giữa 2 dangc̣ đồng phân trans- và
cis- của FA trong khi đóchỉcótrans- tồn taị ở dangc̣ tinh thểlàdangc̣ đồng phân đươcc̣
thương maịhóa. Rất nhiều phương pháp khác nhau đươcc̣ sử dungc̣ đểđiều chế FA,
trong đóphương pháp thủy phân trong môi trường kiềm với sư c̣ hỗtrơ c̣của sóng siêu
âm hoăcc̣ vi sóng đươcc̣ dùng kháphổbiến [2, 14, 17]. Bên canḥ đó, các nghiên cứu
điều chế FA từ các sản phẩm phu c̣ trong các quy trinh. sản xuất công nghiêpc̣ cũng
đươcc̣ quan tâm, điển hinh. làthu hồi FA vàγ-oryzanol từ quy trình sản xuất dầu cám
gaọ [4]. Ngoài ra, phương pháp chiết FA vàcác hơpc̣ chất phenolic khác sử dungc̣ phản
ứng thủy phân kết hơpc̣ với tăng áp suất cũng đa ̃ đươcc̣ nghiên cứu vàđưa ra đươcc̣
những kết quảkhákhảquan [2].
Nhiǹ chung, các nghiên cứu vềtách chiết, thu hồi FA từ các nguồn nguyên liêụ
đầu vào khác nhau đều cómôṭđiểm chung đólàsử dungc̣ quátrinh. thủy phân trong môi
trường kiềm, tùy từng nguyên liệu khác nhau mà điều kiện phản ứng sẽ khác nhau.
Mucc̣ đichh́ của quátrình này môṭphần chinhh́ làđểphávỡma trâṇ hữu cơ có chứa các
lipit vàaxit béo tư c̣ do trong các nguyên liêụ đầu vào (các loaịthưcc̣ vât,c̣ ngũcốc);
măṭkhác chính làtâṇ dungc̣ sư c̣thủy phân của các hơpc̣ chất ferulat, este của axit ferulic
cótrong các nguyên liêụ đầu vào đểđiều chế FA với hiêụ suất cao. Măcc̣ dùcónhiều

nghiên cứu vềquátrinh. tách chiết FA từ các nguồn nguyên liêụ khác nhau, nhưng FA
thu được sau các phản ứng thủy phân bao gồm cả FA tự do và FA liên kết, bản chất
của phản ứng thủy phân của các este của FA chưa được nghiên cứu cụ thể.


7

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về axit ferulic
Trên thế giới, có rất nhiều nghiên cứu về phản ứng thủy phân đã được tiến hành
đểđiều chế FA từ các nguyên liêụ đầu vào khác nhau. Theo cuốn sách “Rice is life:
st

scientific perspectives for the 21 century” (Tuyển tâpp hôị nghi p các nghiên cứu
vềgao,p Tsukuba, Nhâṭ Bản) phản ứng thủy phân diễn ra trong 8 giờ taị90 – 100ºC
dưới áp suất khíquyển với hiêụ suất thu đươcc̣ FA từ 70 – 90%. FA thô đươcc̣ tinh
chếlaịbằng quátrinh. tái kết tinh sử dungc̣ hỗn hơpc̣ dung môi rươụ etylic và nước.
Tác giảShenggiang Zhao [17] đa ̃ tiến hành điều chếFA từ cám ngô bằng cách
dùng các dung dicḥ NaOH với các nồng đô c̣khác nhau 0.2; 0.5; 0.75 và 1M; trôṇ lẫn
với các dung dicḥ EtOH với các nồng đô c̣khác nhau 30, 50, 70 và90%; sau đóchiết
taịcác nhiêṭđô c̣khác nhau 65, 75, 85 và95ºC, trong thời gian 1.5; 2; 2.5 đến 3 giờ. FA
taọ thành đươcc̣ locc̣ bằng màng nano, vàkết tinh laị. Hiêụ suất thu đươcc̣ FA cao nhất
là81% taị75 ºC trong 2 giờ, với nồng độ NaOH là0.25M, nồng đô E
c̣ tOH là 50%.
Môṭnghiên cứu khác vềtách FA trong ba ̃miá [12] đa s ̃ ử dungc̣ hỗn hơpc̣ dung
dicḥ NaOH 0.5M vàNaHSO3 100 mg/l với tỉlê c̣nguyên liêu/dungc̣ dicḥ chất phản ứng
là1:10 (g/ml), phản ứng tiến hành ở 50ºC trong 4 giờ. Trong khi đó, tác giả
Salleh [13] đa ̃ sử dungc̣ tỉlê c̣ nguyên liêu/dungc̣ dicḥ chất phản ứng là1:30 (g/ml) để
tách FA từ vỏtrấu với nồng đô c̣ NaOH sử dungc̣ là3.9 M, nhiêṭđô c̣ phản ứng 125 ºC,
trong 2.3 giờ.
Đểtách FA từ cây xuyên khung, tác giảYongyue [14] đa ̃sử dungc̣ kỹthuâṭ sóng

siêu âm với tần số50 kHz đểchiết bằng dung môi EtOH ở nhiêṭđô c̣phòng. Điều kiêṇ
tối ưu đươcc̣ thiết lâpc̣ làtỉlê E
c̣ tOH/mẫu là8:1, thời gian siêu âm 30 phút, hiêụ suất chiết
là8,8%. Chiết FA bằng phương pháp vi sóng đươcc̣ tác giảZhilan Ziu thưcc̣ hiêṇ đối
với cây xuyên khung [8], hiêụ suất cao nhất thu đươcc̣ FA là 76.19%.
Trong những năm gần đây, sử dungc̣ sóng siêu âm trong các quá trinh. tách chiết
cũng như đểthúc đẩy các phản ứng hóa hocc̣ xảy ra nhanh hơn làmôṭhướng đi
cónhiều triển vongc̣ vàthu hút đươcc̣ sư cc̣ húýcủa các nhàkhoa hocc̣ trên thếgiới.


8

Trước đây đa ̃cónhiều nghiên cứu vềứng dungc̣ sóng siêu âm đểtăng tốc phản ứng thủy
phân este sử dungc̣ chất xúc tác axit, xúc tác kiềm, kết hơpc̣ sử dungc̣ dung môi MeOH
nhưng chủ yếu các nghiên cứu tâpc̣ trung vào các hơpc̣ chất metyl este vàrất ith́ các
nghiên cứu nào vềthủy phân este γ-oryzanol. Môṭtrong những nguyên nhân có ith́
nhàkhoa hocc̣ chú ýđến phản ứng này làvìbản thân γ-oryzanol đa l ̃ àmôṭ chất chống oxy
hóa rất hiêụ quả, cũng như khảnăng làm giảm cholesterol trong máu của hơpc̣ chất này
đa đ ̃ ươcc̣ thương maị hóa thành các thưcc̣ phẩm chức năng trên thi c̣ trường [5].
Một số nhà khoa học trên thế giới đã trình bày phương pháp tách trực tiếp γoryzanol từ soapstock bằng dung môi (hình 1.3), hoặc tách γ-oryzanol từ phần còn
lại của soapstock sau khi chưng cất để thu hồi các axit béo bằng phương pháp chiết
bằng dung dịch lỏng siêu tới hạn [17].
Soapstock

Hòa tan trong hỗn hợp dung môi

Chiết γ-oryzanol

Dung dịch chứa γ-oryzanol
(20-30%)

Axit béo và KCl (sản phẩm phụ)
Hình 1.3. Sơ đồ tách γ-oryzanol từ soapstock

.

Phương pháp chiết γ-oryzanol bằng phương pháp dung môi thông thường
không cho hiệu suất cao, trong khi đó chi phí của quá trình chiết bằng chất lỏng siêu
tới hạn lại đắt đỏ. Vìvây,c̣ cần phải nghiên cứu tìm ra môṭphương pháp cóhiêụ suất


9

cao với chi phívừa phải. Phương pháp chiết kết hơpc̣ với sử dungc̣ sóng siêu âm là
môṭphương pháp đem laịhiêụ quảcao, chi phíthấp, se làmôṭphương pháp hứa heṇ
̃thay thếcác phương pháp cũtrong tương lai.
TaịViêṭNam, đã có một vài đề tài nghiên cứu được coi là tiền đề cho việc điều
chế FA từ các sản phẩm phụ có chứa γ-oryzanol, ví dụ như dầu kiềm thải
(soapstock) – một sản phẩm phụ của ngành chế biến dầu cám gạo. Đó là đề tài:
“Thủy phân gamma oryzanol bằng phương pháp đồng dung môi và phân tích đồng
thời các sản phẩm của phản ứng bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp”
1.3. Các ứng dụng của axit ferulic
1.3.1. Tác nhân chống oxy hóa
Giống như nhiều phenol khác, FA cũng thể hiện các hoạt tính chống oxy hóa
bằng cách nhường một nguyên tử hydro từ nhóm phenolic hydroxyl của nó [1].
Điều này được chứng minh bằng một thí nghiệm với loài chuột bị phù nề chân, kết
quả cho thấy hoạt tính kháng viêm mạnh của FA [6]. Ngoài ra, thí nghiệm còn cho
thấy khả năng chống oxy hóa của axit phenolic là tương đương với Lecithin. Sự ổn
định tính cộng hưởng trong phân tử FA là nguyên nhân chính về tính chất chống oxy
hóa của nó.

1.3.2. Tác nhân chống lão hóa và bệnh đái tháo đường
Bệnh tiểu đường, rối loạn nội tiết phổ biến nhất ở con người được biểu hiện
bởi sự gia tăng đường huyết, khi các gốc tự do được sinh ra liên tục và sự mất cân
bằng giữa pro – oxy hóa và chất chống oxy hóa [1]. Điều này được giải thích là do
sự có mặt của streptozotocin sinh ra các gốc tự do – nguyên nhân chính của bệnh
tiểu đường.
FA giúp trung hòa các gốc tự do hiện diện trong tuyến tụy, do đó FA có tác
dụng làm giảm độc tính của streptozotocin. Việc làm giảm độc tính này có thể giúp
các tế bào β sinh sản thêm insulin trong tuyến tụy, làm tăng việc sử dụng glucose từ
các mô gan, từ đó làm giảm nồng độ glucose trong máu [8].


10

1.3.3. Tác nhân ngăn ngừa sự đổi màu lương thực
FA đã được sử dụng để duy trì màu sắc của đậu xanh, ngăn chặn sự đổi màu
của trà xanh, và quá trình oxy hóa của chuối chuyển sang màu đen, nghĩa là FA có
tác dụng làm giảm tính nhiễm khuẩn [10].
1.3.4. FA là tiền thân của vanillin
Trong những năm qua, sự xuất hiện của vanilin có ý nghĩa rất lớn trong thị
trường hương vị. Nó được sử dụng như một chất gia vị trong thực phẩm, đồ uống,
dược phẩm và các ngành công nghiệp khác.
Vanillin cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp nước hoa cho việc tạo ra
chất lượng tốt của nước hoa, trong các sản phẩm làm sạch, trong thức ăn chăn nuôi
và dược phẩm để giảm các mùi khó chịu hay mùi vị của thuốc. Sinh tổng hợp
vanillin từ FA (hình 1.4) được thực hiện bằng việc chuyển đổi của FA vào feruloyl
SCoA (giảm feruloyl coenzym A) sử dụng ATP (adenosine triphosphate) và CoASH
(giảm coenzym A). Loại bỏ nước và CH3COSCoA (giảm acetyl coenzyme A) phân
tử chuyển đổi feruloyl SCoA cuối cùng vào vanillin.
Ngoài các chức năng trên, vanilin còn được sử dụng trong việc pha dung dịch

thuốc hiện màu, sử dụng trong việc chạy sắc ký bản mỏng.


11

Hình 1.4. Sơ đồ sinh tổng hợp vanillin từ FA
(Nguồn internet)
1.3.5. Sử dụng axit ferulic trong mỹ phẩm
FA là một chất có khả năng chống tia UV mạnh, FA ức chế sự hình thành
melanin thông qua ức chế cạnh tranh với Tyrosine. Nó có khả năng bảo vệ làn da
chống lại các tia cực tím, tia bức xạ năng lượng mặt trời. Khi FA kết hợp với
vitamin E và vitamin C thì nó tăng khả năng bảo vệ da lên khoảng 4 – 8 lần, hàm
lượng hỗn hợp trong một thí nghiệm được báo cáo là FA (0.5%), vitamin E (1%) và
vitamin C (15%) [8].
1.3.6. Tác nhân chống ung thư
FA có tác dụng kích thích các enzyme có lợi, tăng cường các gen UGT enzyme
(UDP-glucuronosyltransferases) hoạt động mạnh trong gan, do đó phân giải tốt các
hợp chất gây ung thư, vì vậy phòng ngừa được ung thư đường tiêu hóa [5]. Gen
UGT xúc tác liên hợp cho các hợp chất ngoại sinh và nội sinh với acid glucuronic,
tăng cường độ hòa tan trong nước tạo điều kiện cho sự bài tiết qua mật và nước tiểu
[7]. FA cũng ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư ruột kết, tế bào ung thư vú
[11]. Ngoài ra, FA còn giảm tác dụng phụ của hóa trị và xạ trị của ung thư bằng cách
tăng phòng thủ miễn dịch tự nhiên [9].


12

1.3.7. Tác dụng bảo vệ phổi và tim mạch
Nicotine là một trong những hợp chất độc hại chính của khói thuốc lá. Nó gây
ra các tổn thương tế bào do các quá trình oxy hóa làm tăng peroxid hóa lipid, khi có

mặt của FA thì một số phản ứng ngược lại với quá trình oxy được thiết lập. FA gây
ra một sự gia tăng đáng kể các chất chống oxy hóa nội sinh, bảo vệ các tế bào khỏi
bị hư hại do quá trình oxy hóa. FA bảo vệ màng bằng cách dập tắt các gốc tự do tấn
công màng. Nó cũng ức chế sự rò rỉ của các enzyme có hại, có tác dụng điều hòa
huyết áp [14]. Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng muối natri của FA giảm lipid
trong máu, ức chế kết tập tiểu cầu và ngăn ngừa sự hình thành huyết khối [16].
1.3.8. Chất bảo quản thực phẩm
FA được sử dụng như chất bảo quản thực phẩm đầu tiên được thực hiện tại
Nhật Bản, bảo quản cam và để ức chế Autoxidation trong dầu hạt lanh [15]. Ngoài
ra, khi có mặt đồng, sắt, các hợp chất phenolic hay FA còn được dùng làm chất ổn
định trong mỡ động vật và trong dầu đậu tương.
1.4. Dầu kiềm thải soapstock – nguyên liệu điều chế axit ferulic
Dầu kiềm thải soapstock làmôṭloaịsản phẩm phu đc̣ ươcc̣ thải ra có hàm lươngc̣ γoryzanol cao. Không chỉriêng dầu cám gao,c̣ màtrong tất cảcác quy trinh. sản xuất dầu
thưcc̣ vâṭtrên thếgiới như dầu đâụ nành, dầu hướng dương, dầu mè,…đều có sản
phẩm phụ soapstock, môṭsản phẩm phu cc̣ óhàm lươngc̣ lớn các hợp chất cógiá tri,c̣việc
tối ưu hóa các điều kiện tách chiết các hợp chất có giá trị này với chi phí thấp sẽ
mang lại lợi ích kinh tế không nhỏ cho ngành công nghiệp sản xuất dầu ăn [10].
Trong đề tài này tập trung nghiên cứu về soapstock của dầu cám gạo với một
hàm lượng không nhỏ γ-oryzanol.


13

Hinhh̀ 1.5. Công thức cấu taọ các hơpg̣ chất của γ-oryzanol
Dầu cám gạo thường được trích ly từ cám gạo bằng dung môi n-hexan (dùng
loại dung môi đạt tiêu chuẩn thực phẩm) hoặc bằng phương pháp sử dụng chất lỏng
siêu tới hạn. Dầu cám gạo thô thu được sau quá trình trích ly được tinh chế bằng
phương pháp vật lý hoặc phương pháp hóa học, trong đó phương pháp hóa học
thường cho sản phẩm dầu tinh có màu sắc đẹp mắt và độ đục thấp hơn, tuy nhiên
phần lớn các hợp chất có giá trị như γ-oryzanol, vitamin E, axit ferulic, axit phytic,

…thường bị mất mát trong quá trình tinh chế; thay vì trở thành thành phần dinh
dưỡng quý giá trong dầu cám gạo thì các hợp chất này lại nằm trong các sản phẩm
phụ của nhà máy, trong đó hàm lượng γ-oryzanol cao nhất được tìm thấy trong dầu
kiềm thải soapstock.
Ảnh hưởng của các quá trình khác nhau trong quy trình tinh chế dầu cám gạo
đến hàm lượng γ-oryzanol trong dầu cám được nghiên cứu bởi tác giả Krishna [2],
theo đó 93.0 – 94.6% γ-oryzanol trong dầu cám gạo bị mất đi vào soapstock, dẫn
đến sự mất mát các hợp chất có giá trị trong dầu cám gạo. Do vậy, việc thu hồi lại
hàm lượng γ-oryzanol từ soapstock hoặc thủy phân nó để điều chế FA là nghiên cứu
rất cần thiết.
Xét vềmăṭcấu trúc thìγ-oryzanol làmôṭhơpc̣ chất rất khóbi c̣ thủy phân do các
nhóm thếdangc̣ cholesterol lànhóm thếlớn (hình 1.5), gây nên hiêụ ứng không gian,
môṭmăṭcản trởcác tác nhân hóa hocc̣ tấn công nhóm chức este, măṭkhác hiêụ ứng