Khảo sát điều kiện phối huyền phù curcumin vào nền gelatin định hướng làm thực phẩm chức năng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN MINH THÁI

KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN PHỐI HUYỀN PHÙ
CURCUMIN VÀO NỀN GELATIN ĐỊNH HƢỚNG
LÀM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
C u nn n :C n n

ệH

Mã số : 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, t án 07 năm 2011

i

ọ


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG – HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : .....................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA…………

ii


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

---------------

---oOo--TP. HCM, ngày 06 tháng 7 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN MINH THÁI

Giới t nh : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 09/5/1986

N i sinh : B nh Dư ng

Chuyên ngành : Cơng nghệ hóa học
MSHV: 09050969

1- TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN PHỐI HUYỀN PHÙ CURCUMIN VÀO NỀN
GELATIN ĐỊNH HƢỚNG LÀM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
-

Đi u chế nguyên liệu cho quá tr nh khảo sát, bao gồm dịch sục huy n ph nano
curcumin b ng phư ng pháp sục h i nước và đi u chế hệ gel t bột gelatin;

-

Khảo sát quá tr nh phối huy n ph curcumin vào n n gelatin;

-

Khảo sát ảnh hưởng của phụ gia đến t nh chất hệ gelatin – curcumin, bao gồm: chất đi u

ch nh pH (acid citric); chất bảo quản (natri benzoate và kali sorbate); chất tạo vị ngọt
(đường D-glucose và saccharose);

-

Ph n t ch, đánh giá ảnh hưởng của nồng độ curcumin và nồng độ phụ gia đến t nh chất
hệ gel sau khi phối và sự biến đ i một số ch tiêu: ngoại quan, màu sắc, độ b n curcumin,
c t nh hệ gel theo thời gian bảo quản.

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/07/2010.
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01/07/2011.
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN
Nội dung và đ cư ng Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ M N
KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

iii

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành nhờ sự hỗ trợ và đóng góp tích cực của nhiều cá

nhân cùng tập thể. Sau đây, cho tôi được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến:
- Cơ Lê Thị Hờng Nhan – người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi thực hiện
luận văn, đặc biệt cô đã giúp tôi định hướng nghiên cứu và đề ra phương pháp
luận phù hợp;
- Cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận
lợi để tơi có thể hồn thành luận văn đúng hạn;
- Xin cảm ơn các thầy cơ tḥc bợ mơn Hóa hữu cơ, Hóa thực phẩm – Khoa Kỹ
thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Tp. HCM, các thầy cô thuộc bợ mơn Hóa
thực phẩm, Đại học Cơng Nghiệp Tp. HCM cùng các bạn sinh viên K2006,
K2007 đã có những hỗ trợ rất nhiệt tình và kịp thời nhằm đảm bảo luận văn
được thực hiện theo mục đích và nợi dung nghiên cứu đã hoạch định.
Mợt lần nữa, kính gửi lời tri ân đến quý thầy cơ bợ mơn Hóa hữu cơ nói riêng và
Khoa Kỹ thuật Hóa học nói chung đã truyền đạt kiến thức cho chúng tôi, đặc biệt
xin cảm ơn các anh chị học viên cao học K2009 – những người bạn đã cùng bên tôi
trong thời gian thực hiện đề tài, cho tôi nhiều lời khuyên, bài học kinh nghiệm lý
thú và vơ cùng bở ích.

Tp. Hồ Ch Minh, ngày 01 tháng 7 năm 2011

Học viên
N u ễn Min T ái

iv


ABSTRACT
The median diameters of curcuminoid particles before and after being dispersed in gelatin
matrix were almost unchanged, as demonstrated by DLS results: 490nm and 495nm,
respectively as well as the mophorlogy observed by SEM. The presence of gelatin – a
natural polymer had sufficient effect on the chemical stability of curcumin as suggested

from Infrared (IR) Spectrum and Ultra violet – visible (UV – Vis) results. The approproate
concentration of curcumin suspended in gelatin matrix was suggested at 0.0224g/l
(curcumin amount reduced 1.87% after 12 days of preservation). In addition, the impact of
the properties and concentration of food additives (preservatives, pH adjustment, sugars)
on gelatin – curcumin matrix has been estimated by studying the changes of color (CIE –
Lab), gel strength (hardness, springiness and cohessiveness) and curcumin stability
throughout a period time of preservation. Using acid citric as pH adjusment agent has
shown lightly impact on curcumin stability. The suitable concentration of sodium
benzoate and potassium sorbate have been chosen were 0.05% (w/w); the percentage
(w/w) of sugars: D-glucose and saccharose added into gelatin – curcumin matrix were
suggested within ranges of lower 10% and lower 15%, respectively. Besides, the
contamination of samples were tested, revealed that there were no presentation of bad
batteria. This study provides a novel gelatin dosage formulation to increase the
bioavailability of curcumin during oral administration and thus, shows promise for
functional food application.

v


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tỷ lệ nồng độ gelatin/nước đi u chế hệ gel làm giá mang hoạt chất curcumin khảo sát có
giá trị th ch hợp là: 2/20 (g/ml). Liên kết hydro h nh thành giữa curcumin và gelatin được
kiểm chứng thông qua kết quả so sánh ph hồng ngoại (IR) của gelatin nguyên liệu và hệ
gelatin – curcumin. Kết quả SEM cho thấy hạt curcumin có dạng cầu ở k ch thước
nanomet và ph n bố đồng đ u trong khối gel, k ch thước huy n ph curcumin trước và sau
khi phối vào n n gel hầu như không thay đ i (đường k nh trung b nh xác định b ng
phư ng pháp DLS cho kết quả lần lượt 490 và 495nm). Sự hiện diện của các cấu tử b
sung vào hệ (bao gồm curcumin và một số phụ gia thực phẩm) có ảnh hưởng khác nhau
đến lý t nh và ngoại quan hệ theo kết quả khảo sát màu sắc (CIE-Lab) và ph n t ch c
t nh. Độ b n hoạt chất curcumin được đánh giá dựa trên biến thiên hàm lượng curcumin

trong mẫu theo thời gian bảo quản. Mẫu phối curcumin ở nồng độ 0,0224g/l có độ b n
hoạt chất tốt (hàm lượng curcumin giảm 1,87% sau 12 ngày khảo sát) và yếu tố cảm quan
th ch hợp. Mẫu phối phụ gia acid citric (đi u ch nh pH) cho thấy giảm pH mẫu khơng có
tác dụng b n hóa hoạt chất. Nồng độ chất bảo quản natri benzoate và kali sorbate khảo sát
th ch hợp là 0,05%. Mẫu phối đường D-glucose và saccharose có ngưỡng giới hạn nồng
độ th ch hợp được lựa chọn lần lượt: < 10% và <15%. Ngoài ra, kết quả kiểm tra độ nhiễm
khuẩn cũng chứng tỏ các mẫu phối theo quy tr nh và đi u kiện bảo quản đ u không bị
nhiễm khuẩn, đáp ứng yếu tố vệ sinh an toàn thực phẩm.

vi


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong
luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
HVTH

N u ễn Min T ái

vii


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ......................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
ABSTRACT ............................................................................................................... iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ vi
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... vii
MỤC LỤC ................................................................................................................ viii
DANH MỤC H NH .................................................................................................... x

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. xii
DANH MỤC SƠ ĐỒ ............................................................................................... xiii
DANH MỤC PHỤ LỤC .......................................................................................... xiv
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... xv
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 1
1.1 CURCUMIN ................................................................................................................. 1
1.1.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 1
1.1.2 Đặc điểm ........................................................................................................... 1
1.1.3 Tính chất vật lý [54] ......................................................................................... 1
1.1.4 Cấu trúc hố học............................................................................................... 2
1.1.5 Ng̀n gốc ......................................................................................................... 4
1.1.6 Phản ứng và vai trò của curcumin trong thực phẩm [16] ................................ 5
1.1.7 Sản xuất [16]..................................................................................................... 6
1.2 THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TRONG C NG NGHIỆP NANO THỰC PHẨM . 7
1.2.1 Thực phẩm chức năng ....................................................................................... 7
1.2.2 Vai trò của việc sử dụng thực phẩm chức năng [51] ........................................ 7
1.2.3 Chức năng cơ bản của thực phẩm chức năng [51] ........................................... 8
1.2.4 Thực phẩm chức năng trong công nghiệp nano thực phẩm .............................. 8
1.3 GELATIN ................................................................................................................... 10
1.3.1 Giới thiệu ........................................................................................................ 10
1.3.2 Các dạng pha của gelatin [4] ......................................................................... 10
1.3.3 So sánh cấu trúc gel của gelatin và các polysaccharide................................. 11
1.3.4 Tính chất – đặc điểm [38] ............................................................................... 12
1.3.5 Gelatin - hệ dẫn truyền hoạt chất ................................................................... 13
1.3.6 Đặc điểm của gelatin làm chất mang tạo phức polyion .................................. 14
1.3.7 Một số phương pháp chế tạo hệ chất mang gelatin ........................................ 14
1.4 T M HIỂU CHUNG VỀ PHỤ GIA THỰC PHẨM ................................................ 17
1.4.1 Phân loại phụ gia theo chức năng sử dụng..................................................... 18
1.4.2 Một số loại phụ gia thông dụng [20] .............................................................. 21

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 26
2.1 MỤC ĐÍCH – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................. 26
2.2 GIỚI HẠN – PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................. 26
2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 27
viii


2.3.1 Nguyên liệu – Hóa chất................................................................................... 27
2.3.2 Thiết bị - Dụng cụ ........................................................................................... 28
2.3.3 Quy trình thực nghiệm .................................................................................... 31
2.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................. 33
2.4.1 Đánh giá cảm quan ......................................................................................... 33
2.4.2 Đo cơ tính hệ gel ............................................................................................. 34
2.4.3 Đo quang phổ hấp thu UV – vis ...................................................................... 36
2.4.4 Phương pháp đo màu theo hệ màu CIE .......................................................... 36
2.5 TR NH TỰ TI N HÀNH .......................................................................................... 39
2.5.1 Điều chế huyền phù curcumin......................................................................... 39
2.5.2 Khảo sát hệ nền gelatin................................................................................... 40
2.5.3 Khảo sát quá trình phối curcumin vào hệ nền gelatin .................................... 41
2.5.4 Khảo sát ảnh hư ng của phụ gia thực phẩm .................................................. 43

CHƢƠNG 3. K T QUẢ - BÀN LUẬN .................................................................. 46
3.1 ĐIỀU CH HUYỀN PHÙ CURCUMIN ................................................................. 46
3.2 ĐIỀU CH HỆ GEL GELATIN .............................................................................. 51
3.2.1 Tính chất nguyên liệu gelatin .......................................................................... 51
3.2.2 Khảo sát lựa chọn t lệ gelatin ....................................................................... 52
3.3 KHẢO SÁT T LỆ HUYỀN PHÙ CURCUMIN PHỐI CH VÀO NỀN GEL
GELATIN ................................................................................................................... 59
3.3.1 Hình thái hệ gelatin – curcumin ..................................................................... 59
3.3.2 Khả năng tương tác giữa curcumin và gelatin trong hệ ................................. 61

3.3.3 Khảo sát độ bền phân tán của submicron curcumin trong nền gelatin .......... 62
3.3.4
nh hư ng của huyền phù curcumin đến mợt số tính chất hệ......................... 62
3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA Đ N TÍNH CHẤT HỆ NỀN
GELATIN – CURCUMIN......................................................................................... 70
3.4.1 Chất điều ch nh pH acid citric) ..................................................................... 70
3.4.2 Chất bảo quản ................................................................................................. 76
3.4.3 Chất tạo vị ngọt đường ................................................................................. 88
3.4.4 Kiểm tra độ nhiễm khuẩn của các mẫu phối chế .......................................... 100

CHƢƠNG 4. K T LUẬN & KI N NGHỊ ........................................................... 101
4.1 K T LUẬN ............................................................................................................... 101
4.2 KI N NGHỊ .............................................................................................................. 104

ix


DANH MỤC H NH
H nh 1.1 Các đồng ph n cis-keto, trans-keto và enol của curcumin .................................... 2
H nh 1.2 Quá tr nh tautomer hóa của các dẫn xuất curcumin .............................................. 2
H nh 1.3 Cấu trúc không gian của curcumin dạng enol và diketone ................................... 3
H nh 1.4 Các nhóm chức có hoạt t nh sinh học trong curcumin .......................................... 4
H nh 1.5 Kiểu liên kết trong mạng lưới gel của biopolymer ............................................. 11
H nh 1.6 Đặc điểm liên kết tạo cấu trúc mạng lưới không gian......................................... 12
H nh 2.1 Một số thiết bị ph n t ch phục vụ cho quá tr nh nghiên cứu ............................... 30
H nh 2.2 Phư ng pháp đo Bloom gel gelatin ..................................................................... 36
H nh 3.1 Dịch sục submircon curcumin ph n tán trong dung môi nước ........................... 46
H nh 3.2 Khác biệt màu sắc hệ huy n ph curcumin ......................................................... 47
H nh 3.3 Ph HPLC tại các bước sóng 245; 425 và 280nm .............................................. 49
H nh 3.4 Bột gelatin nguyên liệu ....................................................................................... 51

H nh 3.5 Màu sắc và độ trong mẫu gel ở các tỷ lệ nồng độ gelatin ................................... 52
H nh 3.6 Biến thiên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đơng đặc của hệ sol – gel gelatin ..... 53
H nh 3.7 Biến thiên c t nh mẫu gel tại các giá trị tỷ lệ hàm lượng gelatin khác nhau ..... 54
H nh 3.8 Biến thiên màu sắc trong không gian màu CIE................................................... 56
H nh 3.9 Ngoại quan và h nh thái gel gelatin (tỷ lệ G/N 2/20) .......................................... 58
H nh 3.10 H nh thái hệ gel phối huy n ph curcumin trong các n n hệ polymer .............. 60
H nh 3.11 Ph hấp thu hồng ngoại của gelatin nguyên liệu và hệ gelatin - curcumin ....... 61
H nh 3.12 Ph n bố đường k nh hạt .................................................................................... 62
H nh 3.13 Màu sắc và độ trong gel gelatin phối huy n ph curcumin ở các nồng độ khác
nhau.................................................................................................................................... 63
H nh 3.14 Biến thiên độ ẩm theo thời gian tại các giá trị nồng độ huy n ph khảo sát ..... 64
H nh 3.15 Biến thiên nồng độ curcumin theo thời gian bảo quản...................................... 65
H nh 3.16 Biến thiên màu sắc trong n n gelatin trắng tại các giá trị nồng độ curcumin
khảo sát .............................................................................................................................. 67
H nh 3.17 Biến thiên c t nh hệ gel ở các nồng độ curcumin khảo sát .............................. 68
H nh 3.18 H nh thái hệ gel gelatin – curcumin phối phụ gia acid citric (pH =4) ............... 70
H nh 3.19 Biến thiên hàm lượng curcumin trong mẫu theo thời gian ở các giá trị pH khác
nhau.................................................................................................................................... 72
H nh 3.20 Biến thiên màu sắc (hệ màu CIE-Lab) mẫu gelatin – curcumin ở các giá trị pH
khác nhau ........................................................................................................................... 74
H nh 3.21 Biến thiên c t nh mẫu gelatin – curcumin ở các giá trị pH khác nhau ............ 75
H nh 3.22 So sánh h nh thái gelatin – curcumin khi thêm chất bảo quản .......................... 76
H nh 3.23 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các nồng độ natri benzoate
khảo sát .............................................................................................................................. 78
x


H nh 3.24 Biến thiên màu sắc mẫu gelatin – curcumin theo thời gian tại các nồng độ Natri
Benzoate ............................................................................................................................ 80
H nh 3.25 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian ở các giá trị nồng độ Natri Benzoate khảo

sát ....................................................................................................................................... 81
H nh 3.26 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các nồng độ kali sorbate khảo
sát ....................................................................................................................................... 83
H nh 3.27 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các giá trị nồng độ kali sorbate khảo
sát ....................................................................................................................................... 85
H nh 3.28 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian ở các giá trị nồng độ kali sorbate khảo sát
........................................................................................................................................... 86
H nh 3.29 H nh ảnh b mặt hệ gelatin – curcumin b sung chất tạo vị ngọt (nồng độ 15%)
........................................................................................................................................... 89
H nh 3.30 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị nồng độ D-glucose
khảo sát .............................................................................................................................. 91
H nh 3.31 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các giá trị nồng độ D-glucose khảo
sát ....................................................................................................................................... 93
H nh 3.32 Biến thiên độ cứng mẫu theo thời gian tại các giá trị nồng độ D-glucose khảo
sát ....................................................................................................................................... 94
H nh 3.33 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị nồng độ saccharose
khảo sát .............................................................................................................................. 96
H nh 3.34 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các nồng độ saccharose khảo sát .... 97
H nh 3.35 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian tại các giá trị nồng độ saccharose khảo sát
........................................................................................................................................... 98

xi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số dung môi tr ch ly curcumin ...................................................................... 6
Bảng 1.2 Phạm vi sử dụng một số chất bảo quản (FAO và WHO) ................................... 17
Bảng 1.3 Phạm vi sử dụng một số chất bảo quản (Bộ Y tế) .............................................. 18
Bảng 1.4 Độ ngọt tư ng ứng của một số loại đường thông thường ................................... 21
Bảng 2.1 Danh mục nguyên liệu và hóa chất..................................................................... 27

Bảng 2.2 Danh mục thiết bị th nghiệm ............................................................................ 28
Bảng 2.3 Phư ng pháp nghiên cứu tư ng ứng cho một số ch tiêu đánh giá ..................... 33
Bảng 2.4 Loại đầu đo tư ng ứng đặc điểm cần đánh giá cho t ng loại mẫu ..................... 34
Bảng 3.1 T nh chất – đặc điểm hệ huy n ph curcumin .................................................... 47
Bảng 3.2 T nh chất nguyên liệu gelatin sử dụng ................................................................ 51
Bảng 3.3 Đánh giá ngoại quan n n gel ở các tỷ lệ nồng độ gelatin* ................................. 52
Bảng 3.4 Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc của hệ sol – gel ở các tỷ lệ nồng độ.. 53
Bảng 3.5 Biến thiên c t nh gel ở các tỷ lệ nồng độ gelatin khảo sát ................................ 54
Bảng 3.6 Biến thiên màu sắc theo tỷ lệ nồng độ gelatin phối chế ..................................... 55
Bảng 3.7 So sánh ngoại quan mẫu khảo sát và mẫu tham khảo......................................... 57
Bảng 3.8 So sánh c t nh mẫu khảo sát và mẫu tham khảo ............................................... 57
Bảng 3.9 Đánh giá ngoại quan mẫu gelatin – curcumin ở các giá trị nồng độ huy n ph *63
Bảng 3.10 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị nồng độ huy n ph
khảo sát .............................................................................................................................. 65
Bảng 3.11 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các nồng độ huy n ph khảo sát .... 66
Bảng 3.12 C t nh mẫu tại các nồng độ huy n ph khảo sát ............................................. 68
Bảng 3.13 Đánh giá ngoại quan mẫu gelatin – curcumin ở các giá trị pH khác nhau* ..... 71
Bảng 3.14 Màu sắc mẫu tại các giá trị pH khảo sát ........................................................... 71
Bảng 3.15 C t nh mẫu tại các giá trị pH khảo sát............................................................. 71
Bảng 3.16 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị pH khảo sát ....... 72
Bảng 3.17 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các giá trị pH khảo sát ................... 73
Bảng 3.18 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian tại các giá trị pH mẫu khảo sát ............. 75
Bảng 3.19 Ngoại quan mẫu gelatin – curcumin tại các giá trị nồng độ natri benzoate* .... 77
Bảng 3.20 Màu sắc mẫu tại các nồng độ natri benzoate khảo sát ...................................... 77
Bảng 3.21 C t nh mẫu tại các nồng độ natri benzoate khảo sát ....................................... 77
Bảng 3.22 Hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị nồng độ natri benzoate ...... 78
Bảng 3.23 Biến thiên màu sắc theo thời gian tại các nồng độ natri benzoate khảo sát ...... 79
Bảng 3.24 Biến thiên c t nh theo thời gian tại các nồng độ natri benzoate khảo sát ........ 81
Bảng 3.25 Ngoại quan mẫu khảo sát biến thiên nồng độ kali sorbate* ............................. 82
Bảng 3.26 Màu sắc mẫu tại các nồng độ kali sorbate khảo sát .......................................... 82

xii


Bảng 3.27 C t nh mẫu tại các nồng độ kali sorbate khảo sát ........................................... 82
Bảng 3.28 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các nồng độ kali sorbate khảo
sát ....................................................................................................................................... 83
Bảng 3.29 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các nồng độ kali sorbate khảo sát .. 84
Bảng 3.30 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian tại các nồng độ kali sorbate khảo sát .... 86
Bảng 3.31 So sánh t nh chất hệ gelatin – curcumin phối natri benzoate và kali sorbate... 88
Bảng 3.32 Đánh giá ngoại quan mẫu khảo sát biến thiên nồng độ đường D-glucose........ 90
Bảng 3.33 Màu sắc mẫu tại các nồng độ đường D-glucose khảo sát ................................. 90
Bảng 3.34 C t nh mẫu tại các nồng độ D-glucose khảo sát ............................................. 90
Bảng 3.35 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các giá trị nồng độ D-glucose
khảo sát .............................................................................................................................. 91
Bảng 3.36 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các nồng độ D-glucose khảo sát .... 92
Bảng 3.37 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian tại các nồng độ D-glucose khảo sát ...... 93
Bảng 3.38 Đánh giá ngoại quan mẫu tại các nồng độ saccharose khảo sát*...................... 95
Bảng 3.39 Màu sắc mẫu tại các nồng độ saccharose khảo sát ........................................... 95
Bảng 3.40 C t nh mẫu tại các nồng độ saccharose khảo sát............................................. 95
Bảng 3.41 Biến thiên hàm lượng curcumin theo thời gian tại các nồng độ saccharose khảo
sát ....................................................................................................................................... 96
Bảng 3.42 Biến thiên màu sắc mẫu theo thời gian tại các nồng độ saccharose khảo sát ... 96
Bảng 3.43 Biến thiên c t nh mẫu theo thời gian tại các nồng độ saccharose khảo sát ..... 98
Bảng 3.44 So sánh t nh chất hệ gelatin – curcumin phối D-glucose và Saccharose .......... 99
Bảng 4.1 Đặc trưng t nh chất hệ phối phụ gia b sung vào n n gelatin - curcumin......... 103

xiii


DANH MỤC SƠ ĐỒ

S đồ 2.1 Quy tr nh thực nghiệm ....................................................................................... 31
S đồ 2.2 Quy tr nh đi u chế huy n ph curcumin ............................................................ 39
S đồ 2.3 Quy tr nh phối huy n ph curcumin vào n n gelatin......................................... 42

DANH MỤC PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1 ......................................................................................................................... 1
PHỤ LỤC 2 ......................................................................................................................... 8
PHỤ LỤC 3 ....................................................................................................................... 10
PHỤ LỤC 4 ....................................................................................................................... 16
PHỤ LỤC 5 ....................................................................................................................... 17
PHỤ LỤC 6 ....................................................................................................................... 20
PHỤ LỤC 7 ....................................................................................................................... 25

xiv


MỞ ĐẦU
Curcumin (curcuminoid) c ng với tinh dầu là hai thành phần ch nh trong th n rễ
nghệ vàng. Với bản chất là polyphenol tự nhiên có hoạt t nh sinh học mạnh như kháng
ung thư, kháng viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn – nấm , curcumin ngày nay được sử
dụng rộng rãi trong nhi u lĩnh vực: y học, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng...
Tuy nhiên, khuyết điểm ch nh của hoạt chất này là t nh không tan trong nước (độ
tan kém: 11ng/ml [1]) và ph n hủy nhanh dẫn đến sinh khả dụng thấp, đặc biệt khi
curcumin được hấp thu qua đường uống. Đi u này g y lãng ph nguồn nguyên liệu do hiệu
suất sử dụng kém.
Trong vài thập niên trở lại đ y, vấn đ được giải quyết hiệu quả nhờ sự can thiệp
của công nghệ nano. Ch nh khả năng cải thiện độ hòa tan, độ b n ph n tán của một số hợp
chất có hoạt t nh sinh học trong mối liên hệ với môi trường và đi u kiện sinh lý c thể,
cơng nghệ nano đã và đang góp phần đẩy mạnh hiệu quả sử dụng và mở rộng ti m năng
ứng dụng của các thành phần chức năng ở nhi u lĩnh vực khác nhau.

T những ưu điểm đó, năm 2009, nhóm nghiên cứu v hợp chất thiên nhiên –
Khoa Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Ch Minh đã phát triển thành
công phư ng pháp sục h i nước đi u chế hệ huy n ph curcumin ph n tán ở k ch thước
nano. Kết quả ban đầu cho thấy nhi u triển vọng ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm
do hệ huy n ph đi u chế có k ch thước trung b nh khoảng 500nm [45]; đặc biệt không sử
dụng bất k thành phần trợ ph n tán nào khác (hầu hết các công tr nh nghiên cứu trước
đ y thường sử dụng hóa chất trợ ph n tán, dẫn đến thu h p phạm vi ứng dụng do ảnh
hưởng của yếu tố độc t nh).
Trên c sở kế th a các kết quả nghiên cứu v t nh chất, đặc điểm, xu hướng
nghiên cứu sử dụng hoạt chất curcumin; đồng thời tiếp tục triển khai hướng phát triển khả
năng ứng dụng của hệ huy n ph submircon curcumin trong thực phẩm, chúng tôi thiết
lập đ tài nghiên cứu: “K ảo sát điều kiện p ối u ền p ù curcumin v o nền gelatin
địn ƣớn ứn dụn l m t ự p ẩm ứ năn . Thông qua quá tr nh khảo sát s bộ,
đ tài được đ xuất dựa trên ph n t ch các ưu điểm ch nh như sau:
Thứ nhất, b ng cách kết hợp kỹ thuật – công nghệ nano trong thực phẩm, đặc biệt
là “thực phẩm chức năng khơng ch khắc phục khuyết điểm độ hịa tan thấp mà còn giúp
tăng cường hiệu quả sử dụng của curcumin cũng như các hoạt chất dễ ph n hủy và có mức
độ tư ng hợp kém với mơi trường nói chung.
Thứ hai, vấn đ sử dụng các polymer sinh học như hệ dẫn truy n với định hướng
cải thiện độ hòa tan trong nước và khai thác ti m năng ứng dụng của hoạt chất curucmin
trong lĩnh vực thực phẩm chức năng đang được ưu tiên lựa chọn. Song song đó, tận dụng
xv


các nguồn nguyên liệu thiên nhiên dồi dào, an toàn và hỗ trợ sức khỏe cũng là mục tiêu
mũi nhọn khi mà con người đang phải đối mặt với nhi u cuộc khủng hoảng tồn cầu v
lư ng thực, ơ nhiễm mơi trường. Trên c sở đó, đ tài lựa chọn nguồn nguyên liệu gelatin
– một loại protein dẫn xuất t collagen. Khơng những có khả năng đáp ứng các yêu cầu v
t nh tư ng hợp và ph n hủy sinh học trong ứng dụng thực phẩm, gelatin với đặc t nh gel
hóa “ đảo nhiệt và một số t nh chất c – lý đặc trưng, cho thấy có khả năng làm giá mang

hoạt chất hiệu quả.
Nh n chung, thông qua phư ng pháp tiếp cận mới – dựa trên phát triển hệ ph n
tán hoạt chất curcumin trong n n chất mang dạng gel có cấu trúc cố định, đ tài hướng đến
cải thiện độ b n ph n tán của huy n ph curcumin và t đó hỗ trợ cho khả năng hịa tan
trong nước của hợp chất này. Bên cạnh đó, ưu điểm nguồn nguyên liệu sử dụng rất dồi
dào và có nguồn gốc thiên nhiên giúp khắc phục khuyết điểm của hầu hết các công tr nh
nghiên cứu hiện tại là khả năng ứng dụng hạn chế trong thực phẩm do sử dụng các chất
trợ ph n tán và bảo vệ hợp chất curcumin khơng đảm bảo an tồn cho sức khỏe.

xvi


Chương 1 – Tổng quan

1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1

CURCUMIN

1.1.1

Giới thiệu

Curcumin là hợp chất hóa thực vật dạng polyphenol được t m thấy trong thiên
nhiên t một số giống c y Nghệ (Curcuma) khác nhau [17]. T l u, curcumin được biết
đến như một loại phẩm màu tạo sắc vàng cam đặc trưng d ng trong thực phẩm. Bên cạnh
đó các thuộc t nh sinh học quý của curcumin đã và đang thu hút sự quan t m đáng kể
nh m đáp ứng nhu cầu t m kiếm những nguồn nguyên liệu thiên nhiên an toàn và hiệu quả
phục vụ cho các ngành công nghiệp c bản như: dược phẩm, thực phẩm

1.1.2

Đặ điểm

Curcumin là thành phần ch nh quan trọng nhất trong th n rễ nghệ, trong đó
curcumin chiếm t 50 – 60%, demethoxycurcumin chiếm 20 – 30% còn bisdemethoxy
chiếm t 7 – 20%, t y loại nguyên liệu nghệ và đi u kiện chiết tách. Để ch hỗn hợp của
dẫn xuất trên người ta thường d ng thuật ngữ “curcuminoid . Tuy nhiên do dẫn xuất
curcumin chiếm tỷ lệ lớn nên các dẫn xuất trên vẫn có thể gọi là “curcumin [54].
Curcumin là pigment tan trong dầu, không tan trong nước ở pH acid hoặc trung
t nh, tan trong dung dịch ki m. Khả năng tạo màu nhờ h nh thành dạng enol trong dung
môi (khoảng 95% trường hợp), t y thuộc vào t nh chất của dung môi mà c chế của các
nhóm mang màu sẽ khác nhau [16].
Curcumin cũng được biết đến là một trong những polyphenol tự nhiên có hoạt
t nh sinh học mạnh nhất, bao gồm khả năng kháng ung thư, kháng viêm, chống oxy hóa,
kháng khuẩn, nấm [1].

1.1.3

Tín

ất vật lý [54]

Curcumin là tinh thể dạng bột màu vàng cam, có điểm nóng chảy ở 1830C.
Pigment màu curcumin tan trong dầu, không tan trong nước ở pH acid và pH
trung hoà (độ tan <10g/ml ở 250C), tan trong ki m, acetone, dichloromethane,
dichloroethylene, dimethylsulfoxide, benzene, acid acetic và trong dung dịch có t nh cồn
như ethanol, methanol ... Để tan được trong nước, curcuminoid phải kết hợp với các chất
hoạt động b mặt như sodium dodecyl sulfate, cetylpyridinium bromide, gelatine,
polysaccharide, polyethylenglycol, cyclodextrin. Trong dung dịch, thành phần màu chủ

Trang 1


Chương 1 – Tổng quan

yếu thể hiện dạng tautomer keto – enol và tu thuộc vào loại dung mơi có thể tồn tại đến
95% dạng enol.
Trong môi trường trung t nh, dung dịch curcumin có màu vàng, mơi trường acid
có màu vàng ánh lục (vàng chanh), có màu t cam đến đỏ t m trong môi trường ki m.
Màu của curcuminoid b n với nhiệt độ, không b n với ánh sáng và khi có sự hiện diện của
SO2 với nồng độ ≥ 10ppm.
Dung dịch curcumin trong dung môi hữu c có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng
khoảng t 420 – 430 mm.

1.1.4

Cấu trú

ố ọc

Curcumin có cấu trúc -diketone v vậy chúng có thể tồn tại dưới dạng đồng ph n
h nh học: s-cis-diketone, s-trans-diketone, cis-enol.

H n 1.1 Cá đồn p ân is-keto, trans-keto v enol ủ curcumin

Curcumin tồn tại ở hai dạng hỗ biến là keto và enol do quá tr nh tautomer hoá.
Dạng keto thường ở dạng pha rắn, còn dạng enol ở trong pha lỏng. Trong cấu trúc enol có
liên kết hydro nội ph n tử nên cấu trúc enol b n h n cấu trúc keto. C n b ng giữa hai
dạng này phụ thuộc vào loại dung môi và nhiệt độ môi trường. Trong dung môi không
ph n cực, c n b ng sẽ có xu hướng dịch chuyển sang dạng enol.

H n 1.2 Quá tr n t utomer

Trang 2

ủ

á dẫn xuất curcumin


Chương 1 – Tổng quan

Dạng enol b n h n ketone nhờ có liên kết hydro nội ph n tử và ph n tử ở dạng
liên hợp. Ở dạng dung dịch, dạng enol chiếm ưu thế. Cấu trúc dạng enol hoàn toàn phẳng
và cho phép cộng hưởng bên trong 2 phần benzene. Kết quả là curcumin dạng enol thể
hiện một mũi hấp thu mạnh ở v ng nh n thấy. Ngược lại, cấu trúc của dạng ketone lại
xoắn nên hấp thụ ở v ng tử ngoại gần.

H n 1.3 Cấu trú k

n

i n ủ curcumin dạn enol v diketone

Dạng đồng ph n enol có 3 proton có thể ion hóa tư ng ứng với 1 nhóm enolic và
2 nhóm phenolic. Khi ph n li, dạng enol ph n li thành 2 loại anion. Một loại h nh thành do
sự ph n li proton của nhóm enolic có bước sóng hấp thu cực đại là 429nm và loại kia do
sự ph n li proton của nhóm phenolic có bước sóng hấp thư cực đại 531nm.
Enolic proton hoạt động h n phenolic proton và enolic proton có t nh acid trội
nhất trong 3 proton. Enolic proton đóng vai trị quan trọng đối với quá tr nh ph n li và trao

đ proton liên quan đến c chế loại bỏ gốc tự do của curcumin. Đi u đó có nghĩa là trong
suốt quá tr nh trao đ i proton để loại bỏ gốc tự do, proton enolic là proton đầu tiên tách ra.

Và trong c chế SPLET (Sequential proton loss electron), curcumin đầu tiên vận
chuyển sang dạng monoanion b ng cách tách enolic proton.

Trang 3


Chương 1 – Tởng quan

Curcumin có giá trị hoạt t nh sinh học cao là do trong công thức cấu tạo của
curcumin có các nhóm hoạt t nh sau:

H n 1.4 Cá n

m

ứ

oạt tín sin

ọ tron curcumin

1. Nhóm parahydroxyl: hoạt t nh chống oxy hố;
2. Nhóm keto: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào;
3. Nhóm liên kết đôi: kháng viêm, kháng ung thư, chống đột biến tế bào.
Ngoài các thành phần kể trên, một lượng nhỏ các chất dầu và nhựa tồn tại trong
bột nghệ (tumeric) có thể vẫn tồn tại trong curcumin. Đó là các sesquiterpene, arturmeron, turmeron A, turmeron B Đặc trưng cấu trúc của curcuminoid cũng như độ
tinh khiết của chúng có thể được xác định thông qua các dữ kiện thu được t các phư ng

pháp TLC, HPLC, IR, MS và NMR.

1.1.5

Nguồn gốc

Curcumin được chiết tách chủ yếu trong th n rễ nghệ, bao gồm 7 giống nghệ
ch nh: Curcuma longa Linn., C. xanthorrhiza Roxb., C. Wenyujin, C. sichuannsis, C.
kwangsiensis, C. aeruginosa Roxb. Và C. elata Roxb. Các giống nghệ này được trồng trọt
ở Trung Quốc. Trong đó nguồn thu curcumin ph biến nhất là giống nghệ vàng Curcuma
longa Linn – thuộc họ g ng Zingiberaceae có nguồn gốc t Ấn Độ.
Với đặc điểm là c y ưa ẩm, ưa sáng và có thể chịu bóng; c y có biên độ sinh thái
rộng, th ch nghi được với nhi u kiểu v ng kh hậu khác nhau. T n i có kh hậu nhiệt đới
điển h nh, nhiệt độ trung b nh khoảng 25 – 260C đến những n i có kh hậu cận nhiệt đới
núi cao, nhiệt độ trung b nh dưới 200C, với m a đông lạnh kéo dài nghệ vẫn tồn tại và
sinh trưởng phát triển tốt [54].

Trang 4


Chương 1 – Tổng quan

Ở Việt Nam, nghệ cũng được coi là một c y trồng có ở khắp các địa phư ng, t
v ng đồng b ng ven biển đến v ng núi cao trên 1500 m và một số n i thuộc huyện Quản
Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Mèo Vạc (Hà Giang); S n Hồ, Phong Th (Lai Ch u)

1.1.6

Phản ứn v v i trò ủa curcumin trong thực phẩm [16]

Curcumin tạo màu vàng đ p trong dung dịch nước khi ở dạng huy n ph với nồng
độ 5 – 500mg/kg thực phẩm và b n trong thực phẩm khơ, nhờ khả năng b n nhiệt nên
curcumin có thể sử dụng trong các loại thực phẩm có trãi qua quá tr nh xử lý nhiệt.
Một số c chế phản ứng của curcumin với các cấu tử thực phẩm được công bố
bao gồm: c chế tẩy trắng cấu tử mang màu b ng SO2 (trên 100ppm) và c chế tạo phức
với một số muối (citrate, phtalate). Các cấu tử mang màu ch nh tr với cloride, phosphate
và bicarbonate [43].
Các cấu tử mang màu ch nh của curcumin đóng vai trị là chất chống oxy hóa
trong thực phẩm. Hoạt động và c chế phản ứng của curcumin tạo t nh chất chống oxy
hóa đã được nghiên cứu và kiểm sốt khá hiệu quả, hầu hết các tác giả của những công
tr nh này đ u cho r ng tác nh n chủ yếu là hydroxyl moiety [4][30] [39][40] trong khi một
số khác lại cho r ng có sự liên quan đến cặp liên kết bội và các nhóm carbonyl một cách
riêng rẽ hay đồng thời, c ng với nhóm hydroxyl [30][40][39[42]. Các nghiên cứu ch ra
r ng curcumin có khả năng oxy hóa rất mạnh. Curcumin ưu điểm h n các phụ gia khác
nhờ khả năng chống peroxy hóa lipid trong thực phẩm (cao h n 8 lần so với vitamin E
[36] và tốt h n sản phẩm chống oxy hóa butylate hydroxytoluene (BHT) t ng hợp [27].
Curcumin giúp tạo ra thực phẩm chứa t chất béo bị oxy hóa và các gốc tự do (khả
năng ngăn ng a h nh thành gốc tự do), nhờ vậy, tăng cường hiệu quả kéo dài thời gian bảo
quản sản phẩm. Khả năng chống oxy hóa mạnh của curcumin đóng vai trị quan trọng
trong việc bảo quản món curry trong thời gian dài mà không bị ôi thiu.
Các gốc tự do sản sinh t hoạt chất sau c chế phản ứng kháng oxy hóa trở nên
yếu dần, hoạt động kém và khơng b n, nhờ vậy t độc t nh h n so với các dạng phenolic
t ng hợp BHT hay BHA.
Cấu tử mang màu trong ph n tử curcumin cịn có thể đóng vai trị chất nhạy sáng
(trong một số hệ) của oxy nguyên tử, gốc tự do, superoxide, một mặt g y nên tác động
không b n của các sản phẩm thực phẩm chứa curcumin, mặt khác sự oxy hóa nhờ ánh
sáng trong một số hệ dẫn đến sự biến đ i cấu trúc và nhờ vậy có khả năng sát khuẩn.

Trang 5

Chương 1 – Tởng quan

1.1.7

Sản xuất [16]

Curcumin có thể chiết tách t nguồn tự nhiên hoặc thu b ng phư ng pháp t ng
hợp hóa học. Tuy nhiên curcumin t ng hợp không được sử dụng như phụ gia d ng trong
thực phẩm.
Curcumin thu được nhờ quá tr nh kết tinh dịch chiết t củ nghệ vàng theo phư ng
pháp tr ch ly với nhi u dung môi khác nhau và trong sản phẩm thường lẫn một lượng nhỏ
nhựa và tinh dầu. Sự lựa chọn dung môi t y thuộc vào yêu cầu chiết tách và tiêu chuẩn
quy định. Một số loại dung môi thường được sử dụng, bao gồm:
Bản 1.1 Một số dun m i trí

Isopropanol
Ethyl acetate

Acetone
Carbon dioxide

Methanol
Ethanol

l

ur umin

Trong quy tr nh sản xuất curcumin, isopropanol được sử dụng nh m

tinh chế sản phẩm curcumin
Được sử dụng với mục đ ch thay thế các dung môi chứa chlor như
dichloroethane, ethyl acetate với khả năng ph n cực được xem là dung
môi chiết tách cho chất lượng và hiệu suất đạt yêu cầu trong quy tr nh
sản xuất thư ng phẩm curcumin
Cũng là một loại dung môi sử dụng trong quy tr nh sản xuất curcumin
Hiện vẫn chưa được ứng dụng trên quy mô công nghiệp. Tuy nhiên
dung môi này có t m năng thay thế hiệu quả cho các loại dung môi
chứa chlor cũng như hạn chế sự hiện diện của vết dung môi trong sản
phẩm
Dung môi chủ yếu được sử dụng cho mục đ ch thu hồi curcumin dạng
tinh khiết
Dung môi được sử dụng ph biến nhất do khả năng hịa tan hồn tồn
curcumin

Hạn chế lớn nhất của curcumin ch nh là khả năng hòa tan trong nước kém và dễ
ph n hủy dưới ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Tuy nhiên với đặc trưng v cấu trúc
hóa học, curcumin chứng tỏ là một trong những polyphenol tự nhiên có hoạt t nh sinh học
mạnh nhất, cho thấy ti m năng ứng dụng trong thực phẩm. Không những thế, theo kết quả
nghiên cứu [49] ch ra r ng, việc sử dụng curcumin ở k ch thước nano khơng ch cải thiện
độ hịa tan mà cịn hỗ trợ khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, dẫn đến khả năng ứng dụng
làm chất bảo quản cho thực phẩm. Như vậy, kết hợp công nghệ nano giải quyết vấn đ độ
hòa tan của curcumin với mục tiêu làm thực phẩm chức năng được xem là định hướng
hoàn toàn ph hợp.

Trang 6


Chương 1 – Tổng quan

1.2

THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TRONG C NG NGHIỆP NANO
THỰC PHẨM

1.2.1

Thực phẩm chứ năn

Một lĩnh vực khác mà công nghệ thực phẩm được sử dụng ngày càng gia tăng là
các thành phần thực phẩm chức năng như hư ng liệu thực phẩm và chống oxy hóa, mục
tiêu là cải thiện chức năng của các thành phần này trong hệ thực phẩm, giúp hạn chế nồng
độ sử dụng [21], đ y được xem là một trong những xu hướng mới nhất của khoa học thực
phẩm [25] và được gọi chung là thực phẩm chức năng.
Có nhi u định nghĩa khác nhau liên quan đến khái niệm thực phẩm chức năng,
theo Cục thông tin thực phẩm quốc tế, thực phẩm chức năng là các dạng thực phẩm mang
lại lợi ch cho sức khỏe bên cạnh chức năng dinh dưỡng căn bản [41]. Thông tư số 08/TTBYT ngày 23/8/2004 của Bộ Y tế Việt Nam cũng đ cập: “Thực phẩm chức năng là thực
phẩm d ng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong c thể người, có tác dụng dinh
dưỡng, tạo cho c thể t nh trạng thoải mái, tăng sức đ kháng và giảm bớt nguy c g y
bệnh . Trong thời gian gần đ y, nghiên cứu mở rộng được thực hiện nh m nghiên cứu
t nh chất hỗ trợ sức khỏe của các dạng hợp chất hóa thực vật khác nhau, bao gồm việc t m
kiếm nguồn nguyên liệu và phư ng pháp bao bọc mới để kết hợp các thành phần chức
năng trong các sản phẩm thực phẩm [33].

1.2.2

V i trò ủa việc sử dụng thực phẩm chứ năn [51]

Sức khỏe của con người t y thuộc vào các yếu tố như di truy n, mơi trường sống,
dinh dưỡng và phịng trị bệnh, trong đó yếu tố dinh dưỡng để phịng ng a các bệnh tật

đóng vai trị quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe.
Nhi u nghiên cứu khoa học đã ch ra r ng, tầm vóc th n thể, thể lực con người do
các yếu tố như: dinh dưỡng, di truy n, thể dục thể thao, mơi trường... Theo đó, yếu tố dinh
dưỡng chiếm tỷ trọng cao nhất 31%, tất nhiên là bảo đảm đủ chất và phải có chế độ dinh
dưỡng hợp lý. Tia phóng xạ, tia cực t m, chất thải công nghiệp, kh thải ô tô, xe máy,
nguồn nước ơ nhiễm là những tác động có hại và là nguyên nh n ch nh của các bệnh
tim mạch, ung thư, và các bệnh nguy hiểm khác. Ngoài ra, sức khỏe của chúng ta còn bị
ảnh hưởng bởi sự căng thẳng, áp lực nhi u mặt trong cuộc sống. Tất cả những nguyên
nh n trên đã làm cho hệ miễn dịch khơng có đủ đi u kiện hoạt động, sức đ kháng của c
thể ngày một kém đi và c thể rất dễ mắc bệnh.
Với việc sử dụng thực phẩm chức năng mỗi ngày đã có những tác động rất hiệu
quả trong việc hỗ trợ đi u trị và phòng chống một số bệnh. Nhờ t nh chất chống oxy hóa,
tăng miễn dịch giúp các tế bào c thể chống lại sự lão hóa, giúp b sung cho c thể những
Trang 7


Chương 1 – Tởng quan

Vitamin và khống chất là những nhóm chất hữu c cần thiết mà c thể khơng thể tự t ng
hợp được. Các nhà khoa học cũng dự báo r ng: Thực phẩm chức năng ch nh là thức ăn
của con người thế kỷ 21.

1.2.3

Chứ năn

ơ bản của thực phẩm chứ năn [51]

 Chức năng thải độc: đưa ra khỏi c thể những chất cặn bã, chất độc đã lưu trữ
l u ngày, chủ yếu là theo đường bài tiết, có thể qua da;

 Chức năng dinh dưỡng: b sung vi chất dinh dưỡng cần thiết vào t ng tế bào;
 Chức năng bảo vệ: giúp c thể chống lại các tác nh n có hại t mơi trường bên
ngồi.

1.2.4

Thực phẩm chứ năn trong

n n

iệp nano thực phẩm

Trong thời gian gần đ y, công nghệ nano đã tiến s u vào nhi u lĩnh vực khác
nhau và đóng góp nhi u lợi ch to lớn cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là một số
ngành công nghiệp mũi nhọn như vi điện tử, hàng không và công nghiệp dược. Sự phát
triển của các ngành công nghiệp này dựa trên nguồn kiến thức căn bản và những nghiên
cứu ứng dụng trong vật lý, hóa học, sinh học, kỹ thuật và khoa học vật liệu [21]. Ngược
lại những ứng dụng của công nghệ nano trong lĩnh vực thực phẩm vẫn còn rất hạn chế.
Tuy nhiên, hiện nay, những thành tựu và khám phá thú vị v công nghệ và kỹ thuật nano
bắt đầu tác động đến công nghiệp thực phẩm và một số ngành cơng nghiệp khác có liên
quan. Nó tác động đến những kh a cạnh quan trọng t vấn đ an toàn thực phẩm đến t ng
hợp những ph n tử mới của sản phẩm và thành phần thực phẩm [10].
Bảo mật thực phẩm, các phư ng pháp dẫn truy n trị liệu, những công cụ mới cho
công nghệ tế bào và công nghệ ph n tử sinh học, vật liệu mới để phát hiện t nh trạng
nhiễm bệnh, cải thiện vấn đ bảo vệ môi trường là một trong những v dụ điển h nh cho sự
kết hợp hiệu quả giữa công nghệ nano với khoa học, kỹ thuật nông nghiệp và thực phẩm.
Vật liệu nano d ng trong thực phẩm được ph n thành 3 loại ch nh: vô c , hữu c
và vật liệu cấu trúc nano được gắn thêm một số nhóm chức nh m những mục đ ch nhất
định (cải thiện độ b n, tạo một số hoạt t nh ). Vật liệu nano hữu c (nhi u hợp chất có
nguồn gốc thiên nhiên) được d ng (hoặc được biến t nh) trong thực phẩm/ sản phẩm chăn

nuôi nh m tăng sự khả năng sử dụng, hấp thu và cải thiện sinh khả dụng của vitamin, các
hoạt chất chống oxy hóa trong c thể so với những đư ng lượng khối truy n thống. Do
tồn tại nhi u t nh chất mới, của vật liệu nano đem lại nhi u c hội cho ngành công nghiệp
thực phẩm. Cấu trúc nano trong thành phần thực phẩm được phát triển và cho thấy khả
năng cải thiện m i vị, c cấu và độ b n của sản phẩm. Tuy nhiên các nhà khoa học cũng
có ý kiến cho r ng vật liệu nano bao gồm nhi u hợp chất c bản khác nhau có thể tạo ra
Trang 8


Chương 1 – Tổng quan

những rủi ro mới và độc nhất cho sức khỏe con người và môi trường và địi hỏi những
dạng thức kiểm sốt an tồn mới [1].
Việc nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong công nghệ
nano đối với lĩnh vực thực phẩm vẫn đang mở ra nhi u c hội và thách thức. Bởi lẽ so với
những kiến thức c sở của vật liệu khối vốn đã được thiết lập khá hoàn ch nh, việc nghiên
cứu và ứng dụng t nh chất của vật liệu nano vẫn đang diễn ra song hành, do đó cần có
những định hướng th ch hợp, tập trung vào một số yếu tố ưu tiên như mức độ an tồn/độc
hại, vấn đ mơi trường, t nh kinh tế, nhu cầu và sự thỏa mãn của người tiêu d ng [21]
Đã có một số cơng tr nh nghiên cứu được công bố gần đ y, liên quan mật thiết
đến phư ng pháp tiếp cận việc phát triển và thay thế nguồn nguyên liệu polymer làm hệ
dẫn truy n hoạt chất curcumin. Chẳng hạn đ tài nghiên cứu của [15]. Nhờ đặc t nh tạo
micelle tư ng tự chất hoạt động b mặt của HMS – một loại tinh bột được biến t nh kỵ
nước, kết quả cho thấy khả năng cải thiện độ hòa tan curcumin được tăng lên đáng kể
(1670 lần). Tuy nhiên, vật liệu tinh bột biến t nh này vẫn còn nhi u hạn chế, đặc biệt ở
hiệu suất bao bọc curcumin và giới hạn của tỷ lệ nhóm kỵ nước được gắn trên cấu trúc
mạch polysaccharide do yếu tố an toàn sức khỏe. Một số hướng tiếp cận khác bao gồm
phát triển kỹ thuật tạo hệ vi nhũ [25], vi hạt rắn lỏng (SLN) [34], hạt tiểu ph n nano với
lớp vỏ polymer [37] hay dạng hydrogel [9] để làm chất mang và kiểm sốt q tr nh
phóng th ch. Tuy đạt hiệu suất cao và tăng cường hoạt t nh cho curcumin, hạn chế chung

của các hướng nghiên cứu này là sự hiện diện các hợp chất (tạo cấu trúc, nhũ hóa, trợ
ph n tán, tạo liên kết ngang ) trong quá tr nh đi u chế.
Với định hướng như trên, đ tài xem xét lựa chọn nguồn nguyên liệu gelatin làm
giá mang hoạt chất curcumin dựa trên khả năng khắc phục nhược điểm v mực độ an toàn
thực phẩm và một số t nh chất c – lý độc đáo của gelatin.

Trang 9