Nghiên cứu tách chiết một số hợp chất polyphenol trong vỏ quả măng cụt Garcinia mangostana L để ứng dụng làm phụ gia thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT MỘT SỐ HỢP CHẤT
POLYPHENOL TRONG VỎ QUẢ MĂNG CỤT
(GARCINIA MANGOSTANA L.) ĐỂ ỨNG DỤNG LÀM
PHỤ GIA THỰC PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HÀ NỘI - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT MỘT SỐ HỢP CHẤT
POLYPHENOL TRONG VỎ QUẢ MĂNG CỤT
(GARCINIA MANGOSTANA L.) ĐỂ ỨNG DỤNG LÀM
PHỤ GIA THỰC PHẨM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. NGUYỄN THỊ MINH TÚ

Hà Nội - 2018


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn với đề tài “Nghiên cứu tách chiết
một số hợp chất polyphenol trong vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L.) để
ứng dụng làm phụ gia thực phẩm” là cơng trình nghiên cứu và sáng tạo do tơi thực
hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Tú. Số liệu kết quả trình bày
trong nghiên cứu là hồn tồn trung thực và chưa cơng bố trong bất cứ cơng trình
khoa học nào khác.

Học viên

Ngũn Thị Quỳnh Hoa

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

I

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú, GS.
Hirotoshi Tamura và Ths. Nguyễn Thị Hiền đã tận tình trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ
em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cảm ơn cơ, cảm ơn thầy, cảm ơn chị, không chỉ
là người soi đường dẫn lối, cho em những bài học và kiến thức mênh mông, cô, thầy và
chị giống như người mẹ, người cha, người chị lớn của em vậy. Sẽ khơng có em trưởng
thành như ngày hơm nay nếu khơng có mọi người.
Trân trọng cảm ơn các bạn sinh viên trong phòng nghiên cứu C4-204 trường đại học
Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là Trâm. Cảm ơn cậu đã đồng hành cùng tớ một quãng đường
tuổi trẻ, có khó khăn, thử thách, thất bại, mệt mỏi, nhưng sau tất cả là nhiệt huyết chảy bỏng
chưa bao giờ tắt, tinh thần và sự nỗ lực không biết mệt mỏi, tiếng cười vang và những niềm
hạnh phúc. Cảm ơn cậu đã cùng tớ nhìn bầu trời xanh ngát của ngôi trường Bách Khoa Hà
nội thân thương.
Trân trọng cảm ơn các bạn sinh viên phòng nghiên cứu A-301 trường đại học Kagawa,
đặc biệt là Rika, Andika, Mudrika và Dong Dong. Tớ vẫn luôn cảm thấy thời gian trôi qua
quá nhanh khi chúng ta cùng nhau học tập, cùng nhau chém gió tung trời, cùng nhau khám
phá đất nước mặt trời mọc. Tuổi trẻ của tớ thật sự rực rỡ khi tớ gặp các cậu, hy vọng, 9 năm
sau, như lời đã hứa hẹn, chúng ta sẽ lại tụ họp một lần nữa.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Công nghệ Sinh học & Công nghệ
Thực phẩm, trường đại học Bách Khoa Hà Nội và trường đại học Kagawa cùng quỹ học
bổng JASSO đã mang lại cho em nền tảng vững chắc và những cơ hội quý giá.
Cuối cùng, con muốn cảm ơn ba mẹ thật nhiều. Ba từng nói “Dù con có làm gì đi
chăng nữa, dù cho bất kì điều gì đến với con, vẫn ln có ba mẹ ở phía sau”, mẹ bảo rằng
“Con hãy cứ làm bất kì điều gì mà con muốn, đi nơi nào mà con muốn đến, miễn là con
cảm thấy hạnh phúc”. Cảm ơn ba mẹ đã luôn là chỗ dựa vững chắc cho con, cho con một
cuộc sống hạnh phúc, cho con đủ can đảm để ln tiến lên phía trước.
Con mong khơng phụ lòng ba mẹ!
Hà nội, 9/2018

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

II


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. II
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... V
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT .......................................... VIII
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 2
1.1 Giới thiệu chung về cây măng cụt và vỏ măng cụt ........................................... 2
1.2 Giới thiệu chung về polyphenol và một số polyphenol trong vỏ măng cụt ....... 5
Polyphenol............................................................................................................... 5
1.2.1 Anthocyanin ................................................................................................... 6
1.2.3 Xanthone ........................................................................................................ 8
1.2.2 Tannin .......................................................................................................... 11
1.3 Tổng quan về một số phương pháp chiết, phân tách, làm sạch polyphenol ... 13
1.3.1 Phương pháp chiết, phân tách polyphenol ................................................... 13
1.3.2 Phương pháp làm sạch polyphenol .............................................................. 14
1.4 Một số cơng trình nghiên cứu về tách chiết và ứng dụng polyphenol trong vỏ
quả măng cụt ở Việt Nam và trên thế giới ............................................................... 16
1.5 Phụ gia thực phẩm ................................................................................................ 30
1.5.1 Chất màu thực phẩm .................................................................................... 31

1.5.2 Chất bảo quản thực phẩm ............................................................................. 32
1.5.3 Chất trợ lắng ................................................................................................. 32
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 32
2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................... 33
2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu ............................................................................... 33
2.1.2 Thiết bị - Dụng cụ - Hóa chất....................................................................... 33
2.2 Phương pháp phân tích ........................................................................................ 34
2.2.1 Phương pháp phân tích hóa lý ...................................................................... 34
2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh ..................................................................... 40
2.3 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 41
Sơ đồ nghiên cứu ................................................................................................... 41
2.3.1 Phương pháp nghiên cứu khảo sát và lựa chọn phương án xử lí nguyên liệu
vỏ măng cụt ........................................................................................................... 42
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình tách chiết một số polyphenol
(anthocyanin, xanthone, tannin) từ vỏ quả măng cụt ............................................ 43
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

III


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
2.3.3 Phương pháp nghiên cứu đánh giá chất lượng các chiết xuất polyphenol thu
được ....................................................................................................................... 45
2.3.4 Phương pháp nghiên cứu đánh giá tiềm năng ứng dụng các chiết xuất
polyphenol thu được làm phụ gia thực phẩm ........................................................ 47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 49
3.1 Kết quả nghiên cứu khảo sát và lựa chọn phương án xử lí nguyên liệu vỏ
măng cụt ...................................................................................................................... 49

3.1.1 Kết quả nghiên cứu khảo sát nguyên liệu vỏ măng cụt ............................... 49
3.1.2 Kết quả nghiên cứu lựa chọn phương án xử lí nguyên liệu vỏ măng cụt .... 52
3.2 Kết quả nghiên cứu xây dựng quy trình tách chiết một số polyphenol
(anthocyanin, xanthone, tannin) từ vỏ măng cụt ..................................................... 54
3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện cơng nghệ đến qúa
trình chiết polyphenol từ vỏ măng cụt .................................................................. 54
3.2.2 Kết quả nghiên cứu phân tách một số polyphenol (anthocyanin, xanthone,
tannin) từ vỏ măng cụt .......................................................................................... 58
3.2.3 Đề xuất quy trình tách chiết một số polyphenol (anthocyanin, xanthone,
tannin) từ vỏ măng cụt .......................................................................................... 60
3.3 Kết quả nghiên cứu đánh giá chất lượng các chiết xuất polyphenol thu được
…………………………………………………………………………………..62
3.3.1 Kết quả nghiên cứu định tính, đánh giá chiết xuất anthocyanin thu được ... 62
3.3.2 Kết quả nghiên cứu định tính chiết xuất xanthone thu được ....................... 66
3.3.3 Kết quả nghiên cứu định tính chiết xuất tannin thu được ............................ 66
3.3.4 Kết quả nghiên xác định và đánh giá khả năng chống oxi hóa của các chiết
xuất polyphenol thu được ...................................................................................... 68
3.4 Kết quả nghiên cứu đánh giá tiềm năng ứng dụng các chiết xuất polyphenol
thu được làm phụ gia thực phẩm .............................................................................. 69
3.4.1 Kết quả nghiên cứu đánh giá tiềm năng ứng dụng làm chất màu cho thạch
agar của anthocyanin ............................................................................................. 69
3.4.2 Kết quả nghiên cứu đánh giá tiềm năng ứng dụng làm chất bảo quản sữa của
xanthone ................................................................................................................ 72
3.4.3 Kết quả nghiên cứu đánh giá tiềm năng ứng dụng làm chất trợ lắng của
tannin ..................................................................................................................... 74
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 77
4.1 Kết luận ................................................................................................................. 77
4.2 Kiến nghị ............................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 78
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 81

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

IV


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cây măng cụt và quả măng cụt........................................................................ 2
Hình 1.2 Phân bố măng cụt tại Việt Nam ....................................................................... 3
Hình 1.3 Q trình chín của quả măng cụt ..................................................................... 4
Hình 1.4 Cấu trúc cơ bản của anthocyanin ..................................................................... 6
Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của xanthone.......................................................................... 8
Hình 1.6 Cấu trúc của commelinin ............................................................................... 15
Hình 2.1 Nguyên liệu vỏ măng cụt nghiên cứu ............................................................ 33
Hình 2.2 Một số thiết bị và dụng cụ chính trong nghiên cứu ....................................... 34
Hình 2.3 Các dạng cấu trúc chủ yếu của anthocyanin tại các pH khác nhau ............... 36
Hình 2.4 Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................... 41
Hình 2.5 Phương án xử lí vỏ măng cụt ......................................................................... 42
Hình 3.1 Tách các bộ phận (vỏ, cuống, ruột) từ quả măng cụt .................................... 51
Hình 3.2 Quy trình xử lí ngun liệu vỏ măng cụt ....................................................... 52
Hình 3.3 Vỏ măng cụt sau khi xử lí .............................................................................. 53
Hình 3.4 Khảo sát độ ẩm, hàm lượng polyphenol, anthocyanin, tannin trong nguyên
liệu tươi và nguyên liệu đã qua xử lí ............................................................................ 53
Hình 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng tách chiết polyphenol ...................... 55
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến khả năng tách chiết polyphenol ...... 56
Hình 3.7 Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng tách chiết polyphenol ..................... 57
Hình 3.8 Sự phân bố các polyphenol trong quá trình tách chiết .................................. 58

Hình 3.9 Sự phân tách các nhóm chất trong lớp nước (màu đỏ) và lớp dichlomethane
(màu vàng) sau khi chiết lỏng lỏng .............................................................................. 59
Hình 3.10 Sắc kí đồ của dịch chiết polyphenol trên HPLC ......................................... 59
Hình 3.11 Sắc kí đồ biểu diễn sự phân tách các nhóm hợp chất trong lớp nước và lớp
dichlomethane sau khi chiết lỏng lỏng ......................................................................... 59
Hình 3.12 Quy trình tách chiết một số polyphenol tannin (1), xanthone (2),
anthocyanin (3) từ vỏ măng cụt .................................................................................... 61
Hình 3.13 Tính chất đổi màu sắc theo pH của Anthocyanin ........................................ 63
Hình 3.14 Sơ đồ quy trình làm sạch anthocyanin bằng phương pháp tạo phức siêu
phân tử .......................................................................................................................... 63
Hình 3.15 So sánh anthocyanin trong vỏ măng cụt và quả dâu tây ............................. 64
Hình 3.16 Sự tinh sạch của anthocyanin sau các giai đoạn tách chiết trên sắc kí đồ ... 65
Hình 3.17 Sự suy giảm của anthocyanin (cyd-3-glu) mg/L sau các bước tách chiết ... 65
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

V


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hình 3.18 Sắc kí đồ định tính chiết xuất xanthone thu được ....................................... 66
Hình 3.19 Tính chất phản ứng với sắt (III) clorua và chì acetate của tannin ............... 67
Hình 3.20 Tính chất tạo kết tủa protein trong sữa của tannin ...................................... 67
Hình 3.21 So sánh khả năng chống oxi hóa của các chiết xuất polyphenol thu được
(nmolTrolox/mg) .......................................................................................................... 68
Hình 3.22 Sự tạo màu cho thạch agar của anthocyanin ............................................... 69
Hình 3.23 Sự tạo màu của anthocyanin cho thạch agar khi bổ sung ở các pH khác
nhau .............................................................................................................................. 69
Hình 3.24 Sự biến động cường độ màu sắc của anthocyanin dưới ảnh hưởng của nhiệt

độ, oxi, thời gian ........................................................................................................... 70
Hình 3.25 Sự biến động cường độ màu sắc của anthocyanin....................................... 70
Hình 3.26 Quan sát thời gian và đặc điểm hư hỏng của các mẫu sữa có và khơng bổ
sung xanthone ............................................................................................................... 72
Hình 3.27 Khuẩn lạc vi sinh vật tổng số của mẫu sữa khơng và có bổ sung xanthone
(độ pha lỗng 10-2, chang 0,1mL)................................................................................. 73
Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn sự tăng trưởng của vi sinh vật tổng số theo thời gian của
các mẫu sữa có và khơng bổ sung xanthone ................................................................. 73
Hình 3.29 Đánh giá tiềm năng ứng dụng tannin làm chất trợ lắng cho nước sấu ngâm
...................................................................................................................................... 74
Hình 3.30 So sánh độ đục của các mẫu nước sấu với các phương pháp xử lí khác nhau
...................................................................................................................................... 75
Hình 3.31 Đánh giá tiềm năng ứng dụng tannin làm chất trợ lắng cho nước cam ép .. 75
Hình 3.32 So sánh độ đục của các mẫu nước cam ép với các phương pháp xử lí khác
nhau .............................................................................................................................. 76

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

VI


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các cấu trúc phenolic ...................................................................................... 5
Bảng 1.2 Cấu tạo của các anthocyanidin ........................................................................ 6
Bảng ‎1.3 Một số xanthone được tách từ vỏ quả măng cụt ............................................. 9
Bảng ‎1.4 Phân loại tannin ............................................................................................. 11

Bảng ‎1.5 Một số nghiên cứu về polyphenol ................................................................. 16
Bảng ‎1.6 Một số nghiên cứu về xanthone trong vỏ măng cụt ...................................... 20
Bảng ‎1.7 Một số nghiên cứu về tannin trong vỏ măng cụt........................................... 23
Bảng ‎1.8 Một số nghiên cứu về anthocyanin trong vỏ măng cụt ................................. 25
Bảng ‎1.9 So sánh phụ gia thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp/nhân tạo.... 30
Bảng ‎3.1 Khảo sát tỉ lệ các bộ phận của vỏ măng cụt .................................................. 49
Bảng ‎3.2 Khảo sát một số thành phần hóa lí có trong vỏ măng cụt ............................. 50
Bảng ‎3.3 Khảo sát độ ẩm, hàm lượng polyphenol, anthocyanin, tannin trong vỏ măng
cụt ................................................................................................................................. 51
Bảng 3.4 Hiệu suất tách chiết polyphenol từ vỏ măng cụt ........................................... 62

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

VII


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

VIII

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

TT

Chú giải

Ký hiệu, chữ
cái viết tắt

1

HPLC

2

TCVN

3

DPPH

4

%CK

Tiếng anh
High Performance Liquid
Chromatography

Tiếng việt
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Tiêu chuẩn Việt nam

1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl

1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl
Phần trăm theo chất khô

:

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

LỜI MỞ ĐẦU
Mangosteen (Garcinia mangostana L.) hay cịn được biết đến là nữ hồng của các
loại quả, thuộc họ Clusiaceae, được trồng rộng rãi ở nhiều nước Đông Nam Á, Đông
Nam Ấn Độ và các khu vực có khí hậu nhiệt đới khác như Puerto Rico and Florida.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên từ quả măng cụt, đặc
biệt là phần vỏ quả vốn được coi như là phần bỏ đi.
Vỏ quả măng cụt chiếm tỉ lệ lớn so với tổng khối lượng quả, đã được báo cáo có
chứa rất phong phú các hợp chất polyphenol như phenolic axit[21], tannin[2],
xanthone[3], anthocyanin[2], v.v có hoạt tính sinh học như hoạt tính chống ung thư,
kháng viêm[23], kháng khuẩn[1], hoạt tính chống oxi hóa mạnh[6], có nhiều tính chất với
tiềm năng ứng dụng như khả năng kết tủa protein[16], khả năng tạo màu[13], v.v. Trên
thế giới người ta đã ứng dụng dịch chiết từ vỏ măng cụt để ứng dụng vào các ngành
nghề khác nhau kể cả ngành thực phẩm.
Việt nam nằm ở trong vùng khí hậu nhiệt đới, thích hợp cho sự sinh trưởng và
phát triển của cây măng cụt. Đặc biệt, măng cụt rất phổ biến ở vùng các tỉnh đông
nam Việt nam và khu vực sông Mê Kông, với diện tích che phủ 4,6 nghìn héc ta cho
năng suất 4,5 nghìn tấn trên năm[27]. Chính vì những lợi ích măng cụt mang lại, cũng
đã có những nghiên cứu về vỏ măng cụt ở Việt nam.
Để tiếp tục nghiên cứu và phát triển hơn nữa tiềm năng từ nguồn nguyên liệu quý
giá này, đề tài “Nghiên cứu tách chiết một số hợp chất polyphenol trong vỏ quả
măng cụt (Garcinia mangostana L.) để ứng dụng làm phụ gia thực phẩm“ được

tiến hành thực hiện với mục đích nâng cao giá trị của quả măng cụt, thay thế các phụ
gia thực phẩm nhân tạo bằng các hợp chất sinh học từ thiên nhiên, tận dụng nguồn tài
nguyên vốn được coi là phế thải, đồng thời giúp giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
1. Xây dựng quy trình tách chiết một số hợp chất polyphenol (anthocyanin, xanthone,
tannin) từ vỏ quả măng cụt.
2. Đánh giá chất lượng các chiết xuất polyphenol thu được.
3. Đánh giá tiềm năng ứng dụng các chiết xuất polyphenol thu được làm phụ gia thực
phẩm.
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung về cây măng cụt và vỏ măng cụt
Cây măng cụt, tên khoa học là Garcinia mangostana L. là một loài cây nhiệt đới
thuộc họ Bứa (Clusiaceae), có nguồn gốc từ Malaysia và những đảo thuộc vùng xích
đạo gần Indonesia, rất quen thuộc tại Đông Nam Á, là loại quả được phân vào nhóm
quả chức năng.
1.1.1 Đặc điểm thực vật
Măng cụt là loại cây lâu năm, cao trung bình 7-12m, nhưng cũng có thể cao đến
20-25m. Thân có vỏ màu nâu đen sậm, có nhựa màu vàng. Lá dày, dai và cứng, bóng,
mọc đối, màu lục sẫm, mặt trên của lá có màu sậm hơn mặt dưới, hình thn dài 1525cm, rộng 6-11cm, cuống dài 1-2cm. Hoa mọc đơn hay từng đơi. Theo kinh nghiệm
của những người trồng măng cụt thì sau khi trồng 5 năm, măng cụt mới ra hoa và kết
quả. Năm đầu chỉ thu được 15-20 quả/cây, sau 10 năm thu được từ 350-500 quả/cây,

sau 15 năm có thể thu được 1000-1500 quả/cây. Cây trổ hoa vào tháng 2-5, mùa vụ
măng cụt rất ngắn khoảng từ tháng 4-6 âm lịch hàng năm có thể thu hoạch quả trong
các tháng 5-8.

Hình 1.1 Cây măng cụt và quả măng cụt

1.1.2 Phân bố và sản lượng
Cây măng cụt là loài cây thích hợp với khí hậu nhiệt đới. Trên thế giới được trồng
nhiều ở các nước thuộc vùng xích đạo như khu vực Đông Nam Á, Ấn Độ, Myanma,
Srilanka, Thái Lan, Việt Nam, Philipines,v.v.
Tại Việt Nam, măng cụt phân bố chủ yếu ở hai vùng đồng bằng sông Cửu Long
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

2


CHƯƠNG 1: TỞNG QUAN
với diện tích khoảng 4900 ha, cho sản lượng khoảng 4500 tấn/năm. Theo dự án phát
triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa quả tươi của Việt Nam, dự kiến phát triển diện
tích trồng măng cụt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long lên khoảng 11300 ha, cho sản
lượng 24 000 tấn/năm[27]. Trong đó tập trung trồng chủ yếu tại các tỉnh Bến Tre, Vĩnh
Long, Trà Vinh và Bình Dương. Việt Nam đã có lúc là nơi có những vườn măng cụt
lớn nhất thế giới.

Hình 1.2 Phân bố măng cụt tại Việt Nam

1.1.3 Giới thiệu chung về vỏ quả măng cụt
Quả măng cụt

Quả có hình cầu trịn, đường kính khoảng 4-7cm, chia làm 2 phần chính là vỏ quả
và thịt quả, phía dưới có lá đài, phía đỉnh có đầu nhuỵ. Mỗi quả trung bình nặng 6080g. Quả măng cụt được mệnh danh là “nữ hoàng của các loại quả”, ruột trắng ngà,
chia thành nhiều múi có vị chua ngọt, mùi thơm thu hút, chứa hàm lượng vitamin cao,
rất tốt cho sức khỏe. Măng cụt là lọại quả quý rất ngon rất phổ biến được ưa chuộng.
Vỏ quả măng cụt
Vỏ quả măng cụt chiếm phần lớn khối lượng của quả, là phần được nghiên cứu
nhiều nhất nhờ chứa nhiều hợp chất có tính ứng dụng cao trong nhiều ngành công
nghiệp như công nghiệp dệt, mỹ phẩm, y học và sinh học.
Trong q trình chín, màu sắc vỏ quả bắt đầu thay đổi màu từ xanh và tím dần
cuối cùng là màu đỏ tím đậm, vỏ ngồi cùng của quả dày và cứng, lớp vỏ trong xốp,
lớp vỏ trong cùng màu đỏ tươi như rượu vang.

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

3


CHƯƠNG 1: TỞNG QUAN

Quả xanh

Tím 1/5 quả

Tím 2/5

Tím 3/5

\

Tím 4/5

Tím hồn tồn

Tím thẫm

Hình 1.3 Q trình chín của quả măng cụt

Thành phần hóa học của vỏ quả măng cụt:
Nghiên cứu hóa thực vật cho thấy quả măng cụt chứa các hidroxy-xanthone,
prenyl xanthone, flavonoid và triterpenoid[7].
Tác dụng tốt của vỏ quả măng cụt:
Tăng cường thể lực, tạo sự phấn chấn trong tinh thần, chống mệt mỏi, giảm
cholesterol xấu, tốt cho người bệnh cao huyết áp, giảm hơi miệng, chữa bệnh ngồi da
như chàm, viêm da, mụn trứng cá, vẩy nến, làm chậm q trình lão hóa, ngăn ngừa
nguy cơ mắc bệnh ung thư, giúp giảm cân, làm dịu bệnh hen suyễn và giảm thiểu dị
ứng phát khởi, chống viêm nhiễm trùng, giảm dị ứng khởi phát, ngăn ngừa biến chứng
các bệnh về mắt.
Ứng dụng của vỏ quả măng cụt:
Ở Ấn Độ, măng cụt được kê vào nhiều thang thuốc cổ truyền, đặc biệt chống viêm,
chữa tiêu chảy, ức chế dị ứng, làm giản phế quản trong bệnh hen suyễn. Làm thuốc
chống dịch tả, bệnh lỵ, kháng vi khuẩn, kháng vi sinh vật, chống suy giảm miễn dịch.
Người Thái Lan dùng nó để chữa vết thương ngoài da. Người Mã Lai dùng nước sắc
từ vỏ quả măng cụt chữa lỵ, đau bụng, tiêu chảy, bệnh vàng da.
Ở Việt Nam, vỏ quả măng cụt dùng trị tiêu chảy, ngộ độc thức ăn. Hiện nay ở Việt
Nam, Bộ Y tế đã cho phép sử dụng hoạt chất xanthone được chiết từ vỏ quả măng cụt
vào sản xuất thuốc chữa bệnh tiêu chảy, bệnh lỵ.
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.2 Giới thiệu chung về polyphenol và một số polyphenol trong vỏ măng cụt
Polyphenol

Định nghĩa được chấp nhận rộng rãi đầu tiên của White-Bate-Smith-SwainHaslam[32] đã mô tả đặc điểm cấu trúc của polyphenol là: “nói chung hợp chất tan
trong nước vừa phải, trọng lượng phân tử 500-4000 Da, có nhiều hơn 12 nhóm
phenolic hydroxyl với 5-7 vịng thơm trên 1000 Da”.
Hầu hết các polyphenol chứa các phần phenolic lặp lại của pyrocatechol, resorcinol,
pyrogallol và được kết nối bởi các este (tannin thủy phân) hoặc các liên kết C-C.
Bảng 1.1 Các cấu trúc phenolic

Pyrocatechol

Resorcinol

Pyrogallol

Phloroglucinol

Tác dụng tốt của polyphenol
Chứa nhiều hoạt tính sinh học, có khả năng chống oxi hóa, chống viêm, chữa ung
thư, bệnh tim mạch, béo phì.
Polyphenol trong vỏ măng cụt
Trong vỏ măng cụt có chứa một lượng lớn polyphenol, hàm lượng polyphenol
474,53mgGAE/100mL[21].
Polyphenol trong vỏ măng cụt rất đa dạng, phong phú, trong đó với mục tiêu tách

chiết polyphenol để ứng dụng làm phụ gia thực phẩm, các nhóm hợp chất đáng chú ý
là:
- Xanthone với khả năng kháng khuẩn, chống oxi hóa mạnh mẽ có tiềm năng sử dụng
làm chất bảo quản.
- Anthocyanin với khả năng tạo màu tốt có tiềm năng sử dụng làm chất màu thực
phẩm.
- Tannin với khả năng kết tủa protein[27], có tiềm năng sử dụng làm chất trợ lắng.

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.2.1 Anthocyanin

Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên, thuộc nhóm
flavonoid. Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó anthocyanin là
sự kết hợp giữa anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màu xanh. Khơng chỉ
có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác như
hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian.
Cấu trúc, phân loại
Các anthocyanin khi mất hết nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglycon.

Hình 1.4 Cấu trúc cơ bản của anthocyanin

Người ta đã xác

định được 18 loại

aglycon khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin,
delphinidin, peonidin, petunidin và maldivin.
Bảng 1.2 Cấu tạo của các anthocyanidin

Anthocyanidin

R3ˈ

R4ˈ

R5ˈ

R3

R5

R6

R7

Arantinidin

-H

−OH

−H

−OH

−OH

−OH

−OH

Cyanidin

−OH

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Delphinidin

−OH

−OH

−OH

−OH

−OH

−H

−OH

Europhinidin

−OCH3

−OH

−OH

−OH

−OCH3

−H

−OH

Luteolinidin

−OH

−OH

−H

−H

−OH

−H

−OH

Perlagonidin

−H

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Mavildin

−OCH3

−OH

−OCH3

−OH

−OH

−H

−OH

Peonidin

−OCH3

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Petunidin

−OH

−OH

−OCH3

−OH

−OH

−H

−OH

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Rosinidin

−OCH3

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OCH3

Anthocyanin trong vỏ măng cụt
Theo C.T.DU, F.J.FRANCIS (1977) đã báo cáo trong vỏ măng cụt có một lượng
lớn chất màu. Trong đó các chất màu chính là các anthocyanin cyanidin-3-sophoroside
và chất màu phụ cyanidin-3-glucoside.
Theo Chaobanalikith (2012), anthocyanin trong măng cụt chủ yếu tập trung ở lớp
vỏ ngoài cùng của vỏ. Anthocyanin tăng một lượng đáng kể qua mỗi giai đoạn quả
chín và lớn nhất ở giai đoạn chín cuối cùng, chứa 5 thành phần chính được phân tích
như cyanidin-glucoside-pentoside, cyanidin-glucoside-X, cyanidin-X2 và cyanidin-3sophoroside và cyanidin-3-glucoside.
Tính chất
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vơ định hình là hợp chất khá phân
cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin thay đổi phụ thuộc
vào pH, bị phá hủy dưới ảnh hưởng của nhiệt độ.
-

pH= 1 dạng muối oxonium màu cam đến đỏ.

-

pH = 4-5 dạng bazo cacbinol hay bazo chalcon không màu.

-

pH = 6-7 dạng bazo quinonoidal màu tím

-

pH = 7-8 dạng anion bazo quinoidal anhydro màu xanh

-

pH = 8-9 dạng chalcone màu vàng

Anthocyanin có bước sóng hấp phụ trong dải nhìn thấy, khả năng hấp phụ cực đại tại
bước sóng 510- 540nm hoặc ở khoảng 280nm.
Tác dụng tốt của anthocyanin: chống oxi hóa, chống viêm, chống các tia phóng xạ,
hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư.
Ứng dụng của anthocyanin: anthocyanin được biết đến là phụ gia thực phẩm
E163(ii), tạo màu cho các sản phẩm bánh kẹo, yoghurt, đồ uống nhẹ, đồ uống có cồn,
sản xuất kem, các loại bột hịa tan uống liền, các sản phẩm tráng miệng.

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.2.3 Xanthone

Xanthone là hợp chất hữu cơ được phát hiện và phân tách lần đầu tiên vào năm
1855 bởi một nhà khoa học người Đức khi thực hiện nghiên cứu về bệnh lỵ. Xanthone
được đặt tên theo từ tiếng Hy Lạp Xanthos có nghĩa là màu vàng.
Hiện nay có khoảng 200 dẫn xuất xanthone đã được phát hiện ở thực vật, có đến
60 dẫn xuất được tìm thấy ở trong măng cụt, tập trung chủ yếu ở phần vỏ quả.
Cấu trúc, phân loại
Khung cơ bản của xanthone được biết đến như 9-xanthenone hay dibenzo-γ-pyron
và được sắp xếp một cách cân đối. Các nguyên tử cacbon được đánh số theo sự thuận
tiện của tổng hợp sinh học. Các nguyên tử cacbon ở vị trí từ 1-4 được đánh số theo vịng
B có nguồn gốc từ shikimate, và cacbon ở vị trí từ 5-8 được đánh số theo vịng A có
nguồn gốc từ axetat[6]

Hình 1.5 Cấu trúc cơ bản của xanthone

Xanthone được phân thành năm nhóm: xanthone oxy hóa đơn giản, xanthon
glycosid, prenyl xanthone, xanthonolignoid và xanthone miscellaneous.
Xanthone trong vỏ măng cụt
Trái măng cụt được mệnh danh là nữ hồng trái cây bởi chúng có chứa một lượng
lớn các chất chuyển hóa thứ cấp như là prenyl xanthone và oxygen xanthone. Trong số
các dẫn xuất xanthone có trong vỏ măng cụt, thì α-mangostin có hàm lượng cao nhất,
chiếm khoảng 0,02-0,2% trọng lượng khô. Tiếp đến là β-mangostin, γ-mangostin
chiếm khoảng 0,016-0,07%. Hàm lượng của các chất garcinone, đặc biệt là garcinone E
chiếm khoảng 0,01-0,035%, đây là một chất có hoạt tính ức chế mạnh sự phát triển của
nhiều loại tế bào ung thư, cho nên đang được nhiều nhà khoa học quan tâm[23].
Một số xanthone được tách ra từ vỏ quả măng cụt được trình bày trong bảng dưới.

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Bảng 1.3 Một số xanthone được tách từ vỏ quả măng cụt

ST
T

Tên hợp chất,
ST
công thức cấu tạo T
α-mangostin

1

Tên hợp chất, công
thức cấu tạo

20

BR-xanthon B

β-mangostin
12

γ-mangostin

3

Mangostanol
21

Mangostingone
13

Mangostannin
22

11-hydroxy-1isomangostin

Gartannin
Garcimangosones B
4

14

8-deoxy garTannin
5

23

Tovophyllin B

Tovophyllin A
15

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Tên hợp chất, công
thức cấu tạo
Demethylcalabaxanth
on

BR-xanthon A
11

2

STT

24

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Garcinone A
6

Mangostenone C
16

Trapezifolixanthon
25

Garcinone B

Cudraxanthon G

Mangostenone D
7

17

18

27

1- isomangostin

Garcinone D
9

8-hydroxycudraxanthon G

Mangostenone E

Garcinone C
8

26

Thwaitesixanthon
19

28

Garcinone E
10

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Smeathxanthon A
29

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

10


CHƯƠNG 1: TỞNG QUAN
Tính chất:
Xanthone khơng có vị, tan trong rượu, ete, chất kiềm, không tan trong nước
Tác dụng tốt của xanthone:
Chống oxi hóa, hỗ trợ hệ miễn dịch, ngăn ngừa các bệnh liên quan đến tim mạch,
chống viêm, hỗ trợ tiêu diệt tế bào ung thư
Ứng dụng của xanthone:
Làm thuốc chống viêm, chữa tiêu chảy, ức chế dị ứng, làm giãn phế quản trong điều
trị hen suyễn, thuốc chống dịch tả, bệnh lỵ, làm thuốc chữa vết thương ngoài da, điều trị
bệnh vàng da, điều hòa kinh nguyệt, viêm bàng quang. Thuốc hỗ trợ điều trị chống ung
thư, thực phẩm chức năng giảm cân, chống béo phì.
1.2.2 Tannin

Bate-Smith[32] đã định nghĩa tannin là hợp chất polyphenol có thể hịa tan trong

nước, có khối lượng phân tử từ 500-3000Da, cho các phản ứng thơng thường của
phenol có những tính chất đặc biệt tạo kết tủa với các alkaloid, gelatine, và các protein
khác.
Cấu trúc, phân loại
Phân loại mới nhất dựa vào phân loại của Proker và các kết quả nghiên cứu của mình
Freukebberg đã đề nghị chia tannin thành 2 nhóm:
- Tannin thuỷ phân được:
- Tannin ngưng tụ (tannin không thuỷ phân được, tannin pyrocatechic).
Bảng 1.4 Phân loại tannin

Cấu tử cơ bản
Acid gallic
Lớp/polymer
Nguồn gốc

Flavone

Tannin thủy phân

Tannin ngưng tụ

Thực vật

Thực vật

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Tannin trong vỏ măng cụt
Theo Theppoonpol (1995) đã báo cáo, trong vỏ măng cụt có chứa 14,1% tannin.
Theo Haichao Zhou (2011) đã báo cáo, chiết xuất từ vỏ măng cụt giàu các tannin
ngưng tụ, không đồng nhất về đơn vị cấu trúc monome, mức độ trùng hợp và liên kết
interflavan. Tannin ngưng tụ chiếm ưu thế trong măng cụt, có chứa procyanidins với
một lượng đáng kể propelargonidin nhưng thấp hơn lượng prodelphinidin.
Eicosapentamers của tannin ngưng tụ được phát hiện có cả dạng liên kết A và B.
Tannin trong măng cụt cũng cho thấy tiềm năng chống oxi hóa cho thực phẩm nhờ có
khả năng chống oxi hóa mạnh.
Tính chất
Đặc điểm tannin thủy phân:
-

Khi thuỷ phân bằng acid hoặc bằng enzym tanaza giải phóng ra phần đường
thường là glycose.

-

Khi cất khô ở 180 - 200oC thu được pyrogalol là chủ yếu.

-

Cho tủa xanh đen với muối sắt III.

-

Cho tủa bơng với ch́ ì acetat 10%.

-

Dễ tan trong nước.

Đặc điểm tannin ngưng tụ
Không thuỷ phân được bằng các acid hay kiềm, enzyme mà trái lại dễ tạo thành
chất đỏ tannin rất ít tan trong nước lạnh, là sản phẩm của sự trùng hợp kèm với oxi
hóa. Trong cồn nóng nó rất dễ bị oxi hóa sinh ra các anthocyanidin.
-

Tan trong cồn, trong acetat

-

Khó tan trong nước, khó kết tinh

-

Cho tủa bông với nước Brom

-

Tạo phức màu xanh rêu với dung dịch FeCl3.

-

Chỉ các trimer (n≥3) mới có tính thuộc da và tính thuộc da của nó mạnh hơn tính
thuộc da của tannin thủy phân

Tác dụng tốt của tannin:

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

12


CHƯƠNG 1: TỞNG QUAN
Kháng khuẩn, kháng virus, kháng viêm, phịng ngừa ung thư, phòng chống bệnh
tim mạch và đột quỵ, phịng chống lão hóa, kéo dài tuổi thọ, ngăn ngừa sự hình thành
các hợp chất gây độc, chống hư răng.
Ứng dụng của tannin:
Sản xuất làm rượu vang, làm trong dịch ép, sản xuất bia, đánh giá chất lượng trà
xanh, ứng dụng trong điều trị, làm thuốc đông máu, thuốc săn se da, thuốc chữa bỏng,
thuộc da, chế tạo mực màu đen.
1.3 Tổng quan về một số phương pháp chiết, phân tách, làm sạch polyphenol
1.3.1 Phương pháp chiết, phân tách polyphenol
1.3.1.1 Phương pháp trích ly

Là phương pháp sử dụng dung mơi để lấy các chất tan ra khỏi các mô thực vật.
Sản phẩm thu được của q trình trích ly là một dung dịch của các chất hịa tan trong
dung mơi. Dung dịch này được gọi là dịch chiết.
Cơ sở phương pháp: Dựa trên độ phân cực của dung môi chiết và hợp chất cần chiết.
Có ba q trình quan trọng đồng thời xảy ra trong quá trình chiết là:
- Sự hịa tan của chất tan vào dung mơi
- Sự khuếch tán của chất tan trong dung môi
- Sự dịch chuyển của các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết

- Chênh lệch nồng độ chất cần thiết ở trong nguyên liệu và dung mơi
- Hình thái, tính chất và cấu tạo của tổ chức nguyên liệu
- Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ
- Dung môi chiết
Một số phương pháp chiết xuất hay sử dụng như:
- Phương pháp chiết lạnh: phương pháp ngâm; phương pháp ngấm kiệt
- Phương pháp chiết nóng: phương pháp sắc; phương pháp hãm; phương pháp hầm
- Phương pháp cất kéo hơi nước; phương pháp Soxhlet

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

13


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.3.1.2 Phương pháp chiết lỏng lỏng

Cơ sở phương pháp: chiết lỏng lỏng là một phương pháp phân tách dựa trên sự
chuyển pha của các chất từ pha lỏng này sang pha lỏng khác do tính tan của chúng
khác nhau trong hai pha lỏng riêng biệt, trong đó một pha là dung dịch chứa chất cần
chiết, pha còn lại là dung môi chiết.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lỏng lỏng
Các yếu tố như nhiệt độ, môi trường axit, hệ số phân bố nhiệt động của cân bằng chiết
là yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của q trình chiết.
Phân loại:
- Chiết tĩnh
- Chiết theo dịng chảy liên tục
Điều kiện chiết:

- Dung mơi chiết phải có độ tinh khiết cao, không làm nhiễm bẩn thêm các chất phân
tích vào mẫu
- Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn, để quá trình chiết được triệt để.
- Sự phân lớp khi chiết phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt các pha.
- Phải chọn môi trường axit, pH, loại axit thích hợp
- Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá trình.
- Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình chiết xảy ra được tốt.
1.3.2 Phương pháp làm sạch polyphenol
1.3.2.1 Phương pháp tạo phức siêu phân tử cô lập anthocyanin

Việc tách chiết làm làm sạch anthocyanin đã được thực hiện từ lâu đời, do đó các
phương pháp thực hiện cũng rất đa dạng và phong phú. Tuy nhiên, các phương pháp
chiết thơng thường đối với anthocyanin cịn có nhiều hạn chế và khả năng khai thác,
hiệu suất chiết khơng cao, cịn nhiều tạp chất khơng mong muốn, protein, kết tủa, ảnh
hưởng đến màu sắc, độ đục cao. Phương pháp tạo phức anthocyanin có thể giải quyết
được những vấn đề này.

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

14


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Cơ sở phương pháp: Gần đầy người ta đã phát hiện ra rằng cấu trúc phân tử của
protocyanin và chứng minh rằng màu xanh chính là sự phát triển bởi 3 kim loại (Fe3+,
Mg2+, Ca2+), phức hợp chất màu bao gồm anthocyanin, flavone glycoside và các kim
loại.

Hình 1.6 Cấu trúc của commelinin

Màu xanh dương: malonywobanin (MA),
Màu vàng và cam: flacomemenlin (FC)
Đỏ: Mg2+
(A) Mặt bên nhìn từ phía tay trái cho thấy sự sắp xếp chồng lên nhau của 2 đơn vị
MA phối hợp với các ion Mg2+
(B) Mặt bên nhìn từ phía bên phải của sự sắp xếp chồng lên nhau của một phức đồng
của MA và FC
(C) Mặt bên nhìn từ phía bên trái của sự xếp chồng 2 đơn vị FC
(D) Mặt bên của commelinin
(E) Mặt nhìn nghiêng phức đồng chất màu giữa MA và FC
(F) Mặt nhìn nghiêng của sự tự kết hợp của 2 đơn vị FC

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

15