Nghiên cứu chiết xuất và ứng dụng các polyphenol từ cây hương thảo (rosmarinus officinalis)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------

LƯU DUY TUẤN

NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT VÀ
ỨNG DỤNG CÁC POLYPHENOL TỪ
CÂY HƯƠNG THẢO (Rosmarinus officinalis)

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HĨA HỌC
Mã số: 60.52.03.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2021


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Lê Xuân Tiến
Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê Vũ Hà
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 04 tháng 02 năm 2021.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Mai Huỳnh Cang

Chủ tịch

2. TS. Hà Cẩm Anh

Thư ký

3. PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong

Ủy viên phản biện 1

4. TS. Lê Vũ Hà

Ủy viên phản biện 2

5. TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh

Ủy viên

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

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: LƯU DUY TUẤN

MSHV: 1670680

Ngày, tháng, năm sinh: 31/08/1988

Nơi sinh: Vũng Tàu

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

Mã số : 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chiết xuất và ứng dụng các polyphenol từ cây hương thảo
(Rosmarinus officinalis)
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Chiết xuất polyphenol ở quy mô pilot.
 Đánh giá đặc tính của cao chiết hương thảo.
 Khảo sát quy trình sấy phun.
 Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết và bột sấy phun.
 Đánh giá sơ bộ khả năng bảo quản chống oxy hóa cho lạp xưởng và xúc xích của
bột sấy phun hương thảo.
III.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 21/09/2020

IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 03/01/2021

V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS. Lê Xuân Tiến

Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TS. LÊ XUÂN TIẾN
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
(Họ tên và chữ ký)

Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết minh LV


LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại Trường ĐH Bách Khoa, ĐH Quốc Gia Tp HCM. Trong
quá trình làm khóa luận tốt nghiệp em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ để hoàn tất
luận văn.
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành Thầy Lê Xuân Tiến đã tận tình hướng dẫn,
truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn tốt
nghiệp này.
Xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường ĐH Bách Khoa
Tp HCM, những người đã truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trong thời gian học
tập vừa qua.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ln động viên, giúp đỡ tơi trong
q trình làm luận luận văn.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Mục tiêu của đề tài luận văn này là nghiên cứu chiết xuất và ứng dụng các polyphenol
từ cây hương thảo (Rosmarinus officinalis) nhằm đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của
các hợp chất này. Áp dụng quy trình đã nghiên cứu bởi nhóm của TS. Lê Xuân Tiến vào
chiết xuất polyphenol từ lá hương thảo quy mô 500 g nguyên liệu khô đạt hiệu suất
khoảng 37 (% g cao/g nlk).
Ngoài ra, phương pháp luân phiên từng biến còn được sử dụng để khảo sát ảnh hưởng
các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun. Các điều kiện tối ưu để tạo ra bột hương
thảo bao gồm nhiệt độ đầu vào khơng khí sấy là 140 oC, nồng độ chiết xuất là 30 %
(w/w), tỷ lệ GA/MD là 3:7 (w/w), tỷ lệ rắn - lỏng là 1:10 (g/mL) và tốc độ nạp liệu 10
(mL/phút). Bột có hàm lượng polyphenol 61,3 (mg GAE/g bột) và hiệu suất của quá
trình là 63,2 (% w/w)
Hơn nữa, bột hương thảo được đánh giá hoạt tính kháng oxy bằng phương pháp ức chế
gốc tự do (DPPH) và ức chế peroxy hóa lipid tế bào não chuột (thử nghiệm MDA) giá
trị IC50 của bột sấy phun cao hơn vitamin C 3 lần và thấp trolox 7,8 lần, cho thấy bột
sấy phun có tiềm năng kháng oxy mạnh nên có thể ứng dụng trong các lĩnh vực thực
phẩm và dược phẩm.
Đồng thời, bột sấy phun còn được đánh giá khả năng chống oxy hóa trên thực phẩm
thơng qua bảo quản lạp xưởng và xúc xích. Kết quả cho thấy nồng độ 2g bột/Kg nguyên
liệu sẽ cho khả năng bảo quản thực phẩm tốt và có hoạt tính kháng oxy hóa tương tự
BHT ở nồng độ 200 mg/Kg mẫu thử.

ii


ABSTRACT
The objectives of this thesis was researched on extraction and application of polyphenols

from rosemary (Rosmarinus officinalis) to evaluate the antioxidant activity of these
compounds. Applying rosemary extraction conditions from the experimental model of
Dr. Le Xuan Tien's research group to extract polyphenols from rosemary leaves on the
scale of 500g of dry leaves has efficiency about 37 (% g extract/g dried feed).
Futhermore, one-factor-at-a-time method was also performed to evaluate some
conditions influence of spray-dried rosemary extracts powder. The best combination of
conditions is used to process dry rosemary powder included a drying air inlet
temperature of 140 oC, an extract concentration of 30 % (w/w), a GA/MD ratio of 3:7
(w/w), a solid - liquid ratio of 1:10 (g/mL) and a feed rate of 10 (mL/min). The powder
has a polyphenol content of 61.3 (mg GAE / g powder) and the efficiency of the process
is 63.2 (% w / w)
Furthermore, rosemary powder was assessed for its antioxidant activity by free radical
inhibition (DPPH) method and rat brain cell lipid peroxidation inhibition (MDA test).
IC50 value of spray-dried powder was higher than vitamin C 3 times and lower 7.8 times
than trolox, it shows that spray-dried powder has strong antioxidant activity, so it can
be applied in food and pharmaceutical fields.
At the same time, the spray-drying powder was also assessed for the ability to prevent
oxidation on food through sausage. The results showed that the concentration of 2g
powder/Kg material will give good food preservation ability and have antioxidant
activity similar to BHT at the concentration of 200 mg/Kg sample.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung được trình bày trong luận văn tốt nghiệp này là do
chính tơi làm. Tất cả nội dung được tham khảo trong luận văn tốt nghiệp đã được trích
dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định. Tôi xin cam đoan kết quả báo cáo trong luận
văn này được lấy từ thực nghiệm.

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................. ii
ABSTRACT .............................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................. vii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 1
1.1.

Tổng quan về hương thảo ............................................................................ 1

1.1.1.

Giới thiệu chung ........................................................................................................... 1

1.1.2.

Đặc điểm thực vật ......................................................................................................... 2

1.1.3.

Nguồn gốc và phân bố sinh thái .................................................................................... 2

1.2.

Tổng quan về chiết xuất hương thảo .......................................................... 3

1.2.1.

Tổng quan về chiết xuất hương thảo .............................................................................. 3

1.2.2.

Thành phần hóa học. ..................................................................................................... 4

1.2.3.

Ứng dụng ...................................................................................................................... 7

1.2.4.

Hoạt tính sinh học ......................................................................................................... 7

1.3.

Tổng quan về công nghệ sấy phun bột hương thảo.................................. 12

1.3.1.

Giới thiệu chung về công nghệ sấy phun ...................................................................... 12

1.3.2.

Tình hình nghiên cứu cơng nghệ sấy phun tạo bột hương thảo ..................................... 14

1.4.

Tổng quan về hương thảo trong bảo quản thực phẩm ............................ 15

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 19
2.1.

Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 19

2.2.

Nguyên liệu, trang thiết bị thí nghiệm ...................................................... 19

2.2.1.

Ngun liệu ................................................................................................................. 19

2.2.2.

Hố chất ..................................................................................................................... 20

2.2.3.

Dụng cụ và trang thiết bị ............................................................................................. 21

2.3.

Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 21

2.3.1.

Phương pháp đo độ ẩm ............................................................................................... 21

2.3.2.

Xử lý nguyên liệu ........................................................................................................ 21

2.3.3.

Quy trình chiết xuất polyphenol từ lá hương thảo khô.................................................. 22

2.3.4. Phương pháp định lượng tổng polyphenol (TPC) bằng kiểm nghiệm thuốc thử Folin –
Ciocalteu (F-C) ....................................................................................................................... 23
2.3.5.

Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng oxy hố ........................................................... 25

2.3.6.

Phương pháp xác định hoạt tính ức chế peroxy hóa lipid tế bào (thử nghiệm MDA) ... 27

2.3.7.

Phương pháp sấy phun tạo bột hương thảo.................................................................. 28

2.3.8.

Phương pháp đánh giá độ tan của bột hương thảo trong nước..................................... 29

v


2.3.9.

Đánh giá sơ bộ khả năng bảo quản thực phẩm thông qua chỉ số TBARS và PV ............ 29

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 34
3.1.

Chiết xuất polyphenol từ lá hương thảo ................................................... 34

3.2.

Kết quả khảo sát sấy phun quy mơ phịng thí nghiệm ............................. 34

3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chiết xuất trong lượng rắn ................................................ 35
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ gum Arabic trong chất mang ............................................ 37
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng ........................................................................... 39
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào ...................................................................... 41
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dịng cấp liệu ................................................................ 43

3.3.

Hoạt tính kháng oxy hoá của chiết xuất hương thảo ............................... 45

3.4.

Đánh giá sơ bộ khả năng bảo quản thực phẩm của bột hương thảo ....... 46

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 49
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................. 50

vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Cấu trúc thành phần hóa học chủ yếu của chiết xuất hương thảo ................ 5
Bảng 1.2. Sự thay đổi về thành phần hóa học trong chiết xuất hương thảo theo từng giai
đoạn phát triển ............................................................................................................ 7
Bảng 1.3. Hiệu quả chống oxy hóa so với các loại gia vị và thảo mộc. ........................ 9
Bảng 1.4. Điều kiện khảo sát nhóm thỏ bạch tạng trong nghiên cứu của Mohamed và
cộng sự ...................................................................................................................... 11
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của gan và xúc xích Wiener ...................................... 17
Bảng 1.6. Thay đổi giá trị peroxide và TBARS trong xúc xích wiener trong quá trình
bảo quản ở 4 oC ......................................................................................................... 17
Bảng 1.7. Thay đổi giá trị peroxide và TBARS trong xúc xích gan trong quá trình bảo
quản ở 4 oC ................................................................................................................ 18
Bảng 2.1. Các hoá chất sử dụng trong khoá luận ...................................................... 20
Bảng 2.2. Thành phần của xúc xích và lạp xưởng ...................................................... 32
Bảng 3.1. Độ tan và độ ẩm của bột trong khảo sát tỷ lệ chiết xuất trong lượng rắn ... 37
Bảng 3.2. Độ ẩm và độ tan của bột trong khảo sát tỷ lệ gum Arabic/chất mang ........ 39
Bảng 3.3. Độ ẩm và độ tan của bột trong khảo sát tỷ lệ rắn/lỏng............................... 41
Bảng 3.4. Độ ẩm và độ tan của bột trong khảo sát nhiệt độ đầu vào ......................... 43
Bảng 3.5. Độ ẩm và độ tan của bột trong khảo sát tốc độ dòng cấp liệu .................... 44

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh cây hương thảo............................................................................. 1
Hình 1.2. Bộ phận của cây hương thảo. ......................................................................2
Hình 1.3. Một số sản phẩm của cơng nghệ sấy phun. ................................................ 13
Hình 2.1. Nguyên liệu lá hương thảo khô được sử dụng trong đề tài nghiên cứu. ...... 20

Hình 2.2. Máy đo độ ẩm Satorius MA 35. .................................................................. 21
Hình 2.3. Lá hương thảo khô sau khi được nghiền nhỏ bằng máy xay dược liệu. ....... 22
Hình 2.4. Quy trình chiết xuất polyphenol từ lá hương thảo. ..................................... 23
Hình 2.5. Quy trình định lượng tổng polyphenol (TPC) bằng kiểm nghiệm thuốc thử
Folin- Ciocalteu (kiểm nghiệm F-C). ......................................................................... 24
Hình 2.6. Đường cong hiệu chuẩn của dung dịch chuẩn acid gallic .......................... 25
Hình 2.7. Nguyên tắc của phản ứng gốc tự do với chất chống oxy hố. ..................... 25
Hình 2.8. Quy trình đánh giá khả năng kháng oxy hóa DPPH. .................................. 26
Hình 2.1. Quy trình đánh giá khả năng ức chế peroxy hóa lipid tế bào ..................... 28
Hình 2.10. Thiết bị sấy phun LabPlant SD – Basic quy mơ phịng thí nghiệm. .......... 29
Hình 2.11. Quy trình đánh giá khả năng ức chế oxy hóa lipid theo chỉ số PV ............ 30
Hình 2.12. Quy trình đánh giá khả năng ức chế oxy hóa lipid theo chỉ số TBARS ..... 31
Hình 2.13. Hình ảnh a) mẫu lạp xưởng, b) mẫu xúc xích nghiên cứu ........................ 33
Hình 3.1. Hình ảnh cao chiết hương thảo. ................................................................ 34
Hình 3.2. Hình ảnh (a) Dịch trước sấy phun (b) bột hương thảo sấy phun. ............... 35
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ chiết xuất trong lượng rắn đến quá trình sấy phun. ... 36
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ gum Arabic trong chất mang đến quá trình sấy phun. 38
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng đến quá trình sấy phun. ............................... 40
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào đến quá trình sấy phun. .......................... 42
Hình 3.7. Ảnh hưởng của tốc độ dòng cấp liệu đến quá trình sấy phun. .................... 43
viii


Hình 3.8. Bột hương thảo .......................................................................................... 45
Hình 3.9. So sánh hoạt tính kháng oxi hóa của cao hương thảo với Vitamin C ......... 45
Hình 3.10. So sánh hoạt tính kháng oxi hóa trên tế bào não chuột của cao và bột sấy
phun hương thảo với Trolox ....................................................................................... 46
Hình 3.11. Chỉ số TBARS sau thời gian bảo quản lạnh ............................................. 47
Hình 3.12. Chỉ số PV sau thời gian bảo quản lạnh .................................................... 48

ix


DANH MỤC VIẾT TẮT
BHA

Butylated hydroxy anisole

BHT

Butylated hydroxy toluene

DMSO

Dimethyl sulfoxide – Dung môi

EtOH

Ethanol

GA

Gum Arabic

GAE

Gallic acid equivalent

MD

Maltodextrin

MDA

Malondialdehyde

NLK

Nguyên liệu khô

PP

Polyphenol

RE

Rosemary extract – Chiết xuất hương thảo

REO

Rosemary essential oil – Tinh dầu hương thảo

TBA

Thiobarbituric acid

TBARS

Thiobarbituricacid reactive substances – Chất phản ứng thiobarbituric
acid

TPC

Total polyphenol content – Hàm lượng polyphenol tổng

x


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về hương thảo
1.1.1. Giới thiệu chung
Rosmarinus officinalis Linn thường được gọi là Rosemary hay tên tiếng Việt là Hương
Thảo, là một loại cây thân gỗ, lâu năm, có mùi thơm, thường có màu xanh, giống như
lá kim và hoa màu trắng, hồng, tím hoặc xanh, có nguồn gốc ở khu vực Địa Trung Hải.
Hương thảo Rosemary là một thành viên của họ bạc hà Lamiaceae, bao gồm nhiều loại
thảo mộc khác. Tên "Hương Thảo" bắt nguồn từ tiếng Latin có nghĩa là "sương" và
"biển" hay "sương mai của biển". Đôi khi cũng được gọi là “anthos” từ tiếng Hy Lạp cổ
đại, có nghĩa là "hoa". Hương thảo có một hệ thống rễ chùm [1].
Phân loại khoa học
Giới: Plantae
Bộ: Lamiales
Họ: Lamiaceae
Chi: Rosmarinus
Lồi: R. officinalis

Hình 1.1. Hình ảnh cây hương thảo.

1

1.1.2. Đặc điểm thực vật
Hương thảo là một loại cây thân gỗ thường xanh với những bông hoa màu xanh trắng
và lá màu xanh đậm như kim, cây cao từ 20 cm đến 1 m, dưới cây phân nhánh nhỏ, mọc
thành bụi, lá hẹp. Lá cây có mép gập xuống, không cuống, màu xanh sẫm và nhẵn ở
trên, phủ lông rải rác màu trắng ở mặt dưới, mùi dễ chịu gợi nhớ đến gỗ thông đã được
ưa chuộng trong các ngành công nghiệp mỹ phẩm và hương liệu trong một thời gian dài.
Nó thường phát triển như cây bụi rậm và có rất nhiều nhánh trên mỗi thân cây. Ở giai
đoạn trưởng thành, thân cây hương thảo có thể đạt tới một mét. Hoa xếp 2 -10 ở các
vòng lá, dài cỡ 1 cm, màu lam nhạt hơi có màu hoa cà với những chấm tím ở phía trong
các thuỳ. Quả của chúng có hình dạng đối xứng, gồm 4 quả khơ hợp lại và có màu nâu
(Hình 1.2) [2].

Hình 1.2. Bộ phận của cây hương thảo.
1.1.3. Nguồn gốc và phân bố sinh thái
Nguồn gốc của hương thảo từ vùng biển Địa Trung Hải. Hiện nay, có 4 giống hương
thảo là R. Officialis, R. eriocalyx, R. laxiflorus và R. lavandulaceus, đã được tìm thấy ở
khu vực cao hơn mực nước biển đến 1000 mét ở Châu Âu, Châu Á và Châu Phi. Từ xa
xưa, nó đã được trồng ở Anh, Đức, Pháp, Đan Mạch và các nước vùng Scandinavi,
Trung Mỹ, Venezuela và Philippines. Tuy nhiên, dọc theo bờ biển phía bắc và phía nam
quanh biển Địa Trung Hải, các khu vực và đảo thuộc vùng Humalaya, đặc biệt là Sicily,
2


Sardinia, Corsica, Baleari và Elba, chỉ ghi nhận loài R. officialis là duy nhất có khả năng
phát triển tự nhiên. Ở Việt Nam, hương thảo được nhập khẩu và được trồng nhiều ở
miền Trung và miền Nam [1] [2].
1.2. Tổng quan về chiết xuất hương thảo
1.2.1. Tổng quan về chiết xuất hương thảo
Trong những năm gần đây, khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao hơn, mọi người
ngày càng quan tâm đến sức khỏe của họ. Do đó, con người chú ý nhiều đến các sản

phẩm thực phẩm sạch như rau hữu cơ, các sản phẩm có chất bảo quản thấp và thậm chí
khơng có chất bảo quản. Vì vậy, ngày càng nhiều quan tâm trong việc sử dụng chiết
xuất tự nhiên thay thế cho phụ gia tổng hợp vì chúng được đánh giá là an toàn cho sức
khỏe, khả năng bảo quản tốt hơn so với các phương pháp khác và các đặc tính cụ thể
của chúng là chống oxy hóa, chống tiểu đường, chống độc và kháng khuẩn [7].
Nói chung, một số lồi thảo mộc và thực vật rất giàu các hợp chất kháng oxy hóa như
vitamin (E và C), glutathione, enzyme và các hợp chất phenolic [8]. Đặc biệt, chiết xuất
tự nhiên của họ Lamiaceae (húng tây, cây xô thơm và cây hương thảo) thể hiện khả năng
hoạt tính chống oxy hóa mạnh [7][8][9][10].
Ở Hoa Kỳ và Châu Âu, hương thảo có thể là một hương liệu và các chất kháng oxy
trong cây được dùng trong thương mại [11]. Chiết xuất hương thảo (REO) có thể được
sử dụng để điều trị chứng khó tiêu và rối loạn co thắt nhẹ của đường tiêu hóa, cũng như
một chất hỗ trợ trong việc giảm đau nhẹ về cơ và khớp cũng như rối loạn tuần hoàn
ngoại vi nhỏ [14]. Bên cạnh đó, các thí nghiệm được tiến hành với REO đã chứng minh
một số tác dụng dược lý đáng chú ý của nó, chẳng hạn như chống viêm và chống ung
thư [15], chống trầm cảm [16], tăng cường nhận thức [17], bảo vệ DNA [18] và tác dụng
chống ung thư [19]. Tác dụng bảo vệ gan của hương thảo đã được nghiên cứu thơng qua
các mơ hình thực nghiệm khác nhau về tổn thương gan. Chiết xuất methanol của cây
hương thảo có hiệu quả chống lại tổn thương gan cấp tính do carbon tetrachloride (CCl4)
gây ra [20] và chiết xuất từ cây hương thảo có thể ngăn ngừa tổn thương gan cấp tính
do azathioprine ở chuột [21].

3


EFSA (Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu) đã kiểm tra sự an toàn của chiết xuất hương
thảo [19], hàm lượng cho phép carnosic acid và carnosol mỗi ngày từ 0,09 (trẻ em) đến
0,81 (người cao tuổi) mg/Kg. Hiện nay, tại Liên minh châu Âu, chiết xuất hương thảo
được phối trộn vào thực phẩm và đồ uống ở mức lên tới 400 mg/Kg (so với tổng lượng
carnosic acid và carnosol).

1.2.2. Thành phần hóa học.
Hương thảo (Rosmarinus officinalis L.) là một trong những loài quan trọng nhất về kinh
tế của họ Lamiaceae. Chiết xuất của cây hương thảo có thể có cả hương vị và đặc tính
chống oxy hóa. Tuy nhiên, một số trường hợp chiết xuất được ứng dụng vì các đặc tính
chống oxy hóa của chúng. Do đó, quá trình chiết xuất hương thảo sẽ được tối ưu hóa để
tăng cường chức năng chống oxy hóa và làm giảm hương vị không cần thiết [20].
Rosemarinus officinalis chứa đa dạng các hợp chất khác nhau (Bảng 1.1) trong đó bao
gồm một lượng lớn các hợp chất polyphenolic có khả năng chống oxy hóa như carnosic
acid, carnosol đóng vai trị quan trọng cho hoạt tính chống oxy hố. Riêng carnosic acid
bị phân hủy trong dung mơi phân cực và có thể bị oxy hóa thành các hợp chất phenol
khác như: carnosol, rosmanol, epirosmanol, 7-methyl-epirosmanol và methyl carnosate.
Các hoạt chất kháng oxy hóa của chiết xuất hương thảo phụ thuộc vào thành phần
phenolic của nó. Nhiều nghiên cứu về khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất này đã
được thực hiện bằng cách xác định tính kháng oxy hóa trong các hệ dầu và hệ nước bằng
các phương pháp khác nhau [20].

4


Bảng 1.1. Cấu trúc thành phần hóa học chủ yếu của chiết xuất hương thảo [20]
Tên hợp chất

Cấu trúc hoá học

Rosmanol

Carnosol

Carnosic acid

Caffeic acid

5


Rosmarinic acid

Genkwanin

Isoscutellarwin 7-Oglucoside

Thành phần hoá học trong chiết xuất hương thảo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
phương pháp chiết, giai đoạn phát triển và bộ phận thu hoạch của cây dùng để chiết xuất
(Bảng 1.2).

6


Bảng 1.2. Sự thay đổi về thành phần hóa học trong chiết xuất hương thảo theo từng
giai đoạn phát triển [20]
Giai đoạn phát
triển

Bộ phận

Các thành phần trong bộ phận
Carnosic acid, carnosol, 12-O-methylcarnosic

Cây non

Lá

acid – flavones genkwanin và isocutellarein 7-Oglucoside có nồng độ cao.

Cây đang phát
triển

Hoa, thân và rễ

Diterpene và rosmarinic acid ở nồng độ thấp.

Bắt đầu ra hoa

Lá

Rosmarinic acid nồng độ thấp.

Giai đoạn ra hoa

Hoa thân và rễ

Diterpene và rosmarinic acid ở nồng độ thấp,
riêng 12-O-methylcarnosic acid ở nồng độ cao.

1.2.3. Ứng dụng
Trên thực tế, hương thảo cũng là một loại gia vị và hương liệu tự nhiên phổ biến khơng
chỉ cho người tiêu dùng mà cịn cho thuốc gia súc, thức ăn chăn nuôi và các sản phẩm
liên quan. Ngồi ra, các hợp chất hoạt tính trong chiết xuất được chứng minh là có thể
kéo dài thời gian bảo quả của thịt bị bít tết đóng gói và các sản phẩm xúc xích heo tươi
đơng lạnh, cũng như ngăn vi khuẩn phát triển trong phi lê cá trong quá trình bảo quản

mà khơng ảnh hưởng đến hương vị của chúng [21-23].
Trong những năm gần đây, đã có sự quan tâm ngày càng tăng trong việc sử dụng các
chất chống oxy hóa tự nhiên như tocopherols, flavonoid và hương thảo (Rosmarinus
officinalis L.) để bảo quản các sản phẩm thực phẩm, vì các chất chống oxy hóa tự nhiên
này ngăn chặn độc tính của các chất chống oxy hóa tổng hợp như butylated hydroxyl
anisol (BHA), butylated hydroxyl toluene (BHT) và propyl gallate (PG) [24].
1.2.4. Hoạt tính sinh học
1.2.4.1.

Khả năng chống oxy hóa

Một số bài báo thảo luận về cơ chế hoạt động của các hợp chất này. Chẳng hạn, Höulihan
và cộng sự [25] và Wu và cộng sự [26] đã xác định rằng các đặc tính chống oxy hóa của
7


cây hương thảo khi có mặt của isoprenoid quinone, hoạt động như các chất hạn chế gốc
tự do và cung cấp oxy cho phản ứng (ROS). Ngoài ra, Gordon chỉ ra rằng các hợp chất
phenolic có trong chiết xuất thương mại của hương thảo đóng vai trị là chất chống oxy
hóa chính khi phản ứng với các gốc lipid và hydroxyl để chuyển chúng thành các sản
phẩm ổn định [27].
Theo Lưliger [28], carnosic acid và carnosol có khả năng phân giải mạnh mẽ các gốc
peroxide. Điều này đã được Chen và cộng sự [29] chứng minh tác dụng của cả hai hợp
chất đối với q trình peroxy hóa màng lipid cao hơn so với báo cáo của các chất chống
oxy hóa nhân tạo như BHA, BHT và PG [30].
Khả năng kháng oxy hóa và cấu trúc được ghi nhận có sự tương đồng với nhau. Aruoma
và cộng sự [30] đã nghiên cứu các đặc tính chống oxy hóa và kháng oxy hóa của hương
thảo. Các thành phần chính có đặc tính chống oxy hóa là carnosic acid và carnosol,
chiếm tới 90% các đặc tính. Cả hai đều là chất ức chế peroxid hóa lipid trong cấu trúc
liposome và microsome, là chất tẩy tuyệt vời của CCl3O2 (gốc peroxyl), làm giảm

cytochrom C và khử gốc hydroxyl. Cụ thể, carnosic acid tách H2O2 nhưng cũng có thể
hoạt động như một chất nền cho cơ chế peroxidase.
Một trong những yếu tố quan trọng nhất của tính chống oxy hóa của cây hương thảo là
sự kết nối giữa diterpene và khả năng khử gốc tự do. Nghiên cứu của Munné-Bosch và
Alegre [31] đã xác định khả năng chống oxy hóa của diterpenes trong hương thảo, cụ
thể: carnosic acid quét các gốc tự do trong lục lạp tạo ra diterpene alcohol, chủ yếu là
isorosmanol. Sản phẩm oxy hóa này là o-methylated trong lục lạp và tạo thành 11,12di-o-methylisorosmanol, được chuyển đến màng sinh chất. Đây là một cơ chế giúp khử
các gốc tự do trong lục lạp. Các thành phần quan trọng nhất trong cấu trúc của tỏi là
vòng thơm (C11-C12) trong cấu trúc catechol cùng với sự kết hợp của ba vòng cơ bản
[32,33]. Nhóm catechol chịu trách nhiệm trong việc khử các electron tự do được tạo ra
bởi q trình oxy hóa. Cấu trúc được tạo bởi ba vòng cho phép khả năng khử được tối
ưu hóa. Sự tồn tại của nhóm carboxylic (trong trường hợp carnosic acid) cải thiện sự kết
hợp này, đặc biệt là trong pha nước. Tuy nhiên, trong môi trường phân cực nhẹ, chẳng
hạn như pha dầu, cấu trúc lactone mang lại sự ổn định cao hơn.

8


Ngồi ra, việc kích hoạt các cơ chế phụ thuộc vào khả năng oxi hóa khử, ví dụ Nrf2
(Nuclear factor erythroid 2-related factor 2) là chất chuyển hóa độc lập, nó góp phần
vào tính kháng oxy hóa của cây hương thảo. Các chất chuyển hóa chính là carnosic acid
và carnosol đã được nghiên cứu để cân bẳng hoạt động chống oxy hóa bằng các cơ chế
khác biệt. Carnosic acid, carnosol acid, rosmarinic acid và epirosmanol là các diterpen
phenolic chính chịu trách nhiệm cho các đặc tính chống oxy hóa của cây hương thảo
(con đường oxy hóa carnosic acid được đề xuất đầu tiên được ghi lại bởi Wenkert và
cộng sự [34] chỉ ra rằng hoạt động chống oxy hóa của carnosic acid là do khả năng tăng
hoặc duy trì hoạt động của superoxide effutase và glutathione peroxidase mà các nghiên
cứu cho rằng carnosic acid và carnosol ức chế peroxid hóa lipid lần lượt là 88 - 100%
và 38 - 89% trong điều kiện tối ưu oxy hóa.
Bảng 1.3. Hiệu quả chống oxy hóa so với các loại gia vị và thảo mộc.

Gia vị
Kinh giới, tiêu đen, tiêu
trắng, xô thơm, hương
thảo, nhục đậu khấu, rau
mùi
Các loại gia vị từ 32 loại
cây khác nhau
Các loại gia vị từ 32 loại
cây khác nhau
Các loại gia vị từ 32 loại
cây khác nhau

Thực phẩm

Hiệu quả chống oxy hóa

Bacon

Cây hương thảo > Cây xơ thơm >
Hạt nhục đậu khấu > hạt tiêu trắng >
cây kinh giới [36]

Bacon
Nhũ tương dầu
trong pha nước
Xúc xích

Hương thảo > xơ thơm > oreganum
> nhục đậu khấu > cỏ xạ hương [37]
Đinh hương > nghệ > tiêu > Hương

thảo [37]
Cây xô thơm > Cây hương thảo > ớt
bột > cây kinh giới > Cây hồi [38]

Vì những lý do được đưa ra nên trong những năm gần đây việc sử dụng các chiết xuất
của cây hương thảo ngày càng phổ biên, chủ yếu là sử dụng có đặc tính chống oxy hóa,
được quan tâm như một chất bảo quản thực phẩm, đặc biệt là những chất có chứa chất
béo động vật hoặc thực vật [39].
1.2.4.2.

Kiểm soát trọng lượng cơ thể và rối loạn lipid máu

Việc sử dụng một số thuốc chẳng hạn như gentamicin có thể gây ra rối loạn lipid máu,
dẫn đến tăng nồng độ cholesterol trong máu. Do đó, các sản phẩm từ thực vậtbao gồm
hương thảo được nghiên cứu và sử dụng để kiểm soát rối loạn lipid [40].

9


Nghiên cứu của AM Hegazy và cộng sự đã báo cáo độc tính gây ra bởi gentamicin bị
suy giảm bởi sự có mặt của chiết xuất hương thảo. Trong nghiên cứu này, chuột Sprague
– Dawley được tiêm vào màng bụng gentamicin phối hợp với 8% chiết xuất hương thảo
(dịch chiết bằng nước 10 mL/Kg), các nhóm khác được tiêm bằng dung dịch muối (NaCl
0,9%) hoặc gentamicin (60 mg/Kg), liều lượng mỗi ngày và duy trì trong hơn 10 ngày.
Kết quả cho thấy, trọng lượng cơ thể chuột nhóm được tiêm gentamicin tăng nhiều rõ
rệt so với nhóm được tiêm NaCl 0,9%, chứng minh rằng kháng sinh có thể thay đổi khối
lượng cơ thể. Mặt khác, ở nhóm được tiêm gentamicin phối hợp với chiết xuất hương
thảo, cho thấy chiết xuất đã góp phần ức chế sự tăng trọng lượng cơ thể chuột, ngồi ra
cịn giúp giảm thiểu nồng độ cholesterol, phospholipid, triacylglycerol và các tổn thương
ở gan do gentamicin gây ra [40].

1.2.4.3.

Tác dụng bảo vệ thần kinh đối với thiếu máu não

Seyedemadi P và cộng sự đã báo cáo chiết xuất lá hương thảo bằng hệ dung môi cồn
nướcgiúp tăng khả năng chịu đựng của não đối với thiếu máu cục bộ. Tác giả đã tiến
hành nghiên cứu trên chuột đực Wistar trưởng thành bị thiếu máu cục bộ, được điều trị
bằng chiết xuất hương thảo ở mức 50, 75 hoặc 100 mg/Kg liều lượng mỗi ngày và duy
trì trong vòng 30 ngày. Sau thời gian khảo sát, các giá trị cholesterol toàn phần,
triglyceride, lipoprotein mật độ thấp đã giảm đáng kể và có sự tăng mức lipoprotein mật
độ cao, điều đó chứng tỏ chiết xuất đã góp phần giảm khối lượng nhồi máu rất tốt (tốt
nhất ở nhóm điều trị bằng 75 và 100 mg/Kg). Mặt khác, trong các nhóm khơng được
điều trị, thiếu máu cục bộ gây ra nhồi máu nghiêm trọng [41].
1.2.4.4.

Ức chế độc tính chì trên gan

Chì xâm nhập vào cơ thể sinh vật chủ yếu qua nước uống bị nhiễm kim loại đường ống,
thực phẩm đóng hộp do hàn,… và gây ra các rối loạn trong cơ thể như ở tim, hệ thần
kinh, các vấn đề về chuyển hoá và sinh sản,…[42]. Để điều trị trường hợp ngộ độc do
chì, muối disodium ethylenediaminetetra acetic acid (EDTA), D-penicillamine (PCA),
magie dimercaptosuccinic acid (DMSA) và dimercaprol (BAL) được sử dụng. Tuy
nhiên, những chất này lại gây nhiễm độc do liều lượng cao, gây dị ứng, và hàng loạt tác
dụng phụ như: nhức đầu, mệt mỏi, đau cơ, hạ huyết áp,…[43]. Do đó, để tìm liệu pháp
thay thế, chiết xuất hương thảo được nghiên cứu và sử dụng.
10


Trong nghiên cứu của Mohamed và cộng sự, thỏ bạch tạng ni trong mơi trường khơng
có mầm bệnh ở nhiệt độ kiểm soát (21 – 24 ℃) sẽ được chia thành các nhóm được điều

trị theo điều kiện khác nhau liên tục trong vòng 30 ngày (Bảng 1.4). Kết quả sau thời
gian khảo sát cho thấy, thỏ tiếp xúc với chì acetate (PbA) giảm đáng kể trọng lượng của
gan và thận tuyệt đối (tương ứng cịn 42,01% và 62,16%), ngồi ra cịn có sự suy thối
gan, glycogen thận và hàm lượng protein rõ rệt. Riêng với thỏ điều trị rosemary ethanolic
extract (REE), trọng lượng gan và thận bình thường (65,8% và 80,37%). Bên cạnh đó,
kết quả đánh giá nhóm IV cho thấy, REE có khả năng ức chế hoạt động PbA tránh gây
mất glycogen, protein gan và thận [44].
Bảng 1.4. Điều kiện khảo sát nhóm thỏ bạch tạng trong nghiên cứu của Mohamed và
cộng sự [44]
Số nhóm

Điều kiện

I

Nước cất

II

30 mg REE/Kg

III

30 mg PbA/Kg

IV

1.2.4.5.

REE/PbA

(Điều trị trước với 30 mg REE/Kg, sau đó là 30 mg PbA/Kg)

Hoạt tính kháng viêm

Mizushima và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng kháng viêm của tinh dầu hương thảo
thông qua ức chế carrageenan - chất gây ra chứng phù nề ở chân và trinitrobenzene
sulfonic acid (TNBS) - chất gây ra chứng viêm đại tràng ở chuột ICR. Chuột được nuôi
trong môi trường thức ăn tiêu chuẩn trước hai tuần rồi bắt đầu khảo sát. Các nhóm chuột
được điều trị bằng tinh dầu hương thảo ở ba mức độ lần lượt là: 250, 500, 5000 ppm.
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, tinh dầu hương thảo có tác dụng bảo vệ niêm mạc đại
tràng, giảm mức độ phù chân đáng kể ở chuột ICR [45].
1.2.4.6.

Hoạt tính chống ung thư

Theo nghiên cứu của Huang Mou và cộng sự, chiết xuất lá hương thảo bằng MeOH có
tác dụng đối với sự hình thành và phát triển của khối u trên chuột. Liều lượng 20 nmol
11


benzo(a)pyrene được tiêm vào lưng chuột mỗi tuần một lần trong vịng 10 tuần, sau đó
một tuần thì bổ sung thêm 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) liều lượng hai
lần mỗi tuần trong vòng 21 tuần. Ở nhóm chuột được điều trị với 1,2 và 3,6 mg hương
thảo 5 phút trước mỗi lần sử dụng benzo(a)pyrene, kết quả cho thấy số lượng khối u đã
giảm tương ứng là 54%, 64%. Tương tự, nghiên cứu còn tiến hành ở chuột với 7,12dimethylbenz[a]anthracene (DMBA) 200nmol, sau đó chuột được bổ sung thêm 5 nmol
TPA liều lượng hai lần mỗi tuần trong vòng 19 tuần. Kết quả khảo sát cho thấy, khi điều
trị với 0,4; 1,2 và 3,6 mg hương thảo đã giúp ức chế số lượng khối u da do TPA gây ra
trên chuột tương ứng là 40, 68 và 99% [46].
1.2.4.7.

Tái tạo tim sau nhồi máu cơ tim

Nhồi máu cơ tim là một tình trạng đặc trưng bởi hoại tử cơ tim, có thể bắt nguồn từ q
trình rối loạn oxy hố. Để kiểm sốt các tác nhân oxy hoá, một số sản phẩm tự nhiên
được chọn để sử dụng, trong đó có chiết xuất hương thảo bởi sự hiện diện của rosmarinic
acid , carnosic acid và carnosol [40].
Bruna Paola Murino Rafacho và cộng sự [40] đã báo cáo hiệu quả của chiết xuất lá
hương thảo trong việc tái tạo tim sau khi bị nhồi máu cơ tim ở chuột Wistar. Chuột bị
nhồi máu được bổ sung 0,02% hoặc 0,2% chiết xuất hương thảo vào thức ăn để so sánh
với chuột có khẩu phần ăn bình thường trong 90 ngày. Kết quả cho thấy, việc bổ sung
R.officinalis L. giúp cải thiện chức năng tâm trương, giảm chứng phì đại cơ, làm thay
đổi hình thái và chức năng tim của chuột bị nhồi máu, giúp giảm q trình rối loạn oxy
hố đáng kể.
1.3. Tổng quan về công nghệ sấy phun bột hương thảo
1.3.1. Giới thiệu chung về công nghệ sấy phun
Sấy phun là một trong những phương pháp sấy chính được áp dụng trong hầu hết các
ngành công nghiệp. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành cơng
nghiệp chính do nó có khả năng chuyển đổi trạng thái của vật liệu sấy từ nguyên liệu
dạng lỏng chuyển sang dạng bột. Ngoài ra, các máy sấy này cịn cho phép người dùng
có thể kiểm soát nhiệt độ của sản phẩm sấy, định dạng hạt cho chúng một cách chính
xác, đúng như yêu cầu.
12