Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chiết xuất lycopene có độ tinh khiết cao từ hạt gấc khô (Momordica Cochinchinensis) bằng cách sử dụng chất hữu cơ dung môi. Chúng tôi cũng đã thành công trong việc điều chế nanolycopene. Kết quả cho thấy việc sấy khô phù hợp nhiệt độ cho hạt gấc là 60-70 oC. Các dung môi thích hợp để chiết lycopen là diclometan hoặc cloroform. Hàm lượng lycopen trong hạt gấc khô khoảng 0,28-0,46%. Nanolycopene được điều chế thành công bởi phương pháp đông khô, với kích thước hạt tương đối nhỏ 40-60 nm.
Mục lục
GIỚI THIỆU
Quả gấc (Momordica cochinchinensis Spreng) là một trái cây đặc biệt của Đông Nam Á, đặc biệt quen thuộc với Người Việt Nam do giá trị dinh dưỡng cao [1-3]. Gấc chứa một số carotenoid (lutein, betacryptoxanthin, zeaxanthin, alpha-carotene, betacaroten, cis-lycopene, trans-lycopene, vitamin C, vitamin E và một số axit béo (omega-3, omega-6)) [4-5].
Hình ảnh quả Gấc
Trong số các carotenoid này, lycopene có thu hút nhiều sự quan tâm vì nó hoạt động chống oxy hóa in vitro [6]. Lượng lycopene trong hạt gấc dao động từ: 0,380-0,408mg / g, tương ứng (Aoki và cộng sự, Năm 2002; Vương và cộng sự, 2006) [7-8]. Trong khi, Ishida et al. (2004) báo cáo rằng nồng độ lycopene trong gấc nằm trong khoảng từ 1.546-3.053 mg / g [9]. Nhung et al. (2010) báo cáo nồng độ cao hơn của lycopene ở mức 2,378-3,728 mg / g [10]. Dựa theo nghiên cứu từ Đại học California, Hàm lượng lycopene trong quả gấc cao gấp 70 lần so với hàm lượng lycopene trong cà chua và cao hơn nhiều hơn so với các loại rau khác như dưa hấu, đu đủ, ổi đỏ, bưởi đỏ hoặc dâu tây [8].
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chọn các dung môi và điều kiện thích hợp để chiết lycopen từ gấc trái cây. Hơn nữa, để cải thiện sự hấp thụ của lycopene vào cơ thể, yếu tố hoạt động này là được tạo ra ở dạng hạt nano bằng nhũ tương hóa / bay hơi dung môi theo phương pháp đông lạnh.
THỰC NGHIỆM
Nguyên vật liệu
- Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu này là quả gấc chín được sưu tầm tại Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dương và Tỉnh Nghệ An vào tháng 1/2017.
- Tiêu chuẩn hóa học bao gồm Lycopene (> 90%) được mua từ Sigma Aldrich.Tất cả các dung môi được sử dụng trong nghiên cứu này đều được làm khô mới theo phương pháp chưng cất tiêu chuẩn.
Chiết xuất Lycopene từ quả gấc
Quy trình chiết xuất lycopene từ quả gấc được thể hiện trong hình 1.
- Toàn bộ thịt gấc vớt ra và màng đỏ bao quanh hạt đã hoàn toàn tách biệt.
- Gấc được sấy khô trong lò đối lưu dưới nhiệt độ sấy 60-80oC.
- Lycopene được chiết xuất ít nhất ba lần từ hạt gấc khô sử dụng dung môi hữu cơ như dichloromethane (DCM), chloroform, tetrahydrofuran (THF), toluen, ethylacetat, ete dầu mỏ, hexan và etanol.
- Toàn bộ dung dịch được cô đặc dưới áp suất giảm; sau đó, etanol được thêm vào từ từ để kết tủa lycopene.
- Chất rắn được lọc, kết tinh lại trong DCM / etanol để tạo ra bột màu tím.
Điều chế nanolycopene
Nanolycopene được điều chế bằng cách tạo nhũ tương / dung môi phương pháp bay hơi.
- Đầu tiên, lycopene (10 mg), tween (10 mg), span (10 mg), BHT (1 mg) được hòa tan trong 3 mL DCM.
- Pha hữu cơ đã được thêm vào từng giọt đến 10 mL dung dịch polyvinyl ancohol (PVA) (0,7% w / v) với Ultra-Turrax (T18 IKA, Đức) máy đồng hóa ở tốc độ 8400 vòng / phút trong 10 phút.
- Các hạt nano được đặt trong máy sấy đông lạnh Buchi (Nhiệt độ đầu vào: 150 oC, nhiệt độ đầu ra: 60 oC, máy hút 100%, pumb 46%) để có màu đỏ đậm bột nanolycopene.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Sấy khô gấc
Thời gian thích hợp để làm khô gấc trong vòng 15 giờ. Lúc sấy khô nhiệt độ từ 60 đến 80 oC, độ ẩm đã giảm nhanh chóng trong vòng 5 giờ đầu tiên và giảm từ từ trong những giờ sau. Sau 15 giờ sấy khô ở 60-70 oC, khối lượng gấc khô được cố định ở mức 31,5%. Trọng lượng này vẫn không thay đổi sau khi khô lên đến 20 giờ.
Khi sấy gấc ở 80 oC, độ ẩm nhanh chóng giảm trong 5 giờ đầu. Tuy nhiên, sau 15 giờ, trọng lượng của màng gấc vẫn ở 33%. Tuy nhiên, khi sấy ở nhiệt độ cao, trong thời gian dài, gấc mất đi màu và mùi đặc trưng của chúng. Để tránh quá trình oxy hóa các carotenoit bằng không khí nhiệt, sấy gấc ở 60-70 oC trong vòng 15 giờ trong lò đối lưu là điều kiện thích hợp để có được đạt chất lượng cao để chiết xuất lycopene.
Chiết xuất lycopene từ gấc khô sử dụng dung môi hữu cơ
Lycopene được chiết xuất từ gấc khô bằng cách sử dụng các dung môi hữu cơ khác nhau bao gồm DCM, cloroform, THF, toluen, ethylacetat, dầu mỏ ete, hexan và etanol. Bởi vì không cực và cấu trúc tương tác giữa các phân tử mạnh mẽ, lycopene cho thấy khả năng hòa tan kém trong dung môi phân cực chẳng hạn như rượu. DCM là một dung môi phù hợp cho chiết xuất lycopene.
Hàm lượng lycopen trung bình trong gấc khô khoảng 0,44-0,46%. Phân tích HPLC được thực hiện với LC- Hệ thống 20A. Các Kết quả HPLC cho thấy độ tinh khiết của chiết xuất lycopene cao hơn 90%. Cấu trúc và độ tinh khiết của lycopene chiết xuất VJC, 55 (6), 2017 Hoang Mai Ha et al. được phân tích bằng 1H-NMR và 13C-NMR sử dụng CDCl3 (Hình 4).
Các chất hóa học (trong ppm) tương ứng với 56 proton trong 1H-NMR phổ của Hình 4A và đến 40 cacbon trong 13 Phổ C-NMR của Hình 4B được chỉ định. Các sự thay đổi hóa chất được báo cáo bằng ppm; CHCl3 (7,28 ppm cho 1H) và CDCl3 (77,02 ppm cho 13C) các tín hiệu được sử dụng làm tham chiếu tiêu chuẩn nội bộ.
- 1 H-NMR (CHCl3 ở 7,28 ppm): 6,68-6,20 (14H, m); 5,98 (2H, d, J = 10,0 Hz); 5.135 (2H, bs); 2,15 (8 giờ, bs); 1,99 (12 giờ, s); 1,84 (6H, s); 1,71 (6H, s); 1,64 (6H, s). Giá trị của hằng số ghép nối của các tín hiệu tập trung ở 5,98 ppm được chỉ định cho cấu hình trans xung quanh một phần liên kết đôi.
- 13C-NMR (CDCl3): 139,50 (2C); 137,38 (2CH); 136,56 (2C); 136,18 (2C); 135,43 (2CH); 132,66 (2CH); 131,75 (2C); 130.10 (2CH); 125,76 (2CH); 124,82 (2CH); 123,97 (2CH); 40,25 (2CH2); 26,71 (2CH2); 25,71 (2CH3); 17,71 (2CH3); 16,97 (2CH3); 12,92 (2CH3); 12,81 (2CH3).
Điều chế Nano lycopene
Các Phân tích HPLC cho thấy hàm lượng lycopene của S1 hạt nano là 9,9% trong khi hàm lượng lycopene của hạt nano S2 là 9,8%. Hình 5 cho thấy ảnh SEM của S1 và S2 mẫu.
Các khía cạnh hình thái tương tự của các hạt nano với hình dạng hình cầu khác biệt đã được quan sát. Kết quả chỉ ra rằng trung bình kích thước hạt của cả hai mẫu khoảng 40-60 nm, độc lập với số tiền BHT được nạp ban đầu.
Hình 6 cho thấy:
Độ ổn định của mẫu S1 và S2 trên môi trường xung quanh và môi trường trơ. Bằng sự hiện diện của BHT, mẫu S2 ổn định hơn nhiều hơn mẫu S1. Nếu không, sự suy thoái của lycopene bị ức chế nếu những mẫu này được lưu trữ trong môi trường bên trong.
Ví dụ, trong trường hợp của mẫu S2, với sự hiện diện của 1% BHT, 92 % lycopene vẫn còn nếu mẫu được lưu trữ trong nitrogene.
KẾT LUẬN
- Chúng tôi đã chiết xuất thành công lycopene (độ tinh khiết > 90%) từ quả gấc với hàm lượng lycopen trung bình.
- Hàm lượng trong hạt gấc khô khoảng 0,28-0,46%.
- Nanolycopene được điều chế bởi phương pháp nhũ tương hóa / bay hơi dung môi.
- Những các hạt cho thấy hình dạng hình cầu với trung bình kích thước hạt 40-60 nm.
- BHT được sử dụng như một chất chống oxy hóa để cải thiện sự ổn định của nanolycopene.
Nguồn: Ho Thi Oanh, Hac Thi Nhung, Nguyen Duc Tuyen, Le Thi Kim Van, Trinh Hien Trung, Hoang Mai Ha (2017), Extraction of Lycopene from Gac Fruit (Momordica cochinchinensis Spreng) and Preparation of Nanolycopene, Vietnam Journal of Chemistry, International Edition, 55(6): 761-766.
