Luận văn Khảo sát một số đặc tính hóa lý của phức bọc lutein - Beta cyclodextrin điều chế bằng phương pháp đồng kết tủa

ó bị loại bỏ bằng cách rửa cẩn thận với dung môi tạo phức yếu. Như vậy, phương pháp này có ưu điểm là tránh được lượng nước dư trong dung môi, tuy nhiên các liên kết không được bền vững, đòi hỏi thời gian thực hiện lâu. Điều chế phức trong huyền phù (Extended Co-precipitation): β-CD được hòa tan vào nước với hàm lượng cao tới 50-60%. Sau đó, khuấy trộn phân tử khách vào β-CD trong dung dịch nước. Sự tạo phức hoàn tất trong 2-24h ở nhiệt độ phòng. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Việc khuấy trộn bằng sóng cao tần sẽ cải tiến hiệu suất tạo phức. 1.3.6.Ứngdụngphứcbọcβ-CDtrongcôngnghệ thựcphẩmvàdượcphẩm Việc tạo phức bọc với β-CD giúp các phân tử khách (thường là những hoạt chất kém bền) được bảo vệ chống lại các tác nhân oxy hóa, tác dụng ánh sáng, sự phân hủy do nhiệt, sự tự phân hủy, sự mất mát do bay hơi hay thăng hoa. Ngoài ra, việc tạo phức bọc còn giúp giảm mùi vị không mong muốn, giảm việc nhiễm vi sinh, giảm chi phí đóng gói và tăng độ tan của chất trong nước. 23 1.3.6.1. Trong công nghệ thực phẩm Bằng phương pháp tạo phức bọc, β-CD giúp loại bỏ thực phẩm mùi và vị đắng của thực phẩm, giúp bảo vệ những chất màu tự nhiên nhạy cảm với ánh sáng, nhiệt độ, axit, kiềm khỏi bị bay hơi, oxy hóa, phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt. Do vậy, β-CD ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp phụ gia thực phẩm. 1.3.6.2. Trong công nghiệp dược phẩm [28] -CD có khả năng tạo phức hợp bằng các cầu nối không hóa trị với phần lớn các hoạt chất. Nhờ tính chất đa chức năng và đáp ứng sinh học tốt, các -CD đang ngày càng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp dược phẩm. -CD đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ tan của các thuốc kém tan trong nước bằng cách tạo phức hay hệ phân tán rắn. Đối với các thuốc có phân tử khối không thích hợp để tạo phức, -CD sẽ đóng vai trò là một chất ưa nước. -CD cũng được xem là chất làm tăng tốc độ phóng thích một số hoạt chất khỏi vật liệu bọc (naproxen, ketoprofen, theophylline...) Bên cạnh đó, -CD còn cải thiện tính thấm của thuốc. CD làm tăng tính thấm của các thuốc ưa béo không tan trong nước bằng cách làm cho thuốc hiện diện tại bề mặt của các hàng rào sinh học như da, màng nhầy, giác mạc từ đó thuốc đi vào trong màng mà không gây phá vỡ các lớp lipid màng. -CD có thể cải thiện độ ổn định của các thuốc nhạy cảm với các phản ứng dehydrat hóa, thủy phân, oxy hóa và phân hủy bởi ánh sáng, do vậy làm tăng tuổi thọ của thuốc. Trong phức hợp, -CD che chở các thuốc kém bền dưới dạng phân tử và như vậy cách ly chúng khỏi các tiến trình phân hủy. 24 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Estrella De Castro và cộng sự (2006) đã nghiên cứu sản xuất vi nang lutein bằng kỹ thuật bao gói vi nang. Nghiên cứu này đã khảo sát trên nhiều dung môi dùng để hòa tan lutein trong quá trình điều chế nhũ tương lutein (etyl axetat, propyl axetat, isopropyl axetat, butyl axetat, isobutyl axetat, điclometan) đồng thời tìm vật liệu thích hợp cho việc bao gói lutein. Kết quả cho thấy: dung môi hòa tan lutein tốt nhất là điclometan và các vật liệu bao gói có nguồn gốc từ tinh bột như maltodextrin, cyclodextrin cho hiệu quả bao gói lutein tốt nhất (hiệu suất bọc dao động từ 90 - 95%). Sản phẩm vi nang lutein tạo thành có khả năng hòa tan tốt trong nước, hạn chế sự oxy hóa, giữ nguyên được trạng thái ban đầu sau một khoảng thời gian dài bảo quản [35]. Itaciara Larroza Nunes và Adriana Zerlotti Mercadante (2007) đã tiến hành bao gói lycopen bằng -CD theo phương pháp sấy phun, năng suất trung bình đạt 51%. Sự tạo phức được hình thành khi tỉ lệ mol giữa lycopen: β-CD là 1:4 [36]. B. Ozcelik và cộng sự (2009) cũng đã nghiên cứu tạo vi nang bằng các kỹ thuật bao gói khác nhau như: sấy phun, đông khô, bẫy alginat để tạo lớp vỏ bao bọc bảo vệ β-caroten bên trong. Kết quả nghiên cứu đã đi đến kết luận rằng tạo vi nang β-caroten bằng kỹ thuật sấy phun sử dụng chất nhũ hóa là Tween 80 với vật liệu bao gói là maltodextrin đạt hiệu suất bọc tốt nhất (81%), sản phẩm vi nang β-caroten tạo thành cũng có khả năng hòa tan trong nước cao nhất đạt 87% [37]. Zheng-de TAN và cộng sự (2016) đã tiến hành nghiên cứu quá trình bao gói lutein bằng vật liệu β-CD. Vật liệu được điều chế qua 2 phương pháp là sấy khô và phương pháp đồng kết tủa. Lutein vi nang thu được không độc hại và có khả năng phóng thích lutein tốt hơn [38]. 25 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Trong những năm gần đây hướng nghiên cứu về tách chiết, thu nhận các hợp chất thuộc nhóm carotenoid (như lycopen, lutein, zeaxanthin ) và ứng dụng chúng trong các ngành thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm đang thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trong nước: Bùi Quang Thuật (2010) đã sử dụng hỗn hợp chất mang đặc hiệu β-CD/MD (maltodextrin DE 12) DE1 tỉ lệ 9:1 để bao gói hương cam và hương gừng đạt hiệu suất cố định hương lần lượt là 92,55% và 93,97% [39]. Trần Hải Đăng và cộng sự (2013) đã nghiên cứu điều chế vi nang dầu gấc bằng phương pháp sấy phun. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã khảo sát khả năng tạo vi nang dầu gấc của hệ nhũ tương maltodextrin tại các nồng độ và điều kiện sấy khác nhau [40]. Trần Hải Minh (2016) nghiên cứu thay đổi điều kiện tạo nhũ tương và điều kiện bao gói nhằm cải thiện độ bền màu của sản phẩm lutein vi nang dùng maltodextrin làm vật liệu bao gói [3]. Đặng Gia Hân (2018) cũng đã tiến hành bao gói tinh dầu mang tang bằng β-CD để dùng làm kháng sinh trong nông nghiệp (cụ thể dùng làm kháng sinh cho nuôi trồng thủy sản) [41]. Tác giả Lưu Thái Danh và công sự (2019) đã điều chế thành công phức hợp curcumin-hyđroxypropyl-β-cyclodextrin và phức hợp curcumin- hyđroxypropyl-β-cyclodextrin - tinh dầu nghệ. Các phức hợp này có độ hòa tan trong nước cao hơn hẳn curcumin, đặc biệt là phức hợp curcumin-hyđroxypropyl-β-cyclodextrin - tinh dầu nghệ [42]. Trong dược phẩm có rất nhiều nghiên cứu điều chế vi nang sử dụng vật liệu bao gói β-CD giúp tăng khả năng ứng dụng của các hoạt chất [27],[28]. Trong nước hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào điều chế vi nang lutein sử dụng β-CD làm vật liệu bao gói. Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi thử nghiên cứu bao gói lutein bằng β-CD nhằm bảo vệ lutein khỏi những tác nhân 1 DE là dextrose equivalent 26 môi trường tốt hơn. Đồng thời việc khảo sát một số đặc tính hóa – lý của lutein vi nang cũng là cơ sở quan trọng để đánh giá khả năng ứng dụng của sản phẩm trong thực phẩm và dược phẩm. 27 CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. HÓA CHẤT - Lutein: tinh khiết trên 92%, được tách chiết và tinh chế từ hoa cúc vạn thọ theo quy trình của tác giả Hoàng Thị Huệ An và cộng sự (2015) [43]. - - cyclodextrin: tiêu chuẩn thực phẩm (tinh khiết trên 96%), của hãng Shandong (Trung Quốc) - Các dung môi axeton, etanol (EtOH), etyl axetat thuộc loại tinh khiết phân tích của hãng Xilong (Trung Quốc) - Nước cất 2 lần được chưng cất trên thiết bị cất nước siêu sạch Milli-Q (Merck, Đức) tại Trung tâm Thí nghiệm Thực hành Trường Đại học Nha Trang. - BHT (Butylated Hydroxy Toluene): thuộc loại tinh khiết phân tích (Merck, Đức) Tất cả dung môi sử dụng trong quá trình chuẩn bị mẫu đều có thêm 0,1% BHT để chống oxy hóa. 2.2. DỤNG CỤ - THIẾT BỊ 2.2.1. Dụng cụ: - Cốc thủy tinh có mỏ các cỡ 50; 100; 250 ml (BOMEX, Trung Quốc) - Phễu chiết 125 ml (ISOLAB, Đức) - Ống nhựa ly tâm đáy nhọn 25; 50 ml (ISOLAB, Đức) - Pipet và micropipet các cỡ - Syringe thủy tinh 5 ml - Đầu lọc (chứa màng lọc PTFE 0,45 m) - Bình định mức các cỡ (ISOLAB, Đức) 2.2.2. Thiết bị: 28 - Cân phân tích ± 0,1 mg (Satorius, Nhật) - Máy khuấy rung Vortex 2 (IKA, Đức) - Máy khuấy từ gia nhiệt RCT Basic – 20002620 (IKA, Đức) - Máy ly tâm để bàn EBA21 (Hettich, Đức) - Tủ sấy chân không VO400(Memmert, Đức) - Máy lắc ổn nhiệt KS 4000 i Control (IKA, Đức) - Quang phổ kế UV-Vis Libra S50 (BIOCHROM-UK, Mỹ) - Quang phổ kế hồng ngoại Alpha FT-IR (Brucker, Đức) - Kính hiển vi điện tử quét JEOL 6490 JED 2300 (Jeol, Nhật Bản) - Thiết bị phân tích nhiệt trọng lượng và nhiệt vi sai (TGA-DTA) của hãng Seterarm (Pháp) - Máy đo kích thước hạt SZ-100Z (Horiba, Nhật) 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tính chất hóa lý của phức bọc tạo bởi -cyclodextrin 2.3.1.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) [29] Nguyên tắc: Sử dụng chùm tia electron để chụp ảnh mẫu nghiên cứu. Ảnh đó khi đến màn huỳnh quang sẽ được phóng đại theo yêu cầu. Chùm tia electron được tạo ra từ catôt (súng điện tử) qua 2 tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Chùm electron này được quét đều trên mẫu. Khi chùm electron đập vào mẫu, trên bề mặt mẫu phát ra các electron phát xạ thứ cấp. Mỗi một electron phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi sẽ biến thành một tín hiệu ánh sáng, chúng được khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng tối trên màn ảnh. Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm tương ứng trên màn ảnh. Độ sáng tối trên màn ảnh tùy thuộc lượng electron thứ cấp phát ra và tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng bề mặt 29 của mẫu nghiên cứu. Đặc biệt do có khả năng hội tụ chùm tia nên chùm electron có thể đi sâu vào trong mẫu, cho phép nghiên cứu cả phần bên trong của vật chất. Hiển vi điện tử quét thường được sử dụng để nghiên cứu kích thước và hình dạng tinh thể vật chất do khả năng phóng đại và tạo ảnh của mẫu rất rõ nét và chi tiết. 2.3.1.2. Phân bố kích thước hạt Phân tích kích thước hạt dựa trên nguyên lý tán xạ ánh sáng động học (Dynamic light scattering-DLS). Dựa vào đặc tính vật lý của hệ mẫu, dải hạt đo được từ 0,3 nm – 8 µm. Giới hạn dưới bị ảnh hưởng bởi nồng độ, mẫu tán xạ mạnh hay yếu và sự có mặt của một số hạt kích thước lớn không mong muốn. Giới hạn trên bị ảnh hưởng bởi mật độ của hạt vì DLS được tính toán dựa trên chuyển động Brownian, không phụ thuộc vào trọng lượng hạt. Điện tích trên bề mặt hạt được phân loại bằng phương pháp đo thế zeta trong mẫu huyền phù. Mẫu được tiêm vào cell dùng một lần và kết quả đo thế zeta được tính từ thế điện di di động của hệ hạt. Thế zeta của mẫu được sử dụng nhiều nhất để xác định độ ổn định của hệ. Giá trị thế zeta lớn chỉ ra rằng các hạt tích điện lớn và hệ có xu hướng bền vững. Việc đo thế zeta giúp các nhà chế tạo tạo ra những sản phẩm mới với tuổi thọ cao. Ngược lại khi thế zeta bằng 0 là cho phép chọn điều kiện tốt nhất để làm tích tụ và tách các hạt trong mẫu. 2.3.1.3. Phổ hấp thụ UV-Vis [30] Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch. Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch tuân theo định luật Bughe – Lambert – Beer (1.1) A= lgI0/ I = ɛlC (1.1) trong đó: A: mật độ quang 30 T=I0/I: độ truyền qua ɛ: hệ số hấp thụ l: chiều dày cuvét C: nồng độ chất nghiên cứu ( mol/l) Phương pháp phân tích UV-Vis được sử dụng rộng rãi vào nhiều mục đích thực tiễn khác nhau. Phương pháp có thể áp dụng để xác định các chất có nồng độ đa lượng hay vi lượng, đặc biệt có thể xác định các tạp chất đến nồng độ giới hạn 10-5÷10-6 %. Phương pháp phân tích đo quang thường có sai số tương đối 3 ÷ 5% được ứng dụng để xác định hơn 50 nguyên tố trong các đối tượng khác nhau trong các lĩnh vực thực phẩm, hoá học, luyện kim, địa chất, nông nghiệp... 2.3.1.4. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR: Fourrier Transformation Infrared) Phương pháp FT-IR hoạt động dựa trên sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của chất cần nghiên cứu. Phổ hồng ngoaị là phép phân tích phổ biến cho biết các liên kết và các pha trong vâ liệu được phân tích. Nguyên tắc chung đo phổ hồng ngoại như sau: khi chiếu một chùm tia đơn sắc có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại qua mẫu phân tích, một phần năng lượng bị hấp thụ làm giảm cường độ tia tới. Sự hấp thụ này tuân theo định luật Lambert-Beer (1.1) trong mục 1.3.7.3. Phương trình (1.1) là phương trình cơ bản cho các phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng như phân tử. Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang và chiều dài bước sóng kích thích gọi là phổ. Một số phân tử khi dao động có gây ra sự thay đổi mômen lưỡng cực điện, có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại để cho hiệu ứng phổ hồng ngoại hay (phổ dao động). Theo quy tắc này, các phân tử có hai nguyên tử giống nhau không cho hiệu ứng phổ hồng ngoại. Khi tần số dao động của nhóm nguyên tử nào đó trong phân tử ít phụ thuộc vào các thành phần còn lại của phân tử thì tần số dao động đó được gọi là tần số đặc trưng cho nhóm đó. Các tần số đặc trưng cho nhóm (hay còn gọi là tần số nhóm) thường được dùng để phát hiện các nhóm chức trong phân 31 tử. Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ đỉnh trong phổ hồng ngoại , người ta có thể phán đoán trực tiếp về sự có mặt của các nhóm chức, các liên kết xác định trong phân tử nghiên cứu, từ đó xác định được cấu trúc của chất nghiên cứu. 2.3.1.5. Phổ nhiệt lượng quét vi phân (DSC: Differential Scanning Calorimetry) Cơ sở của phương pháp [31]: DSC là phương pháp phân tích nhiệt mà ở đó độ chênh lệch về nhiệt độ giữa hai mẫu chuẩn và mẫu nghiên cứu luôn được duy trì bằng không. Thay vào đó người ta sẽ xác định entanpy của các quá trình này bằng cách xác định lưu lượng nhiệt vi sai cần để duy trì mẫu vật liệu và mẫu chuẩn trơ ở cùng nhiệt độ. Nhiệt độ này thường được lập trình để quét một khoảng nhiệt độ bằng cách tăng tuyến tính ở một tốc độ định trước. Ta sẽ xác định được năng lượng đó thông qua tính diện tích giới hạn bởi đồ thị mà chúng ta thu được. Tính năng của phương pháp: DSC cũng cho chúng ta những thông tin về sự chuyển pha của vật chất. Trong những nghiên cứu về chuyển pha, người ta hay sử dụng phương pháp DSC vì nó cho chúng ta những thông tin trực tiếp về năng lượng chuyển pha. Phương pháp cũng có thể được dùng để xác định nhiệt dung, độ phát xạ nhiệt và độ tinh khiết của mẫu rắn. Đo nhiệt lượng vi sai DSC là kỹ thuật nghiên cứu các tính chất của polymer khi ta thay đổi nhiệt độ tác dụng. Với DSC có thể đo được các hiện tượng chuyển pha: nóng chảy, kết tinh, thủy tinh hóa hay nhiệt của phản ứng hóa học của polymer. 2.3.1.6. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA: Thermogravimetric Analysis) Cơ sở của phương pháp [32]: TGA là phương pháp dựa trên cơ sở xác định khối lượng của mẫu vật chất bị mất đi (hoặc nhận vào) trong quá trình chuyển pha như là một hàm của nhiệt độ. Khi vật chất bị nung nóng khối lượng của chúng sẽ bị mất đi từ các quá trình đơn giản như bay hơi hoặc từ các phản ứng hóa học giải phóng khí. 32 Một số vật liệu có thể nhận được khối lượng do chúng phản ứng với không khí trong môi trường kiểm tra. Phép đo TGA nhằm xác định: - Khối lượng bị mất trong quá trình chuyển pha. - Khối lượng bị mất theo thời gian và theo nhiệt độ do quá trình khử nước hoặc phân ly. Đường phổ TGA đặc trưng cho một hợp chất hoặc một hệ do thứ tự của các phản ứng hóa học xuất hiện tại một khoảng nhiệt độ xác định là một hàm của cấu trúc phân tử. Sự thay đổi của khối lượng là kết quả của quá trình đứt gãy hoặc sự hình thành vô số các liên kết vật lý và hóa học tại một nhiệt độ gia tăng dẫn đến sự bay hơi của các sản phẩm hoặc tạo thành các sản phẩm nặng hơn. Nhiệt độ sử dụng bình thường khoảng 12000C. Tính năng của phương pháp: Các quá trình diễn ra trong phương pháp phân tích này thông thường là bay hơi, huỷ cấu trúc, phân huỷ cacbonat, oxi-hoá sufua, oxi-hoá florua Đó là các quá trình tạo lên những đứt gãy hoặc hình thành lên các liên kết vật lý, hoá học xảy ra trong mẫu chất. Đây là phương pháp phân tích khối lượng nên những thông tin ta nhận được rất tốt cho việc xác định thành phần khối lượng các chất có mặt trong một mẫu chất nào đó. Bên cạnh đó, ta xác định được thành phần độ ẩm, thành phần dung môi, chất phụ gia, của một loại vật liệu nào đó. 2.3.1.7. Giản đồ độ tan pha (Phase Solubility Diagram) Nghiên cứu giản đồ pha độ tan theo phương pháp Higuchi và Connors (1965) [33] để xác định hằng số bền biểu kiến (KC) của phức bọc, đó là giá trị biểu thị ái lực của hoạt chất lõi đối với vật liệu làm phức bọc trong nước. Nguyên tắc phương pháp: 33 Thêm lượng thừa dung dịch hoạt chất (D) có nồng độ xác định vào một thể tích chính xác chứa dung dịch vật liệu bọc (CD) trong nước với những nồng độ khác nhau để thực hiện phản ứng tạo phức. D + CD [D-CD] Khuấy trộn ở nhiệt độ xác định cho đến khi phản ứng tạo phức đạt trạng thái cân bằng (thực hiện sau 3 khoảng thời gian khác nhau, nếu thấy nồng độ hoạt chất còn lại không thay đổi xem thì xem như khi đó phản ứng tạo phức đã đạt cân bằng). Sau khi cân bằng, lọc lấy dung dịch và định lượng để xác định nồng độ hoạt chất còn lại, từ đó tính nồng độ hoạt chất đã đi vào phức bọc. Dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ hoạt chất tan trong dung dịch theo nồng độ vật liệu vỏ. Với hoạt chất có kích thước lớn so với lỗ trống vật liệu bao gói, phức tạo thành theo tỉ lệ 1:1, tức: D + CD  [D-CD] thì hằng số bền KC của phức bọc được tính theo theo công thức (1.2): )1(]].[[ ][ 0 kS k CDD CDD KC   (1.2) trong đó: [D], [CD], [D-CD]: nồng độ hoạt chất, của vật liệu bọc và phức bọc lúc cân bằng k: độ dốc của đoạn thẳng của đường biểu diễn S0: tung độ gốc của đường thẳng (chính là độ tan của hoạt chất trong dung dịch nước không chứa vật liệu bao gói) KC càng lớn thì hoạt chất tan càng nhiều, sự tạo phức bọc càng hiệu quả. Giá trị KC lý tưởng vào 100-1000 M-1 [34]. Dựa vào dạng đường biểu diễn của nó mà giản đồ pha - độ tan, được chia thành 2 loại chính: 34 Loại A: nếu độ tan biểu kiến của hoạt chất D tăng theo nồng độ vật liệu bọc CD. Loại A lại được chia làm 3 loại: AL: nếu đường biểu diễn là tuyến tính AP: nếu đường biểu diễn sai lệch dương so với đường thẳng AN: nếu đường biểu diễn sai lệch âm so với đường thẳng Loại B: nếu đường biểu diễn cho thấy phức tạo thành có độ tan hạn chế. Loại B lại được chia làm 2 loại: BS: phức tan hạn chế BI: phức không tan Các phức bọc từ các dạng cyclodextrin tự nhiên ít tan trong nước có thể thuộc loại A hay B, còn phức của cyclodextrin dẫn xuất có độ tan trong nước cao thường thuộc loại A Hình 1.4. Các dạng giản đồ pha – độ tan của phức bọc Hầu hết phức của hoạt chất với cyclodextrin được xem là phức bọc. Tuy nhiên, các cyclodextrin cũng có thể không tạo phức bọc với hoạt chất mà 35 chỉ hòa tan hoạt chất qua sự tạo thành cấu trúc có tập hợp kiểu mixen. Do đó, giản đồ pha-độ tan không khẳng định sự tạo thành phức bọc mà chỉ mô tả ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ cyclodextrin đến độ tan của hoạt chất. 2.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất điều chế phức bọc lutein-β-cyclodextrin bằng phương pháp đồng kết tủa 2.3.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều chế phức bọc L-βCD Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát của quá trình điều chế phức bọc L-βCD tan trong nước bằng phương pháp đồng kết tủa. Thuyết minh quy trình: Hòa tan β-CD vào nước tạo thành dung dịch β-CD đồng nhất, trong suốt (có nồng độ Cβ-CD). Thêm vào đó dung dịch lutein (có nồng độ CLu) trong dung môi hữu cơ thích hợp vừa điều chế vào. Đun nóng hỗn hợp ở 45-500C, khuấy đều 1500 rpm trong 3h. Khi đó, xảy ra tương tác giữa các phân tử lutein với bộ khung rỗng kị nước của β-CD, tạo thành phức bọc L-βCD. Sản phẩm phức bọc L-βCD Phức bọc L-βCD trong dung môi hữu cơ- nước (+ lutein dư) Dung dịch lutein (CLu = ?) trong dung môi hữu cơ thích hợp Dung dịch β-CD/nước (Cβ-CD=?) - Khuấy (40-500C; 1500 rpm; 3h) - Để nguội (t0phòng ; 1h) - Làm lạnh (40C; 24h) - Lọc hút chân không - Sấy chất rắn (500C; 50 mbars; 18h) tỉ lệ Vlutein/Vβ-CD = ? 36 Sau khi phản ứng, lấy hỗn hợp để nguội ở nhiệt độ phòng trong 1h, rồi để ở 40C trong 24h để phức bọc kết tinh và sa lắng xuống. Lọc hút chân không để thu phức bọc rắn. Sấy chất rắn thu được ở 500C dưới áp suất 50 mbars trong 18h để loại bỏ lượng dung môi còn dư và thu phức bọc L-βCD. Đem sản phẩm nghiền thành bột, bảo quản ở -200C đến khi phân tích. Để tìm được điều kiện thích hợp điều chế phức bọc L-βCD, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố dung môi và nồng độ lutein đến hiệu suất thu hồi vi nang (%MY) và hiệu suất bọc lutein (%ME) 2.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của dung môi hữu cơ và nồng độ lutein. Lutein có độ phân cực thấp nên cần chọn dung môi kém phân cực hoặc phân cực trung bình để hòa tan tốt lutein. Ngoài ra, các dung môi này phải an toàn đối với các ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, đồng thời dễ bay hơi để dư lượng tồn tại trong sản phẩm phức bọc sau khi sấy khô ở dưới mức cho phép. Do đó, trong đề tài này chúng tôi điều chế phức bọc L- βCD theo sơ đồ 2.1 trong đó: Cố định các thông số: o Nồng độ β-CD trong pha nước là: Cβ-CD = 10% g/ml o Tỉ lệ thể tích dung dịch lutein /dung dịch β-CD= 1/1 (v/v) Thay đổi dung môi hòa tan lutein lần lượt là: axeton, etanol và etyl axetat và nồng độ lutein trong các dung môi thay đổi như sau: Bảng 2.1. Khảo sát nồng độ và dung môi tạo phức bọc L- βCD Dung môi Nồng độ lutein (% g/ml) Etanol 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,03 Axeton - 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 Etyl axetat - - - - - 0,08 37 Ghi chú: etyl axetat và axeton có khả năng hòa tan lutein tương đương (800 mg/L) nên đối với dung môi etyl axetat chỉ khảo sát nồng độ lutein 0,08% g/ml để so sánh với khi sử dụng dung môi axeton Sản phẩm phức bọc được đem đánh giá hiệu suất hiệu suất thu hồi vi nang (%MY) và hiệu suất bọc lutein (%ME). Từ kết quả thu được, ta chọn lựa dung môi và nồng độ lutein sao cho sản phẩm phức bọc có hiệu suất thu hồi vi nang và hiệu suất bọc lutein cao nhất. 2.3.3. Phân tích một số đặc tính hóa lý của phức bọc lutein –β-cyclodextrin Sau khi xác định được điều kiện thích hợp để tạo phức bọc L–βCD, tiến hành thử nghiệm tạo phức với lượng lớn. Thu sản phẩm và khảo sát các tính chất hóa lý đặc trưng cho phức bọc L–βCD như: độ ẩm, độ tan, khối lượng riêng, hình dạng hạt, phân bố kích thước hạt, phổ hấp phụ UV-Vis, phổ hồng ngoại FT-IR, phổ nhiệt lượng quét vi phân, phổ phân tích nhiệt trọng lượng, giản đồ pha, hàm lượng lutein trong phức bọc, hiệu suất thu hồi vi nang, hiệu suất bọc lutein, độ bền phức bọc. 2.3.3.1. Độ ẩm: xác định theo TCVN 6470:2010 [44] Cân chính xác khoảng 1gam bột L-βCD trên cân phân tích cho vào cốc sấy thủy tinh. Sấy mẫu ở 100 -1050C đến khi cốc chứa mẫu đạt khối lượng không đổi (cứ 2h lấy cốc ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân. Sấy đến khi chênh lệch khối lượng giữa 2 lần cân liên tiếp không quá 0,002 g) Độ ẩm bột L-βCD được tính theo công thức sau: 1 2 1 .100% m m X m  (2.1) trong đó : X là độ ẩm bột L-βCD m1 là khối lượng bột trước khi sấy m2 là khối lượng bột sau khi sấy 38 2.3.3.2. Độ tan trong nước: được xác định dựa theo phương pháp của Eastman & Moore (1984) [45]. Cân khoảng 1 gam bột L-βCD cho vào một ống thể tích chính xác nước cất (V = 100 ml), khuấy mạnh đồng hóa với tốc độ cao trong 5 phút. Nếu thấy dung dịch trong suốt thì thêm tiếp một ít bột L-βCD vào và khuấy cho đến lúc tạo được dung dịch bão hòa (thấy còn một lượng bột L-βCD không thể tan được nữa). Ly tâm hỗn hợp ở 2000 vòng/phút trong 5 phút. Cẩn thận hút 10ml dịch trong bên trên và chuyển vào một đĩa petri (đã sấy và cân trước) rồi sấy ở 105 - 1100C trong 5 h. Cân đĩa petri chứa bột màu. Tiếp tục sấy và cân đĩa petri chứa bột cứ 2 h một lần cho đến lúc chênh lệch khối lượng giữa 2 lần cân liên tiếp không vượt quá 0,2 mg. Tính lượng bột màu khô có trên đĩa (m; gam). Từ đó, tính độ tan của bột L-βCD trong nước (S, % g/ml) theo công thức: S (g/ml) = m/V. (2.2) trong đó: V = 10 ml 2.3.3.3. Khối lượng riêng: xác định theo TCVN I-1:2017 [46] Cân chính xác 2 gam bột L-βCD cho vào ống đong 10 ml (khắc vạch đến 0,1 ml). Cẩn thận san bằng mặt bột, không nén, vỗ vào thành ống đong và nâng ống đong lên rồi thả xuống nhiều lần (ở độ cao khoảng 14 ± 2 mm) cho đến khi mức thể tích bột đọc trên ống đong không thay đổi (V; ml). Từ đó, tính được khối lượng riêng (d; kg/m3) của bột màu theo công thức: d = m/V (2.3) Quá trình đo được thực hiện ở nhiệt độ phòng. 2.3.3.4. Hình dạng hạt Hình dạng hạt được thể hiện qua ảnh SEM, chụp trên kính hiển vi điện tử quét Jeol 6490 JED 2300 (Nhật Bản) tại Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam. Điều kiện chụp: thế kích thích 25 kV; độ phóng đại 3000-12000; tiêu cự từ 10 – 14,1 mm. 39 2.3.3.5. Phân bố kích thước hạt Phân bố kích thước hạt được đo trên thiết bị đo kích thước hạt nano SZ-100Z (Horiba, Nhật) Điều kiện đo: Dung môi nước Nồng độ 25% g/ml Nhiệt độ 250C 2.3.3.6. Phổ hấp thụ UV-Vis Tiến hành ghi phổ UV-Vis của phức L-βCD như sau: Trước hết, loại bỏ lutein bề mặt của phức bằng cách chiết vài lần với etyl axetat đến khi dịch chiết không còn màu vàng. Sau đó, lấy chất rắn còn lại hòa tan trong dung dịch hỗn hợp EtOH:H2O