Nghiên cứu chiết xuất dầu từ màng gấc bằng công nghệ chiết siêu tới hạn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn (SFE) của dầu gấc từ màng gấc. Đánh giá những ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất như nhiệt độ, áp suất và kích thước tiểu phân. Trong số các điều kiện chiết xuất, áp suất và kích thước hạt ảnh hưởng mạnh tới hiệu suất chiết siêu tới hạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chiết xuất dầu từ màng gấc bằng công nghệ chiết siêu tới hạn

NGHIÊN CỨU CHIẾT XUẤT DẦU TỪ MÀNG GẤC BẰNG CÔNG NGHỆ CHIẾT SIÊU TỚI HẠN Ths, N guyễn Văn Th ịnh * TÓM T T Nghiên cửu này nhằm tổi ưu hóa chiết xuất chất lỏng siêu tởi hạn (SFE) của dầu gấc từ màng gấc. Đánh giá những ảnh hường của điều kiện chiết xuất như nhiệt độ, áp suất và kích thước tiểu phân. Trong số các điều kiện chiểt xuất, áp suẩt và kích thước hạt ảnh hường mạnh tới hiệu suất chiết siêu tới hạn. Ở nhiệt độ 80°c, áp suất 350 bar, 91% dầu gấc được chiết xuất sau 4 giờ. Các kểt quà phân tích GC và HPLC dầu gấc cho thấy dầu gấc có chứa hàm lượng cao carotenoid như lycopene, p~carotene và các carotenoid khác. Hàm lượng aciđ béo trong dầu Gấc được xác định là aciđ oỉecic (49,5%), acid palmitic (25,6%), linoleic (18,32%), acid stearic (5,3%) Ngoài ra, nghiên cứu cùa chúng tôi đã gợi mở một phương pháp tiềm năng để thu được lycopene tinh thể từ màng gấc bằng phương pháp chiết xuất siêu tới hạn. * Từ khóa: Màng gấc; Chiết siêu tới hạn. Study o f oil extraction fro m gac aril using supercriticalflu id extraction Summ ary This study aims at optimizing the supercritical fluid extraction (SFE) of Gac oil from Gac aril. The effects of extraction conditions such as iemperature, pressure and particle size were evaluated. Among the extraction conditions, pressure and particle size strongly affect on SFE. At temperature of 80°c, pressure of 350 bar, 91% of Gac oil was extracted after 4 hours. The results of GC and HPLC analysis of Gac oil showed high contents of carotenoids especially lycopene, pcarotene, and other carotenoids. The amounts of fatty acids in Gac oil was determined as olecic acid (49.5%), palmitic acid (25.6%), linoleic (18.32%), stearic acid (5.3%). In addition, our study suggests the potential method of crystal lycopene extraction from Gac aril using SFE. * Key words: Gac oil; Supercritical fluid extraction. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, công nghệ chiết xuất siêu tới hạn bắt đầu được ứng dụng tại Việt Nam. Nhiều công tr nh nghiên cứu chiết xuất dã được công bố như: Chiết xuất quercetin, tinh dầu trầm, tách cafein trong cà phê và chè, chiết xuất polyphenol từ lá chè xanh, tinh dầu từ hoa nhài. Việc sử dụng các đung môi siêu tới hạn để sản xuất dược chất và hương liệu từ nguồn gốc tự nhiên đang được phát triển và có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật chiết xuất truyền thống, do ưu thế vượt trội về khả năng tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết cao, không để lại dư ỉượng hóa chất, dung môi có hại cho sức khỏe con người, đáp ứng được các tiêu chí cao của sản phẩm được phẩm và m ỹ phẩm. Ở Việt Nam, cây Gấc được trồng phổ biến ở các vùng miền trong cả nước. Ngoài việc dùng trong ẩm thực, gấc còn được sử dụng trong y học. Dầu gấc có trong màng hạt sử được dùng để hỗ trợ điều trị bệnh khô mắt, giúp tăng cường thị ỉực, do nó là nguồn khá tốt để bổ sung vitamin A dưới dạng carotenoid. Tương tự, trong y học cổ truyền Trung Hoa người ta cũng dùng hạt gấc cả trong cơ thể lẫn ngoài d a ... Tuy vậy, việc sản xuất dầu gấc hiện ở quy mô công nghiệp, phương pháp ép cho hiệu suất thấp (73,3%) [2,3]. Với những lý do trên, chúng tôi đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu chiết xuất dầu từ màng gấc bằng công nghệ chiết siêu tới hạn” với hai mục tiêu: Xây dụ ng quy trìn h ch iết x u ấ t dầu gấc t ừ m àng gấc bằng ph ư n g ph áp c hiết siêu tới hạn ở quy mô phòng t h i nghiệm. Xác định hàm lượn g lycop n, p-carot n và acid béo trong đầu gấc c hiết xuất. II. ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 2.1. Nguyên liệu, hóa ch ỉ và thiết bị nghiên cứu Đổi tượng: Màng gấc sấy khô m ua íừ Công ty c ổ phần Nông Nghiệp Phương Đông, TP. Hồ C hí Minh. Hệ thống chiết siêu tới hạn gồm một b nh chiết 500 mỉ, b nh tách 200 ml, b nh thu hồi dung môi 5 lít, bơm lỏng cao áp, thiết bị làm lạnh, thiêí bị làm nóng... được thiết kể và ché tạo bởi Cosmetic Science Lab, Đại học Ajou, Hàn Quốc. * Học viện Quân y 739
Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao: W aters series 600 controller, TM 717 plus autosampler, với detector Waters TM 996 Photodiode Aưay. Hệ thống sắc ký k hí gồm cột Agilent DBWax, chiều đài 40 m, đường kính trong 0,25 mm, độ dày màng film 0,25 mm, khí mang nitrogen. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chiết xu t d u g c b ng bộ chỉết soxhleí Để xác định hàm lượng dầu gấc trong màng gấc v à dùng IflTn m ẫu đ™ chiVnơ sn s árh yro nhirnmơ nhárv chiết siêu tới hạn, chúng tôi chiết đầu gấc bằng phương pháp chiết soxhlet sử dụng dung mồi hexan. Cân chính xác 30 g bột màng gấc đã nghiền nhỏ đến kích thước hạt 0,712 mm, đã sấy khô và xác định hàm ẩm. Cho nguyên liệu vào túi gấp bằng giấy lọc. Tiến hành chiét trong 16 giờ với 150 ml nhexan. 2.2.2. Phương pháp chiết xu t g c b ng C 0 2 siêu tói hạn Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ, áp suất, kích thước tiểu phân tới khối lượng dầu béo thu được. 2.2.3. Xác định ỉycopene, p-caroten và acỉđ béo trong d u g c Sau khi chiết xuất dầu gấc, xác định hàm lượng lycopene, pcaroten dựa vào dung dịch chuẩn lycopene (10 yg/ml), pcaroten (10 ng/m l) từ dung dịch chuẩn gốc có nồng độ 1000 ]ig/ml. Đ ã có nhiều công bố về phương pháp định lượng carotenoid bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao [4, 6]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi định lượng hàm lượng pcaroten trong dầu gấc với điều kiện sắc ký đã được khảo sát: Cột C30 Phenom enex Develosil C30, 5 pm, 4,6 mm X 250 mm, pha động: methyltert butyl ether (MtBE):ethyl acetate:MeOH (45:45:10, v/v/v), tốc độ dòng 1 ml/phút, thể tích tiêm 10 Jil, detector: PDA đo tại 470 nm cho xác định lycopene, 450 nm cho xác định pcaroten. * Xắc định hàm lượng acid béo trong dầu gấc Dầu gấc sau khi ỉy tâm, pha loãng 10 lần và đem phân tích sắc ký khí có sử dụng các acid béo chuẩn. Điều kiện sắc ký: M áy HP 5890 M odel 19251A (USA), cột Agilent DBW ax, chiều dài 40 m, đường kính ưong 0,25 mm, độ đày m àng film 0,25 mm, nhiệt độ buồng tiêm và nhiệt độ detector lần lượt là 180°c và 250°c, detetor ion hóa ngọn lửa, khí mang N2 nitrogen (1 m /phút), thể tích tiêm mẫu 1 {il. r a . K T Q U Ả VÀ BÀN LUẬ N 3.1. K ết quả chiết d u g c b ng bộ chiết soxhlet Tiến hành chiết xuất theo phương pháp chiết soxhlet bằng nhexan như đã tr nh bày, kết quả như sau: Bảng 1. Kết quả xác định khối lượng dầu trong màng gấc (n=5) STT Khối lượng nguyên liệu (g) Khối Iirọtỉg dầu (g) Tỷ lệ % dầu trong màng gấc khô 1 30,1 6,43 21,37 2 30,0 6,43 21,43 3 30,0 6,30 21,01 4 30,1 6,66 22,11 5 30,1 6,55 21,76 X ± SD 30,06 ±0,05 6,47 ±0,14 21,54 ±0,42 Khối lượng dầu trong màng gấc 21,54 ± 0,42%. Theo Betty K Ishida và c s (2004), hàm lượng dầu trong dầu gấc khoảng 22%, tuy nhiên hàm lượng này tùy thuộc vào giống loài, điều kiện khí hậu, đất trồng. 740
3.2. Kết quả xây dựng qui trình chiết xu t d u g c b ng phương pháp chiết siêu tói hạn 3.2.1. Ảnh hư ng của nhiệt đệ đến tỷ lệ chiết d u g c Tiến hành chiết xuất dầu gấc ở điều kiện: Áp suất b nh chiết 350 bar, kích thước tiểu phân dược liệu 0,210,71 mm ở nhiệt độ 50°c, 60°c, 70°c, 80°c để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá tr nh chiết. Bảng 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỷ lệ chiết dầu gấc tại áp suất 350 bar 50°c 60°c 70 °c 80°c Thòi gian (phúÉ) Khối ỉưọng T ỷ lệ Khối lượng Tỷ lệ chiết Khổi lượng Tỷ lệ chiết K hối lượng Tỷ ệ chiết d àu (g) c h iế t (% ) d àu (g) (%) dàu (g) (% ) d àu (g) (%) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30 6,92 16,19 5,95 13,92 6,79 15,89 7,05 16,50 60 15,64 36,60 13,94 32,62 13,94 32,62 17,18 40,21 90 22,53 52,73 19,91 46,59 20,95 49,03 24,27 56,80 120 27,64 64,69 24,72 57,85 25,5 59,68 31,54 73,81 150 31,04 72,64 29,49 69,01 29,65 69,39 34,24 80,13 180 33,72 78,91 31,9 74,65 32,72 76,57 36,08 84,44 210 35,55 83,20 34,01 79,59 35,19 82,35 37,72 88,28 240 36,48 85,37 35,26 82,52 37,32 87,34 39,07 9 ,43 * Tỷ lệ chiết được tính theo % tổng lượng dầu thu được so với tổng khối ỉượng dầu thu đuợc bằng phương pháp chiết soxhlet Kết quả cho thấy: N hiệt độ ảnh hưởng đến khối lượng dầu gấc chiết. Khi tăng nhiệt độ từ 50°c lên 60°c và 70°c, 80°c đã làm tăng khối lượng dầu gấc chiết được. Ở nhiệt độ 80°c cho hàm lượng dầu cao nhất, đã chiết được 91,13% so với phương pháp chiết soxhlet. 3.2.2. Ảnh hư ng của áp su t đến tỷ ỉệ chiết d u g c Từ khảo sát ảnh hường cùa áp suất, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ chiết cho các nghiên cứu tiếp theo là 80°c. Điều kiện cho nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất: Nhiệt độ 80°c, kích thước hạt 0 , 2 1 0,71 ram, áp suất lựa chọn để nghiên cứu 250, 300 v à 350 bar. Bảng 3. Ảnh hưởng của áp suất đến tỷ ỉệ chiết đầu gấc tại nhiệt độ 80°c 350 bar 300 bar 250 bar Thòi gian (phút) Khối lượng Tỷ lê chiết Khối lượng Tỷ IỄchiết Khếi lượng Tỷ lê chiết đàu (g) (%) đàu (g) (%) dàu (g) (%) 0 0 0 0 0 0 0 30 7,05 16,50 4,05 9,48 0,95 2,22 60 17,18 40,21 11,61 27,17 4,08 9,55 90 24,27 56,80 17,6 41,19 8,69 20,34 120 31,54 73,81 23,22 54,34 12,16 28,46 150 34,24 80,13 31,32 73,30 17,49 40,93 180 36,08 84,44 34,41 80,53 20,42 47,79 210 37,72 88,28 36,11 84,5 ỉ 23,24 54,39 240 39,07 91,43 37,44 87,62 26,18 61,27 741
Ở cùng điều kiện chiết về nhiệt độ, tốc độ dòng và kích thước tiểu phân, áp suất chiết có ảnh hưởng mạnh tới khối lượng dầu gấc chiết xuất được. Chiết với áp suất 250 bar lượng dầu gấc chiết suất được nhỏ hơn nhiều so với tại 250 bar và 300 bar. So với ảnh hưởng của nhiệt độ tói kết quả chiết dầu gấc, áp suất có ảnh hưởng rõ rệt so với ảnh hưởng của nhiệt độ trong khoảng giới bạn nghiên cứu. 3.2.3. Ảnh hư ng của kích thước tiểu phân đến tỷ lệ chiết d u g c Sau khi lựa chọn nhiệt độ và áp suất chiết, chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của kích thuớc tiểu phân nguyên liệu. Tiến hành chiết xuất ở nhiệt độ 80°c, áp suất 350 bar, với nguyên liệu có kích thước tiểu phân khác nhau. Bảng 4. Ảnh hường của kích thước tiểu phân đến tỷ lệ chiết dầu gấc Thòi gian 0,250,71 mm 0,712 mm 24 mm (phút) Khối lượng Tỷ lệ chiết Khối lirọug Tỷ lệ chiết Khối iirợng Tỷ lệ chiết dàu (g) (%) dàu (g) (%) dàu (g) (%) 0 0 0 0 0 0 0 30 7,05 16,50 ỉ 2,90 30,19 6,90 16,15 60 17,18 40,21 24,n 56,42 18,11 42,38 90 24,27 56,80 30,56 71,52 24,56 57,48 120 31,54 73,81 32,9 ỉ 77,02 26,91 62,98 150 34,24 80,13 34,84 81,54 28,84 67,49 ỉ 80 36,08 84,44 35,76 83,69 29,76 69,65 . 210 37,72 88,28 36,22 84,76 30,22 70,72 240 39,07 91,43 37,00 86,59 30,84 72,17 ^ Chúng tôi lựa chọn kích thước tiểu phân nguyên ỉiệu trong khoảng 0,250,71 mm để chiết xuất dầu gấc bằng dung môi siêu tới hạn. Khoảng thời gian chiết 240 phút (S/F bằng 69,12). Chúng tôi đã xây đựng qui tr nh chiết xuất dầu gấc bằng phương pháp siêu tới hạn. H nh 1. Sơ đồ qui tr nh chiết siêu tới hạn dầu gấc 742
3.3. Kết quả xác định hàm lượng lycopene, p-caroten và aciđ béo trong d u g c 3.3.1. Kết quả xác định hàm Ỉượiỉg lycopene và p-caroten trong các mẫu d u g c Trong mẫu dầu gấc thu được khi chiết siêu tới hạn tại điều kiện 80°c, 350 bar, 0,210,71 mm có chứa các tinh thể đỏ, h nh kim. Kết quả phân tích và so sánh sắc ký đồ và phổ hấp thụ của đung dịch chứa tinh thể này trong cloroform và lycopen chuẩn đã xác chính là lycopen. Tách chiết và tinh chế sơ bộ mẫu tinh thể này và phân tích bằng HPLC chokết quả độ tinh khiết của lycopen tinh thể khoảng 93% (kết quả chi tiết không được tr nh bày ở đây). Mau đầu gấc sau khi chiết được ly tâm loại bỏ tinh thể lycopen, pha loãng50 lần bằng cloroform và đem phân tích sắc ký ngay sau khi pha. a M nrtM 2,00 4 0 6.CO — — ' KM »' " ""ĨÍSÕt* J » MữQle.co 20co 2*002 4 » ÍS C 83.00 H nh 2. Sắc ký đồ của mẫu dầu gấc (a), mẫu lycopen chuẩn (b), mẫu pcaroten (c) Trong sắc ký đồ của m ẫu dầu gấc, ngoài lycopen và pcaroten đ ã xác định, còn có các píc khác. Các píc này cũng có phổ hấp thụ tương tự phổ hấp thụ của lycopen và Pcaroten chuẩn. Đ ây có thê là carotenoid khác. Do không có chất chuẩn, nên chúng tôi không nghiên cứu các chất này. Kết quả trên cho thấy dầu gấc chứa hàm lượng lycopen cao (xuất hiện tinh thể lycopen trong dầu gấc) với hàm lượng lycopen 336 ± 19 Jig/ml, hàm lượng pcaroten 615 ± 38 ng/ml. 3.3.2.Kết quả định lượng các acỉd béo ỉrong d u g c Các aciđ béo chủ yếu trong dầu gấc là acid oleic (49,5%), acid béo khác là aciđ linoỉeic (18,32%), acid palmitic (25,6%), acid stearic (0,83%), acid linolenic (0,45%). So sánh vói két quả nghiên cứu của Betty K. ĩshida và c s khi chiết suất bằng dung môi hữu cơ, oleic acid chiếm 32%, palmitic 29%, acid linoleic 28%, th đầu gấc chiết bằng CƠ 2 siêu tới hạn có hàm lượng acid oỉeic cao hơn hẳn (49,5%). Nguyễn Tường Vi và c s nghiên cứu m ẫu đầu gấc từ Công ty Vimedimex 2 cho kết quả hàm ỉượng acid oleic 55,1% [1]. Trong khi đó báo cáo từ Bui Quang Thuat cho kết quả 49,57%, tương tự với của chúng tôi [5]. Sự khác biệt này có thể giải thích do khác biệt giữa các mẫu gấc được khảo sát từ nguồn khác nhau. 0 .8 3 % 2 5 .6 % 0.45 °/ H nh 3. Thành phần acid béo trong mẫu dầu gấc chiết siêu tới hạu 743
IV .K T L U Ậ N Từ kết quả nghiên cứu, chóng tôi rút ra một số kết luận sau: Đã xây đựng được qui tr nh chiết xuất dầu gấc bằng phương pháp chiết siêu tới hạn ợ quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy thông số của qui tr nh chiết phù hợp là nhiệt độ 80 °c, áp suất 350 bar, kích thước tiểu phân 0,21 0,71 mm. Qui tr nh chiết xuất bằng C 0 2 siêu tới cho kết quả chiết dầu gấc bằng 95 86% so với ch êt băng bộ chiết soxhỉet Đã xác định được hàm lượng lycopen ị caroten và acid béo trong dầu gấc chiết xuất được. Các acid béo chủ yếu trong dầu gấc ià acid oieic (49,5%), acid linoieic (18,32%), acid palmitic (25,6%), acid stearic (0,83%) và acid linolenic (0,45%). Các nghiên cứu chiết xuất dầu gấc từ mằng gấc đã công bố chỉ tiêu hàm lượng lycopen trong dầu chiết xuât được. Sản phẩm lycopen đó ở dạng hỗn họp với dầu béo, chưa có dạng tinh khiết. Các nghiên cứu chỉ đ mg ờ việc chiểt xuất một hỗn hợp gồm lycopen, dầu gấc và thành phần khác, nhưng chưa có nghiên cứu nàọ công bố việc chiết lycopen dạng đơn chất từ màng gấc. Nghiên cứu của chúng tôi đã gợi mở: lycopen có thê chiết xuất dạng đơn chất (t nh thể) có độ tinh khiết cao bằng chiết xuất siêu tới hạn (độ tinh khiết > 90%) Đây có thê là một hướng mới đê có nguồn nguyên liệu lycopen tinh khiết từ tự nhiên phục vụ cho nhu cầu chữa các bệnh ung thư như ung thư tuyến tiền liệt, ung thư tử cung, ung thư phổi, ung thư d ạ dày... Bằng kết quả thu được ycopen tinh thể, nghiên cứu của chúng tôi đã chỉ ra rằng công nghệ chiết xuất siêu tới hạn có thê dùng để tỉnh chể thành phần có trong hỗn hợp nểu thay đổi đặc tính của đòng C 0 2 cho phù hợp với chất cần quan tâm bằng việc thay đổi nhiệt độ và áp suất của dòng C 0 2. Đặc biệt, neu thiét kế binh chiểt kiểm soát nhiệt độ và áp suất khác nhau, có thể sử dụng để tinh chế phân đoạn thành phần mong muốn. T À I L IỆ U T H A M K H ẢO 1. Nguyễn Tường Vi (2007), Xác định thành phần các acid béo trong dầu gấc bằng sắc ký khí~khối phổ (GC/MS) tạp chí Dược học, số 371, tr 2834. 2. Vũ Đức Chiến (2008), “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất thử nghiệm dầu màng gấc và dầu hạt gấc” Báo cáo dự án cấp Bộ, Viện Công nghiệp thực phẩm. 3. Vũ Thị Đào, (2007), Nghiên cửu nâng cao hiệu suất và chất lượng đầu gấc, Tạp chí Công nghiệp, số 7 (kỳ 2) tr 4445. 4. Bettty K. Ishiđa, Chalotta Turner. Fatty Acid and Carotenoid Composition of Gac (Momorđica coch nchinensis Spreng) Fruit,. Agric. Food Chem. 20D4; 52; 274279 5. Bui Quang Thuat et ai, “Research on extraction technology to improve yield and quality of oil from Gac aril (Momordica cochinchinensis Spreng L,)’\ Tạp chí khoa học và công nghệ, 2010, sổ 1, tập 48, tr 8185. 6. Le Thuy Vuong, Adrian A. Franke, Laurie J. Custer, Suzanne P.Murphy. Momorđica cochinchinensis Spreng (gac)fruit carotenoids reevaluated. Journal of Food Composition and Analysis, 2006; 19 664668. 744