Khóa luận đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly Lycopene của phương pháp xà phòng hóa bằng kiềm, so sánh hiệu quả trích ly với các phương pháp trích ly; khảo sát so sánh giữa các phương pháp trích ly Lycopene nhưng đặc biệt chú ý nhiều tới phương pháp xà phòng hóa bằng kiềm. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Trình độ đào tạo : Đại học chính quy
Ngành : Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành : Công nghệ hóa dầu
Giảng viên hướng dẫn : ThS.Vũ Thị Hồng Phượng
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trung Hâ ̣u
MSSV: 12030085 Lớp: DH12HD
`
-----o0o-----
-----o0o-----
MSSV: 12030085.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trung Hâ ̣u.
Nơi sinh: Cà Mau.
Ngày, tháng, năm sinh: 19/07/1994.
Ngành: Công nghệ kĩ thuật Hóa học.
I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu trích ly bột lycopene từ gấc hướng đến ứng dụng sản
xuất thực phẩm chứ c năng và mỹ phẩm .
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- So sánh hiê ̣u suất trích ly , ưu và nhươ ̣c điểm củ a các phương pháp trích ly
lycopene từ gấc.
- Trích ly lycopene từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hóa với kiềm sư
dụng propylene glycol .
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng đô ̣ KOH , tốc đô ̣ khuấy , nhiệt độ phản ứng ,
thời gian xà phòng hóa và lượng dung môi PG
đến hiê ̣u suất trích ly
lycopene.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
15/03/2016.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2016.
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:ThS.Vũ Thị Hồng Phượng.
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên khoa Hóa học
và Công nghệ thực phẩm Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã hỗ trợ và tạo
mọi điều kiện để tôi thực hiện đồ án này.
Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS. Vũ Thị Hồng Phượng đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đồ án.
Cảm ơn chị Nguyễn Thị Lệ Thủy và các anh chị trong Trung tâm nghiên
cứ u triển khai khu công nghê ̣ cao đã quan tâm , hưỡng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và đóng góp ý kiến cho tôi để
giúp tôi hoàn thiện đồ án.
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 7 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trung Hậu
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... i
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ ii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ iii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 3
1.1. Quả gấc..................................................................................................... 3
1.1.1. Nguồn gốc củ a quả gấc ........................................................................................ 3
1.1.2. Phân loa ̣i quả gấc ................................................................................................... 3
1.1.3. Cấu ta ̣o và thành phần củ a quả gấc ................................................................. 4
1.1.4. Ứng dụng của quả gấc tại Việt Nam ............................................................... 6
1.2. Lycopene ................................................................................................. 7
1.2.1. Công thứ c cấu ta ̣o củ a lycopene ....................................................................... 7
1.2.2. Đặc tính lý hóa và đánh giá cảm quan ........................................................... 9
1.2.3. Hoạt tính sinh học của lycopene ....................................................................10
1.2.4. Khả năng kháng oxy hóa của lycopene .......................................................11
1.2.5. Vai trò củ a lycopene ............................................................................................13
1.2.6. Ứng dụng của lycopene .....................................................................................15
1.3. Các phương pháp trích ly lycopene ....................................................... 18
1.3.1. Từ màng gấc ta ̣o thành bô ̣t gấc nhão rồi loa ̣i dầu và nướ c cho trở
thành bột ráo để trích ly bột lycopene ...................................................................................18
1.3.2. Từ màng gấc sấy khô và ép dầu ta ̣o dầu để trích ly lycopene ...........27
Chương 2 THỰC NGHIỆM ............................................................................. 29
2.1. Hóa chất, dụng vụ và thiết bị nghiên cứu .............................................. 29
2.1.1. Hóa chất .......................................................................................... 29
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ......................................................................30
2.2. Thực nghiê ̣m .......................................................................................... 31
2.2.1. Nghiên cứ u ảnh hưở ng củ a nồng đô ̣ KOH đến hiê ̣u suất trích ly ....33
2.2.2. Nghiên cứ u ảnh hưở ng củ a tốc đô ̣ khuấy đến hiê ̣u suất trích ly .......33
2.2.3. Nghiên cứ u ảnh hưở ng củ a thờ i gian xà phòng hóa đến hiê ̣u suất
trích ly lycopene ............................................................................................................................34
2.2.4. Nghiên cứ u ảnh hưở ng củ a nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng đến hiê ̣u suất trích
ly lycopene.... .................................................................................................................................. 34
2.2.5. Nghiên cứ u ảnh hưở ng củ a lươ ̣ng dung môi PG đến hiê ̣u suất trích ly lycopene ............................................................................................................................35
2.3. Phương pháp phân tích sản phẩm .......................................................... 35
2.4. Những lưu ý khi tiến hành thí nghiê ̣m ................................................... 38
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 39
3.1. Kết quả trích ly từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hóa ............... 39
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly lycopene .......................... 45
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng đô ̣ KOH ........................................................................45
3.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy ...........................................................................46
3.2.3. Thờ i gian xà phòng hóa .....................................................................................47
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ................................................................48
3.2.5. Ảnh hưởng của lượng dung môi PG .............................................................49
3.3. Phổ UV củ a lycopene ............................................................................. 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 54
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 59
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Nguyên văn Chữ viết tắt
HPLC High-performance liquid chromatography
PG Propylene glycol
UV-Vis Ultraviolet–visible spectroscopy
rpm Vòng/phút
i
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của quả gấc [1] .......................................... 5
Bảng 1.2. Thành phần cấu tạo chính của nhân hạt gấc ..................................... 6
Bảng 1.3. Thành phần lycopene trong một số loại trái cây ............................ 17
Bảng 1.4. Hiệu suất, thành phần lycopene và β-carotene trong trích ly dầu gấc
......................................................................................................................... 28
Bảng 2.1. Hóa chất .......................................................................................... 29
Bảng 3.1. Tỉ lệ phần trăm các loại axit trong màng gấc ................................. 42
Bảng 3.2. Hiệu suất của quy trình trích ly tối ưu ............................................ 43
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến hiệu suất trích ly lycopene...... 45
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất trích ly lycopene ....... 46
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đến hiê ̣u suất trích ly ....... 47 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất trích ly ……..…48
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của lượng dung môi PG đến hiê ̣u suất trích ly ............ 50 Bảng 3.8. Khảo sát hiệu suất quy trình theo thông số thí nghiệm .................. 51
Bảng 3.9. Đỉnh phổ hấp thụ và thành phần lycopene, carotene trong các mẫu ở
hình 3.7. ........................................................................................................... 61
ii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quả gấc nếp và gấc tẻ [ảnh internet] ................................................. 4
Hình 1.2. Hoa gấc [ảnh internet] ....................................................................... 5
Hình 1.3. Công thứ c cấu ta ̣o củ a lycopene [ảnh internet] ................................. 8
Hình 1.4. Các đồng phân của lycopene [41] ..................................................... 8
Hình 1.5. Bô ̣t lycopene [ảnh chụp] ................................................................... 9
Hình 1.6. Viên nang dầu gấc Vinanga [ảnh internet] ...................................... 16
Hình 1.7. Giản đồ pha trạng thái siêu tới hạn của một chất [26] .................... 20
Hình 1.8. Quy trình trích ly CO2 siêu tớ i ha ̣n ................................................. 20 Hình 1.9. Hê ̣ thống Soxhlet [ảnh internet] ...................................................... 24
Hình 2.1. Quá trình khuấy từ xà phòng hóa dầu gấc [ảnh chụp] .................... 31
Hình 2.2. Quá trình lọc lycopene [ảnh chụp] .................................................. 32
Hình 2.3. Hòa tan lycopen vào dung môi n-hexan đo UV-Vis [ảnh chụp] .... 33
Hình 2.4. Phổ hấp thu ̣ khả kiến trong acetonitrile củ a lycopene (liền nét) ..... 37 Hình 3.1. Quá trình tiến hành thí nghiệm xà phòng hóa dầu gấc ................... 40
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến hiệu suất trích ly lycopene ...... 45
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất trích ly lycopene ........ 46
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đến hiệu suất trích ly ....... 48
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất trích ly ............... 49
Hình 3.6. Ảnh hưởng của lượng dung môi PG đến hiê ̣u suất trích ly ............ 50 Hình 3.7. Phổ UV-Vis trong n-hexane củ a các mẫu bô ̣t carotenoid thu đươ ̣c vớ i tỉ lê ̣ lycopene:β-carotene khác nhau ......................................................... 52 Hình 3.8. Quy trình trích ly lycopene từ bô ̣t gấc ............................................ 59 Hình 3.9. Quy trình trích ly lycopene từ dầu gấc ............................................ 60
iii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
MỞ ĐẦU
Lycopene có vai trò quan tro ̣ng đối vớ i
, giúp trẻ
sứ c khỏe con ngườ i . Lycopene đươ ̣c nhiều nghiên cứ u chứ ng minh là chất chống oxy hóa ma ̣nh có khả năng trung hòa các gốc tự do [24], chống la ̣i sự già nua củ a tế bào cơ thể hóa làn da , ngăn ngừ a ung thư và các bê ̣nh tim ma ̣ch [39]. Lycopene có tác dụng ức chế các loại bướu lành tính cũng như ác tính , đươ ̣c dù ng chữa tri ̣ các loại ung thư tuyến vú , dạ dày, tuyến tiền liê ̣t [39], [44] và được sử dụng rộng
rãi trong dược phẩm và mỹ phẩm . Tuy nhiên, cơ thể con ngườ i không có khả năng tự sản sinh ra lycopene nên cần phải hấp thu ̣ chú ng từ các ngu ồn thực phẩm hàng ngày.
Theo các nghiên cứ u gần đây cho thấy, trong quả gấc chứ a nhiều vitamin
đă ̣c biê ̣t là rất giàu lycopene mà lycopene đươ ̣c ứ ng du ̣ng rô ̣ng rãi trong thực phẩm, dươ ̣c phẩm cũng như mỹ phẩm .Vì vậy , đề tài “Sản xuất lycopene từ gấc vớ i quy mô công nghiê ̣p ” là rất cần thiết và góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết cũng như quy trình trích ly lycopene để ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm.
Mục tiêu của n ghiên cứu này là đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình trích ly lycopene của phương pháp xà phòng hóa bằng kiềm. So sánh
hiệu quả trích ly vớ i các phương pháp trích ly , khảo sát so sánh giữa các phương pháp trích ly lycopene nhưng đặc biệt chú ý nhiều tới phương pháp xà
phòng hóa bằng kiềm. Do công nghệ trích ly của phương pháp xà phòng hóa
bằng kiềm dùng trong trích ly các dược chất và hương liệu từ nguồn thiên
nhiên là một kỹ thuật đang được phát triển cạnh tranh với các kỹ thuật truyền
thống do ưu thế vượt trội, tạo các sản phẩm có độ tinh khiết cao, giảm ô
nhiễm môi trường và không để lại dư lượng hóa chất có hại cho sức khỏe con
1
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng người, đây là những tiêu chí quan trọng trong sản xuất các chế phẩm hóa
dược, mỹ phẩm và thực phẩm.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm có:
1. So sánh hiê ̣u suất trích ly , ưu và nhươ ̣c điểm giữa các phương pháp để
chọn ra phương pháp trích ly tối ưu nhất.
2. Trích ly bột lycopene và các carotenoid khác từ dầu gấc bằng phương
pháp xà phòng hóa trong môi trường kiềm sử dụng propylene glycol.
3. Khảo sát các yếu tố nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng, thờ i gian xà phòng hóa, nồng đô ̣ KOH, tốc đô ̣ khuấy và lượng dung môi ảnh hưởng đến quá trình trích
tiến
ly bô ̣t lycopene từ dầu gấc , lựa cho ̣n những điều kiê ̣n tối ưu để hành trích ly bột lycopene.
2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Quả gấc
1.1.1. Nguồn gố c củ a quả gấ c
Cây gấc có tên khoa học là Momordica cochinensis (Lour) Spreng, thuộc
họ bầu bí (Cucurbitaceae) [ 1]. Họ này có khoảng 96 giống 750 loài được
trồng chủ yếu ở vù ng nhiê ̣t đớ i ẩm . Riêng ở Viê ̣t Nam có khoảng 30 loài phổ biến nhất là bầu bí, mướ p, dưa leo, dưa hấu, khổ qua,… [2].
Cây gấc có nguồn gốc Châu Á nhiê ̣t đớ i , mọc hoang trong rừ ng , sau đó , nhưng nhiều nhất ở vù ng
đươ ̣c cư dân phát hiê ̣ n và đưa về trồng khắp nơi Đông Nam Á như miền Nam Trung Quốc đến Bắc Ú c
, bao gồm Thái Lan , Lào, Myanma, Campuchia và Viê ̣t Nam . Ở nước ta, cây gấc đã đươ ̣c trồng từ lâu và khắp các vù ng đất nướ c nhưn g nhiều nhất là ở miền Bắc , chủ yếu để lấy làm thuốc và chất màu thực phẩm [29].
1.1.2. Phân loa ̣i quả gấ c
Dựa vào độ sai của quả (nhiều hay ít), kích thước của quả (to hay nhỏ),
gai quả (mau hay thưa), màu sắc của ruột quả (đỏ hay vàng gạch), dầu (ít hay
nhiều), số lượng hạt (nhiều hay ít) để phân loại gồm có g ấc tẻ, gấc nếp, gấc đá, gấc chôm chôm hay gấc lai. Có hai loại được trồng chủ yếu là:
Gấc nếp: Quả hơi tròn, hạt nhỏ thưa gai, khi chín chuyển sang màu đỏ
cam rất đẹp. Bổ trái ra, bên trong cơm vàng tươi, màng bao bọc hạt có màu đỏ
tươi rất đậm và dày thớ [3].
Gấc tẻ : Quả dài hơn, nhiều gai hơn, trái nhỏ hoặc trung bình vỏ dày
tương đối có ít hạt, gai nhọn, cây sai quả hơn. Trái chín bổ ra bên trong cơm
có màu vàng và màng bao hạt thường có màu đỏ nhạt hoặc màu hồng không
3
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng được đỏ tươi như gấc nếp, nên chọn giống gấc nếp để có trái to nhiều thịt bao
quanh và chất lượng cũng tốt hơn [3].
Hình 1.1. Quả gấc nếp và gấc tẻ [ảnh internet]
1.1.3. Cấ u ta ̣o và thành phần của quả gấc
Cây gấc là cây s ống nhiều năm, mỗi năm lụi một lần nhưng lại đâm chồi
từ gốc cũ lên vào mùa xuân năm sau, leo cao nhờ có tua cuốn mọc từ nách lá.
Gấc là loài cây thân thảo dây leo thuộc chi mướp đắng. Cây gấc leo khỏe,
chiều dài có thể mọc đến 15 mét. Thân dây có tiết diện góc. Lá gấc nhẵn, thùy
hình chân vịt phân ra từ 3 đến 5 dẻ. Lá gấc mọc so le có màu xanh lục đậm
đường kính của phiến lá 12 đến 20 cm, phía đáy hình trái tim, mặt trên phiến
lá sờ ram ráp. Nơi tiếp giáp cuốn và phiến lá có hai tuyến to gần bằng hạt ngô
nổi như hai mắt cua. Cánh hoa có sắc vàng nhạt. Quả hình tròn, màu lá cây,
khi chín chuyển sang màu đỏ cam. Vỏ gấc có gai rậm. Bổ ra mỗi quả thường
có sáu múi. Thịt gấc màu đỏ cam. Hạt gấc màu nâu thẫm, hình dẹp, có khía
[29].
Hoa gấc có hoa đực cái riêng biệt, hoa đực có lá bắc to bao lại như hình
tổ sâu, khi nở hoa loe ra hình phễu, màu trắng vàng mặt trong tràng hoa có
lông, 5 nhị. Hoa cái có lá bắc nhỏ, bầu hình thoi rõ từ khi nụ còn non, có gai
nhỏ, cánh hoa ở đầu bầu, phát triển thành quả từ tháng 6.
4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 1.2. Hoa gấc [ảnh internet]
Quả to hình b ầu dục dài từ 15 - 20cm, đuôi nhọn có nhiều gai mềm đỏ
đẹp. Quả non màu xanh, quả chín màu đ ỏ tươi. Bổ đôi theo chiều ngang thấy
có 6 hàng hạt xếp đều nhau, mỗi hàng có từ 6 đến 10 hạt. Quanh hạt có nhiều
màng màu đỏ tươi, hạt gấc có màng đỏ bao quanh lớp vỏ cứng đen, quanh
mép có răng cưa tù và rộng hạt dày 25 đến 35mm, rộng 19 đến 31mm trông
gần giống con ba ba nhỏ bằng gỗ do đó gấc còn có tên gọi là mộc miết tử
(mộc là gỗ, miết là con ba ba). Trong hạt có nhân chứa dầu [6] và các thành
phần dinh dưỡng khác [1]. Thành phần dinh dưỡng của gấc được thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của quả gấc [1]
Thành phần Năng lươ ̣ng (Kcal) Nướ c (g) Protein (g) Lipid (g) Glucid (g) Tro (g) Ca (mg) P (mg) Hàm lượng 125 77 2,1 7,9 10,5 0,7 56 6,4
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Trong quả gấc phần đươ ̣c khai thác và ứ ng du ̣ng nhiều nhất là nhân ha ̣t gấc và màng đỏ bao quanh ha ̣t gấc . Mô ̣t số thành phần cấu ta ̣o chính trong nhân ha ̣t gấc đươ ̣c thể hiê ̣n trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thành phần cấu tạo chính của nhân hạt gấc
Thành phần Nướ c Chất vô cơ Lipid Protid Đường tổng Tanin Cellulose Các chất khác Tỷ lệ (%) 6 2,9 55,3 16,6 2,9 1,8 2,8 11,7
hàm lượng Theo bảng 1.2, ta nhâ ̣n thấy trong nhân ha ̣t gấc chứ a mô ̣t
lipid đáng kể . Do vâ ̣y, ngườ i ta thườ ng khai thác lấy dầu ép từ ha ̣t gấc . Theo Baines, dầu ép ra từ ha ̣t gấc ban đầu có màu xanh lu ̣c nha ̣t , nhưng để lâu dướ i tác dụng của oxy và ánh sáng sẽ sẫm màu [24].
1.1.4. Ứng dụng của quả gấc tại Việt Nam
Cơm gấc có ch ất dầu màu đ ỏ chứ a lycopene , với các thành ph ần khác như β-carotene hay còn gọi là tiền sinh tố A (khi vào cơ thể sẽ chuyển thành
vitamin A). β-carotene là một chất có khả năng chống oxy hoá rất cao. Nó có
tác dụng chống lại sự lão hoá và các bệnh lý ở phổi, tim, mạch máu, thần
kinh... Do tiến trình oxy hoá gây ra [16].
Vitamin A góp phần rất lớn để tạo ra sức đề kháng tự nhiên của da, niêm
mạc. Sinh tố này còn giúp phòng chống nhiễm trùng, khô mắt, mù mắt, khô
da, loét miệng, bảo vệ cơ thể... Nó còn chống lão hoá và ung thư. Có thể dùng
dầu gấc như một loại thuốc bồi dưỡng cơ thể (cho trẻ em hoặc phụ nữ đang
6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng cho con bú) và bổ sung Vitamin A chữa bệnh khô mắt. Dầu gấc cũng dùng
bôi vết thương, vết bỏng, giúp chóng lên da non và liền sẹo [22].
Nhân hạt chứa chất dầu màu vàng nhạt và các ch ất dinh dưỡng như béo, đạm, đường, tannin, chất xơ (cellulose) và các men phosphtase, peroxidase,
invetase nên thường được dùng trị mụn nhọt sưng tấy, lở loét, tắc tia sữa,
chấn thương ứ huyết, …
1.2. Lycopene
1.2.1. Công thứ c cấ u ta ̣o củ a lycopene
Lycopene là mô ̣t trong những hoa ̣t chất rắn có màu đỏ đâ ̣m đă ̣c trưng , có đă ̣c tính kháng oxy hóa rất cao trong gần 600 loại carotenoid được biết đến . Đặc tính này giú p lycopene có thể bảo vê ̣ cơ thể con ngườ i khỏi các bê ̣nh tâ ̣t về suy thoái làm th ay đổi A DN như ung thư , lão hóa và tim mạch [8] bằng cách trung hòa các gốc tự do và oxy hóa mức đơn ở năng lượng cao. Các phân
tử lycopene là một chuỗi mở của carotenoid chưa bão hòa v ới 40 cacbon vớ i công thứ c phân tử là C40H56 có khối lượng phân tử của 536 Da, bao gồm chỉ 2 nguyên tử hydro và carbon và là một trong những carotenoid tổng hợp bởi
thực vật và vi sinh vật quang hợp [9]. Lycopene có 13 liên kết đôi, trong đó
có 11 liên kết đôi liên hơ ̣p, chính vì vậy nó hoạt động như một chất chống la ̣i
các tác nhân oxy hóa như tia UV . Lycopene hấp thu ̣ bứ c xa ̣ có bướ c sóng dài , nó có thể của ánh sáng khả kiến và khi phối hợp trong mỹ phẩm dưỡng da
làm giảm ảnh hưởng của tia UV lên da c ảnh , hoă ̣c có thể bảo vê ̣ khỏi cá
hưở ng ngắn ha ̣n (cháy nắng ) và dài hạn (ung thư da ) của ánh sáng mặt trời
[35]. Tuy nhiên, các liên kết không bão hòa trong cấu trúc phân tử của nó làm
cho lycopene dễ bị oxy hóa, nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt. Tên hóa ho ̣c củ a lycopene là 2, 6, 10, 14, 19, 23, 27, 31 Octamethyl - 2, 4, 8, 10, 12, 14, 16, 18,
20, 22, 24, 26, 30 - Dotriacontatridecaene.
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 1.3. Công thứ c cấu tạo của lycopene [ảnh internet]
Hình 1.4. Các đồng phân của lycopene [41]
Lycopene có số đồng phân hóa rộng, kết quả lý thuyết là có 1056 cấu
hình cis - trans. Chỉ có một vài đồng phân được thực sự tìm thấy trong tự
nhiên. Tuy nhiên, với tất cả các đồng phân thì đồng phân trans của lycopene là đồng phân phổ biến nhất được tìm thấy trong thực phẩm. Sự ổn định nhiệt
8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng của các đồng phân lycopene chung đã được xác định tương đối so với tất cả
các đồng phân trans. Đồng phân 5 - cis là ổn định nhất sau tất cả các đồng
phân trans, 9 - cis, 13 - cis, 15 - cis, 7 - cis và 11- cis. Các đồng phân
lycopene được tìm thấy trong huyết tương người, sữa mẹ, và các mô của con
người chủ yếu là của đồng phân cis. Các màu sắc của lycopene có liên quan
trực tiếp đến hình thức đồng phân của nó. Các đồng phân trans và hầu hết các
đồng phân khác của lycopene có màu đỏ, trong khi tetra - ciscủa lycopene có
màu cam [9], [41].
1.2.2. Đặc tính lý hóa và đánh giá cảm quan
Lycopene có tinh th ể hình kim màu đỏ dài từ hỗn hợp carbondisulphide
và ethanol, dạng bột màu nâu đỏ. Lycopene là chấ t thấm dầu nó hòa tan trong chloroform, hexan, benzen, carbondisulphide, acetone, ether dầu hỏa .
nước, ethanol,
Lycopene không hòa tan trong các dung môi phân cực như methanol. Lycopene nhạy vớ i ánh sáng, oxy, nhiệt độ cao và acid [18].
Hình 1.5. Bột lycopene [ảnh chụp]
Lycopene tinh thể có độ nóng chảy 167 0C – 168 0C không có tác dụng
lên ánh sáng phân cực, pha thành dãi dung dịch 1mg trong 1lít cacbonsunfua,
cho 2 dãi hấp quang gồm một dãi giữa 4.990 A° và 5.18A°, một dãi giữa
5.406 A° và 5.544 A° (tinh thể tan trong cacbonsunfua cho dung dịch màu đỏ
máu). Trong cloroform và ether dầu hỏa cho dung dịch màu vàng đỏ. Trong
9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng benzen cho dung dịch màu vàng cam, trong cồn etylic cho dung dịch màu
vàng. Với công thức cấu tạo của lycopene chứ a nhiều nối đôi liên hơ ̣p nên nó có thể khử các gốc tự do [9].
1.2.3. Hoạt tính sinh học của lycopene
a. Hoạt tính sinh học
Lycopene có ba hoạt tính sinh học sau: Thứ nhất: Tham gia quá trình chống oxy hóa. Thứ hai: Chống la ̣i tác nhân gây đô ̣t biến cho các tế bào củ a sinh vâ ̣t. Thứ ba: Phòng chống ung thư. Lycopene kìm hãm sự phát triển củ a mô ̣t số căn bê ̣nh ung thư như : ung
thư tuyến tiền liê ̣t, ung thư ruô ̣t, ung thư trực tràng và nhồi máu cơ tim, …
Trong tự nhiên, hầu hết lycopene tồn tại dưới dạng đồng phân trans. Tuy
nhiên, cả hai đồng phân hóa và quá trình oxy hóa có thể xảy ra khi chế biến
các sản phẩm gấc. Đồng phân cis của lycopene có hoạt tính sinh học cao, có
lẽ vì đồng phân cis hòa tan nhiều trong acid mật. Một số bài báo đã chứng
minh rằng các đồng phân cis - isomer của lycopene có thể được hấp thụ vào
cơ thể dễ dàng hơn và đóng một vai trò quan trọng trong chức năng sinh học
hơn đồng phân trans củ a lyc opene. Lycopene trong huyết tương người là một
hỗn hợp đồng phân vớ i 50% là cis - isomer [9].
Lycopene có tác dụng như một chất chống oxy hóa và bảo vệ chống
thoái hóa bệnh tật. Hơn nữa nó làm giảm nguy cơ các bệnh tim mạch và ung
thư (chủ yếu là ung thư tuyến tiền liệt). Lycopene cũng có tác dụng kích thích
miễn dịch và tăng cường sức khỏe của da bằng cách bảo vệ khỏi tia cực tím
gây ra thiệt hại. Mô ̣t số nghiên c ứu đang tìm hiểu nh ững lợi ích tiềm năng khác của lycopene (các Công ty H.J. Heinz tài trợ nghiên cứu tại Đại học
Toronto và tại Y tế American Foundation). Những nghiên cứu này sẽ tập
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng trung vào chất lycopene có vai trò trong việc chống lại các căn b ệnh ung thư đường tiêu hóa, ung thư vú, tiền liệt tuyến và tiêu hóa.
b. So sá nh vớ i cá c carotenoid khá c
Lycopene là carotenoid không có tiền vitamin A giống các carotenoid
, không phân cực ,
khác như α-carotene và β-carotene vì tính chất ưa dầu không tan trong nướ c và tan trong các dung môi hữa cơ [9].
1.2.4. Khả năng kháng oxy hóa của lycopene
a. Khả năng chống viêm
Tác dụng kháng viêm mạnh của lycopene như là một phần của con
đường hóa học tự nhiên ức chế COX. Trong đó, thông qua hai hình thức của
nó COX-1 và COX-2, chuyển đổi acid arachidonic với prostaglandins viêm,
chẳng hạn như prostaglandin viêm mạnh mẽ E2 (PGE2) (theo một số điều
kiện nó có thể chống viêm). PGE2 là một yếu tố được biết đến trong hầu như
tất cả các bệnh viêm nhiễm, bao gồm cả bệnh tim mạch, ung thư, tiểu đường
loại 2, bệnh viêm khớp, bệnh viêm ruột, bệnh động kinh, và nhiều bệnh khác.
COX-2 là một enzyme cảm ứng trung gian viêm cấp tính và mãn tính. Vì vậy,
sử dụng lycopene hoặc các sản phẩm chứa lycopene để điều chỉnh sản xuất
NO và COX-2 có thể được xem như là một phương pháp trị liệu để điều trị
hoặc phòng ngừa các bệnh viêm mãn tính [10].
b. Khả năng kháng oxy hóa
Một số nghiên cứu dịch tễ học báo cáo rằng, chế độ ăn giàu lycopene có
lợi cho sức khỏe con người. Các hoạt động chống oxy hóa của lycopene có
thể giúp bảo vệ chống lại các bệnh thoái hóa bằng cách trung hòa gốc tự do
trong cơ thể, do đó ngăn ngừa thiệt hại ADN trong các tế bào và cải thiện tế
bào chức năng [24].
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Oxy hóa là phản ứng quan trọng gây hư hỏng thực phẩm bởi vì nó ảnh
hưởng đến màu sắc, mùi vị và sự an toàn thực phẩm do sự hình thành các
aldedyde, ketone, ester và một số sản phẩm khác. Gốc tự do có liên quan trực
tiếp đến phản ứng oxy hóa này. Gốc tự do bị bất hoạt dưới tác dụng của hợp
chất nội bào như vitamin, polyphenol, flavonoid, lycopene và các hợp chất
chống oxy hóa khác.
Lycopene là một trong những chất chống oxy hóa mạnh nhất. Nó có khả ần β-carotene và cao hơn so với α-
năng quét gốc oxy mứ c đơn gấp hai l tocopherol mười lần. Là một chất chống oxy hóa, nó giam bẫycác oxy ph ản
ứng, tăng khả năng chống oxy hóa tổng thể và giảm thiểu thiệt hại oxy hóa
cho lipid (lipoprotein, lipid màng), protein (enzyme quan trọng) và ADN
(nguyên liệu di truyền), do đó làm giảm các tác nhân oxy hóa . Điều này dẫn đến giảm nguy cơ ung thư và bệnh tim mạch. Khi mức độ lycopene trong máu
tăng thì m ức độ lipoprotein, protein và các hợp chất ADN bi ̣ oxy hóa gi ảm. Một nghiên cứu gần đây về lycopene cho th ấy hoạt động chống oxy hóa cải
thiện chất lượng tinh trùng [39].
c. Phòng ngừa và điều trị ung thư
Mức độ lycopene khá cao trong máu và mô mỡ có liên quan đến viê ̣c làm
giảm nguy cơ ung thư, bệnh tim, bệnh thoái hóa điểm vàng, ...
- Giảm ung thư tuyến tiền liệt
Lycopene có thể tồn ta ̣i ở nhiều nơi trong cơ thể, ngoài các mô như tuyến thươ ̣ng thâ ̣n, gan, tuyến tiền liê ̣t , tinh hoàn, ngực, buồng trứ ng. Nhờ vâ ̣y mà nó có khả năng bảo vệ được nhiều bộ phận khác nhau khỏi sự thoái hóa, trong
. Gần đây đó vai trò ngừ a ung thư tuyến tiền liê ̣t đươ ̣c nghiên cứ u nhiều nhất
mô ̣t số nghiên cứ u mớ i còn cho thấy kế t quả khả quan củ a lycopene đối vớ i chứ c năng sinh sản. Nghiên cứ u củ a Filipcikova và cô ̣ng sự năm 2015 [38] đã
12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng khảo sát 44 ngườ i đàn ông củ a các că ̣p hiếm muô ̣n vô sinh , chỉ sau 3 tháng điều tri ̣ vớ i lycopene, tỉ lệ AA/DHA trong tinh di ̣ch những ngườ i đàn ông này cải thiện đáng kể và do đó làm tăng khả năng mang thai thành công của các
că ̣p hiếm muô ̣n đươ ̣c khảo sát.
Nghiên cứu cho thấy dùng chất lycopene liều cao có thể làm chậm sự
tiến triển của ung thư tuyến tiền liệt [39]. Lượng ước tính của lycopene từ gấc
khác nhau trong các s ản phẩm đươ ̣c cho là t ỷ lệ nghịch với nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt, một kết quả khác biệt với bất kỳ carotenoid khác. Tiêu thụ các
sản phẩm từ gấc m ỗi tuần giảm rủi ro gần 35%. Các tác dụng bảo vệ là cao nhất cho ung thư tuyến tiền liê ̣t.
- Ức chế tế bào ung thư
Lycopene có tác dụng bảo vệ cơ thể ch ống lại bệnh ung thư dạ dày, đại
tràng, phổi và da. Các gốc tự do trong cơ thể có thể gây tổn hại ADN và
protein trong các tế bào và mô, dẫn đến tình trạng viêm có thể dẫn đến ung
ệc
thư. Do đó, các chất chống oxy hóa như lycopene có vai trò lớ n trong vi loại bỏ các gốc tự do có thể làm giảm nguy cơung thư. Nghiên cứu ở ung thư
vú, phổi và ung thư nội mạc tử cung đã cho thấy lycopene có hiệu quả hơn so
với các loại rau chứ a nhiều carotenoid như α-carotene và β-carotene trong việc trì hoãn sự tiến triển chu kỳ tế bào trong giai đoạn tăng trưởng, do đó ức
chế sự phát triển tiếp theo của các tế bào khối u. Lycopene cũng đóng một vai
trò trong việc điều chỉnh thông bào bằng cách điều tiết con đường bất thường
có thể liên quan với bệnh ung thư [10].
1.2.5. Vai trò củ a lycopene
Lycopene có vai trò ngăn ngừ a sự phá hủ y củ a các gốc tự do cù ng các
tuần hoàn trong máu . Sự phá hủ y này có thể làm
phân tử và gen khi chú ng cholesterol đang lưu thông có thể bám vào các thành ma ̣ch làm nghẽn ma ̣ch , gây nhồi máu cơ tim. Sự phá hủ y đó làm biến đổi gen ung thư [14].
13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Lycopene đã được biết đến với nhiều lợi ích sức khỏe như giảm nguy cơ
ung thư và các bệnh thoái hóa thần kinh, nó cũng có lợi trong việc làm giảm
các triệu chứng đường tiết niệu (BPH tiền liệt lành tính tăng sản, phì đại tuyến
tiền liệt) và nguy cơ tim mạch liên quan bệnh tiểu đường loa ̣i 2. Lycopene
tăng trong cơ thể có thể điều tiết chức năng của gen, cải thiện tiếp xú c gi ữa các tế bào, điều chỉnh hormone, đáp ứng miễn dịch và điều tiết sự trao đổi
chất, do đó làm giảm nguy cơ bệnh mãn tính [44].
làm giảm bệnh xơ vữa động Lycopene có vai trò quan tro ̣ng trong viê ̣c
mạch và tim . Lycopene hữu ích cho những ngườ i có hàm lươ ̣ng cholesterol cao, xơ vữa đô ̣ng ma ̣ch hoă ̣c bê ̣nh tim ma ̣ch vành , có thể do đặc tính chống oxy hóa củ a nó. Lycopene ngăn chă ̣n quá trình oxy hóa của lipoprotein mật độ thấp và làm giảm nguy cơ củ a các đô ̣ng ma ̣ch trở nên dày và bi ̣ chă ̣n . Vai trò của lycopene trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch được công bố rộng rãi
trong bản tổng quan củ a Rao năm 2007 [8], theo đó mô ̣t ngh iên cứ u trên 717 ngườ i đã phát hiê ̣n mối liên hê ̣ giữa lycopene trong màng mỡ và nguy cơ bi ̣ nhồi máu cơ tim . Mô ̣t nghiên cứ u khác củ a Kristenson và cô ̣ng sự năm 1997 [32] đã so sánh giữa ngườ i Thu ̣y Điển và ngườ i Lat -vi (Lithuanian) chỉ ra rằng mứ c lycopene thấp sẽ tăng nguy cơ bi ̣ bê ̣nh và tử vong do nhồi máu cơ tim [23].
Thoái hóa võng mạc (ARMD) là hình thức phổ biến nhất của mù lòa ở
ngườ i cao tuổi ở các nướ c phương tây . Lycopene là vi chất dinh dưỡ ng duy nhất mà nồng đô ̣ có thể tỉ lê ̣ nghi ̣ch vớ i nguy cơ ARMD . Lycopene không những giú p làm giảm tỷ lê ̣ mắc bê ̣nh ung thư và bê ̣nh tim ma ̣ch mà còn đóng vai trò quan tro ̣ng trong viê ̣c chăm sóc mắt [25].
Giảm loãng xương . Nhiều dữ liê ̣u di ̣ch tể ho ̣c cho thấy , lycopene ngăn ngừ a loãng xương ở phu ̣ nữ sau mãn kinh . Đây là mô ̣t phát hiê ̣n mớ i thú vi ̣ và
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng có thể cân nhắc tăng chế độ ăn uống nghiêm ngặt đối với tất cả mọi người tìm
cách bảo vệ chống lại bệnh [22].
1.2.6. Ứng dụng của lycopene
a. Trong thực phẩ m chứ c năng và dươ ̣c phẩ m
Viên nang dầu gấc VINAGA
Màng đỏ bao hạt gấc chứa đựng một lượng dầu gấc đỏ sẩm, chất sánh,
béo, có mùi thơm đặc biệt, 100g dầu gấc này có 150 – 175 mg β-caroten (cao
gấp 15,1 lần cà rốt và gấp 68 lần cà chua…) khoảng 4g lycopene và 12mg α-
tocopherol (vitamin E thiên nhiên), acid palmitic (33,4 %), acid Stearic (7,9
%) , đặc biệt acid Oleic (44 %) và acid Linoleic (4,7 %) hai loại acid béo này
rất cần thiết cho cơ thể.
Công dụng của viên nang:
- Phòng chữa tiểu đường, giúp làm hạ cholesterol trong máu.
- Bệnh nhân ung thư sau điều trị phẫu thuật, tia xạ, hóa chất,
corticoid,… Dùng dầu gấc giúp phục hồi sức khỏe nhanh chóng và ngăn
chặn các nguy cơ gây ung thư…
- Phòng chữa thiếu vitamin, trẻ em suy dinh dưỡng, chữa khô mắt, mờ
mắt, thiếu máu dinh dưỡng… Tăng sức đề kháng, chống lại các bệnh
nhiễm trùng.
- Giúp cơ thể trẻ em phát triển toàn diện và khỏe mạnh. Phòng chữa sạm
da, trứng cá, khô da, rụng tóc, nổ sần,… Có tác dụng dưỡng da, bảo vệ
da, giúp da luôn hồng hào, tươi trẻ và mịn màng. Làm mau lành vết
thương, vết bỏng, vết loét. Phòng bệnh lao và các bệnh đường hô hấp,
làm tóc xanh mềm mại.
- Phòng chữa những thương tổn trong cấu trúc ADN với những trường
15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng hợp bị nhiễm xạ, nhiễm chất độc dioxin do Mỹ rải ở chiến trường hoặc trong
các thức ăn tăng trọng và thuốc trừ sâu chưa phân hủy hết trong rau quả, thịt
cá hoặc các hóa chất sử dụng trong bảo quản nông sản, thực phẩm, …
Hình 1.6. Viên nang dầu gấc Vinanga [ảnh internet]
Viên nang Lyfaten chứ a lycopene
Mỗi viên nang Lyfaten gồm lycopen , β-carotene từ dầu gấc và tá dươ ̣c
(tinh bô ̣t vừ a đủ).
Công du ̣ng củ a viên nang Lyfaten:
- Giúp chống lão hoá, làm đẹp, bảo vệ da và ngăn rụng tóc.
- Phòng khô mắt, mờ mắt, thiếu máu.
- Hỗ trơ ̣ ha ̣ Cholesterol trong máu , giảm nguy cơ mắc các bệnh tim
mạch.
- Giúp trẻ em khoẻ mạnh, mau lớn, ít mắc bệnh nhiễm khuẩn như tiêu
chảy, viêm phổi.
b. Các ứng dụng khác
Lycopene được ứng dụng nhiều trong mỹ phẩm những năm qua. Thực
vậy, vì lycopene là một chuỗi mở của carotenoid chưa bão hoà với 11 nối đôi
liên hợp, nó hoạt động như một chất chống lại các tác nhân oxy hoá gồm tia
UV. Lycopene hấp thụ bức xạ có bước sóng dài của ánh sáng khả kiến. Và khi
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng phối hợp trong mỹ phẩm dưỡng da, nó có thể làm giảm ảnh hưởng của tia UV
lên da, hoặc có thể bảo vệ khỏi các ảnh hưởng ngắn hạn (cháy nắng) và dài
hạn (ung thư da) của ánh sáng mặt trời [5].
Lycopen đươ ̣c ứ ng du ̣ng trong thực phẩm do hàm lươ ̣ng lycopene cao . Thành phần lycopene trong một số loại trái cây được thể hiện trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần lycopene trong một số loại trái cây (đơn vị mg/kg
tươi)
Lycopene+ Tổng Trái cây Lycopene β-carotene TLTK
Màng gấc
Cà chua
Dưa hấu
408,0 2073,0 380,0 8,8-42,0 49,0-97,7 23,0-72,0 22,0-61,0 54,0 33,6 20,0-53,0 83,3 769,0 101,0 - 6,0-57,0 - 1,1-2,5 - - - β-carotene 491,3 2842,0 481,0 - 62,0-108,0 - 23,1-62,0 - - - Carotenoid 497,4 2926,0 481,0 - 66,0-112,0 - 28,0-69,0 - - - [14] [15] [16] [11] [17] [11] [18] [11] [11] [11] Ổi đỏ Nho đỏ Đu đủ
Trong tự nhiên, thông thường lycopene được tìm thấy trong các loại trái
cây và rau củ phổ biến có màu đỏ đến vàng như cà chua, cà rốt, dưa hấu, đu
đủ. Một số loại hạt (saffron), rễ cây (rutabaga, turnip), hoặc cả lá (trà) có thể
có một lượng nhỏ lycopene [32]. Chỉ đặc biệt trong trái gấc, lycopene có nồng
độ cao hơn nhiều so với các loại trái cây khác, và tập trung nhiều ở màng đỏ
bao quanh hạt gấc. Bảng 1.3 ở trên tổng hợp thông số về thành phần
lycopene, β-carotene và tổng carotenoid trong một số loại trái cây phổ biến và
chứa nhiều carotenoid. Phần thịt quả gấc cũng chứa carotenoid nhưng với
17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng nồng độ thấp hơn. Mặc dù khối lượng màng gấc tươi chỉ chiếm khoảng 24,6
% khối lượng quả gấc [11] nhưng với hàm lượng lycopene gấp từ 50 – 200
lần hàm lượng ở cà chua [8], việc trích ly lycopene từ gấc được quan tâm
nghiên cứu ngày càng nhiều.
Vớ i ưu thế là một nước có khí hậu nhiệt đới ẩm thuận lợi cho các giống gấc năng suất cao, sản lượng và giá trị gấc ở Việt Nam ngày càng tăng lên
đáng kể. Tuy nhiên vì điều kiện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới vào
sản xuất chế phẩm từ gấc hiện đang còn hạn chế. Trên thị trường chủ yếu chỉ
có một số sản phẩm như màng gấc đông lạnh, bột gấc nhão (đã qua đồng hoá
và thanh trùng), bột gấc khô (chủ yếu công nghệ sấy nhiệt thông thường
khoảng 50°C hoặc sấy lạnh), dầu gấc (ép máy trong công nghiệp hoặc nấu
màng gấc với dầu trong dân gian). Trong bài này chúng tôi trình bày phương
pháp trích ly bột lycopene từ màng gấc có thể ứng dụng để sản xuất trong
công nghiệp nhằm làm phong phú thêm các loại sản phẩm từ gấc và tăng khả
năng kết hợp trong thực phẩm chức năng, mỹ phẩm, hoặc khả năng xuất khẩu
qua các thị trường lớn như Nhật Bản, Úc, Mỹ.
1.3. Các phương pháp trích ly lycopene
Trích ly bột lycopene từ gấc có nhiều phương pháp và nhiều cách khác nhau, trong đề tài nghiên cứ u này chỉ trình bày hai phương phápchính để trích ly bô ̣t.
1.3.1. Từ màng gấ c ta ̣o thành bô ̣t gấ c nhão rồi loa ̣i dầu và nướ c cho trở thành bột ráo để trích ly bột lycopene
Từ bô ̣t gấc có nhiều phương pháp để trích ly bô ̣t lycopene chẳng ha ̣n như phương pháp CO 2 siêu tớ i ha ̣n , sử du ̣ng dung môi hữu cơ , xà phòng hóa với kiềm,…
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng a. Trích ly lycopene từ bột gấc bằng phương pháp CO2 siêu tớ i ha ̣n
Dung môi siêu trạng thái CO2 đã được nghiên cứu và khảo sát rộng rãi
trong nhiều ngành công nghiệp. Dung môi siêu trạng thái xuất hiện ở pha có
tính chất kết hợp của chất lỏng và chất khí, cho được tốc độ thâm nhập và khả
năng trích ly cao nhất. Dung môi đạt trạng thái siêu trạng thái khi cặp nhiệt độ
áp suất của dung môi được đưa lên trên cặp nhiệt độ và áp suất tới hạn của
chính dung môi đó.
Đối với mỗi một chất đang ở trạng thái khí, khi bị nén đẳng nhiệt tới một
áp suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng và ngược lại. Tuy nhiên, có một giá trị áp
suất mà tại đó, nếu tăng nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không hóa hơi trở lại
mà tồn tại ở một dạng đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn. Vật chất ở trạng
thái này có tính trung gian, mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng.
Chất ở trạng thái siêu tới hạn có tỷ trọng tương đương như tỷ trọng của pha
lỏng. Nhưng sự linh động của các phân tử lại rất lớn, sức căng bề mặt nhỏ, hệ
số khuếch tán cao giống như khi chất ở trạng thái khí [12].
Điểm ba là nơi mà ba trạng thái rắn, lỏng và khí giao nhau. Các đường
cong là nơi hai trạng thái cùng hiện diện. Quan sát dọc theo đường cong khí -
lỏng hướng lên cao gặp một điểm, nơi đó nồng độ của khí và lỏng bằng nhau.
Điểm này được gọi là điểm siêu tới hạn và hợp chất lúc đó gọi là chất lỏng
siêu tới hạn. Tại điểm tới hạn, áp suất và nhiệt độ có các giá trị được gọi lần
lượt là áp suất tới hạn (Pc) và nhiệt độ tới hạn (Tc). Hai giá trị này là đặc trưng
cho từng chất. Bản chất của điểm tới hạn có thể được hiểu là sự thay đổi tính
chất của chất lỏng dọc theo dọc theo đường cong áp suất hơi. Khi tăng nhiệt
độ, khối lượng riêng của pha lỏng giảm, khối lượng riêng pha hơi tăng do áp
suất hơi tăng. Chúng hội tụ tại điểm tới hạn và khi nhiệt độ vượt qua nhiệt độ
tới hạn thì không còn sự phân biệt giữa pha lỏng và pha hơi nữa. Khi nhiệt độ
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng và áp suất đều vượt qua giá trị tới hạn thì vật chất lúc này tồn tại ở trạng thái
siêu tới hạn. Giá trị Pc phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng của các chất có
phân tử lượng nhỏ như hydrocacbon có số cacbon từ 1 đến 3 thì giá trị Pc của
chúng không cao. Giá trị Tc chỉ tăng ít theo phân tử lượng, nhưng Tc lại phụ
thuộc nhiều vào độ phân cực của chất. Độ phân cực của phân tử càng lớn thì
giá trị Tc cũng càng lớn. Điều này được giải thích là do ở các chất phân cực,
tồn tại một lực cảm ứng giữa các cực của các phân tử, do đó năng lượng để
phá vỡ trật tự giữa các phân tử khi chất ở pha lỏng sẽ lớn hơn nhiều so với các
chất không phân cực [26].
Hình 1.7. Giản đồ pha trạng thái siêu tới hạn của một chất [26]
Hình 1.8. Quy trình trích ly CO2 siêu tớ i ha ̣n
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Quy trình trích ly lycopene bằng phương pháp dung môi siêu tớ i ha ̣n đươ ̣c thể hiê ̣n trong hình 1.8. Trong thiết bị trích ly siêu tới hạn, dung môi từ bình chứa đi qua nhiều bộ phận khác nhau để đạt đến điều kiện thí nghiệm đã
được ấn định trước nhằm trích ra các thành phần từ nguyên liệu ban đầu.
Trước tiên, CO2 ở trạng thái lỏng từ bình chứa được dẫn qua thiết bị làm lạnh
bằng dung môi ethylene glycol và nước để duy trì trạng thái lỏng trước khi
vào bơm cao áp. Bơm này cũng được làm lạnh đảm bảo nén CO2 đến áp suất
làm việc đã cài đặt. Bên cạnh đó, dung môi hỗ trợ (nếu có) cũng được đưa vào
dòng dung môi chính thông qua bộ trộn nhờ một bơm cao áp khác. Sau đó,
hỗn hợp dung môi được gia nhiệt đến nhiệt độ trích ly đã được cài đặt trước
khi vào bình trích ly chứa nguyên liệu. Bình trích được làm bằng thép không
gỉ và chịu được áp suất cao. Nguyên liệu bên trong được bố trí giữa hai lớp bi
thủy tinh phía dưới đáy và trên đỉnh bình, hai lớp bi này có tác dụng phân tán
dòng dung môi tốt hơn. Áp suất trong bình trích ly được điều khiển bởi bộ
phận giảm áp tự động nhằm giữ áp suất không đổi trong suốt quá trình trích
ly. Sau khi qua bộ phận giảm áp, dung môi CO2ở trạng thái siêu tới hạn
chuyển sang trạng thái khí thoát ra ngoài và chất cần trích ly đươ ̣c thu hồi trong bình chứ a mẫu. Ưu điểm:
- Có thể tách dung môi siêu tới hạn ra khỏi dịch trích dễ dàng bằng cách
hạ áp suất. Đối với trường hợp cần sử dụng thêm các dung môi hữu cơ để hỗ
trợ quá trình trích ly đạt hiệu quả cao hơn thì lượng dung môi sử dụng ít hơn
nhiều so với các phương pháp trích ly thông thường. Cho nên cũng không gây
ảnh hưởng nhiều đối với môi trường.
- Chất lỏng siêu tới hạn có khả năng solvat hóa mạnh như chất lỏng và
khả năng khuếch tán tốt như trạng thái của chất khí nên khi thay đổi nhiệt độ
và áp suất làm việc có thể điều chỉnh độ chọn lọc của dung môi. So sánh với
21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng các phương pháp trích ly thường, trích ly bằng dung môi siêu tới hạn có độ
chọn lọc cao hơn và tối thiểu hóa các bước xử lý về sau của chất trích.
- Hệ thống trích ly hoàn toàn kín nên không có oxy và không bị chiếu
sáng. Do đó, hạn chế được khả năng phân hủy bởi ánh sáng và bị oxy hóa cho
nên bảo vệ được các đặc tính sinh học của hợp chất cần trích. Những yếu tố
này có ý nghĩa quan trọng đối với các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên
đặc biệt là màu và mùi của chúng dễ bị thủy phân khi chưng cất bằng hơi
nước. Bên cạnh đó, các điều kiện này còn có thể ngăn chặn các phản ứng hóa
học xảy ra trong quá trình trích ly do cô lập các tác chất hiện diện trong
nguyên liệu [22].
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư và bảo dưỡng cho thiết bị trích ly sử dụng dung môi siêu
tới hạn lớn do làm việc ở áp suất cao. Điều này quyết định một phần lớn chi
phí trong quá trình trích ly. Nhưng chi phí năng lượng sử dụng trong quá trình
trích ly dùng dung môi siêu tới hạn thấp hơn so với chưng cất lôi cuốn theo
hơi nước hoặc trích ly bằng dung môi thường.
- Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly nên đối với mỗi loại
vật liệu có một điều kiện trích ly tối ưu riêng. Bên cạnh đó, khi trích ly cùng
một loại vật liệu ở các điều kiện nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tỷ lệ dung môi
hỗ trợ cũng như thời gian trích ly khác nhau sẽ cho thành phần khác nhau
trong dịch trích.
- Việc chuyển đổi quy mô trích ly dùng dung môi siêu tới hạn từ phòng
thí nghiệm thành sản suất công nghiệp gặp nhiều vấn đề khó khăn như điều
kiện trích ly, dung môi hỗ trợ,… [22].
22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng b. Trích ly bột lycopene từ bột gấc bằng phương pháp ngâm dầm
Phương pháp ngâm dầm được thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng cách trộn
hỗn hợp nguyên liệu với dung môi phù hợp theo tỉ lệ nhất định (tỉ lệ nguyên
liệu : dung môi là 1 : 5 hoặc là 1 : 10). Rót dung môi tinh khiết vào bình chứa
nguyên liệu. Giữ yên ở nhiệt độ phòng trong một ngày, để cho dung môi
xuyên thấm vào tế bào thực vật và hòa tan các hợp chất tự nhiên. Quá trình
được lặp lại nhiều lần bằng cách thay dung môi mới vào bình chứa, dịch trích
được cho vào lọ bảo quản riêng. Tiếp tục quá trình trích cho đến khi trích kiệt
mẫu nguyên liệu. Bã sau cùng của quá trình trích ly được lấy ra bằng máy ép
cơ học hoặc máy ly tâm [23].
Có thể tăng hiệu quả quá trình trích ly bằng cách thỉnh thoảng đảo trộn
hoặc khuấy bằng máy khuấy từ. Mỗi lần ngâm chỉ cần 24 giờ là đủ, vì với
một lượng dung môi cố định trong bình, mẫu nguyên liệu chỉ hòa tan vào
dung môi đến đạt mức bão hòa, có ngâm lâu hơn chỉ mất thời gian. Động lực
của quá trình là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích trong nguyên liệu
với môi trường dung môi [23].
Ưu điểm:
- Nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi nên việc khảo sát ảnh
hưởng của nhiệt độ lên quá trình trích ly được thực hiện dễ dàng hơn.
- Kỹ thuật không đòi hỏi thiết bị phức tạp, dễ sử dụng nên có thể thao
tác với lượng lớn nguyên liệu và có thể áp dụng cho nhiều chất khác nhau.
- Thích hợp cho quá trình trích ly thử nghiệm cũng như trong công
nghiệp.
Nhược điểm:
- Thời gian trích ly dài, có thể kéo dài vài ngày đến vài tuần.
- Sử dụng nhiều dung môi hơn so với các phương pháp khác.
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng c. Phương phá p trích ly bằng soxhlet
1. Bếp đun. 2.Bình cầu. 3. Ống dẫn hơi.
Hình 1.9. Hê ̣ thống Soxhlet [ảnh internet]
4. Ống hoàn lưu dung môi. 5. Ống sinh hàn
Đối với phương pháp Soxhlet, đây là quá trình liên tục được thực hiện
nhờ một bộ dụng cụ riêng. Mẫu trích ly được gói trong giấy lọc đặt trong ống
trích ly. Dung môi trích ly từ bình cầu được đun sôi theo ống dẫn hơi đi lên,
gặp ống sinh hàn ngưng tụ lại trong ống trích ly. Dung môi hòa tan và trích
các hợp chất trong mẫu, khi đạt một lượng dung môi nhất định sẽ hoàn lưu về
bình cầu. Quá trình tiếp tục diễn ra đến khi kết thúc. Muốn biết quá trình trích
ly đã cạn kiệt chưa, ta tháo phần ống sinh hàn, dùng pipet lấy vài giọt dung
dịch trong bình chứa mẫu, nhỏ lên mặt kính hoặc giấy lọc. Nếu sau khi dung
môi bay hơi hết và không để lại vết gì thì quá trình trích ly đã kết thúc. Nếu
còn thấy vết thì phải để trích ly thêm một thời gian nữa. Phương pháp được
tiến hành trong điều kiện thường nên ngoài yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng đến
24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng thành phần chất trích thì các yếu tố ảnh hưởng khác như bản chất của chất tan,
bản chất của dung môi, bản chất của mẫu nguyên liệu, kích thước mẫu,… Sẽ
quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình [23].
Ưu điểm:
- Tiết kiệm dung môi,chỉ cần mô ̣t ít dung môi mà trích kiệt được mẫu.
- Không tốn các thao tác lọc và châm dung môi mới như các kỹ thuật
khác.
- Chỉ cần cắm điện mở nước hoàn lưu là máy sẽ thực hiện quá trình trích
ly.
- Trích kiệt được hợp chất mong muốn.
d. Phương phá p trích ly bằng dung môi hữu cơ
Trích ly b ằng dung môi hữu cơ thường được sử dụng trong các ngành
công nghiệp là những hổn hợp dung môi như hexan, ethanol, tetrahydrofuran,
chloroform…
Quy trình trích ly gồm 5 g bột gấc, 120 mg CaCO3 và 35 ml hỗn h ợp dung môi ethanol/hexan ( 4/3, v/v ) có chứa 0,1% BHT được trộn lẫn với
nhau và đồng hóa trong thời gian 5 phút với tốc độ 5000 vòng/phút. Hỗn hợp
dung dịch được tiến hành lọc chân không qua phễu th ủy tinh số 4,35 ml hỗn
hợp dung môi ethanol/hexan ( 4/3, v/v ) có chứa 0,1% BHT lại được thêm vào
phễu, sau đó toàn bộ dung dịch sau khi lọc được chuyển vào phễu phân tách
pha dưới chứa ethanol/nước và pha trên có màu vàng sáng chứa carotenoid và
hexan. Pha dưới được loại bỏ 2 lần 50 ml Nacl 10% và 3 lần nước cất được
liên tục dùng để rửa giải toàn bộ trong quá trình lọc. Pha trên cuối cùng được
thu hồi và Na2SO4 được cho vào để loại bỏ phần nước dư. Hỗn hợp trên tiếp
tục được đưa vào máy bốc hơi chân không và 500 µl Methyl-tert-butyl-ether
(MTBE)/ methanol ( 80/20 ) + 500 µl CH2Cl2 được dùng để hòa tan chất khô
25
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng sau quá trình bốc hơi. Dịch thu được chứa trong lọ màu nâu, lưu ở nhiệt độ - 200C và phân tách trong vòng 48 giờ [23].
Trích ly bằng dung môi hữu cơ cho năng suất trích ly cao, đơn giản, chi
phí thấp, nhưng việc làm bay hơi dung môi gây nên sự thất thoát hàm lượng
carotenoid cũng như sự thay đổi tỉ lệ đồng phân hóa học tran, cisảnh hưởng
đến hàm lượng và tính chất dinh dưỡng của carotenoid và đặc biệt là dư lượng
dung môi hữu cơ còn sót lại trong mẩu được trích ly sau trích ly gây ảnh
hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.
e. Phương phá p trích ly xà phòng hóa bột gấc bằng kiềm
Bô ̣t gấc của công ty Gac Viet được bảo quản kỹ ở ngăn mát tủ lạnh dưới
5°C, mỗi lần sử dụng lấy nhanh và đậy kín và dùng hết trong vòng 1 tháng
sau khi mở nắp. Lycopene và β-carotene là các chuỗi hydrocacbon chưa no,
có nhiều liên kết đôi nên rất dễ bị oxy hoá dưới các tác nhân nhiệt, các chất có
khả năng oxy hoá cao và ánh sáng nên quá trình thí nghiệm cần phải thực hiện
nhanh. Quy trình trích ly bô ̣t lycopene từ bô ̣t gấc đươ ̣c thể hiê ̣n trong hình 3.8 ở phụ lục.
Cân 50 g bô ̣t gấc vào mô ̣t beaker 500 ml, beaker đươ ̣c đă ̣t vào máy
khuấy từ sau khi thêm 2,5 g KOH 2M và khuấy với tốc độ 400 vòng/phút ở 50 0C trong 60 phút. Sau 60 phút, tạo thành hỗn hợp đồng nhất bắt đầu lọc lấy
chất rắn và rử a chất rắn cho đến khi pH = 7 bằng hỗn hơ ̣p dung di ̣ch Ethanol: NaCl (tỉ lệ 7:3). Chất rắn thu đươ ̣c đươ ̣c ngâm trong dung môi diethyl ether
để trích ly lycopene ra khỏi chất rắn . Sau đó đem lo ̣c lấy di ̣ch lo ̣c và tiến hành trích ly bằng thiết bị cô quay khép kín để cho bay dung môi để ngưng tụ lại
làm hòa tan lycopene trong mẫu rắn . Sau khi thu đươ ̣c bô ̣t lycopene thì ta thổi nitơ và để làm khô bô ̣t lycopene và tiến hành đo UV -Vis trong dung môi n- hexane.
26
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng 1.3.2. Từ màng gấ c tiến hành sấ y khô và ép dầu ta ̣o dầu để trích ly lycopene
Trong trái gấc trung bình, lớp thịt màu vàng dưới vỏ chiếm 53 %, tiếp
theo là hạt màu đen, màng đỏ bao quanh hạt và vỏ mỏng chiếm lần lượt 17 %,
16 % và 14 %. Thành phần chính của màng đỏ gồm khoảng 85,57 % nước,
6,92 % chất béo, 3,93 % carbohydrate, 1,95 % protein, 0,83 % sợi và 0,80 %
tro [24]. Để trích ly lycopene từ gấc, chúng ta cần loại bỏ nước bằng cách các
cách sấy khác nhau như dung khí, dùng vi sóng, hồng ngoại. Sau đó dầu gấc
được ép từ bột gấc khô. Lycopene và carotenoid khác là các chất rắn tan trong
chất hữu cơ không phân cực mà không tan trong pha nước nên được tách khỏi
dầu bằng cách xà phòng hoá với ethanol và KOH.
Một cách tổng quát, ngoài trích ly dầu gấc bằng dung môi hữu cơ hoặc
CO2 siêu tới hạn, hai phương pháp sản xuất dầu thường được sử dụng trong
công nghiệp là ép áp lực nước hoặc ép đùn với hiệu suất trung bình khoảng 70
%. Phương pháp ép cho hiệu suất cũng như giá thành hợp lý, không để lại tồn
dư hoá chất so với phương pháp trích ly bằng dung môi, hoặc không phải đầu
tư máy móc kỹ thuật hiện đại và đắt tiền như phương pháp CO2 siêu tới hạn.
Các carotenoid cùng với dầu trong màng hạt gấc bị bao bởi các mô và chất xơ
có thể được tách ra dưới áp lực lớn của máy ép. Để cải thiện hiệu suất ép dầu,
màng lụa bao hạt gấc có thể được xử lý trước để các mô tế bào bị vỡ bung ra
nhiều hơn và dễ giải phóng dầu, các carotenoid hơn.
Nhóm tác giả Kha và cộng sự năm 2013 [41] sử dụng phương pháp sấy
khô bằng vi sóng ở công suất 630 W trong 65 phút sau đó hấp trong hơi nước
20 phút để độ ẩm đạt 8 - 11 % thì hiệu suất ép dầu có thể tăng lên đến 93 %.
Bảng 1.4 tổng kết một số kết quả về hiệu suất trích ly và thành phần
lycopene, β-carotene thu được trong dầu gấc. Rõ ràng phương pháp trên đã
làm tăng 1,73 lần lycopene và 2,55 lần β-carotene. Ngoài ra, nhóm tác giả
27
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng Mai và cộng sự năm 2013 [20] thử nghiệm sử dụng lần lượt và hỗn hợp 4 loại
enzyme gồm postease, cellulose, pectinase, α-amylase, cho thấy nếu trộn vào
màng gấc thêm 14,6 % enzyme tổng hợp từ cả 4 loại trên với tỉ lệ như nhau
và ủ trong 127 phút ở 58 °C, với tốc độ trộn 162 vòng/phút, thì hiệu suất thu
hồi dầu có thể đạt 79,5 %, hàm lượng carotenoid tổng là 5,3 mg/g.
Bảng 1.4. Hiệu suất (%), thành phần (mg/100mL) của lycopene và β-
carotenetrong trích ly dầu gấc
Lycopene 414 ± 25 140 ± 7
530
Hiê ̣u suất 93 ± 1 79,5 68 ± 3 - 240 ± 29 302 β-carotene TLTK [25] [26] [25] [38] 55 ± 7 271 Mẫu dầu Sấy vi sóng và hấp hơi Enzyme Sấy khí Sấy lò 60 °C
Hiện nay ở Việt Nam quy trình sản xuất dầu gấc trong công nghiệp ở một
số công ty thường gồm các giai đoạn chọn lọc quả gấc đạt tiêu chuẩn về độ
chín, kích thước, độ an toàn thực phẩm, giai đoạn rửa trái gấc bằng nước Clo
đạt chuẩn, sau đó cắt quả và lấy màng đỏ hạt gấc thủ công. Màng đỏ có thể
được đồng hoá và tiệt trùng ở nhiệt độ 80-90 °C rồi làm lạnh đột ngột về nhiệt
độ môi trường để không làm mất chất lượng carotenoid, sau đó ép để thu dầu.
Dầu thô được trộn với nước ấm rồi tách nước khoảng 2 đến 3 lần đến khi thu
được dầu sạch. Dầu được bảo quản trong túi bạc, hút chân không và thổi nitơ
vào để tránh ánh sáng và không khí.
Qua phân tích ưu nhươ ̣c điểm củ a các phương pháp trích ly , trong đồ án này, chúng tôi tiến hành trích ly bô ̣t lycopene từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hóa vớ i kiềm.
28
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Chương 2
THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng vụ và thiết bị nghiên cứu
2.1.1. Hóa chất
Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu được trình bày trong bảng 2.1. Các
chất này được sử dụng làm thực nghiệm mà không qua giai đoạn tinh chế
thêm.
Bảng 2.1. Hóa chất
Hóa chất Đơn vi ̣ Số TN Tổng số lươ ̣ng Nhà cung cấp
Số lươ ̣ng/1 TN 20 12 80 8 80 1 Dầu gấc PG Ethanol KOH NaCl 9‰ Tween 80 G ml ml ml ml ml 25 25 25 25 25 25 500 300 2000 200 2000 25 Gac Viet Merck
Dầu gấc của công ty Gac Viet được bảo quản kỹ ở ngăn mát tủ lạnh dưới
5 °C, mỗi lần sử dụng lấy nhanh và đậy kín và dùng hết trong vòng 1 tháng
sau khi mở nắp. Lycopene và β-carotene là các chuỗi hydrocacbon chưa no,
có nhiều liên kết đôi nên rất dễ bị oxy hoá dưới các tác nhân nhiệt, các chất có
khả năng oxy hoá cao và ánh sáng.
Các hoá chất dùng cho quá trình xà phòng hoá gồm KOH của Merck,
propylene glycol của Scharlau, ethanol thực phẩm 95 %, nước đã loại ion (DI)
được sản xuất tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai thuộc khu Công nghệ
cao Thành phố Hồ Chí Minh, và khí nitơ (công ty TNHH Air Liquide Việt
Nam) đạt tiêu chuẩn phòng sạch, muối ăn được hoà tan trong nước DI rồi lọc.
29
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng Quá trình lọc rửa tinh thể carotenoid sử dụng màng lọc Whatman Nylon 0,2
μm, đường kính 47 mm.
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứ u
Dụng cụ và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:
- Máy khuấy từ IKA RW 20 Digital với cánh khuấy dài 35 cm nhựa
Teflon để chống bị ăn mòn bởi KOH.
- Cánh khuấy.
- Máy hút chân không.
- Bình thổi khí nitơ lỏng để làm khô mẫu.
- Máy đo UV-Vis, Visco Spectrophotometer V670.
- Bể điều nhiê ̣t.
- Bếp gia nhiê ̣t.
- Cân phân tích.
- Giá đỡ.
- beaker 250 ml.
- Pipet 5, 10 ml.
- Erlen 250 ml.
- Bô ̣ lo ̣c thủ y tinh, phễu lo ̣c.
- Giấy lo ̣c 0,2 µm.
- Nhiê ̣t kế thủ y ngân , hệ được ổn nhiệt cách thuỷ thông thường sử dụng
nhiệt kế thuỷ ngân chính xác 1 °C.
- Ống nhỏ giọt.
- Bóp cao su.
- Giấy quỳ tím.
- Các chai nâu nhỏ tối màu để đựng mẫu và chai sáng màu để đo UV -
Vis.
30
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng 2.2. Thực nghiê ̣m
Quy trình t rích ly lycopene từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hóa
đươ ̣c thể hiê ̣n trong hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và được mô tả như sau.
20 g dầu gấc được rót vào một beaker phù hợp khoảng 250 ml, bên ngoài
beaker được bao giấy nhôm cẩn thận để có thể truyền nhiệt được nhưng hạn
chế tối đa ánh sáng lọt vào (Hình 3.3). Beaker được đặt trong bể chưng cách
thủy ở nhiệt độ 50°C sau đó thêm 12 g PG và khuấy đều với tốc độ 400
vòng/phút trong 60 phút.
Quá trình xà phòng hoá được tiến hành chậm ở nhiệt độ 55 °C bằng cách
thêm từ từ 8 mL dung dịch KOH 12 M trong 30 phút trong khi vẫn tiếp tục
khuấy với tốc độ như trên trong vòng 90 phút. Ở giai đoạn này có thể xà
phòng được tạo ra làm độ nhớt tăng nhiều, do đó thỉnh thoảng cần lưu ý để
hỗn hợp luôn được khuấy đều.
Hình 2.1. Quá trình khuấy từ xà phòng hóa dầu gấc [ảnh chụp]
Để giảm độ nhớt của hỗn hợp trước khi lọc, 120 ml ethanol được thêm
vào và khuấy đều trong vòng 15 phút cho đến khi hỗn hợp trong suốt. Beaker
được lấy ra và bao kín bằng bao phim và giấy nhôm rồi để trong ngăn mát tủ
31
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng lạnh ở nhiệt độ 5-10°C trong 2-3 giờ để các chất rắn lycopene và β-carotene
có thể lắng dần xuống đáy. Lúc này màu của dung dịch ở trên ít đỏ hơn, và ở
gần đáy có thể quan sát thấy một lớp chất rắn lắng đọng màu đỏ hồng.
Khuấy thật nhẹ hỗn hợp rồi lọc toàn bộ bằng màng lọc 0,2 μm, có hỗ
trợhút chân không. Chất rắn còn lại trên màng được rửa với hỗn hợp dung
dịch ethanol:NaCl 0,9 % với tỉ lệ 1V:1V cho đến khi độ PH = 7 và nước rửa
không còn bọt, không có màu.
Hình 2.2. Quá trình lọc lycopene [ảnh chụp]
Chất rắn carotenoid và giấy lọc được bảo quản bằng cách đặt trong chai
nâu và sấy khô bằng dòng khí nitơ. Xác định khối lượng của tổng chất rắn
thuđược (cân khối lượng giấy lọc trước và sau khi có thêm carotenoid) rồi đo
phổ để xác định nồng độ lycopene và β-carotene.
32
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 2.3. Hòa tan lycopen vào dung môi n-hexan đo UV-Vis [ảnh chụp]
2.2.1. Nghiên cứ u ả nh hưở ng củ a nồng đô ̣ KOH đến hiê ̣u suấ t trích ly lycopene
Mục đích : Khảo sát ảnh hưởng của nồng đô ̣ KOH đến hiê ̣u suất trích ly
để tìm ra nồng đô ̣ KOH tối ưu tại đó hiệu suất trích ly là cao nhất.
Kế hoạch thí nghiệm: Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy
từ gia nhiệt trong điều kiện cố định nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng , thờ i gian xà phòng hóa, tốc đô ̣ khuấy, và lượng dung môi PG. Cơ sở dữ kiê ̣n để cố đi ̣nh các yếu , chúng tôi chỉ khảo sát các tố dựa vào những khảo sát củ a các chuyên gia thông số quanh đó và kiểm tra la ̣i [21]. Khảo sát phản ứng lần lượt ở các nồng độ 8M, 10M, 12M, 14M, 16M và 18M.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hàn h như trong quy trình
đến hiệu suất trích ly
hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và mô tả quy trình. 2.2.2. Nghiên cứ u ả nh hưở ng củ a tố c đô ̣ khuấ y lycopene
Mục đích : Khảo sát ảnh hưởng của tốc đô ̣ khuấy đến hiệu suất trích ly
để tìm ra tốc đô ̣ khuấy tối ưu tại đó hiệu suất trích ly là cao nhất.
33
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Kế hoạch thí nghiệm: Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy
, thờ i gian xà phòng từ gia nhiệt trong điều kiện cố định nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng hóa, nồng đô ̣ KOH, và lượng dung môi PG. Khảo sát phản ứng lần lượt ở các
thể tích KOH sử du ̣ng 4 ml, 6 ml, 8 ml, 10 ml,12 ml và 14 ml.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hàn h như trong quy trình
hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và mô tả quy trình. 2.2.3. Nghiên cứ u ả nh hưở ng củ a thờ i gian xà phòng hó a đến hiê ̣u suấ t trích ly lycopene
Mục đích : Khảo sát ảnh hưởng của thờ i gian xà phòng hóa đến hiê ̣u suất
trích ly để tìm ra thời gian tối ưu tại đó hiệu suất trích ly là cao nhất.
Kế hoạch thí nghiệm: Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy
từ gia nhiệt trong điều kiện cố định nhiê ̣ t đô ̣ phản ứng, nồng đô ̣ KOH, tốc đô ̣
khuấy, và lượng dung môi PG. Khảo sát phản ứng lần lượt ở các thờ i gian 30,
phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút và 180 phút.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hàn h như trong quy trì nh
hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và mô tả quy trình. 2.2.4. Nghiên cứ u ả nh hưở ng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất trích ly
lycopene
Mục đích : Khảo sát ảnh hưởng của nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng đến hiê ̣u suất trích
ly để tìm ra nhiê ̣t đô ̣ tối ưu tại đó hiệu suất trích ly là cao nhất.
Kế hoạch thí nghiệm: Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy
hóa, nồng đô ̣ KOH ,
từ gia nhiệt trong điều kiện cố định thờ i gian xà phòng tốc đô ̣ khuấy, và lượng dung môi PG. Khảo sát phản ứng lần lượt ở các nhiê ̣t đô ̣ 40 0C, 50 0C, 60 0C, 70 0C và 80 0C.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành như trong quy trình
hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và mô tả quy trình.
34
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng 2.2.5. Nghiên cứ u ả nh hưở ng củ a lươ ̣ng dung môi PG đến hiệu suất trích ly lycopene
Mục đích : Khảo sát ảnh hưởng của lươ ̣ng dung môi PG đến hiê ̣u suất
trích ly để tìm ra lượng dung môi PG tối ưu tại đó hiệu suất trích ly là cao nhất.
Kế hoạch thí nghiệm: Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp khuấy
hóa, nồng đô ̣ KOH ,
từ gia nhiệt trong điều kiện cố định thờ i gian xà phòng tốc đô ̣ khuấy, và nhiệt độ phản ứng. Khảo sát phản ứng lần lượt ở các thể tích dung môi 0 ml, 6 ml, 12 ml, 18 ml và 24 ml.
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hàn h như trong quy trình
hình 3.9 trong phu ̣ lu ̣c và mô tả quy trình.
2.3. Phương phá p phân tích sả n phẩ m
Phương pháp xác định nồng độ với UV-Vis
Mục đích: Phương pháp này nhằm xác đi ̣nh nồng đô ̣ củ a lycopene sau
khi trích ly.
Nguyên tắ c:Khi chiếu mô ̣t chù m bứ c xa ̣ đơn sắc có bướ c sóng từ 300 –
800 nm và cườ ng đô ̣ I đi qua cuvet có đựng mẫu lycopene sẽ xảy ra hiê ̣n tươ ̣ng hấp thu ̣ phân tử . Kết quả đươ ̣c thể hiê ̣n bằng phổ đồ biểu diễn sự tương
quan giữa cườ ng đô ̣ hấp thu theo bướ c sóng.
Thực nghiê ̣m:Phổ UV-Vis củ a lycopene đươ ̣c đo ta ̣i Trung tâm Nghiên
cứu và Triển khai thuộc khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh bằng
thiết bi ̣ máy đo UV-Vis Visco Spectrophotometer V670.
Các carotenoid được hoà tan trong n-hexane và xác định thành phần dựa
trên phương pháp của tính phổ hấp thụ đồng thời của Zechmeister [30], [31].
Phổ hấp thụ vùng khả kiến của hai thành phần carotenoid chính trong màng
gấc là lycopene và β-carotene chồng lên nhau một phần nhưng thứ tự vị trí
35
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng các đỉnh theo bước sóng có khác nhau. Vì tính cộng được của độ hấp thụ các
chất khác nhau tại mỗi bước sóng, trong trường hợp này chúng ta thiết lập hệ
phương trình liên hệ các độ hấp thụ ở hai bước sóng khác nhau để suy ra nồng
độ của từng chất một cách đồng thời.
Lycopene trong n-hexane có các đỉnh hấp thụ lần lượt tại 503 nm, 472
nm, và 445 nm. Còn β-carotene có hai đỉnh ở 478 nm và 452 nm. Vị trí các
đỉnh phổ trong ether dầu hỏ a , diethyl ether, methanol, ethanol và acetonitrile
gần như trùng với các giá trị trên, trong khi đó các đỉnh dịch về phía bước
sóng dài khoảng 2–6 nm trong acetone, từ 10-20 nm trong chloroform và
dichloromethane, 18 – 24 nm trong toluene [31].
Nếu sử dụng đơn vị tính nồng độ là mg/l và kết hợp với giá trị các hệ số
hấp thụ (đơn vịl/mg) của các chất ở các bước sóng 503 nm của lycopene và
450 nm của β-carotene, hệ phương trình độ hấp thụ tại hai bước sóng này là:
𝐴503 = 0,320𝐶𝐿𝑦𝑐 + 0,043𝐶𝑏−𝑐𝑎𝑟 , (1)
𝐴450 = 0,216𝐶𝐿𝑦𝑐 + 0,258𝐶𝑏−𝑐𝑎𝑟 . (2)
Hình 2.4 thể hiện phổ hấp thụ của lycopene và β-carotene chuẩn với
nồng độ 1,0 mg/l trong acetonitrile [18]. Tại bước sóng 450 nm, đỉnh của hai
phổ có độ cao tương đương nhau, trong khi đó, tại bước sóng 503 nm, phổ β-
carotene rất bé. Điều này phù hợp với giá trị hệ số hấp thụ trong hệ phương
trình trên. Từ hệ phương trình này, giá trị nồng độ của lycopene và β-carotene
có thể suy ra đồng thời [43]
𝐶𝐿𝑦𝑐 = 3.521𝐴503 − 0.587𝐴450, (3)
𝐶𝑏−𝑐𝑎𝑟 = 4.367𝐴450 − 2.947𝐴503. (4)
36
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 2.4. Phổ hấp thụ khả kiến trong acetonitrile của lycopene (liền né t), β-carotene (liền mảnh)
Có nhiều phương pháp xác định thành phần của các carotenoid trong đó
hai phương pháp phổ biến nhất là phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis và phương
pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC. Phương pháp HPLC vừa có thể phân
tách các carotenoid vừa có thể xác định được thành phần một cách chính
xác.Tuy nhiên cũng chính vì thế nó khá đắt, cần các kỹ thuật phức tạp, tốn
kém thời gian và dùng nhiều hoá chất khá độc hại. Với chi phí thông thường
và quy trình xác định đơn giản hơn nhiều, phương pháp UV-Vis đã được sử
dụng rộng rãi trong các nghiên cứu cho phép thu thập các thông số nhanh và
khá chính xác. Thật vậy, Fish 2012 [43] trong khảo sát các phương pháp khác
nhau để xác định thành phần carotenoid đã chứng minh sự chênh lệch giữa
hai phương pháp nêu trên đối với lycopene là 7,8 % và đối với β-carotene là
5,0 %.
Trong đồ án này, tôi giới hạn xác định thành phần hai carotenoid chủyếu của sản phẩm dựa trên phổ UV-Vis và suy ra từ hai phương trình (3) và (4).
Kết quả cũng được dùng để đánh giá hiệu suất của quá trình trích ly.
37
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng 2.4. Những lưu ý khi tiến hành thí nghiê ̣m
Lycopene dễ bi ̣ nhiê ̣t phân hủ y khi nhiê ̣t đô ̣ lớ n hơn 600C. Vì vậy, cần quan sát và điều chỉnh nhiê ̣t đô ̣ trong quá trình xà phòng hóa . Ethanol sẽ hòa tan mô ̣t phần lycopene khi ở nhiê ̣t đô ̣ cao , nên tránh đun ethanol và lycopene trên bếp nhiê ̣t.
Lycopene sẽ bi ̣ oxy hóa ngoài không k hí khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, trong suốt quá trình làm thí nghiê ̣m nên tránh ánh sáng bằng cách dù ng giấy nhôm bao beaker chứ a mẫu khi xà phòng hóa và bỏ bô ̣t carotenoid vào chai nâu kín sau khi xà phòng hóa trướ c khi tiến hành đo UV-Vis.
Để làm khô bô ̣t carotenoid bằng khí nitơ , khi thổi khí vào chai chứ a bô ̣t
carotenoid không đươ ̣c để ống thổi quá sâu sẽ làm bay mất bô ̣t carotenoid.
Quá trình thí nghiệm cần phải thực hiện nhanh, không để dầu gấc, các
sản phẩm trung gian và bột lycopene (carotenoid) bị quá nhiệt, phơi sáng,
phơi khí hoặc nhiễm khuẩn.
Khi tiến hành đo UV-Vis, để đo chính xác thì cần phải đo nhanh vì dung môi hexane bay hơi rất cao . Khi đo base chuẩn cần đo cả 2 cuves chứ a dung môi hexane khi phổ đồ ra mô ̣t đườ ng thẳng song song vớ i tru ̣c hoành là chính xác. Lưu ý , dung môi hexane rất đô ̣c nên cần thu hồi mẫu thải để xử lý sau , không đổ bừ a bãi.
38
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả trích ly lycopene từ dầu gấ c bằng phương phá p xà phòng hóa
Hình lần lượt mô tả quá trình và kết quả chủ yếu của thí nghiệm. Ở hình
3.1, sau khi thiết lập thí nghiệm, phía trên beaker cũng được che ánh sáng
bằng giấy nhôm chỉ để khoảng trống vừa đủ cho cánh khuấy và nhiệt kế.
Trong hình 3.1. b, hỗn hợp sản phẩm của quá trình xà phòng hoá trở nên cô
đặc có độ nhớt cao. Hình 4.1.c cho thấy các carotenoid lắng đọng dần ở đáy
trong dung dịch sản phẩm sau khi rửa với ethanol ở nhiệt độ thấp. Bột
carotenoid thu được có màu đỏ khá đậm, tan trong n-hexane nhưng không tan
trong nước (hình 2.5.d).
Quá trình tách bột carotenoid trong chất béo thường được tiến hành bằng
phương pháp thủy phân. Vương và cộng sự năm 2006 [29] sử dụng quy trình
điều chỉnh từ đề xuất của Khachik 1992 [17] trong đó carotenoid trích ly từ
các nguồn thực phẩm sấy lạnh sử dụng tetrahydrofurane (THF), sau đó được
thuỷ phân với KOH 10 % trong methanol 75 % trong 150 phút rồi được rửa
bằng dung dịch NaCl 13 g/L và lặp lại trích ly 3 lần với hexane. Pha hexane
sau đó được tách khỏi pha nước rồi sấy khô bằng nitơ. Carotenoid thu được từ
phương pháp này cũng như rất nhiều phương pháp tương tự khác có độ tinh
khiết cao, có thể loại bỏ được các tạp chất rắn nhưng lại sử dụng nhiều dung
môi hữu cơ nên có thể tồn tại vết trong sản phẩm. Do đó quy trình này phù
hợp cho các phân tích chính xác như HPLC. Nếu ứng dụng trong thực phẩm
hoặc mỹ phẩm thì cần phải khảo sát và hạn chế tồn dư dung môi ở giới hạn an
toàn.
39
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
a. Dầu gấc ban đầu b. Hỗn hợp sau xà phò ng hóa
c. Carotenoid lắ ng đọng d. Bột carotenoid trong
sau xà phò ng hó a hexane và nướ c
Hình 3.1. Quá trình tiến hành thí nghiệm xà phòng hóa dầu gấc
Ausich và Sanders [37] đã tổng quát được một quy trình đơn giản an toàn
để cô lập và lọc tinh thể lycopene cũng như carotenoid từ các oleoresin (gồm
nhựa, sáp ong, chất béo và dầu). Ban đầu oleoresin được trộn đều với một hỗn
hợp gồm PG, nước và alkali (thường là KOH), để tạo nên phản ứng xà phòng
40
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng hoá ở nhiệt độ 50-80 °C trong 30 phút. Hỗn hợp sản phẩm sau đó pha loãng
với nước để giảm độ nhớt rồi lọc và rửa với nước ấm để làm sạch lycopene.
Ưu điểm của quá trình trên là tính đơn giản, kinh tế và an toàn vì chỉ sử
dụng thêm PG, có thể tiến hành ở quy mô công nghiệp. Mặt khác, lycopene có
thể đủ tinh khiết, sử dụng được ngay trong thực phẩm. Tuy nhiên khi thực
hiện rửa và lọc bằng nước như đề nghị, hỗn hợp tuy đã bớt cô đặc nhưng rất
nhớt vì có mặt xà phòng và KOH dư, nên lọc khá lâu với giấy lọc 0,2 μm
(giấy lọc lớn hơn không phù hợp vì các hạt lycopene khá bé, sẽ lọt qua hết).
Ngoài ra, nếu sử dụng bơm chân không hỗ trợ thì nhiệt độ ở phễu lọc và bề
mặt giấy lọc giảm nhanh, tạo thành lớp sáp xà phòng ngăn cản quá trình lọc
dù có thêm nhiều nước ấm. Nếu sử dụng nước nóng thì làm giảm chất lượng
lycopene.
So vớ i phương pháp trích ly từ bô ̣t gấc thì trích ly từ dầu gấc không dù ng , quá trình ép dầu
các dung môi độc hại , do đầu vào là dầu ép từ màng gấc cũng không sử dụng hóa chất độc hại gì để ép dầu và nguyên liệu thì sẵn có .
Trong dầu có c hứ a những acid béo no và không no , acid béo không no nhiều
hơn làm cho những chất trong dung di ̣ch chứ a xà phòng thu đươ ̣c sau khi xà phòng hóa có thể được trung hòa để thu hồi xà phòng ứng dụng trong mỹ
phẩm.
Gần đây nhất có nhóm tác giả Mai [21] cũng dựa trên phương pháp này
để tách lycopene, trong đó hỗn hợp sản phẩm được rửa với dung dịch NaCl,
rồi lần lượt với ethanol, sau đó là hỗn hợp NaCl:ethanol,và trung hoà bằng
axit HCl. Tuy nhiên khi thêm nước và trung hoà bằng axit thì dung dịch cũng
bị nhờn như phương pháp trên nên khó lọc. Ngoài ra, Tween 80 được sử dụng
với mục đích làm tăng hiệu suất lại có thể tạo ra nhũ tương trong hệ xà phòng-
nước và do đó khó tách pha lycopene rắn.
41
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Trong quy trình chúng tôi khảo sát, nồng độ KOH được điều chỉnh để hệ
không quá nhớt, tốc độ quay của cánh khuấy phù hợp với khả năng của máy
và độ nhớt của hệ. Mặc dù vậy, hệ quá lỏng có thể làm giảm tiếp xúc giữa
KOH với dầu, và tăng khả năng tạo nhũ tương. KOH thêm vào dần dần để xà
phòng hoá hết dầu gấc. Nhiệt độ và thời gian phù hợp để xà phòng hoá hoàn
toàn. Nhiệt độ thấp làm chậm quá trình xà phòng hoá nhưng nếu quá cao sẽ
làm giảm lượng lycopene.
Ethanol có khả năng làm giảm khả năng tạo nhũ tương trong hệ xà
phòng.Và vì lycopene gần như không tan trong ethanol ở nhiệt độ thấp, chúng
ta có thể dùng ethanol để rửa hỗn hợp sản phẩm và làm lắng lycopene. Lượng
ethanol đủ để giảm độ nhớt đến mức thuận lợi cho quá trình nhưng cũng
không quá nhiều sẽ tốn thời gian lọc. Dung dịch NaCl thêm vào để rửa các tạp
chất rắn còn lại trên màng lọc.
Bảng 3.1. Tỉ lệ phần trăm (%) các loại axit trong màng gấc
Axit Nhóm Tỉ lệ Axit Nhóm Tỉ lệ
Oleic Palmitic Linoleic Stearic α-linoleic Arachidic C18:1 59,50 Myristic C16:0 17,31 Palmitoleic C18:2 13,98 Eicosa-11-enoic C18:0 7,45 Margaric C18:3 0,52 Erucic C20:0 0,32 Lauric C14:0 0,22 C16:1 0,18 C20:1 0,17 C17:0 0,14 C22:1 0,10 C12:0 0,04
Các axit béo không bão hoà là thành phần chính của axit béo trong màng
gấc.Bên cạnh đó cũng có các axit bão hoà như axit palmitic, axit mysistic và
axit lauric (Bảng 3.1) [36]. Quá trình xà phòng hoá được điều chỉnh từ quy
trình của Ausich và Sanders năm 1999 [37] và của Mai cùng cộng sự năm
2016 [33], gồm giai đoạn khuấy đều dầu gấc trong propylene glycol (PG) ở
50°C để thuỷ phân một phần các chất béo. Hỗn hợp sau đó tác dụng từ từ với
KOH để quá trình xà phòng hoá xảy ra hoàn toàn ở 55 °C. Sản phẩm được
42
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng khuấy đều với ethanol để dung dịch bớt độ nhớt và trở nên trong suốt, sau đó
giữ ở nhiệt độ dưới 10°C trong khoảng 2-5 giờ để lycopene và các carotenoid
rắn kết tụ dần rồi lắng xuống đáy. Sau giai đoạn lọc và rửa với ethanol và
dung dịch NaCl 0,9 %, chất rắn sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp trong
chai nâu có thổi khí nitơ.
Hiệu suất của quy trình suy ra từ nồng độ và khối lượng các chất trong
sản phẩm so với khối lượng tương đương có trong 20 g dầu. Hiệu suất trích ly
lycopene thường thấp hơn do hoạt tính oxy hoá cao của nó so với carotenoid
(Bảng 3.2).
Bảng 3.2. Hiệu suất của quy trình trích ly tối ưu
Hiệu suất Thành phần Khối lượng ban đầu Khối lượng trong sản phẩm
Lycopene β-carotene Tổng cộng 0,0394 0,1201 0,1595 0,0242 0,0796 0,1038 61,42 66,27 65,07
Đơn vị đo khối lượng g, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí
nghiệm.
Tổng lượng chất rắn thu được 0,1166 g. Hiệu suất trích ly chất rắn là
73,11%. Độ tinh khiết đạt 89,02 %, được tính bằng tỉ lệ carotenoid tổng cộng
trong chất rắn lọc được. Hiệu suất chung của quá trình là 65,07 %. Tỷ lệ
lycopene và β-carotene chỉ thay đổi nhẹ so với lúc đầu chứng tỏ các điều kiện
thí nghiệm ở trên giúp bảo vệ tốt lycopene cũng như các carotenoid khác [21].
Hiệu quả kinh tế của quá trình trích ly bột carotenoid từ gấc tươi sử dụng
phương pháp ép đùn màng gấc rồi xà phòng hoá thường đạt khoảng 70,0 % x
65,1 % = 45,5 %. Hiệu suất này có thể tăng lên đến 60,5 % nếu sử dụng các
phương pháp xử lý sơ chế màng gấc ở điều kiện phù hợp để màng gấc vỡ
43
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng bung ra hết trước khi ép, nhưng cũng phải lưu ý để đảm bảo an toàn cho các
carotenoid đã giải phóng. Tỷ lệ lycopene trong sản phẩm có thể tăng lên khi
sử dụng thêm một số dung môi để tái kết tinh (recystalize) và lọc lycopene
(như trường hợp Mẫu A bảng phụ lục 3.9). Tuy nhiên sản phẩm có thể có một
số tồn dư hợp chất hữu cơ và hiệu suất giảm đi. Do đó chúng ta không cần
thiết phải thêm giai đoạn tái kết tinh vì các carotenoid khác cũng rất có ích
cho cơ thể [21].
Ngoài ra trong một số nghiên cứu, một số chất có thể được thêm vào bảo
vệ các carotenoid vừa được giải phóng, như chất hoạt động bề mặt NaCMC
(Sodium carboxymethyl cellulose), Tween 80 [18]hoặc chất kháng oxy hoá
khác như BHT (Butylated hydroxytoluene), α-tocopherol. Chúng tôi sẽ khảo
sát vai trò và ảnh hưởng của những chất này trong quá trình trích ly cũng như
quá trình ứng dụng vào sản phẩm cụ thể trong những nghiên cứu tiếp theo.
Ngoài phương pháp trích ly từ các loại thực vật, vi khuẩn, men hoặc nấm,
các carotenoid còn có thể được tổng hợp từ 2, 6, 11, 15 - tetramethyl 2, 4, 6, 8,
10, 12, 14 – hexadecaheptaene - 1, 16 - dial và triphenyl - (3, 7 - dimethyl - 2
,6 - octadien - 1 - ylidene) - phosphine (US. Pat. No. 2,842,599) hoặc từ 3, 7,
11, 15 - tetramethylhexadeca - 2, 4, 6, 8, 10, 14 - hexaen - 1 - yl -
triphenylphosphonium bisulfate (US. Pat. No. 4,105,855) và hiện nay rất phổ
biến trong thương mại. Tuy nhiên, quá trình tổng hợp tốn thời gian, phức tạp
với nhiều bước khác nhau và thiết bị hiện đại; lycopene tổng hợp lại khó hấp
thu hơn so với lycopene trong tự nhiên [37].
Với ưu thế trong phân bố trái gấc - “trái cây từ trên thiên đường”, cũng
như vai trò quan trọng của lycopene với hàm lượng lớn trong gấc, việc đầu tư
nghiên cứu sản xuất và ứng dụng nhiều hơn các sản phẩm từ gấc tại Việt Nam
hứa hẹn tiềm năng to lớn trong tương lai gần.
44
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng 3.2. Các yếu tố ảnh hưở ng đến hiê ̣u suấ t trích ly lycopene
3.2.1 Ảnh hưởng của nồng đô ̣ KOH
Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến thu hồi lycopene đươ ̣c thể hiê ̣n trong
hình 3.2 và bảng 3.3.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến hiệu suất trích ly lycopene
Nồng đô ̣ KOH (M) Hiê ̣u suất (%)
8 10 12 14 16 18 25,70 40,41 69,32 60,12 45,08 37,60
80
70
)
60
%
50
40
30
( t ấ u s u ệ i H
20
10
0
0
5
10
15
20
Đơn vị đo nồng đô ̣ M, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.
Nồng độ KOH (M)
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến hiệu suất trích ly lycopene
Kết quả hình 3.2 cho thấ y, khi nồng đô ̣ KOH tăng từ 8M đến 12M thì hiê ̣u suất thu hồi lycopene tăng và đ ạt hiệu suất cao nhất ở 12M. Sau đó , tiếp
tục tăng nồng độ thì hiệu suất thu hồi giảm dần . Qua kết quả cho thấy , nồng
45
. Thí nghiệm
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng đô ̣ KOH có ảnh hưở ng đáng kể đến hiê ̣u suất thu hồi lycopene đưa ra 6 că ̣p thông số để so sánh mứ c đô ̣ ảnh hưở ng của nồng đô ̣ KOH đến hiê ̣u suất trích ly lycopene có sự khác nhau đáng ở mỗi că ̣p thông số , điều này có thể giải thích được bởi thời gian xà phòng hóa kéo dài khi tăng nồng độ
xảy ra hiện tượng đóng rắn , gây khó khăn trong viê ̣c t ách carotenoid . Lấy nồng đô ̣ KOH 12M cho các thí nghiê ̣m tiếp theo.
3.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đươ ̣c thể hiê ̣n trong hình 3.3 và bảng 3.4.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất trích ly lycopene
Tốc đô ̣ khuấy (vòng/phút) Hiê ̣u suất (%)
200 300 400 500 600 700 41,85 54,79 65,07 65,58 65,01 64,03
70
60
)
50
%
40
30
20
( t ấ u s u ệ i H
10
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Đơn vị đo tốc đô ̣ khuấy vòng /phút, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.
Tốc độ khuấy (vòng/phút)
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiê ̣u suất trích ly lycopene
46
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Kết quả hình 3.3 và bảng 3.4 cho thấy hiê ̣u suất thu hồi lycopene tăng và đa ̣t hiê ̣u suất cao nhất ở 500 vòng/phút. Khi tăng tốc đô ̣ khuấy thì hiê ̣u suất thu hồi có xu hướ ng giảm nhe ̣ . Kết quả cho thấy tốc đô ̣ khuấy cũng có ảnh hưở ng đáng kể đến hiê ̣u suất thu hồi lycope ne. Tuy nhiên, hiê ̣u suất thu hồi giữa tốc đô ̣ khuấy 500 rpm, 600 rpm và 700 rpm la ̣i không đáng kể . Tốc đô ̣ úc giữa các chất , do đó , phản ứng xà khuấy cao làm tăng khả năng tiếp x phòng hóa cho hiệu suất thu hồi cao hơn . Lấy tốc đô ̣ khuấy 500 vòng/phút
cho các thí nghiê ̣m tiếp theo.
3.2.3 Thờ i gian xà phòng hó a
Kết quả ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đươ ̣c thể hiện trong hình
3.4 và bảng 3.5.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đến hiệu suất trích ly
lycopene
Thờ i gian xà phòng hóa (Phút) Hiê ̣u suất (%)
30 60 90 120 150 180 38,03 59,27 65,07 57,43 55,97 52,10
, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí
Đơn vị đo thờ i gian phú t nghiệm.
30 phút đến 90 phút
Kết quả cho thấy rằng thờ i gian phản ứ ng có ảnh hưở ng đáng kể trong viê ̣c thu hồi hiê ̣u suất lycopene . Hiê ̣u suất đa ̣t cao nhất ở 90 phút. Thí nghiệm cho thấy sự khác biê ̣t đáng kể giữa các thờ i gian từ nhưng hiê ̣u suất thu hồi vớ i 120 phút và 150 phút là không đáng kể . Trong phản ứng xà phòng hóa , khi tăng thờ i gian phản ứ ng , các chất sẽ có đủ thời gian để pha trô ̣n và phản ứ ng vớ i nhau . Phản ứng xà phòng hóa có thể xảy ra
47
70
60
)
50
%
40
30
20
( t ấ u s u ệ i H
10
0
0
50
100
150
200
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng hoàn toàn và làm giảm các acid béo có trong dầu. Lấy thờ i gian xà phòng hóa 90 phút cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thời gian xà phòng hóa (Phút)
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đến hiệu suất trích ly
lycopene
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của phản ứng hóa học là nhiệt độ.Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu
suất thu hồi đươ ̣c thể hiê ̣n trong hình 3.5 và bảng 3.6. Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất trích ly lycopene Nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng (0C) Hiê ̣u suất (%)
30 40 50 60 70 80 15,72 22,38 51,65 68,20 58,70 12,50
Đơn vị đo nhiê ̣t đô ̣ 0C, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí
nghiệm.
48
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Kết quả cho thấy hiê ̣u suất tăng từ 40 0C đến 60 0C, hiê ̣u suất tăng nhanh, đa ̣t cao nhất ở 60 0C và hiệu suất thu hồi khác nhau đáng kể so với các nhiệt đô ̣ khác . Khi nhiê ̣t đô ̣ tăng đến 70 0C và 80 0C thì hiệu suất thu hồi giảm . Trong phản ứ ng xà phòng hóa , nhiê ̣t đô ̣ cao rất cần thiết cho phản ứ ng , nhiê ̣t đô ̣ cao hơn thì phản ứ ng xảy ra nhanh hơn , loại bỏ dễ dàng hơn các acid béo có trong dầu làm tăng nồng độ lycopene thu đươ ̣c. Tuy nhiên, khi nhiê ̣t đô ̣
quá cao, nó sẽ phân hủy các carotenoid , làm giảm hiệu suất thu hồi lycopene .
80
70
)
60
%
50
40
30
( t ấ u s u ệ i H
20
10
0
0
20
40
60
80
100
Vì vậy, khi tăng nhiê ̣t đô ̣ cao phải bổ sung thêm mô ̣t lươ ̣ng nhỏ chất chống oxy hóa vì nó có thể làm giảm tác đô ̣ng nhi ệt và làm tăng hiệu suất thu hồi lycopene. Lấy nhiê ̣t đô ̣ phản ứ ng 60 0C cho các thí nghiê ̣m tiếp theo.
Nhiệt độ phản ứng (0C)
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất trích ly lycopene
3.2.5 Ảnh hưởng củ a lươ ̣ng dung môi PG
Ảnh hưởng của lươ ̣ng dung môi đươ ̣c thể hiê ̣n tro ng hình 3.6 và bảng
3.7.
49
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của lượng dung môi PG đến hiệu suất trích ly
lycopene
Lươ ̣ng dung môi PG (ml) 0 6 12 18 24 30 Hiê ̣u suất (%) 21,60 29,12 65,80 61,10 60,70 59,90
Đơn vị đo thể tích ml , hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí
nghiệm.
12 ml.
. Thí
Kết quả cho thấy hiê ̣u suất tăng thu hồi tăng và đa ̣t cao nhất ở tăng lươ ̣ng PG từ 14 ml đến 24 ml thì hiê ̣u suất thay đổi không đáng kể nghiê ̣m cho thấy hiê ̣u suất không có sự khác biê ̣t đáng kể giữa 12 ml, 18 ml và 24 ml. Vì vậy, để giảm chi phí, 12 ml PG đươ ̣c sử du ̣ng cho các thí nghiê ̣m và khi lượng PG sử dụng làm hiệu suất đạt tối đa thì thêm lượng PG cũng
80
70
)
60
%
50
40
30
( t ấ u s u ệ i H
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
không có nhiều tác dụng. Lấy lươ ̣ng dung môi 12 ml cho các thí nghiê ̣m tiếp theo.
Dung môi PG (ml)
Hình 3.6. Ảnh hưởng của lượng dung môi PG đến hiệu suất trích ly lycopene
50
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Bảng 3.8. Khảo sát hiệu suất quy trình theo thông số thí nghiệm
Thông số
Khối lươ ̣ng KOH 12M (g)
3 8 65,07 120 Thời gian xà phòng hoá (Phút)
1 0 0 60 59,27 200 41,85 0 32,43 2 4 29,15 90 65,07 300 54,79 1 51,38 57,43 400 65,07 2 65,07 4 12 65,21 150 55,97 500 65,58 3 66,19
Tốc độ quay (Vòng/phút) Thời gian lắng (Giờ)
Đơn vị đo khối lượng g, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.
Bảng 3.8 tổng hợp kết quả khảo sát hiệu suất của quá trình trích ly theo
các thông số thí nghiệm chứng minh sự phù hợp của những giải thích trên.
Các thông số như tốc độ khuấy, thời gian lắng, và lượng KOH khi tăng so với
mức chuẩn 3 (tối ưu) sẽ làm tăng hiệu suất nhưng không đáng kể. Tốc độ
khuấy cũng không thể tăng nhiều do khả năng của máy và do độ nhớt của hệ.
Lượng KOH tăng và dư sau xà phòng hoá quá nhiều là không cần thiết, vừa
tốn kém hoá chất, vừa khó rửa và lọc. Thời gian lắng có thể ảnh hưởng đến
khả năng nâng công suất của quá trình này trong công nghiệp.
3.3 Phổ UV củ a lycopene
Từ phổ UV-Vis, hàm lượng của các carotenoid được suy ra từ các
phương trình trên. Phương pháp xác định đồng thời nồng độ carotene và
lycopene cho giá trị chính xác hơn phương pháp chỉ dùng riêng rẽ giá trị đỉnh
hấp thụ của lycopene (473 nm) và của carotenoid (450 nm) vì phổ của hai
chất này chồng chập nhau ở hai bước sóng trên [39].
51
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 3.7. Phổ UV-Vis trong n-hexane của cá c mẫu bột carotenoid thu được vớ i tỉ lê ̣ lycopene:β-carotene khá c nhau Hình 3.7. thể hiện phổ UV - Vis của 3 mẫu bột carotenoid khác nhau,
đưa ra 3 mẫu để so sánh dựa trên phổ đồ , trong đó Mẫu C (mẫu dựa trên khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trên chọn ra các thông số tối ưu nhất để thực hiện
mẫu, là một trong 3 sản phẩm thu được bởi quy trình xà phòng hoá tối ưu.
Mẫu A (là mẫu chuẩn [21]) có nồng độ lycopene cao và ta có thể quan sát rõ 3
đỉnh đặc trưng của lycopene phù hợp với kết quả của các tác giả khác [39],
[23]. Ở Mẫu B (mẫu thử nghiệm thời gian lọc và sấy lâu trong hơn không khí)
đỉnh ở vị trí thứ 4 không còn (Bảng 3.9 trong phu ̣ lu ̣c ) mà đỉnh đặc trưng ở
450 nm trở nên trội hơn.
52
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thu được, chúng tôi rút ra một số kết
luận sau:
1. Trích ly được bột lycopene bằng phương pháp xà phòng hóa với kiềm
sử du ̣ng propylene glycol.
2. Đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng (nồng đô ̣, tốc đô ̣ khuấy ,
nhiệt độ, thời gian và lượng dung môi ) đến hiê ̣u suất trích ly lycopene . Các kết quả thu được cho thấy phản ứng đạt hiệu suất tối ưu khi thực hiện ở điều kiện KOH 12 M, khuấy vớ i tốc đô ̣ 500 vòng/phút, ở 55 0C trong 90 phút với hiệu suất 61,42%.
3. Quy trình trích ly carotenoid mà chủ yếu là lycopene từ dầu gấc bằng
phương pháp xà phòng hoá chỉ dùng KOH và PG là một phương pháp khả thi,
an toàn và ít tốn kém. Sản phẩm có thể sẵn sàng sử dụng ngay trong thực
phẩm hoặc mỹ phẩm.Tuy nhiên khi áp dụng quy trình này vào sản xuất công
nghiệp, các thiết bị và quá trình lọc cần điều chỉnh phù hợp để có thể đạt hiệu
quả cao.
Ngoài ra, chúng tôi có một số kiến nghị như sau:
1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và trích ly bột lycopene từ bột gấc
bằng các phương pháp khác nhau như sử du ̣ng dung môi hữu cơ hay Soxhlet, đă ̣c biê ̣t là phương pháp CO 2 siêu tớ i ha ̣n để tăng hiệu suất thu hồi lycopene và rút ngắn thời gian phản ứng.
2. Từ bô ̣t lycopene đã đươ ̣c trích ly, tiến hành làm Nano lycopene để ứ ng
dụng rộng rãi và chất lượng lycopene, nâng giá thành sản phẩm.
53
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Đứ c Ba (2000). Lạnh đông rau quả xuất khẩu , NXB Nông Nghiê ̣p , Tp. HCM.
(2000). Cây thuốc nam – phòng và chữa bệnh ,
[2]. Nguyễn Hứ a Đảng NXBVăn hóa dân tô ̣c, Tp. HCM.
[3]. Đinh Ngo ̣c Lâm (1989). Cây gấc, NXB Nông Nghiê ̣p Hà Nô ̣i, Hà Nội.
[4]. Phan Thanh Sơn Nam (2008). Hóa học xanh trong tổng hợp hữu cơ, NXB
ĐHQG Hà Nô ̣i, Hà Nội.
[5]. Nguyễn Thi ̣ Kim Phu ̣ng (2007). Phương phá p cô lập hợp chất hữu cơ , NXB ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh, Tp. HCM.
[6]. Lê Đứ c Trần (1998). Cây thuốc Viê ̣t Nam , NXB KH & KT Hà Nô ̣i , Hà Nô ̣i.
[7]. Auisakchaiyoung, T. and *Rojanakorn, (2015). Effect of foam-mat drying
conditions on quality of dried Gac fruit
(Momordica cochinchinensis ) aril, InternationalFood Research Journal, 2027-
2029.
[8]. A.V. Rao, L.G. Rao, (2007). Carotenoids and human health,Pharmacol.
Res., 55, 3, 207–216.
[9]. Bailey, (2015). Lycopene extraction properties and usage, Food science
and technology, 4, 13-20.
[10]. Barberan, (2012). Improving the health-promoting properties
of fruit and vegetable products, Woodhead publishing in foood science,
technology and nutrition, 5, 7, 21-29.
54
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng [11]. B.K. Ishidaet al., (2004). Fatty Acid and Carotenoid Composition of Gac
(Momordica cochinchinensis Spreng) Fruit,J. Agric. Food Chem., 52, 2, 274–
279.
[12]. Bott, K.a., (1993). Extraction of Natural products using near critical
solvents, Chapman & Hall, London, UK.
[13]. C. Rosatiet al., (2000).Metabolic engineering of beta-carotene and
lycopene content in tomato fruit, Plant J., 24, 3, 413–419.
[14]. Ciriminna, (2016). Lycopene: Emerging production methods and
applications of a valued carotenoid, Chemistry and Engineering, 2-7.
[15]. D. Cvetkovic D. Markovic, (2008). Stability of carotenoids toward UV-
irradiation in hexane solution, J.Serbian Chem. Soc., 73, 1, 15-27.
[16]. Enriquez, (2013). Carotenoids extraction and quantification, RSC
Publishing, 3-8.
[17]. F. Khachiket al.,(1992). Carotenoids Part A: Chemistry, Separation,
Quantitation and Antioxidation, Elsevier, 213.
[18]. F.A. De Sousaet al., (2014). Influence of ripening stages of tomatoes in
the analysis of pesticides by gas chromatography,J. Braz. Chem. Soc.,25,
8,1431–1438.
[19]. H. Aokiet al., (2002). Carotenoid Pigments in GAC Fruit (Momordica
cochinchinensis SPRENG),Biosci. Biotechnol. Biochem., 66, 11, 2479–2482.
[20]. H.C. Mai et al., (2013). Optimization of enzyme-aided extraction of oil
rich in carotenoids from gac fruit (Momordica cochinchinensis Spreng.),Food
Technol. Biotechnol., 51, 4, 488–499.
55
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng [21]. H.C. Mai, V. Truong, F. Debaste, (2016). Carotenoids purification from
gac (Momordica cochinchinensis Spreng) fruit oil,J. Food Eng., 172, 2–8.
[22]. Helgason, (2009). Beta Carotene encapsulated within solid lipid
nanoparticles, Food chem, 1-7.
[23]. I.M. Soroka et al., (2012). Spectroscopy analysis for simultaneous
determination of lycopene and b-carotene in fungal biomass of blakeslea
trispora,Acta Biochim. Pol., 9, 1, 65–69.
[24]. J.R. Bailey, (2012). Lycopene-Food sources, potential role in human
health and antioxidant effects, Food scien., New York: Nova Science.
[25]. Kaur, (2008). Effect of extraction conditions on lycopene extractions
from tomato processing waste skin using response surface methodology,
[26]. Lilwani, (2015). Extraction and isolation of lycopene form various
natural sources, IOSR Journal of Biotechnology and Biochemistry, 1-3.
[27]. Liana Maria Alda, (2012). Lycopene content of tomatoes and tomato
products, Journal of Agroalimentary Processes and
Technologies, 2, 3.
[28]. L.T. Vuong, J.C. King, (2003). A method of preserving and testing the
acceptability of gac fruit oil, a good source of b-carotene and essential fatty
acids,Food Nutr. Bull., 24, 2, 24–230.
[29]. L.T. Vuonget al., (2006). Momordica cochinchinensis Spreng.(gac) fruit
carotenoids reevaluated, J. FoodCompos. Anal., 19, 6–7, 664–668.
[30]. L. Zechmeister, A. Polgár, (1943). Cis-trans Isomerization and Spectral
Characteristics of Carotenoids and Some Related Compounds, J. Am. Chem.
Soc., 65, 8, 1522–1528.
56
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng [31]. L. Zechmeisteret al.,(1943). Spectral Characteristics and Configuration
of Some Stereoisomeric Carotenoids Including Prolycopene and Pro-γ-
carotene,J. Am. Chem. Soc., 65, 10, 1940–1951.
[32]. M. Kristensonet al, (1997).Antioxidant state and mortality from
coronary heart disease in lithuanian and swedish men: concomitant cross
sectional study of men aged 50, BMJ, 314, 7081.
[33]. P. Lvetal., (2015). Changes in carotenoid profiles and in the expression
pattern of the genes in carotenoid metabolisms during fruit development and
ripening in four watermelon cultivars,Food Chem., 174, 52–59.
[34]. P.M. Choksi, V.Y. Joshi, (2007). A Review on Lycopene – Extraction,
Purification, Stability and Applications,Int. J. Food Prop., 10, 2, 289–298.
[35]. P. Singhet al., (2012). Lycopene antioxidant activity in cosmetics
meadow, Inter. Research J ofPha., 3, 1,46–47.
[36]. Rizvi, S.S.H., (1994). Supecritical fluid Processing of food and
biomaterial,. Chapman & Hall, London, UK.
[37]. R.L. Ausich, D.J. Sanders, (1999). Process for the isolation and
purification of lycopene crystals,US. Pat.5858700.
[38]. R. Filipcikovaet al., (2015). Lycopene improves the distorted ratio
between AA/DHA in the seminal plasma of infertile males and increases the
likelihood of successful pregnancy,Biomed. Pap., 159, 1, 77–82.
[39]. S.Machmudah, M. Goto, (2013). Methods for extraction and analysis of
carotenoids, Nature, 188.
[40]. Saima haroon, (2014). Extraction of Lycopene from Tomato Paste and
its Immobilization for Controlled Release, Food Chem, 3, 13, 20-35, 50-107.
57
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng [41]. T.C. Kha et al., (2013). Effects of Gac aril microwave processing
conditions on oil extraction efficiency, and β-carotene and lycopene contents,
J. Food Eng., 117, 4, 486–491.
[42]. W. Angkananon, V. Anantawat, (2015). Effects of Spray Drying
Conditions on Characteristics, Nutritional Value and Antioxidant Activity of
Gac Fruit Aril Powder, Rev. Integr. Bus. Econ. Res., 4.
[43]. W.W. Fish, (2012). Refinements of the attending equations for several
spectral methods that provide improved quantification of beta-carotene
and/or lycopene in selected foods,Postharvest Biol. Technol.,66.
[44]. Waikato, (2014). Extraction lycopene from tomato waste, Food Chem,
13, 25-67, 89-107.
58
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
PHỤ LỤC
50 g bô ̣t gấc
Khuấy từ ở 500C trong 60 phút, 400 rpm Thêm 2.5g KOH
Hỗn hơ ̣p A
Lọc lấy chất rắn và rửa cho đến pH=7
Rửa với 3V Ethanol và 1V Ethanol:NaCl tỷ lệ (7:3)
Chất rắn B
Ngâm vào dung môi Diethyl ether
Lọc lấy dịch
Hỗn hơ ̣p C
Dung di ̣ch D
Cô quay với hệ khép kín
Lycopene
Thổi N2 lỏng làm khô bột
Đo UV-Vis
Hình 3.8. Quy trình trích ly lycopene từ bột gấc
59
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
20 g dầu gấc
Khuấy từ 60 phút ở 500C, 400 rpm
Dung di ̣ch A
8ml KOH 12M Khuấy từ 90 phút ở 550C, 400 rpm
Dung di ̣ch B
Khuấy từ đến trong dung dịch, 400 rpm 4M Ethanol
Dung di ̣ch C
Lọc với giấy lọc 0.2µm, rửa cho đến pH=7 Rửa với 1V hỗn hợp Ethanol:NaCl tỷ lệ (1:1)
Thổi N2 lỏng làm khô
Chất rắn D
Bột Lycopene
Thêm 5ml n-Hexane
Đo UV-Vis
Hình 3.9. Quy trình trích ly lycopene từ dầu gấc
60
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Vũ Thị Hồng Phượng
Bảng 3.9. Đỉnh phổ hấp thụ và thành phần lycopene, carotene trong các mẫu ở hình 3.7.
C_bcar C_bcar Mẫu Vị trí 1 Vị trí 2 Vị trí 3 Vị trí 4 A_450 A_503 C_lyc C_bcar +C_lyc /C_lyc
A 422* 445 471 502 0,487 0,566 1,706 0,457 2,164 0,268
B 424* 450 475 0,853 0,254 0,392 2,979 3,371 7,593
C 423* 449 472 - 503* 0,722 0,340 0,773 2,151 2,924 2,782
*: Sounder – vị trí vai, Đơn vị đo nồng độ mg/l, bước sóng nm.
61
