Các phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc.

ĐẶT VẤN ĐỀ Khi nhắc đến gấc người Việt Nam thường nghĩ ngay đến món xôi gấc, bởi nó đã trở thành món ăn truyền thống của mọi gia đình Việt Nam trong các ngày lễ. Màu đỏ của gấc cũng là một biểu tượng của những điều may mắn trong cuộc sống. Không chỉ mang lại những giá trị truyền thống, gấc còn là một loại trái cây mang nhiều giá trị dinh dưỡng, cũng như giá trị về y học và hóa mỹ phẩm. Từ xưa, người dân Việt Nam đã sử dụng dầu gấc cho phụ nữ mang thai và trẻ nhỏ để phòng ngừa các bệnh về mắt như quáng gà, khô mắt, thiếu vitamin A. Ngày nay với công nghệ càng ngày càng hiện đại, gấc và các sản phẩm từ gấc được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Dầu gấc, được chiết xuất từ màng của hạt gấc, chứa hàm lượng cao các lycopen, βcaroten, vitamin E và nhiều hợp chất có giá trị khác. Dầu gấc có tác dụng phòng ngừa và chữa bệnh khô giác mạc, bệnh quáng gà, suy dinh dưỡng ở trẻ em. Chất béo trong dầu gấc chủ yếu là omega 9 và omega 6 là những chất quan trọng giúp phát triển não bộ, võng mạc mắt và sợi thần kinh trung ương. Thành phần lycopen và βcaroten có trong dầu gấc có tác dụng bảo vệ cơ thể khỏi những yếu tố độc hại của môi trường xung quanh như là các chất độc hóa học, các tia phóng xạ, ngoài ra nó còn có khả năng ngăn ngừa ung thư. Hiện nay đã có một số nghiên cứu đề cập đến phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc. Tuy nhiên những nghiên cứu này chưa nhiều và vẫn ở quy mô phòng thí nghiệm. Để có cái nhìn tổng quan hơn về các phương pháp trích ly dầu gấc em thực hiện đồ án:Tổng quan tài liệu về các phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Khi nhắc đến gấc người Việt Nam thường nghĩ ngay đến món xôi gấc, bởi

nó đã trở thành món ăn truyền thống của mọi gia đình Việt Nam trong các ngày

lễ Màu đỏ của gấc cũng là một biểu tượng của những điều may mắn trong cuộc sống

Không chỉ mang lại những giá trị truyền thống, gấc còn là một loại trái cây mang nhiều giá trị dinh dưỡng, cũng như giá trị về y học và hóa mỹ phẩm

Từ xưa, người dân Việt Nam đã sử dụng dầu gấc cho phụ nữ mang thai và trẻ nhỏ để phòng ngừa các bệnh về mắt như quáng gà, khô mắt, thiếu vitamin A Ngày nay với công nghệ càng ngày càng hiện đại, gấc và các sản phẩm từ gấc được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu của cuộc sống Dầu gấc, được chiết xuất từ màng của hạt gấc, chứa hàm lượng cao các lycopen, βOcaroten, vitamin E và nhiều hợp chất có giá trị khác Dầu gấc có tác dụng phòng ngừa và chữa bệnh khô giác mạc, bệnh quáng gà, suy dinh dưỡng ở trẻ em Chất béo trong dầu gấc chủ yếu là omega 9 và omega 6 là những chất quan trọng giúp phát triển não bộ, võng mạc mắt và sợi thần kinh trung ương Thành phần lycopen và βOcaroten có trong dầu gấc có tác dụng bảo vệ cơ thể khỏi những yếu tố độc hại của môi trường xung quanh như là các chất độc hóa học, các tia phóng xạ, ngoài ra nó còn có khả năng ngăn ngừa ung thư

Hiện nay đã có một số nghiên cứu đề cập đến phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc Tuy nhiên những nghiên cứu này chưa nhiều và vẫn ở quy

mô phòng thí nghiệm Để có cái nhìn tổng quan hơn về các phương pháp trích ly

dầu gấc em thực hiện đồ án:Tổng quan tài liệu về các phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc.

Phần I: Giới thiệu về gấc

1.1 Nguồn gốc, tên gọi

Tên khoa học: Momordica cochichinesise (lour) Spreng

Họ: Cucurbitaceae

Chi: Momordica

Loài: M cochinchinensis

Cây gấc thuộc họ bầu bí, chi mướp đắng và được tìm thấy ở vùng nhiệt đới của châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Việt Nam, Lào, Thái Lan [1MUI] Ở mỗi nước thì có mỗi tên gọi khác nhau, Trung Quốc gọi là mộc miết quả, Thái Lan gọi là má khẩu, tiếng Anh là chinese bitter melon hay chinese bitter cumcumber

Hình 1.1 Giàn gấc 1.2 Đặc điểm hình thái

Cây gấc là loài cây thân thảo dây leo, nó thường leo dựa vào thân các cây khác, chiều dài có t đạt đến 15 mét Mỗi năm vào cuối đông, sau khi thu hoạch quả, người ta thường đốn gốc cây, đến mùa xuân từ gốc cũ sẽ mọc ra nhiều cành mới Thân cây gấc có tiết diện góc, có nhiều đốt, mỗi đốt sẽ có 1 lá Lá gấc nhẵn mọc so le, mặt trên có màu xanh lục thẫm, mặt dưới có màu xanh nhạt Lá gấc to bằng bàn tay và xòe kiểu chân vịt, chia thùy khá sâu, thường có 3O5 dẻ Bên cạnh cuống lá có mọc “tay leo” giống dây bí hay dây mướp, dễ cuốn vào cọc

hay cây khác Gấc là loài cây đơn tính khác gốc, tức là có cây đực và cây cái khác nhau Ở Việt Nam hoa gấc thường nở vào tháng 5, tháng 6 ở miền Bắc, miền Nam thì có nhiều vụ hơn Hoa có màu vàng nhạt, hình loa kèn, mọc ở nách

lá, đài sắc xanh

Hình 1.2 Quả gấc Trái gấc có hình tròn hoặc hình bầu dục, nặng khoảng 500O 1600g, chiều dài khoảng 10O23cm [18MUI] Quả có màu xanh, nhiều gai, khi chín chuyển dần

từ màu vàng sang màu đỏ Bên trong quả là lớp cơm màu vàng, mềm; tiếp theo

là đến là lớp hạt gấc được bao bọc bởi lớp màng màu đỏ Hạt gấc xếp thành hàng dọc và thường chia thành 4O6 múi Hạt gấc có màu đen, hình tròn dẹt, mép hạt có nhiều răng cưa nhìn giống con ba ba nhỏ Bên trong hạt có nhân màu trắng chứa nhiều tinh dầu khoảng 55,3% [23MUI]

Có 2 loại gấc được trồng phổ biến ở Việt Nam:

Gấc nếp: trái to, gai to, ít gai, có nhiều hạt Khi chín chuyển sang màu đỏ cam rất đẹp, cơm gấc có màu vàng tươi, màng hạt có màu đỏ tươi rất đậm, màng gấc dày

Gấc tẻ: Trái nhỏ hoặc trung bình vỏ dày tương đối có ít hạt, gai nhọn, trái chín

bổ ra bên trong cơm có màu vàng nhạt và màng đỏ bao bọc hạt thường có màu

đỏ nhạt hoặc màu hồng không được đỏ tươi đậm như gấc nếp

1.3 Ứng dụng của gấc trong đời sống

Hầu hết các bộ phận trên cây gấc đều có những ứng dụng nhất định trong y học cũng như thực phẩm và mỹ phẩm

Thân và rễ gấc được dùng để trị bệnh tê thấp, đau nhức xương

Lá gấc non được dùng để điều trị mụn nhọt, có khi còn được sử dụng để trị sưng

vú hay áp xe Người ta cũng thường dùng lá gấc non thái chỉ để làm gia vị cho món “củ niễng xào tươi”

Nhân hạt gấc cũng là một vị thuốc quý Trong nhân hạt gấc có 6% nước, nhưng lại có nhiều dầu (55,3% chất béo), 16,6% protein, 2,9% glucid, 1,8% tanin và 11,7% chất không xác định được Ngoài ra, còn có các men photphataza, invectaza, peroxydaza Hạt gấc có thể dùng uống (mỗi ngày 1 nhân nướng chín), nhưng chủ yếu là dùng bôi ngoài không kể liều lượng, có tác dụng chữa mụn nhọt, tiêu thũng, dùng trong những trường hợp ngã, bị thương, sang độc, phụ nữ sưng vú, hậu môn sưng thũng [23MUI]

Người dân Việt Nam thường sử dụng màng hạt gấc để đồ xôi bởi màu đỏ tự nhiên của nó tạo nên món xôi gấc Không chỉ làm thay đổi màu sắc của gạo, các thành phần có trong màng hạt gấc đã tạo nên hương vị đặc trưng của món xôi gấc.Cũng bởi vì sắc đỏ này nên món xôi gấc rất được ưa chuộng trong các dịp khao vọng, cưới hỏi, hay lễ tết như một biểu tượng của sự may mắn

Gần đây, quả gấc đã bắt đầu được tiếp thị ra ngoài khu vực châu Á trong dạng nước ép trái cây bổ dưỡng, dầu gấc do nó có chứa hàm lượng tương đối cao các dinh dưỡng thực vật

Phần II: Giới thiệu về dầu gấc

2.1.Thành phần hóa học

Màng đỏ của hạt quả gấc chín có thành phần %: Nước 77, protein 2,1; lipid 7,9; glucide 10,5; xơ 1,8; và muối khoáng 0,7 Khi sấy khô 60O70 oC, có thành phần

%: nước 7,1; protein 9,0; glucide 40,4; lipid 27,8; xơ 12,1; và muối khoáng 3[27MUI]

2.1.1 Lipid:

Thành phần chính của lipit trong màng gấc là chất béo Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, chất béo có nghĩa là 1 hợp chất hóa học dạng este phức tạp được tạo thành từ glixerin và axit béo

Thông thường nhóm hợp chất lipid gồm có: chất béo và các chất tương tự chất béo Các chất này có khả năng hòa tan mạnh trong các loại dung môi hữu

cơ không cực như: hecxan, clorofoc, ete, etylic và petrol…và không tan trong nước

Dưới tác dụng của nhiệt độ và enzyme các este bị phân giải tạo thành các acid béo và glycerin Theo nghiên cứu của Betty K Ishida và các cộng sự cho thấy trong dầu gác chứa hàm lượng cao các acid palmitic (29%), oleic (32% )và acid linoleic (28%) [10MUI] Đây đều là các acid béo cần thiết cho cơ thể của con người Trong đó acid lioleic (omega 6) là một loại vitamin F

Bảng 2.1Thành phần các acid béo có trong dầu gấc[21MUI]

Tên acid mg/100g thịt hạt % acid béo Loại acid

2.1.2 βO Caroten:

Caroten công thức chung là C40H56, trong dầu chúng là 1 hỗn hợp gồm 2 dạng α và βOcaroten làm cho dầu có màu vàng Tỷ lệ giữa 2 cấu tử có thể khác nhau tùy thuộc vào loại dầu Caroten ở dạng tinh khiết là 1 chất rắn có màu đỏ chói, dễ dàng kết tinh bằng dung môi hữu cơ Ngoài đặc tính màu các hợp chất này còn có tính ẩn vitamin bởi vì chúng dễ dàng chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể Caroten rất bền với kiềm nhưng dễ dàng bị ánh sáng và chất oxi hóa làm biến đổi

Hình 2.1 Công thức cấu tạo βO Caroten

Hàm lượng của βO Caroten có trong dầu gấc tương đối cao, khoảng 408µg/g nguyên liệu tươi [1MUI] Hàm lượng βO caroten trong gấc cao hơn cả trong cà chua, khoai tay, khoai lang, cải xanh [2MUI]

Hình 2.2 Hàm lượng betaO caroten trong gấc và một số rau và trái cây khác

βO Caroten dưới tác dụng của men carotenaza có trong gan và thành ruột, 1 phân

tử βOcaroten được chuyển thành 2 phân tử vitamin A, nhưng trên thực tế, hiệu suất lý thuyết đó không bao giờ đạt được trong cơ thể sinh vật Do đó liều dùng của βOcaroten thường gấp đôi liều dùng của vitamin A Vitamin A rất cần cho cơ thể, có ảnh hưởng tới sự chuyển hóa lipit, nguyên tố vi lượng và photpho, nó duy trì sự hoàn chỉnh của biểu mô như da và niêm mạc, với sự có mặt của vitamin A các tế bào biểu mô được kích thích để sản sinh ra chất nhầy và nếu thiếu vitamin A các tế bào biểu mô này sẽ teo đi thay vào đó là các tế bào sừng hóa, điển hình là bệnh khô mắt, tế bào giác mạc bị sừng hóa làm mất độ trong suốt của giác mạc dẫn tới mù lòa Trong phạm vi thị giác, vai trò của vitamin A

đã được xác định rõ, nó tham gia vào sự hình thành chất rhodopsin, nếu chế ăn uống thiếu vitamin A thì nồng độ chất rhodopsin ở võng mạc sẽ giảm xuống, các

que võng mạc có biến đổi về hình dạng dẫn tới những rối loạn về thị giác nhất là trong lúc hoàng hôn như bệnh quáng gà

O Vitamin A còn là 1 yếu tố cần cho sự sinh trưởng Những phụ nữ có thai và trẻ

sơ sinh có nhu cầu vitamin A lớn hơn người thường 3,5 O 5mg một ngày) Vitamin A có tác dụng tăng sức đề kháng của cơ thể, chống nhiễm khuẩn ở mọi lứa tuổi (đặc biệt ở trẻ em) dùng bôi lên các vết thương, vết loét, vết bỏng làm cho chóng lành và trong bệnh lao phổi

Không chỉ là một tiền vitamin A, βO caroten còn là một hợp chất chống oxy hóa

Nó giúp ngăn ngừa quá trình lão hóa của tế bào và là hợp chất giúp chống lại các tác động xấu của môi trường (chất phóng xạ, chất độc hóa học ) đến cơ thể con người [11MUI]

2.1.3 Lycopen

Lycopen là một carotenoid có màu đỏ Nó thuộc nhóm chất màu hòa tan trong chất béo Trong hơn 600 carotenoid khác nhau thì lycopen là một carotenoit được phát hiện thấy chủ yếu trong huyết tương của người Đây cũng là chất có khả năng chống lão hóa mạnh và có thể vô hiệu hóa khoảng 75% các chất ung thư Lycopen là hợp chất chống oxy hóa và điều trị ung thư tuyến tiền liệt Khi vào trong cơ thể người, lycopen không có hoạt tính vitamin, nó lắng đọng ở trong gan, phổi, tuyến tiền liệt, ruột, biểu bì da Chúng tập trung ở màng tế bào nhiều hơn những carotenoid khác Nó cũng là carotenoit duy nhất có khả năng chống lại chứng nhồi máu cơ tim và bảo vệ gen khỏi bị tổn thương (cơ thể không tự tổng hợp được chất này) Dầu gấc chưa nhiều lycopen đến mức chúng

có thể tự kết tinh thành những tinh thể [6MUI] Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng lycopen giảm dần khi trái gấc càng chín [1MUI]

Hình 2.3 Công thức cấu tạo của lycopen Khi so sánh hàm lượng lycopen trong các loài thực vật như cà chua, bưởi, đu đủ, tầm xuân, dưa hấu, gấc người ta nhận thấy rằng hàm lượng lycopen trong gấc là cao nhất[1MUI]

Hình 2.4 Hàm lượng lycopen trong một số loại rau quả

2.1.4 Vitamin

Trong dầu gấc có chưa nhiều vitamin hòa tan trong chất béo như vitaminA, D,

E, K Trong đó nhiều nhất là vitamin E Theo kết qả nghiên cứu của Lê Thúy Vương thì hàm lượng vitamin E có trong bột gấc khoảng 76mg/g [1MUI]

2.2 Tính chất hóa lý

2.2.1 Tính chất vật lý

Dầu gấc có tỷ trọng nhẹ hơn nước d = 0.46O 0,97 ở 20oC Dầu gấc có tính nhớt, nhiệt độ càng cao thì tính nhớt càng giảm tan tốt trong các dung môi hữu cơ như là hexan, ether dầu hỏa, etanol, aceton, cloroform Không tan trong nước và cồn lạnh

2.2.2 Tính chất hóa học

O Phản ứng thủy phân: với sự có mặt của nước hoặc hơi nước, dầu bị thủy phân thành acid béo và glyxerin, phản ứng có xúc tác của acid vô cơ hay enzyme

O Phản ứng oxy hóa: Khi tiếp xúc với oxy không khí, glycerit và acid béo có thể tác dụng với oxy chủ yếu theo mạch cacbon Kết quả của quá trình oxy hóa là làm xuất hiện những chất mới có tính chất mới Các sản phẩm thường là perocid, cetoacid Quá trình oxy hóa này làm thay đổi tính chất cảm quan như mùi, vị của dầu Đây là nguyên nhân gây nên sự ôi khét dầu

O Phản ứng hydrogen hóa: trong các điều kiện thích hợp (áp suất cao, nhiệt độ cao, Niken xúc tác) các acid béo không no sẽ thực hiện phản ứng cộng với H2

để chuyển nối đôi thành nối đơn và chuyển đồng phân từ dạng cis sang trans 2.3.Ứng dụng của dầu gấc

Về y học: Dầu gấc chứa hàm lượng cao các βO caroten đây là một tiền Vitamin A giúp phòng chống các bệnh về mắtTừ xa xưa, dầu gấc đã được sử dụng cho phụ nữ mang thai và trẻ nhỏ bởi tác dụng tuyệt vời của nó Ngày nay, người ta còn thấy răng các hợp chất chống oxy hóa có trong dầu gấc đặc biệt là lycopen và βO caroten còn có tác dụng chống lại các tế bào ung thư rất hiệu quả

Về thực phẩm: dầu gấc là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng Theo một thử nghiệm cho thấy, Những trẻ em ở Việt Nam sủa dụng xôi gấc hằng ngày trong vòng 30 ngày giúp cải thiện đáng kể nồng độ retinol, α và βO caroten

và lycopen ở trẻ em trước tuổi đến trường[1MUI] Người ta còn sủa dụng dầu gấc như là một chất màu thực phẩm,

Về hóa mỹ phẩm: màu đỏ có trong dầu gấc là một chất màu tự nhiên an toàn đối với cơ thể Việc sử dụng màu đỏ có trong dầu gấc hoàn toàn có thể thay thế được chất màu tổng hợp Sudan thường dùng trong các loại mỹ phẩm Việc thay thế sudan nhằm hạn chế được các tác hại mà chấtmàu này gây ra nhất là nguy cơ mắc bệnh ung thư

Phần III: Các phương pháp trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc

3.1 Phương pháp truyền thống

O Nguyên tắc

Đây là phương pháp thường được sử dụng trong các hộ gia đình Người ta tiến hành tách màng hạt gấc, sau đó nấu màng này với dầu thực vật, mỡ lợn, Dầu được đun nóng đến khoảng 60O 70 oC, sau đó cho màng gấc vào, đảo đều tay, cho lửa nhỏ Trong quá trình này thì chất béo trong gấc sẽ được hòa tan bởi mỡ hay là dầu thực vật Sau đó người ta sẽ tiến hành lọc để tách lớp màng gấc ra khỏi dầu [21MUI]

O Ưu điểm: Phương pháp này rất đơn giản, dễ thực hiện, không đòi hỏi thiết bị phức tạp

O Nhược điểm: phương pháp này không tách được dung môi ra khỏi dầu gấc Do đó sẽ đưa thêm cả thành phần cholesteron vào trong dầu gấc

3.2 Phương pháp ép

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các tác nhân cơ học để đẩy dầu ra khỏi nguyên liệu Nguyên liệu khô sẽ được chưng hoặc hấp để gia ẩm trước khi cho vào thiết bị ép Dầu thô sau khi ép sẽ được đưa đi làm sạch, tách tạp chất Các thiết bị ép thường được sử dụng trong sản xuất dầu như là máy ép thủy lực, máy ép vít tải Ở quy mô phòng thí nghiệm, Tuyen Chan Kha và các cộng sự

đã tiến hành bọc nguyên liệu sau khi hấp vào trong bốn lớp vải lọc và tiến hành

ép bằng máy ép thủy lực ở 175Kg/cm2 [7MUI] Cũng trong nghiên cứu này , khi tiến hành so sánh hiệu suất trích ly dầu giữa phương pháp ép và trích ly bằng Soxhlet, người ta nhận thấy rằng: Sản lượng dầu thu được bằng khai thác Soxhlet cao hơn nhiều so với khai thác bằng phương pháp ép

O Ưu điểm: Phương pháp ép rất đơn giản,

O Nhược điểm: Hiệu suất thu hồi dầu thấp Chất lượng dầu sản xuất ra không ổn định Đối với các nguyên liệu ít dầu thì hiệu quả kinh tế không cao khi

sử dụng phương pháp này

3.3 Phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ

3.3.1 Nguyên tắc

Phương pháp này là dựa vào khả năng hòa tan dầu mỡ của các dung môi hữu cơ như là hexan, ether dầu khí, aceton, cồn Người ta sử dụng các dung môi

hữu cơ với tỷ lệ thích hợp để trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc Nguyên tắc của phương pháp là trong quá trình ngâm chiết thì dầu chuyển từ nguyên liệu vào dung môi nhờ quá trình khuếch tán phân tử (chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi) và khuếch tán đối lưu (chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung môi) Ban đầu dung môi chỉ hòa tan dầu trên bề mặt nguyên liệu, sau đó dung môi sẽ thấm sâu vào bên trong tiếp tục hòa tan dầu trong các ống mao quản tạo ra mixen (dung dịch dầu trong dung môi) Mixen này sẽ được làm sạch bằng các phương pháp như lắng, lọc, ly tâm Chưng cất mixen ta thu được dầu thô và dung môi thu hồi [6MUI]

Ưu điểm: Hiệu suất trích ly cao, ít gây ảnh hưởng đến các thành phần có giá trị trong dầu gấc như là lycopen, βO caroten, vtamin E

Nhược điểm: O Sử dụng nhiều dung môi hữu cơ, nếu không trách dung môi triệt

để thì sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe khi sử dụng dầu gấc

O Phương pháp này tiến hành phức tạp hơn, nhiều dụng cụ thiết bị hơn

Có nhiều cách để trích ly dầu bằng dung môi hữu cơ Người ta có thể tiến hành ngâm chiết hoặc là tiến hành trích ly dầu bằng hệ thống Soxhlet

3.3.2 Các dung môi thường được sử dụng để trích ly

3.3.2.1 nO Hexan [43MUI]

Công thức phân tử là CH3(CH2)4CH3

Khối lượng phân tử là 86,18 g/mol

Nhiệt độ sôi 69 oC

Là chất lỏng không màu, không tan trong nước, tan trong aceton, ete, etanol.Thường được sử dụng để làm dung môi, để trích ly chất béo, pha loãng sơn, làm môi trường phản ứng polime hóa

3.3.2.2 Aceton [44MUI]

Công thức phân tử Aceton là hợp chất hữu cơ, có công thức là (CH3)2CO Khối lượng phân tử: 58,04 g/mol

Nhiệt độ sôi: 56O 57 oC