Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm

Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin .... Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

Khoa : CNSH & CNTP

Khóa : 2010 - 2014

Giảng viên hướng dẫn : 1 Th.S Nguyễn Đức Tiến

(Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch)

2 Th.S Trần Thị Lý

(Khoa CNSH & CNTP - Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên)

Thái Nguyên, năm 2014

trung thực

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Lê Thị Trúc

Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Đức Tiến –Viện

Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và Th.S Trần Thị Lý – Khoa

Công sinh học và Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình và bè bạn xung quanh

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Đức Tiến –

Trưởng Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Trần Thị Lý – Khoa Công nghệ thực phẩm

– Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã hướng dẫn, động viên, hỗ trợ phương tiện nghiên cứu, kiến thức và đã có những góp ý sâu sắc trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài

Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm

và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp đỡ tôi trong

quá trình học tập và nghiên cứu những lời cảm ơn chân thành nhất

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Lê Thị Trúc

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích và yêu vầu 2

2.1 Mục đích 2

2.2 Yêu cầu 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về rong Mơ 3

2.1.1 Nguồn gố, phân bố và phân loại 3

2.1.2 Thành phần hóa học và giá trị của rong Mơ 4

2.1.3 Tình hình khai thác rong Mơ 7

2.2 Rong Mơ muticum 7

2.2.1 Nguồn gốc của rong Mơ muticum 7

2.2.2 Đặc điểm thực vật học 8

2.3 Giới thiệu về fucoxanthin 8

2.3.1 Khái niệm fucoxanthin 8

2.3.2 Sự ổn định của fucoxanthin 9

2.3.3 Vai trò của fucoxanthin 9

2.3.4 Ứng dụng của fucoxanthin trong thực phẩm 10

2.4 Trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin 11

2.4.1 Cơ sở khoa học của quá trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 11

2.4.2 Một số phương pháp trích ly các hoạt chất sinh học 12

2.4.3 Một số quá trình xảy ra trong quá trình trích ly 13

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rong Mơ 15

2.4.5 Tình hình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong nước

và trên thế giới 16

2.5 Thu nhận chế phẩm fucoxanthin từ rong Mơ muticum 17

2.5.1 Cô đặc dịch sau khi trích ly 17

3.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 20

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 20

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu 20

3.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 20

3.2 Nội dung nghiên cứu 20

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 20

3.2.2 Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi,

tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 20

3.2.4 Lọc, cô dịch trích ly và thu nhận chế phẩm fucoxanthin 21

3.2.5 Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ 21

3.3 Phương pháp nghiên cứu 21

3.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 21

3.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hoá lý 27

3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 28

Phần 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Xác định kích thước nguyên liệu cho quá trình khi trích ly fucoxanthin 29

4.2 Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi,

tỷ lệ dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 30

4.2.1 Xác định loại dung môi ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 30

4.2.2 Xác định nồng độ ethanol ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 31

4.2.3 Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi

đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 32

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp, nhiệt độ, thời gian và số lần trích ly

đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34

4.3.1 Xác định ảnh hưởng của phương pháp đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34

4.3.2 Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 35

4.4 Xác định ảnh hưởng nhiệt độ cô đặc đến quá trình thu nhận chế phẩm

fucoxanthin 38

4.5 Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 39

4.5.1 Sơ đồ quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 39

4.5.2 Thuyết minh quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 41

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42

5.1 Kết luận 42

5.2 Đề nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

Bảng 2.1 Diện tích và mật độ rong Mơ ở vùng biển Việt Nam năm 2010 [1] 3

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [4] 6

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới hiệu quả trích ly fucoxanthin 29

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 31

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 32

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi

tới hiệu quả trích ly fucoxanthin 33

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 35

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 36

Bảng 4.8 Ảnh hưởng số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 37

Bảng 4.9 Ảnh hưởng cô đặc đến hiệu quả trình thu nhận chế phẩm 38

Hình 2.1 Rong Mơ muticum 8

Hình 2.2 Cấu trúc phân tử của fucoxanthin 9

Hình 2.3 Chế phẩm và một số sản phẩm chứa fucoxanthin 11

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ trích ly fucoxanthin từ rong Mơ 40

Phần 1 MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một nước có lợi thế về biển Theo Bộ Khoa học và Công nghệ: Đường bờ biển Việt Nam có tổng chiều dài là 3350 km, diện tích trên 1.000.000 km2 Tạo điều kiện thuận lợi khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật như: Tôm, cua, cá, mực… Bên cạnh đó, các sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật rất có giá trị Trong đó, rong Mơ là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao

Rong Mơ tên khoa học là Sargassum Là một loài thuộc ngành rong Nâu,

sống tập trung ở các vùng ven biển, đặc biệt ở các vùng có bãi đá ngầm Nước ta, có đường bờ biển dài với nhiều bãi đá ngầm thích hợp cho rong Mơ phát triển mạnh Chúng phân bố rộng kéo dài từ vùng biển Quảng Ninh đến Kiên Giang Tập trung nhiều nhất ở vùng bờ biển của các tỉnh như: Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa và Ninh Thuận Mật độ rong Mơ ở các vùng biển khoảng 5,5 kg/m2 có khi lên đến 7 kg/m2 mặt nước Tạo nên nguồn nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến

và môi trường nuôi trồng thuận lợi Rong Mơ có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như: Protein, lipid, acid alginic, đặc biệt là fucoxanthin

Fucoxanthin có công dụng là một chất chống viêm, tăng cường miễn dịch, bảo vệ mạch máu của não, chăm sóc và làm trắng da, đặc biệt tác dụng chống béo phì và giảm cân (ức chế chất béo làm giảm mỡ ở nội tạng) Ngoài ra, fucoxanthin còn gia tăng việc hấp thụ insulin giúp chống bệnh đái tháo đường… [8]

Ở nước ta hiện nay, chưa có công trình nghiên cứu về trích ly fucoxanthin từ rong Mơ Trong khi đó một số nước phát triển như: Trung Quốc, Nhật, Mỹ… nhập khẩu rong Mơ nguyên liệu thô từ nước ta Sau đó, bán lại chế phẩm từ rong Mơ, đặc biệt là fucoxanthin với giá thành cao Việc nghiên cứu, trích ly ra hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ dùng cho chế biến thực phẩm nói chung và thực phẩm chức năng nói riêng là điều hết sức cần thiết

Trước những yêu cầu của thực tiễn trên tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm”

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về rong Mơ

2.1.1 Nguồn gố, phân bố và phân loại

2.1.1.1 Nguồn gốc, phân bố

Rong Mơ có tên khoa học là Sargassum, được các thùy thủ Bồ Đào Nha

tìm thấy trong vùng biển Sargasso Rong Mơ phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Úc Ở Việt Nam loại thực vật này phân bố rộng, kéo dài từ vùng biển Quảng Ninh đến Kiên Giang và các hải đảo, tập trung nhiều nhất ở vùng bờ biển của thành phố Đà Nẵng và các tỉnh Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa, Ninh Thuận [4]

Bảng 2.1 Diện tích và mật độ rong Mơ ở vùng biển Việt Nam năm 2010 [1]

Tỉnh Diện tích (m 2 ) Mật độ (kg/m 2 ) Mùa vụ sinh

có diện tích rong Mơ thấp nhất [1]

2.1.1.2 Phân loại

Phân loại khoa học rong Mơ

Lĩnh giới (Domain): Eukaryota

Giới (Kingdom): Chromalveolata

Ngành (Phylum): Phaeophyta

Lớp (Class): Phaeophyceae

Bộ (Order): Fuclales

Họ (Family): Sargassaceae

Chi (Genus): Sargassum

2.1.2 Thành phần hóa học và giá trị của rong Mơ

2.1.2.1 Thành phần hóa học

a Sắc tố

Sắc tố trong rong Mơ là diệp lục tố (chlorophyl), diệp hoàng tố (xantophyl), sắc tố đỏ (carotenoid), sắc tố nâu (fucoxanthin) Tùy theo tỷ lệ các loại sắc tố có trong rong Mơ mà chúng có màu sắc từ nâu, vàng nâu, nâu đậm đến vàng lục

b Glucid

- Monosaccharide: Mannitol là thành phần quan trọng trong monosaccharide

Mannitol có công thức tổng quát: HOCH2–(CHOH)4–CH2OH Mannitol hòa tan trong nước tạo dung dịch có vị ngọt Hàm lượng mannitol trong rong Mơ tùy thuộc vào loài

và môi trường sống của chúng Hàm lượng mannitol chiếm 14% - 25% trong lượng chất khô trong rong Mơ Mannitol có vai trò quan trọng trong y học chữa bệnh cho

người già Ngoài ra, mannitol còn dùng để điều thuốc sát trùng [17]

- Polysaccharide:

+ Acid alginic: Là một polysaccharide tập chung ở giữa vách tế bào, thành

phần chủ yếu tạo lên tầng bên ngoài của màng tế bào rong Mơ Acid alginic và muối của chúng có nhiều công dụng trong ngành công nghiệp, y học, nông học và thực phẩm

+ Acid fucxinic: Có tính chất gần giống với acid alginic Acid fucxinic tác

dụng với acid sunfuric tạo hợp chất có màu phụ thuộc vào nồng độ acid sunfuric

- Acid fucxinic + H2SO4 0,1%: Cho sản phẩm màu xanh

Acid fucxinic + H2SO4 10%: Cho sản phẩm màu xanh tím

Acid fucxinic + H2SO4 25%: Cho sản phẩm màu tím

Acid fucxinic + H2SO4 25%: Cho sản phẩm màu đỏ

Acid fucxinic + H2SO4 > 50%: Cho sản phẩm không màu

Do tính chất này mà acid fucxinic được ứng dụng trong sản xuất sợi màu, phim ảnh màu

+ Fuccoidin: Đây là sản phẩm tạo thành giữa acid fuccoidinic với các kim

loại như: Caxi, đồng, thiếc Fuccoidin có hàm lượng trong rong Mơ thấp hơn acid alginic Hàm lượng fucoidin trong các loại rong Mơ khoảng 2 - 9% so với rong khô Hàm lượng này phụ thuộc vào loài rong Mơ và vị trí địa lý môi trường mà rong sinh sống [17]

+ Laminarin: Laminarin thường ở dạng bột không màu, không mùi và có hai

loại: Loại hòa tan và loại không hòa tan trong nước Hàm lượng laminarin trong rong Mơ tùy thuộc vào loại rong Mơ, vị trí địa lý và môi trường sinh sống của rong

Mơ Hàm lượng laminarin trong rong Mơ là 10% - 15% trọng lượng rong khô Vào mùa hè hàm lượng laminarin giảm vì phải tiêu hao cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây rong Mơ Công dụng của laminarin là dùng cho thực phẩm và chăn nuôi [17]

+ Cellulose: Là thành phần tạo nên vỏ cây rong Mơ Hàm lượng cellulose

trong rong Mơ nhiều hơn rong Đỏ Cellulose được ứng dụng cho công nghiệp giấy, công nghiệp xây dựng (là phụ gia kết cấu xi măng) [17]

- Protein: Hàm lượng protein trong rong Mơ không cao, chỉ khoảng 5 - 15%

so với trọng lượng chất khô Trong rong Mơ có 17 loại acid amin, trong đó có mặt đầy đủ của các acid amin thiết yếu Vì vậy, protein trong rong Mơ có dinh dưỡng cao hơn so với protein của các cây trồng trên cạn [3]

- Hỗn hợp Phenolic: Là hợp chất rất phổ biến trong rong Mơ thuộc nhóm hợp

chất polyphenolic là phlorotannin Phlorotannin là chất chuyển hóa thứ cấp, xuất hiện chủ yếu ở các mô, tại đó nồng độ có thể tới 20% so với khối lượng tịnh của rong Mơ [17]

- Chất khoáng: Trong rong Mơ có chứa các nguyên tố khoáng có vai trò hết

sức quan trọng như: Kali, magie, natri, canxi… đặc biệt là iod có vai trò quan trọng

trong phòng chống bệnh biếu cổ [3]

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [4] Thành phần

(% trọng lượng khô)

Loại rong Mơ

S mcclurei S kjellmanianum S polycystum

Bảng 2.3 Hàm lượng fucoxanthin trong Undaria pinnatifida [7]

2.1.2.2 Giá trị của rong Mơ

a Giá trị của rong Mơ đối với tự nhiên

Rong Mơ chiếm số lượng loài và trữ lượng lớn nhất so với các loài khác của ngành rong Nâu Chúng góp phần quan trọng vào việc bảo tồn nguồn lợi đa dạng sinh học vùng biển ven bờ Rong Mơ được coi là mắt xích trong chuỗi thức ăn, nơi

cư trú, bãi đẻ của nhiều loài sinh vật như các loài thân mềm (ốc cối, ốc nhảy…), các loài giáp xác (cua, tôm) hay các loài cá (cá ngựa, cá sơn…) Đồng thời rong Mơ còn được coi như một bức tường chắn sóng cho đất liền Với mật độ dày đặc và kích thước cơ thể lớn, chúng có khả năng làm giảm độ mạnh của sóng và giảm tác động lực cơ học [4]

b Giá trị của rong Mơ đối với con người

Trên thế giới rong Mơ được sử dụng đầu tiên ở Nhật Bản và Trung Quốc trong vai trò là nguồn thực phẩm quan trọng Hàm lượng iod trong rong Mơ cao hơn hẳn so với hàm lượng iod trong các loại thực vật trên đất liền Hàm lượng iod trong rong Mơ chiếm 0,05 - 0,25% khối lượng chất khô, có vai trò quan trọng trong việc phòng và chữa bệnh bướu cổ Ngoài ra, rong Mơ cung cấp đầy đủ các khoáng chất đặc biệt là các khoáng tố vi lượng, các acid amin cần thiết cho cơ thể

Trong vách tế bào của rong Mơ có acid alginic, là một polysaccharide có giá trị sử dụng cao Đây là loại nguyên liệu quan trọng để sản xuất keo alginate, dùng trong nhiều ngành công nghiệp như: Công nghệ dệt, hồ vải, in trên vải, giấy, sơn, cao su, phim ảnh, mỹ phẩm… Ngoài ra, mannitol trong rong Mơ là một thành phần quan trọng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm Mannitol có vai trò quan trọng cho người bị bệnh tiểu đường… [1]

2.1.3 Tình hình khai thác rong Mơ

Rong Mơ khô trên thị trường có giá dao động từ 4.000 - 5.000 đồng/kg, trung bình một người dân có thu nhập từ 400.000 - 500.000 đồng/ngày Vì thế, ngay từ khi bắt đầu mùa vụ người dân ven biển đã tập trung khai thác rong Mơ Năm 2011, sản lượng khai thác rong Mơ ở Khách Hòa đạt 11.000 tấn khô/năm Năm 2012, sản lượng rong Mơ ở Khánh Hòa giảm xuống còn 10.200 tấn khô/năm Do chưa nhận thấy được những giá trị to lớn về mặt sinh thái của rong Mơ Người dân ở đây đã khai thác rong Mơ một cách rầm rộ để bán cho các thương lái Hơn thế nữa, người dân lại khai thác vào thời điểm rong Mơ đang độ phát triển mạnh (tháng 3 - 7), đây là thời điểm mà trên các nhánh rong

Mơ chứa vô số trứng của các loài cá chuồn, cá dìa, mực và rất nhiều loài hải sản khác Hình thức khai thác rong Mơ không hợp lí của người dân ven biển sẽ dẫn đến nguy cơ nguồn lợi rong Mơ giảm nhanh chóng [6]

2.2 Rong Mơmuticum

2.2.1 Nguồn gốc của rong Mơ muticum

Rong Mơmuticum được người nước Anh tên là Yendo tìm thấy ở vùng biển

British Columbia vào năm 1944 và loại rong Mơ này được đặt tên là rong Mơ yendo

Năm 1967, rong Mơ yendo lan rộng ra hầu hết các vùng biển của Châu Âu, từ Na Uy

đến Ý Năm 1980, rong Mơ yendo được đổi tên thành rong Mơ muticum [19]

2.2.2 Đặc điểm thực vật học

Rong Mơ muticum có màu sắc thay đổi từ nâu đến vàng nhạt Chiều dài 1,5 -

2,0 m Chúng bám vào đá, rạn san hô nhờ đĩa bám (hệ thống rễ bò phân nhánh)

Thân rong Mơ muticum có một trục chính hình trụ, sần sùi và dài khoảng 1 cm Từ

đỉnh của trục chính sẽ phân ra từ 2 - 5 nhánh chính và từ nhánh chính mọc so le đều đặn ra nhiều nhánh bên Các nhánh chính và nhánh bên sẽ tạo ra chiều dài của rong

Mơ muticum Trên các nhánh có các cơ quan dinh dưỡng (gần giống như lá) và các

túi chứa đầy không khí gọi là phao có hình tròn, hình quả lê hoặc hình bóng khí Đường kính của mỗi phao khoảng 2 - 3 mm Nhờ hệ thống phao mà rong Mơ

muticum luôn giữ được thế thẳng đứng trong môi trường biển Trên các nhánh bên

sẽ mọc ra các nhánh phụ ngắn có mang nhiều cơ quan sinh sản đực và cái gọi là đế

Rong Mơ muticum phát triển 1cm/ ngày và có tuổi thọ 3 - 4 năm Mùa sinh sản của rong Mơ muticum tháng 3 - 6 Rong Mơ muticum có cả hai hình thức sinh sản là vô

tính và hữu tính [19]

Hình 2.1 Rong Mơ muticum

2.3 Giới thiệu về fucoxanthin

2.3.1 Khái niệm fucoxanthin

Fucoxanthin là một sắc tố màu nâu trong thực vật Công thức phân tử là

C42H58O6, trọng lượng phân tử là 658,91 g/mol [15]

Hình 2.2 Cấu trúc phân tử của fucoxanthin

Trạng thái vật lý: Fucoxanthin ở dạng tinh thể màu vàng nâu Không hòa tan trong nước, hòa tan trong các dung môi hữu cơ ethanol, acetone, dimethyl sunfoxide, methanol… Fucoxanthin có khả năng tồn tại ở cả hai cấu hình trans và cis Dạng trans chiếm 80% là đồng phân chính của fucoxanthin Cấu hình dạng trans của fucoxanthin

ổn định hơn so với dạng cis [8]

2.3.2 Sự ổn định của fucoxanthin

Fucoxanthin dễ bị phân hủy do oxi hóa bởi tác nhân bên ngoài như: Nhiệt độ,

độ pH thấp và ánh sáng do fucoxanthin chuyển từ dạng đồng phân trans sang dạng

đồng phân cis kém ổn định [14]

Năm 2010, Hii và công sự đã nghiên cứu tính ổn định của fucoxanthin Tác giả thấy rằng: Nếu bảo quản fucoxanthin trong điều kiện ánh sang nhân tạo thì hàm lượng fucoxanthin không đổi trong 3 ngày Tuy nhiên, khi bảo quản fucoxanthin trong điều kiện bóng tối và có bổ sung acid ascorbic thì hàm lượng fucoxanthin khồng đổi trong một tuần Cũng theo nghiên cứu này, tác giả bảo quản dịch chiết fucoxanthin trong cùng điều kiện bong tối, thay đổi độ pH của dịch chiết khác nhau (pH 3, pH 5, pH 7 và pH 9) Kết quả, tại pH 9 trong điều kiện bóng tối là ổn định nhất [8]

2.3.3 Vai trò của fucoxanthin

2.3.3.1 Tác dụng chống viêm

Phản ứng chống viêm là một phản ứng tự vệ chống lại các tác nhân gây bệnh khác nhau, được đặc trưng bởi việc tập chung một lượng lớn bạch cầu đến khu vực bị viêm Trong đó, các tế bào viêm được kích hoạt bởi các chất trung gian viêm và tạo ra anion superoxide và các gốc nitric oxide và có thể trở thành một quá trình tự hoại [22]

Năm 2012, Kim và cộng sự đã nghiên cứu thành công tác dụng ức chế của fucoxanthin trên các cytokine gây viêm [13]

2.3.3.2 Tác dụng chống tình trạng béo phì

Hiện nay, trên thế giới số lượng những người béo phì đang gia tăng do thói quen

ăn uống không hợp lý và thiếu vận động Tích lũy chất béo nội tạng được xem là một trong những phổ biến nguyên nhân của bệnh béo phì, cao huyết áp, tăng hàm lượng lipid máu

Tác dụng chống béo phì của fucoxanthin là do quá trình oxi hóa các acid béo sinh ra nhiệt và có tác dụng làm tăng UCP1 (protein tách cặp 1) trong cơ thể [11]

2.3.3.3 Tác dụng chăm sóc da và làm trắng da

Khi da tiếp xúc trực tiếp với các tia bức xạ từ ánh sáng mặt trời sẽ gây ra phản ứng làm tổn thương tế bào da Gây ra một số bệnh ngoài da như: Nám, viên da và ung thư da Fucoxanthin có tác dụng làm giảm đáng kể các hoạt động chống oxi hóa của tế bào được tạo ra từ sự tiếp xúc của da với tia bức xạ cực tím từ ánh sáng mặt trời

Propionibacterium acnes: Là một loại vi khuẩn mụn trứng cá luôn xuất hiện

trong các nang lông trên da Vi khuẩn gây mụn này sử dụng một lượng lớn bã nhờn như là một nguồn dinh dưỡng Trong quá trình phát triển của vi khuẩn này chúng đã sản xuất emzyme lipase làm giảm chất béo trung tính trong bã nhờn Thử nghiệm cho thấy fucoxanthin ức chế sự kích hoạt của emzyme lipase có nguồn gốc từ vi khuẩn mụn trứng cá Kết quả xét nghiệm chỉ ra rằng fucoxanthin có hoạt động chống mụn trứng cá [16]

2.3.3.4 Hiệu quả bảo vệ mạch máu não

Năm 2003, Ikeda và cộng sự đã nghiên cứu khả năng bảo vệ mạch máu não của fucoxanthin trên chuột bạch mắc bệnh cao huyết áp Kết quả, fucoxanthin có khả năng bảo vệ mạch máu não thông qua hoạt động loại bỏ các gốc tự do, chống lại sự chết các tế bào thần kinh ở những con chuột cao huyết áp [10]

2.3.4 Ứng dụng của fucoxanthin trong thực phẩm

Hiện nay trên thị trường thế giới, chế phẩm fucoxanthin trích ly từ rong Mơ

có nguồn gốc chủ yếu ở các nước như: Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc, Đức Một số chế phẩm fucoxanthin được chế biến thành các loại thực phẩm chức năng cải thiện sức khỏe cho con người và nâng cao giá trị cuộc sống như: Trà, siro, nước uống…

Hình 2.3 Chế phẩm và một số sản phẩm chứa fucoxanthin

2.4 Trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin [2]

2.4.1 Cơ sở khoa học của quá trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum

Bản chất của quá trình trích ly fucoxanthin là sự chiết rút fucoxanthin từ trong nguyên liệu bằng dung môi phân cực như: Methanol, acetone, ethanol

Quá trình trích ly gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Đầu tiên, dung môi tiếp xúc với bề mặt của nguyên liệu rong

Mơ Tiếp theo, dung môi thấm đều vào bề mặt nguyên liệu do quá trình thẩm thấu tạo ra dịch chứa fucoxanthin

Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn dung môi thẩm thấu vào bên trong nguyên liệu

và tiếp tục hòa tan fucoxanthin trong nguyên liệu

2.4.2 Một số phương pháp trích ly các hoạt chất sinh học

Hiện nay có hai phương pháp trích ly chính là: Phương pháp trích ly lỏng - lỏng và phương pháp trích ly lỏng - rắn Trích ly lỏng - lỏng là một kỹ thuật phân tách dựa vào độ hòa tan khác nhau (hay còn gọi là sự hòa tan có chọn lọc) của các cấu tử trong nguyên liệu lỏng đồng nhất vào trong một dung môi thích hợp Nguyên liệu là một chất lỏng chứa các cấu tử cần tách Dung môi là một chất lỏng thứ hai có tác dụng kéo các cấu tử cần tách mà chúng là các cấu tử dễ hòa tan vào dung môi Như vậy, trong nguyên liệu chỉ còn lại các cấu tử không thể hòa tan vào trong dung môi Sau quá trình trích ly, hệ tồn tại hai pha không tan lẫn Việc phân tách hai pha được thực hiện bởi quá trình gạn lắng Trích ly rắn - lỏng là quá trình tách một hoặc một số chất tan trong chất rắn bằng một chất lỏng khác - gọi là dung môi Vì mục đích của đề tài là trích ly các hợp chất khô hòa tan trong rong Mơ cụ thể là hợp chất fucoxanthin chúng tôi sẽ trình bày về phương pháp trích ly rắn - lỏng Đối với phương pháp này phải có các yêu cầu sau:

Yêu cầu đối với dung môi: Dung môi phải có tính hoà tan chọn lọc, không

độc, không ăn mòn thiết bị, rẻ và rễ tìm

Cơ chế hoà tan: Dung môi thấm qua các mao quản vào các tế bào dược liệu,

thời gian thấm phụ thuộc vào đường kính, chiều dài mao quản và bản chất của dung môi Quá trình hoà tan phụ thuộc vào bản chất hoá học của các chất tan và dung môi Các chất có nhiều nhóm phân cực (-OH, -COOH) dễ tan trong dung môi phân cực (nước, cồn, propyl, ) Các chất có nhiều nhóm không phân cực (chất béo, CH3

- C2H5- và đồng đẳng) dễ tan trong dung môi không phân cực

Các phương pháp trích ly:

Dựa vào trạng thái nguyên liệu và đặc tính dung môi có 2 loại: Trích ly tĩnh

và trích ly động Ở phương pháp trích ly tĩnh nguyên liệu và dung môi không được đảo trộn Ở phương pháp trích ly động nguyên liệu và dung môi được đảo trộn bằng cánh khuấy, do đó hiệu suất cao hơn

Dựa vào phương pháp và số bậc trích ly có hai loại là trích ly một bậc và nhiều bậc Với phương pháp trích ly một bậc thì toàn bộ quá trình trích ly được thực hiện

trong thiết bị trích ly, nguyên liệu và dung môi chỉ tiếp xúc một lần Phương pháp trích ly nhiều bậc được tiến hành trong một số thiết bị trích ly Hơi dung môi từ thiết

bị chưng đi vào thiết bị ngưng tụ rồi vào thùng chứa rồi vào thiết bị thứ nhất Quá trình tiếp tục cho đến khi đạt được độ trích ly cần thiết của nồi thứ nhất Sau đó, tháo hết dung môi và bã ra khỏi thiết bị thứ nhất rồi cho vật liệu mới vào, lúc này thiết bị thứ nhất thành thiết bị cuối và thiết bị thứ hai giờ thành thiết bị thứ nhất Quá trình cứ tiếp tục như vậy, hệ thống làm việc liên tục

Hiện nay có nhiều cách trích ly các hợp chất sinh học, dựa vào đặc tính vật lý

và hóa học ta chọn phương pháp trích ly thích hợp mang lại hiệu quả cao:

Phương pháp trích ly bằng thiết bị Soxhlet: Chuẩn bị nguyên liệu, bọc giấy,

bịt 2 đầu rồi đặt vào trụ chiết Dùng dung môi trích ly trong thời gian nhất định Sau khi thực hiện các quá trình trích ly lấy dịch chiết ra đem cô chân không thu được hoạt chất thô

Phương pháp ngâm: Chuẩn bị nguyên liệu đổ vào bình có kích thước nhất

định Đổ dung môi vào nguyên liệu ngâm qua đểm để chiết hoạt chất Dịch chiết thu được đem cô đuổi dung môi thu hoạt chất

Phương pháp ngấm kiệt: Cho nguyên liệu vào bình ngâm nhỏ giọt Đặt

giấy lọc dưới đáy bình kim loại có đục lỗ Cho từ từ nguyên liệu đã được làm

ẩm vào bình, san đều, nén nhẹ Cho tới 2/3 thể tích bình rồi đặt giấy lọc và các

bi thuỷ tinh hoặc tấm sứ, thép không gỉ lên bề mặt nguyên liệu Đổ dung môi vào bình và ngâm lạnh, mở ống khoá thoát dịch chiết và đổ dung môi lên khối nguyên liệu, khi có vài giọt dịch chảy ra thì đóng lại Đổ dung môi cách mặt nguyên liệu 3 - 4 cm, ngâm lạnh 2 - 4 giờ

2.4.3 Một số quá trình xảy ra trong quá trình trích ly [2]

Khi nguyên liệu và dung môi tiếp xúc nhau, lúc đầu dung môi vào trong nguyên liệu, sau đó hoạt chất trong tế bào hòa tan vào dung môi, khi đó xuất hiện quá trình thẩm thấu giữa dung dịch chiết trong thành tế bào và dung môi bên ngoài Hoạt chất được khuếch tán ra ngoài tế bào Trong quá trình trích ly xảy ra một số quá trình: Khuếch tán, thẩm thấu, thẩm tích

2.4.3.1 Quá trình khuếch tán

Quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp nhau gọi là quá trình khuếch tán (quá trình chuyển khối) Quá trình tách chất hòa tan trong nguyên liệu bằng dung môi chính là quá trình trích ly và nguyên liệu là pha rắn, dung môi là pha lỏng

Khi hai pha chuyển động tiếp xúc nhau thì trên bề mặt phân chia pha tạo thành lớp màng, ở lớp màng luôn có chế độ chuyển động dòng và ở giữa dòng có thể có chuyển động xoáy Đặc trưng di chuyển vật chất trong màng và trong nhân của dòng khác nhau

Trong lớp màng, quá trình di chuyển vật chất cơ bản là nhờ sự tiếp xúc giữa các phân tử và sự tương hỗ giữa chúng, do đó quá trình khuếch tán qua màng được gọi là quá trình khuếch tán phân tử Trong nhân, quá trình di chuyển vật chất nhờ sự xáo trộn các phân tử của dòng, vì thế gọi là khuếch tán đối lưu

Quá trình khuếch tán trong lớp màng xảy ra rất chậm so với quá trình khuếch tán trong nhân của dòng Do đó, mặc dù lớp màng rất mỏng nhưng vẫn có giá trị quyết định đối với quá trình khuếch tán Vận tốc khuếch tán chung phụ thuộc nhiều vào vận tốc khuếch tán trong màng

2.4.3.2 Quá trình thẩm thấu

Là quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một màng có tính chất bán thấm, có nghĩa là màng chỉ cho dung môi đi qua mà không cho chất tan đi qua Màng đó gọi là màng bán thấm Do áp lực thẩm thấu của các phân tử chất tan, dung môi sẽ được thấm từ pha lỏng có nồng độ chất tan thấp hơn sang pha lỏng có nồng

độ cao hơn, cho đến khi áp suất thủy tĩnh cân bằng với áp lực thẩm thấu

Ứng dụng: Trong tế bào nguyên liệu có chất nguyên sinh có tính bán thấm, vì vậy khi còn tươi chỉ có dung môi thấm được vào tế bào, làm cho nguyên liệu bị trương nở, còn chất tan trong tế bào không khuếch tán ra ngoài được Do đó, trong trích ly, người ta tìm cách phá hủy nguyên sinh chất bằng nhiệt hoặc ethanol để thực hiện quá trình trích ly

2.4.3.3 Quá trình thẩm tích

Là quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một màng có tính chất thẩm tích,

có nghĩa là màng không chỉ cho dung môi đi qua mà còn cho cả chất tan đi qua, nhưng chỉ cho qua các phân tử nhỏ

Ứng dụng: Màng tế bào nguyên liệu có tính chất của một màng thẩm tích Do đó, khi trích ly nếu màng tế bào còn nguyên vẹn thì chỉ có chất tan là phân tử nhỏ và ion (phần lớn là hoạt chất) khuếch tán qua màng tế bào, còn các chất có phân tử lớn (thường

là chất keo, tạp chất…) thì không qua được màng tế bào nên không khuếch tán ra ngoài môi trường Như vậy, có thế coi màng tế bào như một màng lọc sinh học có tính chọn lọc Đây chính là ưu điểm của màng tế bào đối với quá trình trích ly Do đó, trong quá trình trích ly không nên xay quá mịn Khi màng tế bào bị phá vỡ, tính chọn lọc của màng

tế bào không còn, dịch chiết lẫn nhiều tạp, gây khó khăn cho quá trình nghiên cứu về sau

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rong Mơ

2.4.4.1 Loại dung môi

Việc lựa chọn được loại dung môi thích hợp vừa nâng cao được hiệu quả trích ly

và tạo ra tính an toàn cho sản phẩm

Năm 2011, Takeshi và cộng sự đã khảo sát các dung môi trong quá trình trích ly

fucoxanthin từ loài tảo Cladosiphon okamuranus Các dung môi gồm: Ethanol, methanol

và acetone Kết quả cho thấy rằng: Methanol cho giá trị hàm lượng fucoxanthin cao nhất

là 270,0 ± 8,3 (µg/g nguyên liệu khô) ở kích thước nguyên liệu là 50 µm [20]

2.4.4.2 Nồng độ dung môi

Việc lựa chọn nồng độ dung môi thích hợp sẽ giúp nâng cao được hiệu quả trích

ly Năm 2012, Kim và cộng sự đã sử khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung môi ethanol 50%

và 100% trong quá trình khai thác fucoxanthin từ loài Phaeodactylum tricornutum Kết

quả cho thấy hàm lượng fucoxanthin đạt cao nhất ở ethanol 100% (1,071 mg/g trọng lượng mẫu đông khô) [13]

2.4.4.3 Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi

Với khối lượng nguyên liệu bạn đầu cố định, khi lượng dung môi gia tăng, quá trình trích ly diễn ra nhanh chóng và lượng fucoxanthin còn lại trong bã sẽ giảm Vì thế

việc chọn được một tỷ lệ thích hợp sẽ giúp tiết kiệm được dung môi Tỷ lệ nguyên liệu

so với dung môi thích hợp cho việc khai thác carotenoid từ rong biển là 1/5 [21]

2.4.4.4 Nhiệt độ trích ly

Nhiệt độ là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới quá trình trích ly Khi nhiệt độ trích ly tăng sẽ làm cho độ xốp của nguyên liệu tăng lên (do nguyên liệu trương nở), độ nhớt giảm và hoạt chất sẽ hòa tan dễ hơn vào dung môi Nhưng nhiệt độ quá cao sẽ có tác động ngược lại bởi việc làm biến tính hoạt chất sinh học cần trích ly Nhiệt độ sôi của các dung môi ethanol (78,5°C), methanol (65°C), isopropyl alcohol (82,5°C)

2.4.4.5 Thời gian trích ly

Sự kéo dài của thời gian trích ly kéo theo sự gia tăng hiệu quả trích ly, nhưng không nên kéo dài vì điều này sẽ không làm gia tăng hiệu quả trích ly lên bao nhiêu bởi vì lượng fucoxanthin còn lại trong nguyên liệu ngày càng giảm

2.4.5 Tình hình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong nước và trên thế giới

2.4.5.1 Tình hình nghiên cứu trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong nước

Ở Việt Nam chưa có cơ sở sản xuất và công trình nghiên cứu về fucoxanthin

từ rong Mơ và từ các nguyên liệu khác Các nghiên cứu mới chỉ tập trung khai thác vào các thành phần như alginate, mannitol và fucoidan

2.4.5.2 Tình hình nghiên cứu trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trên thế giới

Năm 2011, Takeshi Mise và cộng sự đã nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly hoạt chất fucoxanthin trên đối tượng là loài tảo

Cladosiphon okamuranus Tác giả đã khảo sát các kích thước nguyên liệu là 50, 200

và 1000 µm với 3 loại dung môi là ethanol, methanol và acetone Kết quả cho thấy

ở kích thước nguyên liệu 50 µm và dung môi trích ly là methanol cho hiệu quả trích

ly hoạt chất fucoxanthin là cao nhất, sau đó là đến acetone và ethanol [20]

Năm 2013, Subramanian.J.O.Baik và R.Singhal đã nghiên cứu các điều

kiện ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly fucoxanthin từ Sargassum muticum bằng

sóng siêu siêu âm như: Kích thước mẫu và loại dung môi Tác giả đã lựa chọn dung môi không phân cực như ethy acetate, chloroform và ethanol để trích ly

hoạt chất sinh học fucoxanthin Kết quả cho thấy: Điều kiện trích ly tối ưu nhất

là kích thước nguyên liệu là 0,5 < d ≤ 1,5 mm, khối lượng mẫu là 2500 mg Sau khi trích ly bằng phương pháp trên thì thu được lượng fucoxanthin là 1,58 mg/g nguyên liệu khô [19]

Năm 2012, Kim và cộng sự đã khai thác fucoxanthin trên một đối tượng khác

là tảo cát Phaeodactylum tricornutum Trong nghiên cứu này, tác giả đã thực hiện

điều tra tác động của loại dung môi, thời gian, nhiệt độ và phương pháp trích ly (ngâm, Soxhlet, hỗ trợ siêu âm, áp lực chất lỏng) đến hiệu quả trích ly fucoxanthin Trong số các dung môi trích ly, ethanol cho hàm lượng fucoxanthin là (1,71 mg/g chất khô), trong khi đó n-hexan và nước không có hiệu quả trong khai thác fucoxanthin Hàm lượng fucoxanthin trong dịch chiết từ các phương pháp khai thác khác nhau khá liên tục (1,42 - 1,51 mg/g khối lượng mẫu đông khô) Phương pháp trích ly bằng Soxhlet bằng dung môi ethanol 100% ở nhiệt độ là 80°C Kết quả hàm lượng fucoxanthin thu được là 1,71 mg/g mẫu khô [13]

Năm 2011, Irwandi Jaswir và cộng sự đã trích ly fucoxanthin trên loài tảo

Padina australis sử dụng hệ dung môi acetone-methanol lạnh (7:3) Sau đó, làm

sạch và tinh chế Kết quả phân tích HPLC cho thấy hàm lượng fucoxanthin đạt 0,43 ± 0,07 mg/g trọng lượng khô và hàm lượng lipit đạt 1,70 ± 0, 09 mg/g trọng lượng khô [11]

Năm 2012, Jagan M Billakanti và cộng sự đã trích ly fucoxanthin từ Undaria

pinnatifida Sử dụng enzyme alginase và enzym lyase để xử lý trước khi chiết bằng

hệ dung môi dimethyl ether và ethanol Kết quả cho thấy khi nguyên liệu được tiền

xử lý bằng enzyme sau đó trích ly bằng dimethyl ether và ethanol thì hàm lượng fucoxanthin tăng gấp đôi (0,055 mg/g rong ướt) so với khi không xử lý bằng enzyme (0,028 mg/g rong ướt) [12]

2.5 Thu nhận chế phẩm fucoxanthin từ rong Mơ muticum

2.5.1 Cô đặc dịch sau khi trích ly [2]

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch gồm 2 hai nhiều cấu tử Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng - rắn hay lỏng - lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao Mục đích của phương pháp là tách

một phần dung môi ra khỏi dịch trích ly Tùy theo tính chất của dung môi (hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hoặc phương pháp làm lạnh kết tinh Quá trình cô đặc gồm các phương pháp sau:

Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): Nhiệt độ sôi và áp suất không đổi,

thường được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất

Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất chân

không Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục

Cô đặc nhiều nồi: Số nồi không nên quá lớn vì nó làm giảm hiệu quả tiết

kiệm hơi Người ta có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế

Cô đặc liên tục: Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật và tính chất của dung dịch ta có

thể áp dụng chế độ cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư

2.5.2 Sấy thu nhận sản phẩm [2]

Phương pháp sấy chân không: Phương pháp sấy chân không được áp dụng để

sấy các loại vật liệu có chứa nhiều hàm lượng tinh dầu, hương hoa, dược phẩm, các nông sản thực phẩm có yêu cầu nhiệt độ sấy thấp nhằm giữ nguyên chất lượng và màu sắc, không gây phá hủy, biến tính các chất

Sấy đối lưu: Phương pháp dùng khá phổ biến trong sản xuất, sử dụng tác

nhân sấy là khí nóng, vừa làm nhiệm vụ truyền nhiệt vừa lấy ẩm ra khỏi vật liệu Tác nhân sây có nhiều dạng khác nhau, tùy thuộc vào kiểu máy sấy

Sấy tiếp xúc: Thiết bị sấy là một hệ thống chuyên dùng Nguyên liệu sấy

được nhân nhiệt trực tiếp từ bằng vật dẫn nhiệt hoặc từ một bề mặt nóng hoặc từ môi trường chất nóng Người ta chia hệ thống tiếp xúc thành 2 loại: Tiếp xúc trong chất lỏng và tiếp xúc bề mặt Nguyên tắc cơ bản của thiết bị sấy tiếp xúc là quá trình gia nhiệt, vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với bề mặt gia nhiệt

Sấy bức xạ: Phương pháp sấy dùng tia bức xạ chiếu vào đối tượng cần làm

khô Nguồn nhiệt bức xạ thường dùng đèn hồng ngoại, điện trở, chất lỏng hay khí, tấm được đốt nóng ở nhiệt độ nhất định, để vật nóng phát ra tia hồng ngoại

Sấy thăng hoa: Quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn

sang trạng thái rắn sang trạng thái hơi nhờ quá trình sấy thăng hoa Để tạo điều kiện sấy thăng hoa, vật liệu sấy phải được làm lạnh dưới điểm ba thể (lỏng, rắn, khí)

Phương pháp sấy phun: Sấy phun được sử dụng để sấy khô các chất cô của

dung dịch canh trường, các chất kháng sinh động vật, các acid amin, các enzyme, các chất trích ly thu nhận được trên các môi trường dinh dưỡng rắn, các dung dịch chất lắng thu nhận được khi làm lắng enzyme bằng các dung môi vô cơ hay bằng các muối trung hoà, cũng như các phần cô chất lỏng canh trường

Phần 3

ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Rong Mơ (Sargassum muticum) được thu mua tại Nha Trang - Khánh Hòa

Nguyên liệu đã được sấy khô ở độ ẩm 16%

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

3.1.2.1 Hóa chất

- Ethanol 96%, acetone, methanol, nước cất

3.1.2.2 Thiết bị và dụng cụ

- Cân kỹ thuật (Cent - 0 - Gram Balance, OHAUS, Mỹ)

- Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao - HPLC (Shimazhu - Nhật Bản)

- Cân phân tích (Precisa XT 320M, Thụy Sỹ)

- Tủ lạnh (Samsung SR - 15NFBA, Nhật Bản)

- Máy sấy (Grot DZ 47- 63, Trung Quốc)

- Thiết bị Soxhlet (TC 15, Trung Quốc)

- Giấy lọc, phễu lọc, cốc đong, bình tam giác các loại, bình định mức, đũa thủy tinh, pipet các loại, nhiệt kế…

3.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường

nông nghiệp - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, 126 phố Trung Kính - Trung Hòa - Cầu Giấy - Hà Nội

- Thời gian: Từ tháng 12/2013 - 5/2014

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

3.2.2 Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu so vơi dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

3.2.3 Nghiên cứu xác định được ảnh hưởng của phương pháp, nhiệt độ, thời gian và số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

- Ảnh hưởng của số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

3.2.4 Lọc, cô dịch trích ly và thu nhận chế phẩm fucoxanthin

3.2.5 Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ

3.3 Phương pháp nghiên cứu

thước nguyên liệu theo các công thức sau:

Kích thước (mm) 2,5 < d ≤ 3,5 1,5 < d ≤ 2,5 0,5 < d ≤ 1,5 d ≤ 0,5

Rong Mơ muticum được đem trích ly ở cùng điều kiện Ban đầu chúng tôi cố

định các điều kiện để nghiên cứu:

+ Khối lượng mẫu: 10g

+ Dung môi trích ly: Ethanol 85%

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi: 1/5

+ Phương pháp trích ly: Soxhlet

+ Nhiệt độ trích ly: 80°C

+ Thời gian trích ly: 2 giờ

Dịch trích ly thu được đem lọc qua giấy lọc, lấy mẫu đi đo mật độ OD ở bước sóng 470 nm, 580 nm, 628 nm, 664 nm để xác định hàm lượng fucoxanthin Mỗi công thức lặp lại 3 lần Thí nghiệm xác định được kích thước nguyên liệu phù hợp nhất cho quá trình trích ly fucoxanthin và làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo

3.3.1.2 Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

a Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

Việc lựa chọn dung môi thích hợp là hết sức quan trọng Dựa trên tính chất vật lý (độ nhớt, sức căng bề mặt, độ phân cực) và đặc tính hòa tan chọn lọc của dung môi đối với hoạt chất để lựa chọn dung môi Trong thí nghiệm này, chúng tôi tiến hành thí nghiệm khảo sát với các loại dung môi khác nhau nhưng cùng nồng độ

Rong Mơ muticum được đem trích ly ở cùng điều kiện Ban đầu chúng tôi cố

định các điều kiện để nghiên cứu:

+ Khối lượng mẫu: 10g

+ Độ mịn nguyên liệu: Theo mục 3.3.1.1

+ Nồng độ dung môi: 85%

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi: 1/5

+ Phương pháp trích ly: Soxhlet

+ Nhiệt độ trích ly: 80°C

+ Thời gian trích ly: 2 giờ

Dịch trích ly thu được đem lọc qua giấy lọc, lấy mẫu đi đo mật độ OD ở bước sóng 470 nm, 580 nm, 628 nm, 664 nm để xác định hàm lượng fucoxanthin Mỗi công thức lặp lại 3 lần Thí nghiệm xác định được dung môi phù hợp nhất cho quá trình trích ly fucoxanthin và làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo

b Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

Nồng độ dung môi có ảnh hưởng lớn tới hiệu qua trích ly fucoxanthin Trong thí ngiệm này chúng tôi khảo sát dung môi ở các nồng độ sau:

Công thức CT8 CT9 CT10 CT11

Rong Mơ muticum được đem trích ly ở cùng điều kiện Ban đầu chúng tôi cố

định các điều kiện để nghiên cứu:

+ Khối lượng mẫu: 10g

+ Độ mịn nguyên liệu: Theo mục 3.3.1.1

+ Loại dung môi: Theo mục 3.3.1.2.a

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi: 1/5

+ Phương pháp trích ly: Soxhlet

+ Nhiệt độ trích ly: 80°C

+ Thời gian trích ly: 2 giờ

Dịch trích ly thu được đem lọc qua giấy lọc, lấy mẫu đi đo mật độ OD ở bước sóng 470 nm, 580 nm, 628 nm, 664 nm để xác định hàm lượng fucoxanthin Mỗi công thức lặp lại 3 lần Thí nghiệm xác định được nồng độ dung môi phù hợp nhất cho quá trình trích ly fucoxanthin và làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo

c Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly

fucoxanthin

Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả trích ly fucoxanthin Nếu lượng dung môi quá ít so với nguyên liệu thì dung môi không thẩm thấm hết vào trong nguyên liệu nên hiệu quả trích ly fucoxanthin thấp Ngược lại nếu tăng lượng dung môi so với nguyên liệu thì hiệu quả trích ly fucoxanthin tăng Chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi với các công thức dưới sau:

Rong Mơ muticum được đem trích ly ở cùng điều kiện Ban đầu chúng tôi cố

định các điều kiện để nghiên cứu:

+ Khối lượng mẫu: 10g

+ Độ mịn nguyên liệu: Theo mục 3.3.1.1

+ Loại dung môi: Theo mục 3.3.1.2 a

+ Nồng độ dung môi: Theo mục 3.3.1.2.b

+ Tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi: 1/5

+ Nhiệt độ trích ly: 80°C

+ Thời gian trích ly: 2 giờ

+ Phương pháp trích ly: Soxhlet

Dịch trích ly thu được đem lọc qua giấy lọc, lấy mẫu đi đo mật độ OD ở bước sóng 470 nm, 580 nm, 628 nm, 664 nm để xác định hàm lượng fucoxanthin Mỗi công thức lặp lại 3 lần Thí nghiệm xác định được tỷ lệ nguyên liệu/dung môi phù hợp nhất cho quá trình trích ly fucoxanthin và làm cơ sở cho các thí nghiệm tiếp theo

3.3.1.3 Nghiên cứu xác định được ảnh hưởng của phương pháp, nhiệt độ, thời gian

và số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

a Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin

Phương pháp trích ly ảnh hưởng rất lớn đến khả năng trích ly fucoxanthin

từ rong Mơ muticum Nếu chọn được một phương pháp thích hợp thì sẽ tách triệt

lượng fucoxanthin có trong nguyên liệu Trong thí nghiệm này, chúng tôi tiến hành trích ly bằng các phương pháp sau:

Rong Mơ muticum được đem trích ly ở cùng điều kiện Ban đầu chúng tôi cố

định các điều kiện để nghiên cứu:

+ Khối lượng mẫu: 10g

+ Độ mịn nguyên liệu: Theo mục 3.3.1.1

+ Loại dung môi: Theo mục 3.3.1.2.a

+ Nồng độ dung môi: Theo mục 3.3.1.2.b

+ Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: Theo mục 3.3.1.2.c

+ Phương pháp trích ly: Theo mục 3.3.1.3.a

+ Nhiệt độ trích ly: 80°C

+ Thời gian trích ly: 2 giờ