Luận văn tốt nghiệp Đại học Trích ly β-Carotene và Lycopene từ bột Gấc bằng CO2 siêu tới hạn được nghiên cứu với các nội dung: Giới thiệu, tổng quan, nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu, kết quả bàn luận, kết luận và kiến nghị. Đề nắm vững hơn nội dung đề tài mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.
Trang 2L I C M N Ờ Ả Ơ
Trước tiên, em xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n cô Lê Th Kim Ph ngỏ ế ơ ắ ế ị ụ
và th y Hoàng Minh Nam, ngầ ười đã t n tình truy n đ t nh ng kinh nghi m vàậ ề ạ ữ ệ
ki n th c nghiên c u khoa h c quý báu cũng nh t o m i đi u ki n thu n l iế ứ ứ ọ ư ạ ọ ề ệ ậ ợ
nh t giúp em có thêm tri th c và hoàn thành t t lu n văn này.ấ ứ ố ậ
Trong nh ng năm tháng h c t p t i trữ ọ ậ ạ ường Đ i h c C n Th thành phạ ọ ầ ơ ố
C n Th , em đã đầ ơ ượ ấc r t nhi u th y cô hề ầ ướng d n và truy n đ t nh ng ki nẫ ề ạ ữ ế
th c quý báu, em xin g i l i c m n đ n t p th các th y cô khoa Công ngh ,ứ ở ờ ả ơ ế ậ ể ầ ệ
trường Đ i h c C n Th , đ c bi t là th y cô b môn Công ngh Hóa h c.ạ ọ ầ ơ ặ ệ ầ ộ ệ ọ
Em xin chân thành c m n đ n các anh ch cán b phòng thí nghi m tr ngả ơ ế ị ộ ệ ọ
đi m Công Ngh Hóa h c & D u khí Đ i h c Bách khoa TP H Chí Minh đãể ệ ọ ầ ạ ọ ồ nhi t tình giúp đ và t o đi u ki n thu n l i giúp em th c hi n t t lu n văn này.ệ ỡ ạ ề ệ ậ ợ ự ệ ố ậ
Gia đình luôn là h u phậ ương v ng ch c, là đ ng l c to l n giúp em vữ ắ ộ ự ớ ượ tqua m i khó khăn trong h c t p và cu c s ng.ọ ọ ậ ộ ố
Xin g i l i c m n đ n t p th l p Công ngh hóa K35 và nh ng ngử ờ ả ơ ế ậ ể ớ ệ ữ ườ i
b n đã đ ng viên, giúp đ em r t nhi u trong su t th i gian h c t p t i trạ ộ ỡ ấ ề ố ờ ọ ậ ạ ườ ngcũng nh khi th c hi n đ tài.ư ự ệ ề
Trang 3M C L C Ụ Ụ
VI T T T Ế Ắ i
DANH M C HÌNH Ụ ii
DANH M C B NG Ụ Ả v
MỞ Đ U Ầ vi
CHƯƠNG 1: GI I Ớ THI U Ệ 1
1.1 Đ t v n đặ ấ ề 1
1.2 Đ i tố ượng nghiên c u ứ 2
1.3 M c đíchụ nghiên c u ứ 2
1.4 N i dungộ nghiên c u ứ 2
1.5 Phương pháp nghiên c u ứ 2
CHƯƠNG 2: T NG Ổ QUAN 3
2.1 S ơ lượ về g cc ấ 3
2.1.1 Đ c đi mặ ể sinh thái 3
2.1.2 Thành ph n ầ hóa h c ọ 5
2.1.3 caroteneβ 6
2.1.4 Lycopene 9
2.2 Phương pháp nghiên c uứ trích ly 11
1.2.1 Phương pháp trích ly b ngằ Soxhlet 11
1.2.2 Phương pháp ngâm d mầ 12
1.2.3 Ph ương pháp trích ly b ng dung môi siêuằ t i h nớ ạ 13
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LI U VÀ PHỆ ƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U Ứ 29
3.1 Nguyên li u ệ và hóa ch t ấ 29
3.1.1 Nguyên li u ệ 29
Trang 43.1.2 Hóa ch t ấ 31
3.2 Thi t bế ị thí nghi m ệ 32
3.2.1 Thi t b trích ly siêu ế ị t i h n ớ ạ 32
3.2.2Thi t b cô quay ế ị chân không 34
3.2.3Thi t b phân tích s c ế ị ắ ký l ng hi u năng cao ỏ ệ (HPLC) 35
3.3 Phương pháp nghiên c u ứ 38
3.3.1 S đồơ nghiên c u ứ 38
3.3.2 Quy trình trích ly caroteneβ 39
3.4 Phương pháp tính toán 42
3.4.1 Xây d ng ự d ường chu n ẩ 42
3.4.2Đi u ki n phân ề ệ tích HPLC 43
3.4.1 Tính toán k t qu phân ế ả tích HPLC 44
3.4.2Xác đ nh đ m c a ị ộ ẩ ủ nguyên li u ệ 45
CHƯƠNG 4: K T QU VÀẾ Ả BÀN LU N Ậ 46
4.1 Đ mộ ẩ nguyên li u ệ 46
4.2 Trích ly carotene và lycopene từ màng g c: ấ 46
4.2.1 Đánh giá ngu n ồ nguyên li u: ệ 46
4.2.2So sánh các ph ương pháp trích ly carotene và lycopene 57
CHƯƠNG 5: K T LU N VÀẾ Ậ KI N NGH Ế Ị 65
5.1 K t lu nế ậ 65
5.2 M t sộ ố ki n ngh ế ị 66
TÀI LI UỆ THAM KH O Ả 67
Trang 6DANH M C HÌNH Ụ
Hình 2.1: M t s hình nhộ ố ả về g cấ 3
Hình 2.2: G cấ tẻ 4
Hình 2.3: G cấ n pế 4
Hình 2.4 C u trúc phân tấ ử c aủ caroteneβ 6
Hình 2.5: S ơ đ chuy n hóa carotene thànhồ ể β vitamin A 8
Hình 2.6: C u trúc phân tấ ử c aủ lycopene 9
Hình 2.7: Hàm lượng lycopene có trong m t ộ s ố lo i trái cây ạ và rau quả 10
Hình 2.8: Mô t h th ng tríchả ệ ố ly Soxhlet 11
Hình 2.9: Gi n đ pha tr ng thái siêu t i h n c aả ồ ạ ớ ạ ủ m t ch tộ ấ 14
Hình 2.10: Gi n đ phaả ồ c aủ CO2 16
Hình 2.11: T tr ng COỷ ọ 2 siêu t i h n ph thu c vào nhi t đ ớ ạ ụ ộ ệ ộ và áp su t.ấ 17
Hình 2.12: S thay đ i đ nh t c a COự ổ ộ ớ η ủ 2 siêu t i h n vào nhi t đ ớ ạ ệ ộ và áp su tấ 18 Hình 2.13: nh hẢ ưởng c a nhi t đ và áp su t t i đ nh t c a COủ ệ ộ ấ ớ ộ ớ ủ 2 siêu t i h n ớ ạ và h s khu ch tán c aệ ố ế ủ ch t tanấ 19
Hình 2.14: nh hẢ ưởng c a nhi t đ đ n hi u su t thu h i carotene t ph ủ ệ ộ ế ệ ấ ồ β ừ ế ph m cà chua s d ng COẩ ử ụ 2 siêu t i h nớ ạ 21
Hình 2.15: nh hẢ ưởng c a th i gian ủ ờ và kích thước h t đ n quá trình trích ly ạ ế β carotene t càừ r tố 21
Hình 2.16: S ph thu c c a k t qu thu cao hoa bự ụ ộ ủ ế ả ưởi vào th i gianờ trích ly 22
Hình 2.17: nh hẢ ưởng c a th i gian đ n hi u su t trích ly caroteneủ ờ ế ệ ấ β từ g c.ấ 23
Hình 2.18: Kh o sát quá trình trích ly ả carotene (1) và lycopene (2) s d ng các ử ụ dung môi khác nhau 24
Hình 2.19: nhẢ hưở c ang ủ lượ COng 2 sử d ngụ đ nế hi uệ su tấ thu h iồ carotene ở áp su t khác nhau, nhi t đ 40 ấ ệ ộ oC (A) và 50 oC (B) 24
Trang 7Hình 3.1: Quy trình s ơ ch b tế ộ màng g cấ 30
Trang 8Hình 3.2: Thi t b trích ly siêu t i h n Tharế ị ớ ạ SFE 100 32
Hình 3.3: S ơ đ quy trình trích ly s d ng thi t b Tharồ ử ụ ế ị – SFE 33
Hình 3.4: Thi t b cô quayế ị chân không 34
Hình 3.5 Thi t b phânế ị tích HPLC 35
Hình 3.6: S ơ đ h th ng phân tích s c ồ ệ ố ắ ký l ng hi uỏ ệ năng cao 36
Hình 3.7: C t dùngộ cho HPLC 37
Hình 3.8: S ơ đ nghiên c u quá trình trích ly caroteneồ ứ β từ g c.ấ 38
Hình 3.9: S ơ đ quy trình trích ly ồ carotene từ g cấ 39
Hình 3.10: Đường chu nẩ c aủ caroteneβ 42
Hình 3.11: Đường chu nẩ c aủ lycopene 43
Hình 4.1: Đ th bi u di n hàm lồ ị ể ễ ượng carotene trích đượ ừ 47c t Hình 4.2: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 1 48
Hình 4.3: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 2 48
Hình 4.4: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE + ethanol t m u nguyên li uế ả ủ ừ ẫ ệ 1 . 49
Hình 4.5: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE + ethanol t m u nguyên li uế ả ủ ừ ẫ ệ 2 . 49
Hình 4.6: K t qu phân tích HPLC c a trích ly ngâm d m t m u nguyên li u ế ả ủ ầ ừ ẫ ệ 1
50 Hình 4.7: K t qu phân tích HPLC c a trích ly ngâm d m t m u nguyên li uế ả ủ ầ ừ ẫ ệ 2 50 Hình 4.8: K t qu phân tích HPLC c a trích ly Soxhlet t m u nguyên li uế ả ủ ừ ẫ ệ 1 51
Hình 4.9: K t qu phân tích HPLC c a trích ly Soxhlet t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 2 51
Hình 4.10: Đ th bi u di n hàm lồ ị ể ễ ượng lycopene trích đượ từ 52c Hình 4.11: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 1 53
Hình 4.12: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 2 53
Hình 4.13: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE + ethanol t m u nguyên ế ả ủ ừ ẫ li u 1ệ 54
Trang 9Hình 4.14: K t qu phân tích HPLC c a trích ly SFE + ethanol t m u nguyên ế ả ủ ừ ẫ
li u 2ệ 54Hình 4.15: K t qu phân tích HPLC c a trích ly Soxhlet t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 1 .55
Trang 10Hình 4.16: K t qu phân tích HPLC c a trích ly Soxhlet t m u nguyênế ả ủ ừ ẫ li uệ 2 55Hình 4.17: K tế qu phân tíchả HPLC c a trích lyủ ngâm d mầ từ m uẫ nguyên li uệ 1 .
56 Hình 4.18: K tế qu phân tíchả HPLC c a trích lyủ ngâm d mầ từ m uẫ nguyên
li uệ 2 . 56 Hình 4.19: Đ th bi u di n hàm lồ ị ể ễ ượng carotene tríchβ ly đượ 58cHình 4.20: Đ th bi u di n hàm lồ ị ể ễ ượng lycopene trích ly đượ 59cHình 4.21: Đ th bi u di n hi u su t trích ly ồ ị ể ễ ệ ấ carotene và lycopene 61Hình 4.22: Đồ thị bi uể di nễ độ ch nọ l cọ c aủ các phươ pháp trích ly caroteneng β . 62 Hình 4.23: Đ th bi u di n đ ch n l c c a các phồ ị ể ễ ộ ọ ọ ủ ương pháp trích ly
lycopene 63
Trang 11DANH M C B NG Ụ Ả
B ngả 2.1: Hàm lượ carotenengβ trong 100g th cự ph mẩ ăn đượ 7c
B ng 2.2: Nhi t đ ả ệ ộ và áp su t t i h n c a m tấ ớ ạ ủ ộ số ch tấ 15
B ng 2. 3: M t s đ c đi mả ộ ố ặ ể c a COủ 2 17
B ng 2.4: nh hả Ả ưởng c a áp su t đ n hi u su t thu h i carotene t ph ph m ủ ấ ế ệ ấ ồ β ừ ế ẩ cà chua dùng CO2 siêu t i h nớ ạ 20
B ng 2.5: ả So sánh thành ph n các ch ph m trích ly hoa Huplon ầ ế ẩ b ng ằ CO2 siêu t i h n ớ ạ và b ng các ằ k ỹ thu tậ truy n th ngề ố 27
B ng 2.6: Hàm lả ượng t ng carotene ổ β và lycopene có trong b tộ g cấ 30
B ng 3.1: Các lo i hóa ch t đả ạ ấ ượ sử d ngc ụ 31
B ng 3.2: Kho ng tuy n tính đả ả ế ường chu nẩ c aủ caroteneβ 42
B ng 3.3: Kho ng tuy n tính đả ả ế ường chu nẩ c aủ lycopene 43
B ng 4.1: K t qu xác đ nhả ế ả ị độ mẩ 46
B ngả 4.2: Hàm lượ carotene trích đng ượ từ 2 ngu nc ồ nguyên li uệ khác nhau 46 B ngả 4.3: Hàm lượ lycopene trích đng ượ từ 2 ngu nc ồ nguyên li uệ khác nhau 52
B ng 4.4: Hàm lả ượng carotene và lycopene thu đβ ượ ừc t các phương pháp trích ly . 58
B ng 4.5: Hi u su t trích ly carotene ả ệ ấ β và lycopene b ng cácằ phươ pháp 60ng B ng 4.6: Đ ch n l c c a các phả ộ ọ ọ ủ ương pháp trích ly 62
Trang 12M Đ U Ở Ầ
G c là m t th c ph m thu c đ c đáo c a Vi t Nam. S d ng g c và cácấ ộ ự ẩ ố ộ ủ ệ ử ụ ấ
ch ph m c a g c s góp ph n phòng và đi u tr b nh thi u vitamin A tr emế ẩ ủ ấ ẽ ầ ề ị ệ ế ở ẻ
và t o ngu n th c ph m có ch a các ch t kháng oxy hóa giúp ngăn ng a nhi uạ ồ ự ẩ ứ ấ ừ ề
lo i b nh ung th Trong g c có ch a hàm lạ ệ ư ấ ứ ượng carotene và lycopene r t cao,β ấ
là nh ng h p ch t có giá tr sinh h c cao và r t t t đ i v i s c kh e con ngữ ợ ấ ị ọ ấ ố ố ớ ứ ỏ ười
Hi n nay có nhi u phệ ề ương pháp trích ly carotene và lycopene t g c nhừ ấ ư trích ly Soxhlet, ngâm d m dung môi và trích ly siêu t i h n. Nghiên c u này đãầ ớ ạ ứ
so sánh hi u qu trích ly c a các phệ ả ủ ương pháp trên, đánh giá các nh hả ưởng đ nế quá trình trích ly carotene và lycopene b ng COβ ằ 2 siêu t i h n. Kh o sát so sánhớ ạ ả
gi a các phữ ương pháp trích ly carotene và lycopene nh ng đ c bi t chú ý nhi uβ ư ặ ệ ề
t i phớ ương pháp trích ly siêu t i h n. Do công ngh trích ly b ng l u ch t siêuớ ạ ệ ằ ư ấ
t i h n dùng trong trích ly các dớ ạ ược ch t và hấ ương li u t ng n thiên nhiên làệ ừ ồ
m t k thu t đang độ ỹ ậ ược phát tri n c nh tranh v i các k thu t truy n th ng doể ạ ớ ỹ ậ ề ố
trường và không đ l i d lể ạ ư ượng hóa ch t có h i cho s c kh e con ngấ ạ ứ ỏ ười, đây
là nh ng tiêu chí quan tr ng trong s n xu t các ch ph m hóa dữ ọ ả ấ ế ẩ ược, m ph m vàỹ ẩ
th c ph m.ự ẩ
Hi u qu c a các phệ ả ủ ương pháp ngâm d m, Soxhlet, s d ng nhexane làmầ ử ụ dung môi và trích ly b ng COằ 2 siêu t i h n có và không có dung môi h tr đớ ạ ỗ ợ ượ c
so sánh. K t qu cho th y, trích ly siêu t i h n có dung môi h tr có nhi u uế ả ấ ớ ạ ỗ ợ ề ư
di m h n các phể ơ ương pháp còn l i. Đ ng th i, nghiên c u này còn kh o sát cácạ ồ ờ ứ ả ngu n nguyên li u g c khác nhau và phồ ệ ấ ương pháp s ch ban đ u nh m đ tơ ế ầ ằ ạ
hi u su t thu h i carotene và lycopene là cao nh t.ệ ấ ồ β ấ
T nh ng k t qu này, có th th c hi n các nghiên c u sâu h n v phừ ữ ế ả ể ự ệ ứ ơ ề ươ ngpháp trích ly carotene và lycopene t g c b ng COβ ừ ấ ằ 2 siêu t i h n đ có thớ ạ ể ể chuy n đ i quy mô lên s n xu t công nghi p.ể ổ ả ấ ệ
Trang 131.1 Đ t v n ặ ấ
đề
CH ƯƠ NG 1: GI I THI U Ớ Ệ
T hàng ngàn năm trừ ước con người đã bi t s d ng th o dế ử ụ ả ược trong các
đ n thu c ch a b nh và tăng cơ ố ữ ệ ường s c kh e, nh t là Trung Qu c và n Đ ứ ỏ ấ ở ố Ấ ộ
Đã có nhi u lo i cây đề ạ ượ ử ục s d ng r ng rãi làm hộ ương li u và thu c ch a b nhệ ố ữ ệ
nh b c hà, c x hư ạ ỏ ạ ương, d a c n, Ngày nay, b ng các k thu t hi n đ i,ừ ạ ằ ỹ ậ ệ ạ
người ta đã xác đ nh đị ược nhi u ho t ch t có trong các th o dề ạ ấ ả ược. Nh ng nămữ
g n đây, th gi i đang có xu hầ ế ớ ướng quay v v i các h p ch t t nhiên, u tiênề ớ ợ ấ ự ư
s d ng các ho t ch t t nhiên trong vi c chăm sóc và b o v s c kh e conử ụ ạ ấ ự ệ ả ệ ứ ỏ
người. Và đã có nhi u công trình nghiên c u t trề ứ ừ ước đ n nay th c hi n cácế ự ệ nhi m v phân tách, xác đ nh c u trúc và tri n khai s n xu t tinh d u và ho tệ ụ ị ấ ể ả ấ ầ ạ
ch t sinh h c t ngu n th o dấ ọ ừ ồ ả ược Vi t Nam. Trong đó, g c là m t loài cây đệ ấ ộ ượ c
tr ng nhi u nồ ề ở ước ta. Giá tr dinh dị ưỡng c a g c r t cao nh ng ngủ ấ ấ ư ười ta v nẫ dùng ch y u trong th c ph m ch a đủ ế ự ẩ ư ược khai thác h t tìm năng c a nó. Trongế ủ
g c có ch a nhi u ch t mà n i b t là carotene, lycopene v i hàm lấ ứ ề ấ ổ ậ β ớ ượng cao
Nh chúng ta đã bi t carotene đư ế β ược chuy n hóa thành vitamin A trong cể ơ
th nên chúng còn để ược g i là ti n t vitamin ọ ề ố A Vì v y, s có m t c a ậ ự ặ ủ βcarotene trong c th giúp phòng tránh b nh ơ ể ệ mù m t, giúp tăng cắ ường th l c. Nóị ự còn tăng cường h mi n d ch, có tác d ng t t đ i v i s tăng trệ ễ ị ụ ố ố ớ ự ưởng, tái t o ạ và phát ti n c a c th Ngoài ra, carotene còn có tác d ng ngăn ng a các b nh ể ủ ơ ể β ụ ừ ệ về tim m ch ạ và m t s b nh ung th nh ung th ph i, ung th d dày,… Bênộ ố ệ ư ư ư ổ ư ạ
c nh đó, trong g c còn ch a nhi u lycopene m t ch t có kh năng ch ng oxi hóaạ ấ ứ ề ộ ấ ả ố
m nh nh t trong h carotenoid nên c ch t bào ung th r t hi u qu ạ ấ ọ ứ ế ế ư ấ ệ ả Lycopene có tác d ng c ch các lo iụ ứ ế ạ bướ lành cũng như ác tính, đu ượ dùng ctrong ch aữ trị các lo iạ ung thư tuy nế vú, d dày, tuy n ti n li t ạ ế ề ệ và hi n nay đangệ
được s d ng r ng rãi trong dử ụ ộ ược ph m và ẩ m ỹ ph m. Tuy nhiên, c th conẩ ơ ể
người chúng ta không có kh năng sinh ra carotene ả β và lycopene nên c n ph iầ ả
h p th chúng t các ngu n th c ph m hàng ngày. Cho nên vi c trích ly ấ ụ ừ ồ ự ẩ ệ βcarotene và lycopene đ ng d ng vào m t s s n ph m trong công nghi p dể ứ ụ ộ ố ả ẩ ệ ượ c
và công ngh th c ph m là r t c n thi t. M t trong nh ng công ngh đệ ự ẩ ấ ầ ế ộ ữ ệ ược dùng
đ tách l y các ể ấ h p ợ ch t t nhiên đấ ự ượ ưc u tiên nghiên c u, phát tri n ứ ể và ngứ
d ng hi n nay đó là công ngh trích ly b ng l u ch t siêu t i h n.ụ ệ ệ ằ ư ấ ớ ạ V iớ nh ngữ uư thế vượ tr it ộ so v iớ các phươ pháp truy nng ề th ngố như s nả ph m ẩ có độ tinh
Trang 14khi tế cao, gi mả ô nhi mễ môi trườ và không để l ing ạ dư lượ hóa ch tng ấ có h iạ cho s c kh e con ngứ ỏ ười. Trong các l u ch t siêu t i h n thì COư ấ ớ ạ 2 đượ ử ụ c s d ng
ph bi n h n c b i ngoài đ c tính chung ổ ế ơ ả ở ặ CO2 còn là m t ch t d ki m, r ti n,ộ ấ ễ ế ẻ ề không duy trì s cháy. Nh ng đ i v i nh ng h p ch t c th thì c n có nh ngự ư ố ớ ữ ợ ấ ụ ể ầ ữ
đi uề
Trang 15ki n trích ly c th Do đó, chúng ta c n nghiên c u tìm ra nh ng đi u ki n t iệ ụ ể ầ ứ ữ ệ ệ ố
u cho vi c trích ly các h p ch t có trong g c mà đ c bi t là carotene vàβ
lycopene. Công ngh này còn đ c bi t hi u qu khi áp d ng cho các đ i tệ ặ ệ ệ ả ụ ố ượ ngtinh d u quý và kém b n nhi t.ầ ề ệ
1.2 Đ i ố t ượ ng nghiên c u ứ
Các đ i tố ượng nghiên c u c a đ tài bao g m:ứ ủ ề ồ
Nghiên c u trên v t li u là quứ ậ ệ ả g c.ấ
Thi t b trích ly siêu t i h nế ị ớ ạ TharSFE
So sánh các phương pháp trích ly carotene β và lycopene từ g c.ấ
T i u hóa quá trình trích ly carotene ố ư β và lycopene
1.4 N i dung nghiên ộ c u ứ
Đánh giá hàm lượ carotene và lycopene thu h i t các ngu n khác nhau.ng ồ ừ ồ
Kh oả sát các phươ pháp trích ly carotene và lycopene từ g c.ng ấ
1.5 Ph ươ ng pháp nghiên c u ứ
Các phương pháp nghiên c u đ tài bao g m:ứ ề ồ
Tìm hi u lí thuy t ể ế v ề quá trình trích ly siêu t i h n ớ ạ và nh ng v n đ có ữ ấ ềliên quan đ n trích ly.ế
Tìm hi u h th ng thi t b trích ly siêu t i h nể ệ ố ế ị ớ ạ TharSFE
Th c hi n các thí nghi m trên thi t b trích ly siêu t i h n. Ti n hành trích ự ệ ệ ế ị ớ ạ ế
ly carotene β và lycopene t b t màngừ ộ g c.ấ
Th c nghi m so sánh hi u qu trích ly carotene ự ệ ệ ả β và lycopene c a cácủ
phương pháp trích ly khác nhau: ngâm d m, Soxhlet, trích ly b ng COầ ằ 2 ở ạ tr ngthái siêu t i h n.ớ ạ
Trang 16G c có tên khoa h c là ấ ọ Momordica cochinchinensis, là lo i cây b n đ a c aạ ả ị ủ
Vi t Nam, thu c chi Mệ ộ ƣớp (Momordica) đ ng h B u bí (ắ ọ ầ Cucurbitaceae). G cấ
là cây nhi t đ i đệ ớ ƣợc tr ng nhi u qu c gia vùng nhi t đ i. Ngoài tên g i làồ ở ề ố ệ ớ ọ
g c t i Vi t Nam, nó đấ ạ ệ ƣợc g i v i nhi u tên khác nhau nh fak kao ( Tháiọ ớ ề ƣ ở Lan), bhat kerala ( n Đ ), m c mi t ( Trung Qu c) và mak kao ( Lào).ở Ấ ộ ộ ế ở ố ở
G c là m t lo i cây đ n tính khác g c, có cây đ c ấ ộ ạ ơ ố ự và cây cái riêng bi t. Câyệ
g c leo kh e, thân có th dài đ n 15m, thân dây có ti t di n g c. ấ ỏ ể ế ế ệ ố Lá g c m c soấ ọ
le, chia thùy khía sâu t i n a phi n lá, nh n, xanh bi c, to b ng bàn tay ớ ử ế ẵ ế ằ và xòe
ki u chân v t, dài t 8 – 18cm. Bên c nh cu ng lá có m c các tay leo, tăng khể ị ừ ạ ố ọ ả năng bám vào c c ho c cây. Hoa có hai lo i g m có hoa cái ộ ặ ạ ồ và hoa đ c. Hoa m cự ọ nách lá, màu vàng nh t, đài hoa có màu xanh. Qu g c hình tròn, màu lá cây, khi
chín chuy n sang màu đ cam, để ỏ ƣờng kính qu t 15 – 20cm. V g c có gai r m,ả ừ ỏ ấ ậ
m i qu thỗ ả ƣờng có sáu múi. Th t g c màu đ cam, h t g c màu nâu th m, hìnhị ấ ỏ ạ ấ ẫ
d p, có khía. G c tr hoa t mùa hè sang mùa thu, ẹ ấ ổ ừ đ n ế mùa đông m i chín. M iớ ỗ năm cây g c ch thu ho ch đấ ỉ ạ ƣợc m t mùa. Cây g c phát tri n m nh ộ ấ ể ạ v ề mùa
m a, đ n mùa đông sau khi qu chín h t, lá r ng, nh ng dây nh cũng khô héoƣ ế ả ế ụ ữ ỏ
h t, đ n gi a mùa đông năm sau l i đâm ch i n y l c. Chu k gieo tr ng t chínế ế ữ ạ ồ ả ộ ỳ ồ ừ tháng đ n m t ế ộ năm v iớ tu iổ thọ 15 – 20 năm. Ở Vi tệ Nam, g cấ đƣợ thu ho chc ạ
Trang 17từ tháng mườ đ ni ế tháng hai. Sau khi thu ho ch, g c có th b o qu n lên đ nạ ấ ể ả ả ế
m t tháng đi u ki n môi trộ ở ề ệ ường. Cây g cấ có s cứ ch ngố ch uị t t,ố ch aư xu tấ
hi nệ sâu b nh,ệ ít bị chim chu tộ
Trang 18phá, ngoài ra thân và lá g c có mùi hôi nên bò cũng không ăn. G c m c bò trên cácấ ấ ọ giàn, b rào, b i tre. Trờ ụ ước đây, g c là lo i cây hoang d i m c nhi u vùngấ ạ ạ ọ ở ề
nước ta, được nhân dân ta ch n l c đem v tr ng t lâu.ọ ọ ề ồ ừ
G c đấ ược chia thành 2 lo i:ạ
+ G c n p: trái to, có nhi u h t, v trái có màu xanh gai to, ít gai, khi chínấ ế ề ạ ỏ chuy n sang màu đ cam r t đ p. B trái ra bên trong trái có màu vàng tể ỏ ấ ẹ ổ ươ i,màng bao b c h t có màu đ tọ ạ ỏ ươ ấ ậi r t đ m
+ G c t : trái nh ho c trung bình v dày tấ ẻ ỏ ặ ỏ ương đ i ít h t, gai nh n, tráiố ạ ọ chín b ra bên trong trái có màu vàng nh t và màng bao b c h t ho c màu h ngổ ạ ọ ạ ặ ồ không được đ tỏ ươi nh g c n p.ư ấ ế
T i Vi t Nam, th t g c đạ ệ ị ấ ượ ử ục s d ng ch y u đ nhu m màu các lo i xôi,ủ ế ể ộ ạ
g i là ọ xôi g cấ Vì s c đ nên xôi g c đắ ỏ ấ ượ ưc a chu ng trong nh ng vi c nhộ ữ ệ ư đình đám trong các d p l t t hay cị ễ ế ướ ỏi h i. Người ta dùng màng h t ạ và h t c aạ ủ
nó đánh v i m t ít rớ ộ ượu đ tr n l n v i ể ộ ẫ ớ g o n pạ ế sau đó đem th i thành xôi, giúpổ cho món xôi có màu đ ỏ và thay đ i hổ ương v Nhi u ph n c a cây g c nh h t,ị ề ầ ủ ấ ư ạ tinh d u, r đầ ễ ược dùng làm thu c đông y. H t g c dùng đ ch a các ch ng b nhố ạ ấ ể ữ ứ ệ
nh m n nh t đ c, viêm da th n kinh, trĩ, R g c ch a tê th p s ng chân ư ụ ọ ộ ầ ễ ấ ữ ấ ư và lá
g c dùng v i t m g i đ p ngoài da làm thu c tiêu s ng t y. Ngoài ra, d u g c cóấ ớ ầ ử ắ ố ư ấ ầ ấ tác d ng nh thu c có vitamin A, dùng bôi lên các v t thụ ư ố ế ương ngoài da, ch aữ
b nh khô m t, quáng gà, tăng cệ ắ ường thị l c.ự
Trang 192.1.2 Thành ph n hóaầ h cọ
D u g c là m t lo i tinh d u đầ ấ ộ ạ ầ ược chi t tách ế t ừ qu g c. D u g c tinhả ấ ầ ấ khi t có ch a carotene, lycopene, vitamin E ế ứ β và r t nhi u ch t béo th c v tấ ề ấ ự ậ linoleic 14,7%; stearic 7,69%; palmatic 33,38%; và các vi ch t r t c n thi t choấ ấ ầ ế
c th ơ ể con người
carotene: cao g p 1,8 l n so v i d u gan cá thu, 10 l n so v i cà r t, g pβ ấ ầ ớ ầ ầ ớ ố ấ
g n 20 l n so v i đu đ chín, carotene có tác d ng ch ng lão hóa m nh, đ ngầ ầ ớ ủ β ụ ố ạ ồ
th i b sung Vitaminờ ổ A
Lycopene: cao g p 70 l n so v i cà chua, đ n ấ ầ ớ ế m c ứ có th k t tinh thànhể ế tinh th ể Là ch t thu c h Carotenoid có kh năng ch ng lão hóa, ngăn ng aấ ộ ọ ả ố ừ
ch ng nh i máu cứ ồ ơ tim
Vitamin E d ng tocopherol: đây chính là vitamin E thiên nhiên nên cóở ạ α tác d ng m nh h tr s phát tri n c a ụ ạ ỗ ợ ự ể ủ c ơ quan sinh s n ả và làm đ pẹ da
Acid Linoleic (omega 6): Còn g i là vitamin F giúp b n v ng thành m chọ ề ữ ạ máu, ngăn ng a các b nh ừ ệ v ề tim m ch, giúp h cholesterolạ ạ máu
Acid Oleic (Omega 9): giúp phát tri n h th n kinh ể ệ ầ và các lo i s i cóạ ợ
Myelin
Đ c bi t t t cho bà m mang thai và cho con bú, tr s sinh và tr nh ặ ệ ố ẹ ẻ ơ ẻ ỏ
Ngoài ra, d u g c còn có các nguyên t vi lầ ấ ố ượng nh : coban, s t, k m, ư ắ ẽselen, M t s công d ng c a d u g c:ộ ố ụ ủ ầ ấ
Phòng và ch a khô m t, thoái hóa hoàng đi m, giúp m t sáng ữ ắ ể ắ và kh e nhỏ ờ vào tác d ng c aụ ủ carotene.β
Ch a s m da, nám da, m n tr ng cá, da khô, da n i s n, tróc v y. Có tácữ ạ ụ ứ ổ ầ ả
d ng dụ ưỡng da, b o v da, giúp da luôn ả ệ h ng ồ hào, tươi tr và m n màng. Tăngẻ ị
s c đ kháng cho da, ch ng l i các tác nhân gây h i t môi trứ ề ố ạ ạ ừ ường cho da như
n ng ắ nóng, khói b i, ôụ nhi m, ễ
Đ c bi t mátxa d u g c phòng ch ng lão hóa da, ngăn hi n tặ ệ ầ ấ ố ệ ượng cháy
n ng ắ và gìn gi làn da kh e m nh. carotene ữ ỏ ạ β và lycopen là các ch t carotenoids,ấ
lo i ch t ch ng oxy hóa th c v t có tác d ng d n s ch thạ ấ ố ự ậ ụ ọ ạ ường xuyên các s nả
ph m oxy hóaẩ làm lão hóa da, gây ung thư da, gây các b nhệ viêm nhi m.ễ
Phòng và ch a r ng tóc, làm tóc m mữ ụ ề m i.ạ
Trang 20 Ngăn ng a ch ng viêm ừ ứ và phá h y AND trong các t bào da khi ti p xúcủ ế ế ánh n ng. Kích thích sinh ra l p ắ ớ mô m i, làm v t thớ ế ương mau lành, ch a các v tữ ế
Đ b o qu n d u g c ta c n tránh b ánh sáng chi u vào, không nên đ ể ả ả ầ ấ ầ ị ế ể ở
n i có nhi t đ quáơ ệ ộ cao
2.1.3 caroteneβ [811]
Hình 2. 4 C u trúc phân t c a caroteneấ ử ủ β
carotene thu c h carotenoids t n t i trong t nhiên. Carotenoids là m t
h các h p ch t đọ ợ ấ ược c u t o t tám đ n v isoprene, trong phân t thấ ạ ừ ơ ị ử ường có
40 nguyên t Cacbon. Carotenoids là s c t t nhiên t o ra màu vàng, da cam, đử ắ ố ự ạ ỏ trong r t nhi u lo i hoa qu trong đó có g c. Con ngấ ề ạ ả ấ ười ngày nay r t quan tânấ nghiên c u các h p ch t carotenoids và đã đ t đứ ợ ấ ạ ược nh ng k t qu không ch ữ ế ả ỉ về
và th c ph m b sung hàng ngày.ự ẩ ổ
carotene là ti n
β ề t ố c a vitamin A tìm th y trong th c v t. Trong c thủ ấ ự ậ ơ ể
n u d lế ư ượng vitamin A thì s b đào th i, còn carotene đẽ ị ả β ược d tr trong ganự ữ
đ nế lúc c n thi t. Đi u này có nghĩa là c th b n không th dùng nó tr c ti pầ ế ề ơ ể ạ ể ự ế
nh vitamin ư A, mà ph i bi n đ i nó qua d ng c a vitaminả ế ổ ạ ủ A
carotene d ng b t k t tinh có màu nâu đ , kh i l ng phân t là 536,9
g/mol, nhi t đ nóng ch y 180 – 183ệ ộ ả oC. carotene tan t t trong m t s dung môiβ ố ộ ố
h u c nh hexane, chloroform, benzene; tan ít trong d u th c v t và h u nhữ ơ ư ầ ự ậ ầ ư không tan trong nước cũng nh rư ượu. Ngoài ra, carotene d b bi n đ i khiβ ễ ị ế ổ
ti p xúc v i ánh sáng và nhi t đ cao.ế ớ ệ ộ
Trang 21Là m t ch t ch ng oxy hóa m nh ộ ấ ố ạ carotene còn có kh năng tiêu di t cácả ệ
g c t do sinh ra trong c th Các g c t do làm h h ng màng t bào nghiêmố ự ơ ể ố ự ƣ ỏ ế
l m c m t s b nh, bao g m c các b nh v m t, b nh tim và ung th Do đó,ệ ắ ộ ố ệ ồ ả ệ ề ắ ệ ƣ
m t s s n ph m m i t g c nh viên nang d u g c, d u g c trong ethanol đãộ ố ả ẩ ớ ừ ấ ƣ ầ ấ ầ ấ
đƣợc gi i thi u đ n th trớ ệ ế ị ƣờng toàn c u [12].ầ
B ng 2.1: Hàm lả ƣợng carotene trong 100g th c ph m ăn đβ ự ẩ ƣợc [13]
Tên th cự
ph mẩ
carotene ( g)
Tên th cự
ph mẩ
carotene ( g)
Tên th cự
ph mẩ
carotene ( g)
(Theo "Thành ph n dinh d ầ ƣỡ ng 400 th c ăn thông d ng" NXB Y H c 2001) ứ ụ ọ
Ta th yấ theo nhƣ k tế quả ở b ngả 2.1 thì hàm lƣợ Carotenengβ có ở trong
g c r t cao so v i nh ng trái cây khác. Cho nên vi c trích ly Carotene t g c làấ ấ ớ ữ ệ β ừ ấ
h t s c c n thi t ế ứ ầ ế và r t có th đem l i hi u qu kinh t cao. Có th đ a vào s nấ ể ạ ệ ả ế ể ƣ ả
Trang 2215,15Peroxy caroteneβRetinal(2 molecules)
t o thành có th đạ ể ƣợc h p thu tr c ti p t th c ăn vào thành ru t hay s đấ ự ế ừ ứ ộ ẽ ƣợ c
v n chuy n nh liên k t v i protein đ n các c quan c n thi t ho c đ n gan làậ ể ờ ế ớ ế ơ ầ ế ặ ế
n i tích lũy vitamin A dơ ƣớ ại d ng acyl ester. Retinyl ester c n đầ ƣợc th y phânủ thành retinol t do ự và axit h u trữ ƣớc khi đƣợc h p ph Quá trình th y phân nàyấ ụ ủ
đƣợc enzyme d ch t y xúc tác, axit h u c t o thành thị ụ ữ ơ ạ ƣờng là axit palmitatic vì retinyl palmitate chi m ph n ch y u trong retinyl ester th c ph m. Quá trìnhế ầ ủ ế ự ẩ chuy n hóa c a carotene thành vitamin A để ủ β ƣợc ki m soát nên không t o thànhể ạ
lƣợng d vitamin A có đ c tính cao.ƣ ộ
Trang 232.1.4 Lycopene [6, 11]
Hình 2.6: C u trúc phân t c a lycopeneấ ử ủLycopene cũng là m t ch t thu c h carotenoid có công th c phân t ộ ấ ộ ọ ứ ử là C
40H
56 v i kh i lớ ố ượng phân t là 536,9 g/mol. Nó là m t tetraterpene đ i x ngử ộ ố ứ
đượ ắc l p ráp t tám đ n v isoprene. Lycopene d ng tinh th hình kim màu đừ ơ ị ở ạ ể ỏ tía, không mùi, có nhi t đ nóng ch y là kho ng 172 – 173ệ ộ ả ả oC. Lycopene là không hòa tan trong nướ và có thể đc ượ hòa tan trong các dung môi h uc ữ cơ và các lo iạ
d u.ầ
Lycopene b o v c th kh i s oxy hóa. Có tác d ng ch ng lão hóa g pả ệ ơ ể ỏ ự ụ ố ấ
100 l n vitamin E, là ch t ch ng oxy hóa m nh nh t trong h carotenoid.ầ ấ ố ạ ấ ọ Lycopene c chứ ế sự tăng trưở và phát tri nng ể c aủ các dòng tế bào ung thư như ung thư tuy nế ti n li t, ung th c t cung, ung th ề ệ ư ổ ử ư vú và ung th th c qu n ư ự ả Lycopene làm h n ch s oxy hóa c a các v t li u di truy n là ADN. Do đó làmạ ế ự ủ ậ ệ ề
gi m nguy c các ả ơ b nh ệ ung th do nhi m s cư ễ ắ th ể
Lycopene là m t ch t thu c h carotenoid ph bi n nh t trong c th conộ ấ ộ ọ ổ ế ấ ơ ể
người. Vì lycopene có th d dàng h p th b i c th ể ễ ấ ụ ở ơ ể và có m t t nhiên trongặ ự huy t tế ương ngườ và các mô n ng đ cao h n so v i các carotenoid khác. Khii ở ồ ộ ơ ớ
h p th t d dày, lycopene đấ ụ ừ ạ ược v n chuy n trong máu b i các lipoprotein ậ ể ở và tích t trong gan, tuy n thụ ế ượng th n ậ và tinh hoàn
Lycopene có nhi u trong các lo i trái cây và rau qu có màu đ đ m nhề ạ ả ỏ ậ ư
d a h u, cà chua, cà r t, qu g c Nh ng g c là ngu n nguyên li u ch a hàmư ấ ố ả ấ ư ấ ồ ệ ứ
lượng lycopene l n h n g p nhi u l n so v i các lo i th c ph m t nhiên khác.ớ ơ ấ ề ầ ớ ạ ự ẩ ự
Trang 24Hàm lƣợng lycopene trong các lo i trái cây và rau qu theo k t qu ạ ả ế ả
nghiên c u c a Lê Thúy Vứ ủ ƣơng và c ng s K t qu độ ự ế ả ƣợc th hi n hình ể ệ ở2.7
Hình 2.7: Hàm lƣợng lycopene có trong m t s lo i trái cây và rau quộ ố ạ ảTheo k t qu so sánh hàm lế ả ƣợng lycopene trong các lo i trái cây và rau quạ ả trong nghiên c u c a Lê Thúy Vứ ủ ƣơng và c ng s ta th y g c là m t ngu nộ ự ấ ấ ộ ồ nguyên li u đ y h a h n cho các m c đích khai thác và tinh ch lycopene.ệ ầ ứ ẹ ụ ế
Trang 252.2 Ph ƣơ ng pháp nghiên c u ứ trích ly
1.2.1 Phƣơng pháp trích ly b ngằ Soxhlet [16]
Hình 2.8: Mô t h th ng trích ly Soxhletả ệ ố
2.1.1 B p đun ế 2. Bình c u ầ 3.
ng d n
Ố ẫ h i ơ
4. ng hoàn l u Ố ƣ dung môi 5. ng sinh Ố hàn.
Đ i v i phố ớ ƣơng pháp Soxhlet, đây là quá trình liên t c đụ ƣợc th c hi n nhự ệ ờ
m t b d ng c riêng. M u trích ly độ ộ ụ ụ ẫ ƣợc gói trong gi y l c đ t trong ng tríchấ ọ ặ ố
ly. Dung môi trích ly t bình c u đừ ầ ƣợc đun sôi theo ng d n h i đi lên, g p ngố ẫ ơ ặ ố sinh hàn ng ng t l i trong ng trích ly. Dung môi hòa tan và trích các h p ch tƣ ụ ạ ố ợ ấ trong m u, khi đ t m t lẫ ạ ộ ƣợng dung môi nh t đ nh s hoàn l u v bình c u. Quáấ ị ẽ ƣ ề ầ trình ti p t c di n ra đ n khi k t thúc. Mu n bi t quá trình trích ly đã c n ki tế ụ ễ ế ế ố ế ạ ệ
ch a, ta tháo ph n ng sinh hàn, dùng pipet l y vài gi t dung d ch trong bìnhƣ ầ ố ấ ọ ị
ch a m u, nh lên m t kính ho c gi y l c. N u sau khi dung môi bay h i h t vàứ ẫ ỏ ặ ặ ấ ọ ế ơ ế
Trang 26không đ l i v t gì thì quá trình trích ly đã k t thúc. N u còn th y v t thì ph i để ạ ế ế ế ấ ế ả ể trích ly thêm m t th i gian n a. Phộ ờ ữ ương pháp được ti n hành trong đi u ki nế ề ệ
thường nên ngoài y u tế ố
Trang 27nhi t đ có nh hệ ộ ả ưởng đ n thành ph n ch t trích thì các y u t nh hế ầ ấ ế ố ả ưởng khác
nh b n ch t c a ch t tan, b n ch t c a dung môi, b n ch t c a m u nguyênư ả ấ ủ ấ ả ấ ủ ả ấ ủ ẫ
li u, kích thệ ướ m u,…c ẫ sẽ quy tế đ nhị ch tấ lượ và hi ung ệ quả c aủ quá trình
Ư đi m:u ể
Ti tế ki mệ dung môi, chỉ c nầ môt ít dung môi mà trích ki tệ đượ m u.c ẫ
Không t nố các thao tác l cọ và châm dung môi m iớ như các kỹ thu tậ khác
Ch c n c m đi n m nỉ ầ ắ ệ ở ước hoàn l u là máy s th c hi n quá trình trích ly.ư ẽ ự ệ
Trích ki tệ đượ h pc ợ ch tấ mong mu n.ố
Nhượ đi m:c ể
Kích thướ c ac ủ thi tế bị Soxhlet làm gi iớ h nạ lượ nguyên li ung ệ c nầ trích ly
Trong quá trình trích ly, các h p ch t trích ly ra t nguyên li u đợ ấ ừ ệ ược trữ
l i trong bình c u, nên chúng luôn b đun nóng nhi t đ sôi c a dung môi ạ ầ ị ở ệ ộ ủ vì thế
n u h p ch t kémế ợ ấ b n nhi t thì có th b h h i.ề ệ ể ị ư ạ
Do h th ng c a thi t b đ u b ng th y tinh ệ ố ủ ế ị ề ằ ủ và được gia công th côngủ nên giá thành khá cao. Thi t b làm b ng th y tinh nên d v , trong đó các bế ị ằ ủ ễ ỡ ộ
ph n c a thi t b , nh t là các nút mài do đậ ủ ế ị ấ ược gia công th công nên ch c n làmủ ỉ ầ
v m t b ph n nào đó thì khó tìm đở ộ ộ ậ ược b ph n khác có th ộ ậ ể v a ừ kh p đ thayớ ể
th ế
1.2.2 Phương pháp ngâm d mầ [16]
Phươ pháp ngâm d mng ầ đượ th cc ự hi nệ ở nhi tệ độ phòng b ngằ cách tr nộ
h n h p nguyên li u v i dung môi phù h p theo t l nh t đ nh (t l nguyênỗ ợ ệ ớ ợ ỉ ệ ấ ị ỉ ệ
li u : ệ dung môi là 1 : 5 ho c là 1 : 10). Rót dung môi tinh khi t vào bình ch aặ ế ứ nguyên li u. Gi yên nhi t đ phòng trong m t ngày, đ cho dung môi xuyênệ ữ ở ệ ộ ộ ể
th m vào t bào th c v t ấ ế ự ậ và hòa tan các h p ch t t nhiên. Quá trình đợ ấ ự ượ ặ c l p
l i nhi u l n b ng cách thay dung môi m i vào bình ch a, d ch trích đạ ề ầ ằ ớ ứ ị ược cho vào l b o qu n riêng. Ti p t c quá trình trích cho đ n khi trích ki t m u nguyênọ ả ả ế ụ ế ệ ẫ
li u. Bã sau cùng c a quá trình tríchệ ủ ly đượ l yc ấ ra b ngằ máy ép cơ h cọ ho cặ máy ly tâm
Có th tăng hi u qu quá trình trích ly b ng cách th nh tho ng đ o tr nể ệ ả ằ ỉ ả ả ộ
ho c khu y b ng máy khu y t M i l n ngâm ch c n 24 gi là đ , vì v i m tặ ấ ằ ấ ừ ỗ ầ ỉ ầ ờ ủ ớ ộ
lượng dung môi c đ nh trong bình, m u nguyên li u ch hòa tan vào dung môiố ị ẫ ệ ỉ
đ n đ t m c bão hòa, có ngâm lâu h n ch m t th i gian. Đ ng l c c a quá trìnhế ạ ứ ơ ỉ ấ ờ ộ ự ủ
Trang 28là s ự chênh l chệ n ngồ độ c aủ c uấ tử c nầ trích trong nguyên li uệ v iớ môi trườ ngdung môi.
Trang 29 Ư đi mu ể
Nguyên li u ti p xúc tr c ti p v i dung môi nên vi c kh o sát nh hệ ế ự ế ớ ệ ả ả ưở ng
c a nhi t đ lên quá trình trích ly đủ ệ ộ ược th c hi n ự ệ d ễ dàng h n.ơ
K thu t không đòi h i thi t b ph c t p, d s d ng nên có th thao tácỹ ậ ỏ ế ị ứ ạ ễ ử ụ ể
v i lớ ượng l n nguyên li u ớ ệ và có th áp d ngể ụ cho nhi u ch t khác nhau.ề ấ
Thích h pợ cho quá trình trích ly thử nghi mệ cũng như trong công nghi p.ệ
Nhượ đi m:c ể
Th i gian trích ly dài, có th kéo dài vài ngày đ n vàiờ ể ế tu n.ầ
Sử d ngụ nhi uề dung môi h nơ so v iớ các phươ pháp khác.ng
1.2.3 Phương pháp trích ly b ngằ dung môi siêu t iớ h nạ
1.2.3.1 S l ơ ượ c v công ngh trích ly b ng dung môi CO ề ệ ằ 2 siêu t i h n [1, 2, ớ ạ
trường
Đ i v i m i m t ch t đang tr ng thái khí, khi b nén đ ng nhi t t i m tố ớ ỗ ộ ấ ở ạ ị ẳ ệ ớ ộ
áp su t đ cao, ch t khí s hóa l ng ấ ủ ấ ẽ ỏ và ngượ ạc l i. Tuy nhiên, có m t giá tr ápộ ị
su t mà t i đó, n u tăng nhi t ấ ạ ế ệ đ ộ lên thì ch t l ng cũng không hóa h i tr l i ấ ỏ ơ ở ạ mà
t n t i m t d ng đ c bi t g i là tr ng thái siêu t i h n. V t ch t tr ng tháiồ ạ ở ộ ạ ặ ệ ọ ạ ớ ạ ậ ấ ở ạ này có tính trung gian, mang nhi u đ c tính c a c ch t khí ề ặ ủ ả ấ và ch t l ngấ ỏ [20]
Ch t tr ng thái siêu t i h n có t tr ng tấ ở ạ ớ ạ ỷ ọ ương đương nh t tr ng c aư ỷ ọ ủ pha l ng. Nh ng s linh đ ng c a các phân t l i r t l n, s c căng b m t nh ,ỏ ư ự ộ ủ ử ạ ấ ớ ứ ề ặ ỏ
h s khu ch tán cao gi ng nh khi ch t tr ng thái khí.ệ ố ế ố ư ấ ở ạ
Trang 30Hình 2.9: Gi n đ pha tr ng thái siêu t i h n c a m t ch t [2]ả ồ ạ ớ ạ ủ ộ ấ
Đi m ba là n i ể ơ mà ba tr ng thái r n, l ng ạ ắ ỏ và khí giao nhau. Các đườ ngcong là n i hai tr ng thái cùng hi n di n. Quan sát d c theo đơ ạ ệ ệ ọ ườ cong khí ng
l ng hỏ ướng lên cao g p m t đi m, n i đó n ng đ c a khí ặ ộ ể ơ ồ ộ ủ và l ng ỏ b ng ằ nhau.
Đi m này để ược g i là đi m siêu t i h n ọ ể ớ ạ và h p ch t lúc đó g i là ch t l ng siêuợ ấ ọ ấ ỏ
t i h n. T i đi m t i h n, áp su t ớ ạ ạ ể ớ ạ ấ và nhi t đ có các giá tr đệ ộ ị ược g i l n lọ ầ ượt là
áp su t t i h n (Pấ ớ ạ C) và nhi t đ t i h n (Tệ ộ ớ ạ C). Hai giá tr này là đ c tr ng choị ặ ư
t ng ch t. B n ch t c a đi m t i h n có th đừ ấ ả ấ ủ ể ớ ạ ể ược hi u là s thay đ i tính ch tể ự ổ ấ
c a ch t l ng d c theo d c theo đủ ấ ỏ ọ ọ ường cong áp su t h i. Khi tăng nhi t đ , kh iấ ơ ệ ộ ố
lượng riêng c a pha l ng gi m, kh i lủ ỏ ả ố ượng riêng pha h i tăng do áp su t h iơ ấ ơ tăng. Chúng h i t t i đi m t i h n và khi nhi t đ vộ ụ ạ ể ớ ạ ệ ộ ượt qua nhi t đ t i h n thìệ ộ ớ ạ không còn s phân bi t gi a pha l ng và pha h i n a. Khi nhi t đ ự ệ ữ ỏ ơ ữ ệ ộ và áp su tấ
đ u về ượt qua giá tr t i h n thì v t ch t lúc này t n t i tr ng thái siêu t i h n.ị ớ ạ ậ ấ ồ ạ ở ạ ớ ạ Giá tr Pị C ph thu c nhi u vào phân t lụ ộ ề ử ượng c a các ch t có phân ủ ấ t ử lượng nhỏ
nh hydrocacbon có s cacbon t 1 đ n 3 thì giá tr Pư ố ừ ế ị C c a chúng không cao. Giáủ
tr Tị C ch tăng ít theo phân ỉ t ử lượng, nh ng ư TC l i ph thu c nhi u vào đ phânạ ụ ộ ề ộ
c c c a ch t. Đ phân c c c a phân t càng l n thì giá tr Tự ủ ấ ộ ự ủ ử ớ ị C cũng càng l n. Đi uớ ề này được gi i thích là do các ch t phân c c, t n t i m t l c c m ng gi a cácả ở ấ ự ồ ạ ộ ự ả ứ ữ
Trang 31c c c a các phân t , do đó năng lự ủ ử ƣợng đ phá ể v ỡ tr t t gi a các phân t khiậ ự ữ ử
ch t pha l ng s l n h n nhi u so v i các ch t không phânấ ở ỏ ẽ ớ ơ ề ớ ấ c c.ự
Trang 32B ng 2.2: Nhi t đ và áp su t t i h n c a m t s ch t [1]ả ệ ộ ấ ớ ạ ủ ộ ố ấ
Trong phương pháp trích ly siêu t i h n, dung môi COớ ạ 2 là m t dung môiộ
đượ ưc u tiên l a ch n b i vì có nhi u đi m thu n l i nh :ự ọ ở ề ể ậ ợ ư
Không đ c đ i v i c th , không ăn mòn thi t b ; là m t ch t tr ít ph nộ ố ớ ơ ể ế ị ộ ấ ơ ả
ng v i các ch t c n trích. Khi đ a lên
kích n , không b t l a ổ ắ ử và không duy trì s cháy cho nên an toàn trong s n xu t; làự ả ấ
m t ch t d ki m r ti n ộ ấ ễ ế ẻ ề vì nó là s n ph m ph c a nhi u ngành công nghi pả ẩ ụ ủ ề ệ hóa ch t khác; đi m t i h n c a COấ ể ớ ạ ủ 2 là m t đi m có giá tr nhi t đ , áp su tộ ể ị ệ ộ ấ không cao l m so v i các ch t khác cho nên s ít t n năng lắ ớ ấ ẽ ố ượng h n đ đ aơ ể ư
CO2 đ n tr ng thái siêu ế ạ t i ớ h n.ạ Khi sử d ngụ CO2 thươ ph mng ẩ để trích ly không
có dư lượ c nng ặ đ cộ h iạ trong ch ph m tríchế ẩ ly
S d ng COử ụ 2 siêu t i h n làm dung môi ph n ng giúp kéo dài tu i thớ ạ ả ứ ổ ọ
c a xúc tác. Nguyên nhân c a đi u này là do COủ ủ ề 2 siêu t i h n có kh năng hòa tanớ ạ ả các ch t có kh năng đ u đ c xúc tác d dàng, t đó giúp cho xúc tác gi đấ ả ầ ộ ễ ừ ữ ượ c
ho t tính lâu h n ạ ơ và tu i th xúc tác đổ ọ ược kéo dài. Ngoài ra, CO2 siêu t i h n cónớ ạ
có kh năng t o đi u ki n thu n l i cho vi c phân riêng s n ph m, thu h i ả ạ ề ệ ậ ợ ệ ả ẩ ồ và tái
s d ng xúc tác, đ c bi t là các xúc tác ph c kim lo i chuy n ti p đ t ti n. Cóử ụ ặ ệ ứ ạ ể ế ắ ề
th th c hi n các quá trình phân riêng d dàng b ng cách gi m áp su t ho cể ự ệ ễ ằ ả ấ ặ nhi t đ đ đ a COệ ộ ể ư 2 v ề d ngạ khí
Trang 33 S ử d ng COụ 2 siêu t i h n s tăng cớ ạ ẽ ường kh năng truy n kh i trong hả ề ố ệ
ph n ng. L u ch t siêu t i h n nói chung ả ứ ư ấ ớ ạ và CO2 siêu t i h n nói riêng có nhi uớ ạ ề tính ch tấ v tậ lý tươ tự như trng ườ h png ợ các ch tấ khí, ví dụ như có độ nh tớ r tấ
th p,ấ kh năng khu ch tán h n đáng k so v i các dung môi h u c thôngả ế ơ ể ớ ữ ơ
thường khác. Do đó, CO2 siêu t i h n có kh năng cớ ạ ả ường t c đ ph nố ộ ả ng.ứ
Dung môi CO2 có các tính ch t v t lý có th đi u ch nh đấ ậ ể ề ỉ ược theo yêu c u.ầ
Kh năng nén cao c a l u ch t siêu t i h n đã cho phép đi u ch nh đả ủ ư ấ ớ ạ ề ỉ ượ ỷ c t
tr ng c a nó. Do đó, có th đi u ch nh đọ ủ ể ề ỉ ược các thông s v t lý ph thu c vào tố ậ ụ ộ ỷ
tr ng nh h ng s đi n môi, đ nh t. T đó, có th kh ng ch ph n ng theoọ ư ằ ố ệ ộ ớ ừ ể ố ế ả ứ
hướng tăng hi u su t cũng nh tăng ệ ấ ư đ ộ ch n l c b ng cách ch c n thay đ i m tọ ọ ằ ỉ ầ ổ ộ
ít đi u ki n v n hành.ề ệ ậ
Có tính kháng khu n do ho t đ ng áp su t cao. M t s báo cáo đã đẩ ạ ộ ở ấ ộ ố ề
c p r ng COậ ằ 2 b nén có tính ch t di t khu n. Màng ị ấ ệ ẩ t ế bào c a ủ Lactobacillus
plantarum b phá h y khi x lý 7 MPa, 303,15 K (dị ủ ử ở ưới đi m t i h n) trong 10ể ớ ạ phút. Ambrosino và các c ng ộ s ự đã ch ng minh r ng áp su t cao trong đi u ki nứ ằ ấ ề ệ
CO2 siêu t i h n làm ki m hãm ho t đ ng c a ớ ạ ề ạ ộ ủ vi khu n trong su t quá trình. ẩ ố Ở
áp su t cao, COấ 2 tăng kh năng khu ch tán vào t bào ch t c a ả ế ế ấ ủ vi khu n, gi mẩ ả
pH n i bào ộ và vô hi u ho t tính enzyme, màng t bào thay đ i ệ ạ ế ổ và cu i cùng tố ế bào b tiêu di t. M t nghiên c u khác cũng đ a ra k t qu khi 90 bar, 333 Kị ệ ộ ứ ư ế ả ở trong 6 gi , bào ờ t ử c a ủ Bacillus subtilis b kh ho t tính hoàn toàn; trong khi ị ử ạ ở cùng đi u ki n đó ề ệ mà không có CO2 siêu t i h n thì không có tác đ ngớ ạ ộ gì
Trang 34Hình 2.10: Gi n đ pha c a COả ồ ủ 2 [1]
Trang 35B ng 2.3: M t s đ c đi m c a COả ộ ố ặ ể ủ 2 [1]
Th tích đi u ki n tiêu chu nể ở ề ệ ẩ V = 22,263 m3/kmol
Kh i lố ƣợng riêng khí đktcở ρ = 1,977 kg/m3
Kh i lố ƣợng riêng t i h nớ ạ ρC = 466 kg/m3
Hình 2.11: T tr ng COỷ ọ 2 siêu t i h n ph thu c vào nhi t đ và áp su t [21]ớ ạ ụ ộ ệ ộ ấ
T tr ng COỷ ọ 2 siêu t i h n ph thu c vào nhi t đ và áp su t, do đó ta có thớ ạ ụ ộ ệ ộ ấ ể
đi u ch nh t tr ng COề ỉ ỷ ọ 2 trong vùng siêu t i h n b ng cách thay đ i nhi t đ và ápớ ạ ằ ổ ệ ộ
su t. T tr ng c a COấ ỷ ọ ủ 2 siêu t i h n bi n đ i nhanh vùng nhi t đ và áp su tớ ạ ế ổ ở ệ ộ ấ
g n đi m t i h n. Trong m i trầ ể ớ ạ ọ ƣờng h p, khi nhi t đ tăng lên thì t tr ng COợ ệ ộ ỷ ọ 2
đ u gi m.ề ả
Trang 36CO2 ở ạ tr ng thái siêu t i h n có đ nh t th p, b i v y h s khu ch tánớ ạ ộ ớ η ấ ở ậ ệ ố ế
c a ch t tan trong COủ ấ 2 siêu t i h n s l n h n so v i trong các dung môi thôngớ ạ ẽ ớ ơ ớ
thường khác
Hình 2.12: S thay đ i đ nh t c a COự ổ ộ ớ η ủ 2 siêu t i h n vào nhi t đớ ạ ệ ộ
và áp su t [21]ấ
Đ nh t c a dung môi b nh hộ ớ ủ ị ả ưởng nhi u b i áp su t cao, vùng áp cao,ề ở ấ ở
đ nh t c a dung môi COộ ớ ủ 2 siêu t i h n s tăng lên r t nhanh khi tăng áp su t.ớ ạ ẽ ấ ấ
Ngượ ạc l i, vùng có P và T th p thì giá tr ít b bi n đ i khi thay đ i áp su t.ấ ị η ị ế ổ ổ ấ
T i vùng có P lân c n v i Pạ ậ ớ c, n u tăng T thì không thay đ i m nh. Xu hế η ổ ạ ướ ngchung khi tăng nhi t đ thì đ nh t s gi m.ệ ộ ộ ớ ẽ ả
Đ i v i m t ch t tan ít bay h i, h s khu ch tán c a nó, h s khu ch tánố ớ ộ ấ ơ ệ ố ế ủ ệ ố ế
c a nó trong COủ 2 siêu t i h n s cao h n dung môi thông thớ ạ ẽ ơ ường. Nh ng đ i v iư ố ớ các ch t bay h i, h s khu ch tán trong COấ ơ ệ ố ế 2 siêu t i h n l i nh h n so v iớ ạ ạ ỏ ơ ớ trong pha khí
Trang 37Hình 2.13: nh hẢ ƣởng c a nhi t đ và áp su t t i đ nh t c a COủ ệ ộ ấ ớ ộ ớ ủ 2 siêu t i ớ
h n và h s khu ch tán c a ch t tan [21]ạ ệ ố ế ủ ấ
Nh v y khi tăng áp su t, t tr ng s tăng theo làm đ nh t cao ƣ ậ ấ ỷ ọ ẽ ộ ớ và làm
gi m kh năng khu ch tán D c a ch t tan ả ả ế ủ ấ và dung môi. Trong quá trình đ ng áp,ẳ khi nhi t đ T tăng lên thì kh năng khu ch tán vào dung môi c a ch t tan khôngệ ộ ả ế ủ ấ bay h i cũng tăng lên,nh ng ơ ƣ đ i ố v i ch t d bay h i thì ngớ ấ ễ ơ ƣợ ạc l i, kh năngả khu ch tán gi m xu ng khi nhi t đế ả ố ệ ộ tăng
Trang 381.2.3.1 Các y u t nh ế ố ả h ưở ng đ n quá trình trích ly ế
2.3.1.a) Ảnh hưởng c a ápủ su tấ
Nhi uề nghiên c uứ đã đượ th cc ự hi nệ nh mằ kh oả sát nhả hưở c ang ủ áp
su tấ đ n hi u su t thu h i carotene t các lo i trái cây khác nhau. Các tác giế ệ ấ ồ β ừ ạ ả
đ u nh n th y r ng khi áp su t tăng lên thì hi u su t trích ly carotene cũngề ậ ấ ằ ấ ệ ấ β tăng theo. Nguyên nhân là do áp su t tăng lên làm t tr ng c a dung môi tăng lên.ấ ỷ ọ ủ
T đó nó làm tăng s từ ự ương tác gi a các c u t c n trích ly v i dung môi, k tữ ấ ử ầ ớ ế
qu làm tăngả đ hòa tan c a các c u t trong dungộ ủ ấ ử môi
Theo nghiên c u c a Baysal ứ ủ và các c ng ộ s ự thì nh hả ưởng c a áp su t đ nủ ấ ế
hi u su t thu h i carotene t ph ph m cà chua là khi áp su t tăng thì hi u su tệ ấ ồ β ừ ế ẩ ấ ệ ấ thu h iồ caroteneβ tăng. K tế quả đượ thể hi nc ệ ở b ngả 2.4
B ng 2.4: nh hả Ả ưởng c a áp su t đ n hi u su t thu h i carotene t phủ ấ ế ệ ấ ồ β ừ ế
ph m cà chua dùng COẩ 2 siêu t i h n [22]ớ ạ
Áp su t trích ly (bar)ấ Hi u su t thu h i ệ ấ ồ βcarotene
2.3.1.b) Ảnh hưởng c a nhi tủ ệ độ
M t s nghiên c u độ ố ứ ược th c hi n đ kh o sát nh hự ệ ể ả ả ưởng c a nhi t đủ ệ ộ
đ n hi u su t trích ly s d ng dung môi t i h n. K t qu cho th y khi nhi t đế ệ ấ ử ụ ớ ạ ế ả ấ ệ ộ tăng thì hi u su t thu h i các c u t tăng.ệ ấ ồ ấ ử
Cũng theo k t qu nghiên c u c a Baysal và các c ng s thì nh hế ả ứ ủ ộ ự ả ưởng c aủ nhi t đ đ n hi u su t thu h i carotene t ph ph m cà chua, đã cho k t quệ ộ ế ệ ấ ồ β ừ ế ẩ ế ả
hi u su t thu h i tăng khi nhi t đ tăng, th hi n hình 2.14.ệ ấ ồ ệ ộ ể ệ ở
Trang 39Hình 2.14: nh hẢ ưởng c a nhi t đ đ n hi u su t thu h i carotene t ủ ệ ộ ế ệ ấ ồ β ừ
ph ph m cà chua s d ng COế ẩ ử ụ 2 siêu t i h nớ ạ2.3.1.c) Ảnh hưở c a th i gian trích lyng ủ ờ
Tùy theo nguyên li u, thi t b ệ ế ị và đi u ki n trích ly ề ệ mà th i gian trích ly sờ ẽ khác nhau. Mei Sun và Feral Temelli nghiên c u quá trình trích ly carotenoid t càứ ừ
r t cũng cho k t qu là khi tăng th i gian trích ly thì lố ế ả ờ ượng carotene thu h iβ ồ
được tăng. Nh ngư từ phút 200 thì lượ carotenengβ tăng ch mậ [23]
Hình 2.15: nh hẢ ưởng c a th i gian và kích thủ ờ ước h t đ n quá trình trích lyạ ế
carotene t cà r t
Trang 40Theo k t qu nghiên c u c a ế ả ứ ủ L u ƣ Hoàng Ng c ọ và c ng s (2005) ộ ự v ề vi cệ
kh o sát nh hả ả ƣởng c a th i gian trích ly cao hoa bủ ờ ƣởi cũng cho k t qu tế ả ƣơ ng
t ự khi tăng th i gian trích ly tăng thì hi u lờ ệ ƣợng thu h i cũng tăng [21]. Nh ngồ ƣ trong kho ng 4 gi đ u thì hàm lả ờ ầ ƣợng cao thu đƣợc tăng nhanh. Trong các thí nghi mệ v i kho ng th i gian trích kéo dài h n, hàm ớ ả ờ ơ lƣợng cao thu đƣợc thay đ iổ không đáng k Do đó ta c n ch n để ầ ọ ƣợc kho ng th i gian trích ly t i u nh mả ờ ố ƣ ằ
đ t hi u su t cao nh t.ạ ệ ấ ấ
Theo nghiên c u c a Nguyên ứ ủ Lê Ki u Hề ƣơng v quá trình trích lyề βcarotene và lycopene t ừ g c, th i gian tăng thì hi u su t thu h i tăng. Quá trìnhấ ờ ệ ấ ồ trích ly đƣợc th c hi n các đi u ki n nhi t đ 60ự ệ ở ề ệ ệ ộ oC, áp su t 300 bar, l uấ ƣ
lƣợng dòng CO2 15 g/phút, s ử d ng 5% ethanol làm đ ng dung môi. Kho ng th iụ ồ ả ờ gian kh o sát thay đ i tả ổ ừ 2 giờ đ nế 4 gi ờ K tế đƣợ thể hi nc ệ ở hình 2.17