nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá xương rồng bàn chải( opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo quản trái cây

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PECTIN TỪ LÁ XƯƠNG RỒNG BÀN CHẢI (OPUNTINA DILLENII) VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG DỊCH CHIẾT TỪ LÁ XƯƠNG RỒNG NÀY LÀM MÀNG BAO BẢO QUẢN TRÁI CÂY Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn : Th.s Chu Thị Bích Phượng Sinh viên thực hiện : Lương Huỳnh Ngọc Diễm MSSV: 0951100018 Lớp: 09DTP1 TP. Hồ Chí Minh, 2013 ii LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời biết ơn chân thành đến Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài một cách thuận lợi nhất. Cảm ơn phòng thí nghiệm trường đã cung cấp và phục vụ các hóa chất, dụng cụ trong suốt quá trình thực hiện đề tài Em vô cùng biết ơn sự hướng dẫn của cô Chu Thị Bích Phượng đã truyền đạt kiến thức cũng như cách hoàn thành một bài báo cáo có khoa học nhất. Cảm ơn cô đã luôn theo sát chúng em trong thời gian qua. Xin cảm ơn đến các quý thầy cô và các bạn đã đóng góp ý kiến để hoàn thành đề tài một cách thuận lợi. Do kiến thức và khả năng tìm hiểu có hạn, nên chỉ dừng lại những điểm cơ bản chưa đi sâu vào các vấn đề mà cô yêu cầu. Mong quý thầy cô và các bạn đóng góp thêm ý kiến để em hoàn thành bài báo cáo một cách khoa học nhất. `Xin cảm ơn. Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 10, tháng 07, năm 2013 SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm iii TÓM TẮT Xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii ) thuộc họ Cactaceae có thân lá phủ đầy gai, hình như tai vợt, mộc thành bụi lớn. Xương rồng này sinh trưởng rất nhanh và rất thích hợp với vùng đất khô hạn, nghèo dinh dưỡng của Việt nam như vùng đất ven biển miền Trung, Tây Nguyên và cả trên đảo Trường Sa. Ngoài tính sinh trưởng tốt trên đất xấu, đất bạc màu, xương rồng Nopal còn có ưu điểm là có độ che phủ cao, chống được cát bay. Người dân các vùng này thường dùng làm hàng rào, thức ăn gia súc và chưa có thói quen dùng làm rau thực phẩm Theo y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong đó có loại Opuntina. người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là heterosid flavonic. Bên cạnh đó, trên thê giới hiện này đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng dược lý của pectin trong lá xương rồng điển hình là pectin từ xường rồng Opuntina giúp điều hòa lượng đường trong máu ở bệnh nhân tiểu đường loại II…, khả năng chiết tách và sử dụng xương rồng còn rất ít. Xuất phát từ những vấn đề trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là:“ Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo quản trái cây.” Đề tài được thực hiện từ 22/04/2013 đến ngày 08/07/ 2013 tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Đề tài đã thu nhận được các kết quả như sau: Ở nội dung 1, chúng tôi xác định được trông xương rồng Opuntina dillenii có hàm lượng ẩm cao 89 -92%, hàm lượng nito tổng là 0,527%, hàm lượng tro và lipid thì khá thấp lần lượt là 1,29 và 1,22%, hàm lượng vitamin C trong mẫu khá cao lên đến 110,88 mg/100g, protein trong mẫu chiếm 0,312 – 0,63%, đường khử chiếm 0,225%. Ở nội dung 2, chúng tôi đã xác định được mẫu xương rồng trưởng thành thích hợp để chiết tách pectin bằng phương pháp kiềm hóa với tỷ lệ mẫu/ dung môi thích hợp là 1/1 với pH chiết tách tối ưu cho công đoạn khử enzyme là pH4, pH cho công đoạn tách pectin là pH12, pH cho công đoạn tủa enzyme là pH2 với tác nhân acid là HCl., hàm lượng pectin thô thu được trong quy trình trên là 0,271 % và độ tinh khiết của petin thu dduocj khi thử bằng phương pháp canxi pectac là 61,73%. Chúng tôi nhận thấy rằng, pectin trong Opuntina dillenii có hàm lượng thấp khó có thể ứng dụng để chiết tách pectin từ xương rồng này. Ở nội dung 3, chúng tôi nhận thấy dịch chiết từ xương rồng có độ nhớt rất cao có khả năng bám tốt, khi có bổ sung PEG 10% kết hợp với CaCl 2 3% có thể nâng cao thời gian bảo quản sơ ri lên đến 10 ngày. Đây là đề tài có tính ứng dụng cao, nếu được tiếp tục đầu tư nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế của cây xương rồng, góp phần phủ xanh những vùng đất khô cằn, hạn hán ở các tỉnh miền trung nước ta và cải thiện đời sống cho người nông dân iv MỤC LỤC CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined. 1.1. Tổng quan về xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined. 1.1.1. Đặc điểm thực vật và phân bố Error! Bookmark not defined. 1.1.2. Cấu trúc hình thái của cây Error! Bookmark not defined. 1.1.3. Tính dược lý của cây Error! Bookmark not defined. 1.1.4. Ứng dụng trong đời sống Error! Bookmark not defined. 1.1.5. Tình hình sản xuất và tiêu thụ Error! Bookmark not defined. 1.2. Tổng quan về pectin Error! Bookmark not defined. 1.2.1. Nguồn gốc của pectin Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Cấu tạo của pectin Error! Bookmark not defined. 1.2.3. Tính chất của pectin Error! Bookmark not defined. 1.3. Phân loại và các chỉ số đặc trưng Error! Bookmark not defined. 1.3.2. Cơ chế tạo gel Error! Bookmark not defined. 1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel Error! Bookmark not defined. 1.3.4. Ứng dụng của pectin Error! Bookmark not defined. 1.3.5. Một số phương pháp được sử dụng để chiết tách pectin từ thực vậtError! Bookmark not defined. 1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước có liên quan đến đề tàiError! Bookmark not defined. 1.5. Tổng quan về màng bao trong bảo quản rau quả Error! Bookmark not defined. 1.5.1. Khái niệm về màng bao bảo quản rau quả Error! Bookmark not defined. 1.5.2. Màng polymer sinh học Error! Bookmark not defined. 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 2.2. Vật liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Vật liệu nghiên cứu Error! Bookmark not defined. v 2.2.2. Hóa chất Error! Bookmark not defined. 2.2.3. Dụng cụ thí nghiệm Error! Bookmark not defined. 2.3. Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Nội dung 1: Xác định một số thành phần hóa sinh của xương rồng Nopal Opuntina dillenii Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình trích ly pectin bằng phương pháp kiềm hóaError! Bookmark not defined. 2.3.3. Nội dung 3: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thu nhận dịch chiết từ xương rồng Nopal và khảo sát khả năng sử dụng dịch chiết này làm màng bao bảo quản trái sơ ri Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 3 :Error! Bookmark not defined. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined. 3.1.Nội dung 1: Phân tích xác định một số thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồngError! Bookmark not defined. 3.1.2. Kết quả định tính hàm lượng pectin trong nguyên liệu Error! Bookmark not defined. 3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin bằng phương pháp kiềm hóaError! Bookmark not defined. 3.2.1. Thí nghiệm 1: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất chiết tách pectin Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Thí nghiệm 2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH ở giai đoạn khử enzyme trong quy trình tách chiết pectin từ lá xương rồng Error! Bookmark not defined. 3.2.3. Thí nghiệm 3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến giai đoạn tách pectin trong bã Error! Bookmark not defined. 3.2.4. Thí nghiệm 4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến giai đọan thu pectinError! Bookmark not defined. 3.2.1. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của tác nhân acid đến giai đoạn thu pectin Error! Bookmark not defined. 3.2.5. Thí nghiệm 6: Kết quả xác định hàm lượng pectin có trong pectin thô bằng phương pháp canxi pectat Error! Bookmark not defined. 3.3. Nội dung 3: Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình thu nhận dịch chiết từ xương rồng Nopal và khảo sát khả năng bảo quản của dịch chiết này trên trái sơ ri Error! Bookmark not defined. vi 3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu/dung môi đến quá trình thu nhận dịch chiết Error! Bookmark not defined. 3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ổn định đến quá trình chiết dịchError! Bookmark not defined. 3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng tạo màng bảo quản của dịch chiết có bổ sung PEG Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined. 4.1. Kết luận Error! Bookmark not defined. 4.2. Kiến nghị Error! Bookmark not defined. vii DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1: Lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii Error! Bookmark not defined. Hình 1. 2: Cấu tạo của phiến lá xương rồng Nopal OpuntinaError! Bookmark not defined. Hình 1. 3: Chồi lá xương rồng Nopal (Lê Anh Tuấn, 2008) Error! Bookmark not defined. Hình 1. 4: Hoa và gai xương rồng Nopal Opuntia (Lê Anh Tuấn, 2008)Error! Bookmark not defined. Hình 1. 5: Phiến lá xương rồng Nopal Opuntia. Error! Bookmark not defined. Hình 1. 6: Rễ xương rồng Nopal Opuntia Error! Bookmark not defined. Hình 1. 7: Mặt cắt ngang thân xương rồng Nopal Opuntia . Error! Bookmark not defined. Hình 1. 8: Hoa xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined. Hình 1. 9: Quả xương rồng Nopal Opuntia Error! Bookmark not defined. Hình 1. 10:Quả Nopal Opuntia cắt đôi với các hạt nhỏ và kích thước quả.Error! Bookmark not defined. Hình 1. 11: Hạt xương rồng Nopal Error! Bookmark not defined. Hình 1. 12: Liên kết của cellulose với pectin Error! Bookmark not defined. Hình 1. 13: Cấu tạo đơn vị của chuỗi pectin Error! Bookmark not defined. Hình 1. 14 Công thức HM pectin Error! Bookmark not defined. Hình 1. 15:Công thức LM pectin Error! Bookmark not defined. Hình 1. 16 : Cơ chế tạo gel bằng liên kết hidro Error! Bookmark not defined. Hình 1. 17. Cơ chế tạo gel bằng liên kết canxi Error! Bookmark not defined. Hình 3. 1Hình minh họa mẫu lá xương rồng già và non Error! Bookmark not defined. Hình 3. 2Kết quả thí nghiệm định tính pectin (A, B: lần lượt là mẫu lá xương rồng già và non; mũi tên chỉ vết vẩn đục hay kết tủa) Error! Bookmark not defined. Hình 3. 3.Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phản ứng của enzymeError! Bookmark not defined. Hình 3. 4 Lá xương rồng trước và sau khi cắt gai. Error! Bookmark not defined. Hình 3. 5: Lá cương rồng đã được cắt hạt lựu Error! Bookmark not defined. Hình 3. 6Đun xương rồng ở 85 o C trong 20 phút. Error! Bookmark not defined. Hình 3. 7Mẫu xương rồng sau khi đun và đang làm nguội Error! Bookmark not defined. Hình 3. 8Thao tác lọc hỗn hợp sau quá trình đun và làm nguội.Error! Bookmark not defined. Hình 3. 9Dùng mấy lắc để khuấy đảo hỗn hợp Error! Bookmark not defined. Hình 3. 10Pectin thô thu được trong giai đoạn tủa pectin từ phần rắnError! Bookmark not defined. viii Hình 3. 11Pectin tủa trong cồn. Error! Bookmark not defined. Hình 3. 12: Pec tin thô trước và sau khi sấy. Error! Bookmark not defined. Hình 3. 13Sản phẩm pectin thô thu được. Error! Bookmark not defined. Hình 3. 14:Sự biến đổi màu sắc, trạng thái của mẫu trái sơ ri theo thời gian bảo quảnError! Bookmark not defined. Hình 3. 15:Sự biến đổi màu sắc, trạng thái của mẫu trái sơ ri theo thời gian bảo quảnError! Bookmark not defined. ix DANH MỤ C BẢ NG Bả ng 1. 1: Hàm lượng pectin trong Opuntia và 1 số loài khácError! Bookmark not defined. Bả ng 1. 2 Thành phần hóa học của quả O. dillenii tại một số vị trí địa lýError! Bookmark not defined. Bả ng 1. 3:Thành phần hợp chất flavonoid trong Opuntia dilleniiError! Bookmark not defined. Bảng 1. 4: Điều kiện tạo gel của pectin Error! Bookmark not defined. Bảng 3. 1:Thành phần hóa học cơ bản của lá xương rồng Opuntina dilleniiError! Bookmark not defined. Bảng 3. 2Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lượng pectin thu được Error! Bookmark not defined. Bảng 3. 3Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH khử enzyme đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Bảng 3. 4Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH giai đoạn tách đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Bảng 3. 5: Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng trong giai đoạn thu pectinError! Bookmark not defined. Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của loại acid đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Bảng 3. 7: Hàm lượng pectin có trong mẫu pectin thô Error! Bookmark not defined. Bảng 3. 8 Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ mẫu /dung môi đên khả năng thu hồi dịch chiếtError! Bookmark not defined. Bảng 3. 9Kết quả ảnh hưởng của thời gian ổn định đến khả năng thu hồi dịchError! Bookmark not defined. x DANH MỤ C BIỂ U ĐỒ Biểu đồ 3. 1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lượng pectin thu được Error! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 2Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH khử enzyme đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 3Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH giai đoạn tách đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 4. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng trong giai đoạn thu pectinError! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 5: Ảnh hưởng của loại acid đến hàm lượng pectin thôError! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 6: Kết quả khảo sát khả năng thu hồi dịch với các tỷ lệ mẫu/dung môi khác nhau Error! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 7: Khảo sát khả năng thu hồi dịch với các tỷ lệ mẫu/dung môi khác nhauError! Bookmark not defined. Biểu đồ 3. 8: khảo sát sụ hao hụt khối lượng khi bổ sung PEG (bảng khác).Error! Bookmark not defined. [...]... xương rồng, khả năng chiết tách và sử dụng xương rồng còn rất ít Xuất phát từ những vấn đề trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu của mình là: “ Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của dịch chiết từ lá xương rồng này dung làm màng bao bảo quản trái cây. ” 2.Mục đích nghiên cứu Mục đích chính của nghiên cứu là tìm ra quy trình chiết tách. .. pectin từ xương rồng với hiệu quả cao nhất và xác định tính chất của xương rồng để từ đó làm cơ sở ứng dụng vào việc bảo quản trái cây trong quy mô phòng thí nghiệm 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: -Xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii ) được thu hái ở các tỉnh miền trung 3.2 Phạm vi nghiên cứu -Nghiên cứu chiết pectin từ xương rồng -Xác định tính chất của pecin chiết tách. .. vùng này thường dùng làm hàng rào, thức ăn gia súc và chưa có thói quen dùng làm rau thực phẩm Theo y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong đó có loại Opuntina người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là heterosid flavonic Bên cạnh đó, trên thê giới hiện này đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng dược lý của pectin trong lá xương. .. dựng quy trình chiết tách pectin - Lựa chọn quy trình chiết tách - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng pectin : dung môi, tỷ lệ dung môi,nhiệt độ, thời gian, pH 5.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định một số thành phần hoá học của xương rồng - Xác định một số yếu tố công nghệ trong quá trình chiết tách, thu nhận pectin với hiệu suất cao - Xây dựng quy trình. .. hóa và làm tăng tính háo nước của sản phẩm 1.3.4 Ứng dụng của pectin Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng đế tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phấm mứt trái cây và mứt đông Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mút đông và mứt trái cây. .. cây xương rồng có hiệu quả trong việc phòng chống bệnh viêm tim mạch Nó thúc đẩy phục hồi nhanh hơn, chữa lành và làm dịu kích ứng da Trong nhiều thế kỷ, xương rồng đã được sử dụng để điều trị bỏng nhẹ da, vết cắt, trầy xước, vết côn trùng cắn  Cây xương rồng và tiêu hóa Như đã đề cập trước đây, cây xương rồng có đầy đủ các chất xơ hòa tan và không hòa tan Các chất xơ không hòa tan trong cây cây xương. .. trình tạo màng 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Cung cấp thông tin về nguồn pectin trong thân xương rồng phục vụ cho quá trình khai thác, ứng dụng pectin sau này SVTH: Lương Huỳnh Ngọc Diễm 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Chu Thị Bích Phượng CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về xương rồng Nopal 1.1.1 Đặc điểm thực vật và phân bố Hình 1.1 Lá xương rồng Nopal Opuntina dillenii Xương rồng Nopal thuộc xương rồng dạng... ngăn ngừa tái hấp thu vào máu Ngoài ra, cây xương rồng có chứa carotenoids và glycoprotein làm tăng hoạt động trong các thụ thể gan, hỗ trợ mức lipid trong máu khỏe mạnh  Cây xương rồng có tác dụng chống viêm Cây xương rồng có chứa polyphenol, sterol, và glycoprotein, đó là chất chống oxy hóa và có tác dụng kháng viêm Điều này là quan trọng bởi vì các thành phần này giúp loại bỏ và ngăn ngừa mảng bám... Phượng 1.1.3 Tính dược lý của cây Theo y học cổ truyền các loài xương rồng có khả năng chữa bệnh, trong đó có loại Opuntina Trong Đông Y người ta cho rằng cây xương rồng vợt gai có tác dụng làm thuốc do trong cây có một chất nhày là heterosid flavonic Xương rồng có tính vị đắng, tính mát, có tác dụng hành khí, hoạt huyết, thanh nhiệt, giải độc, tán ứ, giảm ho Rễ và thân xương rồng được dùng để chữa tâm... tại chủ yếu trong dịch tế bào Khi quả đang phát triển, protopectin phân bố ở thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hòa tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả làm cho vỏ quả mềm khi chín Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần của lượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả Quá trình này cũng có thể . tài nghiên cứu của mình là:“ Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo. nghiên cứu của mình là: “ Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ xương rồng bàn chải (Opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng của dịch chiết từ lá xương rồng này dung làm màng bao bảo. Phạm vi nghiên cứu -Nghiên cứu chiết pectin từ xương rồng -Xác định tính chất của pecin chiết tách -Ứng dụng kết quả nghiên cứu tạo màng bao bảo quản trái cây. 4.Phương pháp nghiên cứu: 4.1