BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SẤY HẠT ĐÃ VI BỌC CHỨA DẦU GẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ION GEL Giảng viên hướng dẫn PGS TS TRƯƠNG VĨNH TH[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SẤY HẠT ĐÃ VI BỌC CHỨA DẦU GẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ION GEL Giảng viên hướng dẫn: PGS-TS TRƯƠNG VĨNH TH.S TRƯƠNG THẢO VY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỒNG PHÚC ĐỒN AN LÊ PHÚ Khoa: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM Niên khóa: 2018-2022 Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 11/2021 Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Khi nhu cầu người ngày phát triển việc sử dụng thực phẩm hoạt tính sinh học ngày cao tăng,vấn đề sức khỏe sắc đẹp quan tâm hàng đầu Dẫn đến nhiều tổ chức nghiên cứu ,sản xuất đa dạng thực phẩm chức năng, dược phẩm mỹ phẩm có nguồn gốc thiên nhiên ,tuy nhiên sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên kéo dài thời gian bảo quản vấn đề Đặc biệt việc hạn chế tổn thất hợp chất carotenoids, licopen, flavonoids quan tâm Carotenoids nhóm chất nhạy cảm với nhiệt, nguồn cung cấp giá trị dinh dưỡng y dược cao.Trong gấc nguồn carotenoids cao,đặc biệt carotenoids licopen chúng dễ nhạy cảm với nhiệt độ, oxy khơng khí, ánh sáng, tác nhân hóa học …bị trình chế biến bảo quản Với mục đích lưu giữ chất lâu hơn, nhà khoa học đề xuất nhiều biện pháp dùng màng bao, tác nhân chất chống oxy, sấy đối lưu, sấy chân không, bao quản lạnh …Trong nghiên cứu này, sử dụng kĩ thuật sấy phun, sấy chân không dựa nguyên vật liệu không trì thời gian bao quản hoạt chất gấc lâu mà mở triển vọng tạo nguồn nguyên liệu đa dạng nghành vi bao thực phẩm Được phân công BM CNHH, hướng dẫn PGS-TS Trương Vĩnh, Th.S Trương Thảo Vy, thực đề tài: “Nghiên cứu sấy hạt vi bọc chứa dầu gấc phương pháp ion gel” 1.2 Mục đích đề tài: Tạo hạt alginate canxi khô ứng dụng sản phẩm dạng bột, bổ sung betacarotene, lycopene thực phẩm khô… Khảo sát nhiệt độ thời gian phù hợp để đạt dinh dưỡng cao 1.3 Nội dung đề tài: Nghiên cứu vi bọc dầu gấc Khảo sát nhiệt độ, áp suất sấy phun ảnh hưởng đến vi bọc Khảo sát nhiệt độ sấy tầng sôi ảnh hưởng đến vi bọc 1.4 Yêu cầu Tìm điều kiện tối ưu sấy hạt vi bọc để hoạt tính sinh học dầu gấc bị ảnh hưởng Xác định ảnh hưởng bề dày hạt vi bọc đến hiệu suất sấy Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Gấc dầu gấc [1], [2] 2.1.1 Giới thiệu gấc Cây Gấc có tên khoa học Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng thuộc họ Cucurbitaceae, giống Momordica, loài Cochinchinensis Là loại thân dây leo, sống lâu năm, linh mục người Bồ Đào Nha đặt tên Muricia cochinchinensis vào năm 1790 Tới năm 1826, Sprengel kết luận loại thuộc giống Momordica đổi tên thành Momordeca cochinchinensis Hiện nay, gấc gọi với nhiều tên khác theo nhiều ngôn ngữ như: “Momordeca cochinchinensis Spreng” tiếng Latin, “Sweet gourd” tiếng Anh, “Mộc miết tử” tiếng Trung, “Kushika ” tiếng Nhật “Fak Khaao” tiếng Thái Hình 2.1: Cây gấc Đặc điểm thực vật: Gấc loài thân thảo dây leo thuộc chi Mướp đắng Cây gấc leo khỏe, chiều dài đến 15m, thân có tiết diện góc, gấc nhẵn, thùy hình chân vịt phân từ đến dẻ, dài từ 8-18cm Gấc lồi đơn tính khác gốc (dioecious) Hoa sắc vàng, hình trịn, sắc xanh, chín chuyển sang đỏ cam, đường kính từ 15-20cm Vỏ gấc có gai đậm, thường có khoảng sáu múi, thịt gấc màu đỏ cam, hạt gấc màu nâu sẫm, hình dẹt, có khía, gấc trổ hoa từ mùa hè sang mùa thu đến mùa đông chín Mỗi năm gấc thu hoạch mùa Do vụ thu hoạch tương đối ngắn (vào khoảng tháng 12 hay tháng 1) nên gấc phổ biến loại khác Phân bố thu hoạch: Cây gấc phân bố nước châu Á từ Ấn Độ, Myanma, Trung Quốc, Thái Lan, Lào, Campuchia, Việt Nam đến bán đảo Mã Lai Ở Việt Nam gấc thường trồng hạt đoạn dây bánh tẻ vào tháng đến tháng âm lịch, hoa vào tháng đến tháng 8, kết từ tháng đến tháng 11 Người ta trồng loại lần thu hoạch nhiều năm, gấc chín hái đem bổ ngang, vét hạt với màng đỏ Nếu để nấu xơi dùng hạt với màng đỏ trộn với gạo nếp (có thể thêm rượu) Nếu để chế biến dầu phải phơi hay sấy khơ hạt tới khơng cịn dính tay Bóc lấy lớp màng hạt lại phơi sấy khô nhiệt độ 60-70oC 2.1.2 Dầu gấc 2.1.2.1 Các phương pháp sản xuất Muốn chế dầu gấc trước hết phải sấy khô màng hạt gấc, sau tán nhỏ áp dụng phương pháp sau (Nguyễn Văn Đàn, Ngô Ngọc Khuyến, 1999): Chiết dung môi ete dầu hỏa: Lấy kiệt ete dung mơi dầu hỏa, sau thu hồi ete dầu hỏa cách đun cách thủy môi trường khí trơ, cặn cịn lại dầu gấc Ép: Màng đỏ sấy khô, tán nhỏ đem đồ lên ép Phương pháp thủ công nghiệp: Màng hạt gấc sấy khô tán nhỏ cho vào chảo dầu lạc mỡ lợn dun nóng nhiệt độ 60 – 70 oC Dầu lạc hay mỡ lợn hòa tan chất dầu chứa màng gấc Dầu gấc sau bảo quản chai tối màu, đậy kín nút 2.1.2.2 Tính chất hóa lý Dầu gấc chất lỏng, sánh, trong, màu đỏ máu, mùi thơm đặc biệt, vị béo, không khé cổ Nếu để lâu nhiệt độ - oC xuất cặn, cặn tinh thể carotenoid Độ hòa tan: dầu gấc dễ tan ete dầu hỏa, chloroform ete Tỷ trọng: D = 0,9151 – 0,9156 g/cm2 15oC Chỉ số khúc xạ: 1,4681 – 1,4685 (Dược điển Việt Nam, 1971) Thành phần hóa học: Trong 100g dầu gấc có chứa 150 – 175mg β – carotene, khoảng 4g lycopene 12g α – tocopherol (vitamin E) thiên nhiên Acid panmitic (33,4%); acid stearic (7,9%); đặc biệt acid béo không no acid oleic (44%); acid linoleic (14,7%) hai acid béo cần thiết cho thể Dầu gấc chứa nguyên tồ vi lượng như: sắt, đồng, coban, kali kẽm…(Đỗ Huy Bích, 2004; Đỗ Tấn Lợi, 1999) 2.1.2.3 Tác dụng sinh học công dụng Khi vào thể, β – carotene (tiền chất vitamin A) chuyển hóa thành vitamin A tùy theo nhu cầu, dùng dầu gấc, khơng có tượng thừa vitamin A Hàm lượng vitamin dầu gấc cao gấp 1,8 lần so với dầu gan cá thu, gấp 15 lần so với cà rốt gấp 68 lần so với cà chua Đây nguồn vitamin A thiên nhiên quý giá, có tác dụng phịng ngừa chữa bệnh thiếu vitamin A, nguyên nhân gây khô giác mạc mắt, bệnh quáng gà, suy dinh dưỡng chậm lớn trẻ em Các thuốc vitamin A thị trường chất tổng hợp, uống nhiều có hại, đặc biệt gây nguy gãy xương háng phụ nữ Nếu khơng có định bác sĩ không nên uống trực tiếp vitamin A mà cần thay loại thức ăn có chứa β – carotene thiên nhiên nguồn cung cấp vitamin A giúp thể hấp thụ an tồn mà khơng gây độc cho gan Dầu gấc cịn có hàm lượng lycopen cao nên có tác dụng giảm nguy ung thư (nhất ung thư tuyến thư tuyến tiến liệt ung thư dày) β – carotene lycopen chất carotenoid, loại chất chống oxy hóa thực vật có tác dụng chống lại gốc tự sinh ra, giúp thể khỏe mạnh kéo dài tuổi xn Có thể ví carotenoid chổi qt rác thể có nhiệm vụ “quét dọn” thường xun sản phẩm oxy hóa khơng làm cho thể già nhanh, mà cịn tham gia gây nhiều bệnh nguy hiểm sơ vữa động mạch, thoái hóa thần kinh, đục thủy tinh thể, bệnh Alzheimer, viêm nhiễm, ung thư,… Dầu gấc cịn có tác dụng phịng ngừa điều trị viêm gan, sơ gan nguy phát triển ung thư gan, loại trừ độc hại cho người làm việc mơi trường có chất độc Nhiều cơng trình nghiên cứu β – carotene, lycopene α – tocopherol dầu gấc có khả làm tác dụng 75% chất gây ung thư nói chung, đặc biệt ung thu vú Nó dùng cho bệnh nhân sau cắt bỏ khối u, sau hóa trị xạ trị Acid linoleic dầu gấc vitamin F, có ảnh hưởng đến chuyển hóa lipit, phospholipid, giúp thể thải bớt cholesterol chống nhiễm mỡ làm bền vững thành mạch máu Nó có tác dụng bảo vệ da tăng sức chống đỡ thể Dầu gấc cịn kích thích sinh mơ mới, làm cho vết thương mau lành,… (Nguyễn Công Khánh, 2004) 2.2 Kỹ thuật vi bọc 2.2.1 Khái quát vi bọc 2.2.1.1 Khái niệm [a], [b] Vi bọc trình mà hạt riêng lẻ tác nhân hoạt động được bảo quản lớp vỏ, bao quanh phủ lớp màng liên tục vật liệu cao phân tử để tạo hạt có đường kính từ 1µm đến vài trăm micromet, để bảo vệ lưu trữ Các hạt thu trình gọi vi hạt, vi nang vi cầu theo hình thái cấu trúc bên chúng Khi hạt có kích thước µm chúng gọi với tên hạt nano, viên nang nano, cầu nano Các hạt có đường kính 3–800 µm gọi vi hạt, vi nang vi cầu Các hạt lớn 1000 µm gọi đại hạt (Thies 1996).Các hợp chất vật liệu hoạt động bao bọc gọi lõi vật liệu sử dụng để đóng gói gọi chất đóng gói Các loại hợp chất khác thuốc nhuộm, protein, hương thơm, monome, chất xúc tác, bao bọc với loại chất đóng gói khác polyme tự nhiên (gelatine, xenlulo, chitosan, ), polyme nhân tạo (dẫn xuất xenlulo, ) polyme tổng hợp (polyamit, polyeste, ) với hàm lượng chất tải từ 5% đến 90% khối lượng vi hạt 2.2.1.2 Mục đích chung [b] Vi bọc nhằm bảo vệ vật liệu lõi khỏi tác động mơi trường bên ngồi ánh sáng, ẩm độ, nhiệt độ, oxygen, hóa chất khác, từ tăng thời hạn sử dụng bảo quản, giảm hư hỏng sản phẩm chế biến Kiểm sốt phóng thích hoạt chất theo tốc độ mong muốn: Các hoạt chất giải phóng từ từ Che giấu đặc tính cảm quan màu sắc, mùi vị vật liệu lõi 2.2.2 Cấu trúc vi bọc phân loại [3], [c] Tùy theo vật liệu vi bọc điều kiện vi bọc mà cho sản phẩm có cấu trúc khác Hương liệu: core material, actives, fill, internal phase, payload Vật liệu bọc: capsule, wall material, membrane, carrier, shell Hình thái vi nang phụ thuộc chủ yếu vào chất liệu lõi trình lắng đọng vỏ Các vi nang có hình dạng khơng sở hình thái chúng, phân loại thành đơn nhân, đa nhân loại ma trận Hình : Các dạng vi bọc Các vi nang đơn nhân (lõi-vỏ) chứa vỏ bao quanh lõi, viên nang đa nhân có nhiều lõi bao bọc bên vỏ Trong bao gói ma trận, vật liệu lõi phân bố đồng vào vật liệu vỏ Ngồi ba hình thái này, vi nang đơn nhân với nhiều lớp vỏ, chúng tạo thành cụm vi nang (Kumar Ghosh, 2006) 2.2.3 Vi bọc phương pháp ion gel [4] 2.2.3.1 Nguyên lý Hạt vi cầu (microbeads) bao gồm gel polymer chứa hoạt chất Có hai phương pháp chế tạo hạt vi cầu vi bọc có hoạt chất liền vi bọc hạt trống ban đầu tải hoạt chất sau Calcium-alginate gel hệ thống gel thơng dụng để chế tạo hạt cầu vi bọc nhiều hoạt chất giọt dầu chứa hƣơng liệu, tế bào, vi khuẩn probiotics, men, enzyme Các hoạt chất có kích thước lớn để khó khuếch tán qua mạng lưới polymer sinh học Sự tạo gel alginate ion hóa trị dễ dàng kiểm sốt không cần gia nhiệt nhiều polymer sinh học tạo gel khác chẳng hạn agar, carrageenan Các bước bao gồm: Phân tán hoạt chất dịch Alginate thành dịch phức: Tạo giọt lỏng dịch phức: Phân tán giọt hỗn dịch vào bể tạo gel để hình thành hạt vi bọc Giọt lỏng rơi vào bể tạo gel, thường CaCl2 để ion Ca2+ liên kết với ion âm alginate 2.2.3.2 Phân tán hoạt chất dịch Alginate thành dịch phức Hoạt chất dạng lỏng ưa nước, ưa dầu, vật rắn Đối với hoạt chất ưa nước cần hòa tan nồng độ vào dịch alginate Đối với dạng rắn phải tạo hệ huyền phù thích hợp Đối với dạng lỏng ƣa dầu phải tạo hệ nhũ tƣơng có sử dụng chất hoạt động bề mặt Như vậy, hỗn dịch dung dịch, hệ huyền phù, hệ nhũ tương 2.2.3.3 Q trình tạo giọt Có nhiều phương pháp tạo giọt lỏng nhỏ giọt dòng tia – giọt Phương pháp nhỏ giọt thường thực ép đùn dịch qua vòi tốc độ thấp để tạo giọt một, bao gồm ép đùn bình thường, tĩnh điện phối hợp dịng khí Phương pháp dòng tia – giọt ban đầu bơm đẩy dịch qua vòi với tốc độ lớn tạo dòng tia, sau tách thành giọt nhiều kỹ thuật khác Kỹ thuật rung động (vibration technology) áp dụng lực rung giọt lỏng, tạo xung, rung vòi (Heizen et al 2004) Kỹ thuật đĩa cắt áp dụng lực cắt roto tách dịng tia thành giọt lỏng Tóm tắt phương pháp tạo giọt: a) Cắt roto (Jet cutter): hạt nhỏ, suất cao, độ nhớt dịch cao, biến động kích thước hạt (S), có tổn thất cắt b) Rung, dao động: hạt nhỏ, an tồn, vơ trùng, suất trung bình, hợp với độ nhớt dịch thấp (