Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu trích ly Charantin từ khổ qua (mướp đắng) và xác định khả năng ức chế Enzyme Amylase của dịch trích ly

TÓM TẮT LUẬN VĂNTận dụng nguồn nguyên liệu phong phú ở Việt Nam, khổ qua với tinh năng đặc biệttrong việc phòng ngừa và hỗ trợ điều trị tiêu đường, chúng tôi chọn đối tượng này đểnghiên

NGUYÊN TRẢN THÁI KHANH

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uốngMã số: 60 54 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp HCM, 07/2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Quang Trí

Cán bộ cham nhận xét 1: PGS.TS Đống Thị Anh Đào

Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.TS Đồng Thị Thanh Thu

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Dai Học Bách Khoa, DHQG Tp.HCM, ngày 29thang 07 năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm :1 PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn Chủ tịch2 TS Lê Minh Hùng Thư ký3 PGS.TS Đống Thị Anh Đào Phản biện 14 PGS TS Đồng Thị Thanh Thu Phản biện 25 TS Lê Quang Trí Ủy viênXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành saukhi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRUONG KHOA KY THUẬT HOÁ HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CONG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHIA VIỆT NAMTRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hanh Phúc

-0Q0 -Tp HCM, ngay thang nam 2013

NHIEM VU LUAN VAN THAC SI

Ho va tén hoc vién: Nguyén Tran Thai Khanh MSHV: 11110201Ngày, tháng, năm sinh: 07-11-1988 Nơi sinh: TP.Trà VinhChuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm và Đồ Uống MS: 605402

1- TÊN DE TÀI: NGHIÊN CỨU TRÍCH LY CHARANTIN TỪ KHO QUA(MUOP DANG) VÀ XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG ỨC CHE ENZYME AMYLASECỦA DỊCH TRÍCH LY

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:e Khảo sát và tìm ra giỗng khổ qua thích hợp cho quá trình trích ly.e Khảo sát các phương pháp tiền xử lý nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly

charantin.e Khảo sát và tối ưu hóa các yếu tô ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly.e Xác định kha năng ức chế enzyme amylase của dịch trích ly

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/20124- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 6/20125- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: Lê Quang TríNội dung và dé cương Luận van thạc si đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông

qua.

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS LE QUANG TRÍ PGS.TS LE VĂN VIET MAN

TRUONG KHOA KY THUAT HOA HOC

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 2

TÓM TẮT LUẬN VĂNTận dụng nguồn nguyên liệu phong phú ở Việt Nam, khổ qua với tinh năng đặc biệttrong việc phòng ngừa và hỗ trợ điều trị tiêu đường, chúng tôi chọn đối tượng này đểnghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất Charantin và xác định khả năng ức chế enzymeamylase của dịch trích ly.

Trong nghiên cứu nay, chúng tôi tiễn hành khảo sát quá trình trích ly charantin từ khổqua trong những điều kiện khác nhau: tiền xử lý nguyên liệu với enzyme, sóng siêu âmvà kết hợp theo thứ tự: enzyme-siêu âm; thay đôi nguyên liệu, dung môi, thời gian, nhiệtđộ trích ly Sau đó, chúng tôi thực hiện tối ưu hóa điều kiện trích ly bằng phương pháp

quy hoạch thực nghiệm nhằm thu được hiệu suất trích ly charantin cao nhất

Trong phương pháp trích ly với sự hỗ trợ của sóng siêu âm và enzyme ở khâu tiền xửlý nguyên liệu thì hiệu suất trích ly charantin tăng lên đáng kể Hiệu suất trích ly lúc nàyđạt: 52,75%.

Điều kiện trích ly tối ưu bao gồm: dung môi trích ly: ethanol, thời gian trích ly: 127,8phút, nhiệt độ trích ly: 77°C Hiệu suất trích ly lúc nay đạt: 76,5%

Dịch trích ly có hăng số ức chế enzyme amylase K; là 52,3, khá cao so với các chất ứcchế ezyme khác

ASTRACTIn order to utilize the diversity of agricultural materials from local sources, bittermelon fruits with its useful functional characteristics to prevent and support the treatmentof diabetes have been applied in our research to extract charantin and confirm enzymeinhibitive skill of charantin.

In this study, charantin was prepared from bitter melon by diffirent conditions:pretreatment with enzyme, ultrasonic and combined method, change material, solvent,time and temperature extraction After that, extraction conditions were optimized by theuse of response surface methodology (RSM) based on four-variable central compositedesign (CCD) to obtain highest extraction yield.

Enzymatic and ultrasonic obtain highest extraction yield: 52,75%.Charantin extraction yield 76% using the optimum conditions following: ethanol

solvent, extraction time 127,8 mins and extraction temperature 77°C.

The K; of extraction is 52,3 is higher than different inhibitor.

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 4

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan rang các số liệu và kết qua nghiên cứu trong luận văn này là côngtrình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi và được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa họccủa TS Lê Quang Trí

Các số liệu, những kết luận nghiên cứu trong luận văn là trung thực và không trùnglặp với các dé tài khác cũng như chưa từng được công bố dưới bat cứ hình thức nào, cácthông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguôn gốc

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Tp Hỗ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2013

Học viên

Nguyễn Trần Thái Khanh

MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU 1CHUONG I TONG QUAN 21.1 Giới thiệu về bệnh tiểu đường 21.1.1 Phân loại 21.1.2 Bién chứng 61.1.3 Đặc điểm dịch tế học 61.2 Giới thiệu về nguyên liệu khổ qua (Vomordica charantia L) 71.2.1 Mô tả cây khổ qua 81.2.2 Phân bo - sinh thải 101.2.3 Thành phan đỉnh dưỡng và thành phân hóa học của khô qua 111.3 Giới thiệu về Charantin 131.3.1 Khải niệm 131.3.2 Tĩnh chất vật lý 141.3.3 Tinh chất dược lý - hoạt tinh kháng đái thảo đường 141.4 Giới thiệu về phương pháp trích ly 151.4.1 Bán chất 151.4.2 Pham vi sử dung cua qua trình 161.4.3 Các yếu tô anh hưởng tới quá trình trích ly 161.4.4 Cách trích va dung cụ trích 191.4.5 Một số yêu câu cơ bản doi với các chất trích ly ra từ nguyên liệu thực vật 20

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 6

2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 292.1.1 Địa điểm tiễn hành nghiên cứu 292.1.2 Nguyên liệu 292.1.3 Hóa chat 292.1.4 Thiết bị - Dụng cụ 302.2 Phương pháp nghiên cứu 34

2.2.1Sơ đồ nghiên cứu 342.2.2 Quy trình trích ly charantin từ khô qua tươi 352.2.3 Định tinh charantin bằng sắc ký bản mỏng TLC 372.3 Bồ trí thí nghiệm 382.3.1 Chọn lựa loại nguyên liệu thích hop 382.3.2 Các phương pháp tiên xử lý nguyên liệu 392.3.3 Khao sat phương pháp trích ly 422.3.4Khdo sát kha năng ức chế enzyme a-amylase cua charantin 47

2.4 Các phương pháp phan tích 472.4.1 Phương pháp định tích charantin bang sắc ký ban mỏng (TLC) 47

2.4.2Phương pháp ban định lượng charantin bằng sắc ky lớp mỏng 482.4.3 Phương pháp Lineweaver & Burk 50CHƯƠNG 3 KET QUA VÀ THẢO LUẬN 533.1 Hàm lượng charantin trong các giống khổ qua 533.2 Anh hướng của phương pháp tiền xứ lý đến hiệu suất trích ly charantin 543.3 Anh hưởng của loại dung môi đến hiệu suat trích ly charantin 57

3.4 Anh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly 59

3.5 Ánh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly 61

3.6 Tối ưu hóa điều kiện trích ly 63

3.7 Kết quả xác định khả năng ức chế enzyme amylase của dịch trích ly 683.7.1 Kết quả xác định hằng số tốc độ phan ứng (K„) 683.7.2 Kết qua tính toán hang số kìm hãm tốc độ phản ứng (K;) 76

CHƯƠNG 4 KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 804.1 Kết luận 804.2 Kiến nghị 80

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1a: Khô qua gai to 8Hình 1.1b: Khô qua gai nhỏ 8Hình 1.2a: Trái khé qua 9Hình 1.2b: Hoa, lá và giàn khỗ qua 10Hình 1.3: Công thức cau tạo của Charantin 14Hình 1,.5a: Sóng ầm thanh 23Hình 1.5b: Sự di chuyển của các bọt khí trong suốt quá trình tạo bọt 24Hình ï.5c: Quá trình hình thành và phá vỡ của bọt khí 25Hình 1.6: Mô tả sắc ký bản mỏng 27Hình 2.1a: Bộ soxhlet 31Hình 2.1b: Thiết bị cô đặc chân không 32Hình 2.1c: Thiết bị phá tế bao bang siêu âm 33Hình 3.1: Biêu đồ mô tả hàm lượng charantin có trong 2 giống khổ qua 54Hình 3.2: Biêu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý 56Hình 3.3: Biêu đồ thé hiện ảnh hưởng của các loại dung môi trích ly 59Hình 3.4: Biêu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian trích ly 61Hình 3.5: Biéu đồ thé hiện ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly 66Hình 3.6a: Biêu diễn phương trình hồi quy trên hệ trục không gian ba chiều 67Hình 3.6b: Kết quả TCL dé kiểm chứng kết quả tối ưu 68

DANH MỤC BANG VA ĐỎ THỊ

Bang 1.1 Thành phần dinh dưỡng của khổ qua 12

Bảng 2.1a: Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 29

Bang 2.1b: Thông số kỹ thuật bộ soxhlet 30

Bang 2.1c: Thông số kỹ thuật thiết bị cô đặc chân không 31

Bang2.1d: Thông số kỹ thuật của thiết bị siêu âm 32

Bảng 2.3: Bó trí thí nghiệm khảo sát khả năng ức chế enzyme amylase 47Bang3.7.2d: Tương quan giữa nồng độ chất ức chế va vận tốc phản ứng 82Bang 3.7.2e: Gia tri K; cua các chat nghiên cứu 84

Đồ thị 3.7.1a: Đường chuẩn glucose 68Đồ thị 3.7.1b: Lượng đường khử sinh ra ở [co chất] =1% 69Đồ thị 3.7.1c: Đồ thị hàm lượng đường khử sinh ra ở [tinh bột] = 3% 70Đồ thị 3.7 1d: Đồ thị hàm lượng đường khử sinh ra ở [tinh bot] = 5% 71Đồ thị 3.7 1e: Đồ thị hàm lượng đường khử sinh ra ở [tinh bột] = 7% 72Đồ thị 3.7.1h: Đồ thị thé hiện mối tương quan giữa V va S 73Đồ thị 3.7.1f: Đồ thị sự tương quan giữa 1/V và 1/S 74Đồ thị 3.7.2a: Đồ thị tương quan giữa thời gian và lượng đường khử sinh ra 76Đồ thị 3.7.2b: Đồ thị tương quan giữa thời gian và lượng đường khử sinh ra 77Đồ thi 3.7.2c: Đồ thị tương quan giữa thời gian và lượng đường khử sinh ra 77Đồ thi 3.7.2d: Đồ thị tương quan giữa Veharantin và 1/V 7

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 10

LOI MO ĐẦU

Tinh bột là thành phần chủ yếu không thé thiếu trong khâu phan ăn hang ngay củacon người, là thành phần cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thé Tinh bột khi vào cothé sẽ được enzyme amylase phân giải thành đường glucose và hap thụ trực tiếp vào máu.Thế nhưng đối với những người bị bệnh tiểu đường (bệnh đường huyết), thì tinh bột lại lànồi 4m anh của người bệnh.

Việc nghiên cứu ra phương pháp giúp cơ thể giảm tốc độ thủy phân tỉnh bột thành

đường, nhằm giúp người bị bệnh tiêu đường có thể sử dụng được tính bột, ăn các sản

phẩm có tinh bột một cách bình thường là hết sức cần thiết

Ngày nay, với sự tiễn bộ của con người cùng với sự phát triển vượt bậc của ngànhkhoa học công nghệ đã tạo ra hàng loạt các dược phẩm nhân tạo có tính năng chữa bệnhrất hiệu quả, mang lại kết quả nhanh chóng Tuy nhiên, các dược phẩm này cũng cónhững hạn chế, tác dụng phụ gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Do vậy,khuynh hướng quay về với thiên nhiên, sử dụng các loài thực vật có gia tri dinh dưỡng vađược tính trị bệnh đang được quan tâm Trong đó, khổ qua (hay còn gọi là mướp đắng),chứa hoạt chất charantin có khả năng ức chế enzyme amylase, được xem là thực vật hộiđủ nhu câu thiêt yêu của con người hon han các loài thực vật khác trong tự nhiên.

Với mục đích nghiên cứu ra phương pháp giúp người bệnh tiểu đường có khảnăng sử dụng các sản phẩm có tinh bột như người bình thường nhưng lại không làm tănghàm lượng đường trong máu, đã thúc day chúng tôi chọn dé tài: “Nghiên cứu trích lycharatin từ khổ qua (mướp đăng) và xác định khả năng ức chế enzyme amylase củadich trích ly”.

CHUONG I TONG QUAN1.3 Giới thiệu về bệnh tiểu đường!

Bệnh tiểu đường, còn gọi là bệnh đái tháo đường, là một nhóm bệnh rồi loạn chuyểnhóa cacbohydrat khi hoóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thé,hậu quả là đường trong máu không bị oxy hóa để sinh năng lượng mà tích tụ trong máu ởmức cao (> 1,2g/1), gọi là tăng đường huyết

Ở những bệnh nhân bệnh tiểu đường, hàm lượng glucose trong máu cao, làm tăng áplực thâm thấu, tuy nhiên quá trình hấp thụ glucose vao tế bào lại kém Khi hàm lượngglucose trong máu vượt quá ngưỡng hấp thụ của thận thì cơ quan này sẽ đào thai glucosetheo nước tiêu, dẫn đến việc nước, các ion cần thiết cho việc trao đối chat qua mang tébao bi theo ra ngoai.

11.1) Phan loạia) Bénh tiéu dwong typ 1Bệnh tiểu đường typ 1 hay còn gọi là bệnh tiêu đường phụ thuộc insulin (IDDM —Insulin Dependent Diabetes Melitus).

Các triệu chứng thường xuất hiện đột ngột, cường độ cao như: ăn nhiều, uống nhiều,sút cân nhanh, giảm thị lực, nóng tính, mệt mỏi, thường gặp ở tuôi dưới 20 (con gái từ10 đến 12 tuổi, con trai từ 12 đến 14 tuổi) Bệnh tiểu đường typ 1 thường phát triển trướctuổi 30 và chiếm từ 10 đến 15% số ca bệnh tiêu đường

Nguyên nhân bệnh tiểu đường typ 1 là do các tế bao besa ở tuyến tụy bị phá hủy,dẫn đến thiếu hụt tong lượng inulin Các tế bà bị phá hủy có thé do nhiều nguyên nhânkhác nhau: do bệnh tự miễn — các nhà khoa hoc cho răng sự kết hợp giữa các yếu tố ditruyền và các yếu tố môi trường có thể dẫn đến các bệnh tự miễn như phá hủy tế bào tụy

đảo, hoặc do một số cơ chế khác vẫn chưa được biết đến Gần day, người ta cho rang, khi

bị nhiễm một loại virus tiềm an nào đó, cơ thé đáp ứng bang cach tao khang thé chéngHVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 12

virus đó Tuy nhiên, kháng nguyên virus lại giỗng với kháng nguyên của tế bào tuyến tụynên kháng thể được hình thành để chống virus cũng chống lượng tế bảo tuyến tụy Đây làphản ứng tự miễn Các nhà khoa học đã xác định được 20 gen đóng vai trò quan trọngtrong bệnh tiểu đường typ 1, mặc dù chức năng chính xác của chúng vẫn còn đang đượcnghiên cứu Các nhân t6 môi trường như virus cũng có thé làm cho bệnh phát triển ở mộtsố người có đặc điểm di truyền mẫn cảm với bệnh tiêu đường Đề điều trị loại bệnh này,chỉ cân bô sung thêm insulin là có thê duy trì sự sông cho người bệnh.

Bệnh tiểu đường typ 1 nếu không được điều trị có thẻ ảnh hưởng đến cơ chế chuyểnhóa chất béo Do cơ thé không thé chuyền hóa glucose thành năng lượng, nên chất béo sẽdùng dé thay thé dé cung cấp năng lượng Điều nay dẫn đến việc tăng hàm lượng các hợpchất có tính acid trong máu được gọi là các thể ketone, can thiệp vào quá trình hô hấp nộibào.

b) Bệnh tiểu đường typ 2Bệnh tiểu đường typ 2, còn gọi là bệnh tiểu đường không phụ thuộc insulin (NIDDM— Non Insulin Dependent Diabete Mellitus).

Giải phẫu bệnh lý vi thể ở tụy đảo cho thấy: chỉ có 25% bệnh nhân bệnh tiểu đườngcó giảm tiết insulin, 25% không giảm tiết và 50% còn lại thì hình ảnh tế bao beta chophép kết luận tăng tiết Như vậy, bệnh tiểu đường typ 2 đặc trưng bởi sự thiếu hụt insulin,hoặc phổ biến hơn 1a giảm tinh đáp ứng của các tế bao đích đối với insulin do một số thayđối ở thụ thé dành cho nó trên màng tế bào

Triệu chứng của loại bệnh tiêu đường này bao gôm cả các triệu chứng của bệnh tiêuđường typ 1, còn có thêm các triệu chứng như viêm da, sự hôi phục vêt thương chamhoặc khó phục hồi Loại này chiếm khoảng 90% số ca bệnh bệnh tiêu đường

Nguyên nhân bệnh tiểu đường typ 2: ảnh hưởng của di truyền và xã hộiAnh hưởng của yêu tô di truyên lên bào thai rat mạnh, dựa trên các quan sat sau:

- Ty lệ anh chị em sinh đôi cùng trứng cùng bị bệnh tiểu đường type 2 là 90 — 100%.

- Bệnh nhân bệnh tiểu đường type 2 thường có liên hệ trực hệ cùng bị bệnh tiểu đường

- Có sự khác nhau rat nhiêu về tỷ lệ mac bệnh bệnh tiêu đường giữa các chủng tộc có sacdân khác nhau.

Ảnh hưởng của yếu tổ xã hội

- Map phi và thiếu vận động là hai yếu t6 quan trọng ảnh hưởng đến tỷ lệ cao của bệnhbệnh tiểu đường type2 ở dân thành thị và dân nhập cư vào các nước phát triển

- Ăn nhiều mỡ, nhất là mỡ bão hòa từ động vật

- Ảnh hưởng của sự phát triển lúc ở bào thai và thời niên thiếu:

- Các bao thai nằm trong môi trường chuyền hóa của ba mẹ bị bệnh tiểu đường hoặc bệnhtiểu đường trong thai kỳ cũng kích thích sự trưởng thành của tế bao beta va tăng sinh đảo

tụy.

- Ăn thức ăn hấp thụ nhanh và uống nhiều nước ngọt, ít vận động.Bệnh tiểu đường typ2 thường xuất hiện nhiều ở lức tuổi trên 45 Do các triệu chứngcủa nó xuất hiện chậm nên người bệnh có thể không nhận biết được ngay là họ đang mắc

bệnh Các nhà khoa học thay rang, có một số lượng lớn gen cùng hoạt động gây bệnh

bệnh tiểu đường typ 2 Họ cũng tin rằng có một mối liên quan rất chặt chẽ giữa béo phìvà bệnh tiểu đường typ 2 Khoảng 80% số người béo phì bị bệnh tiểu đường typ 2 Việcchữa trị loại bệnh nay phải kết hợp giữa luyện tập và chế độ ăn uống để giảm sự khánginsulin và tăng cường việc tiết insulin Chỉ dùng đủ lượng hydrateacbon cho nhu cầu củacơ thê

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 14

c) Bệnh tiểu đường thai kỳ

Bệnh tiêu đường thai kỳ được định nghĩa như một rỗi loạn dung nap glucose, đượcchuẩn đoán lần dau tiên trong lúc mang thai Định nghĩa này không loại trừ trường hopbệnh nhân đã có bệnh tiêu đường từ trước khi có thai nhưng chưa được chuẩn đoán, ápdụng cho mọi trường hợp với mọi mức độ của rối loạn dung nap glucose dù dùng insulinhay chỉ cần tiết chế đơn thuần trong điều trị và ngay cả khi đường huyết tiếp tục tăng saukhi sinh Sau khi sinh sáu tuân bệnh nhân sẽ được đánh giá lại để xếp vào các nhóm bệnhtiểu đường Trong đa số trường hợp, thai phụ sẽ trở lại bình thường sau khi sinh, tuynhiên một số bệnh nhân có thê rối loạn dung nạp ở lần sinh sau, 30 — 50% bệnh nhân sau

này sẽ có bệnh tiêu đường thực sự, hoặc type I hoặc type 2

Bệnh tiêu đường trong thai kỳ chiếm từ 3 — 5% số thai nghén Chuẩn đoán bệnh tiểuđường trong thai ky quan trọng vì nếu áp dụng điều trị tốt và theo dõi thai nhi kỹ trướckhi sinh có thể làm giảm ty lệ tử vong và bệnh lý chu sinh Thai phụ bị bệnh tiêu đườngtrong thai kỳ cũng tăng khả năng bi mỗ đẻ và cao huyết áp

d)_ Bệnh tiểu đường các type đặc biệt khác

Đây là loại bệnh tiểu đường thứ phát thường gặp trong các trường hợp:

- Bệnh của tuyến tụy: viêm tụy gan, ung thư tuyến tụy, giải phẫu cắt bỏ tụy

- Bệnh của tuyến vên: bệnh không 16, cực đại đầu chi

- Bệnh tuyến giáp: cường giáp trạng

- Bệnh tuyến thượng thận: hội chứng Cushing

- Nhiễm sắc t6 sắt

- Do dùng thuốc: Corticoid, thuốc ngừa thai, lợi tiểu thiazid, diazoxid

- U não, viêm não, xuât huyệt não.1.1.2 Biến chứng

Nếu không được chữa tri, bệnh tiêu đường có thé gay ra nhiéu bién chứng de dọa su

song, bệnh tiểu đường typ 1 có thé dẫn đến hôn mê đường huyết (một trạng thai vô thứcgây ra do lượng đường cực ky cao trong máu) hoặc tử vong Ca bệnh tiểu đường typ 1 vàtyp 2 đều có các biến chứng mù, thận hư và bệnh tim

Bệnh tiêu đường có thể khién các mach máu nhỏ bị tac, nếu điều này xảy ra ở các

mạch máu của mắt sẽ gây bệnh võng mạc do bệnh tiêu đường, dẫn đến mù Bệnh bệnh

tiểu đường có thé khiến cho thận mat khả năng lọc các chất độc hại Khoảng 40% trườnghợp thận hư có nguyên nhân từ bệnh tiểu đường Tắc các mạch máu lớn ở những bệnhnhân bệnh tiểu đường dẫn đến nhiều van dé về tim mach, bao gồm cao huyết áp, nhdimáu cơ tim và đột quy Mặc dù những trường hợp như thé nay cũng xuất hiện ở nhữngngười không mắc bệnh bệnh tiểu đường nhưng ở người mắc bệnh tiểu đường có nguy cơmặc các bệnh tim mạch cao gap 2 đên 4 lân.

Bệnh tiểu đường còn có thé gây ton thương thân kinh ngoại biên, mat cảm giác, đặcbiệt ở chân, ton thương thần kinh thực vật và nhiễm trùng

Trên phạm vi toàn cau, ty lệ mac bệnh tiểu đường type 2 theo ước lượng năm 1994thay đối từ dưới 2% ở vùng quê Bantu Tanzania và Trung Quốc, cho đến 40 — 45% ở sắcdân da đỏ Pima tại Mỹ và dân Micronesia ở Naru Sự khác biệt này là do hậu quả của sựnhạy cảm về di truyền va một số các yếu tô nguy cơ có tính xã hội như cách ăn uống,mập phì, ít vận động.

Ty lệ mắc bệnh toàn bộ (prevalence) bệnh tiểu đường trên 20 tuổi: Trên thế giớichiếm 4,0 - 4,2%; ở các nước phát triển 5,8 - 8%; các nước đang phát triển: 3,2 - 4,2%.Trong đó bệnh tiêu đường type 2 chiếm 80% tất cả các trường hợp bệnh tiểu đường (tuổi< 65) và 80% của số nay có kèm theo béo phì Tỷ lệ tử vong đứng hàng thứ ba sau ungthư va tim mạch, hang dau trong các bệnh nội tiết

b) Các yếu tổ nguy cơ gây bệnh bệnh tiểu đường ">"!

- Béo phì, tăng huyết áp, xơ cứng động mạch

- Di chuyên, nhiém virus, xuât hiện cùng với một sô bệnh tự miễn.

- Thói quen ít vận động, ăn nhiêu thức ăn giàu năng lượng: su dụng nhiêu các chatkích thích như rượu, thuốc lá

- Phụ nữ sinh con trên 4kg hoặc bị sây thai, đa ối

- Sử dụng các thuốc: corticoid, ngừa thai, lợi tiểu nhóm thiazid, diazoxid

1.2 Giới thiệu về nguyên liệu khổ qua (Momordica charantia L) ŸÌ 12% IITên khoa hoc: Momordica charantia Linn.

Tên gọi khác: mướp dang, lương qua, cam lệ chiThuộc họ bau bí (Cucurbitaceae)

- Gidi (regnum): Plantae

- BO (ordo): Cucurbitales- Ho (familia): Cucurbitaceae- Chi (genus): Momordica- Loai (species): M CharantiaHiện nay, cây vẫn còn ton tại ở hai quân thể: mọc hang va trồng trọt Loại được trồngrất phong phú về giống nhưng được xếp chung vào chỉ mướp đăng (Momordicacharantia L.) Tuy nhiên, căn cứ vào kích thước, hình dạng, mau sắc của quả mà chiamướp đắng thành 2 chủng loại:

- Momordica charantia L var.charantia L., trai to (đường kính > 5cm), màu xanh

nhạt, gai tu, it dang

- Momordica charantia L var abbreviata Ser., trai nho (duong kinh < 5cm), mauxanh dam, gai nhon, vi rat dang.

Hình 1.1a: Kho qua gai tù Hình 1.1b: Khô qua gai nhọn

1.2.1 Mô tả cây khổ qua ÈÌCây khổ qua là một loại dây leo, thân màu xanh nhạt có góc cạnh, ở ngọn hơi có lôngto, có đời sống khoảng 1 năm Kích thước dây khổ qua khoảng bang ngón tay út, dây bòtừ 5-7 m, dây leo được là nhờ nhiều tua cuốn

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 18

Lá đơn nhắm, moc so le, dài 5-10 cm, rộng 4-8 cm, phiến lá chia 5-7 thuy hình trứng,mép có răng cưa đều, mặt dưới lá có màu xanh nhạt hơn mặt trên, gân lá nỗi rõ ở mặtdưới, phiên lá có lông ngăn.

Hoa moc đơn độc ở kẽ lá, hoa đực, hoa cái cùng gôc, có cuông dai, cánh hoa màuvàng nhạt, đường kính của hoa chừng 2 cm, hoa đực có ông đài ngăn, tràng gôm 5 cánhmỏng hình bau duc, nhị (nhuy) rời nhau Hoa cái có dai và tràng giống hoa đực

Trai hình thoi dài 8-15 cm, gôc và dau thon nhọn, trên mặt vỏ quả có nhiêu u sân sùinoi lên to nhỏ không đông đêu Trái chưa chín có màu xanh, khi chín có màu vàng Khichín, trái tết từ dau, tach ra làm 3 phân Trái khô qua có nguôn vitamn C phong phú cùngcác acid cân thiệt cho cơ thê con người

Hat det dài 13-15mm, rộng 7-8 mm, trông gần giống hạt bí ngô nhưng có khứa vamảng bao bọc, khi chín, quanh hạt có màng màu đỏ tương tự hạt gac bao boc

1.2.2 Phan bố - sinh thai

Chi Momordica charantia L có 45 loài, phan bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới ởkhắp các châu lục

Ở Việt Nam, cây được trồng khắp nơi trong nước ta từ Nam đến Bắc, hầu hết các tỉnhtừ đồng băng, trung du đến miền núi để lấy trái làm thực phẩm Khổ qua thường đượctrông xen với bâu, bí, mướp

Cây có biên độ sinh thái tương đối rộng, nhiệt độ thích hợp cho cây sinh trưởng từ 24°C, hoặc cao hơn Cây sinh trưởng nhanh trong mùa mua 4m, ra hoa va quả sau 7-8tuân gieo trồng Hoa thụ phan nhờ côn trùng Sau khi trái già, cây tàn lui và kết thúc vòngđời sau 4-5 tháng tồn tại

20-1.2.3 Thành phan dinh dưỡng và thành phan hóa học của khổ qua °Ì

a) Thành phan hóa họcNgười ta đã tìm thấy khoảng hơn 200 hợp chất có trong cây mướp đăng và đượcthống kê sơ bộ thành các nhóm chính như sau:

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 20

TriferpeneTriterpene glycoside:o Momordicosides A, B, C, D, E, Fl, F2, G, I, K, L.o Cucurbitane triterpenoid 1.

o Momordicine II, momordicine III.o Goyaglycosides -a, -b, -c, -d, -e, -f, -g, -h.o Momordicin I, momordicin II.

Triterpene saponin: Goyasaponins I, II, HI.Cac triterpene khac:

o Momordicin, momordicinin, momordicilin.o Cucurbitane triterpenoid 3, cucurbitane triterpenoid 6.o f-amyrin, cycloartenol, erythrodiol, gypsogenin, karounidiol, multiflorenol,

oleanolic acid, squalene, taraxerol Steroid

Steroid glycoside:oO -sitosterol-3-O-B-glucoside; 3-O-[B-D-glucosyl|-stigmasta-5,25(27)-diene.0 3-O-[6’-O-palmitoyl-B-D-glucosyl]-stigmasta-5,25(27)-diene;

0 3-O-[6’-O-stearoyl-B-D-glucosyl]-stigmasta-5,25(27)-diene.Sterol: Elasterol; lanosterol; momordenol; B-sitosterol; œ-spinasterol; stigmasterol;stigmasta-5-ene-38,25-diol.

Proteinp-insulin, v-insulin.Map-30.

Momorcharin I, momorcharin II, a-momorcharin, B-momorcharin, momorcharin, ¢-momorcharin, y-momorcharin.

A-Momordin, momordin A, momordin B.Ribosome-inactivating proteins 1, 2, 3, 4.

e Trypsin inhibitor mcti-I, trypsin inhibitor mcti-II, trypsin inhibitor mci-3.e Các protein khác: Alanine, B-alanine, phenylanaline, arginine, asparagine,aspartic acid

- Lipid: arachidic acid, capric acid, cholesterol, a-elaeostearic acid, lauric acid,linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid.

- Carbohydrate: D-galacturonic acid, a-glucose, P-glucose, inulin, mycose, pectin,trehalose, a-trehalose.

- Carotenoid: ÿ-carotene, cryptoxanthin, lutein, lycopene, mutatochrome,phytofluene, rubixanthin, zeaxantin, zeinoxanthin

- Cac thành phan khac: Alkaloid: Charine, zeatin, zeatin riboside ; monoterpene:p-cymene, menthol ; sesquiterpene: Nerolidol; sapogenin: Diosgenin; chất khoáng: Ca,Mg, Fe, Cu, Zn, P, N, I, E

Trong nhiều nghiên cứu, người ta đã chứng minh được rằng có ít nhất ba nhóm hợpchất có tác dụng làm giảm lượng đường huyết hoặc có hoạt tính kháng đái tháo đường.Đó là hỗn hợp của hai steroid glycoside gọi là charantin, các peptide giống insulin(pinsulin) và alkaloid Các hợp chất này chủ yếu tập trung ở trái khô qua

b) Thành phần dinh dưỡng trong 100g khổ qua

Bang 1.1 Thành phần dinh dưỡng của khổ qua

100g khổ quaNang luong 17

kcalNước 94,03 gProtein 10 gChat béo 0,17 gCarbohydrate | 3,7 gChat xo 2.8 g

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 22

Vitamin Chất khoángVitamin C 84,0mg Canxi (Ca) 19mg

Vitamin A |471U Sat (Fe) 0,43mg

Folat (vit B9) | 72mcg Magiê (Mg) 17mg

Caroten,beta | 190mcg Phot pho (P) | 31mg

Caroten,anpha | 185mcg Kali (K) 296mgLutein va Kẽm (Zn) 0,8mg

Zeaxathin —~ Natri ( Na) 5mg

(theo DS Lê Văn Nhân, Tran Việt Hưng, TS Nguyễn Đức Thái)1.3 Giới thiệu về Charantin

1.3.1Khai niệmCharantin là một hỗn hợp 2 steroid glycoside glycoside có tỉ lệ khối lượng 1:1 là,được công bố là một trong những hoạt chất có hoạt tính kháng đái tháo đường type 2,được chiết tách và cô lập từ trái mướp đắng

Năm 1962, Lotlikar và Rao lần đầu tiên cô lập được charantin với hàm lượng khoảng0.01% Đến năm 1965, Sucrow đã xác định được đây là một hỗn hợp 2 steroid glycosides(tỉ lệ 1:1) gồm 3-ÓØ-[B-D-glucopyranosy[]-stigmasta-5,25(27)-diene và B-sitosterol-3-O-B-glucoside , với công thức lần lượt như sau: CssHssOs (M = 574) và CssHøoOs(M = 576)

Sau đó đến năm 1979, Pugazhenthi và Suryanarayana Murthy đã khăng định một lầnnữa charantin là hỗn hợp 2 chất và hoạt tính sinh học của nó van có thé mất đi trong quátrình chiết xuất kéo dải.

1.3.2 Tinh chất vật ly- Charantin có dang tinh thé màu trắng, không mùi, nóng chảy ở 266-268 °C.Charantin tan ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như: ethanol, acetone,hexan, chloroform

- Trong lượng phân tử 9,7kDa.- Charantin được trích ly chủ yếu từ quả, hat của khổ qua (mướp đăng).1.3.3 Tính chat dược lý - hoạt tính kháng đái tháo đường P!'9b PTTiến hành khảo sát hoạt tính kháng đái tháo đường của charantin trên thỏ gây đáitháo đường thực nghiệm băng Alloxan:

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 24

- Chon thỏ ở cả con đực va con cái với trọng lượng cơ thể vào khoảng 1.5 — 3kg,được gây đái tháo đường bang cách tiêm Alloxan qua tĩnh mạch với liều lượng200mg/kg Chỉ có 4 trong 20 con còn sống sau 5 ngày được tiếp tục đem đi khảo sát.

- Charantin hòa tan trong Tween 80 với nồng độ 0.3% Xử lý băng cách cho uốnghoặc tiêm qua tĩnh mạch 5ml dung dịch này Mức đường huyết giảm dan từ giờ thứ nhấtđến giờ thứ tư sau khi xử lý, nhưng sau đó sẽ từ từ lay lại mức ban đầu

- _ Hoạt tính của charantin có hiệu lực hơn 5 giờ, cao nhất ở giờ thứ tư, được ghi nhậnlà có tác động như nhau ngay cả khi xử lý băng cách cho uống hoặc tiêm qua tĩnh mạch.Với liều 50mg/kg cho uống làm giảm 42% lượng đường huyết ở giờ thứ tư và giảm còn28% ở giờ thứ năm sau xử lý Tuy nhiên khi sử dụng với liều lượng 25mg/kg cho uống sẽcho kết quả giảm đường huyết tương tự chỉ với liều dùng 15mg/kg tiêm qua tĩnh mach

- Charantin cho hoạt tính giảm đường huyết cao hơn Tolbutamide, một loại thuốcthông thường để chữa đái tháo đường, với cùng liều dùng Mặc dù cách thức thay đổiglucose huyết khi xử lý ở cả 2 trường hợp đều giống nhau

Tuy nhiên việc charantin có phải là chất duy nhất trong trái có hoạt tính giảm đườnghuyết hay không vẫn còn là vấn đề đang được đặt ra Vì giả sử để có được 50mgcharantin cần tới hơn 1.5kg trái tươi Trong khi theo các nghiên cứu, chỉ với liều dùng 50- 60ml nướp ép trái hàng ngày đã cho kết qua lâm sàng tốt, chứng tỏ không phụ thuộchoàn toàn vào rât ít khôi lượng của charantin có trong đó.

1.4 Giới thiệu về phương pháp trích Iyl°b !7) 290 2111.4.1 Bản chất

Quá trình trích ly là quá trình rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng mộtchất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độkhác nhau.

Trích ly chất hòa tan trong chất lỏng được gọi là trích ly lỏng, còn trích ly chất hòatan trong chat ran được gọi là trích ly chat ran

Thực chất quá trình trích ly là quá trình khuếch tán Trích ly ở nhiệt độ trong phòng,không có đảo trộn xảy ra do khuếch tán phân tử, khi đun nóng hoặc có khuấy trộn gọi làkhuếch tán đối lưu (Trần Minh Tâm,1998)

Hiệu số nông độ các chất hòa tan ở hai pha tiếp xúc nhau là động lực của quá trình.Chat tan chuyền dời về phía nồng độ nhỏ từ pha nay sang pha khác (từ pha lỏng này sangpha lỏng khác, hoặc từ pha ran sang pha lỏng) Khi sự chênh lệch nồng độ lớn, lượng chattrích ly tăng.

1.4.2 Phạm vi sw dụng cua qua trìnhTrong công nghệ thực phẩm nhằm các mục đích sau:- Khai thác là mục dich chủ yếu Phố biến là trích ly các nguyên liệu dạng ran nhưhạt dầu, các nguyên liệu tinh dầu như lá, rễ, cây, hoa hoặc quả; trích ly các loại củ như củcải đường, trích ly mía (một phân)

- - Trích ly còn nham chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo, vi dụ như ngâm các loại

hạt (ngô thóc, các loại hạt ) trước khi chế biến, ngâm các loại củ (san, khoai, ) lam

yếu các liên kết trong vật liệu đồng thời trích ly một số phan tử trong vật liệu vào dungmôi ngâm (vi dụ hòa tan HCN trong khi ngâm củ san )

- - Với mục đích thu nhận sản phẩm như tách penicilin từ dung dịch lên men, sảnxuất nước chấm bang phương pháp ủ am trích ly; hoặc trích ly trong quá trình sản xuất caphê hòa tan, trích ly khi ngâm quả, ngâm tâm các loại thuốc bé và thuốc chữa bệnh

1.4.3 Các yếu tô ảnh hưởng tới quá trình trích lyQuá trình trích ly hoạt chất hòa tan chụi ảnh hưởng bởi nhiều yếu tó.Ngoài 3 yếu tố cơ bản: quy trình công nghệ ứng dụng trong trích ly, thiết bị sản xuấtvà quản lý, còn có yếu tô ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trích ly, đó là: loại dung môi,nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly, kích thước vật liệu dùng trong trích ly, tỷ lệ giữanguyên liệu và dung môi, thời gian trích ly.

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 26

Khi nghiên cứu về một quá trình trích ly nguyên liệu, bắt buộc phải quan tâm tớinhững yếu tố kể trên, kết quả nghiên cứu sẽ cho phép xác định được các thông số của quitrình công nghệ trích ly.

a) Loại dung môiQuá trình hình thành một dung dịch tùy thuộc vào đặc tính của chất tan và dung môi.Đề hình thành một dung dịch, trước hết phải có sự phá vỡ các đầu mối liên kết nội tronghợp chất tan và trong dung môi, để từ đó có thể hình thành dây liên kết mới giữa chất tanvà dung môi.

Chính vì thế, dung môi có thể sử dụng để trích ly một chất tan hoặc một nhóm chấttan nào đó ra khỏi nguyên liệu, là phải phù hợp với bản chất của chất mà ta muốn trích ly,phù hợp với mức độ phân cực của chất muốn trích ly

Hay nói cách khác, dung môi khác nhau có hiệu suất trích ly khác nhau Hiệu suấttrích ly phản ánh hiệu quả của một quá trình trích ly Quá trình công nghệ trích ly tốtnhất là quá trình trích ly có hiệu suất trích ly cao nhất

b) Nong độ dung môi chiết suấtThực chat quá trình trích ly là quá trình khuếch tán Vi vậy sự chêch lệch nồng độgiữa hai pha cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trích ly Khi sử dụng dung môi cónông độ quá thấp hiệu suất trích ly thấp do quá trình trích ly hoạt chất hòa tan không triệtđể, sản phẩm giảm thành phần các chất hòa tan, chỉ phí tăng, tốn nhiệt

Nông độ dung môi dùng trong quá trình trích ly cao thì lượng chất trích ly tăng, thờigian trích ly giảm nhưng làm tăng chi phí, lượng dung môi dư thừa Mặt khác, sử dụngdung môi nông độ quá cao có thé gây biến đổi các chất làm ảnh hưởng xấu đến sản phẩm.Vì thế, việc xác định nồng độ dung môi sử dụng trong quá trình trích ly là yếu tố quantrọng cần xác định dé đảm bảo hiệu suất trích ly và hiệu quả kinh tế của quá trình

©) Kích thước vật liệuVới các loại nguyên liệu răn, cần tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi.Điều này được thực hiện bang cach nghién nhỏ, thái nhỏ, băm nhỏ vat liệu Nó còn lampha vỡ cấu trúc tế bảo, thúc day quá trình tiếp xúc triệt dé giữa dung môi và vật liệu.

Kích thước càng nhỏ thì quá trình trích ly càng dễ, hiệu suất trích ly càng cao Tuynhiên chi phí máy móc để xay nhỏ vật liệu rất cao, không thích hợp trong sản xuất, hơnnữa nếu quá mịn sẽ bị lang động lên lớp nguyên liệu, tắc ống mao dẫn hoặc bi dòng dungmôi cuốn vào mitxen làm cho dung dịch có nhiều can, làm phức tạp quá trình xử lý tiếptheo.

Kích thước vật liệu quá lớn thì dung môi không đi vào nội phân tử, do diện tích tiếpxúc giữa dung môi và vật liệu nhỏ nên gây sự hao hụt lớn về lượng chất trích ly gây ảnhhưởng lớn đến hệ số trích ly

Việc xác định kích thước vật liệu có ảnh hưởng lớn đến hệ số trích ly Việc lựa chọnkích cỡ vật liệu trong quá trình trích ly rất quan trọng dé đảm bảo hiệu suất, dé áp dụngtrong sản xuất thực tế

d) Nhiệt độ trích lyNhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phân tử chất hòa tanchuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi Tuy nhiên nhiệt độ làmột yếu tô giới hạn

Nhiệt độ quá thấp thì thời gian trích ly dai gây ảnh hưởng đến chi phí và lao dong, anhhưởng đến hệ số trích ly

Nhiệt độ quá cao thi sản phẩm cháy khét, các chất hòa tan bị bién đổi do xảy ra cácphan ứng không cần thiết, ảnh hưởng lớn đến sản phẩm, chi phí cao cho phần cung cấpnhiỆt.

Nên cần xác định nhiệt độ sử dụng trong qui trình trích ly để đảm bảo sản phẩm dathiệu quả về mặt chất lượng và kinh tế

HVTH: Nguyễn Tran Thái Khanh 28

e) Ty lệ giữa nguyên liệu và dung moi dùng trong trích lyNếu tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu càng nhỏ thì quá trình trích ly xảy ra khôngtriệt dé, giam hệ số trích ly Nếu tỷ lệ này quá lớn gây hao tôn dung môi, làm tăng chi phívì hệ số trích ly sẽ đạt cao nhất ở một tỷ lệ nào đó nhất định và không thé tang hơn nữa.Vì vậy, khi tiễn hành trích chất tan nào đó từ nguyên liệu, chúng ta phải cân nhắc giữa chỉphí tốn thất cho dung môi và hiệu suất thu được để đạt lợi nhuận cao Đây cũng là mộtgiới hạn của quá trình trích ly.

f) Thời gian trích lyKhi thời gian tăng lên, lượng chất khuếch tán tăng Tuy nhiên, thời gian phải có giớihạn, khi đã đạt được mức độ trích ly cao nhất, nếu kéo dai thời gian sẽ không mang lạihiệu quả kinh tế (Kitrigin,1981)

1.4.4 Cách trích và dung cụ tríchCó nhiều loại thiết bị trích ly: gián đoạn một bậc hoặc nhiều bậc, liên tục, tổ hợp mộtsố nhóm thiết bị, chúng còn khác nhau về hình dáng, khác nhau về cơ câu vận chuyển vậtliệu và dung môi trong thiết bị, cơ cấu khuấy đảo, độ phức tạp của thiết bị.Tuy nhiên,thiết bị sử dụng để trích ly một nguyên liệu nào đó phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- _ Trích ly triệt dé các cấu tử ra khỏi hỗn hợp.- Dam bảo trích ly ngược chiều giữa dung môi và vật liệu

- Ton thất trong bã nhỏ nhất, nông độ dung dịch cao, chất lượng tốt dé tiết kiệm các

khâu tiếp theo.- Cấu tạo đơn giản, không phức tap, dễ lắp ráp sửa chữa, dễ thao tác (Lê BạchTuyết, 1996)

Trong thực tế người ta sử dụng phổ biến hai cách trích ly sau: trích ly ở nhiệt độ nhiệtđộ thường và trích ly nóng.

1.4.5 Một số yêu cau cơ bản doi với các chất trích ly ra từ nguyên liệu thực vậtDù xuất phát từ loại nguyên vật liệu nao thì các sản phẩm trích ly ra — muốn tôn tạitrên thị trường — phải đạt một số yêu cầu cơ bản sau:

- Ham lượng hoạt chất cao và ôn định

- C6 tác dụng tốt trong sử dụng.- Dé sử dụng và dé bảo quản.Muốn đạt các yêu cầu trên, đòi hỏi người nghiên cứu phải có sự hiểu biết về các lĩnhvực có liên quan:

- _ Hiểu biết về các phương pháp trích ly co bản, các phương pháp phân tích hóa học,cầu trúc thành phan hỗn hop, các thiết bị có liên quan cần sử dụng, các điều kiện cần củamôi trường phân tích.

- _ Hiểu biết về loại nguyên liệu, đặc điểm sinh học, phương pháp va kỹ thuật sơ chế,bảo quản và chế bién nguyên liệu

Trên cơ sở hiểu biết ấy và trên những kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu tacó thé xây dựng được qui trình chế bién các sản phẩm trích ly, xây dựng tiêu chuẩn kỹthuật hâu mong đưa vào thực tê sản xuât.

1.5 Các phương pháp phá vỡ tế bào1.5.1 Phá vỡ tẾ bào bang enzyme ®) 2h 139a) Giới thiệu chung về pectinase

Pectinase hay là petinolytic enzymes là những enzyme thủy phân cơ chat pectin Sựtiêu thụ enzyme này trong các enzyme thực phẩm chiếm đến 25% Pectinase là enzymeđược tìm thay pho biến ở các loài vi khuẩn, nam va thực vật Protopectinases,polygalacturonases, lyases va pectin esterases là một trong những enzyme được nghiêncứu nhiều trong hệ pectinolytic enzymes

HVTH: Nguyên Tran Thái Khanh 30

Theo Koller và Neukoon (1966), nhóm enzyme này được phan chia:

b) Giới thiệu chung về cellulaseCơ chất của cellulase là cellulose, đây là cơ chat rất phố biến trong tự nhiên va đượctìm thây ở các loài thực vật Hệ cellulase gôm các enzyme cơ bản sau:

- 1,4-B-D glucan -4-glucanohydrolase (EC.3.2 1.4): là một endo enzyme Nó xúc tacthủy phân liên kết B-1,4 glycoside ở những vị trí giữa mach phân tử cellulose

- 1,4-B-D glucanglucohydrolase (EC.3.2.1.74): là một exoenzyme Nó xúc tác thủyphân liên kết B-1,4 glycoside trong phân tử các cellulose và B-1,4 glucan từ đầu khôngkhử dé giải phóng ra các sản phẩm là glucose

- 1,4-B-D glucancellobiohydrolase (EC.3.2.1.91): là một exoenzyme Nó xúc tácthủy phân liên kết B-1,4 glycoside trong phân tử cellulose từ đầu không khử và giảiphóng ra sản phẩm là cellobiose

- B-D glycosideglucohydrolase (EC.3.2.1.21) hay con được gọi là B-D glycosidasehay cellobiase: enzyme nay có thé thủy phân những đoạn oligomer của cellulose vàcellobiose.

Cellulose là co chất không hòa tan trong nước Do đó, dé xúc tác được phản ứng thủyphân, một trong những yêu cầu quan trọng là enzyme phải hấp phụ lên được cơ chất Quátrình thủy phân thường bat đầu bởi sự tác động của 1,4-B-D glucan - 4 —glucanohydrolase lên cellulose tự nhiên va tạo ra sản phẩm là các cellooligosaccharide.Sau đó, các enzyme sẽ tiếp xúc với cơ chất cellooligosaccharide để tạo ra sản phẩm làglucose, cellobiose và một sô oligomer mạch ngăn khác.

Trong ngành công nghệ thực phẩm, chế phẩm cellulase được sử dụng dé phá vỡ thànhtế bảo thực vật, làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết

HVTH: Nguyên Tran Thái Khanh 32

1.5.2 Giới thiệu về kỹ thuật siêu âm PÌI'°bI!1 Hia) Khái niệm co bản về siêu âm

Am thanh là kết quả của sự lan truyền năng lượng âm trong vật chất dưới dạng mộtsóng tạo nên hiện tượng nén giãn lập đi lập lại Chuyển động vật lý hạn chế của các phantử trong vật chất tao nên những sóng có áp lực giúp âm thanh được truyền đi

Những biến đổi áp lực đó được biểu thị dưới dạng sóng hình sin trong đó trục Y chiáp lực tại một thời điểm nào đó và trục X chỉ thời gian

Hình 1.54: Sóng âm thanh Am thanh truyền đi như một chuỗi các sóng áp lực lập đi lập

lại với hiện tượng nén giãn của môi trường.Trong tự nhiên, tần số âm thanh trải rộng từ 1 Hz đến 100.000 Hz (100 kHz), va dãyâm sử dụng được chia ra thành các vùng sau:

tia)QOpoeroy`

&Ñ

tim)Vung nghe được —_ 16H2: - 1ØkFtZ

Nang lượrnig siéu 4m rea 2ZOKH2 = TOOKHz

Day siéu im mo réng = 2OkLlz = 2MHz

ng SMIHZ' - 1ORALHIZ£

-Siéu 4m chuyển doan

Như vậy, tùy theo số dao động của phan tử có chu kỳ mà ta có thé phân biệt được âm,hoặc siêu âm:

- _ Âm có tan số dao động dưới 18 000 chu kỳ/ giây (hay gọi là tần số 18000 Hz)- _ Siêu âm có tần số dao động trên 18 000 Hz

Vậy: siêu âm là những sóng dao động cơ học có tần số cao trên 18 000 Hz, tai ngườikhông thé nghe được Siêu âm thường được ứng dụng trong thực phẩm là vùng 20 kHz -

100 kHzb) Cơ chế tác động của sóng siêu âmAm, siêu âm lan truyền trong môi trường đặc, khí, lỏng sẽ gây ra những biến đổi cơhọc và tạo ra hàng loạt các hoạt động nén giãn liên tục, có tác dụng như một lực làmchuyển động các phân tử của môi trường đó Các lực nén giãn này có thé tạo ra các kênhrãnh nhỏ trong lòng môi trường, làm thúc day quá trình truyền nhiệt, truyền khối

Sự tạo bọt: trong môi trường đàn hồi như không khí và hầu hết chat ran thi song am séđược truyền liên tục Trong môi trường không dan hồi như nước và hau hết các chat lỏng,thì sóng âm vẫn có thé truyền liên tục khi biên độ âm là thấp Khi biên độ tăng, độ lớncủa áp suất âm trong vùng giãn có thé đủ dé làm đứt đoạn môi trường lỏng và gây ra hiệntượng tạo bọt.

Bot Bot phát

được triển Bọt bị nén

tạo đưới áp lại dưởi

thành suất âm áp suất

dương

Hình 1.5b: Sự di chuyển của các bọt khí trong suốt quá trình tạo bọtTrong suốt chu kỳ âm (chu kỳ giãn) của sóng siêu âm, các bong bóng (bao gồm cả cácbong bóng có sẵn trong chất lỏng) sẽ không ngừng lớn lên và tạo ra một áp lực chânHVTH: Nguyên Tran Thái Khanh 34

không và làm cho các khí hoà tan trong chất lỏng sẽ khuếch tán vào chúng Khi áp suấtâm giảm và đạt tới áp suất khí quyền thì các bong bóng khí này bắt đầu co lại dưới sứccăng bề mặt Và trong chu kỳ nén, chu kỳ có áp suất dương, các khí đã khuếch tán trongcác bọt khí sẽ thoát ra lại chất lỏng Quá trình này chỉ diễn ra trong giai đoạn các bọt khíbị nén Tuy nhiên, trong khi các bọt khí bị nén thì khả năng khuếch tán ở bề mặt ngoàicủa nó giảm, do đó lượng khí thoát ra khỏi các bọt khí sẽ ít hơn lượng khí đã khuếch tánvào, kết quả là các bọt khí sẽ ngày càng lớn hơn qua mỗi chu kỳ sóng âm Các bọt sẽ daođộng va phát triển tới một kích cỡ không bên, cuối cùng chúng sẽ bị vỡ mãnh liệt và gâyra hiện tượng nồ tung va gây ra va chạm sóng Sự vỡ bọt và nỗ tung của vô số các bọt khítrong chất lỏng được xử lý siêu âm có thé tăng nhiệt độ quá 10 000°F, va áp suất tăng quá

c) Ung dụng siêu âm trong quá trình trích lyCơ chế của sóng siêu âm giúp làm tăng khả năng trích ly của các qui trình trích lycô điển là dựa trên việc tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bàovật liệu

- Tang khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách- Pha vỡ thành tế bào trên bề mặt và bên trong của vật liệu, giúp quá trình thoát chấttan được dễ dàng

Siêu âm năng lượng cao được áp dụng trong quá trình trích ly đường từ củ cải đường(Chendke và Fogler, 1975) Siêu âm hỗ trợ cho quá trình trích ly còn đước ứng dụngtrong sản xuất các hợp chất dược như helicid, berberine hydrochloride, va berberine từnhững loại cây Trung Quốc (Zhao et al.,1991) Helicid, thường được trích ly bằngphương pháp trích ly ngược dòng trong ethanol, nhưng khi sử dụng sóng siêu âm thìlượng helicid thu nhận cao hơn 50 % trong khoảng thời gian chỉ bằng một nửa phươngpháp cô điển ở nhiệt độ thường

Quá trình trích ly protein từ đậu nành cũng được nghiên cứu bởi Wang (1975) Mộtqui trình sản xuất liên tục đã được phát triển, trong đó có áp dụng siêu âm hoạt động ởtan số 20 kHz, đầu dò 550 W, sẽ cho kết quả trích ly tốt hon các phương pháp từng sửdụng trước đây Nhờ đó ta có thé nhân rộng quá trình trích ly protein đậu nành lên môhình pilot (Moulton và Wang, 1982).

Quá trình trích ly các chất tan trong trà từ lá trá là một quá trình quan trọng về mặtthương mại, vì nó tạo ra một điểm khởi đầu trong công nghệ sản xuất trà hoa tan Tra hoatan là sản phẩm dạng bột từ quá trình say phun dich trà Việc sử dụng sóng siêu âm có thétăng quá trình trích ly ở 60°C lên 20 % (Mason va Zhao, 1994) Hiệu quả của trích ly siêuâm thì tốt hơn phương pháp trích ly nhiệt thông thường, nó đòi hỏi thời gian ngắn hơn,những chất tan chính sẽ được trích ra trong vòng 10 phút đầu của phương pháp siêu âm

HVTH: Nguyên Tran Thái Khanh 36

1.6 Giới thiệu về phương pháp sắc ký bản móng l"?k "3È 11411.6.1 Nguyên tắc

- Phuong pháp sắc ký bản mỏng được dùng để định tính, thử tinh khiết và đôi khi débán định lượng hoặc định lượng hoạt chất thuốc

- _ Trong phương pháp ban mỏng, pha tĩnh ở trạng thái ran được trải thành lớp mỏngtrên các bản thủy tỉnh, bản kim loại hay chất dẻo Khi nhỏ dung dịch phân tích trênđường xuất phát cách ria bản 2-3 cm (ria của bản được nhúng vào dung môi, tức phađộng) Dưới tac dụng của lực mao quản, dung môi sẽ chuyển động dọc theo lớp chat happhụ kéo theo sự chuyển động của các cấu tử trong mau với các vận tốc khác nhau đưađến việc tách các cau tử ra khỏi nhau Sự khuếch tán trong lớp mong vừa theo chiều dọcvừa theo chiều ngang, do đó có thể xem quá trình tách được thực hiện theo hai chiều(cùng chất được mở rộng cả theo chiều dọc lẫn chiều ngang)

- Dai lượng đặc trưng cho mức độ di chuyển của chất phân tích là hệ số di chuyểnRf được tính bang tỷ lệ giữa khoảng dịch chuyển của chất thử va khoảng dịch chuyền củadung môi.

Rf: có giá tri dao động giữa 0 và 1.

D— — — — Tuyến dung môi ở

† cuối thí nghiệmb

Vị trí AB

banđẫu ¬ m.11 -@ —-|—-.—-.—|-¬ Ậ

Dung mỗi ¬ ¡ Tuyên xuât phat

` | của dung môi

ee ¿ ¬ \ ~

Hình 1.6: Mô tả sắc ký bản mỏng

- _ Việc triển khai sac ký nhanh nên trong một thời gian ngắn có thé biết kết qua mẫucần phân tích.

- Tat cả các hợp chất trong mau phân tích có thé được định vị trên tam sắc ký banmỏng Sau quá trình giải ly, dung môi sẽ được loại bỏ khối tam bảng mỏng trước khidùng kỹ thuật vậy lý hoặc hóa học dé phát hiện sự hiện diện chất nên không phải lo đếnvan dé hậu sac ký như ở sắc ký lỏng hiệu năng (HPLC)

HVTH: Nguyên Tran Thái Khanh 38

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu2.1.1 Địa điểm tiễn hành nghiên cứuPhòng thí nghiệm công nghệ sinh học thuộc khoa Công Nghệ Thực Phẩm củatrường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Tổng thời gian nghiên cứu 6 tháng

2.1.2 Nguyên liệuNghiên cứu được tiễn hành trên nguyên liệu là khổ qua, băng cách dùng các dung môiđể trích ly Charantin từ khổ qua

- Momordica charantia L var.charantia L., trai to (đường kính > 5cm), màu xanhnhạt, gai tù, ít đăng: được lay từ Tân Thạnh Tây huyện Củ Chi, giỗng Vino 04 được ápdụng phương pháp trồng rau an toan được Hội Nông dân xã và Trạm BVTV triển khaitập huấn kĩ thuật, chăm sóc, tưới nước và chủ yếu bón phân NPK

- Momordica charantia L var abbreviata Ser.,: giống khô qua Rô: có nguồn gốc ởĐồng Nai

4 Hexan = 99 5%

5 Chloroform = 99 5%