Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Ứng dụng phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn để trích ly Beta-Carotene và Lycopene từ bột gấc

Các loại dầu thực vật: dầu nành, dầu mè, dầu olive, được sử dụng để bổ sung vào bột gấc nguyên liệu với hàm lượng là 28% so với khối lượng nguyên liệu, sau đó tiến hành trích ly bằng CO2

TỔNG QUAN

Tổng quan về gấc

Tên khoa học: Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng

Tên thường gọi tiếng Việt: Gấc

Chi: Momordica, họ: Cucurbitaceae, bộ: Violales

Gấc thuộc loại dây leo, có hoa màu vàng nhạt, quả hình bầu dục, khi chín quả có màu từ cam đến đỏ, vỏ có nhiều gai [54]

Ruột gấc gồm nhiều hạt xếp thành hàng dọc, được bao bọc bởi lớp thịt gấc (màng gấc), đây là phần có giá trị dinh dưỡng lớn nhất trong quả gấc [54]

Gấc được trồng phổ biến ở Việt Nam và một số nước châu Á khác như Banglades, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Lào, Campuchia…[54]

Năm 1941, carotenoid trong quả gấc được phát hiện, trong đó beta-carotene chiếm hàm lượng lớn, lên tới 45.780 microgam trên 100 gam thịt Bên cạnh beta-carotene, lycopene cũng có hàm lượng đáng kể Ngoài ra, thịt gấc chứa lượng dầu đáng kể, khoảng 852mg axit béo trên 100gam thịt gấc ăn được, với axit béo chiếm khoảng 70%.

4 tổng lượng acid béo là acid béo không bão hòa, 50% trong đó là acid béo không bão hòa đa

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g Thành phần Tính theo quả gấc Tính theo màng gấc

5 Bảng 1.2: Thành phần acid béo trong thịt gấc Kí hiệu Tên mg/100g ăn được % tổng lượng acid béo

Tổng quan về dầu gấc thương mại

Hiện nay, giá trị của dầu gấc ngày càng được khai thác, càng có nhiều hướng nghiên cứu về dầu gấc tại Việt Nam, chủ yếu tập trung vào tác dụng của dầu gấc đối với sức khỏe Cũng chính vì vậy mà công nghệ sản xuất dầu gấc ngày càng

6 phát triển, có rất nhiều quy trình sản xuất dầu gấc được đề xuất từ thô sơ, quy mô nhỏ đến hiện đại, có thể áp dụng ở quy mô công nghiệp

1.2.1 Các sản phẩm dầu gấc trên thị trường

Trên thị trường Việt Nam, dầu gấc được ưa chuộng với hai dạng chính: dạng dầu dùng như thực phẩm thông thường và dạng viên nang mềm như đông dược Dầu gấc thực phẩm thường được pha chế cùng dầu đậu nành hoặc dầu mè Thành phần dinh dưỡng của dầu gấc nguyên chất được công bố trên sản phẩm, cung cấp nhiều chất tốt cho sức khỏe.

Bảng 1.3: Thành phần dinh dưỡng của dầu gấc thương mại [65]

Thành phần Hàm lượng b - carotene 150 mg/dl

Stearic 7,69% Đối với dầu gấc dạng viên nang mềm, dầu gấc sử dụng là dầu gấc nguyên chất, đã hiệu chỉnh các thành phần dinh dưỡng trong dầu và bổ sung thêm vitamin E

7 Hình 1.2: Một số sản phẩm dầu gấc trên thị trường 1.2.2 Quy trình sản xuất dầu gấc thương mại

Quy trình sản suất dầu gấc phổ biến hiện nay có thể tóm tắt như sau: [5]

 Gấc tươi được bóc tách vỏ, thịt gấc được sấy sơ bộ, ở 60 – 70 0 C, đến khi bề mặt thịt gấc xe lại thì tiến hành tách hạt

 Thịt gấc thu được đem sấy ở nhiệt độ 80 – 70 0 C trong 20 giờ, sấy đến khi độ ẩm còn khoảng 10% Sau đó, tiến hành nghiền, thu được bột gấc

 Bột gấc được đem đi chưng sấy nhằm làm trương nở làm cho cơ cấu của các hạt bột gấc mềm hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ép sơ bộ

 Dầu thô thu được sau khi ép sơ bộ được làm sạch, thu thành phẩm Bã sau khi ép sơ bộ được nghiền lần 2, chưng sấy lần 2, ép lần 2, thu thành phẩm, quá trình được lặp lại nhiều lần đến khi tận thu triệt để dầu có nguyên liệu ban đầu.

Tổng quan về b - carotene và lycopene

Carotenoids trong thực phẩm nói chung ở dạng C40 tetraterpenoids, gồm tám đơn vị C 5 cấu tạo thành b - carotene và lycopene là các hydrocarbon carotenoids, b - carotene có dạng mạch vòng đôi, lycopene có dạng mạch hở Các carotenoids tồn tại trong tự nhiên thường ở dạng trans, và một phần nhỏ dạng cis do xảy ra sự đồng phân hóa [11]

 Phổ hấp th chloroform) ở bước sóng 497 và 466 nm

 Tan tốt trong dung môi không phân c benzen, ether dầu hỏa, không tan trong nư

1.3.1.2 Ngu b - carotene đượ cao không tổng hợp được b - carotene có ch đậm, và trong các loại trái cây màu vàng

Công thức hóa học và tính chất của b - carotene c phân tử: C40H56 cấu tạo: [11]

Hình 1.3: Cấu tạo của phân tử b - carotene ng phân tử: 536,87 g/mole [11]

Tên khoa học: (all-E)-1, 1’-(3, 7, 12, 16-tetramethyl-1, octadecanonaene-1, 18-dyil) bis [2, 6, 6-trimethylcyclohexene] ng tinh thể màu nâu đỏ, nóng chảy ở nhiệt độ 180 – p thụ UV-VIS từ 300 – 600 nm [11], hấp thụ c sóng 497 và 466 nm [23] t trong dung môi không phân cực như hexan a, không tan trong nước và rượu, ít tan trong dầu th m với ánh sáng và nhiệt độ [23]

Carotenoid là nguồn nguyên liệu tổng hợp từ thực vật và vi sinh vật Tuy nhiên, caroten chủ yếu có trong rau củ quả có màu vàng và màu xanh, trái cây màu vàng.

183 0 C [23] ụ cực đại (trong c như hexane, chloroform, u thực vật [23] t, nhưng động vật bậc có màu vàng và màu xanh

9 Bảng 1.4: Hàm lượng b - carotene trong 100g thực phẩm ăn được [1]

Số thứ tự Tên gọi

Số thứ tự Tên gọi

7 Dưa hấu 4200 15 Rau mồng tơi 1920

Hình 1.4: Hàm lượng b - carotene trong một số thực phẩm [54]

1.3.1.3 Tác dụng của b - carotene b - carotene là tiền chất của vitamin A Tuy nhiên, khi bị thừa thãi vitamin A sẽ bị cơ thể đào thải, còn b - carotene được trữ trong gan đến lúc cần thiết b - carotene tham gia và ảnh hưởng đến một số quá trình sinh lý trong cơ thể như làm tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa một số bệnh ung thư [4] b - carotene đưa vào cơ thể một phần sẽ được chuyển thành retinol trong niêm mạc ruột, phần khác sẽ được vận chuyển vào máu kết hợp với các lipoprotein b - carotene được tích lũy dưới các mô mỡ khi dư thừa Những người hút thuốc, uống rượu và bị nhiễm HIV thì nồng độ b - carotene trong máu rất thấp Nếu thiếu b - carotene thì sẽ bị các chứng vàng da, xơ gan…[63] b - carotene không được phân loại là một vitamin cần thiết Vì vậy, khi thiếu b - carotene thì chưa xác định được biểu hiện lâm sàng rõ ràng [63]

1.3.2.1 Công thức hóa học và tính chất của lycopene

Hình 1.5: Công thức cấu tạo của phân tử lycopene

 Khối lượng phân tử: 536,9 g/mole

 Tên khoa học: (all-E)-2, 6, 10, 14, 19, 23, 27, 31-octamethyl-2, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 30-dotriacontatridecaene [32]

 Dạng tinh thể màu đỏ đến đỏ tía, nóng chảy ở nhiệt độ 172 – 175 0 C

 Phổ hấp thụ UV-VIS từ 300 – 700 nm [62], hấp thụ cực đại (trong ether dầu hỏa) ở các bước sóng 446, 472, và 505 [23]

 Lycopene không tan trong nước, hầu như không tan ethanol và methanol, tan tốt trong chloroform và tetrahydrofuran, ít tan trong ether, hexane và dầu thực vật [59]

 Lycopene không bền với ánh sáng, nhiệt độ và oxy Khi tiếp xúc với ánh sáng và nhiệt độ cao lycopene sẽ chuyển từ dạng –trans sang dạng –cis, do đó làm cho tính chất vật lý và hóa học cũng thay đổi [59]

Lycopene có mặt trong nhiều loại thực vật, vi khuẩn, nấm và tảo, đặc biệt nhiều trong các loại rau củ quả có màu đỏ hoặc cam như cà chua, cà rốt, dưa hấu, ớt đỏ, bưởi đỏ và đặc biệt là gấc.

Bảng 1.5: Hàm lượng lycopene trong các loại rau quả

Số thứ tự Tên gọi Hàm lượng

Số thứ tự Tên gọi Hàm lượng

3 Cà rốt 0,02 8 Bắp cải tím 0,2

4 Cà chua 25,73 9 Củ cải đỏ 61,0

12 Hình 1.6: Hàm lượng lycopene trong một số loại quả [38]

1.3.2.3 Tác dụng của lycopene Ở thực vật, lycopene có vai trò bảo vệ, chống lại sự oxy hóa trong quá trình quang hợp và trong quá trình chín của quả Trong cơ thể người, lycopene có khả năng bắt giữ các oxy đơn bội và các gốc peroxy, ngăn ngừa và sửa chữa các tế bào bị lỗi, ức chế sự oxy hóa của các DNA [29]

Lycopene có tác dụng chống ung thư và xơ vữa động mạch Cơ chế tác động của lycopene bảo vệ được các phân tử sinh học của tế bào, như lipid, lipoprotein, protein, DNA …, làm cho chúng không bị tổn thương bởi sự tấn công của các gốc tự do [29]

Lycopene ức chế sự oxy hóa của DNA, nguyên nhân dẫn đến một số dạng ung thư do làm thay đổi cấu trúc và chức năng của DNA [29]

Một số nghiên cứu đã cho thấy, lycopene có khả năng làm chậm quá trình phát triển của ung thư tuyến tiền liệt, ruột kết và thực quản [4]

Tổng quan về các phương pháp trích ly b - carotene và lycopene

1.4.1 Cơ sở khoa học của quá trình trích ly

Trích ly là quá trình hòa tan có chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong nguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi Động lực học của quá trình trích ly là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi [2]

1.4.2 Các phương pháp trích ly

 Nguyên lý [67] Đây là phương pháp trích ly cổ điển nhất Nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa với tỷ lệ thích hợp Hỗn hợp nguyên liệu được trộn đều trong quá trình trích ly, sau vài ngày dịch trích được thu nhận, bã trích được ly tâm để tận thu, sau đó bã trích được ngâm tiếp trong dung môi, tiến trình được lặp lại nhiều lần Bã trích sau cùng được đem đi chưng cất, hoặc lọc ép, hoặc ly tâm để thu dịch trích còn lưu lại trong bã

 Thích hợp cho các cấu tử không bền với nhiệt độ cao

 Thiết bị đơn giản, dễ sử dụng

 Có thể ứng dụng ở quy mô phòng thí nghiệm hay quy mô công nghiệp

 Thời gian trích kéo dài, vì vậy có thể ảnh hưởng đến chất lượng của chất chiết đối với những chất nhạy cảm với ánh sáng, oxy

Kỹ thuật Soxhlet được phát triển lần đầu tiên năm 1879, áp dụng rộng rãi để chiết xuất mẫu rắn bằng cách đặt mẫu trong túi lọc và cho dung môi tuần hoàn liên tục qua mẫu bằng hệ thống gia nhiệt và ngưng tụ.

Hình 1.7: Mô hình thiết bị trích ly Soxhlet

 Đây là một quá trình trích ly liên tục, lượng dung môi cần sử dụng ít

 Có thể trích kiệt được các chất tan

 Chỉ áp dụng được ở quy mô phòng thí nghiệm

 Do phải gia nhiệt liên tục nên sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm thu được đối với những hợp chất kém bền nhiệt

1.4.2.3 Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng

Tần số sử dụng thường là 2,45 GHz Dưới tác dụng của vi sóng, môi trường xung quanh sẽ nóng lên nhờ hai tác động, đó là sự quay lưỡng cực và sự di chuyển mạnh mẽ của các ion Trong quá trình trích ly, các liên kết yếu như liên kết hydro sẽ bị cắt đứt, đồng thời, nhờ sự di chuyển của các ion mà dung môi có thể xâm nhập vào kết cấu của vật liệu cần trích ly, làm tăng hiệu quả trích ly

Hình 1.8: Sơ đồ thiết bị trích ly có hỗ trợ vi sóng

 Có thể kết hợp với nhiều phương pháp trích ly khác nhau để tăng hiệu suất và giảm thời gian quá trình trích ly

 Chất lượng của dịch trích thu được ít bị thay đổi tính chất

 Thiết bị dễ sử dụng và bảo vệ môi trường

 Thời gian trích ly được rút ngắn

 Có hiệu quả cao đối với cấu tử phân cực

 Vi sóng ít có hiệu quả đối với những môi trường có độ nhớt cao

 Do một số dung môi đạt được nhiệt độ sôi rất nhanh nên dễ gây cháy nổ

 Khó áp ở quy mô công nghiệp vì chi phí đầu tư thiết bị lớn để đáp ứng đủ công suất cho quá trình sản xuất

1.4.2.4 Phương pháp trích ly sử dụng sóng siêu âm

Quá trình trích ly hợp chất hữu cơ chứa trong thân cây và hạt bằng dung môi được cải tiến đáng kể bằng cách sử dụng năng lượng sóng siêu âm trong quá trình tách chiết Cơ chế của sóng siêu âm giúp làm tăng khả năng trích ly của các qui trình trích ly truyền thống là dựa trên:

 Tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu

 Tăng khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách

 Phá vỡ thành tế bào trên bề mặt và bên trong của vật liệu, giúp quá trình thoát chất tan được dễ dàng

 Hiệu suất trích ly cao hơn so với một số phương pháp trích ly thông thường

 Sản phẩm trích ly chất lượng tốt, hiệu suất cao hơn

 Thiết bị dễ sử dụng và bảo vệ môi trường

 Tăng vận tốc hòa tan, khuếch tán các hoạt chất vào dung môi, vì vậy rút ngắn thời gian trích ly

Trạng thái siêu t độ, áp suất tồn tại của nó trên nhi

Hình 1.9 Đặc tính của mộ đó, nguyên tắc của việc t có nhiệt độ và áp suất lớn hơn nhi

17 tiêu hao năng lượng ốc độ hòa tan của các cấu tử ng hóa chất sử dụng ít hơn m áp dụng ở quy mô nhỏ

Phương pháp trích ly sử dụng dung môi siêu tớ chất lỏng siêu tới hạn [41] ĩa ới hạn của một chất, hợp chất hoặc hỗn hợp là t a nó trên nhiệt độ tới hạn (T c ), áp suất tới hạn (P

Hình 1.9: Giản đồ pha của một nguyên chất ột chất sẽ thay đổi các thông số trạng thái c c tạo ra chất lỏng siêu tới hạn là chuyển chất đó v n hơn nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn của chính nó. ới hạn p là tại đó nhiệt (P c ) của chất đó ng thái của chất đó Do t đó về trạng thái a chính nó

 Tính chất của chất lỏng siêu tới hạn

 Hằng số tới hạn Điểm tới hạn của một chất được xác định bởi nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn Nhiệt độ, áp suất và thể tích mol của một số chất ở điểm tới hạn được gọi là nhiệt độ tới hạn (Tc), áp suất tới hạn (Pc) và thể tích mol tới hạn (Vc) tương ứng

Các tham số trên được gọi là hằng số tới hạn Mỗi chất có một hằng số tới hạn nhất định

Bảng 1.6: Nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn của một số chất

Chất lỏng Nhiệt độ tới hạn T c

( 0 C) Áp suất tới hạn P c (×10 5 Pa)

Tỷ trọng của chất lỏng siêu tới hạn có thể được điểu chỉnh bằng cách thay đổi nhiệt độ và áp suất trong vùng siêu tới hạn Nhiệt độ càng tăng, tỷ trọng càng giảm Sự thay đổi tỷ trọng diễn ra rất nhanh trong vùng nhiệt độ và áp suất gần điểm tới hạn.

Khi tỷ trọng tương đối của chất lỏng siêu tới hạn bằng với tỷ trọng chất lỏng tương ứng, chất lỏng siêu tới hạn đó hoạt động như dung môi lỏng Khi nhiệt độ tương đối tăng đến một giá trị nhất định, chất lỏng siêu tới hạn trở nên giống chất khí do sự giãn nở chất lỏng cùng với sự gia tăng nhiệt độ

Hình 1.10: Sự biến thiên tỷ trọng tương đối của một chất trong vùng lân cận tới hạn

Tại áp suất cao, các liên kết vật lý giữa các ion, lưỡng cực và lưỡng cực tạm thời sẽ hình thành, ảnh hưởng đến tương tác phân tử trong hệ Hằng số điện môi đóng vai trò xác định mức độ gia tăng các liên kết nội phân tử thông qua tương tác lưỡng cực - lưỡng cực.

Tỷ lệ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ và áp suất đối với chất khí và chất lỏng có sự khác biệt Độ nhớt chất khí có xu hướng tăng theo nhiệt độ, trong khi độ nhớt chất lỏng siêu tới hạn lại giảm khi nhiệt độ tăng Áp suất tác động theo chiều hướng ngược lại, khiến độ nhớt chất lỏng siêu tới hạn tăng lên khi áp suất tăng, còn độ nhớt chất khí vẫn không đổi.

Khả năng khuếch tán c chất lỏng, vì vậy khả năng truy

Khả năng khuếch tán c giảm khi áp suất giảm

CO2 ở trạng thái lỏng siêu tới hạn có độ nhớt thấp hơn so với trạng thái lỏng thông thường Khi tăng nhiệt độ và áp suất, độ khuếch tán của CO2 siêu tới hạn tăng cao hơn đáng kể so với trạng thái lỏng thông thường Tương tự, năng suất truyền khối của dung môi siêu tới hạn cũng cao hơn so với dung môi lỏng thông thường Ngoài ra, độ khuếch tán của chất lỏng siêu tới hạn cũng tăng theo nhiệt độ.

Hình 1.12: Khả năng khuếch tán của CO 2 khi thay đ nhiệt độ ở các áp suất khác nhau ng chậm hơn tỷ t khác nhau n cao hơn so với n cao hơn ệt độ tăng và và khi thay đổi

 Nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt

Trong vùng tới hạn, nhiệt dung riêng đẳng áp (Cv) đạt giá trị cực đại tại điều kiện tới hạn Ngược lại, nhiệt dung riêng đẳng tích (Cu) chỉ thay đổi rất nhỏ ở vùng tới hạn này.

Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng siêu tới hạn tăng cùng với sự tăng nhiệt độ và tỷ trọng của nó

Trích ly bằng CO 2 siêu tới hạn

CO2 có nhiệt tới hạn thấp (Tc = 31,1 0 C) và áp suất tới hạn thấp (Pc = 7,38 MPa) CO2 siêu tới hạn là dung môi không màu, không mùi, không có phân cực, có tính acid

Hình 1.13: Giản đồ nhiệt độ – áp suất của CO 2

23 So với các lưu chất siêu tới hạn khác, CO2 siêu tới hạn thường được chọn làm dung môi trong các quá trình trích ly vì ngoài những đặc tính ưu việt của một dung môi siêu tới hạn như đã trình bày ở phần 1.4.2.4, thì CO2 siêu tới hạn còn có những ưu điểm sau:

 Với nhiệt độ tới hạn thấp, CO2 siêu tới hạn là dung môi thích hợp để trích ly các hoạt chất sinh học không bền nhiệt

 Do có thể điều chỉnh được các đặc tính vật lý quan trọng như độ nhớt, khả năng khuếch tán bằng cách thay đổi nhiệt độ và áp suất nên có thể điều khiển được khả năng hòa tan các chất trích của CO2 siêu tới hạn

Do đặc tính thoát ly nhanh chóng của CO2 khi giảm áp suất, quy trình chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn giúp dễ dàng tách dung môi khỏi dịch và bã chiết xuất Bằng cách xả áp, thời gian loại bỏ dung môi khỏi dịch và bã chiết xuất được rút ngắn đáng kể Hơn nữa, quy trình không phát sinh chi phí xử lý chất thải so với các phương pháp chiết xuất thông thường, mang lại lợi ích tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.

 CO2 siêu tới hạn có thể được sử dụng rộng rãi ở quy mô công nghiệp vì có thể tái chế, tái sử dụng, giá thành rẻ, nguồn CO2 dồi dào, dễ dàng thu nhận được CO 2 tinh khiết

 Đây là dung môi an toàn, không gây cháy nổ, tương đối không độc hại, không ăn mòn thiết bị, thân thiện với môi trường

1.5.2 Một số nghiên cứu trích ly b - carotene và lycopene bằng dung môi CO 2 siêu tới hạn

1.5.2.1 Nghiên cứu trích ly từ một số loại rau quả

Nghiên cứu năm 2012 của Nevzat Konar và cộng sự đánh giá phương pháp trích ly lycopene từ cà chua và các sản phẩm từ cà chua bằng dung môi CO2 siêu tới hạn Tổng hợp các nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tối ưu cho quá trình trích ly lycopene bằng CO2 siêu tới hạn là 80 độ C Tuy nhiên, nếu nhiệt độ trích ly vượt quá khoảng 50-100 độ C thì sẽ xảy ra hiện tượng đồng phân hóa lycopene.

24 độ trên 60 0 C; ảnh hưởng của áp suất từ 200 – 400 bar và thời gian trích ly từ 0,5 – 8,0 giờ, áp suất tối ưu nằm trong khoảng 300 – 350 bar, và thời gian trích ly phụ thuộc nhiều vào tốc độ dòng CO2; sử dụng đồng dung môi chủ yếu là ethanol nồng độ từ 5 – 16%, ngoài ra còn sử dụng các loại dầu thực vật trong quá trình trích ly

Khảo sát hàm lượng carotenoids, thành phần acid béo và độ bền nhiệt của dầu trích ly bằng CO2 siêu tới hạn trong các điều kiện khác nhau của Cristiano Longo, năm 2012 Tiến hành so sánh thành phần các đồng phân của lycopene trong mẫu cà chua trích ly có đồng dung môi và mẫu cà chua trích ly có đồng dung môi và có bổ sung bột hạt dẻ trong mẫu trích Kết quả cho thấy trong mẫu có bổ sung thêm bột hạt dẻ thì đồng phân cis – lycopene có hàm lượng cao hơn so với trích ly trong môi trường truyền thống, độ bền nhiệt của sản phẩm cũng cao hơn [16]

Áp suất và nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình trích ly carotenoid và dầu từ hạt quả tầm xuân Nghiên cứu của Siti Machmudah và cộng sự năm 2007 đã chỉ ra rằng áp suất 45 MPa kết hợp với nhiệt độ 80⁰C cho kết quả chiết xuất lycopene cao nhất, trong khi áp suất 45 MPa và nhiệt độ 60⁰C cho lượng β-carotene cao nhất.

Nghiên cứu ảnh hưởng sự hiệu chỉnh môi trường trích ly đến hàm lượng lycopene trong cà chua bằng CO2 siêu tới hạn của John Shi và cộng sự, năm 2007

Nghiên cứu ba yếu tố ethanol, nước và dầu ô liu ở các điều kiện áp suất 25, 30 và 35 MPa và nhiệt độ 45, 60 và 75 độ C cho thấy kết quả tối ưu khi chiết xuất ở nhiệt độ và áp suất cao nhất Bổ sung thêm dầu ô liu vào nguyên liệu giúp tăng lượng lycopen thu được 10% ở 75 độ C; còn khi sử dụng đồng dung môi ethanol và dầu ô liu, lượng lycopen tăng lên đến 56,8% ở 75 độ C.

25 Nghiên cứu trích ly carotenoids từ dầu cọ bằng CO2 siêu tới hạn Puah Chiew Wei và cộng sự, năm 2005 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng và kích thước nguyên liệu [47]

Ngoài ra, còn rất nhiều nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như cà chua, các loại rau xanh, các sản phẩm phụ của công nghiệp thực phẩm từ đó tối ưu hóa điều kiện trích ly để thu được lượng lycopene và b - carotene nhiều nhất và chất lượng tốt nhất

1.5.2.2 Nghiên cứu về quả gấc

Hiện vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình trích ly carotenoids từ gấc bằng dung môi CO2 siêu tới hạn vì gấc không phải là loại quả phổ biến trên thế giới Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về đề tài này và ngày càng được mở rộng đưa vào quy mô công nghiệp Sau đây là một nghiên cứu của Hazuki Nerome và cộng sự về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly carotenoids bằng CO2 siêu tới hạn, kết quả nghiên cứu: [27] Ảnh hưởng của nhiệt độ: khảo sát nhiệt độ từ 50 đến 90 0 C, tại áp suất 40 MPa, thu mẫu phân tích tại các thời điểm trích ly 15, 30, 60, 90, 120, 180 phút Kết quả thu được khi nhiệt độ tăng thì lượng lycopene và b - carotene cũng tăng Lượng lycopene và b - carotene thu được cao nhất tại 90 0 C, tuy nhiên, cần phải tăng thời gian trích ly hơn nữa vì hàm lượng lycopene thu được có hiệu suất thấp

26 Hình 1.14: Lượng lycopene thu được ở các nhiệt độ khác nhau [27]

Hình 1.15: Lượng b - carotene thu được ở các nhiệt độ khác nhau [27] Ảnh hưởng của áp suất: tiến hành thí nghiệm tương tự như trên, khảo sát áp suất từ 20 đến 40 MPa, tại nhiệt độ 90 0 C Kết quả là khi áp suất tăng thì lượng lycopene và b - carotene thu được cũng tăng, điều này được giải thích là do khi tăng áp suất làm tăng tỷ trọng của CO2 siêu tới hạn do đó làm tăng độ hòa tan của lycopene và b - carotene

Re cov ery of Ly copene [ %]

27 Hình 1.16: Lượng lycopene thu được tại các áp suất khác nhau [27]

Hình 1.17: Lượng b - carotene thu được tại các áp suất khác nhau [27]

Rec overy of Ly copene [%]

Recovery of b -caro te ne [ %]

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu, thiết bị và hóa chất 2.1.1 Nguyên liệu

Màng gấc khô do Domesco cung cấp được xay bằng máy xay sinh tố và rây qua lưới inox kích thước 0,5 mm để thu lấy bột gấc Bột gấc sau đó được bảo quản trong giấy bạc, sẵn sàng phục vụ cho quá trình nghiên cứu.

Bảng 2.1: Các loại dầu sử dụng trong nghiên cứu Loại dầu Xuất xứ Công ty sản xuất và phân phối

Dầu gấc Việt Nam Công ty Chế biến Dầu thực vật và Thực phẩm Việt

Nam (VNPOFOOD Co Ltd) Dầu nành Việt Nam Công ty Cổ phần Dầu thực vật Tường An

Dầu mè Trung Quốc Chi nhánh Công ty TNHH Nhà nước MTV Cung ứng

Nhân lực và Thương mại Quốc tế Hà Nội

Dầu olive Tây Ban Nha Công ty TNHH Kinh doanh và Chế biến Thực phẩm

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Bảng 2.2: Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Số thứ tự Hóa chất Nguồn gốc Độ tinh khiết Mục đích sử dụng

1 Ethanol Pháp 99,9% Làm đồng dung môi trong quá trình trích ly bằng CO 2 siêu tới hạn

2 Hexan Trung Quốc 100% Làm dung môi cho phương pháp trích ly b - carotene và lycopene

3 Chloroform Mỹ 99,9% Làm dung môi hòa tan dầu gấc sau trích ly chuẩn bị phân tích HPLC

Làm dung môi hòa tan dầu gấc sau trích ly chuẩn bị đo quang phổ UV-VIS

5 Methanol Mỹ 99,9% Là pha động trong phân tích HPLC

6 Tetrahydro furan (THF) Mỹ 99,8% Là pha động trong phân tích HPLC

7 CO2 Việt Nam 95% Làm dung môi siêu tới hạn trong quá trình trích ly

2.1.3.1 Thiết bị trích ly siêu tới hạn

Hãng sản xuất: Thar – Mỹ

Hệ thống trích ly siêu tới hạn tự động sử dụng cho nghiên cứu cũng như sản xuất dưới dạng pilot Áp suất làm việc: từ 50 đến dưới 350 bar

Phạm vi nhiệt độ: từ nhiệt độ môi trường dưới 80 0 C

Tốc độ dòng CO2: dưới 25g/phút

Loại dung môi: CO2 siêu tới hạn và các dung môi hữu cơ

Hình 2.1: Thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar SFC – 100

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên c

Tại bảng điều khi suất tiến hành thí nghiệm

CO2 được làm lạ bơm Bột gấc nguyên liệ bơm vào thiết bị, sau đó đi qua thi đến nhiệt độ, áp suất mong mu ly được bắt đầu

Dịch trích bao gồ bộ phận giảm áp, đến bình ch khí, các chất hòa tan trong dòng siêu t được tuần hoàn c và phương pháp nghiên cứu

Quy trình hoạt động của thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar SFC dựa trên nguyên lý chiết xuất chất nhờ khả năng khuếch tán giữa chất rắn hoặc lỏng với chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn CO2 đóng vai trò là dung môi siêu tới hạn được đưa vào bình chứa mẫu và gia nhiệt để chuyển tới trạng thái siêu tới hạn Khi CO2 siêu tới hạn đi qua bình trích ly chứa mẫu, các hợp chất mục tiêu sẽ hòa tan vào dung môi và theo dòng chảy chuyển tới bình chứa sản phẩm Tại đây, CO2 siêu tới hạn được chuyển sang thể khí, còn các hợp chất trích ly được giữ lại Quá trình này được kiểm soát bằng cách điều chỉnh lưu lượng dòng, nhiệt độ và áp suất để CO2 duy trì trạng thái siêu tới hạn trong suốt quá trình chiết xuất.

2.1.3.2 Thiết bị cô quay chân không

Hình 2.3: Thiết bị cô quay chân không

Nguyên lý hoạt động: mẫu được cho vào bình cô quay, tạo áp suất chân không trong bình, vì áp suất giảm nên nhiệt độ sôi của dung môi cũng giảm, do đó ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Khi nhiệt độ sôi, dung môi sẽ bay hơi và mẫu được giữ lại trong bình

2.1.3.3 Máy phân tích sắc ký lỏng hiệu cao năng (HPLC)

Hình 2.4: Máy HPLC Máy HPLC được dùng để phát hiện và đo nồng độ b - carotene và lycopene trong dịch trích bằng các peak thu được

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

2.1.3.4 Máy đo quang phổ UV-VIS

Hình 2.5: Máy đo quang phổ UV-VIS

Máy đo quang phổ UV-VIS được dùng để đo nồng độ các chất màu hấp thụ ở bước sóng 472 nm, từ đó xác định được hàm lượng carotenenoids tổng

Dựa vào một số nghiên cứu về quá trình ly lycopene và b - carotene từ một số loại rau quả đã trình bày ở phần 1.5.2 và tính chất của lycopene và b - carotene có thể tan trong dầu thực vật và ethanol, đồng thời một số nghiên cứu trích ly lycopene từ quả cà chua cho thấy răng khi trích ly có bổ sung thêm dầu thực vật thì hiệu suất trích ly tăng lên đáng kể, đồng thời sự đồng phân hóa cũng diễn ra trong môi trường có dầu thực vật tạo ra đồng phân cis - lycopene nhiều hơn, đây là dạng đồng phân tồn tại chủ yếu trong huyết thanh của người [39][16][31]

Từ đó tiến hành khảo sát hiệu suất trích ly của các mẫu gấc có bổ sung thêm các loại dầu thực vật khác nhau và không bổ sung dầu thực vật

Hình 2.6: Sơ đồ nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên c

Phân tích các thành ph quả thu nhận được sau quá trình thí nghi lipid tổng, hàm lượng lycopene và

 Trích ly bằng phương pháp t

Cân 20g bột gấc ngâm trong dung môi hexan Trích ly ki lượng lycopene và b - carotene trong b môi và bảo quản trong tủ c và phương pháp nghiên cứu

Phân tích hàm lượng lycopene và b - carotene

Phân tích các thành phần hóa học của bột gấc để làm cơ s c sau quá trình thí nghiệm Các chỉ tiêu phân tích bao g ng lycopene và b - carotene

Quy trình trích ly trích ly dầu gấc

Hình 2.7: Quy trình trích ly dầu gấc i thích quy trình ng phương pháp tẩm trích c ngâm trong dung môi hexan Trích ly kiệt đ carotene trong bột gấc Dịch trích sau khi thu đư ủ lạnh đến khi phân tích carotene của bột gấc làm cơ sở phân tích kết tiêu phân tích bao gồm độ ẩm, t để xác định hàm ch trích sau khi thu được loại dung

 Trích ly bằng dung môi siêu tới hạn

Theo các nghiên cứu về trích ly b - carotene và lycopene từ các loại rau quả và từ gấc như đã trình bày ở phần 1.5.2, khi nhiệt độ, áp suất tăng và lưu lượng dòng CO2 tăng thì hiệu suất trích ly tăng theo Các nghiên cứu đã có kết luận khi trích ly ở nhiệt độ 80 0 C, áp suất 350 bar, lưu lượng dòng CO2 20g/phút thì có hiệu suất trích ly tốt nhất, tuy nhiên, do điều kiện thiết bị thí nghiệm giới hạn nên chế độ trích ly chỉ có thể cài đặt ở nhiệt độ 70 0 , áp suất 300 bar và lưu lượng dòng CO2 là 20g/phút

 Trích ly không bổ sung dầu

 Cân 20g bột gấc sau đó tiến hành trích ly bằng dung môi CO 2 siêu tới hạn tại các điều kiện

 Chạy mẫu không đồng dung môi:

 Chạy mẫu có đồng dung môi ethanol:

 Lưu lượng dòng: 20 g/phút, trong đó có sử dụng 5% đồng dung môi ethanol

 Trích ly có bổ sung dầu

Để tăng cường hiệu quả trích ly dầu gấc, trước khi tiến hành, cần trộn 20g bột gấc với 5,5g dầu (chiếm khoảng 28% khối lượng bột gấc) Sau đó, ngâm hỗn hợp trong một ngày để dầu ngấm và làm trương nở các hạt bột gấc Tiếp theo, thực hiện trích ly theo các điều kiện tương tự như quy trình thông thường.

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

37 Bảng 2.3: Điều kiện trích ly các mẫu bột gấc bằng dung môi CO 2 siêu tới hạn

 So sánh và đánh giá hàm lượng dầu thu được và hiệu suất trích ly dầu trong các điều kiện nêu ở bảng 2.3

 So sánh và đánh giá hàm lượng và hiệu suất thu hồi b - carotene trong các điều kiện trích ly ở bảng 2.3

 So sánh và đánh giá hàm lượng và hiệu suất thu hồi lycopene trong các điều kiện trích ly ở bảng 2.3

2.3.2.3 Khảo sát độ bền màu của các mẫu dầu gấc thu được trong các điều kiện trích ly nêu ở bảng 2.3

Mẫu dầu gấc sau khi trích ly được định mức bằng chloroform trong bình định mức 50, sau đó tiến hành đo độ hấp thu quang phổ của các mẫu trong vòng 2 tuần, vào các thời điểm: sau khi pha loãng, sau 2 ngày và sau 2 tuần Các mẫu thí nghiệm được bảo quản trong bình thủy tinh trong suốt, được đậy kín, ở nhiệt độ phòng, trong điều kiện ánh sáng bình thường ở phòng thí nghiệm Dựa vào mức độ

38 hấp thu màu của mẫu pha loãng để đánh giá mức độ biến đổi các thành phần trong mẫu thu được theo thời gian, khi mức độ biến đổi càng thấp chứng tỏ sự ổn định của mẫu càng cao

2.3.3.1 Xác định hàm lượng lipid tổng theo phương pháp ngâm dầm

Nguyên liệu được nghiền nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc với dung môi, giúp quá trình chiết xuất triết để hơn Dung môi kỵ nước hòa tan hoàn toàn lượng lipid trong nguyên liệu, tuy nhiên cũng kéo theo một lượng nhỏ các thành phần tan trong chất béo Sản phẩm sau khi trích xuất được gọi là lipid tổng, chứa cả lipid và tạp chất Hàm lượng lipid tổng có thể xác định trực tiếp bằng cách cân lượng dầu thu được sau khi loại bỏ dung môi, hoặc gián tiếp bằng cách cân khối lượng bã còn lại sau khi chiết xuất.

2.3.3.2 Xác định hàm lượng b - carotene và lycopene bằng HPLC

Hàm lượng b - carotene và lycopene được xác định bằng phương pháp HPLC [28][35]

Thể tớch mẫu tiờm: 5 àl

Sử dụng đầu dò: Elipse XDB – C18

Tốc độ dòng: 1 ml/phút

Bước sóng đầu dò: 450 nm, 472 nm

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

2.3.3.3 Xác định hàm lượng carotenoids trong dầu gấc tổng bằng phương pháp đo quang phổ UV-VIS

Hàm lượng carotenoids tổng được xác định bằng phương pháp đo quang phổ UV-VIS Dầu gấc thu được được hòa tan vào chloroform, dung dịch này được đo ở bước sóng 472 nm Ngoài carotenoids, còn các chất tạo màu khác cũng hấp thụ ở bước sóng này

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Thành phần b - carotene và lycopene của bột gấc

Kết quả phân tích thành phần b - carotene và lycopene của bột gấc được thể hiện ở bảng 3.1

Bảng 3.1: Kết quả phân tích bột gấc

Lipid 0,284g/g nguyên liệu b - carotene 0,864mg/g nguyên liệu

Dựa vào kết quả phân tích này để tính hiệu suất trích ly b - carotene và lycopene trong các điều kiện khảo sát

Trong nghiên cứu có sử dụng các loại dầu thực vật: dầu nành, dầu mè và dầu olive Các loại nguyên liệu này cũng được phân tích hàm lượng carotenoids tổng để xem xét mẫu dầu gấc sau trích ly các thành phần b - carotene và lycopene trong dầu gấc có bị ảnh hưởng bởi các loại dầu này hay không Sau đây là kết quả độ hấp thu của các loại dầu đã sử dụng:

Bảng 3.2: Độ hấp thu của các loại dầu thực vật ở bước sóng 472nm

Mẫu dầu Độ hấp thu (AU)

Chương 3: Kết quả và bàn luận

41 Hình 3.1: Phổ hấp thu của dầu nành ở bước sóng 472nm

Hình 3.2: Phổ hấp thu của dầu mè ở bước sóng 472nm

42 Hình 3.3: Phổ hấp thu của dầu olive ở bước sóng 472nm

Qua việc phân tích phổ hấp thu của các loại dầu nành, dầu mè và dầu olive được thể hiện trong hình 3.1, 3.2 và 3.3, chúng ta nhận thấy rằng cường độ hấp thụ ở bước sóng 472 nm là rất thấp Điều này cho thấy các thành phần trong những loại dầu này không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả thí nghiệm trong các nghiên cứu tiếp theo.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

43 3.2 Hàm lượng dầu gấc thu được ở các điều kiện trích ly

Hàm lượng dầu gấc thu được tính theo công thức 0.3 ở phụ lục A.2 Bảng 3.3: Kết quả trích ly dầu gấc trong các loại dầu khác nhau

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi (%)

Khối lượng dầu gấc thu được (g)

Hàm lượng dầu gấc (g/g nguyên liệu)

44 Hình 3.4: Hàm lượng dầu gấc thu được khi trích ly trong các loại dầu khác nhau

Từ bảng 3.2 và hình 3.1, dễ dàng nhận ra khi bổ sung thêm các loại dầu thực vật vào bột gấc trước khi trích ly thì hàm lượng dầu gấc thu được lớn hơn so với mẫu không bổ sung dầu thực vật, đặc biệt khi sử dụng đồng dung môi thì hàm lượng dầu thu được vượt trội so với mẫu không sử dụng đồng dung môi và không bổ sung dầu Các loại dầu nành, dầu mè, dầu olive đều làm tăng hàm lượng dầu gấc thu được sau trích ly, tuy nhiên khi không sử dụng đồng dung môi thì hàm lượng dầu gấc thu được trong hỗn hợp có dầu mè và dầu olive lớn hơn mẫu có dầu nành Để đánh giá cụ thể hơn ta có thể vào hiệu suất thu hồi dầu gấc sau quá trình trích ly ở phần 3.3

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive Hàm l ượ ng d ầu g ấc (g/g nguyê n liệu)

Dầu ngâm không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

Chương 3: Kết quả và bàn luận

45 3.3 Hiệu suất dầu gấc thu được ở các điều kiện trích ly

Bảng 3.4: Kết quả tính toán hiệu suất trích ly dầu gấc (công thức 0.5, phụ lục A.2)

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi (5%)

Hàm lượng dầu gấc (g/g nguyên liệu)

46 Hình 3.5: Hiệu suất trích ly dầu gấc trong các loại dầu khác nhau

Khi không sử dụng đồng dung môi, hiệu suất dầu gấc thu được là 69,3% đối với mẫu không bổ sung dầu và tăng lên đến 76,11% khi bổ sung dầu nành, 84,43% khi bổ sung dầu mè và 85,14% khi bổ sung dầu olive Đồng thời, khi sử dụng đồng dung môi thì cho hiệu suất trích ly dầu gấc có bổ sung các loại dầu thực cao hơn khoảng 28% so với không bổ sung Điều này có thể được giải thích là do các loại dầu thực vật có khả năng tạo liên kết hydro với ethanol và góp phần vào tương tác giữa dung môi siêu tới hạn và các chất hòa tan [31]

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive

Dầu ngâm không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

Chương 3: Kết quả và bàn luận

47 3.4 Hàm lượng b - carotene thu được ở các điều kiện trích ly

Bảng 3.5: Hàm lượng b - carotene trích ly trong các loại dầu khác nhau và trong dầu gấc thương mại (Phụ lục B, bảng 0.4)

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi

Hàm lượng (mg/g dầu tổng)

48 Hình 3.6: Hàm lượng b - carotene trích ly được trong các loại dầu khác nhau

Trong trường hợp không sử dụng đồng dung môi, hàm lượng b - carotene cũng có thay đổi nhỏ khi bổ sung các loại dầu thực vật, tuy nhiên, khi sử dụng đồng dung môi thì kết quả phân tích lại cho thấy mẫu không bổ sung dầu trước khi trích ly lại có hàm lượng b - carotene cao hơn so với các mẫu có bổ sung dầu, bên cạnh đó, hàm lượng b - carotene của các mẫu bổ sung dầu mè, dầu live và sử dụng đồng dung môi khi trích ly lại có hàm lượng b - carotene thấp hơn các mẫu đó nhưng không sử dụng đồng dung môi, đối với mẫu bổ sung dầu nành thì có hàm lượng b - carotene tăng khi sử dụng đồng dung môi nhưng vẫn thấp hơn lượng b - carotene trong mẫu không bổ sung dầu

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive

Hàm lư ợng (mg /g nguyê n liệu)

Các loại dầu không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

Chương 3: Kết quả và bàn luận

49 Hình 3.7: Hàm lượng b - carotene trong các mẫu dầu thu được và trong dầu gấc trên thị trường

Mẫu dầu gấc trên thị trường có hàm lượng b - carotene thấp hơn nhiều so với các mẫu trích ly trong thí nghiệm Có hai lý do giải thích cho điều này: mẫu dầu gấc trên thị trường được trích ly theo phương pháp truyền thống đã được trình bày ở phần 1.2.2; các mẫu dầu gấc trên thị trường đã được pha loãng với các loại dầu thực vật nhằm giảm giá thành sản phẩm

Dầu nành Dầu mè Dầu olive Không dầu - EtOH

Hàm lư ợng (mg /g dầu t ổng)

50 3.5 Hiệu suất b - carotene thu được ở các điều kiện trích ly

Bảng 3.6: Hiệu suất trích ly b - carotene ở các điều kiện khác nhau

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi (5%)

Hàm lượng (mg/g nguyên liệu) Hiệu suất (%)

Chương 3: Kết quả và bàn luận

51 Hình 3.8: Hiệu suất trích ly b - carotene dầu gấc trong các loại dầu khác nhau Ở biểu đồ hiệu suất ta có thể nhận xét rõ ràng hơn về sự khác biệt hàm lượng b - carotene trong các mẫu Trong khi mẫu không bổ sung dầu có hiệu suất trích ly b - carotene không sử dụng đồng dung môi là 43,12% tăng lên đến 61,18% khi sử dụng đồng dung môi, tăng khoảng 18%, thì mẫu có dầu nành chỉ tăng từ 49,00% lên đến 55,16%, chỉ tăng khoảng 6%; ngược lại các mẫu có dầu mè và dầu olive lại có hiệu suất giảm xuống khoảng 3 – 5% giữa mẫu không sử dụng đồng dung môi và sử dụng đồng dung môi

Không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi b - carotene, hàm lượng và hiệu suất lycopene cũng bị ảnh hưởng lớn

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive

Các loại dầu không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

52 3.6 Hàm lượng lycopene thu được ở các điều kiện trích ly

Bảng 3.7: Hàm lượng lycopene trích ly trong các loại dầu khác nhau và trong dầu gấc thương mại (Phụ lục B, bảng 0.4)

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi

Hàm lượng (mg/g dầu tổng)

Chương 3: Kết quả và bàn luận

53 Hình 3.9: Hàm lượng lycopene trích ly được trong các loại dầu khác nhau

Hàm lượng lycopene trong mẫu không bổ sung dầu thực vật cao hơn rất nhiều so với các mẫu có bổ dung dầu thực vật khi trích ly có sử dụng đồng dung môi ethanol Trong khi đó, giữa các loại dầu thực vật thì cũng có ảnh hưởng khác nhau đến hàm lượng lycopene thu hồi từ dịch trích, cụ thể, dầu nành cho hàm lượng lycopene cao hơn khi không sử dụng đồng dung môi, ngược lại, dầu olive khi sử dụng đồng môi thì thu được lượng lycopene cao hơn, đối với dầu mè thì kết quả thu được tương đương nhau khi sử dụng đồng dung môi và khi không sử dụng đồng dung môi

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive

Hàm lượng (mg /g nguy ên li ệu)

Các loại dầu không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

54 Hình 3.10: Hàm lượng lycopene trong các mẫu dầu thu được và trong dầu gấc trên thị trường

Hàm lượng lycopene của mẫu dầu gấc trên thị trường cũng rất thấp so với các mẫu dầu gấc trích ly trong thí nghiệm, cũng với lý do đã nêu phần 3.4

Dầu mè Dầu olive Không dầu - EtOH

- EtOH Dầu gấc thương mại

Hàm lư ợng (mg /g dầu t ổng)

Chương 3: Kết quả và bàn luận

55 3.7 Hiệu suất lycopene thu được ở các điều kiện trích ly

Bảng 3.8: Hiệu suất trích ly lycopene từ các điều kiện khác nhau

Mẫu Dầu ngâm Đồng dung môi (5%)

Hàm lượng (mg/g nguyên liệu) Hiệu suất (%)

56 Hình 3.11: Hiệu suất trích ly lycopene dầu gấc trong các loại dầu khác nhau

Theo như một số nghiên cứu trên quả cà chua, khi bổ sung dầu thực vật vào mẫu trích ly thì hiệu suất thu hồi lycopene từ dịch trích tăng lên rõ rệt, ngay cả trong trường hợp sử dụng đồng dung môi hay không sử dụng đồng dung môi: lượng lycopene thu được tăng từ 35,23 lên 50,33 g khi tăng lượng dầu thực vật từ 5 lên 10% trong mẫu cà chua trước khi trích ly [31]; một nghiên cứu của Giuseppe Vasapollo và cộng sự, năm 2003, cũng cho thấy khi bổ sung 10% dầu hạt dẻ vào mẫu cà chua thì lượng lycopene thu được cũng tăng lên [26] Đối với mẫu gấc, các carotenoids đã tồn tại trong pha dầu, khi bổ sung dầu thực vật vào thì hiệu suất trích ly dầu gấc có thể lên đến 100% khi sử dụng đồng dung môi, nhưng không thể làm tăng khả năng hòa tan b - carotene và lycopene như các nghiên cứu về cà chua đã nêu trên, khi sử dụng đồng dung môi thì chính vì lượng dầu bổ sung vào mẫu bột gấc làm hạn chế khả năng hòa tan b - carotene và lycopene do lượng dầu trong mẫu tăng lên, đồng dung môi ethanol lại không “đủ

Không dầu Dầu nành Dầu mè Dầu olive

Các loại dầu không sử dụng đồng dung môi sử dụng đồng dung môi

Chương 3: Kết quả và bàn luận

57 sức” để hòa tan một lượng dầu lớn nên làm hiệu suất thu hồi b - carotene và lycopene cũng bị giảm đi

3.8 Độ bền màu của các mẫu dầu gấc ở các điều kiện trích ly khác nhau Bảng 3.9: Kết quả đo quang phổ UV-VIS của các mẫu dầu gấc theo thời gian

(Phụ lục B, bảng 0.5 và phụ lục C)

Mẫu Độ hấp thu (AU) % thay đổi độ hấp thu theo thời gian

Sau 2 tuần Dầu gấc thương mại 0,15183 0,18074 0,155 2,891 0,317

Dầu gấc – dầu nành 0,78307 0,88176 0,827 9,869 4,393 Dầu gấc – dầu mè 0,97029 1,06528 1,329 9,499 35,871 Dầu gấc – dầu olive 0,87788 0,96955 1,329 9,167 45,112 Dầu gấc – EtOH 1,16378 1,72654 1,638 56,276 47,422

58 Hình 3.12: Độ hấp thu của các loại dầu gấc theo thời gian

Trong khảo sát này, dùng độ hấp thu màu để đánh giá mức độ thay đổi thành phần của các mẫu dầu sau trích ly theo thời gian, từ đó, xem xét độ ổn định của từng mẫu trích ly Kết quả cho thấy dầu gấc thương mại khá ổn định về mức độ hấp thu màu, có thể trong thành phần đã bổ sung thêm một số chất ổn định hoặc chống oxy hóa, nhìn chung các mẫu dầu gấc có bổ sung dầu đều có độ hấp thu màu ổn định hơn các mẫu không bổ sung dầu thực vật

Dựa vào bảng 3.8, mức độ thay đổi độ hấp thu sau 2 ngày và sau 2 tuần so với lúc mới pha loãng mẫu, ta nhận thấy, mẫu dầu gấc trên thị trường mặc dù sau 2 tuần thì sự thay đổi về độ hấp thu màu của mẫu này vẫn không thay đổi đáng kể, 0,317% so với ngày đầu, ngoài việc có thể nhà sản xuất bổ sung thêm các chất ổn định thì cũng có thể do mẫu dầu gấc thị trường có thành phần dầu thực vật rất cao, nên cũng là một nguyên nhân dẫn đến sự ổn định màu của sản phẩm [15] Đối với các mẫu dầu trích ly theo điều kiện đã nêu ở bảng 2.3, các mẫu có sử dụng đồng dung môi ethanol có biến đổi rất lớn về độ hấp thu màu trong thời

Các loại dầu Độ hấp thu ngày đầu Độ hấp thu sau 2 ngày Độ hấp thu sau 2 tuần

Chương 3: Kết quả và bàn luận

59 gian ngắn Cụ thể, ở mẫu dầu gấc – EtOH, chỉ sau 2 ngày thì độ hấp thu đã thay đổi đến 56,3%, vì trong mẫu này có thể còn chứa đồng dung môi EtOH, đây chính là tác nhân tạo ra các phản ứng oxy hóa, làm thay đổi thành phần của mẫu dầu, dẫn đến sự biến đổi về độ hấp thu màu mạnh mẽ, các mẫu có bổ sung dầu thì mức độ thay đổi tuy lớn nhưng vẫn thấp hơn mẫu dầu gấc – EtOH, điều này có thể được giải thích là do trong thành phần các loại dầu bổ sung thì còn có các thành phần chống oxy hóa, đồng thời, các carotenoids cũng bền hơn trong môi trường có hàm lượng dầu béo cao [15]

Do những lý do tương tự, độ hấp thụ của các mẫu không sử dụng dung môi sau hai ngày thay đổi ít hơn so với những mẫu sử dụng dung môi Tuy nhiên, sau hai tuần, mức độ thay đổi đều lớn Điều này cho thấy để độ hấp thụ màu ổn định, cần bổ sung thêm các loại dầu thực khác vào thành phẩm hoặc cần bổ sung các phụ gia để ổn định chất lượng dầu trong quá trình bảo quản.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sau khi tiến hành trích ly bột gấc khi có bổ sung dầu nành, dầu mè, dầu olive và không bổ sung dầu trong điều kiện sử dụng đồng dung môi và không sử dụng đồng dung môi bằng CO2 siêu tới hạn, chúng tôi có kết luận như sau:

 Các loại dầu thực vật có ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly dầu từ gấc, trong điều kiện không bổ sung dầu hiệu suất trích ly là 69,3%, khi bổ sung dầu thì hiệu suất tăng lên 76,11%, 84,43%, 85,14% lần lượt đối với dầu nành, dầu mè, dầu olive trong điều kiện không sử dụng đồng dung môi; và hiệu suất tăng lên khoảng 100% khi có bổ sung các loại dầu trong điều kiện sử dụng đồng dung môi

 Trong điều kiện không sử dụng đồng dung môi, hiệu suất thu hồi b - carotene trong các mẫu có bổ sung dầu có tăng lên từ 7 – 10% so với mẫu không bổ sung dầu, hàm lượng b - carotene thu được cao nhất đối mẫu bổ sung dầu mè và đối với lycopene hiệu suất tăng ừ 10 – 18% so với mẫu không bổ sung dầu, hàm lượng lycopene thu được cao nhất đối với mẫu bổ sung dầu nành

 Trong điều kiện sử dụng đồng dung môi, thì hiệu suất thu hồi b - carotene và lycopene của các mẫu bổ sung dầu đều thấp hơn so với mẫu không bổ sung dầu

 Thành phần lycopene và b - carotene trong mẫu trích đều lớn hơn rất nhiều so với mẫu dầu gấc thị trường

 Khảo sát độ bền màu của các mẫu dầu, nhìn chung các mẫu dầu trích ly không sử dụng đồng dung môi thì có độ bền màu tốt hơn các mẫu sử dụng đồng dung môi; các mẫu có bổ sung dầu có độ bền màu tốt hơn các mẫu không bổ sung dầu

Để tối ưu hóa quá trình trích ly lycopene và β-carotene từ gấc, cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn để xác định hàm lượng dầu thực vật bổ sung lý tưởng, đánh giá hiệu suất chiết xuất với các loại dầu khác nhau Ngoài ra, cần đánh giá độ bền màu lâu dài và khả năng chống oxy hóa của dầu gấc đã chiết xuất để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của sản phẩm.