Tìm hiểu về công nghệ sản xuất bột nhân sâm hòa tan

BỘT NHÂN SÂM HÒA TANPHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆUI. Nhân sâm Loại r ễ cây kỳ diệu:Sâm là tên gọi khái quát chỉ một số loại cây thân thảo mà củ và rễ được sử dụng làm thuốc từ rất lâu đời tại nhiều nước châu Á, thuộc nhiều chi họ khác nhau nhưng chủ yếu là các loại thuộc chi Sâm , các loại củ sâm có hình dáng hao hao giống hình người, đặc biệt là nhân sâm .Nhân sâm có tên khoa học là Panaxginseng C.A.Meyer là một loại cây thuộc Araliaceae (Ngũ gia bì), có nhiều loại nhân sâm với các tên khoa học khác nhau, tuy nhiên loại có tác dụng được khoa học kiểm chứng là loại nhân sâm Panax ginseng. Các nhà khoa học đã tìm ra trong nhân sâm có chứa nhiề uthành phầ n khác nhau, tuy nhiên ginsenosides, chính là thành ph ầ n quy ết định tác d ụng củanhân sâm. Đây chính là ch ất có khả năng tạora những ảnh hưởng tích cực đối với sức khỏe.

MỤC LỤC

Phần 1: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 4

I Nhân sâm - Loại rễ cây kỳ diệu 4

II Lịch sử phát triển cây nhân sâm .4

III Cây nhân sâm 5

IV Các loại sâm 6

V Các dạng thuốc sâm 8

VI Các thành phần trong nhân sâm 8

1 Các hợp chất saponin 9

2 Polyacetylen 17

3 Glucid 19

4 Acid hữu cơ 19

5 Lipid 19

6 Các hợp chât chứa nitơ 19

7 Vitamine 19

8 Một số hợp chất khác 19

VII Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu 20

1 Nhân sâm 20

2 Maltodextrin 20

Phần 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 21

I Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột nhân sâm hòa tan 21

II Giải thích quy trình công nghệ 22

1 Xử lý sơ bộ 22

2 Nghiền 23

3 Trích ly 28

4 Lọc 30

5 Cô đặc bốc hơi 33

6 Phối chế 36

7 Sấy phun 34

8 Sấy thăng hoa 42

9 Nghiền mịn 45

10 Tạo hạt 46

11 Đóng gói 48

III So sánh 2 quy trình công nghệ 51

IV Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 52

V Thành tựu công nghệ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Cấu trúc của oleanane 9

Bảng 2: Cấu trúc của protopanaxadio 10

Bảng 3: Cấu trúc của protopanaxatriol 11

Bảng 4: Đặc tính vật lý 12

Bảng 5: Phần trăm saponin ở các tuổi sâm khác nhau 13

Bảng 6: Lượng saponin trong các bộ phận khác nhau của cây nhân sâm 13

Bảng 7: Thành phần saponin trong rễ chính 13

Bảng 8: Thành phần saponin trong các rễ phụ 13

Bảng 9: Thành phần saponin trong lá nhân sâm 14

Bảng 10: Thành phần saponin trong hoa Nhân sâm 14

Bảng 11: Thành phần saponin trong quả nhân sâm 14

Bảng 12: Thành phần của saponin trong Hồng sâm và Bạch sâm 16

Bảng 13: Thành phần lipid trong nhân sâm 19

Bảng 14: Ảnh hưởng giữa tỷ lệ dung môi và mẫu đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin 54

Bảng 15: Ảnh hưởng của thời gian bức xạ đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin 55

Bảng 16: Ảnh hưởng của năng lượng bức xạ đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin 55

Bảng 17: So sánh hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin qua số lần trích ly 56

Bảng 18: So sánh các phương pháp trích ly 56

Bảng 19: So sánh các phương pháp trích ly thông qua hàm lượng ginsenoside 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Củ nhân sâm 4

Hình 2: Cây nhân sâm 5

Hình 3: Các giai đoạn phát triển của cây từ 1-4 năm tuổi 6

Hình 4: Nhân sâm, bạch sâm và hồng sâm 8

Hình 5: Công thức cấu tạo một số hợp chất polyacetylene 18

Hình 6: Thiết bị rửa phun 23

Hình 7: Máy nghiền trục 24

Hình 8: Thiết bị trích ly bộ lọc (bộ khuếch tán) 28

Hình 9: Sơ đồ quá trình trích ly nhiều bậc 29

Hình 10: Thiết bị lọc khung bản 32

Hình 11: Khung và bản lọc 32

Hình 12: Thiết bị cô đặc chân không một cấp dạng màng rơi 35

Hình 13: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy 37

Hình 14: Đầu phun ly tâm 39

Hình 15: Buồng sấy 40

Hình 16: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy phun 41

Hình 17: Đồ thị p – t của nước 42

Hình 18: Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa 44

Hình 19: Thiết bị nghiền chậu con lăn 47

Hình 20: Thiết bị tạo hạt 48

Hình 21: Thiết bị đóng gói 50

Hình 22: So sánh các phương pháp trích ly bằng phương pháp phân tíchTLC 58

BỘT NHÂN SÂM HÒA TAN

I Nhân sâm - Loại rễ cây kỳ diệu:

Sâm là tên gọi khái quát chỉ một số loại cây thân thảo mà củ và rễ được sử dụng làm thuốc từ

rất lâu đời tại nhiều nước châu Á, thuộc nhiều chi họ khác nhau nhưng chủ yếu là các loại thuộc

chi Sâm, các loại củ sâm có hình dáng hao hao giống hình người, đặc biệt là nhân sâm

Nhân sâm có tên khoa học là Panax

ginseng C.A.Meyer - là một loại cây thuộc

Araliaceae (Ngũ gia bì), có nhiều loại nhân

sâm với các tên khoa học khác nhau, tuy nhiên

loại có tác dụng được khoa học kiểm chứng là

loại nhân sâm Panax ginseng Các nhà khoa

học đã tìm ra trong nhân sâm có chứa nhiều

thành phần khác nhau, tuy nhiên ginsenosides,

chính là thành phần quyết định tác dụng của

nhân sâm Đây chính là chất có khả năng tạo

ra những ảnh hưởng tích cực đối với sức khỏe

II Lịch sử phát triển của cây nhân sâm:

Kể từ thời xa xưa nhất của lịch sử Trung Quốc (3000 năm trước Tây lịch) Nhân sâm đã được

nhắc nhở tới như là một thần dược

Y sư Đào Hoằng Cảnh (452-536) đã viết về Nhân sâm như sau: Nhân sâm mọc trong khe núi,

được dùng để trị ngũ thương, an thần, giảm xúc động, trị hồi hộp, làm sáng mắt, tăng thần và gia

tăng trí năng Dùng lâu sẽ làm gia tăng tuổi thọ Sở dĩ có tên nhân sâm vì củ nhân sâm có hình

dạng giống con người

Tới đời Tùy Đường, triều đình cho thành lập Thái y viện để nghiên cứu chính thức về y học,

cho thiết lập những vườn cây thuốc, trong đó có việc trồng sâm tại Mãn Châu nhất là khu vực

Cát Lâm

Tới thế kỷ 18 đến đầu thế kỷ 20, nhà Thanh coi sâm là một món quốc cấm, triều đình dành

toàn bộ việc khai thác, chế biến; sâm bán ra ngoài rất ít nên giá rất cao Bởi vì vậy nên thương

nhân mới chuyển sang buôn bán sâm Bắc Mỹ, mở ra một kỷ nguyên trồng trọt, thu nhặt và chế

biến loại dược thảo này

Ngoài Trung Quốc, nhiều quốc gia Á châu khác cũng có sâm như Triều Tiên, Nhật Bản

Chính nhờ ảnh hưởng của Trung Quốc truyền sang Triều Tiên, rồi từ Triều Tiên sang Nhật Bản,

từ đó dược thảo chính yếu là nhân sâm được phổ biến rộng rãi Nhân sâm được trồng nhiều kể cả

Bắc lẫn Nam Triều Tiên Ngày nay Triều Tiên là một nước sản xuất nhân sâm có hạng trên thế

giới

Đầu thế kỷ 17, linh mục Pére Jartous thuộc dòng tên ở Trung Hoa đã nghiên cứu nhân sâm

mọc hoang, đăng tải trên tạp chí Triết học của Hiệp hội hoàng gia Luân Đôn năm 1914, ông đã

mô tả chi tiết những cây nhân sâm lại kèm theo hình vẽ nên người Âu Châu mới nhận ra rằng

không phải tại Trung Hoa mới có giống cây huyền bí này mà ở Bắc Mỹ cũng có nhiều dã sâm

mọc khắp nơi trong rừng núi Đó là thời kỳ người ta bắt đầu khai thác sâm Âu Mỹ thường gọi là

sâm Hoa Kỳ

Theo người Trung Quốc, loại rễ kỳ lạ này có thể chữa khỏi mọi bệnh tật, từ mệt mỏi đến ung

thư Vì vậy mà chúng đã được sử dụng từ 7.000 năm nay

Có thời nhân sâm được coi là quý và hiếm đến nỗi ở Trung Quốc chỉ có hoàng đế mới được

phép thu giữ loại rễ này Xuất khẩu nhân sâm sang nước khác bị coi là trọng tội và bị xử tử hình

Người Trung Quốc và người Tartar đã đánh nhau đổ máu vì những vùng đất có nhân sâm mọc,

và một lãnh chúa Tartar đã từng xây cả một bức tường bao quanh một quận để canh giữ những

cây nhân sâm mọc trong đó Một hoàng đế Trung Hoa đã từng trả một khoản tiền tương đương

25.000 đô la để có được một củ nhân sâm Mãn Châu Ngày nay, nhân sâm vẫn là loại cây thuốc

đắt nhất thế giới

Cây nhân sâm là loại cây sống lâu năm, mọc trong khe núi ,

cao chừng 0,6m Rể mẫm thành củ to, lá mọc vòng, có cuống

dài, lá kép gồm nhiều lá chét mọc thành hình chân vịt

Nếu cây mới được một năm thì cây chỉ có một lá với 3 lá

chét, nếu cây nhân sâm được 2 năm cũng chỉ một lá với năm lá

chét, riêng sâm Trung Quốc có thể có bảy lá chét Nếu 3 năm thì

có 2 lá kép, 4 năm có 3 lá kép Nếu 5 năm trở lên thì có 4-5 lá

kép, tất cả đều có 5 lá chét hình trứng, mép lá chét có răng cưa

sâu

Hình 1: Cây nhân sâm

Bắt đầu từ năm thứ 3 trở đi, cây nhân sâm mới có hoa, kết quả Hoa xuất hiện vào mùa hạ

Cụm hoa hình tán mọc ở đầu cành, mọc giữa vòng lá kép mang rất nhiều hoa nhỏ, hoa màu trắng

hay xanh nhạt, 5 cánh hoa, 5 nhị, bầu hạ 2 núm Quả mọng hơi dẹp to bằng hạt đậu xanh, khi

chín có màu đỏ, trong chứa 1 tới 2 hạt, quả sâm Việt Nam đa số có chấm đen ở đỉnh và chủ yếu

có 1 hạt, còn sâm Trung Quốc thường chứa 1-2 hạt, một số ít quả có chấm đen Hạt cây sâm năm

thứ 3 chưa tốt, thường người ta bấm bỏ đi Đợt cây được 4-5 năm mới để ra quả và lấy hạt làm

giống

IV Các loại sâm:

Y học cổ truyền (YHCT) xếp Sâm là vị thuốc đứng đầu trong các vị thuốc bổ : sâm, nhung,

quế, phụng Có nhiều loại sâm:

Nhân sâm (Panax Ginseng – Araliaceae): được mô tả sớm nhất, theo lịch sử YHCT của

Trung Quốc từ 3000 năm trước Công nguyên, Nhân sâm đã được nói đến như là một thần dược

trong “Thần nông bản thảo” của vua Thần nông

Nhân sâm là loại củ có hình dáng giống hình người, nên một số vị thuốc khác có hình dáng

tương tự cũng được gọi là Sâm, và hơn thế nữa nhân sâm là một vị thuốc bổ, nên các vị thuốc

khác có tác dụng bổ cũng được gọi là Sâm Để phân biệt thường người ta gọi thêm tên địa

phương hoặc màu sắc vào như:

 Đan sâm (Salviae multiorrhizae Lapiataceae): có màu đỏ

 Bố chính sâm (Hibicus sagittifolius Malvaceae): mọc và sản xuất ở Bố Trạch

Hình 2: Các giai đoạn phát triển của cây từ 1-4 năm tuổi

 Sa sâm (Launae pinnatifida Compositae/Adenophora verticulata): “sa” là cát, sâm này

mọc ở vùng đất cát

 Thổ cao ly sâm (Talinum crassifolium Portulacaceae)

 Nam sâm (Schefflera octophylla Araliaceae)

 Bàn long sâm (Spiranthes sinesis Orchdaceae)

 Điền thất nhân sâm (sâm tam thất, Panax Pseudo Ginseng)

 Sâm Nhật Bản (Panax Joponicum) dùng để thay thế khi không có Nhân sâm, có tác

dụng bổ Tỳ – Vị

cứu Albert Leung ở Mỹ đã phân biệt hiệu năng giữa sâm Hoa Kỷ và Nhân sâm như sau:

sâm Hoa K ỳ được coi là có tính mát, tính hàn, gần như đối nghịch với Nhân sâm có tính

ấm hay nhiệt Dùng sâm Hoa Kỳ vào mùa hè nhằm giải nhiệt, hạ hỏa

 …

Tất cả các loại nêu trên đều có tác dụng bổ, nhưng việc sử dụng không đơn giản, có loại đã

được nghiên cứu, có loại còn được dùng theo kinh nghiệm, nhưng quan trọng khi sử dụng phải

nắm vững được dược tính của nó, nếu không, không những không hiệu quả mà đôi khi còn nguy

hại

Theo y học cổ truyền, 5 loại Sâm dùng để trị bệnh cho 5 tạng trong cơ thể là:

Nhân Sâm bổ Tỳ

Sa Sâm bổ phế

Huyền Sâm (hay nguyên sâm) bổ Thận

Đan Sâm (hay Xích-Huyết Sâm) bổ Tâm

Quyền Sâm (hay Tử Sâm) bổ Can

Sâm trồng tại xứ Cao-Ly (Triều Tiên) được đánh giá là tốt nhất Người ta đã thử lấy

giống sâm Hàn Quốc đi trồng ở nơi khác với cấu tạo đất và điều kiện khí hậu tương đương (sâm

Hoa kỳ) nhưng vẫn không có được sản phẩm tốt tương đương

Sâm tốt là nhân sâm Triều Tiên (Panax Ginseng C.A.Meyer) được thu hái từ năm thứ sáu,

khi hái không làm rễ bị đứt Hai loại nổi tiếng nhất (theo cách chế biến) là:

 Hồng sâm: là những củ sâm to nhất, màu trắng ngà còn nguyên rễ nhỏ, màu đẹp, giống

hình người Cách chế biến: chọn những củ sâm to, trên 37g, rửa sạch đất cát, cho vào nồi hấp

bằng hơi nước từ 1 giờ 20 phút tới 1 giờ 30 phút Nhiệt độ hấp 80 – 90oC, sau đó sấy khô ở 60 –

70oC trong 6 – 7 giờ hoặc 50 – 60oC trong 8 – 10 giờ Sau khi chế biến thì nhân sâm có thành

phần tinh bột trong rễ bị chính và khi khô thì thể chất trở nên trong suốt như sừng, có màu hồng,

mùi thơm, vị ngọt hơi đắng

 Bạch sâm: là sâm tốt nhưng không đạt tiêu chuẩn như hồng sâm Trước hết cắt bỏ rễ

con, cạo sạch vỏ mỏng, sau đó phơi nắng cho khô, đem sửa lại cho giống hình người rồi lại phơi

tiếp (hoặc sấy) cho khô hẳn Mặt cắt ngang có màu trắng ngà và xốp, có mùi thơm, vị ngọt, hơi

đắng

Trong mỗi loại lại có nhiều hạng tốt xấu khác nhau Từ hạng nhất (thiên), hạng nhì (địa),

hạng ba (hảo), hạng tư (vĩ), lại còn có loại to, nhỏ, vụn v.v Bạch sâm, Hồng sâm là loại được

bào chế bằng cách chưng cách thủy qua một dung dịch thuốc bắc

Ngoài ra còn có sâm của nhiều nước khác trên thế giới như Liên xô (cũ), Nhật Bản,

Trung Quốc, Hoa kỳ… Tại Việt Nam, có hai loại sâm được xếp vào loại sâm thật, đó là sâm Việt

Nam (Panax Vietnamensis) còn gọi là sâm K5 và sâm Tam thất (Panax pseudogingseng) mà các

sản phẩm đặc chế từ hai loại sâm này đang được nhiều người tín nhiệm

V Các dạng thuốc sâm:

Ngoài sản phẩm hàng đầu là sâm củ, Hàn quốc tận dụng thế mạnh để sản xuất nhiều dạng

thuốc chứa sâm như sâm lát (ngậm hoặc pha trà), trà sâm (hoà tan), thuốc bổ đa sinh tố kết hợp

với sâm, rượu bổ sâm… Ngoài ra còn có các thức ăn bổ dưỡng (health food) chứa sâm

Việt Nam cũng khai thác rất nhiều các loại thuốc chứa sâm như sâm nhung đại bổ, sâm

qui tinh, đại bổ trường sinh tửu, sâm kỳ bá bổ tinh, sâm nhung kiện lực…

Hình 3: nhân sâm tươi (trái), bạch sâm (giữa) và hồng sâm (phải)

VI Các thành phần trong nhân sâm:

Thân rể và củ chứa 32 hợp chất saponin triterpene, trong đó có 30 chất là saponin

dammarane, là thành phần hoạt chất có tác dụng sinh học chủ yếu của sâm Hàm lượng saponin

toàn phần rất cao đến 10,75% ở thân rể cây mọc hoang Còn có 7 hợp chất polyacetylene, 17 acid

béo trong đó có acid palmitic, stearic, oleic, linoleic và linolenic, 17 acid amin trong đó có đủ 8

loại acid amin cần thiết cho cơ thể, 20 nguyên tố vi lượng trong đó có Fe, Mn, Co, Se, K Các

thành phần khác là glucid, tinh dầu…

1 Các hợp chất saponin:

Saponin được hiểu như là hoạt chất chính tạo nên những công dụng của nhân sâm Sâm

càng có nhiều thành phần này thì càng tốt

Saponin là một loại glycoside - nhóm hợp chất tự nhiên thường gặp trong các loài thực

vật, nhưng saponin trong nhân sâm có cấu trúc rất khác so với saponin của các loài thực vật

khác- điều đó giải thích tại sao nhân sâm có tác dụng chữa bệnh hơn hẳn

Hợp chất saponin thường được cấu tạo từ 2 phần:

 Phần đường : glycol, phổ biến là D-glucose, D-galactose, L-arabinose, acid

galactunoic, acid D-glucuronic

 Phần phi đường : aglycol ( còn gọi là sapogenin), là phần chính của hợp chất

saponin

Phần aglycol của saponin có trong nhân sâm được chia thành 3 loại: protopanaxadiol,

protopanaxatriol và oleanane Trong đó, protopanaxadiol và protopanaxatriol là những saponin

triterpenoid tetracyclic có cấu trúc dammarane, còn oleanane là saponin triterpenoide pentacylic

Những hoạt tính sinh học rất đặc biệt của nhân sâm là do những saponin có cấu trúc da mmarane

mang lại

Bảng 1: Cấu trúc của oleanane

 Nhóm protopanaxadiol:

Bảng 2: Cấu trúc của protopanaxadiol

 Nhóm protopanaxatriol:

Bảng 3: Cấu trúc của protopanaxatriol

Hỗn hợp saponin trong nhân sâm được gọi chung là ginsenoside Đến nay các nhà khoa học

đã phát hiện được hơn 50 loại saponin trong các loại nhân sâm trê thế giới, trong đó Hồng sâm

Triều Tiên có khoảng 35 loại

 Tính chất vật lý:

Saponin có vị đắng, mùi nồng

Theo tài liệu cổ Nhân sâm có vị ngọt, hơi đắng (lá có vị đắng hơi ngọt) khi nếm Nhân

Sâm thì” Tiền cam, hậu khổ, hậu cam, cam” (trước tiên có vị ngọt, sau đó thấy đắng rồi lại

ngọt và ngọt); còn Sâm Việt Nam hay Sâm Ngọc Linh khi nếm vào thấy “ Tiền khổ, hậu khổ,

hậu khổ, khổ” (nếm thấy đắng, sau vẫn thấy đắng và đắng) Đó là sự khác biệt giữa Nhân Sâm

và Sâm Việt Nam

Saponin thường ở dạng vô định hình, khó kết tinh, tương đối bền nhiệt (điểm nóng chảy của

các saponin và sapogenin - những saponin đã được thủy phân cắt đường - thường >=200oC)

Bảng 4: Đặc tính vật lý của saponin

Các saponin tan tốt trong các dung môi phân cực như: nước, cồn ethylic hay methanol

loãng, ít tan trong cồn cao độ và acetone, không tan trong ether, n-hexan

Tiền tố latinh sapo có nghĩa là xà phòng; và thực tế thường gặp từ "saponification" có

nghĩa là sự xà phòng hóa trong cả tiếng Anh và tiếng Pháp nên saponin có tính chất chung là khi

hoà tan vào nước có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch tạo nhiều bọt, khá bền khi

có tác động lắc, khuấy, sục khí, hoặc thay đổi áp suất đột ngột do tính hoạt động bề mặt của phân

tử saponin Phân tử saponin có hai cực: ưa nước và kị nước Nếu thủy phân cắt phần đường là

phần ưa nước thì tính tạo bọt không còn

Bảng 5: Phần trăm saponin ở các tuổi sâm khác nhau:

Bảng 6: Lượng saponin trong các bộ phận khác nhau của cây nhân sâm

Bảng 7: Thành phần saponin trong rễ chính:

Bảng 8: Thành phần saponin trong các rễ phụ:

Bảng 9: Thành phần saponin trong lá nhân sâm:

Bảng 10: Thành phần saponin trong hoa Nhân sâm:

Bảng 11: Thành phần saponin trong quả nhân sâm:

 Tính chất hóa học:

Saponin có thể kết tủa với chì acetate, bari hydrocid, amoni sunfate,…lợi dụng tính chất này

để phân lập và tinh chế saponin

Saponin có tính tạo phức với cholesterol Đây cũng được coi là tính chất đặc trưng của

saponin vì người ta chưa tìm thấy nhóm hoạt chất nào trong cây lại có tính tạo phức với

cholesterol đặc biệt mạnh như saponin

Một số saponin có tính phá huyết ( khả năng làm vỡ hồng cầu) ngay ở nồng độ rất loãng

Nhiều nghiên cứu cho thấy: cấu trúc của phần aglycol có tác dụng trực tiếp đến tính phá huyết

còn phần đường của saponin có ảnh hưởng đến mức độ phá huyết Nếu phần đường có mạch

phân nhánh thì tác dụng phá huyết mạnh hơn so với saponin có phần đường là mạch thẳng khi số

đơn vị cacbon bằng nhau

Các saponin trong nhân sâm chia làm hai nhóm: một nhóm có tính phá huyết và nhóm kia lại

kháng lại tác nhân phá huyết Do có sự bù trừ đó mà ginsenoside toàn phần của nhân sâm lại

không thể hiện tính phá huyết rõ rệt

Các saponin đều là các chất hoạt quang Thường các steroid saponin thì tả truyền còn

triterpenoid saponin thì hữu truyền Điểm nóng chảy của các sapogenin thường rất cao

 Tính chất sinh học:

Đa số các saponin có tác dụng sinh học như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, tác dụng

chống khối u, tác dụng lên hệ thần kinh trung ương…Vì vậy saponin được sử dụng để làm thuốc

Saponin có thể làm chết cá và một số động vật máu lạnh khác ở nồng độ rất thấp Tính chất

này được giải thích do saponin làm tăng tính thấm của biểu mô đường hô hấp, làm mất các chất

điện giải cần thiết cho cơ thể

Bảng 12: Thành phần của saponin trong Hồng sâm và Bạch sâm:

 Tác dụng dược lí của saponin:

Qua nhiều cuộc nghiên cứu, các nhà khoa học đã nhận thấy rằng mỗi loại saponin có tác dụng về

mặt dược lí khác nhau Sau đây là tác dụng dược lí của một vài saponin đặc trưng:

 Rb: kích thích tổng hợp cholesterol, duy trì áp suất trong máu bình thường

 Rb1: Tác dụng kích thích tổng hợp RNA và protein trên huyết thanh và gan động vật,

làm hạ huyết áp, chống co giật, giảm đau, chống loét dạ dày (gây ra do stress), tái tạo

thần kinh, cải thiện sự chuyển hóa nhanh các chất trong ruột non

 Rc: kích thích tổng hợp protein huyết thanh, kích thích tuyến thượng thận sản xuất

steroid, duy trì áp suất trong máu bình thường

 Re: giúp chữa bệnh tiểu đường

 Rd: cải thiện sự chuyển hóa nhanh các chất trong tế bào ung thư

 Rg3, Rg5: ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư

 Rg1: kích thích tổng hợp DNA, protein và lipit trên tế bào tủy xương động vật, kích

thích hệ thần kinh trung ương, làm tăng huyết áp, chống mệt mỏi, tăng cường khả năng

khả năng học tập

 Rh1: bảo vệ gan, chống khối u

 m-R2: có tác dụnh kích hoạt tác dụng chống ung thư in vitro và in vivo ( Konoshima và

công sự, 1998)

 Rh2: là hoạt chất chống ung thư rất mạnh

2 Polyacetylene:

Có hơn 20 hợp chất polyacetylene được tìm thấy trong nhân sâm, đặc biệt là ở Nhân sâm

Triều Tiên, hàm lượng của chúng cao hơn các loại nhân sâm khác từ 30 – 60% Polyacetylene

giúp chống ung thư, chống oxi hóa

Các hợp chất polyacetylene đã được tìm thấy trong nhân sâm Triều Tiên:

 Ginsenoyne F 8-[3-(6-heptenyl)-oxiranyl]-1-octene-4,6-diyn-3-ol, acetate

 Ginsenoyne G 8-(3-heptyloxiranyl)-4,6-octadiyn-3-ol, acetate

 Ginsenoyne H 8-[3-(6-heptenyloxiranyl)-4,6-octadiyn-3-ol, acetate

 Ginsenoyne I 8-(3-heptyloxiranyl)-[2R-[2(3R,4E), 3]]-1,4-octadien-6-yn-3-ol

 Panaxyne tetradeca-13-ene-1,3-diyne-6,7-diol

 Panaxyne-epoxide tetradeca-13-ene-1,3-diyne-6,7-diol

 Panaxytriol heptadeca-1-ene-4,6-diyne-3,9-diol-10-triol

 10-Acetyl- panaxytriol heptadeca-1-ene-4,6-diyne-3,9-diol-10-acetate

 Falcarinol = Panaxynol heptadeca-1,9-diene-4,6-diyne-3-ol

 Panaxacol heptadeca-3-oxo-4,6-diyne-9,10-diol

Hình 4: Công thức cấu tạo của một số hợp chất polyacetylene

3 Glucid:

Đây là thành phần chính của nhân sâm, chiếm từ 60 – 80% khối lượng chất khô ( không kể phần

đường trong ginsenoside), bao gồm hydratcacbon, rhamnose, fructose, glucose, maltose,

saccharose…

4 Acid hữu cơ:

Nhân sâm chứa nhiều loại acid hữu cơ không bay hơi như: citric acid, malic acid, succinic

acid, ketoglutamic acid, pyruvic acid,…và các acid hữu cơ bay hơi như: acetic acid, propionic

acid, iso-butyric acid, n-butyric acid, iso-valeric acid, n-valeric acid, n-caproic acid, iso-heptyric

acid, n-heptyric acid…

5 Lipid:

Các hợp chất tan trong chất béo chiếm trung bình 2% tổng lượng chất khô Các acid béo

thường gặp là: myristic acid, palmitic acid, palmitoeic acid, stearic acid, oleic ac id, arachidonic

acid, linoleic acid, behonic acid, erucic lignoceric acid và nervonic acid

Bảng 13 : Thành phần lipid trong nhân sâm:

6 Các hợp chất chứa nitơ:

Các hợp chất Nitơ trong nhân sâm bao gồm: protein, amino acid, alkaloid,…Các nhà khoa học

đã tìm thấy trong nhân sâm các amino acid như: aspartic, threonin, serine, glutamic, glycine,

alanine…

- Arginylfructosyl- glucose :

1-(arginine-N-yl)-1-deoxy-4-O-(-D-glucopyranosyl)-D-fructose

- Dencichin : 3-[(carboxy-carbonyl)amino]-L-alanine

7 Vitamine và khoáng:

Nhân sâm có chứa một số vitamine như: niacin, ascorbic acid, pantothenic acid, biotine,

folic acid, riboflavin,…và các nguyên tố khoáng: P, K, Ca, Mg, Al, Fe, Cu, Zn, Mo, Mn…

8 Một số hợp chất khác:

Polyphenol chống lão hóa, salicylic acid, vanillic acid, p- hydroxycinnamic acid…

VII Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu:

Sấy thăng hoa

Đóng gói – hoàn thiện

II Giải thích quy trình công nghệ:

1 Xử lý sơ bộ:

a Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

Do nguyên liệu đầu vào là Hồng sâm (Red ginseng) hoặc Bạch sâm (White ginseng) nên chúng

đã được xử lý một cách thích hợp (như đã nêu ở phần nguyên liệu) Mục đích chính của quá trình

này là rửa để làm sạch tạp chất có trên bề mặt nguyên liệu trong suốt quá trình bảo quản và vận

chuyển nhân sâm

b Các biển đổi của nguyên liệu:

Trong quá trình làm sạch chỉ có sự thay đổi về thành phần các cấu tử mà không có sự thay đổi về

chất

 Vật lý:

- Khối lượng nguyên liệu thay đổi do tạp chất tách ra

- Tỷ trọng nguyên liệu thay đổi do nước khuếch tán vào trong các mao quản

 Hóa học: Độ ẩm nguyên liệu tăng, tổn thất một số vitamine tan trong nước

 Hóa lý, sinh học, hóa sinh hầu như không có sự biến đổi

c Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:

 Lượng nước sử dụng: nếu sử dụng nhiều nước thì nguyên liệu sẽ đước rửa sạch nhưng tốn nhiều

chi phí và độ ẩm tăng sẽ gây khó khăn cho quá trình nghiền tiếp theo

 Nhiệt độ nước:

o Nhiệt độ thường: tách được của tạp chất có phân tử lượng lớn

o Nhiệt độ cao thì các cấu tử chuyển động hỗn loạn giúp ta tách được các cấu tử bẩn có

phân tử lượng nhỏ nhưng bên cạnh đó các chất có thể hòa tan trong nước như saponin, vitamine…cũng bị

tổn thất

 Kích thước và hình dạng nguyên liệu: Kích thước lớn, bề mặt nhân sâm ít nếp gấp thì quá trình

tách tạp chất dễ dàng hơn và ngược lại

 Phương pháp rửa:

o Rửa phun: nhờ áp lực của dòng nước phun vào các chất bẩn sẽ dễ

daàng được tách ra

o Rửa ngâm: khó tách các tạp chất bám dính

d Thiết bị:

Thông số công nghệ:

Nhiệt độ nước: 60 - 7OO

C Thời gian rửa: 1 – 2 phút

2 Nghiền:

Là quá trình làm biến đổi kích thước nguyên liệu đầu vào theo chiều hướng giảm nhỏ

kích thước (size reduction)

Động lực chính: Nén (compression), trượt (shear), va chạm (impact) Tùy từng thiết bị và

tính chất của nguyên liệu mà sẽ có 1 động lực chính hoặc kết hợp (ví dụ: máy nghiền trục động

lực chính là nén và trượt…)

Quá trình nghiền thì quan trọng vì:

o Tạo ra kích thước yêu cầu cho một số sản phẩm đặc biệt (các sản phẩm dạng

bột…)

o Gia tăng diện tích bề mặt phục vụ cho một số quá trình tiếp theo (ví dụ: trích ly,

trao đổi nhiệt, phản ứng…)

o Tăng khả năng nhào trộn

o Vận chuyển được dễ dàng…

Có 2 phương pháp nghiền: Nghiền ướt (wet milling) và nghiền khô (dry milling)

Nghiền ướt Không lo lắng về vấn đề bụi Kết hợp với vận chuyển bằng

nước

Máy móc bị mài mòn nhiều hơn

Vón cục nếu ẩm quá cao

Nghiền khô Máy móc ít bị mài mòn hơn Không bị vón cục

Dễ nghiền hơn

Nguy cơ cháy nổ Không thể kết hợp với việc vận chuyển bằng nước

Hình 5: Thiết bị rửa phun

a Mục đích công nghệ: Chuẩn bị

Giảm kích thước nguyên liệu nhân sâm, tăng diện tích bề mặt chuẩn bị cho quá trình trích ly

b Các biển đổi của nguyên liệu:

 Vật lý:

Giảm kích thước, nhân sâm chuyển từ củ lớn sang bột

Tăng nhiệt độ do ma sát

 Hóa học:

Xảy ra một số phản ứng phân hủy (saponins, chất mùi…)

Oxy hóa cũng tăng mạnh (vitamins…)

 Hóa lý:

Tăng diện tích bề mặt

Sự bay hơi của một số cấu tử mùi Sau khi nghiền, đem trích ly càng sớm càng tốt

 Cảm quan: Giảm hương vị đặc trưng của nhân sâm do sự bay hơi một số chất mùi

 Các chỉ tiêu khác ảnh hưởng không đáng kể

c Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:

 Kích thước và hình dạng của nguyên liệu:

o Kích thước nhỏ thời gian nghiền ngắn và ngược lại

o Nguyên liệu đầu vào cần đồng nhất với nhau để đảm bảo chế độ nghiền và thời

gian nghiền được tối ưu hóa

 Độ ẩm và phương pháp nghiền:

o Độ ẩm cao (ứng với phương pháp nghiền ướt): nguyên liệu dễ kết dính, vón cục

gây khó khăn trong quá trình nghiền kéo dài thời gian nghiền và có thể làm mài mòn thiết bị

o Độ ẩm thấp (ứng với phương pháp nghiền khô): dễ nghiền nhưng có nhiều bụi,

tăng nguy cơ gây cháy nổ, khả năng nhiễm vi sinh vật trong sản phẩm lớn và làm tổn thất nguyên liệu

 Thành phần hóa học và cấu trúc của nguyên liệu khi nghiền: nguyên liệu có cấu trúc cứng

thì dễ nghiền, dẻo thì khó nghiền hơn

 Thiết bị nghiền: nghiền trục, nghiền búa, nghiền phân tán…

 Kích thước vật liệu sau khi nghiền: ảnh hưởng đến thông số nghiền, thời gian nghiền và

phương pháp nghiền

d Thiết bị: Máy nghiền trục (roll mills)

Máy nghiền trục thông thường được cấu tạo từ 2 trục cán hình trụ bằng thép, nằm ngang,

xoay ngược chiều nhau hoặc trong một vài trường hợp là 1 hệ thống các trục Sau khi nghiền,

bước tiếp theo là sàng, tách ra những hạt có kích thước lớn và lặp lại quá trình nghiền Tuy

nhiên, có một số thiết bị sử dụng 2 cặp trục nghiền trước khi qua quá trình sàng

Bề mặt của trục cán có thể trơn nhẵn, có rãnh, gợn sóng hoặc ăn khớp theo kiểu răng cưa

Trong thực phẩm thường sử dụng nhất là trục cán trơn nhẵn, có rãnh và gợn sóng Những trục

cán lớn, đường kính trên 500 mm, tốc độ quay từ 50 – 300 vòng/phút Những trục nhỏ có thể

quay nhanh hơn Thông thường, khoảng cách giữa 2 trục cán là có thể thay đổi được Lò xo nén

quá tải (overload compression spring) cũng được lắp vào thiết bị để bảo vệ trục cán khỏi bị phá

hủy nếu có 1 vật cứng cố gắng vượt qua khoảng cách giữa 2 trục

Thông số công nghệ:

Kích thước của bột nhân sâm ảnh hưởng đến quá trình trích ly và lọc ở những quá trình

tiếp theo Nếu bột quá mịn, trích ly dễ hơn, nhưng lọc sẽ rất khó khăn Nếu bột quá thô, lọc dễ,

nhưng hiệu suất trích ly không cao Do đó chúng ta cần phải tối ưu hóa kích thước bột nhân sâm

sau khi nghiền

Thông thường ta chọn d = 1 – 2 mm (trung bình 1.5 mm)

3 Trích ly:

Trích ly là sự rút chất hòa tan có trong nguyên liệu bằng 1 chất hòa tan khác (gọi là dung

môi) nhờ quá trình khuếch tán chất giữa những vùng có nồng độ khác nhau

Nguyên liệu của quá trình trích ly có thể ở dạng lỏng hoặc rắn Quá trình trích ly được

tiến hành bằng cách cho những nguyên liệu tiếp xúc với dung môi thích hợp Sự chênh

Hình 6: Máy nghiền trục

lệch nồng độ giữa 2 pha chính là động lực của quá trình trích ly Quá trình hòa tan các

chất trong nguyên liệu xảy ra cho đến khi đạt sự cân bằng về nồng độ của dịch trích ly

giữa các lớp bên trong và lớp mặt ngoài của nguyên liệu Quá trình này còn được gọi là

sự chuyển khối, được thực hiện nhờ sự khuếch tán phân tử (sự vận chuyển chất tan từ tâm

nguyên liệu ra dung môi) và sự khuếch tán đối lưu (sự vận chuyển chất tan từ bề mặt

nguyên liệu ra dung môi) Lúc đầu, dung môi sẽ hòa tan các chất nằm ở bề mặt nguyên

liệu, sau đó mới thấm sâu vào các khe vách bên trong nguyên liệu để hòa tan các chất bên

trong Rõ rang sự hòa tan lúc đầu diễn ra nhanh, sau đó chậm dần và ngừng lại cho đến

Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

Không gây độc với người thao tác, không

tạo hỗn hợp gây nổ với không khí

Dung môi phải rẻ tiền, dễ kiếm

Dung môi phải dễ tách ra khỏi sản phẩm

sau khi trích ly Sau khi tách không đư ợc

để lại mùi vị lạ và không gây độc cho sản

Không gây độc hay nguy hiểm trong quá trình thao tác

Giá thành rẻ, dễ tìm Không để lại mùi vị lạ cho sản phẩm

a Mục đích công nghệ: Khai thác

Thu hồi saponin và 1 số cấu tử hòa tan có lợi cho sản phẩm

b Các biến đổi của nguyên liệu:

 Vật lý:

 Sự thay đổi về thể tích, khối lượng riêng, nhiệt độ của dung dịch và bã nhân sâm

 Quá trình khuếch tán các chất hòa tan từ trong nhân sâm ra dung môi, song song đó,

quá trình khuếch tán ngư ợc chiều, nước vào trong khối bột Xảy ra hiện tượng trương

nở, tăng thể tích của khối bột

 Hóa học:

 Thay đổi hàm lượng chất khô và chất hòa tan trong 2 pha rắn – lỏng

 Sự thủy phân một số chất có trong nhân sâm (đường, protein, saponins…)

 Sự phân hủy một số chất mùi

 Hóa lý:

 Sự hòa tan một số chất vào dung môi làm tăng độ nhớt của dung dịch

 Sự bay hơi một số hợp chất mùi

 Sinh học: Tiêu diệt và/hoặc ức chế một số vi sinh vật

 Hóa sinh: Vô hoạt hệ enzyme thủy phân và oxy hóa – khử

 Cảm quan:

 Màu sậm hơn do xảy ra phản ứng Maillard

 Mùi giảm do sự bay hơi của các cấu tử mùi

c Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình:

 Nguyên liệu:

o Kích thước và hình dạng của nguyên liệu: nguyên liệu có kích thước nhỏ thì bề

mặt tiếp xúc tăng giúp quá trình trích ly đạt hiệu quả cao hơn

o Thành phần hóa học của nguyên liệu: những chất cần thu nhận phải có khả năng

hòa tan tốt trong dung môi, bên cạnh đó những chất không cần thu nhận ( có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm) thì càng ít hòa tan càng tốt ( tốt nhất là không thể hòa tan trong dung môi)

o Ẩm và sự phân bố ẩm trong nguyên liệu: ẩm tăng, tốc độ trích ly thấp do nước

liên kết với protein và các hợp chất háo nước, ngăn cản sự thấm sâu của dung môi vào bên trong

 Quá trình và thiết bị:

o Tỉ lệ dung môi : nguyên liệu:

Dung môi quá nhiều thì dễ trích ly nhưng tốn chi phí và dung dịch trích ly sẽ

bị loãng

Dung môi ít: không thu nhận được hết các chất cần chiết

o Nhiệt độ:

Nhiệt độ cao: các cấu tử chuyển động hỗn loạn làm tăng tốc độ khuếch tán

do đó hiệu suất quá trình trích ly tăng, làm biến tính một số chất

Thời gian trích ly: thời gian càng dài thì trích ly càng triệt để nhưng tốn nhiều chi phí mà hiệu suất trích ly tăng khôn đáng kể

 Sản phẩm: Nồng độ trích ly cần đạt được

d Thiết bị:

Bộ khuếch tán gồm 8 – 10 ống khuếch tán, được lắp trên 1 mặt phẳng chung Tất cả các

ống của bộ khuếch tán được thống nhất hóa, có hình dạng xylanh đứng, với các cửa đóng kín lật

được và có ống đáy hình nón

Phần dưới nón của ống khuếch tán có ống nối để nạp dung môi (nước nóng) vào khuếch

tán, nạp hơi để tiệt trùng thiết bị, để tháo nước rửa và bã Phần trên xylanh của ống khuếch tán có

khớp nối để lấy nước chiết Các khớp nối phía dưới đều có van 3 cửa để tháo phần chiết được

vào ống khuếch tán tiếp theo hoặc vào ống để xả Các van được phân bố sao cho bất kỳ ống

khuếch tán nào cũng có thể ngừng hoạt động mà không ngừng hoạt động của bộ khuếch tán

Các ống khuếch tán được kết hợp 1 cách liên tục, dịch được trích ly từ phần trên của ống

khuếch tán trước đó cho vào phần dưới của ống tiếp theo Quá trình cứ thế tiếp tục cho đến khi

đạt được độ trích ở ống khuếch tán đầu tiên Sau đó tháo hết dung dịch khỏi nồi thứ nhất rồi cho

vật liệu mới vào Lúc này, nồi 1 trở thành thiết bị cuối và nồi 2 trước kia trở thành nồi thứ nhất

Các nồi cứ thay phiên nhau tháo nhập liệu như thế nên hệ thống trở nên liên tục

Hình 7: Thiết bị trích ly bộ lọc (bộ khuếch tán)

1-ống khuếch tán; 2-dòng chảy của nước chiết; 3- vít tải nhập liệu; 4-ống cung cấp nước nóng

khuếch tán; 5-ống thu nhận nước chiết; 6-khớp tháo; 7-thùng chứa nước chiết; 8-vít tải; 9-dẫn

động vít tải; 10-dòng thải

Hình 8: Sơ đồ quá trình trích ly nhiều bậc

Làm sạch, tách đi những cấu tử xấu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Trích ly thêm nhưng cấu tử có lợi

b Các biến đổi của nguyên liệu:

 Hóa lý: Sự kết tụ một số chất keo có trong dung dịch do nhiệt độ thấp

 Sinh học: Một số vi sinh vật bị giữ lại theo bã lọc

 Hóa sinh: Hầu như không có sự biến đổi đáng kể

 Cảm quan: Có sự thay đổi về trạng thái, màu sắc…của dung dịch