Nghiên cứu chiết xuất curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng

i Lời cảm ơn Sau quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, tôi đã hoàn tất phần thí nghiệm và bài báo cáo của đề tài tốt nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban giám hiệu trƣờng ĐH Nha Trang và Ban chủ nhiệm khoa chế biến, đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, để tôi có thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Đồng thời, tôi cũng xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô giáo đã tận tình hƣớng dẫn về kiến thức chuyên ngành, các cán bộ phòng thí nghiệm đã hết sức tạo điều kiện trong quá trình tôi nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới Ts Vũ Duy Đô đã hƣớng dẫn nhiệt tình để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Nha Trang, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đại Hƣng Thạnh ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 3 1.1. Tổng quan về chất màu 3 1.2. Tổng quan về cây nghệ 5 1.2.1. Một số loại nghệ, đặc điểm và ứng dụng. 5 1.2.2. Nghệ vàng. 6 1.2.3. Curcumin. 9 1.2.4. Dầu thực vật. 14 1.3. Các phƣơng pháp chiết tách các hợp chất hữu cơ. 15 1.3.1. Phƣơng pháp chiết chất lỏng 15 1.3.2. Phƣơmg pháp chiết chất rắn 17 1.4. Một số phƣơng pháp chiết Curcumin đã đƣợc nghiên cứu 17 1.4.1. Chiết bằng dung môi thực phẩm 17 1.4.2. Chiết bằng dung môi hữu cơ 17 1.5. Mục tiêu nghiên cứu 18 1.6. Tính cấp thiết của đề tài 18 1.7. Ý nghĩa và khả năng ứng dụng của đề tài 18 1.8. Nội dung nghiên cứu 19 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 19 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 19 2.1.1. Vật liệu chính 19 2.1.2. Vật liệu phụ 19 2.1.3. Hóa chất và dung môi xà phòng 19 2.1.4. Dụng cụ và thiết bị 20 iii 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 20 2.2.1. Sơ đồ qui trình dự kiến chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 20 2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thông số của dung môi xà phòng dung chiết curcumin 23 2.2.3. Phƣơng pháp chiết và đánh giá. 30 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31 3.1. Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm của nghệ tƣơi 31 3.2. Xác định các thông số kỹ thuật của qui trình sản xuất. 31 3.2.1. Kết quả xác định loại dầu điều chế xà phòng để chiết curcumin thô. 31 3.2.2. Kết quả thí nghiệm xác định nồng độ kiềm điều chế xà phòng để chiết curcumin. 33 3.2.3. Kết quả thí nghiệm xác định kích thƣớc hạt nghệ đến hiệu suất chiết curcumin thô 35 3.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm của bột nghệ. 36 3.2.5. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt độ trong quá trình chiết curcumin. 37 3.2.5. Kết quả thí nghiệm xác định thời gian trong quá trình chiết curcumin. 39 3.3. Đề xuất qui trình chiết suất curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 41 3.3. Sản xuất thử nghiệm. 44 3.4. Tính toán chi phí nguyên vật liệu cho 100g sản phẩm. 45 Kết luận và đề xuất ý kiến. 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 48 iv v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hóa học của tinh dầu nghệ vàng Việt Nam. 8 Bảng 3.1. Hàm lƣợng ẩm của nghệ tƣơi. 31 Bảng 3.2. Mô tả chất lƣợng cảm quan sản phẩm theo loại dầu điều chế dung môi xà phòng. 32 Bảng 3.3. Mô tả chất lƣợng cảm quan sản phẩm theo nồng độ kiềm để sản xuất xà phòng đến hiệu suất chiết 34 Bảng 3.4. Mô tả chất lƣợng cảm quan sản phẩm theo nhiệt độ chiết. 38 Bảng 3.5. Mô tả chất lƣợng cảm quan sản phẩm theo thời gian chiết. 39 Bảng 3.6. Các tính chất của curcumin. 44 Bảng 3.7. Chi phí nguyên vật liệu để sản xuất 100g sản phẩm curcumin thô.45 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến 20 Hình 2.2. Sơ đồ thí nghiệm xác định loại dầu. 23 Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định nồng độ kiềm. 24 Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xác định kích thƣớc hạt nghệ 25 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định độ ẩm của bột nghệ. 27 Hình 2.6. Sơ đồ thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết thích hợp 28 Hình 2.7. Sơ đồ thí nghiệm xác định thời gian chiết thích hợp. 29 Hình 3.1. Ảnh hƣởng loại dầu điều chế xà phòng hiệu suất chiết Curcumin thô 32 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ kiềm để sản xuất xà phòng đến hiệu suất chiết 34 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt nghệ đến hiệu suất chiết curcumin36 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của độ ẩm bột nghệ đến hiệu suất chiết curcumin thô. 37 Hình 3.5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ chiết đến hiệu suất chiết curcumin. 38 Hình 3.6. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất chiết curcumin. 39 Hình 3.7. Sơ đồ quy trình chiết curcumin thô. 41 1 MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu mọi mặt của con ngƣời do đó mà cũng tăng theo. Yêu cầu về thực phẩm ngày càng gắt go hơn cả về mặt chất lƣợng cũng nhƣ hình thức. Chính vì thế nên các chỉ tiêu cảm quan trở thành chỉ số đánh giá thực phẩm. Trong đó, màu sắc là yêu cầu rất quan trọng vì dể làm kích thích thị hiếu con ngƣời. Do đó việc sử dụng màu để làm tăng tính cảm quan ngày càng đƣợc quan tâm. Xu hƣớng trên thế giới hiện nay cũng nhƣ khuyến cáo của các tổ chức y tế, dần dần sử dụng phẩm màu tự nhiên để thay thế phẩm màu tổng hợp nhằm đảm bảo sức khỏe của con ngƣời. Một trong những chất màu đƣợc giới khoa học quan tâm cũng nhƣ việc sử dụng rộng rãi nó ở trong dân gian (dạng bột chƣa đƣợc sử lý - bột nghệ) là Curcumin. Curcumin là chất có nhiều trong nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma Long Linn. Nó đƣợc sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm nhƣ dầu ăn, bánh, kẹo, bơ, phomát Đồng thời là hợp chất tự nhiên có ý nghĩa lớn về mặt y học vì có khả năng oxy hoá rất lớn. Do đó nó tiêu diệt các gốc tự do là nguyên nhân gây lão hóa các tế bào.Curcumin có nhiều ƣu điểm : màu sắc thay đổi theo pH môi trƣờng, bền màu Tuy nhiên nếu sử dụng dạng bột nghệ khô vào trong thực phẩm lại có quá nhiều khuyết điểm. Đó là mùi vị lạ, dể làm thay đổi trạng thái của sản phẩm ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm. Bắt nguồn từ những nguyên nhân trên mà đòi hỏi cần có những công trình nghiên cứu chiết tách các chất màu tự nhiên nói chung và curcumin nói riêng. Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc đã có những công trình nghiên cứu chiết tách Curcumin để ứng dụng trong thực phẩm, dƣợc, mỹ phẩm Đã có nhiều phƣơng pháp chiết tách curcumin. Mỗi phƣơng pháp có những ƣu, nhƣợc điểm riêng. Đƣợc sự cho phép của nhà trƣờng và khoa chế biến, dƣới sự hƣớng dẫn của Ts Vũ Duy Đô, tôi đã quyết định thự hiện đề tài:” Nghiên cứu chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng” với mục đích tạo ra sản phẩm 2 độc đáo, có giá trị kinh tế,có giá trị dinh dƣỡng cao, an toàn cho ngƣời sử dụng. Đề tài gồm có những nội dung chính sau: -Chƣơng 1: Tổng quan -Chƣơng 2: Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu -Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận -Chƣơng 4: Kết luận và đề xuất ý kiến Do bƣớc đầu làm quen với việc nghiên cứu, thời gian có hạn và tài liệu nghiên cứu không nhiều, nên đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo của quí thầy cô giáo, cũng nhƣ những ý kiến đóng góp của bạn đọc, với sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc. Nha Trang, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đại Hƣng Thạnh 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.1. Tổng quan về chất màu: Màu sắc đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống con ngƣời. Nó ảnh hƣởng đến giá trị sản phẩm. Đây là vấn đề mà các nhà sản xuất các mặt hàng tiêu dùng ngày càng quan tâm, đặt biệt là các sản phẩm thực phẩm. Ta biết, chất lƣợng các sản phẩm thực phẩm bao gồm cả giá trị dinh dƣỡng và giá trị cảm quan của chúng. Màu sắc là chỉ số cảm quan rất quan trọng. Ngoài giá trị hình thức nó còn có tác dụng sinh lý rất mạnh. Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hoá thực phẩm dễ dàng gây cảm giác thích dùng hơn. Do vậy trong sản xuất thực phẩm việc tạo ra màu cho thích hợp với trạng thái và tính chất của sản phẩm là rất quan trọng. Để đảm bảo yêu cầu trên trong quá trình gia công chế biến có thể thực hiện bằng những cách sau: + Giữ tối đa màu sắc nguyên liệu trong quá trình gia công chế biến trong khả năng có thể. + Chiết tách, cô đặc và bảo quản chất màu có từ nguyên liệu thực vật sau đó bổ sung trở lại cho nguyên liệu một cách hợp lý. + Tổng hợp màu nhân tạo giống với màu tự nhiên của sản phẩm thực phẩm rồi dùng chúng nhuộm màu lại cho sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên màu không đủ mạnh hoặc bị mất màu trong quá trình gia công chế biến. + Tạo ra màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu bằng các biện pháp kỹ thuật thích hợp. Trong thực phẩm có thể sử dụng 3 nhóm màu sau đây: + Phẩm màu vô cơ: Thƣờng có cấu tạo đơn giản là muối hoặc oxit kim loại: PbCrO4, HgS đỏ, vàng chanh ZnCrO4 + K6Cr2O7 Các chất màu vô cơ rẻ, bền với nhiệt và ánh sáng, kém bền với axit, bazơ, cƣờng độ màu không cao dùng để chế tạo sơn, mực in công nghiệp, màu cho thuỷ tinh, đồ sứ, cao su. 4 + Phẩm màu hữu cơ: - Phẩm màu hữu cơ thiên nhiên: Ngày nay các chất màu hữu cơ sử dụng rộng rãi và đa dạng, nhiều chủng loại màu sắc tƣơi đẹp, cƣờng độ màu cao, đƣợc sử dụng nhiều trong các lãnh vực kinh tế khác nhau. Các chất màu thiên nhiên thƣờng có sẵn trong thực vật. Ví dụ: Màu xanh indigo: có trong cây chàm. Trong cây chàm có chứa indican, thuỷ phân indican đƣợc indixil, oxi hoá indixil đƣợc indigo. Màu vàng của măng cụt. Vỏ măng cụt chứa 7 13% tanin và nhựa nangostin C23H24O6 màu vàng tƣơi, tan nhiều trong trong kiềm và ete, không tan trong nƣớc. Màu nghệ: củ nghệ chứa 3 4% chất màu vàng Curcumin. Ðem củ nghệ nghiền nhỏ trích với ligroin loại các chất hữu cơ. Sau đó trích ete và kết tinh lại trong benzen đƣợc Curcumin. Màu đỏ quả điều, mặc nƣa (chứa chất Diospirol 2% có thể trích bằng ete ancol, dùng để nhuộm màu đen). Đây là phẩm màu đƣợc giới khoa học khuyến cáo nên dùng. - Tổng hợp: là loại phẩm màu khi sử dụng phải qua kiểm duyệt của các cơ quan có thẩm quyền. Theo kiểm nghiệm chất lƣợng và thanh tra an toàn thực phẩm liều lƣợng sử dụng một số chất màu tự nhiên cho ngƣời nhƣ sau: + Diệp lục tố : không hạn chế + Phức hợp clorophyl : 0 15mg/kg thể trọng + Ribolavin : 0 0,5mg/kg thể trọng + Curcumin : 0 0,5mg/kg thể trọng + Caroten : không hạn chế + Kẹo đắng : không hạn chế [...]... cơ rắn còn lại trên bình chiết, lấy ra và làm khô Nếu dung môi hòa tan chất hữu cơ thì thu đƣợc dung dịch chất hữu cơ trong bình cầu và đem tinh chế nhƣ cô, cho kết tủa hoặc cho kết tủa bằng dung môi thứ hai 1.4 Một số phƣơng pháp chiết Curcumin đã đƣợc nghiên cứu: 1.4.1 Chiết bằng dung môi thực phẩm:[3] Việc chiết Curcumin đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp chƣng ninh Dung môi chiết là dầu mỡ nhƣ: dầu... Axetat để hòa tan Curcumin thô, sau đó lọc hổn hợp qua giấy lọc, dung dịch lọc thu đƣợc cho bốc hơi dung môi + Kết tinh: kết tinh Curcumin trong cồn tuyệt đối, gạn lấy phần kết tinh phía dƣới sấy khô, sản phẩm có màu vàng cam 1.5 Mục tiêu nghiên cứu: Đƣa ra đƣợc quy trình công nghệ chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 1.6 Tính cấp thiết của đề tài: Nguồn nguyên liệu nghệ trong nƣớc... xác định thông số của dung môi xà phòng dung chiết curcumin: 2.2.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định loại dầu điều chế xà phòng để chiết curcumin: Dầu Lạc thô Bột nghệ khô Dầu Nành Chiết Curcumin Tạo xà phòng Dầu Nepture Lọc Tách xà phòng Dầu Marvella Trung hòa Lọc kết tủa Sấy Xác định hiệu suất thu curcumin thô, đánh giá chất lƣợng cảm quan Chọn loại dầu thích hợp để điều chế xà phòng Hình 2.2 Sơ đồ... sản xuất các sản phẩm từ nghệ vẫn chƣa tận dụng tối đa các thành phần của nó, gây lãng phí nguyên liệu, thiếu tính hấp dẫn Do đó, sản phẩm curcumin đƣợc chiết từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng sẽ nâng cao hàm lƣợng, là sản phẩm an toàn, có tính kinh tế cao, và dễ ứng dụng vào trong sản xuất công nghiệp 1.7 Ý nghĩa và khả năng ứng dụng của đề tài: Đƣa ra đƣợc giải pháp chiết curcumin bằng dung môi xà. .. dung môi và nghệ, bằng cách gạn lọc tách dầu và bã nghệ thành hai phần riêng biệt Sau đó, Curcumin đƣợc loại khỏi dung môi (dầu) bằng NaOH sẽ thu đƣợc dung dịch màu đỏ sẫm, đó là dung dịch phenolat Tiếp đó trung hòa NaOH bằng HCl, lúc này sẽ xuất hiện lớp kết tủa lắng xuống dƣới, lọc kết tủa này qua phểu lọc, rửa lại bằng nƣớc cất cho hết axit sẽ thu đƣợc Curcumin có màu vàng cam 1.4.2 Chiết bằng dung. .. 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu: 2.2.1 Sơ đồ qui trình dự kiến chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng: Nguyên liệu Làm sạch, thái lát Dầu, NaOH Sấy khô Nghiền, sàng Tạo xà phòng Chiết Curcumin Lọc Trung hòa Lọc kết tủa Rửa kết tủa Sấy Sản phẩm Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến 21 * Giải thích quy trình: + Nguyên liệu : Nghệ tƣơi đƣợc mua tại địa bàn thành phố Nha Trang Chọn củ nghệ không nẩy... thể chiết một lần, K . dự kiến chiết xuất Curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 20 2.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thông số của dung môi xà phòng dung chiết curcumin 23 2.2.3. Phƣơng pháp chiết và. pháp chiết chất lỏng 15 1.3.2. Phƣơmg pháp chiết chất rắn 17 1.4. Một số phƣơng pháp chiết Curcumin đã đƣợc nghiên cứu 17 1.4.1. Chiết bằng dung môi thực phẩm 17 1.4.2. Chiết bằng dung môi. nghiệm xác định thời gian trong quá trình chiết curcumin. 39 3.3. Đề xuất qui trình chiết suất curcumin từ nghệ vàng bằng dung môi xà phòng 41 3.3. Sản xuất thử nghiệm. 44 3.4. Tính toán chi