bài tiểu luận môn các hoạt chất sinh học đề tài chiết rút caretonid từ quả gấc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LỚP 13CDSH1 BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC GVHD: Lê Thị Thúy ĐỀ TÀI Sinh viên thực hiện: Trương Ngọc Như Ý Trần Thị Kim Yến Lê Thị Hạnh Quyên Lê Thúy Quyên 3008130028 3008130020 3008130034 3008130002 MỤC LỤC Lời mở đầu i A.CARONTENOID 1 Giới thiệu Hàm lượng Tính chất 3.1 Tính chất vật lý 3.1.1 Tính hấp thụ ánh sáng 3.1.2 Nhiệt độ nóng chảy 3.1.3 Tính tan 3.1.4 Màu sắc 3.2 Tính chất hóa học Chức sinh học carotenoid: 4.1 Tiền vitamin A 4.2 Tăng khả miễn dịch: B.CHIẾT RÚT 1.1.3 Tinh chế carotenoid 1.2 Những lưu ý tiến hành C QUẢ GẤC Đặc điểm Thành phần hóa học Ứng dụng 3.1 Các thuốc dân gian 3.2 Ứng dụng làm thực phẩm chức TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 i ii Lời mở đầu Trái gấc từ lâu dùng rộng rãi nước ta, ẩm thực dân gian xôi gấc, y học Ngày nay, qua nhiều nghiên cứu, người ta phát gấc có chứa lượng lớn chất có tính sinh học cao β-Caroten, Lycopen, Vitamin E(Alphatocopherol), nhiều chất béo thực vật Oleic, Linoleic; Stearic, Palmatic Được ứng dụng chống oxy hố, phịng chống ung thư, làm đẹp, tăng cường sức đề kháng nhiều công dụng khác chứng khoa học cịn Phần sử dụng làm thực phẩm hay dược liệu trái gấc chủ yếu phần màng có màu đỏ sậm bao quanh hạt gấc Phần thịt chứa chủ yếu lycopen carotenoid cho màu đỏ đặc trưng phần sử dụng để ly trích dầu gấc Trong tiểu luận này, nhóm xin nêu lên tìm hiểu carotenoid, cách chiết rút từ gấc ứng dụng chúng thực tiễn i A.CARONTENOID Giới thiệu Carotenoid dạng sắc tố hữu có tự nhiên thực vật loài sinh vật quang hợp khác tảo, vài loài nấm vài loài vi khuẩn Hiện người ta tìm 600 loại carotenoid, xếp theo hai nhóm, xantophills carotene Carotenoid sắc tố vàng, da cam đỏ phân bố rộng rãi động, thực vật Khác với cỏ, người tự tổng hợp carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ thân Carotenoid giúp chống lại tác nhân oxy hóa từ bên ngồi Thiên nhiên có đến khoảng 600 loại carotenoid khác nhau, có 50 loại carotenoid diện thực phẩm Thế máu người có khoảng 15 loại tìm thấy chúng chứng minh đóng vai trị quan trọng đời sống người Carotenoid giữ vai trò vật lọc sáng cho Chloropyl vừa vật che chở cho enzim tế bào Một số carotenoid góp phần quan trọng cho trình hoạt động quan thị giác Carotenoid tên riêng chất mà tên nhóm hợp chất có cơng thức cấu tạo tương tự tác dụng bảo vệ thể tương tự Carotenoid quen thuộc với bêta-caroten hay gọi tiền chất vitamin A Trong năm gần người ta cịn nói nhiều đến carotenoid khác lycopen, lutein zeaxanthin, Công thức cấu tạo carotenoid Hàm lượng Thông thường thực vật lượng caroten phụ thuộc vào màu Rau xà lách mày xanh nhạt chứa caroten rau màu xanh sẫm Người ta xác định mô thực vật xanh giàu clorophyl đồng thời hàm lượng caroten cao sản phẩm giàu caroten gấc, ớt, cà rốt, bí đỏ, hành đưa vào thể động vật, caroten chuyển thành vitamin A nhờ hệ enzim đặc trưng Điều chứng minh rõ ràng nhờ thí nghiệm tiến hành động vật Hàm lượng caroten thực vật biến đổi theo phận theo mùa, vậy, việc nghiên cứu tích lũy caroten thực vật có ý nghĩa quan trọng việc đảm bảo vitamin A cho người động vật chăn ni Tính chất 3.1 Tính chất vật lý Carotenoid kết tinh dạng tinh thể Tinh thể carotenoid có nhiều dạng kích thước khác Ví dụ: hình kim dài (lycopen, ô-caroten), hình khối lăng trụ đa diện (acaroten), dạng hình thoi (P-caroten), kết tinh vơ định hình (y-caroten) 3.1.1 Tính hấp thụ ánh sáng Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy carotenoid Dựa vào quang phổ hấp thụ carotenoid, người ta thấy khả hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào số lượng nối đơi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vịng, vào nhóm chức gắn vịng Ngồi dung mơi hịa tan khác nhau, khả hấp thụ ánh sáng tối đa khác loại carotenoid Do khả hấp thụ ánh sáng mạnh nên cần 1g carotenoid thấy mắt thường 3.1.2 Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy carotenoid cao, khoảng 130-2200C 3.1.3 Tính tan Carotenoid tan dung mơi hồn tồn khơng giống Hầu carotenoid tan chất béo, tan tốt dung môi chứa chlor dung môi không phân cực khác ngoại trừ loại: - Bixin tan nước nhờ nhóm carboxyl - Astasanthin tan nước nhờ nhóm keto enol - Crocin tan nước nhờ tạo liên kết glycoside 3.1.4 Màu sắc Các carotenoid tựdo tạo màu kem, vàng, cam, hồng, đỏ tùy theo loại carotenoid, thể mang màu, nguồn nguyên liệu trồng, thời tiết Một số hợp chất khơng có màu xếpvào loại carotenoid Dạng carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương, đen đun nóng chuyển sang màu đỏ protein bị biến tính 3.2 Tính chất hóa học Ở pH trung tính kiềm, nhiệt độ phá hủy dễ dàng loại vitamin có vitamin A carotenoid Ánh sáng làm tăng nhanh q trình oxy hóa vitamin A Tính chất hóa học carotenoids hệ thống nối đôi liên hợp tạo nên Hệ thống nối đôi làm cho carotenoids không bền, tức là: + Làm tăng nhạy cảm với trình oxy hóa kim loại peroxide, bổ sung H+ acid Lewis + Tăng đồng phân hóa ánh sáng, nhiệt độ hóa chất Caroten bền dạng huyền phù dung dịch với dầu thực vật, đặc biệt có chất chống oxy hóa vitamin E Chức sinh học carotenoid: 4.1 Tiền vitamin A Một số carotenoid có vai trị tiền vitamin A: chất thuộc họ carotenoid mà có khả cắt mạch C40 chuyển hóa thành hay phân tử vitamin A Trong thể, người ta khám phá có khoảng 70 loại carotenoid tiền vitamin A 4.2 Tăng khả miễn dịch Carotenoid có đặc tính kích thích miễn dịch cao nhiều năm qua caroten nhà nghiên cứu sử dụng điều trị AIDS C CHIẾT RÚT Theo phương pháp thơng thường Gần đây, loại máy móc thiết bị công nghệ thực đạt kết tuyệt vời việc lập, đồng hóa tinh chế sắc tố tự nhiên có carotenoid Các sắc tố vừa mang giá trị dinh dưỡng vùa ứng dụng sản xuất thuốc nhuộm có khả tăng cường sức đề kháng cho thể Trong viết mơ tả cách trích ly, cô lập tinh chế carotenoid cách thực tiễn từ nguyên liệu thực vật Phương pháp thực chủ yếu đựa nguyên liệu tự nhiên có chứa carotenoid mức độ trích xuất phụ thuộc vào tính phân cực độ hịa tan dung mơi đem sử dụng Ngồi ra, để thực cần thiết bị thí nghiệm dung mơi thơng thường sẵn có 1.1 Phương pháp ly trích, lập tinh chế carotenoid 1.1.1 Ngun liệu Ban đầu ly trích carotenoid mẫu khử nước Mẫu tiếp tục xà phịng hóa để bắt đầu cô lập hỗn hợp carotenoid Trong suốt q trình xà phịng hóa este thủy phân sắc tố tự giải phóng Sau tiếp tục việc phân lập carotenoid phương pháp sắc kí cột, phương pháp đơn giản nhanh để tách rời ba nhóm carotenoid dựa vào khác tính phân cực Nguyên liệu: Nguyên liệu thực vật khử nước Chất trích ly: hexane/acetone 1:1(v/v) hexane Dịch xà phịng hóa: 40% (w/v) KOH / methanol (làm lạnh nhiệt độ phòng) Dung dịch tách muối: 10% (w/v) Na2SO4 Na2SO4 khan (dạng bột) Chất hấp phụ Chất rửa giải carotene: 4% (v/v) acetone /hexane Chất rửa giải sắc tố monohydroxy(MHP): 1:9 (v/v) acetone/hexane Chất rửa giải sắc tố dihydroxy(DHP): 1:8 (v/v) acetone/hexane Bình trích ly 500 ml Máy trộn trục chống nổ Giấy lọc whatman no.42 Thiết bị bốc quay kèm máy bom chân không Bể nước 56°C Phễu tách chiết 125 ml Len thủy tinh Hệ thống lọc chân không Cột sắc kí 600 × 40–mm Bình lọc lít 1.1.2 Ly trích carotenoid 1.1.2.1 Giới thiệu Ly trích (chiết) phương pháp dung dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy chất hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu Trường hợp thường gặp chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung mơi hữu Dung mơi có tỷ trọng nhỏ lớp như: eter, benzene, hyđrocacbua,… dung mơi có tỷ trọng lớp lớp như: chloroform, tetracloriccacbon, đicloetan,… trộn lẫn pha nước dung môi hữu với pha khuếch tán sang pha pha nước pha dung môi hữu Khi lắc pha lại với nhau, thể tích pha lắc khơng thể tích trước lắc Tuy nhiên đơn giản, giả thiết thể tích pha khơng đổi lắc Ly trích nhằm mục đích điều chế hay phân tích - Ở dùng dung môi hexane (hoặc hexane/acetone) để ly trích sắc tố carotenoid 1.1.2.2 Cách tiến hành Ngun liệu khử nước bình trích ly 500 ml Thêm vào ba lần thể tích dung dịch trích ly (hexane/acetone 1:1(v/v) hexane) sau trộn vòng 15 phút “máy trộn trục chống nổ” để huyền phù dung dịch Chú ý: không gia nhiệt Kết hợp hệ thống lọc chân không với giấy lọc Whatman để lọc dung dịch thu hồi dịch lọc Phần dịch lọc loại chất bẩn giấy lọc trích ly thêm lần cách thêm vào lần thể tích chất chất ly vào bã vừa lọc, tiến hành lọc quan sát không thấy rõ màu phần dịch chiết Phần dịch chiết cô đặc khoảng 40ml Thiết bị bốc quay kèm máy bơm chân không nhiệt độ ≤55°C Thêm vào 3ml dung dịch xà phòng hóa khuấy khoảng 45 phút 56°C Chuyển phần dịch chiết xà phịng hóa sang phễu chiết 125ml thêm vào lượng dung dich khử muối thể tích dịch chiết Phần đáy lại rửa nước để lấy cách tối đa dịch chiết thêm vào g Na2SO4 sau tiến hành lọc giấy lọc whatman cất giữ phần dịch lọc 1.1.3 Tinh chế carotenoid - Công đoạn kết tinh carotenoid bước để tinh chế carotenoid Thơng thường thường xảy tượng đồng kết tinh Khi tiến hành kết tinh với cấu tử không phân cực, α- and β-carotene đồng kết tinh cịn với cấu tử phân cực kết tinh lutein-zeaxanthin Nhưng thu nhận carotenoid tinh khiết phương pháp sắc kí TLC HPLC Nguyên liệu: + Chất rửa giải carotenoid cô lập + Dung môi làm kết tủa: 1:1 (v/v) hexane/acetone hexane (ở nhiệt độ phịng lạnh hơn) + Bình 50 125 ml + Thiết bị bay kèm với bơm chân khơng + Một bình khí Nito lắp vào thiết bị bay + Giấy lọc Whatman số 42 + Lị chân khơng - Cho carotenoid lập vào bình dung tích 50ml( 125ml) cho chất rửa giải cô đặc vào thiết bị bốc có gắn kèm bơm chân khơng đến gần đến trạng thái bão hòa Ở dòng khí Nito từ bình khí Nitơ - Thêm giọt chất tạo tủa bắt đầu xuất vẩn đục, bắt đầu kết tủa - Làm lạnh (0° to 5°C) dung dịch đặt bóng tối - Tiến hành lọc kết tinh phương pháp lọc chân không sử dụng giấy lọc whatman, rửa kết tinh - Làm khơ kế1 tinh lị chân khơng nhiệt độ 40°C, phun vào buồng làm khơ khí Nitơ - Những kết tinh bao gói lại (kèm theo khí Nitơ, thời gian bảo quản tháng nhiệt độ −20°C 1.2 Những lưu ý tiến hành - Việc tách chiết sắc tố carotenoid điều khó khăn cần phải tránh tiếp xúc với ánh sáng, oxi, nhiệt đô cao Do cần phải tiến hành điều kiện ánh sáng mờ mờ phải bảo quản sản phẩm trung gian bóng tối Nếu tiến hành điều kiện chân khơng mơi trường khí trơ Tránh để mẫu tiếp xúc với nhiệt độ cao, nên làm lạnh mẫu tiến hành bị gián đoạn - Mẫu cần phải khử nước trước tiến hành trích xuất Bởi dư nước làm hạn chế sư trích xuất carotenoid Việc sử dụng chất lỏng để trích xuất quan trọng phụ thuộc vào loại carotenoid cần kiếm Sử dụng hỗn hợp hexane/acetone làm chất lỏng trích xuất thuận tiện sử dụng q trình kết tinh - Một carotenoid trích ly lập, chúng có xu hướng khơng bền vững, chất chống oxi hóa tự nhiên chất bảo vệ bị lấy Có thể thêm vào chất chống oxi hóa THPQ, hỗn hợp tocopheron ) để tăng tính bền vững carotenoid Sự diện kim loại chất diệp lục ảnh hưởng đến tính ổn định sắc tố, vấn đề giải nhờ dung dịch tách muối - Sự khử muối tạo chất kết tủa, loại bỏ phương pháp lọc rửa lại cặn lọc chất dùng trích ly để thu hồi triệt để sắc tố - Khi mẫu qua cột sắc kí, sắc tố phân lập hỗn hợp dung môi (hexane/acetone) Hỗn hợp sử dụng cho việc tạo tinh thể sau làm bão hịa q trình bốc C QUẢ GẤC Đặc điểm Gấc loài thân thảo dây leo thuộc chi mướp đắng Đây loại đơn tính khác gốc, tức có đực riêng biệt Cây gấc leo khỏe, chiều dài mọc đến 15 mét Thân dây có tiết diện góc Lá gấc nhẵn, thùy hình chân vịt phân từ đến dẻ, dài 8-18 cm Hoa có hai loại: hoa hoa đực Cả hai có cánh hoa sắc vàng nhạt Quả hình trịn, màu cây, chín chuyển sang màu đỏ cam, đường kính 15–20 cm Vỏ gấc có gai rậm Bổ thường có sáu múi Thịt gấc màu đỏ cam Hạt gấc màu nâu thẫm, hình dẹp, có khía Gấc trổ hoa mùa hè sang mùa thu, đến mùa đơng chín Mỗi năm gấc thu hoạch mùa Do vụ thu hoạch tương đối ngắn (vào khoảng tháng 12 hay tháng 1), nên gấc phổ biến loại khác Gấc giàu chất carotenoid lycopen Thành phần hóa học Nghiên cứu đại cho biết nhân hạt gấc có 55,3% chất lipít (béo), 16,6% chất protit (đạm), 1,8% tanin, 2,8% xenluloza, 6% nước, 2,9% chất vô cơ, 2,9% đường, 11,7% chất khống… Ngồi cịn có lượng nhỏ men photphotoba, invedaxa… Ứng dụng 3.1 Các thuốc dân gian *Trong nhân dân, nhiều gia đình có thói quen để dành hạt gấc sống qua đồ xơi Khi cần đến chặt đơi đem mài với rượu giấm để bơi chỗ sưng tấy mụn nhọt, sưng quai bị; bôi nhiều lần ngày, khô lại bôi; mau khỏi Có người giã nhân hạt gấc với rượu, đắp lên chỗ vú sưng, đắp liên tục, ngày thay thuốc lần, chóng khỏi *Để chữa trĩ, dùng hạt gấc giã nát, thêm giấm thanh, gói vải, đắp vào hậu mơn để suốt đêm Mỗi đêm đắp thuốc lần *Hạt gấc dùng trường hợp ngã, bị thương, sang độc, phụ nữ sưng vú, hậu môn sưng thũng Hạt gấc dùng uống ngày nhân nướng chín) chủ yếu dùng bơi ngồi, khơng kể liều lượng *Chữa chai chân (thường dị vật găm vào da, gây sừng hóa tế bào biểu bì vùng gan bàn chân, ảnh hưởng tới việc lại): Lấy nhân hạt gấc, giữ màng hạt, giã nát, thêm rượu trắng 35-40 độ, bọc túi nylon Dán kín miệng túi, khoét lỗ nhỏ rộng gần chỗ chai chân, buộc vào nơi tổn thương, ngày thay thuốc lần Băng liên tục chỗ chai chân rụng (khoảng 5-7 ngày có kết quả) *Chữa sang chấn đụng giập trường hợp bị ngã, bị thương, tụ máu: Dùng hạt gấc đốt vỏ cháy thành than (nhân bên vàng, chưa cháy), cho vào cối giã nhỏ, khoảng 30-40 hạt cho 400-500 ml rượu vào ngâm để dự trữ dùng dần Dùng rượu ngâm hạt gấc bôi vào chỗ sang chấn, có tác dụng tốt gần mật gấu 3.2 Ứng dụng làm thực phẩm chức Hiện thị trường có nhiều loại thực phẩm chức bào chế từ gấc như: Viên dầu gấc PV, Dầu gấc VINAGA, Dầu gấc Tuệ Linh TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú, “Hóa Sinh Cơng Nghiệp”, Nxb KH & KT http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8497118/1/ http://vi.wikipedia.org/wiki/G%E1%BA%A5c http://www.academia.edu/7992775/BAI_BAO_CAO_V%E1% BB%80_H%E1%BB%A2P_CH%E1%BA%A4T_CAROTEN OID 10 ... gấc Trong tiểu luận này, nhóm xin nêu lên tìm hiểu carotenoid, cách chiết rút từ gấc ứng dụng chúng thực tiễn i A.CARONTENOID Giới thiệu Carotenoid dạng sắc tố hữu có tự nhiên thực vật loài sinh. .. thực dân gian xôi gấc, y học Ngày nay, qua nhiều nghiên cứu, người ta phát gấc có chứa lượng lớn chất có tính sinh học cao β-Caroten, Lycopen, Vitamin E(Alphatocopherol), nhiều chất béo thực vật... phương pháp dung dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy chất hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu Trường hợp thường gặp chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung mơi hữu Dung mơi có tỷ trọng