Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ THỊ TRÚC Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TRÍCH LY HOẠT CHẤT SINH HỌC FUCOXANTHIN TỪ RONG MƠ TRONG CHẾ BIẾN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Khoa : CNSH & CNTP Khóa : 2010 - 2014 Giảng viên hướng dẫn : 1. Th.S. Nguyễn Đức Tiến (Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch) 2. Th.S Trần Thị Lý (Khoa CNSH & CNTP - Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên) Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Sinh viên Lê Thị Trúc LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn của Th.S. Nguyễn Đức Tiến –Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và Th.S Trần Thị Lý – Khoa Công sinh học và Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình và bè bạn xung quanh. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Đức Tiến – Trưởng Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Trần Thị Lý – Khoa Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã hướng dẫn, động viên, hỗ trợ phương tiện nghiên cứu, kiến thức và đã có những góp ý sâu sắc trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài. Đồng thời, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở Bộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trường nông nghiệp – Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này. Cuối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu những lời cảm ơn chân thành nhất. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Sinh viên Lê Thị Trúc MỤC LỤC Trang Phần 1. MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục đích và yêu vầu 2 2.1. Mục đích 2 2.2. Yêu cầu 2 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Giới thiệu về rong Mơ 3 2.1.1. Nguồn gố, phân bố và phân loại 3 2.1.2. Thành phần hóa học và giá trị của rong Mơ 4 2.1.3. Tình hình khai thác rong Mơ 7 2.2. Rong Mơ muticum 7 2.2.1. Nguồn gốc của rong Mơ muticum 7 2.2.2. Đặc điểm thực vật học 8 2.3. Giới thiệu về fucoxanthin 8 2.3.1. Khái niệm fucoxanthin 8 2.3.2. Sự ổn định của fucoxanthin 9 2.3.3. Vai trò của fucoxanthin 9 2.3.4. Ứng dụng của fucoxanthin trong thực phẩm 10 2.4. Trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin 11 2.4.1. Cơ sở khoa học của quá trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 11 2.4.2. Một số phương pháp trích ly các hoạt chất sinh học 12 2.4.3. Một số quá trình xảy ra trong quá trình trích ly 13 2.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rong Mơ 15 2.4.5. Tình hình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong nước và trên thế giới 16 2.5. Thu nhận chế phẩm fucoxanthin từ rong Mơ muticum 17 2.5.1. Cô đặc dịch sau khi trích ly 17 2.5.2. Sấy thu nhận sản phẩm 18 Phần 3 ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1. Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 20 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 20 3.1.2. Vật liệu nghiên cứu 20 3.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 20 3.2. Nội dung nghiên cứu 20 3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 20 3.2.2. Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 20 3.2.4. Lọc, cô dịch trích ly và thu nhận chế phẩm fucoxanthin 21 3.2.5. Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ 21 3.3. Phương pháp nghiên cứu 21 3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 21 3.3.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hoá lý 27 3.3.3. Phương pháp xử lý số liệu 28 Phần 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 4.1. Xác định kích thước nguyên liệu cho quá trình khi trích ly fucoxanthin 29 4.2. Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 30 4.2.1. Xác định loại dung môi ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 30 4.2.2. Xác định nồng độ ethanol ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 31 4.2.3. Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 32 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp, nhiệt độ, thời gian và số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34 4.3.1. Xác định ảnh hưởng của phương pháp đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34 4.3.2. Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 35 4.3.4. Xác định ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 36 4.3.5. Xác định ảnh hưởng số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 37 4.4. Xác định ảnh hưởng nhiệt độ cô đặc đến quá trình thu nhận chế phẩm fucoxanthin 38 4.5. Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 39 4.5.1. Sơ đồ quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 39 4.5.2. Thuyết minh quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum 41 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42 5.1. Kết luận 42 5.2. Đề nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1. Diện tích và mật độ rong Mơ ở vùng biển Việt Nam năm 2010 [1] 3 Bảng 2.2. Thành phần hóa học của một số loài rong Mơ tại Việt Nam [4] 6 Bảng 4.1. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới hiệu quả trích ly fucoxanthin 29 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 31 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 32 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi tới hiệu quả trích ly fucoxanthin 33 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 34 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 35 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 36 Bảng 4.8. Ảnh hưởng số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 37 Bảng 4.9. Ảnh hưởng cô đặc đến hiệu quả trình thu nhận chế phẩm 38 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1. Rong Mơ muticum 8 Hình 2.2. Cấu trúc phân tử của fucoxanthin 9 Hình 2.3. Chế phẩm và một số sản phẩm chứa fucoxanthin 11 Hình 4.1. Sơ đồ quy trình công nghệ trích ly fucoxanthin từ rong Mơ 40 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Việt Nam là một nước có lợi thế về biển. Theo Bộ Khoa học và Công nghệ: Đường bờ biển Việt Nam có tổng chiều dài là 3350 km, diện tích trên 1.000.000 km 2 . Tạo điều kiện thuận lợi khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật như: Tôm, cua, cá, mực… Bên cạnh đó, các sản phẩm có nguồn gốc từ thực vật rất có giá trị. Trong đó, rong Mơ là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Rong Mơ tên khoa học là Sargassum. Là một loài thuộc ngành rong Nâu, sống tập trung ở các vùng ven biển, đặc biệt ở các vùng có bãi đá ngầm. Nước ta, có đường bờ biển dài với nhiều bãi đá ngầm thích hợp cho rong Mơ phát triển mạnh. Chúng phân bố rộng kéo dài từ vùng biển Quảng Ninh đến Kiên Giang . Tập trung nhiều nhất ở vùng bờ biển của các tỉnh như: Quảng Nam, Bình Định, Khánh Hòa và Ninh Thuận. Mật độ rong Mơ ở các vùng biển khoảng 5,5 kg/m 2 có khi lên đến 7 kg/m 2 mặt nước. Tạo nên nguồn nguyên liệu bền vững cho việc khai thác chế biến và môi trường nuôi trồng thuận lợi. Rong Mơ có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như: Protein, lipid, acid alginic, đặc biệt là fucoxanthin. Fucoxanthin có công dụng là một chất chống viêm, tăng cường miễn dịch, bảo vệ mạch máu của não, chăm sóc và làm trắng da, đặc biệt tác dụng chống béo phì và giảm cân (ức chế chất béo làm giảm mỡ ở nội tạng). Ngoài ra, fucoxanthin còn gia tăng việc hấp thụ insulin giúp chống bệnh đái tháo đường… [8]. Ở nước ta hiện nay, chưa có công trình nghiên cứu về trích ly fucoxanthin từ rong Mơ. Trong khi đó một số nước phát triển như: Trung Quốc, Nhật, Mỹ… nhập khẩu rong Mơ nguyên liệu thô từ nước ta. Sau đó, bán lại chế phẩm từ rong Mơ, đặc biệt là fucoxanthin với giá thành cao. Việc nghiên cứu, trích ly ra hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ dùng cho chế biến thực phẩm nói chung và thực phẩm chức năng nói riêng là điều hết sức cần thiết. Trước những yêu cầu của thực tiễn trên tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm”. 2 2. Mục đích và yêu vầu 2.1. Mục đích Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm 2.2. Yêu cầu - Nghiên cứu được ảnh hưởng của điều kiện xử lý nguyên liệu đến hiệu quả trích ly fucoxanthin - Nghiên cứu được ảnh hưởng của loại dung môi, nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu so với dung môi đến hiệu quả trích ly fucoxanthin - Nghiên cứu được ảnh hưởng của phương pháp, nhiệt độ, thời gian và số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin - Nghiên cứu được nhiệt độ cô đặc đến quá trình thu nhận chế phẩm fucoxanthin - Xây dựng được quy trình trích ly hoạt fucoxanthin [...]... trích ly fucoxanthin - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả trích ly fucoxanthin - Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin - Ảnh hưởng của số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin 3.2.4 Lọc, cô dịch trích ly và thu nhận chế phẩm fucoxanthin 3.2.5 Xây dựng quy trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ 3.3 Phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 3.3.1.1 Nghiên. .. gian trích ly Sự kéo dài của thời gian trích ly kéo theo sự gia tăng hiệu quả trích ly, nhưng không nên kéo dài vì điều này sẽ không làm gia tăng hiệu quả trích ly lên bao nhiêu bởi vì lượng fucoxanthin còn lại trong nguyên liệu ngày càng giảm 2.4.5 Tình hình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong nước và trên thế giới 2.4.5.1 Tình hình nghiên cứu trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trong. .. Trà, siro, nước uống… 11 Hình 2.3 Chế phẩm và một số sản phẩm chứa fucoxanthin 2.4 Trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin [2] 2.4.1 Cơ sở khoa học của quá trình trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum Bản chất của quá trình trích ly fucoxanthin là sự chiết rút fucoxanthin từ trong nguyên liệu bằng dung môi phân cực như: Methanol, acetone, ethanol Quá trình trích ly gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Đầu... sở sản xuất và công trình nghiên cứu về fucoxanthin từ rong Mơ và từ các nguyên liệu khác Các nghiên cứu mới chỉ tập trung khai thác vào các thành phần như alginate, mannitol và fucoidan 2.4.5.2 Tình hình nghiên cứu trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin trên thế giới Năm 2011, Takeshi Mise và cộng sự đã nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly hoạt chất fucoxanthin trên đối... vào trong dung môi Sau quá trình trích ly, hệ tồn tại hai pha không tan lẫn Việc phân tách hai pha được thực hiện bởi quá trình gạn lắng Trích ly rắn - lỏng là quá trình tách một hoặc một số chất tan trong chất rắn bằng một chất lỏng khác - gọi là dung môi Vì mục đích của đề tài là trích ly các hợp chất khô hòa tan trong rong Mơ cụ thể là hợp chất fucoxanthin chúng tôi sẽ trình bày về phương pháp trích. .. 3.3.1.3 Nghiên cứu xác định được ảnh hưởng của phương pháp, nhiệt độ, thời gian và số lần trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin a Ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin Phương pháp trích ly ảnh hưởng rất lớn đến khả năng trích ly fucoxanthin từ rong Mơ muticum Nếu chọn được một phương pháp thích hợp thì sẽ tách triệt lượng fucoxanthin có trong nguyên liệu Trong thí nghiệm... thời gian trích ly đến hiệu quả trích ly fucoxanthin Thời gian ảnh hưởng lớn tới hiệu quả trích ly các hoạt chất sinh học Khi tăng thời gian trich sly thì hiệu quả trích ly tăng Đến một thời điểm nào đó sự khuếch tán fucoxanthin trong nguyên liệu ra ngoài môi trường ở thế cân bằng Nếu kéo dài của thời gian trích ly sẽ không làm tăng hiệu quả trích ly fucoxanthin mà 26 còn tốn thời gian Vì vậy, trong thí... giờ 2.4.3 Một số quá trình xảy ra trong quá trình trích ly [2] Khi nguyên liệu và dung môi tiếp xúc nhau, lúc đầu dung môi vào trong nguyên liệu, sau đó hoạt chất trong tế bào hòa tan vào dung môi, khi đó xuất hiện quá trình thẩm thấu giữa dung dịch chiết trong thành tế bào và dung môi bên ngoài Hoạt chất được khuếch tán ra ngoài tế bào Trong quá trình trích ly xảy ra một số quá trình: Khuếch tán, thẩm... tác giả đã thực hiện điều tra tác động của loại dung môi, thời gian, nhiệt độ và phương pháp trích ly (ngâm, Soxhlet, hỗ trợ siêu âm, áp lực chất lỏng) đến hiệu quả trích ly fucoxanthin Trong số các dung môi trích ly, ethanol cho hàm lượng fucoxanthin là (1,71 mg/g chất khô), trong khi đó n-hexan và nước không có hiệu quả trong khai thác fucoxanthin Hàm lượng fucoxanthin trong dịch chiết từ các phương... hóa học trên, trong rong Mơ còn chứa fucoxanthin Hàm lượng fucoxanthin trong rong Mơ cao hay thấp tuy thuộc vào từng chi, loại và điều kiện sống Ngoài ra, hàm lượng fucoxanthin trong các bộ phận của các loài rong Mơ khác nhau cũng khác nhau [7] Bảng 2.3 Hàm lượng fucoxanthin trong Undaria pinnatifida [7] Bộ phận Nhánh chính (non) Phao Lá Nhánh bên Nhánh chính Trục chính Hàm lượng fucoxanthin (mg/g chất . Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm 2.2. Yêu cầu - Nghiên cứu được ảnh hưởng của điều kiện xử lý nguyên liệu đến hiệu quả trích ly fucoxanthin. của thực tiễn trên tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu quy trình trích ly hoạt chất sinh học fucoxanthin từ rong Mơ trong chế biến thực phẩm . 2 2. Mục đích và yêu vầu 2.1. Mục đích Nghiên. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ THỊ TRÚC Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TRÍCH LY HOẠT CHẤT SINH HỌC FUCOXANTHIN TỪ RONG MƠ TRONG CHẾ BIẾN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM