Nghiên cứu trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc (màng tươi ) bằng công nghệ enzim, cho hiệu suất thu hồi dầu cao (98%)

β-caroten, lycopen và vitamin E thiên nhiên trong dầu gấc có tác dụng nâng cao sức đề kháng cho thai nhi và trẻ em, giúp bảo vệ thai nhi và trẻ em khỏi sự tấn công của các gốc tự do, các

Lời Mở đầuCây gấc là 1 cây thuốc, cây thực phẩm quý của Việt Nam Tên khoa học của gấc

là Momodica cochinchinensis ( Spreng ) thuộc họ bầu bí Cucurbitaceae Từ những năm 1941 Guichard và Bùi Đình Sang đã bớc đầu xác định phần màng đỏ bao quanh hạt gấc có chứa β-caroten và 1 tỷ lệ cao dầu thảo mộc Tiếp những năm sau đó các nhà khoa học lại tìm thấy trong dầu gấc còn chứa lycopen ( tiền vitamin A ) và vitamin E ( α-tocopherol ) chứng tỏ dầu màng gấc là 1 thực phẩm chức năng, nó không chỉ có giá trị trong công nghệ thực phẩm mà còn có giá trị trong y học Dầu gấc có tác dụng phòng ngừa và chữa bệnh khô giác mạc mắt, bệnh quáng gà, suy dinh dỡng và chậm lớn ở trẻ em Chất béo trong dầu gấc chủ yếu là omega 9 (44%) và omega 6 (30%) là những chất quan trọng giúp phát triển não bộ, võng mạc mắt và sợi thần kinh trung ơng Dầu gấc giúp trẻ tăng hồng cầu, tăng cân, kích thích tiêu hóa, ăn ngon miệng vì dầu gấc cung cấp nhiều nguyên tố vi lợng ở dạng tự nhiên dễ hấp thu nh sắt, coban giúp tăng sinh hồng cầu, kẽm giúp phát triển cơ quan sinh sản, tăng sức đề kháng Nghiên cứu của Viện dinh dỡng quốc gia đã chứng minh dầu gấc giúp tăng trởng hồng cầu và làm tăng sức đề kháng của trẻ tốt hơn khi dùng các chế phẩm vitamin tổng hợp β-caroten, lycopen và vitamin E thiên nhiên trong dầu gấc có tác dụng nâng cao sức

đề kháng cho thai nhi và trẻ em, giúp bảo vệ thai nhi và trẻ em khỏi sự tấn công của các gốc tự do, các chất gây biến đổi gen nh chất độc dioxin, chất tăng trọng, thuốc trừ sâu trong thực phẩm Lycopen và vitamin E thiên nhiên ( 12% ) trong…dầu gấc có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của cơ quan sinh sản, giúp noãn và tinh trùng phát triển tốt hơn, ngăn ngừa vô sinh Dầu gấc có tác dụng nhuận tràng nhẹ, làm cho dễ tiêu hóa, dùng rất tốt cho các trờng hợp táo bón ở trẻ sơ sinh Ngoài ra dầu gấc còn có tác dụng làm da, tóc mịn màng, giảm sự nhạy cảm của da với tia cực tím, chống sạm da, làm mau lành vết thơng, vết bỏng, vết loét Omega 6 trong dầu gấc giúp tăng chuyển hóa mỡ ở bụng, đùi, hạ mỡ máu giúp giảm béo, tạo vóc dáng thon thả Lycopen, β-caroten ngăn ngừa ung th mạnh, chống lão hóa

Chính vì dầu gấc có nhiều công dụng nh vậy, bên cạnh đó việc nghiên cứu sản xuất β-caroten và vitamin E ( α-tocopherol ) nhằm phục vụ nhu cầu trong nớc, tiết kiệm đợc 1 lợng lớn sản phẩm vitamin tổng hợp phải nhập khẩu đồng thời lại tận dụng đợc nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú của đất nớc nhằm đẩy mạnh việc nghiên cứu - sản xuất sản phẩm dợc phẩm có giá trị sử dụng cao về dinh dỡng cũng nh về điều trị đặc hiệu Vậy nên trong luận văn này em xin trình bày quá trình nghiên cứu trích ly dầu gấc từ màng hạt gấc (màng tơi ) bằng công nghệ enzim với những tính năng u việt, cho hiệu suất thu hồi dầu cao (98%) và sản phẩm chất lợng tốt, không độc, có thể dùng trong công nghiệp thực phẩm Do

em cha có nhiều kinh nghiệm và vốn kiến thức có hạn nên chắc chắn trong luận văn này sẽ có nhiều sai sót, em kính mong các thầy cô hớng dẫn và chỉ bảo cho em

Em xin chân thành cảm ơn!

Chơng I : Tổng quan tài liệu

1.1.Sơ lợc về tình hình sản xuất dầu gấc:

_Năm 1941 Guichard và các cộng sự ở Đông Dơng đã bớc đầu xác đinh phần màng đỏ bao quanh hạt gấc có chứa β-caroten và 1 tỷ lệ cao dầu thảo mộc Một

số nhà khoa học ở trờng Đại học Y Dợc Hà Nội thời đó đã chứng minh dầu màng

đỏ bao quanh hạt gấc có tác dụng giống nh vitamin A và có tác dụng tăng trọng cho súc vật, ngời

_Năm 1951 giáo s Nguyễn Văn Đàn đã mang dợc liệu này sang nghiên cứu ở

Đức và xác định ngoài β-caroten thì phần này qủa gấc còn chứa lycopen Nghành Dợc Việt Nam đã sản xuất 1 số chế phẩm có chứa dầu màng gấc làm thuốc bổ,

điều trị suy dinh dỡng cho trẻ em và 1 số bệnh về mắt

_Năm 1990 Hà Văn Mạo, Đinh Ngọc Lâm và cộng sự đã có những nhận xét về Gacavit ( chế phẩm dầu gấc ) đợc thực nghiệm trên súc vật thí nghiệm và trên ng-

ời bệnh, có khả năng sửa chữa những rối loạn của nhiễm sắc thể, các khuyết tật của phôi thai do dioxin gây nên trên động vật thí nghiệm và khả năng phòng ngừa ung th cho những ngời bị bệnh xơ gan Nh vậy chắc chắn các chế phẩm dầu gấc rất có ích cho những ngời tiếp xúc nhiều với các tia xạ độc hại, các hóa chất độc

và những ngời viêm gan B

_Năm 2000 Viện dinh dỡng đã phối hợp với Cục thực phẩm bộ Y tế, trung tâm CEDERO Bùi Đình Sang, công ty Đông Nam Dợc Dophaco, khoa dinh dỡng Đại học Tổng hợp California Davis gia công sản xuất cho công ty Areca thực phẩm nhiệt đới ( Mỹ ) 10 tấn quả gấc và chiết xuất trên 100kg dầu gấc để tiếp tục công trình thử nghiệm phòng và điều trị các bệnh mãn tính, nhiễm HIV

_Tiếp tục thử nghiệm giá trị sinh học bác sĩ Lê Việt Thắng ( Học viện Quân Y )

và nhóm tác giả viện dinh dỡng khảo sát tác động và hiệu quả sinh học của dầu gấc trên chuột bị nhiễm độc tố Aflatoxin B1 ( AF ) Kết quả đã xác định đợc dầu gấc có khả năng đáp ứng miễn dịch, hạn chế độc tính AFB1 và phục hồi nhanh trạng thái cơ thể chuột Báo cáo nghiệm thu kết quả nghiên cứu đã nhận đợc 2 giải thởng: Giải nhì của VIFOTEC và giải nhì sinh viên nghiên cứu khoa học toàn quốc năm 2000

_Đặc biệt đầu năm 2001, Viện dinh dỡng đã hợp tác với Viện công nghệ sinh học- công nghệ thực phẩm Đại học Bách Khoa Hà Nội chuyển giao công nghệ sản xuất bột gấc tại quy mô gia đình

_Bên cạnh đó Viện quân y 108 đã phối hợp với bộ môn di truyền trờng Đại học Tổng Hợp Hà Nội tiến hành xác định tác dụng của dầu gấc đối với men thuộc chủng Mortimer ( Mỹ ) nhạy cảm với tia xạ So với đối chứng, dầu gấc có khả năng phục hồi rõ rệt và làm bền vững các nấm men đã bị nhiễm xạ, chứng minh khả năng của dầu gấc trong việc sửa chữa AND do tác động của tia tử ngoại

.1.2.Giới thiệu về nguyên liệu gấc:

1.2.1.Cây gấc:

1.2.1.1.Đặc điểm hình thái:

_Cây gấc tên khoa học: Momordica Cochinchinensis Spreng, là 1 loại giây leo, mọc bò lên các giàn, bờ rào, bụi tre, sống khá lâu (có cây sống đến 15-20 năm),rễ mập, mỗi năm khô héo 1 lần nhng năm sau vào mùa xuân lại mọc ra nhiều thân mới Thân cứng nhẵn, có cạnh và khía Mỗi gốc có nhiều dây, mỗi dây có nhiều

đốt, mỗi đốt có lá Lá mọc so le, có 3-5 thùy màu lục sẫm, gốc hình tim, lúc đầu

có lông ở mặt trên, sau nhẵn, gân 5 hình chân vịt, mép lá nguyên hoặc có răng tha không đều, cuống lá dài 2-3cm, có tuyến ở phần giáp với gốc lá, tua cuốn to, đơn.+Hoa đực và hoa cái riêng trên cùng 1 cây Hoa đực mọc ở kẽ lá, lá bắc hình thận

to và rộng, đài có ống ngắn, các thùy hình tam giác nhọn, màu lam sẫm, tràng 5 cánh, màu trắng hoặc ngà vàng, hình trứng thuôn, có lông dày ở mặt trong Hoa cái có lá bắc nhỏ, bầu xù xì Hoa nở vào các tháng 4-5, cánh hoa màu vàng nhạt.+Quả hình bầu dục hoặc hình trứng, có cuống mập, đầu hơi tù hoặc hơi nhọn, dài 12-17cm, mặt ngoài có rất nhiều gai nhọn, khi chín màu đỏ Hạt dẹt, màu đen hoặc xám đen, vỏ ngoài rất cứng có răng tù ở mép, dày 5-6 mm Khoảng tháng 6

có quả non Trong hạt có nhiều hạt xếp thành hàng dọc, quanh hạt có màng màu

đỏ máu, khi bóc màng đỏ sẽ thấy 1 lớp vỏ cứng đen, quanh mép có răng ca tù và rộng trông gần giống con baba nhỏ bằng gỗ gọi là mộc miết tử

+Mùa hoa quả: Tháng 7-12, theo kinh nghiệm của nhân dân ta thì có 2 loại gấc tẻ

+ở Việt Nam gấc đợc trồng từ lâu đời trong nhân dân Cây trồng có giống quả chín màu đỏ và giống quả màu vàng Giống quả vàng hiện thấy trồng ở 1 số vùng núi thuộc tỉnh Sơn La và Lai Châu Giống quả đỏ có 2 loại: quả to và quả nhỏ,

đều đợc trồng nhiều ở vùng trung du và đồng bằng Bắc Bộ

+Gấc thuộc loại cây a sáng và a ẩm, sinh trởng phát triển nhanh trong điều kiện chăm sóc tốt và có đủ giá để leo Hàng năm sau khi quả đợc thu hoạch, cây có hiện tợng rụng lá Để tạo điều kiện cho cây ra nhiều chồi khỏe, ngời ta thờng chặt

bỏ toàn bộ phần thân leo, chỉ chừa lại phần gốc, với mục đích tạo ra thế hệ cây chồi mới, có sức sống mạnh mẽ hơn

1.2.1.3.Trồng gấc:

_Gấc mọc hoang và đợc trồng phân tán khắp nơi nhất là ở miền Bắc bằng cách nhân giống gốc bằng hạt hoặc cành giâm Trong thực tế ngời ta ít trồng bằng hạt vì cây lâu cho quả, năng suất thấp và phẩm chất kém Cây gấc dễ trồng, mọc khỏe, không kén chọn đất và ít phải chăm sóc đặc biệt Gấc a đất nhẹ, đất cát pha hoặc đất phù sa nhng có thể mọc ở đất sỏi đá, đất cát ven biển…

+Giâm bằng cành: Muốn trồng gấc có hiệu quả, vào cuối năm sau khi thu hoạch ngời ta đốn cây và chọn cành bánh tẻ của cây 2-3 tuổi, cắt thành những đoạn dài 40-50 cm , khoanh tròn lại và trồng vào hốc đã chuẩn bị sẵn, dùng phân chuồng

và mùn rác trộn lẫn với đất tốt lấp đầy miệng hố, không tới quá nhiều Khi cây mọc cao cần làm giàn cho cây leo ở thời kỳ cây sinh trởng chú ý tỉa bớt chồi bên, lá ở chỗ quá dày

Năm đầu cây có quả ít, càng về sau càng nhiều Quả chín đến đâu thu đến đó Sau khi thu hết quả cần đốn bỏ thân lá, chỉ để lại đoạn gốc dài Sang xuân cây lại tái sinh Mỗi năm cần bón phân 2 lần vào tháng 3-4 và trớc khi cây ra hoa, mỗi lần khoảng 10-15 kg phân chuồng

+Trồng bằng hạt: chọn quả to, nặng, màu đỏ máu ( gấc nếp ) lấy hạt tơi rửa sạch (không nên lấy hạt đã đồ xôi) Chọn hạt to, mẩy để trồng vào tháng 2-3 dơng lịch, khoảng 3-4 tháng sau mới nảy mầm Có thể ngâm hạt trong nớc ấm vài ngày, dùng dao nhọn tách nhẹ vỏ để cho nảy mầm nhanh hơn Đào hố sâu 80 cm, rộng

50 cm, đổ vào hố khoảng 50kg phân chuồng tơi hoặc phân xanh, phủ 1 lớp đất 20

cm, vùi 2-3 hạt xuống hố sâu độ 2 cm rồi phủ 1 lớp đất bột mỏng lên, cắm que xung quanh, khi mầm đã cao 40-50 cm chỉ để 1-2 mầm còn lại đánh đi trồng nơi khác

1.2.1.2.Cách dùng các bộ phận khác của cây gấc:

_Hạt gấc có tên là mộc miết tử có nghĩa là hạt giống con baba bằng gỗ Có vỏ cứng màu đen xám Dập vỏ bỏ đi còn lại nhân hạt gấc có vị đắng Nhân hạt gấc

có khoảng 55% chất béo; 16,5% chất đạm; 6% nớc; 1,8% tananh Từ nhân hạt…gấc có thể ép lấy dầu Dầu này rất mau khô khi mới ép ra, màu xanh nhạt, dễ bị

ôxy hóa chuyển sang màu vàng sẫm, để ít lâu dễ biến thành keo Có thể dùng làm sơn pha mau khô và vecni Khô hạt dùng làm phân bón Nhân hạt gấc giã nát cho thêm ít rợu, nhân dân ta dùng để bôi chữa viêm sng vú, nhọt độc Năm 1992 các nhà khoa học Trung Quốc ở Bắc Kinh đã chiết suất đợc Momordin từ hạt gấc, chất này có tác dụng ức chế sự tổng hợp protein

_Cùi vàng và vỏ quả gấc: Có vị đắng, có nhiều tinh bột, ngời không ăn đợc Dùng làm thức ăn thêm cho trâu bò, gà vịt hoặc làm phân bón Trong cùi vàng của quả gấc tỷ lệ hàm lợng β-caroten còn cao hơn hàm lợng β-caroten ở phần màng đỏ của hạt gấc, đặc biệt lần đầu tiên đã xác định đợc sự có mặt của vitamin E ( α-tocopherol ) trong phần cùi vàng do đó cùi vàng đợc sử dụng cùng với màng gấc

để sản xuất ra mứt Viga ( 1 sản phẩm bổ sung chất dinh dỡng và vitamin cho cơ thể )

_ Màng đỏ hạt gấc sau khi ép đợc dầu gấc còn khô trong có protit, caroten, chất xơ dùng làm thức ăn thêm cho gia súc.…

_Rễ gấc: còn gọi là Phòng kỷ nam Nhân dân dùng để chữa bệnh đau lng, nhức mỏi gân cốt, tê thấp, sng phù Mỗi lần dùng 12-20 gam dới dạng thuốc sắc kết hợp với 1 số thuốc giảm đau, chống viêm khác nh dây đau xơng…

_Lá và quả gấc non làm rau xanh Trung tâm phát triển hóa sinh đã xác định đợc hàm lợng cao β-caroten ở trong lá gấc nên lá gấc cũng là nguồn nguyên liệu để thu nhận β-caroten

1.2.2.Thành phần hóa học của màng gấc:

_Trong màng đỏ hạt gấc Guichard và Bùi Đình Sang (1941) đã chiết đợc 8% dầu màu đỏ máu, mùi thơm ngon đặc biệt, vị béo, không khé cổ Nếu tính từ quả hiệu suất chừng 1,9 lít đối với 100 kg quả tơi Dầu gấc có chỉ số axit 2, chỉ số iôt 72; gồm 44,4% axit oleic; 7,69% axit stearic; 33,8% axit palmitric; 14,7% axit linoleic là 1 loại vitamin F ( Nguyễn Văn Đàn – Phạm Kim Mãn _ Thông báo d-

A quốc tế ) và nhiều lycopen hơn β-caroten Dầu màng gấc cần đợc bảo quản trong đồ bao gói kín, tránh ánh sáng, để nơi mát

_Ngoài ra còn có 1 số chất vi lợng cần thiết cho cơ thể nh Cu, Fe, coban và đặc biệt kẽm ( rất cần thiết cho ngời bệnh mãn tính về gan ) và selenium_1 chất mới

đợc biết rất cần thiết để phòng chống ung th

1.2.2.1.Lipit:

_Thành phần chính của lipit trong màng gấc là chất béo Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, chất béo có nghĩa là 1 hợp chất hóa học dạng este phức tạp đợc tạo thành

từ glixerin và axit béo

Thông thờng nhóm hợp chất lipit gồm có: chất béo và các chất tơng tự chất béo Các chất này có khả năng hòa tan mạnh trong các loại dung môi hữu cơ không cực nh: hecxan, clorofoc, ete, etylic và petrol trên thực tế không tan trong n… ớc._Lipit cũng có khả năng hòa tan vào chất béo Từ độ hòa tan mạnh của lipit trong dung môi không cực dẫn tới khả năng có thể dễ dàng tách chúng ra khỏi các hợp chất hữu cơ ở dạng liên kết yếu với lipit hoặc dạng tự do có trong màng Một số chất thuộc nhóm lipit trong màng lại liên kết hóa học với gluxit và protit nên khi dùng biện pháp hòa tan bằng dung môi hữu cơ không thể tách chúng ra đợc Để tách những lipit liên kết này cần thiết phải sơ bộ phá phức chất protit-lipit hoặc gluxit-lipit bằng cách dùng rợu etylic hoặc axeton, cũng có thể phá vỡ 1 phần lipit liên kết bằng cách gia nhiệt hoặc thậm chí trong 1 số trờng hợp có thể bằng nghiền mịn

_Lipit bao gồm các nhóm hợp chất: lipit đơn giản, lipit phức tạp, các sản phẩm thủy phân lipit đơn giản và phức tạp

+Lipit đơn giản ( este của axit béo và rợu ): thuộc nhóm này có chất béo (glyxerit) hay còn gọi là dầu và sáp ( cerid )

+Lipit phức tạp (este của axit béo với các nhóm thay thế ): Trong phân tử của chúng ngoài axit béo và rợu còn có các thành phần khác nh axit photphoric, bazơ nitơ, đờng Thuộc nhóm này có photpholipit, glucolipit, aminolipit và sulfolipit

+Sản phẩm thủy phân lipit đơn giản và phức tạp: thuộc nhóm này có axit béo, sterol, rợu, hydrocacbua mạch thẳng và mạch vòng

_Trong hạt dầu phần gluxit chủ yếu là xenlulo và lumixenlulo Các hợp chất này

là thành phần chính của tế bào, các mô thực vật Về phơng diện hóa học tự nhiên, gluxit là những polyhydroxylaldehit hoặc polyhydroxylxeton và có khả năng tạo thành các sản phẩm ngng tụ khác nhau Từ gluxit phức tạp sau khi bị thủy phân sản phẩm cuối cùng tạo thành là các gluxit đơn giản, trong mạch có 5-6 nguyên

tử cacbon

_Theo cấu tạo phân tử có thể chia gluxit thành 2 nhóm: monosacarit và polysacarit Nhóm polysacarit lại đợc chia thành 2 nhóm nhỏ: gluxit có tính đờng hay gọi là polysacarit bậc 1 gồm: disacarit, trisacarit và tetrasacarit; và gluxit không có tính đờng hay gọi là polysacarit bậc 2 bao gồm xenlulo, hemixenlulo, pectin và tinh bột

Trong thực vật các dạng monosacarit dễ dàng chuyển hóa lẫn nhau dới ảnh hởng của các men Loại polysacarit không có tính đờng nh tinh bột, có rất ít trong màng gấc (1-6%) Trong tinh bột lại có đến 0,2-0,7% các nguyên tố khoáng ( chủ yếu ở dạng axit photpho ) và 0,6% axit béo ( chủ yếu có trong thành phần glucolipit ) Hàm lợng pectin cũng chiếm rất ít Xenlulo và hemixenlulo là thành phần chủ yếu của màng gấc

1.2.2.3.Các hợp chất nitơ:

_Chủ yếu là protit, không phải là 1 dạng đồng nhất mà chúng hình thành từ những nhóm tự nhiên, khác nhau về mức độ hòa tan, tỷ lệ các nhóm này liên quan

đến thời gian gieo trồng, sinh trởng và vùng đất

_Về phơng diện hóa học và lý học thì protit hòa tan trong các dung môi có cực

nh nớc, dung dịch muối kiềm, rợu Protit là 1 loại hợp chất không bền, dới tác dụng của nhiệt độ cao, tia bức xạ, các loại dung môi hữu cơ, chúng biến đổi tính chất từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan gọi là biến tính protit Phản ứng biến tính thờng không xảy ra theo chiều nghịch Khi protit bị biến tính mức độ hút nớc giảm đi, khả năng trơng nở kém Tốc độ và mức độ biến tính phụ thuộc

vào nhiệt độ và thời gian đun nóng Protit càng bị biến tính sâu sắc khi nhiệt độ càng cao, thời gian tác động càng dài.

_Hiện tợng biến tính protit đợc ứng dụng trong kỹ thuật khai thác dầu bằng ép hoặc trích ly ở đây chủ yếu là lợi dụng sau khi protit bị biến tính với mức độ nhất

định khiến mối liên kết bền vững giữa phần háo nớc và phần dầu yếu đi, các phân

tử dầu trở nên linh động dễ thoát ra khi ép hoặc trích ly bằng dung môi

_Protit có thể chia làm 2 nhóm: Protit đơn giản ( protein ) và protit phức tạp (proteit)

+Protit đơn giản gồm có: Albumin ( tan trong nớc và dung dịch muối loãng ), globulin (không tan trong nớc, tan trong dung dịch muối trung tính của axit mạnh), glutelin ( tan trong dung dịch kiềm và axit loãng, không tan trong dung môi trung tính ), prolamin ( tan trong rợu 70-80%, không tan trong n-

ớc và rợu tuyệt đối )

+Protít phức tạp gồm có: nucleprotit là loại hợp chất tạo thành từ 1 hoặc 1 số phân tử protit với axit nucleic; lipoproteit là loại phức chất giữa protit và lipit; cromoprotit là loại hợp chất của protit với phần chất mầu; photphoproteit là loại hợp chất proteit với photphat; glucoproteit là hợp chất protit kết hợp với gốc gluxit

1.2.2.4.Chất tro:

_Chất tro đặc trng cho tổng lợng các nguyên tố khoáng của nguyên liệu, ngời ta dùng chỉ số hàm lợng tro thô nghĩa là toàn bộ lợng tro thu đợc sau khi đốt, gồm các nguyên tố vi lợng nh Mg, Ca, K, Fe, S , C, P và các nguyên tố siêu vi l… ợng

nh uran, radi, seri cùng các nguyên tố phóng xạ tự nhiên và hiếm khác.…

_Loại và số lợng nguyên tố khoáng có trong màng gấc chịu ảnh hởng không chỉ ở giống và còn cả điều kiện khí hậu, đất đai Chúng đóng vai trò sinh lý quan trọng trong quá trình trao đổi vật chất Tuy nhiên số lợng chúng phân bố không đều, ở 1

số tế bào và mô có sự tích tụ 1 lợng lớn ( hàng nghìn mg% ), ở 1 số khác lại rất ít ( phần triệu mg% )

_Một điều đáng chú ý là thành phần các nguyên tố khoáng trong tro sau khi đốt

có thể khác với hàm lợng chúng có thể có trong màng Trong quá trình đốt C , H2

và 1 phần O2 bị đẩy ra dạng CO2 và H2O Vì vậy tổng lợng tro có thể thay đổi tùy thuộc vào sự tạo thành các hợp chất mới không bị phân hủy sau khi đốt và sự mất

đi những chất trong quá trình đốt Tuy nhiên sự thay đổi này rất ít cho nên hàm ợng tro thô trong phạm vi nhất định vẫn nói lên 1 cách đầy đủ đặc tính của nguyên tố khoáng

l-1.2.2.5 β -caroten :

_Caroten công thức chung là C40H56, trong dầu chúng là 1 hỗn hợp gồm 2 dạng α

và β-caroten làm cho dầu có màu vàng Tỷ lệ giữa 2 cấu tử có thể khác nhau tùy thuộc vào loại dầu Caroten ở dạng tinh khiết là 1 chất rắn có màu đỏ chói, dễ dàng kết tinh bằng dung môi hữu cơ Ngoài đặc tính màu các hợp chất này còn có tính ẩn vitamin bởi vì chúng dễ dàng chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể

động vật Caroten rất bền với kiềm nhng dễ dàng bị ánh sáng và chất oxi hóa làm biến đổi.

_ α-caroten khác β-caroten về sự sắp xếp các nối đôi trong mạch:

_Trong cơ thể động vật từ β-caroten sẽ thủy phân thành 2 phân tử vitamin A Từ α-caroten sẽ thủy phân thành 1 phân tử vitamin A

β-caroten + H2 –-men carotinaza -> 2 phân tử vitamin A

→Có thể gọi β-caroten là tiền vitamin A

_ β-caroten dới tác dụng của men carotenaza có trong gan và thành ruột, 1 phân

tử β-caroten đợc chuyển thành 2 phân tử vitamin A, nhng trên thực tế, hiệu suất

lý thuyết đó không bao giờ đạt đợc trong cơ thể sinh vật Do đó liều dùng của caroten thờng gấp đôi liều dùng của vitamin A Vitamin A rất cần cho cơ thể, có

β-ảnh hởng tới sự chuyển hóa lipit, nguyên tố vi lợng và photpho, nó duy trì sự hoàn chỉnh của biểu mô nh da và niêm mạc, với sự có mặt của vitamin A các tế bào biểu mô đợc kích thích để sản sinh ra chất nhầy và nếu thiếu vitamin A các tế bào biểu mô này sẽ teo đi thay vào đó là các tế bào sừng hóa, điển hình là bệnh khô mắt, tế bào giác mạc bị sừng hóa làm mất độ trong suốt của giác mạc dẫn tới mù lòa Trong phạm vi thị giác, vai trò của vitamin A đã đợc xác định rõ, nó tham gia vào sự hình thành chất rhodopsin, nếu chế ăn uống thiếu vitamin A thì nồng độ chất rhodopsin ở võng mạc sẽ giảm xuống, các que võng mạc có biến đổi về hình

dạng dẫn tới những rối loạn về thị giác nhất là trong lúc hoàng hôn nh bệnh quáng gà.

_Vitamin A còn là 1 yếu tố cần cho sự sinh trởng Những phụ nữ có thai và trẻ sơ sinh có nhu cầu vitamin A lớn hơn ngời thờng 3,5 - 5mg một ngày ) Vitamin A

có tác dụng tăng sức đề kháng của cơ thể, chống nhiễm khuẩn ở mọi lứa tuổi ( đặc biệt ở trẻ em ) dùng bôi lên các vết thơng, vết loét, vết bỏng làm cho chóng lành và trong bệnh lao phổi

_Xu hớng của y học hiện đại là ít dùng sinh tố A tổng hợp mà dùng β-caroten thiên nhiên nh dầu gấc giúp cơ thể dễ hấp thu và không độc hại cho gan đặc biệt

là ở phụ nữ đang mang thai càng cần cẩn thận Nếu dùng quá liều sinh tố A cũng

sẽ bị thừa sinh tố, biểu hiện đầu tiên là khô mắt, lở quanh môi, nguy cơ gãy xơng háng ở phụ nữ, phồng thóp ở trẻ nhỏ, tăng áp lực nội sọ và giòn xơng ( theo kết…quả nghiên cứu của các nhà y học trờng Đại học Harward ở Mỹ ) vì vậy không nên tự ý dùng các thuốc có vitamin A tổng hợp mà nên thay thế bằng các tiền vitamin A (β-caroten) Dùng β-caroten thiên nhiên rất an toàn, có tác dụng mạnh hơn, hấp thu tốt hơn và quan trọng là không khi nào gây thừa Dầu gấc không có

độc, tuy nhiên nếu dùng nhiều sẽ bị bệnh vàng da, ngừng 1 vài ngày sẽ hết, không

có hại gì đến sức khỏe

_ β-caroten và vitamin A đang đợc nghiên cứu phòng và chữa 1số bệnh ung th Theo GS Olsson JA ( Mỹ ) sử dụng β-caroten thiên nhiên điều trị bệnh nhân HIV/AIDS với liều 120mg/ngày phối hợp với tắm hơi nóng (42oC trong 1 giờ) đã

đạt đợc hiệu quả đáp ứng miễn dịch cao và kéo dài hơn so với điều trị riêng biệt

_Tocopherol tan mạnh trong dầu mỡ và trong các loại dung môi hữu cơ, không tan trong nớc Chúng rất bền đối với kiềm (không bị xà phòng hóa) và axit Tocopherol cũng không bị phân hủy khi đun nhiều lần đến nhiệt độ 120oC trong khoảng thời gian ngắn Ngoài tính chất sinh lý, vitamin E còn có đặc tính là chất chống oxy hóa tự nhiên, bảo vệ cho dầu khỏi bị h hỏng do chất oxy hóa gây nên

_Trong dầu α-tocopherol là 1 hỗn hợp nhiều dạng khác nhau về số lợng và vị trí nhóm metyl ở vòng thơm vì vậy chúng có đặc tính sinh lý và tính chất chống oxy hóa khác nhau.

_ Trong dầu gấc có chứa 1 hàm lợng α-tocopherol ( vitamin E ) tơng đối lớn, có tác dụng bảo vệ sức khỏe nói chung, bảo vệ làn da sáng đẹp, bớt nếp nhăn nói…riêng, nó đã đợc chứng minh có khả năng khử gốc tự do giúp phòng chống bệnh tật và kéo dài tuổi thọ Tia cực tím, hóa chất, khói xe trực tiếp gây tổn th… ơng màng tế bào hay gián tiếp qua việc kích thích tế bào phóng thích ra nhiều gốc tự

do Chính những gốc tự do này đã tấn công màng tế bào, đặc biệt là tế bào da làm cho da bị khô nám, nhăn nheo ở những ng… ời bị viêm da dị ứng hay bị ngứa hoặc rối loạn mầu sắc da do chứa nhiều lgE, α-tocopherol trong dầu gấc có tác dụng làm giảm nồng độ lgE, trả lại mầu sắc bình thờng và làm mất cảm giác ngứa _Theo giáo s Ames của trờng Đại học Berkeley đã tính rằng mỗi ngày các gien của 1 tế bào chịu khoảng 10.000 thơng tổn các gốc tự do cùng các dẫn xuất của chúng Một hệ thống sửa chữa có hiệu quả cho phép thay thế những phần gien bị phá hỏng nhng hệ thống này lại bị mã hóa bởi gien và cuối cùng nó cũng bị hhỏng, nó giải thích mức độ suy tàn của các chức năng khác nhau là theo tuổi tác Gien h hỏng liên quan đến sự nhân lên của tế bào, 1 triệu chứng khởi đầu của ung

th Mỡ trong hệ tuần hoàn oxy hóa bởi các gốc tự do hình thành những mảng xơ vữa động mạch Protein của thủy tinh thể bị oxy hóa sẽ gây ra bệnh đục nhãn mắt Cấu trúc thần kinh bị oxy hóa sẽ giảm trí tuệ và gây ra bệnh Parkinson…Những gốc tự do này đến từ quá trình tiếp xúc với chất gây ô nhiễm ở bên ngoài: mặt trời, uống nhiều rợu, d thừa calo, thuốc lá, ô nhiễm hóa chất, điều trị bằng tia xạ và ô nhiễm bên trong nh… : đốt cháy đờng và mỡ không hoàn toàn thì 50% năng lợng đã phung phí dới dạng gốc tự do

→α-tocopherol (vitamin E ) là 1 trong những chất loại bỏ những stress oxy hóa này Một phân tử vitamin E đợc đặt giữa 1 vài axit béo không no để bảo vệ chúng Nếu 1 gốc tự do tấn công vào thì 1 phân tử vitamin E đợc đặt vào giữa hoặc chuẩn

bị lấy electron tự do

_Vitamin E kiểm soát tính hoạt động của tiểu cầu gây nguy hiểm đối với hệ tim mạch và làm giảm sự tăng sinh của các tế bào cơ trơn, đồng thời tấn công vào thành động mạch trong chống xơ vữa động mạch cũng nh sự tăng sinh đối với 1 vài tế bào ung th, điển hình là ung th gan và ung th vú

_Vitamin E (α-tocopherol ) là 1 tác nhân sinh học đóng vai trò rất quan trọng trong y học hiện đại Vitamin E là 1 yếu tố không thể thiếu đợc của quá trình sinh sản Tác động này không chỉ ở 1 giới mà là ở cả nam và nữ

RCH3

O123487

6 5

CH3

H3C

CH3HO

α - Tocopherol (5, 7, 8 tri metyl tocol)

1.2.2.7 Lycopen:

_Lycopen thuộc nhóm chất màu hòa tan trong chất béo ( carotenoit ) Điều đáng chú ý là nếu để quả gấc càng chín thật già thì trong màng đỏ lợng β-caroten sẽ giảm đi còn lợng lycopen sẽ tăng lên

_Lycopen là sắc tố tự nhiên đợc tổng hợp từ thực vật và vi sinh vật.Trong hơn 600 carotenoit khác nhau thì lycopen là 1 carotenoit đợc phát hiện thấy chủ yếu có ở trong huyết tơng của ngời Lycopen là chất có tác dụng chống oxy hóa xà phòng

và điều trị ung th tuyến tiền liệt Khi vào trong cơ thể ngời, lycopen không có hoạt tính vitamin, nó lắng đọng ở trong gan, phổi, tuyến tiền liệt, ruột, biểu bì da Chúng tập trung ở màng tế bào nhiều hơn những carotenoit khác

_Lycopen là 1 dãy hở carotenoit cha bão hòa, nó có màu đỏ của cà chua, da hấu Lycopen có cấu tạo nh… sau:

_Những kết quả nghiên cứu khoa học gần đây đã xác định hỗn hợp các carotenoit bao gồm: α,β,γ caroten và lycopen có hoạt tính chống oxy hóa, phá hủy các gốc

tự do tốt hơn 1 mình β-caroten và hỗn hợp này có tác dụng đa dạng, tác động lên nhiều loại gốc tự do khác nhau Do vậy hiện nay ngời ta u tiên sử dụng hỗn hợp các carotenoit để sản xuất các chất bổ sung dinh dỡng hơn là dùng 1 mình β-caroten

_Hơn nữa thành phần lycopen trong quả gấc đã quét loại oxy đơn độc trong cơ thể tốt hơn β-caroten Cũng nh β-caroten và α-tocopherol, lycopen là 1 trong những chất quan trọng trong quá trình chuyển hóa sinh học, là chất chống oxy hóa bảo vệ sự toàn vẹn màng tế bào

_Theo những nghiên cứu các trạng thái khác nhau của carotenoit bao gồm lycopen, đã đánh giá đợc mối tơng quan giữa lycopen với bệnh ung th cổ tử cung Chỉ có lycopen mới đa ra đợc kết qủa phòng ngừa bệnh Nghiên cứu những carotenoit khác bao gồm lycopen, vitamin A và E ở trong huyết tơng và màng cổ

tử cung thu đợc từ 87 ngời phụ nữ ( 27 ngời mắc bệnh ung th, 33 ngời là mắc bệnh ung th giai đoạn đầu, 27 ngời không mắc bệnh ung th ) thì những ngời phụ nữ bị ung th ( u ác tính ) có hàm lợng lycopen, các carotenoit khác nh vitamin A

và E trong huyết tơng thấp hơn so với những phụ nữ ung th giai đoạn đầu và không bị ung th Những nghiên cứu tiếp ở 147 ngời phụ nữ mắc bệnh ung th cổ tử cung nặng với 191 ngời không mắc bệnh ung th → lợng lycopen tìm thấy thấp hơn rất nhiều ( ở mức đáng chú ý ) đối với những ngời mắc bệnh ung th Điều này càng chứng tỏ vai trò của lycopen trong việc phòng ngừa bệnh ung th cổ tử cung

ở phụ nữ Trong tơng lai thì lycopen đợc xem nh là 1 phát hiện đáng ngạc nhiên

và nhiều triển vọng trong việc phòng ngừa bệnh tật, lây nhiễm

Licopen

1.3.Các phơng pháp thu nhận dầu gấc:

1.3.1.Ph ơng pháp ép cơ học:

_ép dầu bằng máy ép hoặc bằng các cây ép nh nhân dân ta vẫn làm để ép dầu lạc, dầu vừng Màng đỏ đã sấy khô ( 70-80… oC ), tán nhỏ, đem đồ lên rồi ép Làm khan nớc rồi lọc lấy dầu đóng vào chai, lọ để chỗ tối, tránh ánh sáng.…

_Thiết bị thu nhận dầu thờng sử dụng các máy ép hiện đại kiểu 1 xoắn nh EP, D100 là loại chuyên dùng ép 1 lần hoặc ép lại khô qua ép vỡ nên về cấu tạo…máy luôn tạo ra đợc áp lực cao, nguyên liệu ép lại có tính đàn hồi lớn ( do độ ẩm bột ép thấp, do ít dầu ) làm cho nhiệt độ ép cao Đây chính là nguyên nhân gây cho dầu ép sẫm màu, khô dầu nâu xám và các chi tiết chóng mòn

_Ưu điểm của phơng pháp: thao tác đơn giản, dầu ép không độc, có thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

_Nhợc điểm của phơng pháp: phơng thức ép chỉ có thể tận dụng đợc khoảng 70% số lợng chất béo có trong nguyên liệu Với những máy ép hiện đại nhất cũng không vợt quá 85%, đặc biệt đối với nguyên liệu ít dầu nh màng gấc thì hiệu quả kinh tế thấp do tổn thất dầu trong quá trình nghiền nguyên liệu, trong quá trình

60-ép Muốn vợt quá hiệu suất đó đòi hỏi phải nâng lực cơ học lên 1 giới hạn quá cao, mặt khác đa nhiệt độ của nguyên liệu lên quá giới hạn sẽ gây ra những biến

đổi thành phần và cấu tạo các glixerit Do vậy quá trình ép ngời ta cũng đã tiến hành nghiên cứu đa ra những quy trình ép thích hợp đối với nguyên liệu, thay thế cho việc sử dụng 1 chế độ kỹ thuật chung cho tất cả các loại nguyên liệu, rất rõ ràng mỗi loại nguyên liệu do thành phần và tính chất khác nhau mà áp dụng 1 chế

độ xử lý khác nhau thì quá trình ép mới thuận lợi và triệt để Bên cạnh đó ở đại bộ phận các cơ sở hiện nay đều sử dụng quy trình ép 2 lần nhằm nâng cao năng suất

1.3.2.Ph ơng pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ:

_Cách làm: Xay nhỏ gấc đã sấy khô rồi chiết bằng xăng nhẹ sau đó bốc hơi dung môi ở 80oC và áp lực thấp để thu hồi dung môi, làm khan nớc trong dầu gấc Cặn còn lại là dầu gấc, để lâu dầu gấc này sẽ để lắng 1 lớp tinh thể caroten

_Ưu điểm của phơng pháp: Cho hiệu suất tách dầu cao, hàm lợng dầu ở trong bã chỉ còn khoảng 0,6-0,8% Phơng pháp này còn có u điểm lấy đợc dầu từ những nguyên liệu không thể áp dụng phơng pháp ép ( hàm lợng chất béo < 20% )

_Nhợc điểm của phơng pháp: Dầu lấy ra bằng phơng pháp trích ly về phơng diện chất lợng có kém hơn so với phơng pháp ép do việc loại trừ dung môi ra khỏi dầu cha triệt để do đó có hạn chế nhất định trong việc sử dụng dầu vào công nghiệp thực phẩm Vì vậy xu hớng công nghệ hiện nay chủ yếu là ứng dụng các quy trình công nghệ liên hợp giữa ép cơ học và trích ly Nguyên liệu trớc hết thực hiện quá trình ép rồi sau đó đa bã ép tiến hành trích ly Dầu ép cơ học chủ yếu dùng vào thực phẩm, dầu ép trích ly chủ yếu sử dụng trong công nghiệp

Một nhợc điểm nữa của phơng pháp này là trích ly bằng dung môi hữu cơ cần có

hệ thống thiết bị trích ly khá phức tạp, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao, phải tuyệt đối an toàn, có thiết bị chống cháy nổ

1.3.3.Ph ơng pháp trích ly dầu gấc bằng công nghệ enzim:

_Một trong những thành tựu to lớn của khoa học và công nghệ trong thời gian gần đây là các nghiên cứu về enzim (men) về cấu trúc hóa học và các cơ chế xúc tác kỳ diệu của enzim – xúc tác sinh học Enzim đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong nghành công nghệ sinh học hiện đại Hiện nay enzim đã đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, trong y dợc Chính vì điều…này mà enzim đã đợc đa vào nghiên cứu thử nghiệm để tách dầu gấc nhờ đặc tính xúc tác sinh học của nó

_Trong phơng pháp này ngời ta cho enzim tiếp xúc với màng gấc nh là 1 cơ chất trong điều kiện pH, to, thời gian thủy phân thích hợp để cho enzim hoạt động phá hủy màng tế bào, nhờ đó mà các phân tử dầu linh động tách ra, sau đó ta ly tâm tách nớc và tạp chất để thu đợc dầu thô

_Thiết bị thu nhận dầu trong phơng pháp này là máy ly tâm thể rắn dùng để phân

ly các tạp chất thể rắn phân tán trong dầu Trong thực tế sử dụng, việc dùng các máy ly tâm để loại trừ nớc ở trong dầu rất có hiệu quả, nó có thể loại trừ tất cả các loại tạp chất với 1 hàm lợng rất ít và ở trạng thái phân tán rất nhỏ Ngày nay các máy ly tâm, đặc biệt là các máy ly tâm siêu tốc đợc ứng dụng rất rộng rãi._Ưu điểm của phơng pháp: thao tác đơn giản, dễ thực hiện, thiết bị không phức tạp ứng dụng đợc công nghệ enzim vào sản xuất, enzim mang bản chất protein nên dầu gấc tách ra bằng phơng pháp này không độc, có mùi vị đặc trng, có thể dùng trong công nghiệp thực phẩm Quá trình tiến hành ở to thấp nên không ảnh hởng tới các thành phần của màng gấc

1.3.3.1.Một số enzim ứng dụng trong ph ơng pháp:

1.3.3.1.a.Enzim xenlulaza:

_Xenlulaza là 1 hệ enzim phức tạp xúc tác sự thủy phân xenluloza thành xenlobioza và cuối cùng thành glucoza Sự phân giải xenluloza dới tác dụng của

hệ enzim xenlulaza xảy ra theo 3 giai đoạn chủ yếu sau:

+Trong giai đoạn thứ nhất, nguyên thể chuyển thành xenluloza hòa tan dới tác dụng của tác nhân C1, xenluloza

+Trong giai đoạn thứ 2 xenluloza ( đã biến đổi sau giai đoạn 1 ) bị thủy phân

d-ới tác dụng xúc tác của hệ enzim thủy phân 1,4-glucanaza ( Exo tocopherol - 1,4-glucanaza và endo-α-tocopherol-1,4 glucanaza) tạo thành

α-đờng xenlobioza Exo-α-1,4-glucanaza xúc tác việc tách ra 1 cách liên tiếp các đơn vị glucoza từ đầu không khử của chuỗi xenluloza.Endo-α-1,4 glucanaza có khả năng phân cắt liên kết α-tocopherol -1,4 glucozit ở bất

kỳ chỗ nào bên trong chuỗi xenluloza

+ở giai đoạn cuối cùng, dới tác dụng của enzim xenlobiaza ( α-Glucozidaza ), đờng xenlobioza bị thủy phân thành glucoza

_Nhiệt độ tối u của xenlulaza là 40-50oC Enzim xenlulaza thờng đợc tổng hợp mạnh mẽ ở các giống nấm mốc nh Aspergillus, Penicillium, Trichoderma…

nhiều vi khuẩn và xạ khuẩn cũng có khả năng tổng hợp xenlulaza cao

_Trong khoảng vài chục năm gần đây, nhiều nớc trên thế giới đã chú ý nghiên cứu sản xuất các chế phẩm xenlulaza nhằm mục đích sử dụng xenluloza là loại nguyên liệu rất dồi dào trong thiên nhiên với hiệu quả kinh tế cao hơn, ngời ta cũng dùng xenlulaza để phân giải xenluloza nhằm mục đích khai thác các hợp chất tự nhiên nằm trong nguyên liệu thực vật

_Chế phẩm enzim sử dụng trong phơng pháp này là Xenlulaza:Xenlulaza Onozuka R-10 ( đợc tổng hợp từ nấm mốc Trichoderma viride )

+Đặc tính của sản phẩm: Chế phẩm Xenlulaza có khả năng phân hủy xenluloza

tự nhiên nh xenluloza cacboxymetyl hay xenluloza hydroxyetyl Xenlulaza xúc tác thủy phân liên kết 1,4-b-D-glucozit trong chuỗi xenluloza bởi hệ enzim thủy phân b-D-glucanaza Exoglucanaza hoạt động là chủ yếu và tạo ra sản phẩm cuối cùng là đờng xenlobioza b-glucozit xúc tác thủy phân liên kết còn lại b-D-glucozit từ đầu cuối cùng của phân tử xenluloza Trong tự nhiên, xenluloza đợc tìm thấy dới dạng kết hợp với 1 số hợp chất nh hemixenluloza, chất xơ và pectin Xenlulaza chứa 1 số chất hoạt động để phá vỡ các hợp chất trên và phá vỡ thành tế bào

+Tính chất lý, hóa học:Hầu hết chế phẩm Xenlulaza đều đợc nghiên cứu ở pH tối thích , có tính hòa tan và khả năng tạo thành amino axit Sự ổn định nhiệt độ

và chất nền đặc trng có thể bị thay đổi Tuy nhiên một điều đáng chú ý rằng thông thờng chế phẩm Xenlulaza chứa các enzim hoạt động khác nhau và các enzim hoạt động này có thể làm ảnh hởng đến tính chất của chế phẩm Xenlulaza

Chế phẩm enzim Xenlulaza hoạt động trong khoảng pH 3 – 7, thông thờng pH tối thích nhất là trong khoảng 4 – 5 Nhiệt độ tối u nhất của chế phẩm enzim này là 40 – 50oC.

+Chất ức chế: Xenlulaza bị ức chế bởi phản ứng lại của các sản phẩm nh glucoza, xenlobioza Thủy ngân ức chế hoạt độ xenlulaza 1 cách rõ rệt hơn trong khi các ion kim loại nh Mn, Ag, Cu, Zn thì lại ức chế hoạt độ xenlulaza yếu hơn

+Tính ổn định và bảo quản: Hoạt độ của chế phẩm Xenlulaza sẽ bị vô hoạt sau

10 - 15 phút ở nhiệt độ 80oC Chế phẩm Xenlulaza hòa tan ở pH 5 -7 và ổn định

ở 4oC trong 24 giờ Những sản phẩm này nên bảo quản ở 4oC, ở nơi khô ráo và

đợc đựng trong các bình, lọ kín Nếu bảo quản chế phẩm nh vậy sẽ giữ ổn

định đợc chế phẩm trong vài tháng mà không bị mất hoạt độ

+ứng dụng: Chế phẩm Xenlulaza đợc sử dụng rộng rãi trong việc tách nguyên sinh chất thực vật, chế phẩm này luôn luôn kết hợp với Macerozyme R10 (cat.no.28302) Nguyên sinh chất có nguồn gốc từ những tế bào thực vật, cũng không khác biệt với thành tế bào, chúng đợc sử dụng để nghiên cứu virut thực vật, nghiên cứu quá trình trao đổi chất và những thí nghiệm về sự thay đổi di truyền

+Polygalacturonaza ( polygalacturonit – glucanohydrolaza ) là enzim xúc tác

sự thủy phân liên kết 1,4 glucozit trong phân tử pectin Ngoài các enzim chủ yếu kể trên, tham gia sự phân giải các hợp chất pectin còn có enzim protopectinaza xúc tác sự phân giải protopectin không tan thành pectin hòa tan và enzim transeliminaza xúc tác sự phân cắt các hợp chất pectin bằng con đờng khác con đờng thủy phân tạo thành galacturonit mạch ngắn hơn với liên kết kép ở giữa nguyên tử cacbon số 4 và 5

_Các enzim thủy phân pectin có tính bền với nhiệt (nằm trong khoảng 45-52oC)

và pH hoạt động tối u khác nhau nh:exopolygalacturonaza của Aspergillus

awamori 16 có pH tối u là 3,5; endopolymetygalacturonaza có pH tối u là 4,2 còn

pectinesteraza có pH tối u là 5 Thực vật thợng đẳng và vi sinh vật có khả năng tổng hợp pectinaza, các chế phẩm pectinaza thờng đợc tách từ canh trờng nuôi cấy Aspergillus niger, Aspergillus awamori và 1 số chủng giống Penicillium,

Rhizopus Một số vi khuẩn và nấm men cũng có khả năng sinh tổng hợp mạnh

pectinaza

_Chế phẩm enzim sử dụng trong phơng pháp này là Pectinex Ultra SP-L

+Miêu tả: Pectinex Ultra SP-L là chế phẩm enzim pectolytic hoạt tính cao đợc sản xuất bởi chủng Aspergillus Aculeatus đã lựa chọn Chế phẩm enzim này chứa hoạt tính pectolytic và hemicellulolytic Chúng có khả năng phân hủy thành tế bào thực vật

+Đặc tính sản phẩm: Pectinex Ultra SP-L là chất lỏng mầu nâu có mùi của sản phẩm lên men nhẹ và pH khoảng 4,5

+Hoạt tính: Pectinex Ultra SP-L có hoạt tính tiêu chuẩn là 26000 PG/ml ( pH 3,5 ) Hoạt tính tiêu chuẩn đợc xác định bằng cách đo sự giảm độ nhớt của dung dịch axit pectic ở pH 3,5 và 20oC ( 680F )

+Độ an toàn: Các thành phần hoạt tính của Pectinex Ultra SP-L hòa tan tốt trong nớc ở mọi nồng độ sử dụng thông thờng, enzim có thể bị đục nhng không ảnh hởng tới hoạt tính của sản phẩm hoặc đặc tính sử dụng của sản phẩm

+Khía cạnh an toàn thực phẩm: Sản phẩm tuân thủ những điều kiện của

ٲ FAO/WHO JECFA và FCC đã chỉ ra về đặc tính của enzim thực phẩm, bổ sung tối đa 102 nấm mốc/g Sản phẩm đợc đóng gói vô trùng sau khi đã lọc tiệt trùng vì thế thực tế nó vô khuẩn

+ứng dụng: chế phẩm đợc thiết kế đặc biệt cho xử lý ngâm ủ rau quả và chiết dịch tế bào thực vật Các pectin hòa tan cũng nh các thành phần polyccharide gây đục cũng đợc thủy phân hiệu quả Pectinex Ultra SP-L đợc ứng dụng trong ngâm ủ và chiết xuất rau quả dẫn tới tăng đáng kể công suất tách phần dịch chiết và phần xác quả ( trong ép, chiết ) và hiệu suất chiết cao hơn

1.3.3.1.c.Enzim Termamyl ( α -amylaza ):

_ α-amylaza xúc tác sự thủy phân liên kết á-1,4 glucozit nội mạch ở bất kỳ vị trí nào trong phân tử tinh bột Với cơ chất là amiloza, á-amylaza cho sản phẩm thủy phân chủ yếu là maltoza ( 87% ) và 1 ít glucoza Với cơ chất là amilopectin, α-amylaza chỉ thủy phân liên kết 1,4 không thủy phân liên kết 1,6; sản phẩm tạo thành là các dextrin phân tử thấp

_ α-amylaza tơng đối bền với các tác dụng nhiệt, α-amylaza của nấm mốc có to

tối u là 50-52oC, α-amylaza của mầm hạt có to tối u là 58-60oC, α-amylaza của nhiều vi khuẩn có to tối u là 70-90oC Tính bền nhiệt của … α-amylaza là do có canxi ổn định cấu trúc bậc ba của phân tử enzim

_ α-amylaza thờng thể hiện hoạt tính trong vùng axit yếu, α-amylaza của nấm mốc có pH tối u là 4,5-4,9; của vi khuẩn ở pH 5,9-6,1 ở pH<3 đa số α-amylaza

bị vô hoạt hoàn toàn trừ α-amylaza của Aspergillus niger có thể chịu đợc pH 2,8.Những chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp α-amylaza có ý nghĩa công nghiệp: Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Aspergillus ozyae

2,5-_Chế phẩm enzim sử dụng trong phơng pháp này là Termamyl SC

+Miêu tả: Termamyl SC là chế phẩm enzim α-amilaza rất bền nhiệt, dạng lỏng thu đợc từ chủng vi khuẩn biến đổi gen Bacillus Theo danh pháp quốc tế, Termamyl SC là 1,4 α-D-glucan glucano-hydrolase ( EC3.2.11 ).

Termamyl SC là enzim dịch hóa mới thủy phân các mối liên kết 1,4α-glucosid trong mạch amylose và amylopectin Sản phẩm của quá trình thủy phân này

là các dextrin, oligosaccharid và glucose Kết quả làm giảm nhanh chóng độ nhớt dịch cháo, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đờng hóa tiếp theo +Dạng thể hiện: Termamyl SC là chất lỏng màu nâu sáng, tỉ trọng: 1,20- 1,25g/ml

+Hoạt tính: Termamyl SC đợc chuẩn hóa chứa 120 KNU/g

+Điều kiện hoạt động: Nhiệt độ tối u là 90-95oC, pH tối u: hoạt động trong dải

pH rộng ( không yêu cầu điều chỉnh pH trong quá trình dịch hóa ), yêu cầu về canxi không đáng kể

+Lợng sử dụng: Đề nghị sử dụng hàm lợng 0,35-0,45 kg Termamyl SC/tấn tinh bột cho dịch hóa toàn bộ nồi cháo

+Bảo quản: Giữ ở điều kiện khô mát, ở điều kiện 5oC duy trì hoạt lực nh công

bố ít nhất 6 tháng

1.3.3.2.Các yếu tố ảnh h ởng tới tốc độ phản ứng của enzim:

1.3.3.2.a.ảnh h ởng của nồng độ enzim:

_Nói chung trong điều kiện thừa cơ chất thì khi nồng độ enzim tăng vận tốc phản ứng tăng Khi nồng độ enzim bão hòa với nồng độ cơ chất thì nồng độ enzim tăng nhng vận tốc thì không thay đổi

Đờng biểu diễn ảnh hởng của nồng độ enzim lên vận tốc phản ứng

1.3.3.2.b.ảnh h ởng của nồng độ cơ chất:

_Trong các phản ứng do enzim xúc tác trớc hết tạo thành phức chất trung gian giữa enzim và cơ chất Sau đó phức chất này chuyển hóa tiếp tục tạo thành sản

E [E]th

V

Vmax

phẩm cuối cùng và enzim tự do, enzim lại tiếp tục kết hợp với phân tử cơ chất khác.

Giả sử phản ứng chỉ có 1 cơ chất S và tạo thành sản phẩm P, phản ứng xảy ra nhsau:

ES là phức trung gian “ Enzim – cơ chất “ Tốc độ phản ứng tỷ lệ với nồng độ phức chất trung gian này Nồng độ ES càng cao, tốc độ phản ứng càng lớn, khi toàn bộ lợng enzim trong phản ứng đều tham gia vào phức ES, tốc độ phản ứng sẽ

Trong đó: Km là hằng số phân ly phức chất hay hằng số Michaelis

Đây là phơng trình Michaelis – Menten

[S]

+Nếu [S] << Km -> V = Vmax - , tức là ở nồng độ cơ chất thấp vận tốc

v

Km

phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ cơ chất S

+Nếu [S] >> Km -> V = Vmax , tức là vận tốc phản ứng đạt cực đại, không phụ

thuộc vào nồng độ cơ chất S Nh vậy [S] đã đủ lớn đến mức nào đó, nếu tiếp tục tăng [S] thì vận tốc v cũng không tăng theo, ảnh hởng kìm hãm thừa cơ chất -> vận tốc phản ứng giảm do đó phải khống chế nồng độ cơ chất ở độ lớn vừa

đủ

Vmax

+Nếu [S] = Km -> V = - tức là vận tốc phản ứng bằng 1 nửa vận tốc cực đại 2

_Phơng trình Michaelis – Menten không chỉ đúng trong trờng hợp 1 cơ chất S tạo thành 1 sản phẩm P mà nó cũng đúng trong những trờng hợp phức tạp hơn, phản ứng gồm 2 hay nhiều cơ chất tạo thành nhiều sản phẩm.

1.3.3.2.c ả nh h ởng của chất kìm hãm:

_Tất cả các chất gây biến tính protein đều là những chất kìm hãm không đặc hiệu của enzim Các chất này có tác dụng kìm hãm tất cả các enzim Ngoài ra có nhiều chất khác không làm biến tính protein enzim nhng vẫn làm giảm hoạt độ xúc tác của nó

+Các chất kìm hãm cạnh tranh: là những chất kìm hãm thuận nghịch enzim , có cấu trúc tơng tự cơ chất, kết hợp ngay vào trung tâm hoạt động chiếm chỗ cơ chất Chất kìm hãm I và cơ chất S đều cạnh tranh với nhau để kết hợp với enzim Vận tốc phản ứng sẽ phụ thuộc vào tơng quan nồng độ của S và I cũng

nh tơng quan ái lực giữa S và I đối với enzim

làm giảm ái lực của enzim với cơ chất vì thế mà thời gian phản ứng sẽ lâu hơn để đạt đợc tốc độ cực đại Để đạt đợc tốc độ phản ứng cực đại đòi hỏi môi trờng phải có nồng độ cơ chất đủ lớn hay khi nồng độ cơ chất đủ lớn có thể loại trừ đợc kìm hãm cạnh tranh.

+Các chất kìm hãm không cạnh tranh: kết hợp với phân tử enzim ở chỗ khác trung tâm hoạt động làm thay đổi dạng không gian của phân tử enzim theo hớng không có lợi cho hoạt tính xúc tác của nó do đó làm giảm tốc độ phản ứng -> tốc độ cực đại khi có mặt của chất kìm hãm < tốc độ cực đại khi không có mặt của chất kìm hãm

Vm

VmI =

1+ ( [I] / KI )

Nh vậy không bao giờ ta đạt đợc tốc độ cực đại nh trờng hợp không có

chất kìm hãm ( nhng thời gian đạt đợc tốc độ cực đại là nh nhau )

+Các chất kìm hãm phi cạnh tranh: các chất này kết hợp với phức chất ES mà không kết hợp với enzim tự do Tác dụng kìm hãm không bị loại trừ khi tăng nồng độ cơ chất Kiểu kìm hãm này thờng gặp đối với phản ứng nhiều cơ chất trong đó có tạo thành nhiều phức chất trung gian khác nhau

Vm

VmI = -

1 + ( [I] / KI )

Tốc độ cực đại đạt đợc < tốc độ cực đại khi không có chất kìm hãm

Không bao giờ đạt đợc tốc độ cực đại = tốc độ cực đại khi không có chất kìm hãm nhng thời gian cũng nh nồng độ cơ chất để đạt tốc độ cực đại thấp hơn

Đờng biểu diễn ảnh hởng của các chất kìm hãm lên tốc độ phản ứng

1.3.3.2.d ả nh h ởng của các chất hoạt hóa:

_Các chất hoạt hóa có thể làm tăng hoạt độ enzim bằng cách giản tiếp hay trực tiếp

+Hoạt hóa gián tiếp: các chất hoạt hóa làm tăng tốc độ phản ứng enzim bằng loại trừ chất kìm hãm khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia phản ứng nhng không tác dụng trực tiếp với phân tử enzim

+Hoạt hóa trực tiếp: các chất hoạt hóa thờng tác dụng vào trung tâm hoạt động của enzim hoặc làm biến đổi cấu hình không gian của phân tử enzim theo hớng có lợi cho hoạt động xúc tác Nhiều ion kim loại thờng tác dụng theo kiểu này

1.3.3.2.e ả nh h ởng của nhiệt độ đến phản ứng của enzim:

_Theo quy luật hóa học thông thờng, vận tốc phản ứng enzim càng tăng khi tăng nhiệt độ, nhng vì enzim có bản chất protein do đó khi nhiệt độ tăng tới 1 giới hạn nào đó thì vận tốc enzim bị giảm do sự biến tính của protein

Trong khoảng nhiệt độ mà enzim cha bị biến tính thì hệ số nhiệt độ của đa số enzim vào khoảng 1,4 – 2 lần Nghĩa là khi tăng nhiệt độ lên 10oC thì vận tốc phản ứng lên từ 1,4 – 2 lần Khi bắt đầu có sự biến tính protein thì xảy ra 2 hiện tợng: Một mặt vận tốc vẫn tăng theo sự tăng nhiệt độ, mặt khác vận tốc biến tính protein xảy ra nhanh hơn Kết quả là vận tốc phản ứng giảm dần tới đình chỉ hoàn toàn

Km

1

−

] [

! Bookmar

k n

ot defined

(1)

(2)(3)

Km

−