Nghiên cứu quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Tính câp thiết của đề tài Lycopen là một caroten, là một trong những chất chống oxy hóa có hoạt tính mạnh trong tự nhiên. Lycopen có rất nhiều chức năng có lợi cho sức khỏe con người như giảm được ung thu bàng quang, tuyến tiền liệt, tiêu hóa, giảm lượng cholesterol, phòng tránh các bệnh về tim mạch, rối loạn lipid máu, đóng vai trò quan trọng đối với hệ miễn dịch… Chính nhờ những công dụng có lợi của lycopen đối với sức khỏe mà nó được quan tâm và nghiên cứu khá nhiều, được bổ sung vào các thực phẩm chức năng để cải thiện sức khỏe con người. Ngoài ra lycopen còn được sử dụng rộng rãi để làm màu thực phẩm. Lycopen được tổng hợp trong tự nhiên nhờ vi sinh vật và thực vật nhưng không có ở động vật. Cơ thể không thể tự tổng hợp được lycopen mà phải bổ sung từ thức ăn hàng ngày. Lycopen có nhiều trong một số cây thực vật có quả màu đỏ như cà chua, gấc, dưa hấu, bưởi đào,… nguồn cung cấp lycopen chủ yếu cho con người cà chua và các sản phẩm từ cà chua tuy nhiên hiện nay dưa hấu được xem như là một nguồn cung cấp tiềm năng của lycopen nhờ chứa nhiều lycopen ở dạng đồng phân cis dễ dàng hấp thụ mà không cần qua chế biến. Ở Việt Nam dưa hấu được trồng khá nhiều với sản lượng lớn và ngày càng tăng, Bộ Công Thương cho biết, dưa hấu là loại nông sản ngắn ngày, dễ chuyển đổi diện tích, nên thường được đưa vào trồng tăng vụ xen kẽ với các loại nông sản khác, do đó không xây dựng được quy hoạch vùng trồng, sản lượng dưa hấu thường không ổn định. Hiện nay, tiêu thụ dưa hấu tại thị trường trong nước khoảng 80% tổng sản lượng thu hoạch của cả nước, còn lại khoảng 20% dành cho xuất khẩu. Với lượng dưa hấu sản xuất hằng năm lớn tuy nhiên việc tiêu thụ chủ yếu là tiêu thụ như một loại trái cây tươi vì thế không ổn định, nhiều lúc lượng dưa sản xuất nhiều nhưng khả năng tiêu thụ thấp làm cho lượng dưa hấu sản xuất ra không tiêu thụ được gây thiệt hại nhiều về mặt kinh tế cho người nông dân cũng như ảnh hưởng lớn đến môi trường. Với nhu cầu sử dụng ngày càng cao lycopen cũng như là nguồn nguyên liệu giàu lycopen dồi dào từ dưa hấu, việc sử dụng dưa hấu cho nghiên cứu lycopen là một vấn đề không những có ý nghĩa lớn trong việc tạo ra sản phẩm nâng cao sức khỏe cộng đồng mà còn giúp nâng cao giá trị kinh tế cho dưa hấu, bảo vệ môi trường. Chính vì vậy em tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm”. 2. Mục đích nghiên cứu đề tài Xác định thành phần hóa học của dưa hấu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lycopen từ dưa hấu, từ đó xây dựng quy trình tách chiết lycopen từ dưa hấu. Ứng dụng sản xuất sản phẩm nectar dưa hấu bổ sung lycopen. 2 Chương 1 3 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về lycopen 1.1.1 Đặc diểm của lycopen Lycopen là một sắc tố caroten là thành viên của họ carotenoid là chất màu tự nhiên của một số loại rau quả, được tìm thấy trong nhiều loại rau quả có màu đỏ như cà chua, dưa hấu, đu đủ, ổi đỏ, bưởi đỏ nhưng không có trong dâu tây hay anh đào. Mặc dù lycopen về mặt hóa học là một loại caroten, nhưng nó không có hoạt tính của vitamin A. Thực phẩm không có màu đỏ cũng có thể chứa lycopen, chẳng hạn như các loại đỗ, đậu. Ở thực vật, tảo và các sinh vật có khả năng quang hợp khác, lycopen là một hợp chất trung gian quan trọng trong tổng hợp sinh học nhiều loại carotenoid, bao gồm cả beta caroten, hợp chất đóng vai trò trong quá trình tạo ra sắc tố đỏ, vàng hay cam259. Giống như mọi carotenoid khác, lycopen là một hydrocarbon không bão hòa, nghĩa là một alken không thay thế. Về mặt cấu trúc, lycopen là một tetraterpen và được tổ hợp từ 8 khối isopren chỉ bao gồm cacbon và hydro. Nó không hòa tan trong nước. Mười một liên kết đôi tiếp hợp của lycopen tạo ra màu đỏ đậm và hoạt tính chống ôxi hóa cho nó25.

MỤC LỤ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về lycopen 3

1.1.1 Đặc diểm của lycopen 3

1.1.2 Công thức hóa học, khối lượng phân tử và công thức cấu tạo 3

1.1.3 Tính chất đặc trưng 4

1.1.4 Tác dụng dược lý và công dụng 5

1.1.4.1 Con đường hấp thụ lycopen 5

1.1.4.2 Tác dụng của lycopen đối với sức khỏe 5

1.2 Giới thiệu về dưa hấu 7

1.2.1 Giới thiệu 7

1.2.2 Đặc điểm phân bố 8

1.2.3 Đặc tính thực vật 8

1.3 Giới thiệu về sản phẩm nectar quả 10

1.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình chiết 11

1.4.1 Giới thiệu sơ lược về chiết 11

1.4.2 Phân loại phương pháp chiết 12

1.4.3 Yêu cầu đối với dung môi[29] 13

1.5 Giới thiệu về hệ thống sắc ký 13

1.5.1 Định nghĩa sắc ký 13

1.5.2.Phân loại sắc ký 13

1.5.3 Sắc ký lỏng hiệu năng cao 14

1.6 Tổng quan về các nghiêu cứu chiết tách lycopen trong và ngoài nước 15

1.6.1 Các nghiên cứu ngoài nước 15

1.6.2 Các nghiên cứu trong nước 16

Chương 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊU CỨU 18

2.1 Nguyên liệu 18

2.2 Dụng cụ và thiết bị 18

2.3 Phương pháp nghiên cứu 18

2.3.1 Phương pháp vật lý, hóa lý 18

2.3.1.1 Xác định độ ẩm: 18

2.3.1.2 Xác định độ tro: 19

2.3.2 Phương pháp hóa học: 19

2.3.2.1 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Micro-Kjeldahl 19

2.3.2.2 Xác định hàm lượng xơ thô 19

2.3.2.3 Xác định hàm lương lipid bằng phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ20 2.3.2.4 Xác định hàm lượng đường tổng bằng phương pháp Bertrand 20

2.3.3 Đinh lượng lycopene trong nguyên liệu 21

2.3.4 Phương pháp chiết lycopen từ dưa hấu 21

2.3.4.1 Lựa chọn phương pháp chiết 21

2.3.4.2 Phương pháp khảo sát chọn điều kiện chiết 23

2.3.4.3 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết lycopen 24

2.3.5 Phương pháp toán học 25

2.3.5.1 Phương pháp định lượng lycopen trong cao chiết 25

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

3.1 Khảo sát một số thành phần hóa học của dưa hấu 26

3.1.1 Xác định độ ẩm 26

3.1.2 Xác định hàm lượng tro 26

3.1.3 Xác định một số thành phần khác 26

3.1.4 Định lượng lycopen trong mẫu 27

3.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lycopen từ dưa 28

3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi chiết 29

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết lycopen 30

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết lycopen 31

3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu đến qua trình chiết lycopen 33

3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đồng thời đến quá trình chiết lycopen bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 34

3.3.1 Lập ma trận quy hoạch thực nghiệm và xác định các hệ số của phương trình hồi quy 34

3.3.2 Kiểm tra ý nghĩa của hệ số b theo tiêu chuẩn student 38

3.3.3 Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm 40

3.4 Xác định hiệu suất thu hồi cao chiết 42

3.5 Phân tích định lượng lycoppen có trong cao chiết dưa hấu dựa trên cơ sở sắc ký đồ HPLC 42

3.6 Xác định hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết lycopen 44

3.7 Đề xuất quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 51

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Hết quả đo độ ẩm 26

Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng tro 26

Bảng 3.3 Tổng hợp một số thành phần hóa học trong nguyên liệu 27

Bảng 3.4 Hàm lượng lycopen trong mẫu dưa hấu 28

Bảng 3.5 Các múc của các yếu tố ảnh hưởng 35

Bảng 3.6 Ma trận trực giao cấp 2, cấu trúc có tâm k=3 35

Bảng 3.7 Ma trận thực nghiệm trục giao cấp II và kết quả thí nghiệm 37

Bảng 3.8 giá trị để tính S 2 dư 40

Bảng 3.9 Hiệu suất thu hồi cao chiết 42

Bảng 3.10 kết quả phân tích định lượng lycopen của mẫu cao 43

Bảng 3.11 Đặc trưng sắc ký đồ của mẫu chuẩn và mẫu cao chiết 44

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ T

Hình 1.1 Cấu trúc đồng phân cis và trans của lycopen 4

Hình 1.2 lá và đoạn thân mang hoa 9

Hình 1.3 Hoa đực và hoa cái 9

Hình 1.4 Dưa hấu truột hồng, ruột vàng và ruột đỏ 10

Hình 1.5 Dưa hấu vỏ vàng ruột đỏ 10Y Hình 2.1 Quy trình dự kiến chiết lycopen từ dưa hấu 22

Hình 2.2 Quy trình dự kiến thu cao chiết lycopen từ dưa hấu 2 Hình 3.1 Dãi hấp thụ của dịch chiết trong khoãng bước sóng 400-650nm 29

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết lycopen 31

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu xuất chiết lycopen 32

Hình 3.4 ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu đến hiệu suất chiết lycopen .33 Hình 3.5 Sắc ký đồ của mẫu chuẩn 43

Hình 3.6 Sắc ký đồ của mẫu cao chiết 43

Hình 3.7 Hiệu suất kháng oxy hóa của cao chiết 45

Hình 3.8 Hiệu suất kháng oxy hóa của vitamin C 45

1 MỞ ĐẦU

1 Tính câp thiết của đề tài

Lycopen là một caroten, là một trong những chất chống oxy hóa có hoạt tínhmạnh trong tự nhiên Lycopen có rất nhiều chức năng có lợi cho sức khỏe con ngườinhư giảm được ung thu bàng quang, tuyến tiền liệt, tiêu hóa, giảm lượngcholesterol, phòng tránh các bệnh về tim mạch, rối loạn lipid máu, đóng vai tròquan trọng đối với hệ miễn dịch… Chính nhờ những công dụng có lợi của lycopenđối với sức khỏe mà nó được quan tâm và nghiên cứu khá nhiều, được bổ sung vàocác thực phẩm chức năng để cải thiện sức khỏe con người Ngoài ra lycopen cònđược sử dụng rộng rãi để làm màu thực phẩm

Lycopen được tổng hợp trong tự nhiên nhờ vi sinh vật và thực vật nhưngkhông có ở động vật Cơ thể không thể tự tổng hợp được lycopen mà phải bổ sung

từ thức ăn hàng ngày Lycopen có nhiều trong một số cây thực vật có quả màu đỏnhư cà chua, gấc, dưa hấu, bưởi đào,… nguồn cung cấp lycopen chủ yếu cho conngười cà chua và các sản phẩm từ cà chua tuy nhiên hiện nay dưa hấu được xemnhư là một nguồn cung cấp tiềm năng của lycopen nhờ chứa nhiều lycopen ở dạngđồng phân cis dễ dàng hấp thụ mà không cần qua chế biến

Ở Việt Nam dưa hấu được trồng khá nhiều với sản lượng lớn và ngày càngtăng, Bộ Công Thương cho biết, dưa hấu là loại nông sản ngắn ngày, dễ chuyển đổidiện tích, nên thường được đưa vào trồng tăng vụ xen kẽ với các loại nông sản khác,

do đó không xây dựng được quy hoạch vùng trồng, sản lượng dưa hấu thườngkhông ổn định Hiện nay, tiêu thụ dưa hấu tại thị trường trong nước khoảng 80%tổng sản lượng thu hoạch của cả nước, còn lại khoảng 20% dành cho xuất khẩu Vớilượng dưa hấu sản xuất hằng năm lớn tuy nhiên việc tiêu thụ chủ yếu là tiêu thụ nhưmột loại trái cây tươi vì thế không ổn định, nhiều lúc lượng dưa sản xuất nhiềunhưng khả năng tiêu thụ thấp làm cho lượng dưa hấu sản xuất ra không tiêu thụđược gây thiệt hại nhiều về mặt kinh tế cho người nông dân cũng như ảnh hưởnglớn đến môi trường Với nhu cầu sử dụng ngày càng cao lycopen cũng như là nguồnnguyên liệu giàu lycopen dồi dào từ dưa hấu, việc sử dụng dưa hấu cho nghiên cứu

lycopen là một vấn đề không những có ý nghĩa lớn trong việc tạo ra sản phẩm nângcao sức khỏe cộng đồng mà còn giúp nâng cao giá trị kinh tế cho dưa hấu, bảo vệ

môi trường Chính vì vậy em tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm”.

2 Mục đích nghiên cứu đề tài

- Xác định thành phần hóa học của dưa hấu

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lycopen từ dưa hấu, từ đó

xây dựng quy trình tách chiết lycopen từ dưa hấu

- Ứng dụng sản xuất sản phẩm nectar dưa hấu bổ sung lycopen.

2 Chương 1

1.1 Giới thiệu về lycopen

1.1.1 Đặc diểm của lycopen

Lycopen là một sắc tố caroten là thành viên của họ carotenoid là chất màu tựnhiên của một số loại rau quả, được tìm thấy trong nhiều loại rau quả có màu đỏnhư cà chua, dưa hấu, đu đủ, ổi đỏ, bưởi đỏ nhưng không có trong dâu tây hay anhđào Mặc dù lycopen về mặt hóa học là một loại caroten, nhưng nó không có hoạttính của vitamin A Thực phẩm không có màu đỏ cũng có thể chứa lycopen, chẳnghạn như các loại đỗ, đậu Ở thực vật, tảo và các sinh vật có khả năng quang hợpkhác, lycopen là một hợp chất trung gian quan trọng trong tổng hợp sinh học nhiềuloại carotenoid, bao gồm cả beta caroten, hợp chất đóng vai trò trong quá trình tạo

ra sắc tố đỏ, vàng hay cam[25][9]

Giống như mọi carotenoid khác, lycopen là một hydrocarbon không bão hòa,nghĩa là một alken không thay thế Về mặt cấu trúc, lycopen là một tetraterpen vàđược tổ hợp từ 8 khối isopren chỉ bao gồm cacbon và hydro Nó không hòa tantrong nước Mười một liên kết đôi tiếp hợp của lycopen tạo ra màu đỏ đậm và hoạttính chống ôxi hóa cho nó[25]

1.1.2 Công thức hóa học, khối lượng phân tử và công thức cấu tạo

Lycopen có công thức hóa học C40H56 và chứa nhiều liên kết đôi trong chuỗihydrocacbon Do có chứa nhiều liêu kết đôi trong cấu trúc, lycopen có tới 1056đồng phân khác nhau, nhưng chỉ một phần nhỏ được tìm thấy trong tự nhiên.Lycopen ở dạng đồng phân all-trans là dạng đồng phân chiếm ưu thế hơn được tìmthấy trong thực vật Đồng phân dạng cis của lycopen được tìm thấy trong tự nhiênbao gồm dạng đồng phân 5-cis, 9-cis, 13-cis, và 15-cis Lycopen được tìm thấytrong huyết thanh người là hỗn hợp của gần 50% lycopen dạng cis và 50% dạng all-tans Lycopen tồn tại trong tự nhiên đều chủ yếu ở dạng trans, nhưng qua quá trìnhgia nhiệt sẽ làm cho nó chuyển thành kiểu kết cấu cis, việc sấy khô hay nghiền cà

chua thành bã cũng làm cho Lycopene biến đổi về kết cấu vì vậy lycopen có trongcác loại thực phẩm chế biến chủ yếu ở dạng đồng phân cis[26][9]

- Công thức hóa học: C40H56

- Khối lượng phân tử: 536,873 g/mol

- Công thức cấu tạo:

Hình 1.1 Cấu trúc đồng phân cis và trans của lycopen[17]

 Không tan trong nước, CH3OH, C2H5OH

 Tan trong CS , CHCl , THF, ête, , dầu thực vật

1.1.4 Tác dụng dược lý và công dụng

1.1.4.1 Con đường hấp thụ lycopen

Lycopen có hiệu quả hấp thụ khi được bổ sung với chất béo do đặc tính ưa

mở của nó, việc hấp thụ phụ thuộc vào cơ chế trung gian chylomicron mixen, tạođiều kiện cho sự di chuyển của nó từ đường tiêu hóa đến các mô cơ thể Các dạng

đồng phân của lycopen cũng ảnh hưởng đến sự hấp thụ, dạng đồng phân trans ít được hấp thụ hơn dạng cis Sự hiện diện của chất béo cũng như các dạng đồng phân cis tạo sự thuận lợi cho sự hấp thụ lycopen sau đó Nó nằm trong các mô mỡ, gan,

tuyến tiền liệt và tuyến thượng thận Sau khi ăn các thực phẩm chứa lycopen, sự phá

vở các carotenoid xảy ra trong điều kiện pH thấp của dạ dày nơi lycopen được gắnvào protein để đi qua thành ruột Sau đó phức protein-lycopen bị phá vở và lycopentham gia vào chylomicron trong máu đi tới các mô thông qua đường gan[17]

1.1.4.2 Tác dụng của lycopen đối với sức khỏe.

Lycopen có thể tránh được các bệnh mãn tính khác nhau như rối loạn lipidmáu, đái tháo đường, sự phát sinh ung thư, các bệnh thoái hóa thần kinh, loãngxương, vv Chức năng bảo vệ được cho là do khả năng khử oxy đơn Nhiều hộichứng trao đổi chất phát sinh do sự hình thành các gốc tự do cao phản ứng với cácđại phân tử do đó oxy hóa protein, lipid và DNA Lycopene bảo vệ con người khỏicác cuộc tấn công của các tác nhân gây bệnh Một số tác giả đã báo cáo rằnglycopen có tiềm năng dinh dưỡng và là chất chống oxy hóa giúp bảo vệ chống lạicác gốc tự do và tác nhân ôxy hoá Các gốc tự do được sản xuất trong cơ thể trongphản ứng oxy hóa khử Tuy nhiên, sự sản xuất quá mức phá hủy cơ chế bảo vệ cơthể, màng tế bào và các bào quan Các quá trình thoái hóa dẫn đến đe dọa tínhmạng Sự hiện diện số lượng lớn các liên kết đôi có trách nhiệm loại trừ các gốc tự

do hoặc khả năng dập tắt oxy đơn nguyên tử thậm chí tốt hơn so với α- và carotene, lutein và α-tocopherol Các nghiên cứu dịch tễ học chứng minh rằnglycopene đóng một vai trò trong việc duy trì sự biệt hóa và phân chia tế bào bìnhthường Lycopen loại trừ các gốc tự do ở cấp tế bào nhờ được đính trong màng tế

ß-bào do đó có thể ngăn ngừa tăng cholesterol máu và tăng đường huyết cùng với cácrối loạn chức năng liên quan[17].

- Tác dụng chống oxy hóa

Lycopen chứa nhiều liên kết đôi nên có khả năng chống oxy hóa mạnh chophép nó khử hoạt tính của các gốc tự do, ngăn chặng oxy nguyên tử trong việc pháhủy tế bào trong cơ thể Khả năng dập tắt oxy nguyên tử của lycopen cao gấp 2 lần

so với β-caroten, 10 lần so với α-caroten Hệ số chống oxy hóa của một sốcarotenoid được thể hiện ở bảng 1.1[9]

Bảng 1.1 Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid[9].

- Tác dụng chống tăng sinh và tạo điều kiện cho sự biệt hóa tế bào:

Lycopen ức chế sự tăng sinh của nhiều dòng tế bào ung thư (như các ung thưtuyến tiền liệt, vú, buồng trứng, cổ tử cung, nội mạc tử cung, thực quản dạ dày, đạitràng…) Nhiều công trình điều tra dịch tễ học cho thấy người dân ăn đều cà chua(nấu chín) hàng ngày sẽ có tỷ lệ thấp về ung thư nhiều loại (nhất là ở vú, bàngquang, tuyến tiền liệt, ống tiêu hóa)

Lycopen kích thích được sự biệt hóa tế bào, giúp ngăn ngừa và sữa chữa các

tế bào bị hủy họa: lycopen ức chế sự oxy hóa AND, Là vật liệu di truyền, mà ANDnếu bị oxy hóa sẽ có thể dẫn tới một thể nhiễm sắc Với nồng độ thấp, lycopen kếthợp với 1,25- (OH)2- vitamin D3 có tác dụng hiệp đồng trong ức chế sự tăng sinh tếbào, đẩy mạnh sự biệt hóa tế bào[3]

- Lycopen chữa rối loạn lipid máu.

Uống lycopen 60mg/ngày trong 3 tháng liền làm giảm đáng kể nồng độcholestrrol toàn phần, giảm 14% LDL- cholesterol trong máu[3]

- Lycopen và bệnh tim mạch

Tăng cholesterol máu là một tình trạng mà trong đó mức độ lipid trong huyếtthanh đặc biệt là cholesterol và LDL-cholesterol mà tiếp tục dẫn đến xơ vữa độngmạch Thức ăn giàu lycopen phát huy tác dụng bảo vệ tim do hoạt động chống oxyhóa cao Nồng độ cao lycopen trong mô mỡ sẽ làm giảm nguy cơ cơn bệnh tim (như

ở mạch vành) So với người có nồng độ lycopen thấp trong máu, thì người có nồng

độ lycopen cao nhất có thể giảm 33% nguy cơ bệnh tim mạch[17][3]

- Lycopen trong viêm và miễn dịch

Trong giai đoạn cấp của qua trình viêm, có tăng nồng độ của protein, giảm nồng độ các chất chống oxy hóa trong máu Đồng thời, trong huyếtthanh còn có giảm đáng kể nồng độ albumin, tiền-albumin liên kết với thycoxin,tăng nồng độ Cu và fibrinogen Rất đáng chú ý là có giảm rất rõ nồng độ củalycopen, alpha-caroten, beta-caroten và carotenoid nói chung làm ảnh hưởng đếnhoạt độ chống oxy hóa của cơ thể

Reactive-Lycopen là một cấu tử không thể thiếu trong hệ thống miễn dịch Các tế bàomiển dich rất nhạy với gốc tự do Khi có mặt của các gốc tự do Các tế bào miễndịch sẽ tập trung lại và nhờ lycopen ngăn chặng sự hoạt động của các gốc tự do Sựthiếu hụt lycopen sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống miễn dịch và kết quả là cácbệnh nhiễm trùng sẽ phát triển

Cho người tình nguyện ăn hàng ngày 25gam cà chua (nấu chín) nghiền nát(chứa 7 mg lycopen và 0.3mg beta-caroten) trong 14 ngày liều, thấy nồng độcarotenoid trong huyết tương và trong tế bào lympo tăng lên rõ rệt, có sự cải thiệnkhả năng đề kháng của tế bào lympo, giảm rõ sự tổn hại đến AND[3][9]

1.2 Giới thiệu về dưa hấu.

1.2.1 Giới thiệu

- Tên khoa học: Citrullus lanatus

- Tên tiếng anh: Watermelon

- Thuộc họ bầu bí: Cucurbitaceae

Dưa hấu có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới khô và nóng của châu Phi và được canh tác rộng rãi trong vùng Địa Trung Hải cách đây 3000 năm Ở nước ta, dưa hấu được biết đến từ thời vua Hùng Vương thứ 18 Cho đến nay, dưa hấu được xem như

là loại trái cây không thể thiếu vào ngày tết cổ truyền của dân tộc[1][23]

1.2.2 Đặc điểm phân bố

Ngày nay dưa hấu được trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như TrungQuốc, Ân Độ, Hoa Kỳ, Mexico, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippin, các nước vùng ĐịaTrung Hải,…

Các tỉnh trồng dưa hấu tại Việt Nam:

+ Các tỉnh phía Bắc (vụ Xuân-Hè, tháng 2-5 và vụ Đông, tháng 9-11): tập trung ở Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Thái Bình, Vĩnh Phúc, Phú Thọ + Các tỉnh Nam Trung Bộ (trồng từ sau tháng 1): tập trung ở 4 tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên

+ Vùng ĐBSCL: có thể trồng quanh năm, nhưng tập trung ở vụ sớm (dưa Noel từ tháng 10 – 30.12) và vụ chính (dưa Tết từ tháng 11 dương lịch - Tết Nguyên đán) Tập trung ở các tỉnh Long An, Đồng Tháp, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ, Vĩnh Long, Trà Vinh, Tiền Giang…

Diện tích trồng dưa hấu không ổn định: xấp xỉ 20.000 ha/năm.Sản lượng dưadưa hấu dao động: 500-600 ngàn tấn/năm (số liệu Tổng cục Thống kê Việt Nam, năm 2014)[24]

1.2.3 Đặc tính thực vật [2]

Thân cây dưa hấu: Dưa hấu thuộc cây hằng niên, thân thảo, mềm, có gốc

cạnh, dạng bò dài từ 2 – 6m Trên thân có nhiều lông tơ màu trắng Thân có nhiềumắc, mỗi mắc có 1 lá, 1 chồi nách và tua cuốn Chồi nách có khả năng phát triểnthành nhánh như thân chính, chồi gần gốc phát triển mạnh hơn chồi gần ngọn

Lá dưa hấu: Có hai dạng lá là lá mầm và lá thật Lá mầm là lá ra đầu tiên,

tồn tại trong suốt quá trình sinh trưởng của cây, nuôi cây trong giai đoạn đầu, lá cóhình oval hay hình trứng Lá mầm là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự sinh trưởng

của cây ở giai đoạn đầu Lá mầm to dầy, phát triển cân đối hứa hẹn cây sinh trưởngmạnh, lá mầm nhỏ, mỏng, mọc không cân đối cây sẽ sinh trưởng yếu Lá thật là láđơn, mọc sen có chia thùy nhiều hay ít, sâu hay cạn tùy theo giống, lá đầu tiên có sẻthùy cạn.

Hình 1.2 lá và đoạn thân mang hoa[2]

Hoa dưa hấu: Là hoa đơn tính cùng cây, màu vàng có 5 cánh dính, 5 lá đài,

hoa mọc đơn từ nách lá Hoa cái có bầu noãn hạ, vòi nhụy ngắn, đầu nhụy có sẻ 3thùy Hoa đực có 3 – 5 tiểu nhị, chỉ nhị ngắn Hoa dưa hấu thụ phấn nhờ côn trùng.Trên cây dưa hấu hoa đực nhiều hơn hoa cái cứ 6 – 7 hoa đực thì có 1 hoa cái, hoađực thường nở trước hoa cái

Hình 1.3 Hoa đực và hoa cái[2]

Trái dưa hấu: Có nhiều hình dạng từ hình cầu, hình trứng đến hình bầu dục,

lúc còn nhỏ có nhiều lông tơ sau lớn lên lông tơ mất dần đến khi trái chín không cònlông tơ Khi trái chín vỏ trái cứng, trên vỏ trái có đóng phấn trắng, các đường gântrên vỏ nổi rõ, vỏ láng Vỏ trái có nhiều màu từ xanh đậm đến đen sang xanh nhạt,

vàng, có sọc hoặc có hoa vân Ruột có nhiều màu như màu đỏ, hồng, vàng nhạt,vàng nghệ

Hình 1.4 Dưa hấu truột hồng, ruột vàng và ruột đỏ[2]

Hình 1.5 Dưa hấu vỏ vàng ruột đỏ[2]

Hạt dưa hấu: Có nhiều màu như màu đen, nâu, xám, đỏ nâu Trên vỏ hạt

đôi khi có chấm đen hoặc có vân Trong trái dưa chứa 200 – 900 hạt

Rễ dưa hấu: Rễ dưa hấu phát triển rất mạnh, rễ chính có thể ăn sâu từ 50 –

120cm, rễ phụ ăn lan rộng trên lớp đất mặt cách gốc 60 – 80cm Nhờ bộ rễ pháttriển mạnh nên cây dưa hấu chịu hạn tốt, rễ không có khả năng phục hồi do đó khichăm sóc tránh làm đứt rễ

1.3 Giới thiệu về sản phẩm nectar quả

Nectar là một loại nước quả nghiền được sản xuất bằng cách pha chế purequả (dịch quả nghiền cùng với mô quả) với nước đường theo tỷ lê quy định Để tănghương vị và giữ mà sắc tự nhiên cho sản phẩm có thể pha thêm axit xitric và axitascobic (vitamin C) Hàm lượng pure quả có trong sản phẩm giao động từ 35 đến70%, tùy theo tính chất nguyên liệu và dạng sản phẩm Necta thường được chế biến

từ các loại quả khó tách dịch quả bằng phương pháp ép như chuối, xoài, mơ, mận,

ổi, mãng cầu, đu đủ Cũng chế biến một số dạng necta từ rau, củ như necta cà chua,

cà rốt, dưa hấu

Khi sản xuất necta, người ta pha chế pure quả với nước đường và axit xitric,

để san phẩm có hương vị, màu sắc và độ đặc thích hợp Sản phẩm phải có hươngthơm đặc trưng của nguyên liệu và có vị ngọt – chua hài hòa, phù hợp với từng sảnphẩn riêng biệt Sản phẩm thường có hàm lượng chất khô từ 15-20% và độ axittương đương với độ axit trong nguyên liệu (0,2-0,5%) Trong quá trình chế biến,các hợp chất tanin trong quả có thể bị oxy hó, tạo thành chất flobafen có màu xám

Để tránh hienj tượng này pha vào sản phẩm các chất chống oxy hóa, mà chất thôngdụng là axit ascobic (vitamin C) Axit ascobic vừa có giá trị ổn định màu sắc vừa cótác dụng làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Các loại quả có hàm lượngvitamn C thấp dễ bị biến màu hơn so với các loại quả có hàm lượng vitamin C cao.Lượng vitamin C pha vào necta cần đủ hàm lượng để ức chế các phản ứng biến màu

và còn du khoảng 100mg/l sản phẩm Lượng axit ascobic không nên dư quá nhiều

vì sản phẩm sẽ có vị chua gắt và mùi hắc Khi phối chế necta cần tạo cho sản phẩm

có độ đặc vừa phải để sản phẩm đạt được chỉ tiêu chất lượng khác nhau như màusắc, hương và vị Tùy theo dạng nguyên liệu, pha nước đường (có độ khô tươngđương với độ khô sản phẩm) vào snr phẩm với tỷ lệ pure/ nước đường là 1/0,5 đến1/2 (theo khối lượng)

1.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình chiết

1.4.1 Giới thiệu sơ lược về chiết

Chiết xuất là phương pháp sử dụng dung môi (đơn hoặc hỗn hợp) để tách lấymột hoặc một nhóm chất cần nghiên cứu Sản phẩm thu được của quá trình chiết xuất là một dung dịch của các chất hòa tan trong dung môi Dung dịch này được gọi

là dịch chiết Có ba quá trình quan trọng đồng thời xảy ra trong chiết xuất là:

- Sự dịch chuyển của các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật

- Sự hòa tan của chất tan vào dung môi

- Sự khuyếch tán của chất tan trong dung môi

Các yếu tố ảnh hưởng lên ba quá trình này: bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ, áp suất, cấu tạo của vách tế bào, kích thước tiểu phân bột nguyên liệu sẽ quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết suất[27].

1.4.2 Phân loại phương pháp chiết

Có nhiều cách phân loại, dựa vào những yếu tố khác nhau[28]

• Dựa vào nhiệt độ, có các phương pháp chiết sau:

- Chiết ở nhiệt độ thường

- Chiết ở nhiệt độ cao

• Dựa vào chế độ làm việc có các phương pháp chiết sau:

• Dựa vào những biện pháp kỹ thuật đặc biệt

Có thể làm rút ngắn được thời gian chiết bằng các phương pháp chiết sau:

- Chiết với sự hổ trợ của sóng siêu âm

- Chiết với sự hổ trợ của vi sóng

- Chiết bằng chất lỏng quá tới hạn

- Chiết bằng dòng xoáy

- Kỹ thuật chiết lỏng cao áp

1.4.3 Yêu cầu đối với dung môi [29]

Dung môi cần phải đáp ứng các yêu cầu sau đây

- Phải có tính hòa tan chọn lọc, hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòatan hoặc hòa tan ít chất không cần tách

- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch

- Nếu trích ly lỏng thì khối lượng riêng của dung môi khác xa với khối lượngriêng của dung dịch

- Không phá hủy thiết bị

- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với khồn khí và khó cháy

- Dung môi phải được tách ra sau quá trình trích ly bằng phương pháp đun nóng,chưng cất và sấy, sau khi tách không để lại mùi vị lạ và gây độc cho sản phẩm

1.5.2.Phân loại sắc ký

Người ta phân loại các phương pháp sắc ký dực vào cơ chế hoạt động sắc ký:hấp thụ, phân bố, trao đổi ion… và vào tính chất của pha tĩnh cũng như phươngpháp thể hiện sắc ký

Cơ chế sắc ký có nhiều loại nhưng để thực hiện quá trình sắc ký thì chỉ có haidạng: dạng cột vầ dạng bản phẳng (bản kính, polyme, kim loại, giấy) Trong sắc kýcột, pha tĩnh được giữa trong một cột ngắn và pha động được cho chuyển động quacột dưới áp suất hoặc do trọng lực Trong sắc ký bản mỏng, pha tĩnh pha tĩnh đượcphủ trên một mặt phẳng thủy tinh hoặc kim loại

Để đơn giản hóa, người ta thường gọi tắt các phương pháp sắc ký: sắc ký khí,sắc ký lỏng, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký lớp mỏng, sắc ký gel…

Trong số các phương pháp sắc ký được biết, quan trọng nhất là sắc ký hấpthụ, sắc ký phân bố và sắc ký trao đổi ion[11]

1.5.3 Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) được phát triển trong những năm 1960 làmột nhánh rẽ của sắc ký lỏng cột Ban đầu, HPLC được gọi là sắc ký lỏng cao áp,phản ánh cột vận hành trong điều kiện áp suất cao Tuy nhiên đến những năm cuối

1970, tên gọi sắc ký lỏng hiệu năng cao được chuộng hơn, nhấn mạch hiệu quả táchđạt được Trong thực tế vận hành ở áp suất trung bình vẫn đem lại hiệu quả phântích cao[7]

Sắc ký lỏng dựa trên trên hiện tượng: dưới cùng mội điều kiện, mỗi cấu tửtrong một hỗn hợp tương tác với môi trường xung quanh khác với tất cả các cấu tửkhác Sắc ký cột mở, săc ký bảng mỏng được sử dụng trong những trường hợp táchtương đối dơn giản, còn HPLC là kỹ thuật tách những hỗn hợp phức tạp và có khảnăng tách với độ phân giải cao để giải quyết những vấn đề nhanh hơn và tốt hơn[11]Nguyên lý hoạt động của HPLC: hỗn hợp cần phân tích được hòa tan trongmột dung môi thích hợp, tiêm một thể tích chính xác vào bộ phận tiêm mawux vàđược mang vào cột bởi một dòng chảy liên tục cùng dung môi (pha động) trong đómẫu được hòa tan Sự tách diễn ra trong cột có chứa những hạt xốp có diện tích bềmặt lớn (pha tĩnh) Các cấu tử trong mẫu liên tục tương tác với pha tĩnh Pha động(còn gọi là chất rữa giải) được bơm qua cột được nhồi chặt các hạt sắc ký Với việcchọn pha động và vật liệu nhồi cột thích hợp, các cấu tử trong mẫu sẽ di chuyển dọctrên cột với những tốt độ khác nhau Khi những cấu tử lần lượt thoát ra khỏi cột và

đi vào detector thích hợp, ở đây tín hiệu được ghi lại, xử lý và chuyển ra ngoài mộtsác ký đồ, cho biết sự hiện diện của một cấu tử dưới dạng một peak Khi đó lượngcấu tử có trong mẫu được tính toán dựa vào chiều cao và diện tích của peak đó[11].Các bộ phận cơ bản của hệ thống HPLC gồm:

- Bơm: vận chuyển pha động đi qua cột tách với một tốc dộ xác định

- Bộ nạp mẫu: đưa mẫu vào dòng pha động để nạp vào cột.

- Cột HPLC: là công cụ để tách phân tử gồm phần cứng bên ngoài và

vật liệu nhồi cột bên trong Phần cứng của cột thường làm bằng thép không gỉ Vậtliệu nhồi cột thường là chất nhồi cột có nên silica (silica rỗng, có pha liên kết, vậtliệu nhồi có màng mỏng) Bên cạnh đó người ta còn dùng Al2O3, hạt polyme, hạtchất trao đổi ion

- Detector: giám sát pha động đi ra từ cột phân tích, phiên dịch nồng độ

trong dung dịch rữa giải thành tín hiệu điện Detector dùng trong PHLC gồm phổhấp thụ UV-VIS, huỳnh quang, chỉ số khúc xạ, điện hóa và một số dạng khác

- Hệ thống ghi, xữ lý số liệu: hiển thị và định lượng các peak trong sắc

ký đồ

1.6 Tổng quan về các nghiêu cứu chiết tách lycopen trong và ngoài nước

1.6.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Con người đã quan tâm đến lycopen từ khá sớm và được các nhà nghiên cứuquan tâm rất nhiều

- Năm 1873, Hartsen lần đầu tiên chiết xuất được Lycopene từ dâu tây nhưng

độ tinh khiết rất thấp và có màu đỏ đậm (Hartsen; Chem Centr.,1873; 204) [26]

- Năm 1875, Millardet đã thu được Lycopene dạng thô từ chiết xuất cà chua,

nhưng không thể phân biệt rõ với carotene (Millardet; Bull Soc Sci Nancy, 1875;2: 21) [26]

- Tại Romania, năm 2014, Alda Liana Maria, Gogoasa I , Alda S ,

Moigradean Diana, Bordean Despina Maria, Rada Maria , Cristea T and Gergen I

đã nghiên cứu hàm lượng của lycopen trong một số loại trái cây và rau quả (dưahấu, ổi, cà chua, đu đủ, bưởi, bắp cải đỏ, măng tây) [15]

- Năm 2002 , các nhà nghiên cứu Wayne W.Fish, Penelope Perkins-Veazie,

and Julie K Collins thuộc bộ nông nghiệp Hoa Kỳ đã tiến hành nghiên cứu phươngpháp khảo nghiệm nhanh lycopen trong 11 giống dưa hấu khác nhau [20]

- Tại Trung Quốc, năm 2012, Xianfeng Shi, Yuan Xu, Yuhua Li, Hongxia

Zeng, Yuhong Sun đã nghiên cứu các điều kiện tối ưu để chiết tách lycopen từ dưahấu [21]

- Năm 2004, tại Brazil, Itaciara L Nunes; Adriana Z Mercadante đã nghiên

cứu sản xuất lycopen tinh từ cà chua phế thải sử dụng dung môi etyl axetat [30]

Đó là những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới vềlycopen và chiết tách lycopen từ các nguồn nguyên liệu khác nhau trong đó dưa hấuđược nghiên cứu khá chiều

1.6.2 Các nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam các quá trình sản xuất lycopen chưa được khai thác nhiều Đặcbiệt là với nguyên liệu từ dưa hấu để chiết lycopen thì chưa có đề tài nào Cácnghiên cứu về carotenoid và lycopen ở Việt Nam chủ yếu trên đối tượng là cà chua

và một số cây cỏ khác

Năm 2011, Trần Thị Huyền Nga (trường Đại học Quốc gia Hà Nội) thựchiện đề tài “Nghiên cứu chiết xuất, tinh chế và xác định hoạt tính sinh học của mộtvài carotenoid từ cây cỏ Việt Nam dùng để sản xuất thực phẩm chức năng” đã tiếnhành trên 128 mẫu thực vật nhằm tìm kiếm nguồn carotennoid (β-caroten, lycopen

và lutein) Với nguồn lycopen được chiết từ cà chua [5]

Năm 2012, Nguyễn Thị Hông Minh (Đại học Bách khoa Hà Nội) với đề tài “nghiên cứu sản xuất sản phẩm giàu lycopen từ cà chua và đánh giá hiệu quả chốngrối loạn lipid máu của sản phẩm” đã tiến hành khảo sát hàm lượng lycopen từ cácgiống cà chua khác nhau ở Việt Nam và nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bột

cà chua giàu lycopen [31]

Kết luận: việc nghiên cứu chiết tách lycopen từ dưa hấu đã được một số nhànghiên cứu ơ nước ngoài tiến hành và công bố tuy nhiên ở Việt Nam, sự quan tâmcủa các nhà khoa học đối với hợp chất này chủ yếu trên nguồn nguyên liệu cà chua.Qua đó cho thấy tiềm năng nghiên cứu chiết lycopen từ dưa hấu vẫn chưa đượcnghiên cứu và khai thác Hiện chưa có đề tài nào nghiên cứu về sử dụng dưa hấulàm nguồn chiết tách lycopen Từ thực tiển nghiên cứu trong và ngoài nước cũng

như nhu cầu xã hội về sử dụng lycopen hiện nay, tôi tiến hành “Nghiên cứu quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm” với

nội dung như sau:

- Khảo sát một số thành phần hóa học có trong dưa hấu.

- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết lycopen từ dưa hấu.

- Đề xuất quy trình chiết tách lycopen từ dưa hấu ở điều kiện phòng thí

nghiệm

- Ứng dụng bổ sung vào thực phẩm

Quá trình thu nhận xử lý mẫu.

Dưa hấu được cắt theo chiều dọc được thực hiện trong ánh sáng dịu ở nhiệt

độ phòng Mô thịt quả được sử dụng, loại bỏ vỏ và hạt Mô thịt được cắt thành từngkhối chừng 3 cm3 hoặc nhỏ hơn sau đó được xay nhuyễn bằng máy xay để được hệhuyền phù đồng nhất Mẫu được chia nhỏ vào các túi nhựa bảo quản ở ngăn đông tủlạnh ở nhiệt độ -4÷00C Khi tiến hành nghiên cứu thì lấy mẫu và tiến hành rã đôngnhanh bằng nước

2.2 Dụng cụ và thiết bị.

- Tủ sấy

- Máy lắc có điều chỉnh nhiệt độ, số vòng lắc

- Máy lọc chân không.

- Máy cô quay chân không.

- Máy đo quang

2.3.2.1 Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Micro-Kjeldahl

Định lượng nito trong thực phẩm tham khảo theo tiêu chuẩn NMKL số 6 2003

-Nguyên tắc:

Mẫu được vô cơ hóa bằng axit sunfuric đậm đặc với xúc tác kali sunfat(K2SO4) và đồng (II) sunfat (CuSO4) K2SO4 làm tăng nhiệt độ sôi còn CuSO4 làchất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng Hỗn hợp phản ứng được kiềm hóa bởiNaOH và lượng NH3 giải phóng ra sẽ được chưng cất và thu hồi trong dung dịchaxit boric Hàm lượng nitơ của mẫu được xác định bằng cách chuẩn độ axit boricvới axit clohydric Hàm lượng Protein thô được tính bằng cách nhân hàm lượng nitơvới 6,25; đối với các sản phẩm từ sữa là 6,38

Hợp chất hữu cơ : C,H,N  CO2 + H2O + NH4+

OH- + NH4  NH3 (g) + H2O

NH3 (g) + H3BO3  NH4 + H2BO3

-H+ + H2BO3-  H3BO3

2.3.2.2 Xác định hàm lượng xơ thô

Xác định hàm lượng xơ thô theo TCVN 5103-1990

Định nghĩa: Hàm lượng xơ thô về quy ước là tất cả các chất không bị hòa tan

và bị đốt cháy tính theo phần trăm khối lượng sản phẩm

Nguyên tắc:

Sau khi nghiền và khử chất béo (nếu có chất béo), đun sôi mẫu trong dungdịch axit sunfuric ở nồng độ chuẩn, tiến hành tách và rửa cặn không hòa tan

Đun sôi tiếp cặn còn lại với dung dịch Natri hydroxit (hoặc Kali hydroxit) ở nồng

độ chuẩn sau đó tiến hành tách, rửa, làm khô và cân cặn không tan còn lại, tiếnhành xác định phần hao hụt khối lượng mất khi đốt phần cặn có trong lò nung

2.3.2.3 Xác định hàm lương lipid bằng phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ

Định lượng chất béo tổng số trong thực phẩm tham khảo theo tiêu chuẩnNMKL số 131 - 1989

Nguyên tắc:

Mẫu được xử lý với axit clohydric 8M và sau đó thêm vào etanol 95%, chấtbéo giải phóng được trích ly bởi hỗn hợp dietyl ete và ete dầu hỏa Dung môi đượclàm bay hơi và lượng chất béo còn lại được xác định bằng cách cân

2.3.2.4 Xác định hàm lượng đường tổng bằng phương pháp Bertrand

Hàm lượng đường tổng được xác định theo TCVN 4594:1988

Nguyên tắc:

Chiết đường tổng số từ mẫu bằng nước nóng, dùng axit clohydric thủy phânthành đường glucoza, lượng glucoza được xác định qua các phản ứng với dung dịchpheling, sắt (III) sunfat và kali pemanganat

Phương pháp này dựa trên cơ sở trong môi trường kiềm (glucose, fructose,maltose) có thể dễ dàng khử đồng (II) oxit thành đồng (I) oxit theo phản ứngfehling Kết tủa đồng (I) oxit có màu đỏ gạch, có khả năng khử với muối Fe3+ thànhmuối Fe2+ trong môi trường axit:

Cu2O + Fe(SO4)3 + H2SO4 = 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O

Fe2+ sinh ra có tính khử lại tác dụng với KMnO4 là chất oxy hóa nên dùng để chuẩn

độ Fe2+ trong môi trường axit

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8 H2SO4 = K2SO4 +5Fe2(SO4)3 + 8H2O

Dựa vào lượng KMnO4 sử dụng ta có thể tính được lượng Cu2O và từ đó tính đượclượng đường khử bằng cách tra bảng tỷ lệ giữa dung dịch KMnO4 và đường khử củaBertrand

2.3.3 Đinh lượng lycopene trong nguyên liệu

Hàm lượng lycopene trong nguyên liệu được xác định bằng phương phápđược báo cáo bởi Wayne W.Fish và cộng sự [20] Mẫu được sử dụng với khốilượng 0,4 - 0,6g cân mẫu cho vào lọ có chứa 5ml BHT 0,05% trong aceton, 5mlmethanol 95%, 10ml hexan Sau đó đặt mẫu trên máy lắc với tốc độ 180 vòng/phútsau 15 phút cho vào mẫu 3ml nước cất và lắc tiếp trong 5 phút Mẫu sau đó được để

ở nhiệt độ phòng trong 5 phút cho việc tách pha xảy ra Độ hấp thụ của lớp hexan(lớp trên) được đo ở 1 cm chiều dài của cuvet thạch anh tại bước sóng 503 nm vớimẫu trắng là dung môi hexan Hàm lượng lycopen trong dưa hấu được tính dựa trên

cơ sở khối lượng mẫu bằng cách sử dụng độ hấp thụ ở bước sóng 503nm

¿ A503× 0.0312×Vhexanml

A503×3.12×Vhexanml gmau

Trong đó 17,2×104/M×cm là hệ số dập tắt mol phân tử của lycopene tronghexan tại bước sóng 503nm[20][18]

2.3.4 Phương pháp chiết lycopen từ dưa hấu

2.3.4.1 Lựa chọn phương pháp chiết

Theo nghiên cứu của Xianfeng Shi và cộng sự, họ tiến hành chiết lycopenbằng dung môi hexan, với tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu là 3/1 , sử dụng phương phápngâm lắc với vận tốc 180 vòng/ phút sau đó đo độ hấp thụ quang của lớp dịch chiết

ở trên [21]

Theo nghiên cứu của Trần Thị Tuyết Nga đã tiến hành chiết carotenoid từcác loại nguyên liệu khô bằng cách ngâm nguyên liệu khô trong dung môi hữu cơ(ete dầu hỏa) qua đêm (24-48h) Dung dịch ngâm được lọc qua phiễu có giấy lọc đểthu dịch, đem cô bằng hệ thống cô quay chân không thu hồi dung môi để thu caochiết[5]

Đối với mẫu nguyên liệu dưa hấu với thành phần chủ yếu là nước Lycopenlại không hòa tan trong nước vì thế dung môi sử dụng phải không phân cực Để tăng

sự tiếp xúc và khuếch tán lycopene vào nguyên liệu tôi chọn phương pháp ngâmchiết có kết hợp lắc điều nhiệt để tăng tối đa lượng lycopene trích ly vào dung môi.Dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết cùng việc tham khảo tài liệu Tôi dự kiến quytrình chiết và quy trình thu nhận cao chiết như sau:

Hình 2.1 Quy trình dự kiến chiết lycopen từ dưa hấu

Khảo sát chọn

dung môi

Mẫu ruột dưa hấu nhuyễn

Chiết bằng phương pháp ngâm lắc

(180 vòng/ phút)

Để lắng trong nhiệt độ phòng

Gạn phần dịch trong dung môi đo

độ hấp thụ quang xác định hiệu suất chiết lycopen

Khảo sát các điều kiện-Nhiệt độ:

-Thời gian:

-Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu:

Cô quay chân khôngSấy (600C)Cao chiết chứa lycopene

Khảo sát chọn

dung môi

Mẫu ruột dưa hấu nhuyễn

Chiết bằng phương pháp ngâm lắc

(180 vòng/ phút)

Lọc chân khôngChiết lấy lớp trên

Khảo sát các điều kiện-Nhiệt độ:

-Thời gian:

-Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu:

Để lắng trong nhiệt độ phòng

Hình 2.2 Quy trình dự kiến thu cao chiết lycopen từ dưa hấu

- Tiến hành:

Mẫu được cân vào bình tam giác có nút Thêm lượng dung môi vào với tỷ lệthích hợp Ta tiến hành lắc ở 180 vòng/ phút ở nhiệt độ và thời gian thích hợp đểlắng ở nhiệt độ phòng, gạn lấy phần dịch chiết trong ở trên đo độ hấp thụ quang

Để thu cao chiết tiến hành chiết như trên sao đó đem hỗn hợp lọc chân khôngloại cặn và thu hỗn hợp dịch lỏng Hỗn hợp này gồm hai pha phân phân cực vàkhồng phân cực đem đi chiết lấy phần không phân cực Phần không phân cực làdịch chiết có chứa lycopen được cô quay chân không thu hồi dung môi sau đó sấy ởnhiệt độ 600C đến khối lượng không đổi thu được cao chiết Cao này đem đi cân vàtính ra hiệu suất thu cao chiết Công thức tính hiêu suất thu cao chiết:

2 1

H

m

Trong đó: H : hiệu suất thu cao chiết

m1 :lượng mẫu ban đầu

m2 :lượng chất rắn thu được sau khi chiếtHàm lượng cao chiết thu được có thể có nhiều thành phần khác Nhưng nếu hàmlượng cao chiết càng nhiều thì khả năng lycopen có trong cao càng cao

2.3.4.2 Phương pháp khảo sát chọn điều kiện chiết.

Vì lượng lycopen trong nguyên liệu không lớn nên khi khảo sát điều kiện takhông tiến hành thu cao chiết để so sánh hiệu suất thu chiết mà ta so sánh hàmlượng lycopen trích ly được vào dung môi bằng phương pháp đo độ hấp thụ quangcủa dịch chiết Tiến hành cân và ngâm lắc như ở mục 2.3.4, phần dịch có chứalycopen đo độ hấp thụ quang để xác định hiệu suất chiết lycopen vào dung môi vớicông thức ở mục 2.3.3 với độ hấp thụ đo tại bước sóng mà ở đó lycopen có độ hấpthụ cực đại trong dung môi ta sử dụng và hệ số dập tắt mol phân tử của lycopentrong chính dung môi đó

 Nghiên cứu lựa chọn dung môi.

Để chọn dung môi thích hợp ta tiến hành chiết với các loại dung môi khácnhau: hexan, etyl axetat, ete dầu hỏa, axeton Và các điều kiện cố định là: nhiệt độ

300C, thời gian chiết 2 giờ, tỷ lệ dung môi: nguyên liệu= 3/1 (ml/g)

Sau khi ngâm lắc, dịch chiết được đo dãi hấp thụ trong phạm vi UV-VIS So sánh

đồ thị dãi hấp phụ của lycopen trong các dung môi khác nhau để lựa chọn dung môi

có khả năng chiết tốt nhất Đồng thời xác định được bước sóng tại đó lycopen có độhấp thụ cực đại trong dung môi đã chọn Ký hiệu dung môi tốt nhất : A

 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết

Tiến hành thí nghiệm với dung môi A tại các mức nhiệt độ 300C, 350C,

400C,450C và các điều kiện chiết là: thời gian 120 phút, tỷ lệ dung môi:nguyên liệu

= 3/1 Đo độ hấp thụ của dịch chiết ở bước sóng cực đại đã xác định với dung môiA

 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết

Tiến hành thí nghiệm với dung môi A với thời gian 30, 60, 90, 120, 150 phút

và các điều kiện cố định là: tỷ lệ dung môi:nguyên liệu = 3/1, nhiệt độ tốt nhất đãchọn Đo độ hấp thụ của dịch chiết ở bước sóng cực đại đã xác định với dung môiA

 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi:nguyên liệu

Tiến hành thí nghiệm với dung môi A tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu là: 2/1,3/1, 4/1, 5/1, 6/1 và các điều kiện cố định là: nhiệt độ và thời gian tốt nhất đã chọn

Đo độ hấp thụ của dịch chiết ở bước sóng cực đại đã xác định với dung môi A

2.3.4.3 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa của cao chiết lycopen

Khả năng chống oxy hóa của các chiết xuất được đánh giá thông qua khảnăng trung hòa gốc tự do Nguyên tắc của phương pháp dựa vào khả năng các chấtchống oxy hóa chuyển hóa gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl thành sảnphẩm phân tử làm cho dung dịch chuyển từ màu tím sang vàng

Khả năng khử gốc tự do DPPH được tính dựa trên phần trăm ức chế, đượcxác định theo công thức sau:

Trong đó: ACT: Độ hấp thu quang học của mẫu trắng; ASP: Độ hấp thu quang

học của mẫu có chứa dịch chiết [6]

2.3.5 Phương pháp toán học

Để khảo sát ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìnhchiết lycopen áp dụng quy hoạch thực nghiệm với kế hoạch thực nghiệm trực giaobậc 2, sử dụng phần mềm MS Excel để xử lí kết quả

2.3.5.1 Phương pháp định lượng lycopen trong cao chiết

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là một phương pháp hóa lý dựa vào ái lựckhác nhau của các chất khác nhau với hai pha luôn tiếp xúc và không hòa tan vàonhau, một pha động và một pha tĩnh Quá trình sắc ký xảy ra do các cơ chế: hấpphụ, phân bố, trao đổi ion hoặc rây phân tử[11]

Thời gian lưu của một chất là thời gian tính từ lúc tiêm mẫu vào cột đến khichất đó ra khỏi cột dạt giá trị cực đại cho peak trên sắc ký đồ

Tôi tiến hành gởi mẫu để phân tích HPLC tại trung tâm khoa hóa thực phẩm– viện dinh dưỡng, 48B Tăng Bạt Hổ, quận 2 Bà Trưng – Hà Nội