CHIẾT XUẤT TINH DẦU GẤC BẰNG ENZYME

TÓM TẮT Đề tài ‘ Chiết xuất tinh dầu Gấc bằng enzyme ‘ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng thời gian, tỉ lệ chất khô/nước, nồng độ enzyme, nhiệt độ và pH đến hiệu suất chiết xuất tinh dầu Gấc

CHIẾT XUẤT TINH DẦU GẤC BẰNG ENZYME

Tác giả

Phạm Hà Minh Tâm

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

Cấp bằng kĩ sư ngành Công nghệ hóa học

Giáo viên hướng dẫn

Th.s Mai Huỳnh Cang

LỜI CẢM ƠN

Con xin ghi ơn công lao dưỡng dục của cha mẹ cùng toàn thể gia đình đã luôn ủng

hộ và bên con trong cuộc sống

Xin chân thành cảm ơn Th.S Mai Huỳnh Cang đã tận tình hướng dẫn,giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô giáo Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM nói chung và thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa Học đã truyền đạt những kiến thức quí báu cho tôi trong suốt 4 năm học tập tại trường

Cuối cùng xin cám ơn toàn thể bạn bè đã động viên,giúp đỡ chia sẻ những khó khăn với tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Thành phố Hồ Chí Minh Phạm Hà Minh Tâm

ABSTRACT

‘Enzyme aided oil-extraction of Gac fruit’

This article researched factors which ‘ve affected on oil-extraction productiveness and total carotenoid contents by using conbined-enzymes (α-amylase, Cellulase, Pectinase, Protease)

Purpose: Optimization of factors which ‘ve affected on oil-extraction productiveness This is 4-factor experimental model set-up by Response Surface Methodology-Central Composite Rotable Design Four factors are rate of dryed-Gac seed membrance and water ( 0,05 ; 0,025 ; 0,1 ), enzymatic concentration ( 1%;1,5%;2% ), temperature ( 30oC; 40oC; 50oC ), pH ( 4; 5; 6 )

From analyzing affection of factors on maximum response results In the context of extraction, we supposed data-extraction for Gac seed-membrance following : rate of dryed-Gac seed membrance and water 0,1002, enzymatic concentration 1,71%, temperature 53,2oC, pH =5,59, to achieved oil-extraction productiveness is 33,52%, total carotenoid contents are 5,8 µg/ml

TÓM TẮT

Đề tài ‘ Chiết xuất tinh dầu Gấc bằng enzyme ‘

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng( thời gian, tỉ lệ chất khô/nước, nồng độ enzyme, nhiệt độ và pH) đến hiệu suất chiết xuất tinh dầu Gấc và tổng carotenoid bằng các enzyme( α-amylase, Cellulase, Pectinase, Protease)

Mục đích: tối ưu các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách tinh dầu Gấc Đây là qui hoạch thực nghiệm 4 yếu tố được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng kiểu phương án quay bậc 2 có tâm Bốn yếu tố khảo sát là tỉ lệ chất khô/nước( 0,05 ; 0,025 ; 0,1) , nồng độ enzyme(1% ; 1,5% ; 2%), nhiệt độ(30oC, 40oC, 50oC) và pH(4 ; 5; 6)

Từ phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên các đáp ứng, các thông số tối

ưu Điều kiện chiết tách đề nghị áp dụng cho màng hạt Gấc là tỉ lệ chất khô/nước 0,1002, nồng độ enzyme 1,71%, nhiệt độ chiết 53,2 oC, pH= 5,59, khi đó thì hiệu suất trích sẽ là 33,52% và tổng hàm lượng carotenoid là 5,8 μ g/ml

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG ixx

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

Chương I : LỜI MỞ ĐẦU 1

1.1.Mở đầu : 1

1.2.Mục đích : 2

Chương 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về Momordica cochinchinnensis (Lour) Spreng (Gấc) 3

2.1.1 Nguồn gốc,phân bố 3

2.1.2 Thành phần của thịt Gấc và màng Gấc 4

2.2 Dầu Gấc 6

2.2.1 Tổng quát về chất béo 6

2.2.2 Thành phần chất béo 6

2.2.3 Đặc điểm hoá học của chất béo 7

2.2.4 Sự hư hỏng của chất béo 7

2.2.4.1 Sự hư hỏng bởi nhiệt 7

2.2.4.2 Oxy hóa 7

2.2.5 Một vài axit béo quan trọng18 2.2.6 Carotênoit 9

2.2.6.1 Cấu trúc và đặc điểm lý hoá 9

2.2.6.2 Vai trò 10

2.2.7 Tocopherol 10

2.2.7.1 Cấu trúc và đặc điểm hóa lý 10

2.2.7.2 Vai trò của tocophêrol 11

2.2.8 Đặc điểm và vai trò của dầu Gấc 11

2.2.8.1 Đặc điểm 11

2.2.8.2 Vai trò 12

2.3 Tổng quan về kỹ thuật trích dầu bằng enzyme: 12

2.3.1 Ứng dụng của enzyme trong sản xuất dầu thực vật 12

2.3.2 Cấu tạo và thành phần vách tế bào 12

2.3.3 Hoạt động của enzyme lên màng hạt 13

2.3.4 Các enxyme ứng dụng trong chiết xuất dầu Gấc từ màng hạt: 13

2.3.4.1 α-AMYLASE 13

2.3.4.2 PECTINASE 14

2.3.4.3 CELLULASE 15

2.3.4.4 PROTEASE 16

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU-PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1.Phương pháp nghiên cứu 17

3.1.1 Nguyên liệu: 17

3.1.2 Enzyme sử dụng: 17

3.1.3 Hoá chất: 18

3.1.4 Qui trình thực hiện 19

3.2 Nội dung tiến hành thí nghiệm: 20

3.2.1 Thí nghiệm 1:Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme ,hỗn hợp enzyme lên hiệu suất trích ly dầu 20

3.2.2 Thí nghiệm 2:Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lí enzyme lên hiệu suất trích ly dầu và chỉ số acid 21

3.2.3 Thí Nghiệm 3:Khảo sát ảnh hưởng của 4 yếu tố:tỉ lệ chất khô/nước,nồng độ enzyme,pH và nhiệt độ lên hiệu suất trích ly dầu 22

3.3 Phương pháp xác định các chỉ số 24

3.3.1 Các chỉ số của nguyên liệu: 24

3.3.2 Các chỉ số chất lượng của mẫu sản phẩm 24

3.4 Phương pháp đo đạc: 24

3.5 Xử lí số liệu 25

4.1 Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme và hỗn hợp enzyme lên hiệu suất trích ly

dầu: 26

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme lên hiệu suất trích ly dầu: 28

4.3 Kết quả khảo sát điều kiện chiết (qui hoạch thực nghiệm) 29

4.4 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến lượng cao tổng: 30

4.5 Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến lượng carotenoid: 34 35

4.6.Kết quả xác định các chỉ số hóa học của dầu Gấc: 39

4.6.1 Chỉ số acid: 39

4.6.2 Chỉ số peroxit: 40

4.6.3 Chỉ số Iod: 40

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 40

5.1 Kết luận: 41

5.2 Đề nghị: 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

Phụ lục 44

Phụ lục 1:Phương pháp xác định tổng carotenoid bằng phương pháp đo quang 44

1.Giới thiệu: 44

2.Qui trình: 44

Phụ lục 2:Phương pháp xác định các chỉ số 46

1.Chỉ số acid: 46

2.Chỉ số xà phòng hoá 46

3.Chỉ số Iod: 47

4.Xác định chì số peroxit chất béo: 47

5.Xác định hàm lượng dầu Gấc bởi phương pháp Soxhlet 48

5.1 Nguyên lý: 48

5.2 Phương pháp thực hiện 48

Phụ lục 3 50

Phụ lục 4 55

Phụ lục 5:Số liệu về độ hấp phụ và tổng hàm lượng carotenoid: 60

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần các carotênoit của thịt Gấc và màng Gấc 4

Bảng 2.2 Thành phần các axít béo của màng hạt 5

Bảng 2.3 Thành phần dinh dưỡng của quả Momordica cochinchinensis 6

Bảng 2.4 Một vài axit béo quan trọng của dầu 8

Bảng 2.5 Thành phần vách tế bào của rau quả: 13

Bảng 3.1 Mã hóa các yếu tố khảo sát: 23

Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm như sau: 23

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của các loại enzyme lên hiệu suất trích ly dầu 26

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lí enzyme lên hiệu suất trích li 28

Bảng 4.3 Kết quả khảo sát các điều kiện chiết tách 29

Bảng 4.4 Các chỉ số đặc điểm hóa học của dầu Gấc 39

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.2 Cấu trúc của các carotênoit chính và các xanthophil 9

Hình 2.3: Cấu trúc hóa học của 4 loại tocophêrol 11

Hình 2.4: Cấu trúc hóa học của 4 loại tocotriênol 11

Hình 3.1: Sơ đồ khối của quá trình chiết xuất tinh dầu Gấc 19

Hình 4.1 Mô hình thể hiện tính tương thích của các yếu tố lên hiệu suất trích 30

Hình 4.2: Tác động của các yếu tố khảo sát lên hiệu suất trích 31

Hình 4.3 Mô hình bề mặt đáp ứng được biểu diễn theo nồng độ enzyme,nhiệt độ và pH 32 Hình 4.4 Ảnh hưởng của từng yếu tố lên hiệu suất trích dầu 33

Hình 4.5 Tương tác giữa các yếu tố lên hiệu suất trích dầu 34

Hình 4.6 Mô hình thể hiện tính tương thích của các yếu tố lên tổng hàm lượng carotenoid 36

Hình 4.7: Tác động của các yếu tố khảo sát lên tổng hàm lưỡng carotenoid: 37

Hình 4.8 Mô hình bề mặt đáp ứng của cao tổng được biểu diễn qua tỉ lệ chất khô/nước,nồng độ enzyme và nhiệt độ 38

Hình 4.9 Tương tác giữa các yếu tố lên tổng hàm lượng carotenoid 38

rễ và tinh dầu chiết xuất từ Gấc đều có thể dùng trong y học

Màng hạt Gấc chứa 1 hàm lượng dầu đáng kể khoảng 8%,bên cạnh đó các chất trong màng hạt :β caroten, lycopen, vitamin E và 2 acid béo thiết yếu có mặt trong quả −Gấc linoleic và α-linolenic.β caroten tiền vitamin A rất cần thiết cho khả năng nhìn tốt −của mắt, kích thích tính miễn dịch và tăng sức đề kháng cho cơ thể, có tác dụng chống oxy hoá Lycopen là chất chống oxy hoá hàng dầu có khả năng bảo vệ cơ thể chống lại các bệnh thoái hoá, suy giảm miễn dịch và cả các chứng bệnh ung thư Vitamin E mang các đặc điểm chống oxy hóa, ngăn chặn tác động độc hại của các gốc tự do, là vitamin chống lão hoá Hai acid béo không bão hoà linoleic và α-linolenic là những axit béo thiết yếu Chúng tham gia vào thành phần màng tế bào và dây liên kết giữa các tế bào não,là tiền thân của ω3 và ω6 Thật vậy màng Gấc chứa nhiều β caroten(60-140 μg) và −lycopen(310-460 μg) Hàm lượng lycopen trong quả gấc cao gấp 10 lần so với các loại quả giàu lycopen khác

Có nhiều phương pháp để thu được dầu Gấc như phương pháp ép, phương pháp ly trích dầu bằng dung môi, phương pháp sử dụng enzyme hỗ trợ Trong đó việc ứng dụng công nghệ enzyme được khuyến cáo trong sản xuất, chế biến thực phẩm vì mang lại hiệu quả cao và an toàn với người sử dụng Ngoài ra việc trích dầu Gấc bằng phương pháp sử

dụng enzyme hỗ trợ vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Từ những cơ sở đó chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài :

‘Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu Gấc bằng enzyme ‘

1.2.Mục đích :

Xây dựng qui trình chiết xuất tinh dầu có hiệu quả cao, đạt tiêu chuẩn Qua nghiên cứu nhằm tìm ra :

- Enzyme thích hợp cho quá trình trích ly dầu màng hạt Gấc

- Điều kiện tối ưu cho việc trích ly dầu Gấc

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Tổng quan về Momordica cochinchinnensis (Lour) Spreng (Gấc)

2.1.1 Nguồn gốc,phân bố

Momordica cochinchinensis ( Lour ) Spreng ( Gấc ) thuộc họ Cucurbitaceae, giống

Momordica và loài Cochinchinensis Cây có tên là Muricia cochinchinensis vào năm

1790 bởi Loureiro, 1 linh mục truyền giáo người Bồ Đầu Nha Sau đó, năm 1826 Sprengel đã kết luận rằng cây Gấc thuộc giống Momordica và đã đổi tên thành

Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng (Beiley (1937)(Vương Lê Thúy (2002)) Loài

cây này có mặt ở các nước Nam Á, như Trung Quốc, Miến Điện, Thái Lan, Malaisia, Nhật, Lào, Campuchia, Băngladet, Ấn Độ, Philippin

Gấc là loại dây leo hàng năm, cuối đông sau khi thu hoạch quả người ta chặt đốn tận gốc, sang xuân cây lại leo lên tươi tốt Từ gốc mọc ra nhiều thân mới, mỗi dây có nhiều đốt, mỗi đốt có lá Lá mọc so le, chia thùy khá sâu, lá to dài từ 10-25 cm, mặt trên xanh lục thẫm, phía dưới màu xanh nhạt Hoa Gấc màu vàng nhạt, đơn tính, nở vào tháng

5, 6 ở phía Bắc, trong Nam có nhiều vụ.Trung bình, cần khoảng 18-20 ngày để quả có thể chín kể từ khi nụ hoa cái xuất hiện Một cây có thể cho khoảng 30-60 quả trong một năm (WHO (1990) (Vương Lê Thúy (2002))

Cây Gấc có thể trồng bằng hạt hay dây leo Nó thích môi trường ấm, ẩm và cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ lạnh và khô hạn Nó không chịu được đất úng ngập lâu ngày, nhưng thích ứng với đất phù sa, có độ thấm tốt, pH từ 6 đến 7 Người ta trồng loại cây này một lần nhưng thu hoạch trong nhiều năm

Quả Gấc hình bầu dục hay hình tròn, có chiều dài từ 10 đến 16 cm và chiều rộng là

9 đến 14 cm Loại quả này có màu xanh lục, có gai, khi chín chuyển dần từ màu vàng

sang màu đỏ Bên trong lớp vỏ là lớp thịt vàng, mềm, kế tiếp là những hạt Gấc được bao bọc bởi màng đỏ máu, xếp hàng dọc Hạt Gấc màu đen, hình tròn, dẹt, có răng cưa Ở Việt Nam, trọng lượng quả khoảng từ 500 g đến 1600g (Vương Lê Thúy, 2004)

Quả Gấc chỉ sử dụng được khi đã chín (quả chuyển sang vàng hoặc đỏ, hạt cứng).1

kg quả Gấc bao gồm khoảng 190 g màng và 130 g hạt Màng hạt khi chín màu đỏ máu, hoặc có vị thơm dễ chịu hoặc không có mùi (Vương Lê Thúy, 2002)

Tất cả các bộ phận của Momordica cochinchinensis đều có thể được sử dụng trong y học

truyền thống (Đổ Tất Lợi, 1991)

Theo kinh nghiệm của người Việt Nam, loại cây này bao gồm hai loài: Gấc Nếp và Gấc Tẻ Loài Gấc Nếp, như chúng tôi đã trình bày trên đây Quả của loài Gấc Tẻ thường nhỏ, có ít hạt, ít gai Bên trong quả này thường có màu vàng nhạt, nó không được sử dụng môt cách rộng rãi

2.1.2 Thành phần của thịt Gấc và màng Gấc

Thành phần của các carotenoid được xác định bằng phương pháp sắc kí lỏng cao

áp với kết quả sau :

Bảng 2.1 Thành phần các carotênoit của thịt Gấc và màng Gấc Thành phần Thịt gấc ( μ g /g) Màng Gấc ( μ g /g) Mẫu trích ly

β -caroten Lycopen Tổng cộng

Mẫu xà phòng hoá

β -caroten Lycopen Zeaxanthin

β -cryptoxanthin Tổng cộng

22,1±15,2 0,9±0,7

23±17,3

14,7±10,9 0,4±0,3 1,6±0,4 3,5±1,8 20,2±12,7

(Aoki, 2002)

Dựa vào bảng trên ta kết luận :

Hàm lượng lycopen và β caroten của màng Gấc cao hơn của phần thịt Gấc Còn −đối với mẫu trích ly đã qua xà phòng hoá, 1 g màng hạt chứa 300 đến 400 μ g lycopen và

50 đến 110 μ g β caroten so với 0,1-0,7 μ g lycopen và 4-26 μ g − β caroten ở thịt quả −Zeaxanthin và β -cryptoxanthin cũng được xác định trong mẫu xà phòng hoá của màng Gấc, nhưng hàm lượng rất thấp (Bảng 2.1)

Ngoài ra, Nguyễn Thiện Luân (1996) cũng đã khẳng đinh sự có mặt của vitamin E

ở màng đỏ và phần thịt quả Gấc

Ngoài các carotênoit, vitamin, màng đỏ còn chứa một lượng lớn dầu, 7,9 g trong 100 g màng tươi (Viện Dinh Dưỡng, 1995) Về phần axít béo tổng quát của màng, có khoảng 70% không bão hoà, trong đó 50% là các axít béo đa nối đôi (Vương Lê Thúy, 2002) Ngoài ra thành phần các axít béo của màng đỏ được chỉ ra trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Thành phần các axít béo của màng hạt

(Vương Lê Thúy, 2002)

Bảng 2.3 Thành phầm dinh dưỡng của quả Momordica cochinchinensis

Chúng khác nhau theo nguồn gốc, đặc tính lý hóa, vai trò trong cơ thể và các dạng tồn tại

2.2.2 Thành phần chất béo

Chất béo chủ yếu là các lipit Các lipit này bao gồm :

Triglyxêrit từ 95 đến 98%, đó là một phân tử glyxêron este hoá bởi 3 phân tử axit giống nhau hoặc khác nhau

Các vi chất bao gồm:

• Axit béo tự do,

2.2.3 Đặc điểm hoá học của chất béo

Chỉ số axit: là số mg KOH cần thiết để trung hoà các axít béo tự do trong 1 g chất

béo (NF T 60-204)

Chỉ số xà phòng hóa: là số mg KOH cần thiết để trung hoà 1 g sản phẩm (NF T

60-206)

Chỉ số iôt: là số g halogen được cố định bởi 100 g sản phẩm trong những điều kiện

mẫu và được thể hiện bằng iốt (NF T 60-203)

Chỉ số peroxyt: là lượng chất có trong mẫu thử, tính bằng mili đương lượng của

oxy hoạt tính làm oxy hóa kali iodua trên kilogam dưới các điều kiện thao tác đã được quy định (TCVN 6121 : 1996)

2.2.4 Sự hư hỏng của chất béo

2.2.4.1 Sự hư hỏng bởi nhiệt

Sự bền nhiệt của chất béo thay đổi : mỗi một loại chất béo tồn tại có nhiệt độ giới hạn tồn tại nhất định, ở trên nhiệt độ này, chất béo sẽ sản sinh ra các chất độc, và gây oxy hoá các carotênoit, vitamin A, E…

2.2.5 Một vài axit béo quan trọng

Tồn tại khoảng 20 axit béo trong tự nhiên, chúng khác nhau bởi số lượng của các nối đôi Bảng 2.4 chỉ ra một vài axit béo quan trọng của dầu

Bảng 2.4 Một vài axit béo quan trọng của dầu

Axit béo thiết yếu Tiền Omega 3 và Omega 6 **

Axit béo thiết yếu

Làm tranh dầu, tiền Omega 3 và Omega

6 **

9 12 15)

n-Tạo thành trong cơ thể

* Theo Raisonier (2002)

** Theo Cossut và cộng sự (2001)

2.2.6 Carotênoit

Carotênoit là những sắc tố tự nhiên, có mặt rộng rãi trong tự nhiên và là nguồn gốc của các màu chói sáng (vàng, cam và đỏ) của nhiều trái cây ăn được (cam, dâu…) của các loại rau (cà rốt, cà chua, Gấc…) của các loại nấm, của hoa, tảo, vi khuẩn ; chúng cũng có mặt trong các sản phẩm động vật

2.2.6.1 Cấu trúc và đặc điểm lý hoá

Thuật ngữ carotênoit bao gồm hai phức hợp gần tương tự nhau : một mặt là các caroten, hydrocacbon không bão hòa và mặt khác là những đồng phân bị oxy hóa của hợp chất này hay còn gọi là các xanthophil Hơn 600 carotênoit đã được cô lập từ những sản phẩm tự nhiên (Faure và cộng sự, 1999)

Chúng là những chất thông thường nhất là β caroten và lycopen nhưng các chất −khác cũng được sử dụng như chất màu thực phẩm : α-caroten, γ -caroten, bixin, norbin, capstêin, β -apo 8’ carotênan, ester êthylic của axít β -apo 8’ carotênoic Chúng là những hợp chất hoà tan trong dầu mỡ, màu sắc thay đổi từ vàng đến đỏ

(Linden và Lorient, 1994)

Max độ hấp phụ Màu sắc (nm)

466-496 Cam

446, 472 et 505

Đỏ

452 et 480 Vàng

Tên và cấu trúc

Hình 2.2 Cấu trúc của các carotênoit chính và các xanthophil

2.2.6.2 Vai trò

Chúng phòng ngừa sự mờ mắt và cho phép sự nhìn tốt trong đêm Các chất này tham gia vào quá trình tăng trưởng và trong quá trình sinh sản Chúng cho phép cơ thể chống lại sự nhiễm trùng Do bản thân các carotênoit mang các đặc điểm chống oxy hoá nên chúng có thể làm dừng các tác động độc hại của các gốc tự do ; lycopen, vitamin E, C

2.2.7.1 Cấu trúc và đặc điểm hóa lý

Vitamin E thuộc họ tocophêrol, họ này gồm 4 dạng : α -tocophêrol, còn gọi là vitamin E, β -tocophêrol, γ -tocophêrol hay δ -tocophêrol

Ngoài ra, những chất này có sự tương đồng về cấu trúc với phân tử thuộc họ tocotriênol : α -tocotriênol, β -tocotriênol, γ -tocotriênol và δ -tocotriênol (Pennock và cộng sự ( 1964 ) trích dẫn bởi Cuvelier và cộng sự ( 2003 )

(Lindsay và Asley ( 2002 ) trích dẫn bởi Cuvelier và cộng sự ( 2003 )

2.2.7.2 Vai trò của tocophêrol

Checsemen và Slater ( 1993 ) được trích dẫn bởi Cuvelier và cộng sự ( 2003 ) chỉ

ra rằng vitamin E được biết đến như chất chống oxy hóa, nhờ vào khả năng ức chế các quá trình peroxyt hoá của dầu mỡ Cùng với nhiều chất chống oxy hóa khác, vitamin này tham gia chống lại các gốc tự do sinh ra

Ngoài ra, vitamin E tham gia chống lại hiện tượng vô sinh và kiểm soát tiểu cầu của máu ( Dương Thanh Liêm, 2003 )

2.2.8 Đặc điểm và vai trò của dầu Gấc

2.2.8.1 Đặc điểm

Dầu Gấc là một chất lỏng màu đỏ sậm, Nguyễn Hồng Khánh và cộng sự ( 2004 )

đã chỉ ra rằng các chỉ số iốt, axit, khúc xạ ở 200C và tỷ trọng ở 150Ccủa dầu Gấc lần lượt

là : 2 ; 72 ; 0,9151-0,9156 và 1,4681-1,485 Dầu này hòa tan tốt trong ête dầu hỏa, êtanol,

chloroform và axêton Nó chứa β caroten, lycopen, − α -tocophêrol và nhiều axít béo thiết yếu khác và do đó dầu Gấc mang vai trò của các carotênoit, vitamin E, axit béo thiết yếu Hiện tại, đây là thực phẩm thuốc, là món quà quý giá của thiên nhiên (Ngô Thị Thuỷ, 2004)

2.2.8.2 Vai trò

Người Việt Nam sử dụng món quà này làm thuốc bổ cho phụ nữ mang thai, cho con bú, để phòng ngừa và tránh thiếu vitamin A, bệnh khô mắt, bệnh quáng gà ở trẻ em Bên cạnh đó, dầu Gấc còn làm lành nhanh chóng các vết thương, vết bỏng và lở loét (Vũ Đình trác (1986) được trích dẫn bởi Vương Lê Thuý (2002))

Bùi Minh Đức và cộng sự (2004) ; Ngô Thị Thuỷ (2004) ; Nguyễn Công Suất (2002) đã chỉ ra rằng dầu Gấc góp phần làm tăng khả năng miễn dịch, chống lại sự lão hóa của tế bào và chống lại quá trình oxy hóa Hơn nữa, những tác giả này cũng chỉ ra vai trò loại bỏ các tác động độc hại của môi trường như các chất độc hóa học, tia phóng xạ

Nguyễn Công Suất (2003) cho rằng thành phần β caroten, lycopen và vitamin E −trong dầu Gấc có tác động trung hòa 75% các chất gấy ung thư, đặc biệt đối với bệnh ung

thư vú

2.3 Tổng quan về kỹ thuật trích dầu bằng enzyme:

2.3.1 Ứng dụng của enzyme trong sản xuất dầu thực vật

- Có nhiều ưu điểm và được ứng dụng ngày càng nhiều trong thời gian gần đây nhưng cho kết quả rất khả quan Những ưu điểm là:

- Duy trì được chất lượng dầu thu được do không hoặc sử dụng rất ít hoá chát trong qui trình chế biến nên dầu thu được ko bị nhiễm bẩn các hoá chất đặc biệt là dung môi

- Hạn chế gây ô nhiễm môi trường

Tuy vậy mặt hạn chế của phương pháp này là giá thành enzyme còn cao, việc tái

sử dụng enzyme là cần thiết để tiết kiệm chi phí Mặt khác khi chiết bằng enzyme thì hiệu suất chiết không cao bằng khi chiết bằng dung môi

Vì vậy cần phải có 1 nghiên cứu sâu,rộng để kết hợp 2 phương pháp trên nhằm vừa đảm bảo hiệu suất chiết cao cũng như an toàn với người sử dụng

Khi quan sát dưới kính hiển vi vách tế bào được chia làm 2 phần như sau:

Màng sơ cấp: cấu tạo chủ yếu bởi polysaccharide(90%), 10% còn lại là protein

Cấu tạo bởi các sợi cellulose,hemicellulose,pectin và nước Đây là lớp mỏng và đàn hồ

được

Màng thứ cấp: Cấu tạo bởi 1 màng cellulose dày 80-90%, gồm 3 lớp do các sợi

cellulose tạo nên giúp tế bền chắc và có tính chống chịu cơ học Màng này không thấm

nước và được tìm thấy ở tế bào hoặc trong các tế bào mạch dẫn…

Vách tế bào ở thịt quả thì có cấu trúc gần giống như màng sơ cấp

Bảng 2.5: Thành phần vách tế bào của rau quả:

Glycoprotein 10-20 5

2.3.3 Hoạt động của enzyme lên màng hạt

Chiết xuất từ trái có dầu được tiến hành bằng cách thêm nước nóng (<=50oC) vào

hỗn hợp thịt quả xử lý enzyme, bên cạnh đó có sự hỗ trợ của các quá trình cơ học như ép

loại bã,ly tâm để phân tách dịch ép làm 3 pha: bã, nước và dầu ở trên cùng

Trong quá trình nghiền thì chỉ có 1 phần vách tế bào bị phá vỡ Do vậy việc hỗ trợ

enzyme trong xử lý trích ly dầu là cần thiết

Dầu trong hỗn hợp tồn tại dưới dạng những giọt rất nhỏ được bao bọc bới màng

lipoprotein Bên cạnh phần dầu dưới dạng tự do được dễ dàng trích ra khi phá vỡ tế bào

bằng cơ học thì dầu còn thu được nhờ vào sự phá vỡ màng lipoprotein Màng này được

chia làm 2 phần:phần liên kết với nước và,phần kỵ nước liên kết với dầu bên trong

2.3.4 Các enxyme ứng dụng trong chiết xuất dầu Gấc từ màng hạt:

2.3.4.1 α-AMYLASE

Xúc tác thuỷ phân liên kết α -1,4 glocosid nội mạch ở bất kì vị trí nào trong phân

tử tinh bột với cơ chất là maltose α-Amylase cho sản phẩm thuỷ phân chủ yếu là maltose(87%) và 1 ít glucose(13%).Với cơ chất là amilopectin, α-amylase chỉ thuỷ phân liên kết 1,4 không thuỳ phân liên kết 1,6 Sản phẩm tạo thành là các dextrin phân tử thấp không cho phản ứng màu với iod, maltose, glucose,isomaltose

α-Amylase chỉ có tác dụng với tinh bột đã hồ hoá Quá trình thuỷ phân xảy ra qua nhiều giai đoạn Ở giai đoạn đầu ( giai đoạn dextrin hoá ) chỉ 1 phần cơ chất bị thuỷ phân tạo thành dextrin,độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh, sang giai đoạn 2( giai đoạn đường hoá )các dextrin vừa được tạo thành bị thuỷ phân tiếp tục tạo thành dextrin có phân tử thấp hơn, maltose, isomaltose và glucose

α-Amylase tương đối bền với nhiệt, α-amylase của nấm mốc xúc tác thuỷ phân tinh bột ở 50oC, α-amylase của mầm hạt hoạt động tốt ở 58-60oC, α-amylase của vi khuẩn hoạt động tốt ở 70-90oC Canxi có thể giúp ổn định cấu trúc bậc 3 của phân tử enzyme nhờ vậy

mà có thể tăng tính chịu nhiệt của enzyme này

α-Amylase thường thể hiện hoại tính trong vùng acid yếu, α-Amylase của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH 5.9-6.1 Nếu pH < 4, một số α-amylase bị vô hoạt, trừ α-

amylase của Aspergillus niger có thể chịu được pH 2.5-2.8

+Endo-glucosidase-polygalacturonase: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucosid ở giữa các mạch các phân tử acid pectic hoặc acid pectinic, các enzyme này tác dụng ở vị trí

glucosidase-polygalacturonase xảy ra mạnh hơn khi nguyên liệu đã được xử lý trước với pectinesterase

+Exo- glucosidase-polygalacturonase: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết glucosid ở đầu mạch của các phân tử acid pectic hoặc acid pectinic Enzyme này có ái lực với các liên kết glucosid đầu mạch gần các nhóm carboxyl tự do

Nhóm enzyme thuỷ phân không có sự tham gia của nước:

Cắt đứt liên kết glucosid-1,4 chúng thuộc nhóm enzyme phân cắt có tên chung là transelyminase (TE)

Liên kết glucosid-1,4 bị phân cắt bằng cách chuyển hydrogen của C3-C4 của 1 đơn

vị galacturonic sang C1 của 1 đơn vị galacturonic khác và tạo nối đôi giữa C4,C5 và đồng thời phân cắt pectin thành các đơn vị sản phẩm

Các enzyme pectine có nhiệt độ và pH hoạt động khác nhau Các exopolygalacturonase hoạt động mạnh ở pH 3,5-4,5; các endopolymethyl-galacturonase hoạt động mạnh ở pH 4.2, pectinesterase hoạt động ở pH 5 Nhiệt độ hoạt động của các enzyme này trong khoảng 40-52oC

2.3.4.3 CELLULASE

Là 1 hệ enzyme phức tạp xúc tác sự thuỷ phnâ cenllolose thành cenbiose và cuối cùng thành glucose Cơ chế ( Nguyễn thị Minh Nguyệt, 2005 ) như sau:

Cellulose cellulose p.ứ cellobiose glucose

Sự phân giải xảy ra qua 3 giai đoạn:

-Giai đoạn 1:

Dưới tác dụng của tác nhân nào đó đặc trưng của môi trường có vi sinh vật phát triển, cellulose chuyển thành cellulose hoà tan Thực chất của vấn đề này cho đến nay vẫn chưa được giải thích rõ

-Giai đoạn 2:

Cellulo đã biến đổi trong giai đoạn 1 bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme Cx còn gọi là enzyme β-1,4 glucanase Chữ x cho ta biết đây là loại enzyme có nhiều thành phần khác nhau Người ta thường chia làm 2 loại exo- β-1,4 glucanase và endo- β-1,4-glucanase

+Exo- β-1,4 glucanase xúc tác việc tách liên kết các đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi cellulose

+Endo- β-1,4 glucanase có khả năng phân cắt liên kết β-1,4 glucozit ở bất kì chỗ nào bên trong chuỗi cellulose

-Giai đoạn 3:

Dưới tác dụng của enzyme cellobiase ( β-glucosidase ) đường cellobiose bị thuỷ phân thành glucose

2.3.4.4 PROTEASE

Protease là các enzyme xúc tác sự thuỷ phân liên kết peptid( CO-NH ) trong phân

tử protein và các cơ chất tương tự.Nhiều protease cũng có khả năng thuỷ phân liên kết ester và chuyển đổi acid amin( CO-OH )

Theo phân loại quốc tế thì các enzyme thuộc nhóm này chia làm 4 phân nhóm phụ

1 Aminopeptidase : xúc tác sự thuỷ phân liên kết peptid ở đầu Nitơ của mạch

polypeptid

2 Cacboxypeptidase: xúc tác sự thủy phân liên kết peptid ở đầu cacbon của mạch

polypeptid Cả hai phân nhóm enzyme trên đều là các exo-peptidase

3 Dipeptihydrolase: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết dipeptid

4 Proteinase: xúc tác sự thuỷ phân các liên kết peptid nội mạch

Các vi khuẩn thường tổng hợp các protease hoạt động thích hợp ở pH trung tính và kiềm yếu Các protease được sản xuất từ vi khuẩn được biết nhiều hơn là

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU-PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.Phương pháp nghiên cứu

3.1.1 Nguyên liệu:

Gấc được mua tại chợ Tam Bình-Thủ Đức, tương đối đồng đều về kích thước ,khối lượng và chất lượng

Khối lượng trái: 0,8-1,4 kg

Khối lượng màng hạt thu được: 20-30%

Hàm lượng chất khô trong màng hạt: 86%

50 o C/6h Nghiền

Xử lý enzyme

Ép

Bã

Ly tâm 4000rpm,20m Lọc

Dầu Gấc

Nước,Tạp chất

Tạp chất

Gấc sau khi mua về ở trạng thái vừa chín tới, không dập hư hỏng được tách màng hạt Tiếp theo, màng hạt được sấy ở 50oC trong vòng 6h trong máy sấy chân không để thu được màng hạt khô có hàm lượng nước khoảng 14-15% Mục đích của sấy và nghiền là dùng tác động vật lý để việc trích ly bằng enzyme đạt hiệu quả hơn Sau khi sấy màng khô được đóng gói chân không trong bao bì tối màu, được bảo quản ở 5oC nhằm tránh ánh sáng và giảm hư hỏng

Trước khi trích ly, màng khô được nghiền và sàng để thu được bột Gấc với kích cỡ

từ 0,5-1mm Bột Gấc được đưa vào các bình tam giác rồi thêm nước, điều chỉnh pH thích hợp cho từng loại enzyme rồi đặt trong các bồn ngâm cách thuỷ, nhiệt độ và thời gian trích ly cũng như nồng độ enzyme được điều chỉnh Thời gian xử lý được tính từ lúc nhiệt

độ trong hỗn hợp đạt yêu cầu

Hết thời gian trích ly, lấy 1 ít hỗn hợp trên, ép để loại bớt bã Dịch ép đem ly tâm

4000 rpm trong 20 phút Sau khi ly tâm, lúc này mẫu đã tách thành 3 lớp: trên cùng là dầu Gấc, giữa là nước, dưới cùng là bã còn sót Dầu được gạn ra và lọc bằng giấy lọc trước khi cho vào chai bảo quản

3.2 Nội dung tiến hành thí nghiệm:

3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của loại enzyme, hỗn hợp enzyme lên hiệu suất trích ly dầu

Tỉ lệ chất khô/nước: ( 3/40 ) Thời gian xử lí enzyme: 60 phút

Loại enzyme hay hỗn hợp enzyme dùng để xử lý Lưu ý:

1/ Phải điều chỉnh pH và nhiệt độ cho từng nghiệm thức vì mỗi enzyme hoặc hỗn hợp enzyme có 1 khoảng pH hoạt động riêng

2/ Tương ứng với mỗi khoảng pH và nhiệt độ của từng loại enzyme hay hỗn hợp enzyme chúng tôi tiến hành thí nghiệm đối chứng trong đó màng hạt ko qua xử lí enzyme nhưng được điều chỉnh pH và nhiệt độ tương ứng

3/ Các thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu theo dõi:hiệu suất trích ly dầu thu được trong mỗi nghiệm thức( cả kết quả của mẫu đối chứng )

Dựa trên kết quả, enzyme hay hỗn hợp enzyme nào cho hiệu suất thu hồi cao nhất

và được chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

Hỗn hợp 4 enzyme được sử dụng theo tỉ lệ 1:1:1:1

3.2.2 Thí nghiệm 2:Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lí enzyme lên hiệu suất trích ly dầu và chỉ số acid

Mục đích :

- Xác định thời gian xử lí enzyme cho hiệu suất trích ly cao

- Khảo sát sự biến đổi chỉ số acid của dầu theo thời gian xử lí enzyme

+ Thời gian nào cho hiệu suất trích dầu cao nhất với chỉ số acid thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê sẽ được chọn

+Chỉ tiêu theo dõi :hiệu suất trích ly dầu

3.2.3 Thí Nghiệm 3:Khảo sát ảnh hưởng của 4 yếu tố:tỉ lệ chất khô/nước,nồng độ enzyme,pH và nhiệt độ lên hiệu suất trích ly dầu

Thí nghiệm khảo sát 4 yếu tố được bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng ( Response Surface MeThodology ) và sử dụng phần mềm JMP 4.0 Phương án thực hiện là kiểu quay bậc 2 có tâm( Central Composite Rotable Design-CCRD )

a) Các yêu tố khảo sát

(i) Tỉ lệ chất khô/nước: khảo sát ở tỉ lệ 2/40; 3/40; 4/40

(ii) Nồng độ enzyme: khảo sát tại 1%, 1.5%, 2%

(iii)Nhiệt độ: khảo sát ở 30, 40, 50oC

(iv)pH: khảo sát ở pH 4, 5, 6

b) Thông số đáp ứng:

Kết quả các nghiệm thức được đánh giá dựa trên 2 thông số:

(i) Hiệu suất trích dầu

(ii) Tổng hàm lượng carotenoid

Đường biểu diễn cho mối quan hệ giữa các yếu tố và các thông số khảo sát là mặt cong thể hiện giữa sự đáp ứng và yếu tố gọi là bề mặt đáp ứng ( Response Surface ) Mặt đáp ứng có dạng tổng quá Y= f( X1, X2, X3, X4 )

Đối với thực nghiệm 4 yếu tố thì phương trình tổng quát mặt cong có dạng

4 3 6 4 2 5 3 2 4 4 1 3 3 1 2 2 1 1 4 4 3 3 2 2 1

2 3 3

2 2 2

Bảng 3.1 Mã hóa các yếu tố khảo sát:

Yếu tố

Các mức

Khoảng biến thiên

+++- 4/40 2 50 4 1 1 1 -1

3.3.1 Các chỉ số của nguyên liệu:

- Xác định ẩm độ:phương pháp sấy khô kiệt ở 105oC theo Tiêu Chuẩn Việt Nam

3700-90

- Xác định hàm lượng dầu có trong nguyên liệu, phương pháp Soxhlet

3.3.2 Các chỉ số chất lượng của mẫu sản phẩm

Chỉ số acid

Chỉ số xà phòng hoá

Chỉ số iod

Chỉ số peroxyt

3.3.3 Chỉ tiêu theo dõi:

Hiệu suất trích ly dầu:

HSTL(%) = Lượng dầu thu được (g) x 100/Lượng dầu có trong nguyên liệu(g)

3.4 Phương pháp đo đạc:

Phương pháp cân định lượng, phương pháp đo quang

3.5 Xử lí số liệu

Dùng phần mềm JMP 4.0 và Microsoft Excel