CHIẾT XUẤT TINH DẦU GẤC BẰNG ENZYME

CHIẾT XUẤT TINH DẦU GẤC BẰNG ENZYME Tác giả Phạm Hà Minh Tâm Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu Cấp kĩ sư ngành Công nghệ hóa học Giáo viên hướng dẫn Th.s Mai Huỳnh Cang i LỜI CẢM ƠN Con xin ghi ơn công lao dưỡng dục cha mẹ tồn thể gia đình ủng hộ bên sống Xin chân thành cảm ơn Th.S Mai Huỳnh Cang tận tình hướng dẫn,giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy giáo Trường ĐH Nơng Lâm Tp.HCM nói chung thầy Bộ mơn Cơng nghệ Hóa Học truyền đạt kiến thức q báu cho suốt năm học tập trường Cuối xin cám ơn toàn thể bạn bè động viên,giúp đỡ chia sẻ khó khăn với tơi suốt q trình học tập trường Thành phố Hồ Chí Minh Phạm Hà Minh Tâm ii 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; ) 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 iii TĨM TẮT Đề tài ‘ Chiết xuất tinh dầu Gấc enzyme ‘ Khảo sát yếu tố ảnh hưởng( thời gian, tỉ lệ chất khô/nước, nồng độ enzyme, nhiệt độ pH) đến hiệu suất chiết xuất tinh dầu Gấc tổng carotenoid enzyme( α-amylase, Cellulase, Pectinase, Protease) Mục đích: tối ưu thông số ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách tinh dầu Gấc Đây qui hoạch thực nghiệm yếu tố bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng kiểu phương án quay bậc có tâm Bốn yếu tố khảo sát tỉ lệ chất khô/nước( 0,05 ; 0,025 ; 0,1) , nồng độ enzyme(1% ; 1,5% ; 2%), nhiệt độ(30oC, 40oC, 50oC) pH(4 ; 5; 6) Từ phân tích ảnh hưởng yếu tố khảo sát lên đáp ứng, thông số tối ưu Điều kiện chiết tách đề nghị áp dụng cho màng hạt Gấc tỉ lệ chất khô/nước 0,1002, nồng độ enzyme 1,71%, nhiệt độ chiết 53,2 oC, pH= 5,59, hiệu suất trích 33,52% tổng hàm lượng carotenoid 5,8 μ g/ml iv MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG ixx DANH SÁCH CÁC HÌNH x Chương I : LỜI MỞ ĐẦU 1.1.Mở đầu : 1.2.Mục đích : Chương : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan Momordica cochinchinnensis (Lour) Spreng (Gấc) 2.1.1 Nguồn gốc,phân bố 2.1.2 Thành phần thịt Gấc màng Gấc 2.2 Dầu Gấc 2.2.1 Tổng quát chất béo 2.2.2 Thành phần chất béo 2.2.3 Đặc điểm hoá học chất béo 2.2.4 Sự hư hỏng chất béo 2.2.4.1 Sự hư hỏng nhiệt 2.2.4.2 Oxy hóa 2.2.5 Một vài axit béo quan trọng18 2.2.6 Carotênoit 2.2.6.1 Cấu trúc đặc điểm lý hoá 2.2.6.2 Vai trò 10 2.2.7 Tocopherol 10 2.2.7.1 Cấu trúc đặc điểm hóa lý 10 2.2.7.2 Vai trò tocophêrol 11 2.2.8 Đặc điểm vai trò dầu Gấc 11 2.2.8.1 Đặc điểm 11 v 2.2.8.2 Vai trò 12 2.3 Tổng quan kỹ thuật trích dầu enzyme: 12 2.3.1 Ứng dụng enzyme sản xuất dầu thực vật 12 2.3.2 Cấu tạo thành phần vách tế bào 12 2.3.3 Hoạt động enzyme lên màng hạt 13 2.3.4 Các enxyme ứng dụng 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 19 3.2 Nội dung tiến hành thí nghiệm: 20 3.2.1 Thí nghiệm 1:Khảo sát ảnh hưởng loại enzyme ,hỗn hợp enzyme lên hiệu suất trích ly dầu 20 3.2.2 Thí nghiệm 2:Khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lí enzyme lên hiệu suất trích ly dầu số acid 21 3.2.3 Thí Nghiệm 3:Khảo sát ảnh hưởng yếu tố:tỉ lệ chất khô/nước,nồng độ enzyme,pH nhiệt độ lên hiệu suất trích ly dầu 22 3.3 Phương pháp xác định số 24 3.3.1 Các số nguyên liệu: 24 3.3.2 Các số chất lượng mẫu sản phẩm 24 3.4 Phương pháp đo đạc: 24 3.5 Xử lí số liệu 25 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 vi 4.1 Khảo sát ảnh hưởng loại enzyme hỗn hợp enzyme lên hiệu suất trích ly dầu: 26 4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý enzyme lên hiệu suất trích ly dầu: 28 4.3 Kết khảo sát điều kiện chiết (qui hoạch thực nghiệm) 29 4.4 Kết phân tích ảnh hưởng yếu tố khảo sát đến lượng cao tổng: 30 4.5 Kết phân tích ảnh hưởng yếu tố khảo sát đến lượng carotenoid: 34 35 4.6.Kết xác định số hóa học 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 phương pháp đo quang 44 1.Giới thiệu: 44 2.Qui trình: 44 Phụ lục 2:Phương pháp xác định số 46 1.Chỉ số acid: 46 2.Chỉ số xà phòng hố 46 3.Chỉ số Iod: 47 4.Xác định chì số peroxit chất béo: 47 5.Xác định hàm lượng dầu Gấc phương pháp Soxhlet 48 5.1 Nguyên lý: 48 5.2 Phương pháp thực 48 Phụ lục 50 Phụ lục 55 vii Phụ lục 5:Số liệu độ hấp phụ tổng hàm lượng carotenoid: 60 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần carotênoit thịt Gấc màng Gấc Bảng 2.2 Thành phần axít béo màng hạt Bảng 2.3 Thành phần dinh dưỡng Momordica cochinchinensis Bảng 2.4 Một vài axit béo quan trọng dầu Bảng 2.5 Thành phần vách tế bào rau quả: 13 Bảng 3.1 Mã hóa yếu tố khảo sát: 23 Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm sau: 23 Bảng 4.1 Ảnh hưởng loại enzyme lên hiệu suất trích ly dầu 26 Bảng 4.2 Ảnh hưởng thời gian xử lí enzyme lên hiệu suất trích li 28 Bảng 4.3 Kết khảo sát điều kiện chiết tách 29 Bảng 4.4 Các số đặc điểm hóa học dầu Gấc 39 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.2 Cấu trúc carotênoit xanthophil Hình 2.3: Cấu trúc hóa học loại tocophêrol 11 Hình 2.4: Cấu trúc hóa học loại tocotriênol 11 Hình 3.1: Sơ đồ khối trình chiết xuất tinh dầu Gấc 19 Hình 4.1 Mơ hình thể tính tương thích yếu tố lên hiệu suất trích 30 Hình 4.2: Tác động yếu tố khảo sát lên hiệu suất trích 31 Hình 4.3 Mơ hình bề mặt đáp ứng biểu diễn theo nồng độ enzyme,nhiệt độ pH 32 Hình 4.4 Ảnh hưởng yếu tố lên hiệu suất trích dầu 33 Hình 4.5 Tương tác yếu tố lên hiệu suất trích dầu 34 Hình 4.6 Mơ hình thể tính tương thích yếu tố lên tổng hàm lượng carotenoid 36 Hình 4.7: Tác động yếu tố khảo sát lên tổng hàm lưỡng carotenoid: 37 Hình 4.8 Mơ hình bề mặt đáp ứng cao tổng biểu diễn qua tỉ lệ chất khô/nước,nồng độ enzyme nhiệt độ 38 Hình 4.9 Tương tác yếu tố lên tổng hàm lượng carotenoid 38 x Phụ lục 2:Phương pháp xác định số 1.Chỉ số acid: Chỉ số acid số KOH để trung hồ acid béo tự có g chất béo Nguyên tắc: Dùng KOH 0.1 N rượu để trung hoà acid béo tự có g nguyên liệu,chất thị màu phenonphtalein Phản ứng xảy sau RCOOH + KOH RCOOH +H2O Dựa vào lượng KOH dùng để trung hoà acid béo để tính số acid Tính kếtquả: Chỉ số acid =5,61 x V/m 5,61 số mg KOH tương ứng với ml Koh 0,1 N V số ml KOH 0,1 N m lượng lipit cân 2.Chỉ số xà phòng hố Là số mg KOH cần để trung hoà acid béo tự acid béo liên kết có g chất béo Nguyên tắc: Cho nguyên liệu kết hợp với lượng dư thừa KOH để xà phòng hố chất béo Định lượng KOH dư thừa HCl giúp cho ta suy số xà phòng hố Tính kết quả: Chỉ số xà phòng = 28,05 x (Vo – V1)/m 28,05 số mg KOH tương ứng 1ml KOH 0,5N Vo thể tích HCl 0,5N bình đối chứng V1 thể tích HCl 0,5N bình thí nghiệm m trọng lượng chất béo cân (g) 46 3.Chỉ số Iod: Nguyên tắc: Xác định số Iod dựa vào khả acid béo chưa no kết hợp với nguyên tữ halogen vào nối đôi Cho chấtbéo tác dụng với lượng thừa halogen xác định giúp suy số số Iod Ở nhiệt độ thường ,Iod phản ứng với acid béo có thành phần chất béo chậm đung nóng iod kết hợp với nối đôi không đồn đều, không làm no hồn tồn nối đơi Các halogen khác (Clo,brom) phản ứng cới acid béo mạnh nên thay iod hợp chất với halogen khác Tính kết quả: Chỉ số Iod = 0,0127 x (Vo – V1) x 100/m 0,0127 số mg iod tương ứng với ml Na2S2O3 0,1 N Vo: thể tích dung dịch Na2S2O3 0,1 N bình đối chứng V1:thể tích dung dịch Na2S2O3 0,1 N bình thí ngiệm m:khối lượng chất béo(g) 4.Xác định chì số peroxit chất béo: Chỉ số peroxit số g iod giải phóng peroxit có 100g mẫu Nguyên tắc: Trong khơng khí, acid béo có chất béo,đặc biệt acid béo không no dễ dàng bị oxi hoá phần tạo thành peroxid dựa vào phản ứng sau : Lượng Iod giải phóng chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 Na2S2O3 + I2 2NaI + Na2S4O6 Tính kết quả: Chỉ số peroxit (p) tính theo cơng thức: P=(a-b) x f x0,01269 x 100/c Trong : a:số ml dung dịch Na2S2O3 0,01 N dùng để chuẩn độ bình thí nghiệm 47 b số ml dung dịch Na2S2O3 0,01 N dùng để chuẩn độ bình kiểm tra c: khối lượng chất béo 0,01269 số iod tương ứng với 1ml dung dịch Na2S2O3 0,01 N 5.Xác định hàm lượng dầu Gấc phương pháp Soxhlet (Cross, 1968) 5.1 Nguyên lý: Xác định hàm lượng dầu Gấc cách trích ly Soxhlet,với dung mơi thích hợp (ete dầu hỏa) 5.2 Phương pháp thực 5.2.1 Lấy mẫu Cân xác đến 0,01 g,khoảng 5g bột Gấc đưa vào ống tạo thành giấy lọc 5.2.2.Trích ly Đầu tiên,sấy bình cầu Soxhlet nhiệt độ khoảng 100oC để nguội tối thiểu bình hút ẩm.Cân bình (độ xác cân 0,01g) Lắp đặt hệ thống trích ly,cho vào bình cầu khoảng 300ml dung mơi,điều chỉnh nhiệt độ,sao cho lưu lượng dòng chảy giọt giây Thực q trình trích ly đến bột Gấc kiệt dầu.Dùng đũa thủy tinh giấy lọc để thử xem dầu bã hay khơng.nếu kiệt dầu ,khơng có vết loang giấy lọc,nếu có vết loang,tiếp tục trích ly Lấy ống trích ly ra,thu hồi dung môi trogn Soxhlet,đuổi vết dung mơi cuối cách nung nóng bình cầu vòng 30 phút 70oC,500 mPa máy sấy chân khơng.Để nguội bình hút ẩm khoảng giờ,cân bình có chứa dầu thu Thực thí nghiệm với lần lặp lại 5.2.3 Kết quả: Hàm lượng dầu,%,của bột Gấc 48 (m1 − m2 ) × 100 m0 Với mo khối lượng mẫu(g) m1 khối lượng dầu thu khối lượng bình m2 khối lượng bình 49 Phụ lục Response Hieu suat trich Actual by Predicted Plot Summary of Fit RSquare 0.895933 RSquare Adj 0.763484 Root Mean Square Error 1.264312 Mean of Response 28.96154 Observations (or Sum Wgts) 26 Analysis of Variance Source DF Sum of Mean Square F Ratio Squares Model 14 151.37821 10.8127 6.7644 Error 11 17.58333 1.5985 Prob > F C Total 25 168.96154 0.0015* 50 Lack Of Fit Source DF Sum of Mean Square F Ratio Squares Lack Of 10 17.583333 1.75833 0.000000 0.00000 Prob > F 11 17.583333 Fit Pure Error Total Error Max RSq 1.0000 51 Response Surface Coef ch nong Nhiet pH(4,6) kho/nuoc(0,0 enzyme(1,2) do(30,50) Hieu suat trich 5,0,1) ch -1416.667 2.75 12.5 84.166667 -2.541667 -0.0375 0.375 8.2916667 -0.007604 0.00625 0.58125 -1.010417 8.9791667 kho/nuoc(0,0 5,0,1) nong enzyme(1,2) Nhiet do(30,50) pH(4,6) Solution Variable Critical Value ch kho/nuoc(0,05,0,1) 0.1125877 52 Variable Critical Value nong enzyme(1,2) 1.7402198 Nhiet do(30,50) 56.603416 pH(4,6) 5.6377073 Solution is a Maximum Predicted Value at Solution 34.620302 Prediction Profiler 53 Hieu suat trich Interaction Profiles 54 Phụ lục Response Tổng carotenoid Actual by Predicted Plot Summary of Fit RSquare 0.869332 RSquare Adj 0.703028 Root Mean Square Error 0.357495 Mean of Response 6.565385 Observations (or Sum Wgts) 26 Analysis of Variance Source DF Sum of Mean Square F Ratio Squares Model 14 9.353013 0.668072 5.2274 Error 11 1.405833 0.127803 Prob > F C Total 25 10.758846 0.0045* 55 Lack Of Fit Source DF Sum of Mean Square F Ratio Squares Lack Of Fit 10 1.4058333 0.140583 Pure Error 0.0000000 0.000000 Prob > F Total Error 11 1.4058333 Max RSq 1.0000 56 Response Surface Coef ch nong Nhiet pH(4,6) kho/nuoc(0,0 enzyme(1,2) do(30,50) Tổng carotenoid 5,0,1) ch -51.66667 13.5 0.025 8.75 -63.75 0.7708333 -0.00625 0.0125 -3.545833 0.0021771 -0.003125 -0.193958 0.0177083 -0.83125 kho/nuoc(0,0 5,0,1) nong enzyme(1,2) Nhiet do(30,50) pH(4,6) Solution Variable Critical Value ch kho/nuoc(0,05,0,1) 57 0.0880409 nong enzyme(1,2) 1.6884251 Nhiet do(30,50) 50.465626 pH(4,6) 5.5762489 58 Interaction Profiles 59 Phụ lục 5:Số liệu độ hấp phụ tổng hàm lượng carotenoid: Y : tổng hàm lượng carotenoid μ g/ml Z:độ hấp phụ 60 ... Đề tài ‘ Chiết xuất tinh dầu Gấc enzyme ‘ Khảo sát yếu tố ảnh hưởng( thời gian, tỉ lệ chất khô/nước, nồng độ enzyme, nhiệt độ pH) đến hiệu suất chiết xuất tinh dầu Gấc tổng carotenoid enzyme( ... pháp sử dụng enzyme hỗ trợ chưa ứng dụng rộng rãi Từ sở chúng tơi tiến hành thực đề tài : ‘Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu Gấc enzyme ‘ 1.2.Mục đích : Xây dựng qui trình chiết xuất tinh dầu có hiệu... Quốc Gấc có nhiều Việt Nam.Màng hạt thịt thường dùng để nấu xơi, ăn có vị ngon chứa nhiều chất bổ dưỡng Từ quả, hạt, rễ tinh dầu chiết xuất từ Gấc dùng y học Màng hạt Gấc chứa hàm lượng dầu đáng