Xây dựng quy trình chiết xuất dầu cám gạo giàu y oryzanol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐÀO ANH HOÀNG XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT DẦU CÁM GẠO GIÀU γ -ORYZANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI 2015 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI ĐÀO ANH HOÀNG XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT DẦU CÁM GẠO GIÀU γ-ORYZANOL LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHIỆP DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ THUỐC MÃ SỐ: 60.72.04.02 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Ngọc Bùng HÀ NỘI 2015 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Ngọc Bùng, người hướng dẫn khoa học, giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, Khoa Bào chế- Chế biến (Viện Dược Liệu) tạo điều kiện, cung cấp sở vật chất, trang thiết bị cho thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Chị Nguyễn Minh Trang (Sở Khoa học- Công nghệ Tỉnh An Giang), Chị Phan Thị Hồng Thúy (Trung tâm Kiểm định Kiểm nghiệm Giống nơng nghiệp An Giang) cung cấp đích danh số mẫu lúa q trình tơi thực đề tài Tôi xin thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Ngọc Chiến (Viện Công nghệ Dược phẩm Quốc Gia), TS.Nguyễn Văn Hân (Bộ môn Công nghiệp DượcTrường Đại học Dược Hà Nội) tạo điều kiện hướng dẫn sử dụng máy chiết xuất Separex Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại hoc phòng ban liên quan tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hồn thành khóa học, thầy trang bị kiến thức mới, hữu ích thời gian học tập Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới bố mẹ thu mẫu cho tơi q trình nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè người thân động viên, tin tưởng Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2015 Học viên Đào Anh Hoàng Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHŨ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Thành phần hóa học cám gạo, dầu cám gạo 1.2 Quy trình xay xát gạo 1.3.1 Công dụng cám gạo 1.3.2 Công dụng dầu cám gạo 1.3.3.Tác dụng dƣợc lý γ- oryzanol 1.3.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng dầu cám gạo, γ- oryzanol nƣớc 10 1.4 Các phƣơng pháp chiết xuất dầu cám gạo 10 1.4.1 Chiết xuất dung môi hữu 10 1.4.2 Chiết xuất CO2 siêu tới hạn 11 1.4.3 Phƣơng pháp ép 11 1.4.4 Phƣơng pháp tinh chế dầu cám gạo 12 1.5 Các phƣơng pháp phân tích 13 1.5.1 Phƣơng pháp định lƣợng dầu mỡ dƣợc liệu 13 1.5.2 Phƣơng pháp xác định số số vật lý, hóa lý dầu béo 14 1.5.3 Phƣơng pháp định lƣợng γ- oryzanol 17 1.5.4 Tiêu chuẩn sở số dầu cám gạo 20 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.1.2 Hóa chất, thiết bị 24 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 25 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 2.2.1 Định lƣợng dầu cám gạo cám, gạo nguyên cám 25 2.2.2 Xây dựng phƣơng pháp định lƣợng γ-oryzanol dầu cám gạo 25 2.2.3 Xây dựng quy trình chiết xuất 27 2.2.4 Tinh chế dầu cám gạo thô 27 2.2.5 Các phƣơng pháp xác định tiêu vật lý, hóa lý dầu béo 29 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1 Xây dựng đƣợc quy trình chiết xuất dầu cám gạo giàu γ-oryzanol 30 3.1.1 Xây dựng phƣơng pháp định lƣợng γ-oryzanol 30 3.1.2 Khảo sát loại cám gạo 33 3.1.3 Khảo sát phƣơng pháp chiết xuất 34 3.1.4 Tinh chế dầu cám gạo 36 3.2 Khảo sát đƣợc hàm lƣợng dầu γ-oryzanol số giống lúa Việt Nam 40 3.3 Xây dựng tiêu chất lƣợng dầu cám gạo 41 Chƣơng BÀN LUẬN 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT C1 Cám xát C2 Cám xoa HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao HPTLC Sắc ký lớp mỏng hiệu cao TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hàm lượng số chất dầu cám gạo Bảng 1.2a Mức tocopherol tocotrienol số dầu thực vật Bảng 1.2b Mức tocopherol tocotrienol số dầu thực vật Bảng 1.3 Chỉ tiêu chất lượng dầu thô cám gạo theo TCVN 20 Bảng 1.4 Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo công ty Puyang Zhongde Biotech 20 Bảng 1.5 Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo Tsuno Rice 21 Bảng 1.6 Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo Neptune 21 Bảng 2.1 Tên kí hiệu mẫu nghiên cứu 23 Bảng 3.1 Độ hấp thụ dung dịch γ-oryzanol (15ug/ml) 30 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang γ-oryzanol chuẩn nồng độ khác 32 Bảng 3.2 Một số tiêu chất lượng cám C1, C2 33 Bảng 3.3 Ảnh hưởng dung môi đến lượng dầu chiết hàm lượng γoryzanol dầu 34 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian đến lượng dầu chiết hàm lượng γoryzanol dầu 35 Bảng 3.5.Ảnh hưởng nhiệt độ đến lượng dầu chiết hàm lượng γoryzanol dầu 35 Bảng 3.6 Khối lượng dầu lại hàm lượng γ-oryzanol dầu qua giai đoạn tinh chế 36 Bảng 3.7 Khối lượng dầu lại hàm lượng γ-oryzanol dầu tinh chế không qua giai đoạn loại acid tự 37 Bảng 3.8 Kết đánh giá số mẫu lúa Việt Nam 40 Bảng 3.9 Chỉ tiêu chất lượng dầu cám thực phẩm 41 Bảng 3.10.Chỉ tiêu chất lượng dầu cám giàu γ-oryzanol 41 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hạt thóc Hình 1.2 Công thức cấu tạo cấu tử γ-oryzanol Hình 1.3 Sơ đồ quy trình xay xát lúa gạo Hình 1.4b Máy ép dầu trục vít 12 Hình 1.4a Máy ép dầu thủy lực 12 Hình 1.5 Sơ đồ quy trình tinh chế dầu 13 Hình 1.6 Phổ hấp thụ γ-oryzanol chuẩn γ-oryzanol từ dầu cám gạo n-hexan isopropanol 19 Hình 3.1 Phổ hấp thụ γ-oryzanol chuẩn dung mơi heptan 30 Hình 3.2 Phổ hấp thụ γ-oryzanol dầu cám γ-oryzanol chuẩn 31 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mối tương quan độ hấp thụ nồng độ γ-oryzanol heptan, bước sóng 314nm 32 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi ĐẶT VẤN ĐỀ Gạo lương thực chủ yếu 50% dân số toàn cầu, chiếm 20% tổng lượng lương thực tiêu thụ hàng năm Sản lượng lúa gạo giới đạt 700 800 triệu tấn.Việt Nam nước có nơng nghiệp lâu đời, lúa trở thành lương thực chủ yếu có ý nghĩa quan trọng đời sống kinh tế nông nghiệp Việt Nam nước sản xuất lúa gạo đứng thứ giới, xuất lúa gạo lớn thứ 2, tổng sản lượng lúa gạo đạt 40 - 50 triệu tấn/năm Sản xuất lúa gạo nguồn thu nhập đa số hộ nơng dân Q trình sản xuất gạo tạo cám gạo, chiếm 10% khối lượng hạt thóc, coi phụ phẩm nông nghiệp, dùng làm thức ăn chăn nuôi xuất dạng nguyên liệu thô Tuy nhiên, cám gạo có chứa nhiều chất dinh dưỡng protein, lipid, chất xơ, vitamin nhiều chất có hoạt tính sinh học cao γ-oryzanol, acid ferulic, tocotrienol, tocopherols, phystosterols, acid phytic, inositol, acid gamma amino butyric [7], [14], [18] Trong đó, γ-oryzanol chất dầu cám gạo chứng minh có số tác dụng: giảm cholesterol, hạ lipid máu, hạ glucose máu bệnh nhân tiểu đường typ II, tăng cường chức dày, gan, ức chế tế bào ung thư đại tràng, dày, chống lão hóa, chống oxy hóa, giữ ẩm, làm trắng, bảo vệ da [7], [32], [45] Hiện nay, nước có cơng nghệ cao (Mỹ, Nhật) sản xuất lúa gạo lớn (Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Indonesia,…) phát triển công nghệ chiết xuất sản phẩm từ cám gạo như: dầu cám gạo tinh chế, γ-oryzanol làm nguyên liệu cho mỹ phẩm, dược phẩm sản phẩm chăm sóc da từ cám gạo để gia tăng giá trị hạt lúa gạo Tuy nhiên, Việt Nam, việc xây dựng chuỗi giá trị cho đối tượng hạn chế, có số lượng nhà sản xuất, cung cấp sản phẩm như: dầu cám gạo, cám gạo thô Do đó, việc nghiên cứu quy trình chiết xuất dầu cám gạo để sử dụng sản xuất thuốc, mỹ phẩm, thực phẩm chức cần thiết, góp phần nâng cao giá trị gia tăng cho hạt lúa gạo nước ta Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi - Lựa chọn nguyên liệu : Trong dây truyền xay xát lúa gạo tạo loại cám : cám xát (cám bóc tách từ lớp vỏ ngồi hạt gạo, có màu vàng đậm, thành phần gồm có cám, vỏ trấu, phần tấm) cám xoa (là cám sinh trình đánh bóng gạo, thành phần gồm hạt cám mịn màu vàng sáng, phần mầm gạo) Tuy nhiên, qua tìm hiều nhóm thực đề tài chưa thấy nghiên cứu đề cập đến loại cám đối tượng nghiên cứu.Đề tài khác biệt rõ rệt loại cám : cám xát chứa hàm lượng dầu γ-oryzanol cao gấp 3-4 lần so với cám xoa Việc tách cám mịn khỏi cám xoa cách rây qua rây 180µm xác định hàm lượng dầu cám mịn tương đương với cám xát, nhiên hàm lượng γ-oryzanol 1/3 so với cám xát Do đó, nhóm thực đưa dự đốn γ-oryzanol tập trung chủ yếu lớp vỏ vỏ hạt gạo, dầu gạo phân bố toàn lớp vỏ cám Vì vậy, nghĩ tới phương pháp sử dụng cám xát làm nguyên liệu cho chiết xuất γ-oryzanol, cám xoa làm nguyên liệu chiết dầu sử dụng làm thực phẩm Cám gạo sau xay xát có hàm lượng acid béo tự từ 1-3%, liên tục tăng trình bào quản phân hủy enzym lipase, dẫn tới hàm lượng acid béo tự dầu thô cám gạo cao Lượng acid béo tự cao ảnh hưởng đến trình tinh chế dầu cám gạo, làm hầu hết γoryzanol dầu tinh chế (>95%) Vì vậy, cần có biện pháp xử lý hạt thóc saut hu hoạch để bất hoạt enzym lipaze, để giảm tối thiếu lượng acid béo tự dầu thô, từ làm tăng hàm lượng γ-oryzanol dầu tinh chế, chi phí q trình tinh chế, hạ giá thành sản phẩm Nhóm thực đề tài chưa tìm thơng tin liên quan hàm lượng acid béo tự to tăng cao ảnh hướng đến hàm lượng γ-oryzanol cám gạo Kết thu khảo sát mẫu TT2 (mẫu gạo trắng thông thường) cho thấy hàm lượng dầu TT2 tương đương mẫu lúa khác, nhiên hàm lượng γoryzanol dầu chiết xuất từ mẫu lại thấp Do đó, cần tiến hành nghiên 43 cứu độ ổn định γ-oryzanol cám gạo sau xay xát : bảo quản cám sau xay xát điều kiện lão hóa cấp tốc điều kiện thường, chiết dầu, định lượng γ-oryzanol dầu thu Kết góp phần định đến thời điểm lấy cám, điều kiện bảo quản cám làm nguyên liệu chiết xuất γoryzanol Trong trường hợp hàm lượng γ-oryzanol dầu thơ chịu ảnh hưởng điều kiện bảo quản cám nguyên liệu việc chiết xuất γ-oryzanol dễ dàng hơn, tiết kiệm chi phí, tận dụng nguồn cám từ nhà máy xay xát nhỏ, phân bố rải rác Phƣơng pháp chiết xuất : Dầu cám gạo chiết xuất quy mô công nghiệp chủ yếu phương pháp : ép trục vit chiết n-hexan Phương pháp ép trục vít có hạn chế lượng dầu chiết thấp (khoảng 4-8%).Các khảo sát đề tài phương pháp, điều kiện chiết xuất sử dụng dung môi hữu thu kết tương tự nhiều cơng bố trước đó, khơng có điểm đặc biệt n-hexan xem dung môi hữu phù hợp cho việc chiết dầu cám gạo, sử dụng hỗn hợp dung môi n-hexan với ethanol giúp tăng khả chiết γ-oryzanol Đề tài thử nghiệm chiết xuất dung mơi CO2 siêu tới hạn (600C, 300bar, dung tích bình 1lit, lưu lượng dòng 50g/phút, thời gian chiết 3h) cho kết khả quan : hàm lượng dầu hàm lượng γ-oryzanol dầu cao Chứng tỏ ưu điểm chiết suất dung môi siêu tới hạn Tuy nhiên, dầu thơ chiết lẫn nhiều tạp, gây khó khăn trình tinh chế Chiết xuất dung mơi siêu tới hạn có ưu điểm chi phí cho dung môi rẻ hơn, khả thu hồi cao, hạn chế đầu tư công nghệ lớn Hiên giới, công nghệ ứng dụng phổ biến chiết xuất loại dầu thực vật Vì vậy, nghiên cứu điều kiện chiết xuất dầu cám gạo dung mơi CO2 siêu tới hạn nên có nghiên cứu thêm Việt Nam 44 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đề tài không đề cập đến vấn đề tối ưu hóa điều kiện chiết xuất cám gạo nguồn nguyên liệu rẻ tiền dồi Việt Nam, hàm lượng dầu cao, kĩ thuật chiết đơn giản nên việc chiết xuất không cần trọng đến điều kiện : nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ dung mơi/ngun liệu Sản phẩm đề tài có tính ứng dụng cao, khả tiếp cận thị trường lớn, nên việc xem xét đến vấn đề : chi phí chiết xuất, khả tập trung nguyên liệu, lựa chọn nguyên liệu đầu vào, công nghệ tinh chế khía cạnh quan trọng, cần làm rõ Tinh chế dầu cám gạo: Đây công nghệ quan trọng việc tạo sản phẩm dầu cám gạo chất lượng cao Sản phẩm đề tài loại dầu : dầu cám gạo làm thực phẩm dầu cám gạo làm mỹ phẩm có số tiêu kĩ thuật sau : Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo thực phẩm Chỉ tiêu Phƣơng pháp Yêu cầu Màu sắc Cảm quan Vàng sáng Mùi Cảm quan Dễ chịu Tỷ trọng γ – oryzanol (min) Thử đông Chỉ số acid (mgKOH/g) 0,0914-0,926 UV-vis, λ=314nm >0,1% 5,5h 150C Trong suốt DĐVN IV 1200mg Thử đông 5,5h 150C Trong suốt Chỉ số xà phòng hóa DĐVN IV 165-189 Sản phẩm dầu ăn cám gạo đạt tiêu bắt buộc quan trong, có ảnh hưởng đến sức khỏe độ acid