NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:1.Khảo sát hiệu suất của các phương pháp chiết khác nhau.2.Phân tích tính chất hóa lý (chỉ so acid, xà phòng hóa) của dầu chiết bằng dung môi ethanol3.Phân tích thành phần acid béo (trên từng mẫu ở những điều kiện khác nhau) của dầu chiết bang ethanol.4.Định lượng polyphenol và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của dầu (DPPH)5.Tối ưu hóa quy trình chiết đạt hiệu suất cao nhất6.Tối ưu hóa quy trình chiết đạt hàm lượng polyphenol cao nhất.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒN THỊ NGỌC MINH NGHIÊN CỨU TRÍCH LY DẦU VÀ CÁC HỢP CHẤT POLYPHENOL TRONG DẦU HAT ĐỦ ĐỦ ( CARICA PAPAYA L.) Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Hồ Thanh Bình Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Lê Thị Kim Phụng Cán chấm nhận xét : TS Lê Ngọc Liễu Cán chấm nhận xét : TS Phạm Thị Hồng Phượng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 20 tháng 07 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Phạm Thành Quân TS Lê Ngọc Liễu TS.Phạm Thị Hồng Phượng TS.Trắn Tấn Việt ° TS Châu Ngọc Đỗ Quyên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUÂT HÓA HOC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Đoàn Thị Ngọc Minh MSHV: 1670669 Ngày, tháng, năm sinh: 08/03/1992 Nơi sinh: Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 60520301 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu trích ly dầu hợp chất Polyphenol dầu hạt đu đủ (Carica Papaya) NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát hiệu suất phương pháp chiết khác Phân tích tính chất hóa lý (chỉ so acid, xà phòng hóa) dầu chiết dung mơi ethanol Phân tích thành phần acid béo (trên mẫu điều kiện khác nhau) dầu chiết bang ethanol Định lượng polyphenol đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa dầu (DPPH) Tối ưu hóa quy trình chiết đạt hiệu suất cao Tối ưu hóa quy trình chiết đạt hàm lượng polyphenol cao II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) IV CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: 1/ TS Hồ Thanh Bình 2/ PGS.TS Lê Thị Kim Phụng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách Khoa tạo điều kiện cho em học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc tói Lê Thị Kim Phụng thầy Hồ Thanh Bĩnh tận tĩnh hướng dẫn bảo, giúp đỡ em suốt q trình thực đề tài Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, ủng hộ anh chị, bạn em sinh viên trung tâm Nghiên cứu Lọc Hóa dầu-RPTC khoảng thời gian nghiên cứu lab Và em xin chân thành cám ơn quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Hóa học- trường Đại học Bách Khoa truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt năm vừa qua Đó tảng vững giúp em thực đề tài nghiên cứu Mặc dù dành nhiều thời gian công sức để hoàn thiện luận văn cách tốt nhất, khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý q thầy Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2019 Đồn Thị Ngọc Minh TĨM TẮT LUẬN VĂN Dầu hạt đu đủ loại dầu thực vật giàu dinh dưỡng với hàm lượng acid oleic (73,79%) số thành phần acid béo có lợi cho sức khỏe acid palmitic (14,38%), acid stearic (3,58%), acid linoleic(l,06%) Để định hướng cho quy trình sản xuất dầu hạt đu đủ, luận văn “Nghiên cứu trích ly dầu họp chất Polyphenol dầu hạt đu đủ (Carica Papaya)” đưa nhiều phưong pháp khác nhau: phương pháp Soxhlet, phương pháp siêu âm, phương pháp Soxhlet có hỗ trợ vi sóng, phương pháp siêu âm có hỗ trợ vi sóng Trong đó, phương pháp siêu âm có hỗ trợ vi sóng cho hàm lượng dầu cao với thời gian chiết thấp so với phương pháp lại Vì vậy, phương pháp chọn tối ưu hóa hiệu suất quy trình chiết dầu hạt đu đủ Kết cho thấy điều kiện dầu hạt đu đủ để đạt hiệu suất tối ưu là: vi sóng cường độ 352,5W, với thời gian 273s, hiệu suất đạt 30,1197% Ngoài ra, phương pháp siêu âm, dầu hạt đu đủ xây dụng mơ hình quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp để chiết hợp chất phenolic Kết điều kiện tối ưu thời gian siêu âm 58,91 phút, với nhiệt độ ~4 °c, với tỷ lệ lỏng/rắn: 14,68/1, đạt hàm lượng phenolic tối ưu 352,645 mg GAE/g ABSTRACT Papaya seed oil is a nutritious source with oleic acid content (73,79%) and some healthy fatty acid components such as palmitic acid (14,38%), stearic acid (3,58%), linoleic acid (1,06%) In order to orient the process of producing papaya seed oil, the thesis "Research on extracting oil and Polyphenol compounds in papaya seed oil (Carica Papaya)" offers many different methods: Soxhlet method, ultrasonic assisted method, Soxhlet method with microwave support, ultrasonic assisted method with microwave support In particular, ultrasound method has microwave support for high oil content with lower extraction time than the other methods Therefore, this method is chosen to optimize the performance of papaya seed oil extraction process The results showed that the condition of papaya seed oil to achieve optimum performance was: microwave at 352,5W, with time of 273s, the efficiency was 30,2% In addition, by ultrasonic method, orthogonal quadratic model is used for optimization phenolic compounds extraction process The optimum condition result is an ultrasound time of 59 min, with a temperature of ~ 46 °c, with a liquid / solid ratio of 14.68 /1, phenolic content of 352,645 mg GAE/g LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu kết trình bày luận văn trung thục chua đuợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đoàn Thị Ngọc Minh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN 11 1.1 GIỚI THIỆU CÂY ĐU ĐỦ 11 1.1.1 Thông tin chung đu đủ 11 1.1.2 Những công dụng đu đủ 14 1.2 GIỚI THIỆU DẦU HẠT ĐU ĐỦ 15 1.2.1 Thông tin chung 15 1.2.2 Tính chất hóa lý dầu hạt đu đủ 16 1.2.3 Thành phần hóa học dầu hạt đu đủ 17 1.2.4 So sánh với loại dầu hạt khác 22 1.2.5 ứng dụng dầu hạt đu đủ 23 1.3 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 24 1.3.1 Phương pháp chiết không sử dụng dung môi .25 1.3.2 Phương pháp chiết sử dụng dung môi 29 1.4 HOẠT TÍNH KHÁNG OXI HÓA 31 1.4.1 Gốc tự 31 1.4.2 Những nguồn sinh gốc tự 32 1.4.3 Các tác động gốc tự sức khỏe người 33 1.4.4 Các chất kháng oxi hóa 34 CHƯƠNG 2: THựC NGHIỆM 36 2.1 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 36 2.2 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 36 2.2.1 Nguyên liệu hóa chất .36 2.2.2 Thiết bị .36 2.2.3 Dụng cụ thí nghiệm 37 2.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 38 2.3.1 Quy trình xử lý nguyên liệu hạt đu đủ 38 2.3.2 Quy trình chiết dầu hạt đu đủ phương pháp Soxhlet 38 2.3.3 Quy trình chiết dầu hạt đu đủ phương pháp Siêu âm 39 2.3.4 Quy trình chiết dầu hạt đu đủ phương pháp Soxhlet kết hợp vi sóng 39 2.3.5 Quy trình chiết dầu hạt đu đủ phương pháp Siêu âm kết hợp vi sóng 39 2.3.6 Phương pháp xác định số acid 39 2.3.7 Phương pháp xác định số xà phòng hóa 40 2.3.8 Xác định thành phần acid béo phương pháp GC-MS 41 2.3.9 Định lượng họp chất phenol theo phương pháp Folin-Ciocalteau 42 2.3.10 2.4 Đánh giá khả bắt gốc tự DPPH 43 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 45 2.4.1 Đánh giá nguyên liệu 45 2.4.2 Đánh giá số dầu đối vói dầu hạt đu đủ 46 2.4.3 Tối ưu hóa quy trĩnh chiết dầu hạt đu đủ 46 2.4.4 Tối ưu hóa quy trình chiết hợp chat phenol 49 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52 3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN LIỆU 52 3.1.1 Kết đo độ ẩm bột hạt đu đủ 52 3.1.2 Kết đo độ tro toàn phần nguyên liệu 52 3.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ SỐ DẦU HẠT ĐU ĐỦ 53 3.2.1 Hiệu suất thu hồi dầu phương pháp chiết soxhlet 53 3.2.2 Hiệu suất thu hồi dầu phương pháp chiết siêu âm 54 3.2.3 Hiệu suất thu hồi dầu phương pháp chiết soxhlet kết hợp vi sóng 56 3.2.4 Hiệu suất thu hồi dầu phương pháp chiết siêu âm kết họp vi sóng 58 3.2.5 Kết số acid dầu hạt đu đủ 59 3.2.6 Kết số xà phòng hóa dầu hạt đu đủ 60 3.2.7 Thành phần acid béo dầu hạt đu đủ 61 3.3 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG OXI HĨA CỦA DẦU HẠT ĐU ĐỦ 65 3.4 KẾT QUẢ ĐỊNH LUỢNG CÁC HỢP CHẤT PHENOL 69 3.5 TỐI uu HĨA QUY TRÌNH CHIẾT DẦU HẠT ĐU ĐỦ 71 3.5.1 Ket phân tích phần mềm Design Expert 7.1.5 72 3.5.2 Ảnh hưởng thời gian vi sóng lên hiệu suất chiết 73 3.5.3 Ảnh hưởng cường độ vi sóng lên hiệu suất chiết 74 3.5.4 Ảnh hưởng tương tác thời gian cường độ vi sóng 75 3.6 TỐI uu HĨA QUY TRÌNH CHIẾT CÁC HỢP CHẤT PHENOL 76 3.6.1 Kết phân tích mơ hình thực nghiệm trực giao cấp 76 3.6.2 Ket phân tích phần mem Design Expert 7.1.5 77 3.6.3 Ảnh hưởng thời gian siêu âm lên hàm lượng phenolic 80 3.6.4 Ảnh hưởng nhiệt độ lên hàm lượng phenolic 80 3.6.5 Ảnh hưởng tỷ lệ lỏng/rắn lên hàm lượng phenolic 81 3.6.6 Ảnh hưởng tương tác thời gian siêu âm nhiệt độ 82 3.6.7 Ảnh hưởng tương tác thời gian siêu tỷ lệ lỏng/rắn 84 3.6.8 Ảnh hưởng tương tác nhiệt độ tỷ lệ lỏng/rắn 86 3.6.9 Kết tối ưu hóa quy trình chiết 87 CHUÔNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 PHỤ LỤC 95 Hình 3.7 Hàm lượng acid béo phương pháp siêu âm kết hợp vi sống Hình 3.8 Hàm lượng acid béo phương pháp soxhlet 63 Hình 3.9 Hàm lvợng add béo phvơng pháp soxhlet kết họp vỉ sóng Dựa kết bảng 3.11, ta thấy thành phần acid béo cao dầu hạt đu đủ acid oleic (73,79%), kết tương tự báo cáo Macacrida đồng nghiệp (2011) (71,3%); nhốm nghiên cứu Kalayasiri (1996) (71%) Đây thành phần acid béo nhiều tìm thấy dầu olive Trong năm gàn đây, acid oleic cho có tác dụng tuyệt vời sức khỏe bệnh tật người Acid oleic Hệt vào nhóm acid béo khơng cần thiết thề mà cố khả điều chỉnh chúc miễn dịch sức khỏe người Ở nhiều vùng giới đặc biệt Địa Trung Hải, dầu olive với thành phần acid oleic (70 - 80%) sử dụng rộng rẫi chất béo chế độ ăn kiêng Và nghiên cứu gần đây, nhờ vào hàm lượng acid oleic cao, dầu olive cho có tác dụng tích cực đối vói sức khỏe giảm thiểu hàm lượng cholesterol, giảm thiểu nguy sinh ung thư, huyết áp lượng thuốc hạ huyết áp dụng ngày Ngồi ra, acid oleỉc cố khả tăng cường tác dụng kháng viêm có lợi trước bệnh tự miễn, tác dụng bảo vệ ung thư vú cải thiện chức hệ thống miễn dịch Bên cạnh hàm lượng acid oleic cao, nhốm acid khác acỉd linoleic, acid palmitic, acid stearic, acid arachidic acid béo chiếm chủ yếu dầu hạt đu đủ Từ bảng ta thấy phương pháp chiết siêu âm kết hợp tiền xử lý vi sóng cho hàm lượng acid oleic cao (73,79%) Tuy nhiên, nhìn chung khơng có khác biệt đảng kể kết thành phần acid béo thu phương pháp chiết khác nghiên cứu trước Điều cho thấy điều kiện chiết khơng 64 có ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng dầu hạt đu đủ Khác biệt đáng ý hàm lượng acid linoleaidic hay acid linoleic thu nhỏ so vói nghiên cứu Malacrida et al 2011 hay Puangsri et al 2005 [13, 15] Tuy nhiên, hàm lượng acid linoleic dầu hạt đu đủ nghiên cứu trước cho thấy chút khác biệt, lý nguồn nguyên liệu thu nhận nơi khác Các nghiên cứu trước thành phần acid béo dầu hạt đu đủ chiết phương pháp khác khơng có khác biệt đáng kể Do đó, ta kết luận phương pháp chiết có hỗ trợ siêu âm phương pháp đơn giản, rẻ tiền có hiệu cao việc thu hồi lượng dầu hạt đu đủ cao với thời gian ngắn, điều kiện nhiệt độ vừa phải mà dầu thu đảm bảo chất lượng, thành phần dinh dưỡng cao 3.3 ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG OXI HÓA CỦA DẦU HẠT ĐU ĐỦ Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH nồng độ chiết phương pháp siêu âm (phương pháp 1) Bảng 3.12 Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp 1219,2 Nồng độ (pg/ml) 1% 45,7928 1422,4 53,4631 1625,6 63,1368 1828,8 69,6050 2032 79,4505 Hình 3.10 Đồ thị hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH nồng độ chiết phương pháp siêu âm kết hợp vi sóng (phương pháp 2) 65 Bảng 3.13 Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Nồng độ (pg/ml) 1% 1215,6 1418,2 44,834 49,506 1620,8 58,670 1823,4 2026 72,597 64,420 Hình 3.11 Đồ thị hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH nồng độ chiết phưong pháp soxhlet (phưong pháp 3) Bảng 3.14 Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Nồng độ (pg/ml) 1% 1215,84 19,74474 1418,48 25,52553 66 1621,12 31,53153 1823,76 38,81381 2026,4 43,76877 Hình 3.12 Đồ thị hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH nồng độ chiết phưong pháp soxhlet kết hợp vi sóng Bảng 3.15 Tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Nồng độ (pg/ml) 1% 1214,4 15,5233 1416,8 25,2035 1619,2 34,3605 1821,6 42,9942 2024 50,8430 Hình 3.13 Đồ thị hoạt tính bắt gốc tự DPPH phương pháp Theo tăng dần nồng độ từ 1200 mg/L đến 2000 mg/L, tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH dầu hạt đu đủ tăng dần Điều chứng tỏ, khả kháng oxi hóa dầu hạt đu đủ tăng tỉ lệ thuận theo chiều tăng nồng độ Với nồng độ 1200 mg/L, tỉ lệ % bắt 67 gốc tự dầu siêu âm 45,79%, dầu soxhlet 19,74% cao nhiều so với dầu siêu âm soxhlet qua xử lý mẫu vi sóng ( 44,83% 15,52%) Giữa nồng độ loại dầu, tỉ lệ % khả bắt gốc tự DPPH khơng có khác biệt mặt thống kê với P-value < 0,05 Như đồ thị trình bày, phương trình hồi quy đơn giản thể mối tương quan tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự DPPH nồng độ dầu hạt đu đủ xây dựng phần mềm excel Trên sở đó, phương trình chọn phương trình có hệ số tương quan tương quan hiệu chỉnh cao với P-value phương trình tham số