định độẩmnguyên liệu thích hợp cho trích ly ɤ- oryzanol
3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm cám gạo nguyên liệu đến hiệu xuất trích ly ɤ- oryzanol . trích ly ɤ- oryzanol .
Bảng 3.2. Ảnh hưởng thời gian sấy và độẩm nguyên liệu đến hàm lượng hoạt chất ɤ- oryzanol trích ly Thời gian sấy (giờ) 0 1 2 4 LSD0,05% CV% Độẩm cám gạo (%) 13,8 7,1 5,3 2,6 Hàm lượng ɤ- oryzanol trích ly được 0,16 a 0,21a 0,243a 0,245a 0,22 5,1 Hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol (%) 50,00c 65,60b 75,93 a 76,56 a 3,07 4,5
(Ghi chú: Trên cùng một hàng các giá trị mang cùng chữ số mũ thì khác nhau không có ý nghĩa ở mức ý nghĩa α = 0,05 theo tiêu chuẩn LSD)
Tính chất của nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly. Nếu độẩm nguyên liệu giảm thì tốc độ trích ly tăng lên, vì lượng nước trong nguyên liệu tương tác với protein và các chất háo nước khác ngăn cản sự chuyển dịch của dung môi thấm vào trong nguyên liệu, làm chậm quá trình khuyếch tán. Chúng tôi tiến hành xác định độẩm của cám gạo nguyên liệu, sấy cám gạo nguyên liệu đạt tới độẩm nhất định rồi tiến hành trích ly bằng dung môi ethanol 960C/4 giờ, tỷ lệ 1: 5 ở nhiệt độ 65oC ở các mức thời gian 0 giờ (cám gạo mới xay sát), 1 giờ, 2 giờ, 4 giờ, thu dịch trích ly, đem xác định hàm lượng ɤ- oryzanol bằng phương pháp đo OD độ hấp thụ quang ở bước sóng 320nm. Kết quả phân tích được trình bày ở bảng Bảng 3.2
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 52
Chúng tôi nhận thấy khi thời gian sấy tăng thì hàm ẩm cám gạo giảm dần từ 13.8 % > 7.1 % > 5.3 % > 2.6 %, hàm lượng ɤ- oryzanol tăng với lượng nhỏ từ 0.16 g < 0.21 g < 0.243 g < 0.245 g. Lúc chưa sấy cám gạo có hiệu suất trích ly thấp nhất là 50%. Sau khi sấy cám được 1 giờ thi hiệu suất trích ly tăng lên rõ rệt là 65.6%. Hiệu suất trích ly đạt giá trị tối ưu sau khi sấy nguyên liệu 2 giờ với hiệu suất cao đạt 75.93%. Khi tăng thời gian sấy lên 4 giờ thì hiệu suất trích ly có tăng nhưng tăng không đáng kể là 76.56% không phù hợp với điều kiện kinh tế
Điều này cũng theo nguyên lý, nguyên liệu càng khô thì càng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly, song rất khó khăn để sấy nguyên liệu đến độẩm quá thấp và chi phí năng lượng cho sấy nguyên liệu là cao.
Qua tiến hành khảo sát, chúng tôi nhận thấy xử lý cám gạo nguyên liệu thích hợp cho quá trích ly ɤ- oryzanol là: Cám gạo nguyên liệu sau khi diệt men lipase ở 100-1050C/10 phút, tiếp tục sấy ở 600C đạt độẩm khoảng 5,3 % rồi đem trích ly.
3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng gạo để sản xuất thực phẩm chức năng
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly ɤ -
oryzanol từ cám gạo
Dung môi để hoà tan các chất cần trích ly và hạn chế hòa tan các tạp chất, do đó dung môi có ảnh hưởng lớn tới chất lượng của dịch chiết xuất và thành phẩm. Việc lựa chọn dung môi thích hợp là hết sức quan trọng. Dựa trên tính chất vật lý (độ nhớt, sức căng bề mặt, độ phân cực) và đặc tính hoà tan chọn lọc của dung môi đối với hoạt chất để lựa chọn dung môi. Những dung môi dùng để chiết xuất dầu cần phải có một điểm sôi tương đối thấp và không dễ cháy, không độc trong cả hai chất lỏng và hơi nước. Tuy nhiên, cần chọn loại dung môi an toàn cho sức khỏe người sử dụng, rẻ tiền, không có nguy cơ cháy nổ. Ngoài ra qua tài liệu cho biết ɤ- oryzanol là hợp chất không phân cực, rất ít tan trong nước, tan trong các dung môi không phân cực. Nên chúng tôi tiến hành thí nghiệm khảo sát với các loại dung môi không phân cực: n – hexan, isopropyl alcohol, ethanol. Kết quả thí nghiệm thể hiện qua bảng 3.3.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 53
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất trích ly Dung môi Hàm lượng ɤ-
oryzanol (g) Hiệu suất trích ly (%) n-Hexan 0,254a 75,93 c Isopropyl alcohol 0,261 a 81,56 a Ethanol 0,243 a 79,37 b LSD0,05% 0,11 1,41 CV% 2,1 3,3
Qua bảng trên chúng tôi thấy trích ly bằng Isopropyl alcohol đạt hiệu suất trích ly cao nhất, sau đó đến ethanol 960, rồi mới đến n-Hexan đạt hiệu suất lần lượt 81,56; 79,37 và 75,93%
Chọn dung môi cho việc trích ly các sản phẩm dùng cho thực phẩm và dược phẩm thì ngoài yếu tố hoà tan chọn lọc cao, độ nhớt thấp, sức căng bề mặt nhỏ, cần lưu ý đến tính độc của dung môi, đến vấn đề kinh tế, rẻ tiền và dễ kiếm.
Kết hợp những yếu tố nêu trên, chúng tôi chọn cồn ethanol là dung môi cho quá trình trích ly ɤ- oryzanol và sử dụng dung môi này cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly
ɤ- oryzanol từ cám gạo
Do dung môi ethanol là dung môi ít độc hại, rẻ tiền và dễ kiếm nên ta chọn ethanol là dung môi trích ly. Ethanol sử dụng để tách chiết hoạt chất phải đạt các tiêu chuẩn quy định an toàn thực phẩm. Khả năng trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo thay đổi theo nồng độ, do đó cần phải xác định nồng độ của ethanol để đạt hiệu suất trích ly hoạt chất cao nhất. Khi nồng độ các chất trích ly được tăng lên dần thì sự chênh lệch nồng độ giảm dần và đạt tới cân bằng, quá trình khuếch tán xảy ra rất chậm. Do đó chúng tôi tiến hành thí nghiệm khảo sát các ngưỡng nồng độ dung môi (với dung môi là cồn đã chọn ở trên) như sau: 650, 750, 960 cám gạo nguyên liệu đã diệt men và có độ ẩm 5% được trích ly với tỷ lệ cám gạo nguyên liệu/cồn ethanol theo tỷ lệ 1: 4; trích ly trong 4 giờ. Kết quả thí nghiệm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 54
nghiên cứu xác định nồng độ dung môi cồn ethanol ảnh hương đến hiệu suất trích ly được thể hiện qua bảng 3.4.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly Nồng độ dung
môi (độ) Lượng ɤ- oryzanol (g)
Hiệu suất trích ly (%) 65 0,11 b 34,37 c 75 0,14 b 43,75 b 96 0,243a 79,37a LSD0,05% 0,05 3,77 CV% 2,0 3,2
Từ bảng 3.4 chúng tôi thấy rằng khi nồng độ dung môi càng cao thì hiệu suất trích ly càng lớn. Nồng độ dung môi 650, 750, 960 lần lượt cho hiệu suất trích ly là 34.37%, 43.75%, 75.93%. Nồng độ ethanol là 960 cho hiệu suất rất cao so với 2 loại nồng độ còn lại, thích hợp để sử dụng trích ly ɤ- oryzanol .
Theo chúng tôi để giải thích điều này có thể là do nguyên liệu hòa tan rất ít trong nước và hòa tan nhiều trong ethanol đậm đặc. Trong ethanol 650 thì chứa nhiều nước hơn ethanol 750 và ethanol 960. Mà cycloartenyl ferulate, 24- methylenecycloartenyl ferulate và campesteryl ferulate, là thành phần chính của ɤ- oryzanol , là chất phân cực yếu nên hòa tan nhiều trong ethanol 960.
Qua kết quả xử lý thống kê nhận thấy các giá trị hiệu suất ở ba nồng độ ethanol khác nhau ở mức ý nghĩa α = 0.05 và giá trị hiệu suất ở nồng độ ethanol 960 là cao nhất.
Do vậy, để đảm bảo hiệu suất trích ly là cao nhất chúng tôi chọn ethanol có nồng độ 960 sử dụng cho nghiên cứu tiếp theo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất triết ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
Nhiệt độ là một trong những yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình trích ly. Khi nhiệt độ trích ly càng cao sẽ làm cho độ xốp của nguyên liệu tăng lên (do nguyên
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 55
liệu trương nở) và hoạt chất hoà tan dễ dàng trong dung môi. Tuy nhiên, nhiệt độ là một yếu tố có giới hạn vì khi nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng khác không cần thiết như tăng độ tan của một số tạp chất, khó khăn cho quá trình lọc và sẽ thúc đẩy các biến đổi hoá học của các thành phần có trong nguyên liệu dẫn đến chất lượng dịch chiết bị thay đổi theo chiều hướng không mong muốn.
Trên thực tế thì nhiệt độ càng cao thì tốc độ khuyếch tán của các chất tan vào dung môi càng cao, cám gạo trích ly ở nhiệt độ 65 và 700C cho hàm lượng hoạt chất cao, khi tăng nhiệt độ lên đến 900C thì hiệu xuất trích ly cũng tăng không đáng kể.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độđến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol.
Nhiệt độ(0C) Lượng ɤ- oryzanol (g) Hiệu suất trích ly (%)
45 0,285 b 75,00 b 55 0,317 a 83,42 a 65 0,320 a 84,21 a 70 0,322 a 84,73 a 90 0,325a 85,52 a LSD0,05% 0,05 5,39 CV% 2,1 3,5
Từđó, chúng tôi lựa chọn trích ly ở nhiệt độ 65 -700C là nhiệt độ thích hợp để trích ly ɤ- oryzanol và sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol.
ɤ- oryzanol trong cám gạo nguyên liệu khi khuếch tán vào dung môi với thời gian nhất định sẽđạt đến cân bằng. Nếu kéo dài thời gian trích ly, tỷ lệ hoạt chất ɤ- oryzanol trong dịch chiết không tăng nhưng sẽ tăng tỷ lệ tạp chất khuyếch tán vào dịch chiết. Vì vậy, thời gian chiết xuất ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 56
dịch chiết và hiệu suất trích ly. Vì vậy cần tiến hành thí nghiệm để xác định được thời gian thích hợp cho trích ly ɤ- oryzanol đạt hiệu quả cao.
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ
cám gạo bằng ethanol Thời
gian(giờ) Hàm ượng ɤ- oryzanol (g) Hiệu suất trích ly (%)
2 1,35 a 2,87 b 3 0,32 b 84,21 a 4 0,33 b 86,84 a 5 0,332 b 87,36 a 6 0,334b 87,89 a LSD0,05% 0,21 5,40 CV% 2,2 4,1
Thời gian chiết xuất càng dài thì càng trích ly kiệt hoạt chất ɤ- oryzanol có trong nguyên liệu. Song thời gian trích ly tăng đến một lúc nào đó thì ɤ- oryzanol trích ly tăng lên không đáng kể. Với 4 giờ trích ly thì hiệu suất trích ly đạt 86,84%. Như vậy trích ly trong thời gian 4h là thích hợp, khoảng thời gian đó đủ để phần lớn các hoạt chất ɤ- oryzanol trong nguyên liệu khuyếch tán vào dung môi. Nếu kéo dài thời gian trích ly thì hiệu suất tăng lên không đáng kể. Do đó, chúng tôi lựa chọn thời gian trích ly thích hợp là 4h cho nghiên cứu tiếp theo.
3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960 đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo Tỷ lệ cám gạo nguyên liệu/ Ethanol 960 Hàm lượng ɤ- oryzanol (g) Hiệu suất trích ly (%) 1:1 0,265 a 69,73 c 1:2 0,328 a 86,31 b
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 57 1:3 0,330 a 86,84 b 1:4 0,336 a 88,42 a 1:5 0,340a 89,47 a LSD0,05% 0,21 2,46 CV% 3,6 4,4
Chất lượng của dịch chiết phụ thuộc vào tỷ lệ nguyên liệu và dung môi vì nếu dùng ít dung môi có thể không chiết xuất hết được hoạt chất nhưng nếu dùng nhiều dung môi, lượng hoạt chất trong dịch chiết xuất tăng không đáng kể mà lại tăng lượng tạp chất. Vì vậy cần nghiên cứu tỷ lệ nguyên liệu và dung môi. Qua các tài liệu tham khảo chúng tôi tiến hành khảo sát với các tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được nêu ở trong bảng 3.7
Từ bảng trên cho thấy khi tăng lượng dung môi trích ly thì hoạt chất ɤ- oryzanol dịch trích ly thu được cũng tăng nhưng không tăng theo một tỷ lệ nhất định. Chúng tôi nhận thấy tỷ lệ cám gạo/ ethanol 960 = 1:1 thì hiệu suất trích ly thấp nhất do lượng dung môi quá ít không đủ để tách chiết hết hoạt chất. Và qua đó cho thấy khi tỷ lệ cám gạo/ethanol 960 = 1: 3 và 1: 4 thì lượng hoạt chất thu được gần như nhau. Do vậy, đểđảm bảo hiệu suất trích ly cũng như hiệu quả kinh tế chúng tôi lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol = 1:4 là thích hợp cho các nghiên cứu tiếp theo.
3.2.6. Xây dựng quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
Sau khi tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu như đã trình bày trong các phần trên, chúng tôi đưa ra được quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 58
Hình 3.1: Quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
* Thuyết minh quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
a). Cám gạo nguyên liệu: Cám gạo nguyên liệu là một trong yếu tố quyết định đến chất lượng của chế phẩm ɤ- oryzanol và sản phẩm, do đó cần lựa chọn loại cám gạo sạch, không bị mốc, đạt chỉ tiêu an toàn về dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, Aflatoxin… cô Thu hồi cồn etylic Xử lý cám gạo nguyên liệu: - Sấy ở 100-1050/10 phút - Tiếp tục sấy cám gạo ở 600/ khoảng 2 giờ, hàm ẩm đạt khoảng 5 % Trích ly Gamma oryzanol Cám gạo/ethanol 960 =1/4 Trích ly ở 65-700 / 4 giờ Dịch trích ly Bã cám gạo đã trích ly
Gamma oryzanol thô Nguyên liệu cám (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 59
b). Xử lý nguyên liệu: Cám gạo nguyên liệu được xử lý diệt men lipase ở 100-1050C/10 phút, rồi tiếp tục sấy ở nhiệt độ 600C cho độẩm khoảng 5%.
c). Trích ly: Cám gạo nguyên liệu trích ly bằng cồn ethanol 960, tỷ lệ cám gạo/cồn ethanol 960 = 1/4, trích ly ở 65-700C/4 giờ, thu hồi dung môi cồn, được dịch trích ly ɤ- oryzanol thô.
3.2.7. Nghiên cứu tinh chế, tạo chế phẩm ɤ- oryzanol
3.2.7.1. Xác định lượng NaOH cho xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo:
Để xà phòng hóa hoàn toàn lipit của dịch trích ly cám gạo chúng tôi sử dụng NaOH để xà phòng hóa ở nhiệt độ 900C/60 phút, bằng phương pháp định lượng NaOH dư trong dịch xà phòng hóa chúng tôi xác định được hàm lượng NaOH cho xà phòng hóa hoàn toàn lipit có trong dịch trích ly của cám gạo là 1,7% trong dịch trích ly cám gạo (dầu cám gạo thô).
3.2.7.2. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo
Thời gian xà phòng hóa ngắn thì lượng lipit không được xà phòng hóa hết, còn nếu thời gian dài quá thì tiêu tốn năng lượng cho quá trình xà phòng hóa. Vì vậy cần xác định thời gian xà phòng hóa lipit của dịch trích ly cám gạo thích hợp.
Bảng 3.8. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 900C Thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 900C (phút) Hiệu suất xà phòng hóa (%) 30 86 c 40 91 b 50 98 a 60 100 a 70 100 a 80 100a LSD0,05% 4,30 CV% 3,6
Với 60 phút xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo là khoảng thời gian đủđể phần lớn các lipit dịch trích ly cám gạo xà phòng hóa hết. Nếu kéo dài thời gian xà phòng hóa thì tiêu tốn năng lượng. Do đó, chúng tôi lựa chọn thời gian xà phòng hóa thích hợp là 60 phút (1 giờ).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 60
Hỗn hợp xà phòng hóa được sấy đối lưu ở thời gian xác định là 80, 90,