Dựa trên các thông số đã khảo sát, chúng tôi tiến hành quy trình loại cafein từ lá chè xanh quy mô 200 g/mẻ với sự điều chỉnh các thông số sao cho phù hợp. Khi tăng khối lượng nguyên liệu, cần tăng lượng dung môi chiết, do vậy các thông số kích thước nguyên liệu, tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/lượng đồng dung
34
môi, áp suất và nhiệt độ chiết của mẻ 20 g được áp dụng với mẻ 200 g. Mặt khác, lượng dung môi chiết của phương pháp CO2 siêu tới hạn được thể hiện ở thời gian chiết. Trên cơ sở đó, thực hiện thí nghiệm khảo sát thời gian chiết áp dụng với quy mô 200 g/mẻ.
Tiến hành thực hiện chiết cafein từ lá chè xanh theo mục 2.3.2 với các thông số như sau:
- Nguyên liệu: 200,00 g bột lá chè xanh kích thước ≤ 1 mm. - Lượng đồng dung môi: 100 mL EtOH 96%.
- Áp suất chiết: 300 bar. - Nhiệt độ chiết: 60°C.
- Thực hiện chiết xuất ở các khoảng thời gian: 7 giờ, 10 giờ và 20 giờ.
Chè sau khi xử lý bằng sCO2 được sấy khô ở 50°C trong 24 giờ trong tủ sấy tĩnh để loại đồng dung môi và phân tích HPLC theo mục 2.3.1. Nghiên cứu thu được kết quả như sau:
Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời gian chiết đến hiệu suất chiết cafein và EGCG trên quy mô 200 g/mẻ
Thời gian (giờ)
Hiệu suất chiết (%) Hệ số chiết
chọn lọc Cafein EGCG 7 35,02 8,97 3,90 10 40,52 12,72 3,19 20 68,30 29,83 2,29 Nhận xét
Tương tự kết quả chiết xuất bằng sCO2 với quy mô 20 g/mẻ, khi tăng thời gian chiết từ 7 giờ đến 20 giờ, hiệu suất chiết cafein tăng từ 35,02% đến 68,30% với quy mô 200 g/mẻ. Thông số thời gian được lựa chọn là 20 giờ. Từ bảng 1.1 cho thấy các nghiên cứu trước đây chỉ thực hiện loại cafein từ lá chè bằng sCO2 với khối lượng mẻ chiết nhỏ 10 g hoặc 50 g, tuy nhiên tại nghiên cứu này, quy trình loại cafein từ lá chè bằng sCO2 mẻ có khối lượng 200 g đã được xây dựng và tạo ra sản phẩm chè loại đi 68,30% cafein, giữ lại 70,17% EGCG so với hàm lượng ban đầu.
35
Qua khảo sát, nghiên cứu xây dựng được quy trình loại cafein từ lá chè xanh quy mô 200 g/mẻ như sau:
Cân khoảng 200,00 g nguyên liệu có kích thước ≤ 1 mm, làm ẩm bằng 100 mL đồng dung môi EtOH 96% (≥ 30 phút). Nạp nguyên liệu đã chuẩn bị vào bình chiết (dung tích 1 L), cài đặt nhiệt độ bình chiết 60°C. CO2 từ bình chứa được bơm vào bình chiết bằng bơm cao áp theo tốc độ 50 g/phút đến áp suất 300 bar. Khi bình chiết đạt áp suất, tiến hành tắt bơm CO2 và ngâm trong 1 giờ. Sau đó bật bơm, mở van tiết lưu để sCO2 chuyển sang bình tách, chú ý điều chỉnh van tiết lưu để áp suất bình chiết luôn duy trì ở 300 bar trong vòng 20 giờ. Chè sau khi xử lý loại cafein được sấy khô ở 50°C trong 24 giờ trong tủ sấy tĩnh để loại đồng dung môi.
36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Sau thời gian nghiên cứu và làm thực nghiệm, đề tài đã đạt được kết quả sau:
1. Đã khảo sát được ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật: đồng dung môi, kích
thước dược liệu, áp suất, nhiệt độ, thời gian chiết đến hiệu quả loại cafein từ lá chè xanh.
2. Đã xây dựng được quy trình loại cafein từ lá chè bằng CO2 siêu tới hạn quy mô 200 g/mẻ, các thông số như sau:
- 100 mL đồng dung môi EtOH 96%. - Kích thước nguyên liệu ≤ 1 mm. - Áp suất 300 bar.
- Nhiệt độ 60°C. - Thời gian 20 giờ.
Sản phẩm chè xanh thu được có hàm lượng cafein 14,5 mg/g và EGCG 79,1 mg/g.
KIẾN NGHỊ
Do hạn chế về thời gian và thiết bị nên kết quả của đề tài này chỉ là những cơ sở ban đầu để loại cafein từ lá chè xanh bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn. Để hoàn thiện thêm về đề tài, chúng tôi kiến nghị nên tiếp tục làm thêm những vấn đề sau:
- Tiếp tục khảo sát các điều kiện khác (chế độ máy, tốc độ dòng sCO2,...) để thu được sản phẩm có hàm lượng cafein thấp hơn.
- Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp chiết xuất bằng dung môi siêu tới hạn vào sản xuất các sản phẩm khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Bộ môn Công Nghiệp Dược (2017), Kỹ thuật chiết xuất dược liệu, Trường Đại học Dược Hà Nội, tr. 112-114.
2. Bộ môn Công Nghiệp Dược (2010), Các phương pháp chiết xuất hiện đại, Trường Đại học Dược Hà Nội, tr. 12-22.
3. Bộ môn Hóa Dược (1998), Hóa Dược tập I, Trường Đại học Dược Hà Nội, tr. 109-111.
4. Khoa Giang Trung, et al. (2013), "Ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu đến thành phần hóa học cơ bản của giống chè trung du (Camellia sinensis var. sinensis)", Tạp chí Khoa học và Phát triển, 11(3), tr. 373-379.
5. Lợi Đỗ Tất (2003), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, NXB Y học Hà Nội, tr. 187-188.
Tiếng Anh
6. Ahmad N., et al. (2000), "Green Tea Polyphenol Epigallocatechin-3- Gallate Differentially Modulates Nuclear Factor κB in Cancer Cells versus Normal Cells", Archives of biochemistry and biophysics, 376(2), pp. 338- 346.
7. Azevedo Á. B. A. D., et al. (2008), "Supercritical CO2 recovery of caffeine from green coffee oil: new experimental solubility data and modeling",
Quimica Nova, 31(6), pp. 1319-1323.
8. Bermejo D. V., et al. (2016), "Effect of cosolvents (ethyl lactate, ethyl acetate and ethanol) on the supercritical CO2 extraction of caffeine from green tea", The Journal of Supercritical Fluids, 107, pp. 507-512.
9. Blecher R., Lingens F. (1977), "The metabolism of caffeine by a Pseudomonas putida strain", Hoppe-Seyler´ s Zeitschrift für physiologische Chemie, 358(2), pp. 807-818.
10. Chyu K.Y., et al. (2004), "Differential effects of green tea-derived catechin on developing versus established atherosclerosis in apolipoprotein E-null mice", Circulation, 109(20), pp. 2448-2453.
11. Donà M., et al. (2003), "Neutrophil restraint by green tea: inhibition of inflammation, associated angiogenesis, and pulmonary fibrosis", The Journal of Immunology, 170(8), pp. 4335-4341.
12. Dong J. J., et al. (2011), "Isolation of antioxidant catechins from green tea and its decaffeination", Food and Bioproducts Processing, 89(1), pp. 62- 66.
13. Doss M. X., et al. (2005), "Trapping of growth factors by catechins: a possible therapeutical target for prevention of proliferative diseases", The Journal of nutritional biochemistry, 16(5), pp. 259-266.
14. Esposito E., et al. (2002), "A review of specific dietary antioxidants and the effects on biochemical mechanisms related to neurodegenerative processes", Neurobiology of aging, 23(5), pp. 719-735.
15. Farah A. (2012), Coffee constituents, Coffee: Emerging health effects and disease prevention 1, pp. 22-58.
16. Friedman M. (2007), "Overview of antibacterial, antitoxin, antiviral, and antifungal activities of tea flavonoids and teas", Molecular nutrition & food research, 51(1), pp. 116-134.
17. Gokulakrishnan S., et al. (2005), "Microbial and enzymatic methods for the removal of caffeine", Enzyme and Microbial Technology, 37(2), pp. 225- 232.
18. Giannelli M., et al. (2003), "The effect of caffeine consumption and nausea on the risk of miscarriage", Paediatric and perinatal epidemiology, 17(4), pp. 316-323.
19. Ho C. T., et al. (1997), Natural antioxidants from tea, AOCS Press: Champaign, IL, pp. 213-223.
20. Hong J., et al. (2002), "Stability, Cellular Uptake, Biotransformation, and Efflux of Tea Polyphenol (−)-Epigallocatechin-3-Gallate in HT-29 Human Colon Adenocarcinoma Cells", Cancer Research, 62(24), pp. 7241-7246. 21. İçen H., Gürü M. (2010), "Effect of ethanol content on supercritical carbon
dioxide extraction of caffeine from tea stalk and fiber wastes", The Journal of Supercritical Fluids, 55(1), pp. 156-160.
22. Johannsen M., Brunner G. (1994), "Solubilities of the xanthines caffeine, theophylline and theobromine in supercritical carbon dioxide", Fluid Phase Equilibria, 95, pp. 215-226.
23. Kim A., et al. (2011), "Green tea catechins decrease total and low-density lipoprotein cholesterol: a systematic review and meta-analysis", Journal of the American Dietetic Association, 111(11), pp. 1720-1729.
24. Kim W. J., et al. (2008), "Selective caffeine removal from green tea using supercritical carbon dioxide extraction", Journal of Food Engineering, 89(3), pp. 303-309.
25. Kopcak U., Mohamed R. S. (2005), "Caffeine solubility in supercritical carbon dioxide/co-solvent mixtures", The Journal of supercritical fluids, 34(2), pp. 209-214.
26. Kronschläger M., et al. (2013), "Caffeine eye drops protect against UV-B cataract", Experimental Eye Research, 113, pp. 26-31.
27. Kumar V., Ravishankar G.A. (2009), "Current trends in producing low levels of caffeine in coffee berry and processed coffee powder", Food reviews international, 25(3), pp. 175-197.
28. Liang H., et al. (2007), "Decaffeination of fresh green tea leaf (Camellia sinensis) by hot water treatment", Food Chemistry, 101(4), pp. 1451-1456. 29. Mandel S., Youdim M. B. (2004), "Catechin polyphenols: neurodegeneration and neuroprotection in neurodegenerative diseases",
30. Mazzafera P., et al. (1996), "Degradation of caffeine and related methylxanthines bySerratia marcescens isolated from soil under coffee cultivation", Microbial ecology, 31(2), pp. 199-207.
31. Mohamed R. S., et al. (2002), "Extraction of caffeine, theobromine and cocoa butter from Brazilian cocoa beans using supercritical CO2 and ethane", Industrial & engineering chemistry research, 41(26), pp. 6751- 6758.
32. Nakayama M., et al. (1993), "Inhibition of the infectivity of influenza virus by tea polyphenols", Antiviral research, 21(4), pp. 289-299.
33. Nance C. L., Shearer W. T. (2003), "Is green tea good for HIV-1 infection?", Journal of Allergy and Clinical Immunology, 112(5), pp. 851- 853.
34. Nehlig A., et al. (1992), "Caffeine and the central nervous system: Mechanism of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects", Brain Research Reviews, 17, pp. 139-170.
35. Park H. S., et al. (2012), "Extraction behaviors of caffeine and chlorophylls in supercritical decaffeination of green tea leaves", LWT-Food Science and Technology, 45(1), pp. 73-78.
36. Park H. S., et al. (2007), "Effects of cosolvents on the decaffeination of green tea by supercritical carbon dioxide", Food Chemistry, 105(3), pp. 1011-1017.
37. Paston S. V., Tarasov A. E. (2011), "Effect of caffeine on DNA conformational changes after in vitro g-irradiation", Journal of Structural Chemistry, 52(6), pp. 1209-1214.
38. Ramarethinam S., Rajalakshmi N. (2004), "Caffeine in tea plants [Camellia sinensis (L) O. Kuntze]: in situ lowering by Bacillus licheniformis (Weigmann) Chester", Indian Journal of Experimental Biology, 42(6), pp. 575-580.
39. Rice-Evans C.A., et al. (1995), "The relative antioxidant activities of plant- derived polyphenolic flavonoids", Free Radical Research, 22(4), pp. 375- 383.
40. Senol A., Aydin A. (2006), "Solid–liquid extraction of caffeine from tea waste using battery type extractor: Process optimization", Journal of Food Engineering, 75(4), pp. 565-573.
41. Sökmen M., et al. (2018), "Optimization of sequential supercritical fluid extraction (SFE) of caffeine and catechins from green tea", The Journal of Supercritical Fluids, 133, pp. 171-176.
42. Stapleton P. D., et al. (2004), "Modulation of beta-lactam resistance in Staphylococcus aureus by catechins and gallates", International Journal of Antimicrobial Agents, 23(5), pp. 462-467.
43. Sun Q. L., et al. (2010), "Decaffeination of green tea by supercritical carbon dioxide", Journal of Medicinal Plants Research, 4(12), pp. 1161-1168. 44. The Food and Drug Administration (2012), Guidance for industry, pp. 45. Trekli M., et al. (2004), "Anti‐inflammatory actions of green tea catechins
and ligands of peroxisome proliferator‐activated receptors", International Journal of Experimental Pathology, 85(4), pp. 75.
46. Vinson J. A., et al. (1995), "Plant Flavonoids, Especially Tea Flavonols, Are Powerful Antioxidants Using an in Vitro Oxidation Model for Heart Disease", ournal of Agricultural and Food Chemistry, 43(11), pp. 2800- 2802.
47. Vuong Q. V., et al. (2011), "Isolation of green tea catechins and their utilization in the food industry", Food Reviews International, 27(3), pp. 227-247.
48. Wang H., et al. (2000), "Isocratic elution system for the determination of catechins, caffeine and gallic acid in green tea using HPLC", Food Chemistry, 68, pp. 115-121.
49. Wu L. Y., et al. ( 2004), "Green tea supplementation ameliorates insulin resistance and increases glucose transporter IV content in a fructose-fed rat model", European journal of nutrition, 43(2), pp. 116-124.
50. Yang T. T., Koo M. W. (1999), "Chinese green tea lowers cholesterol level through an increase in fecal lipid excretion", Life sciences, 66(5), pp. 411- 423.