2.1.1. Địa điểm nghiên cứu
Phòng thí nghiệm trƣờng Đại học Lạc Hồng và phòng thí nghiệm hóa lý trung tâm Y tế dự phòng, Sở y tế Đồng Nai.
2.1.2. Nguyên liệu
Nguyên liệu màng gấc tƣơi đƣợc mua từ Công ty cổ phần nông nghiệp Đông Phƣơng – Gấc Việt, địa chỉ giao dịch 18/2X Phạm Văn Chiêu, Phƣờng 9, Quận Gò Vấp, TP. Hồ Chí Minh. Thịt gấc tƣơi nguyên chất. Đƣợc lấy từ quả gấc nếp cao sản chín tự nhiên, không sâu bệnh, thối mốc, không dập nát, sản phẩm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, cấp đông dƣới -35oC và bảo quản ở nhiệt độ -18oC, sản phẩm đã tiệt trùng.
2.1.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.1.3.1. Hóa chất 2.1.3.1. Hóa chất
- n-Hexan – Guangdong Guanghua Chemical Factory Co., Ltd (95%) - Acetone – Trung Quốc (99%)
- Chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L – công ty TNHH thƣơng mại-dịch vụ Nam Giang
- Acid citric
- Cồn etylic (C2H5OH) (96%)
2.1.3.2. Dụng cụ, thiết bị
- Tủ sấy
- Thiết bị cô chân không Buchi - Máy quang phổ UV-Vis mini 1240 - Cân điện tử
- Bể điều nhiệt
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Quy trình công nghệ trích ly dầu gấc đƣợc thực hiện trong đề tài
Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ trích ly dầu gấc bằng công nghệ enzyme
Dầu thô
to 50oC
Thời gian 6 giờ
+o + + + Cặn Cân Tách dung môi Trích ly Lọc Xay nhỏ, 2mm Ủ, 50o C Sấy, w: 7% Cân Xay nhỏ, 2mm Chỉnh pH=4.5 Bổ sung enzyme Màng gấc tƣơi Acid citric Dung môi n- hexan tỉ lệ 1:12
2.2.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Màng gấc tƣơi: Sau khi lấy ra ở nhiệt độ -18oC sẽ đƣợc rã đông, màng gấc không bị hƣ hỏng.
Cân: Màng gấc sau rã đông, thì cân 100g với độ chính xác 0.1mg
Xay nhỏ: Kích thƣớc sau khi xay 1 2 mm
Chỉnh pH: Dùng dung dịch đệm acid citric 500ppm để điều chỉnh pH về 4.5, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme hoạt động.
Bổ sung enzyme: Bổ sung enzyme vào màng gấc với nồng độ enzyme bằng %v/w so với nồng độ cơ chất. Sau khi bổ sung enzyme, mẫu đƣợc khuấy đều và chuyển toàn bộ vào các lọ kín có nắp.
Thủy phân: Đem các lọ đã đậy kín và đƣợc đánh dấu đi thủy phân ở nhiệt độ 50oC
Sấy: Màng gấc đƣợc đem sấy đến độ ẩm 7% tạo điều kiện cho quá trình khuêch tán phân tử và đối lƣu trong trích ly bằng dung môi n-hexan.
Trích ly
Bƣớc 1: Cân 10g bột gấc đã đƣợc xay nhỏ cho vào bình cầu 250 ml
Bƣớc 2: Đong dung môi và cho vào bình cầu đã đƣợc sấy về khối lƣợng không đổi (với tỉ lệ nguyên liệu:dung môi = 1:12), sau đó gắn ống sinh hàn lên.
Bƣớc 3: Cho chạy nƣớc lạnh vào ống sinh hàn
Bƣớc 4: Đun sôi hỗn hợp trong bình cầu trên bếp cách thủy chạy điện, ở nhiệt độ 500C
Lọc: Sau khi trích ly xong mang hỗn hợp đi lọc để loại bỏ cặn và làm trong dầu. Sử dụng thêm 100ml dung môi n-hexan tráng qua bã để tận thu lƣợng dầu còn lại trong bã.
Tách dung môi: Tiến hành cô quay để tách dung môi ở nhiệt độ 60oC với chế độ 2.5 vòng/phút trong 5 phút. Kết thúc quá trình cô quay, ta thu đƣợc dầu thô.
2.2.3. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
Trong đề tài này, chúng tôi chỉ tập trung khảo sát công đoạn trích ly dầu gấc (cụ thể là hiệu suất trích ly dầu), còn các công đoạn khác đƣợc cố định thông số theo
các nghiên cứu trƣớc đó. Các thí nghiệm trong nghiên cứu đƣợc bố trí với 1 nhân tố đƣợc lặp lại 3 lần gồm 5 thí nghiệm chính:
Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc.
Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc.
Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc
Thí nghiệm 4 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme.
Thí nghiệm 5 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không xử lý enzyme.
2.2.3.1. Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc trình trích ly dầu gấc
Mục đích: Tìm ra nồng độ enzyme tối ƣu trong điều kiện pH, nhiệt độ thủy phân thích hợp.
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Nguyên liệu màng gấc: 10gam
Nồng độ enzyme đƣợc bố trí theo bảng sau:
Bảng 2.1 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly
Mẫu Yếu tố thay đổi
( nồng độ enzyme:%v/w) Yếu tố cố định 1 0.00 Nhiệt độ: 50o C Kích thƣớc màng gấc: 2mm pH: 4.5
Thời gian xử lý enzyme: 60 phút
2 0.05 3 0.10 4 0.15 5 0.20 6 0.25 Số nghiệm thức: 6 x 3 = 18
Sau khi xử lý enzyme, hỗn hợp sẽ đƣợc sấy ở nhiệt độ 60oC đạt độ ẩm 7% và cuối cùng trích ly nguyên liệu : dung môi = 1:12, 6 giờ để xác định hiệu suất trích ly
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly dầu gấc
to 50oC
Thời gian 6 giờ
+o + + + Cặn Tách dung môi Dầu thô Trích ly Lọc Ủ, t0 500C Sấy 7% Xay nhỏ, 2mm Chỉnh pH=4.5 Bổ sung enzyme Cân Màng gấc tƣơi 0.05% 0.10% 0.15% 0.20% 0.25%
Các chỉ tiêu theo dõi
Hiệu suất trích ly (% )
Hàm lƣợng -carotene (mg/100g)
2.2.3.2. Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc
Mục đích: Tìm ra thời gian tốt nhất cho quá trình trích ly dầu gấc
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Nguyên liệu màng gấc: 10gam
Thời gian xử lý enzyme đƣợc bố trí theo bảng sau:
Bảng 2.2 Ảnh hƣởng của thời gian zử lý enzyme đến hiệu suất trích ly
Mẫu Yếu tố thay đổi
( Thời gian:phút ) Yếu tố cố định
1 00 Kích thƣớc màng gấc: 2mm
pH: 4.5
Nồng độ enzyme: lấy thí nghiệm trƣớc làm cơ sở Nhiệt độ: 50o C 2 30 3 60 4 75 5 90 Số nghiệm thức: 5 x 3 = 15
Sau khi xử lý enzyme, hỗn hợp sẽ đƣợc sấy ở nhiệt độ 60o
C đạt độ ẩm 7% và cuối cùng trích ly nguyên liệu : dung môi = 1:12, 6 giờ để xác định hiệu suất trích ly
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hiệu suất trích ly dầu gấc
0 phút 30 phút 75 phút 90 phút Xay nhỏ, 2mm Chỉnh pH=4.5 Bổ sung enzyme Ủ, t0 500C Sấy 7% Cân Màng gấc tƣơi to 50oC
Thời gian 6 giờ
+o + + + Trích ly Lọc Tách dung môi Dầu thô Cặn 60 phút
Các chỉ tiêu theo dõi
Hiệu suất trích ly (% )
Hàm lƣợng -carotene (mg/100g)
2.2.3.3. Thí nghiệm 3 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc
Mục đích: Tìm ra nhiệt độ sấy thích hợp để làm giảm thấp nhất quá trình tổn thất các chất trong dầu gấc.
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Nguyên liệu màng gấc: 10gam
Nhiệt độ sấy đƣợc bố trí ngẫu nhiên theo bảng sau:
Bảng 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc
Mẫu Yếu tố thay đổi
( Nhiệt độ:0 C ) Yếu tố cố định 1 40 Ẩm: 6 7% 2 50 3 60 4 70 Số nghiệm thức: 4 x 3 = 12
Sau khi xử lý enzyme, hỗn hợp sẽ đƣợc sấy ở nhiệt độ khác nhau để đạt độ ẩm 7% và cuối cùng trích ly nguyên liệu : dung môi = 1:12, 6 giờ để xác định hiệu suất trích ly
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc
Xay nhỏ, 2mm
Chỉnh pH=4.5 Cân Màng gấc tƣơi
to 50oC
Thời gian 6 giờ
+o + + + Ủ, t0 500C Sấy Xay nhỏ Cân Trích ly Lọc Tách dung môi Dầu thô Enzyme 400C 500 C 600C 700C Cặn
Các chỉ tiêu theo dõi
Chỉ số peroxide (meq /1kg)
Chỉ số acid (mg KOH/1g)
Hàm lƣợng -carotene (mg/100g)
2.2.3.4. Thí nghiệm 4 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích lydầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme trình trích lydầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme
Mục đích: Tìm ra thời gian trích ly thích hợp nhất cho quá trình trích ly dầu gấc
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Nguyên liệu màng gấc: 10gam
Thời gian trích ly đƣợc bố trí theo bảng sau:
Bảng 2.4 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme
Mẫu Yếu tố thay đổi
( Thời gian:giờ) Yếu tố cố định
1 3 Kích thƣớc màng gấc: 2mm
pH: 4.5
Nồng độ enzyme và thời gian ủ: lấy thí nghiệm trƣớc làm cơ sở Nhiệt độ trích ly: 50oC 2 4 3 5 4 6 5 7 Số nghiệm thức: 5 x 3 = 15
Sau khi xử lý enzyme, hỗn hợp sẽ đƣợc sấy ở nhiệt độ 600C đạt độ ẩm 7% và cuối cùng trích ly nguyên liệu : dung môi = 1:12, ở các khoảng thời gian khác nhau để xác định hiệu suất trích ly.
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly dầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme
Lọc Tách dung môi Dầu thô Cặn Xay nhỏ, 2mm Chỉnh pH=4.5 Cân Màng gấc tƣơi Ủ, t0 500C Sấy 7% Trích ly, t0 500C
3 giờ 4 giờ 5 giờ 6 giờ 7 giờ
Các chỉ tiêu theo dõi
Hiệu suất trích ly (% )
Hàm lƣợng -carotene (mg/100g)
2.2.3.5. Thí nghiệm 5 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không xử lý enzyme trình trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không xử lý enzyme
Mục đích: Tìm ra thời gian trích ly thích hợp nhất cho quá trình trích ly dầu gấc.
Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm Nguyên liệu màng gấc: 10gam
Thời gian trích ly đƣợc bố trí theo bảng sau:
Bảng 2.5 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không xử lý enzyme
Mẫu Yếu tố thay đổi
( Thời gian:giờ) Yếu tố cố định
1 4 Kích thƣớc màng gấc: 2mm Nhiệt độ: 50o C 2 5 3 6 4 7 5 8 6 9 Số nghiệm thức: 5 x 3 = 15
Màng gấc đƣợc trích ly với tỉ lệ nguyên liệu : dung môi = 1:12, ở các khoảng thời gian khác nhau để xác định hiệu suất trích ly.
6 giờ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.6 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không xử lý enzyme
Các chỉ tiêu theo dõi
Hiệu suất trích ly (% ) Hàm lƣợng -carotene (mg/100g) 7 giờ 9 giờ Xay nhỏ, 2mm Cân Màng gấc khô Trích ly, t0 500C Lọc Tách dung môi Dầu thô Cặn
2.3. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Phân tích hóa lý Phân tích hóa lý
- Độ ẩm TCVN 5613:1991
- Hàm lƣợng lipid FAO 1986, 14/7, P.212
- Chỉ số peroxide của dầu TCVN 6121:1996
- Chỉ số acid của dầu TCVN 6121:1996
Phƣơng pháp cảm quan
- Phép thử mô tả
Xử lý số liệu
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu màng gấc tƣơi
Chỉ tiêu Phƣơng pháp Đơn vị Kết quả
Độ ẩm TCVN 5613:1991 % 77.0
Hàm lƣợng đƣờng tổng TCVN 4594:1988 % 4.06
Hàm lƣợng protid FAO 1986, 14/7, P.221 % 2.33
Hàm lƣợng lipid FAO 1986, 14/7, P.212 % 9.58
Hàm lƣợng xơ thô TCVN 5714:2007 % 1.68
Hàm lƣợng -carotene Máy quang phổ UV-Vis mg/100g 114
Ghi chú: Kết quả phân tích tại Trung tâm y tế dự phòng – sở y tế Đồng Nai
Qua bảng số liệu trên, ta thấy màng gấc là nguyên liệu giàu giá trị dinh dƣỡng đặc biệt là hàm lƣợng lipid, hàm lƣợng -carotene. Theo Bùi Đình Sang (1941) trong màng đỏ quả gấc có chứa lƣợng -carotene và một tỉ lệ dầu thảo mộc cao. Ngoài ra, theo Bùi Đình Oánh (1942) hàm lƣợng -carotene còn có hoạt tính sinh học giúp điều trị vết thƣơng, ngừa ung thƣ gan,…
3.2. ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ENZYME ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY DẦU GẤC DẦU GẤC
Tiến hành làm với 6 mẫu thí nghiệm tƣơng ứng với các khoảng nồng độ enzyme tăng dần: 0%, 0.05% đến 0.25%
Bảng 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc
Nồng độ enzyme
(%v/w) Hiệu suất trích ly (%) Hàm lƣợng -Carotene
(mg/100g) 0.00 92.08a 223 a 0.05 92.68b 243 b 0.10 94.14c 307 c 0.15 95.43d 323 d 0.20 95.61d 325 d 0.25 95.69d 326 d
Chú thích: a, b, c (p < 0.05) khác biệt có ý nghĩa thống kê
Số liệu là trung bình của 3 lần lặp lại
Hình 3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly dầu
Từ biểu đồ 3.1 cho thấy, khi tăng hàm lƣợng enzyme thì hiệu suất trích ly tăng. Nguyên nhân là do enzyme có khả năng phân hủy các phân tử pectin nằm sâu bên trong cấu trúc của mô và thành tế bào (Taylor, 2005) làm vỡ thành tế bào do đó tạo điều kiện dễ dàng cho qua trình trích ly dầu.
Ở nồng độ enzyme 0.25% thì hiệu suất đạt cao nhất, khi đó hiệu suất tăng gần 3.61% so với mẫu đối chứng, tuy nhiên vẫn không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa thống kê 5% so với mẫu ở nồng độ enzyme 0.15% và 0.20%. Ở mẫu sử dụng nồng độ enzyme 0.05% thì cho hiệu suất thấp nhất so với các mẫu sử dụng enzyme khác. Khi tăng nồng độ enzyme thì sự phá hủy thành tế bào càng tăng do đó hiệu suất trích ly cũng tăng đáng kể, tuy nhiên nếu ta tăng nồng độ enzyme quá cao so với cơ chất thì sẽ xảy ra hiện tƣợng ức chế ngƣợc [8] hay có thể ở nồng độ enzyme 0.2% và 0.25% đã xúc tác thủy phân gần nhƣ hoàn toàn cơ chất nên lúc này hiệu suất trích ly không tăng đáng kể và không khác biệt ở mức ý nghĩa thống kê 5%. Kết quả này tƣơng tự với nghiên cứu của E. Danso-Boateng, 2011 trên hạt hƣớng dƣơng (sunflower kernels).
Qua thí nghiệm trên cho thấy nồng độ enzyme 0.15% nồng độ tính theo cơ chất cho kết quả tốt và sử dụng kết quả này cho thí nghiêm sau.
Hình 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hàm lƣợng -carotene
Từ hình 3.2 và bảng 3.2 cho thấy, khi tăng hàm lƣợng enzyme thì hàm lƣợng - carotene cũng tăng. Ở nồng độ enzyme 0.25% thì hàm lƣợng -carotene đạt cao nhất, khi đó hàm lƣợng -carotene tăng gần 103 mg/100g so với mẫu đối chứng nhƣng không có sự khác biệt thống kê 5% so với mẫu ở nồng độ enzyme 0.15% và 0.20%. Nguyên nhân là do -carotene có tính tan trong dầu [13] vì vậy khi hiệu suất
trích ly dầu tăng thì hàm lƣợng -carotene sẽ tăng nên khi tăng nồng độ enzyme thì khả năng phân hủy các phân tử pectin phá vỡ cấu trúc của mô và thành tế bào càng tăng (Taylor, 2005) sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình trích ly dầu bên trong thành tế bào ra môi trƣờng bên ngoài. -carotene là hợp chất có khả năng chống oxy hóa mạnh, ngăn chặn ung thƣ khi đƣợc hấp thu vào cơ thể sẽ chuyển hóa thành vitamin A tăng cƣờng hệ miễn dịch trong cơ thể, dầu gấc đƣợc xem là nguồn giàu
-carotene (Lê Vƣơng, 2002)
Tóm lại, từ những phân tích ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc ta có thể chọn nồng độ enzyme ở 0.15% là điều kiện tốt nhất cho thí nghiệm này và sử dụng kết quả này cho thí nghiệm sau.
3.3. ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN XỬ LÝ ENZYME ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY DẦU GẤC TRÍCH LY DẦU GẤC
Tiến hành làm với 5 mẫu tƣơng ứng với các mức thời gian khác nhau: 0 phút và từ 45 phút đến 90 phút