Trong quá trình chiết, để đạt đƣợc vận tốc chiết và hiệu suất chiết cao, cần cần lƣu ý các yếu tố sau:
a) Chênh lệch nồng độ chất cần chiết ở trong nguyên liệu và dung môi phải lớn
- Muốn vậy, nguyên liệu phải có lực hút nhỏ nhất đối với dung môi để tạo ra nồng độ chất cần chiết trong dung môi phía trong nguyên liệu càng lớn thì quá trình khuếch tán các phân tử chất cần chiết đi ra càng mạnh.
- Tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu phải lớn. Tuy nhiên phải ở mức độ hợp lý, nếu tỷ lệ qúa lớn làm cho nồng độ chất cần chiết trong dung môi chiết rút thấp gây khó khăn, cồng kềnh trong sản xuất.
- Có thể lợi dụng nguyên lý ngƣợc dòng hoặc thay đổi dung môi chiết nhiều lần để tạo đƣợc sự chênh lệch nồng độ lớn
b) Hình thái, tính chất và cấu tạo của tổ chức nguyên liệu
- Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào càng nhiều thì sự tiếp xúc giữa chất cần chiết và dung môi càng tăng nên rút ngắn thời gian chiết và chiết triệt để hơn.
- Kích thƣớc càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng tăng, hiệu suất chiết tăng. Tuy nhiên cũng chỉ nên nhỏ tới mức nhất định vì quá nhỏ nguyên liệu dễ bị vón lại các hạt mịn lắng đọng trên các lớp nguyên liệu. Mặt khác, nguyên liệu quá nhỏ sẽ bị cuốn vào dịch chiết gây khó khăn cho quá trình xử lý dịch chiết sau khi chiết.
- Tính chất của nguyên liệu cũng ảnh hƣởng lớn đến hiệu suất chiết. Khi chiết bằng dung môi hữu cơ, độ ẩm nguyên liệu giảm thì tốc độ chiết tăng lên.
c) Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ chiết
- Thời gian càng dài thì lƣợng chất khuếch tán tăng, nhƣng thời gian phải có giới hạn. Khi đạt đƣợc mức độ trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian thì sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế.
- Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, do đó phân tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng có giới hạn, vì nhiệt độ quá cao sẽ có thể phân hủy phân tử cần chiết và gây khó khăn cho quá trình công nghệ.
d) Dung môi chiết
Dung môi chiết cần thỏa mãn các điều kiện sau: - Hòa tan chất cần chiết ở bất kì tỷ lệ nào.
- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách dung môi ra khỏi dịch chiết. - Có thành phần hóa học ổn định, không phản ứng phụ với nguyên liệu. - Không độc hại, không ảnh hƣởng sức khỏe và chất lƣợng sản phẩm. - Khó cháy nổ, an toàn cho quá trình sản xuất.
- Không ăn mòn thiết bị.
- Rẻ tiền, dễ kiếm, có khả năng sử dụng trong sản xuất.
Tuy nhiên hiện nay chƣa có loại dung môi nào đáp ứng đầy đủ tất cả những điều kiện trên. Do đó, tùy trƣờng hợp chiết cụ thể để chọn dung môi cho phù hợp.
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT 2.1.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu sử dụng trong đề tài này là cây sống đời (cây lá bỏng). Trồng tại huyện Eakar (tỉnh DakLak). Nguyên liệu đƣợc mua thành nhiều đợt, mỗi đợt khoảng 2.0 kg. Nguyên liệu đƣợc mua từ nhều xã khã nhau sau đó đồng nhất mẫu và bảo quản đông.
2.1.2. Phƣơng pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu
Cây lá bỏng tƣơi sau khi thu mua đƣợc đem ngay về phòng thí nghiệm, rửa sạch, để ráo, trộn đều. Nguyên liệu có thể dùng để nghiên cứu ngay hay cho vào các hộp nhựa cứng (để khỏi bị dập nát) và bảo quản trong tủ đông để dùng dần.
2.1.3. Hóa chất
DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) đƣợc mua từ Singma ardrich cua Mỹ Các hóa chất còn lại đạt tiêu chuẩn hóa phân tích trong thí nghiệm nhƣ các dung môi hữu cơ: Ethanol,Aceton..;nƣớc cất…
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Xác định thành phần khối lƣợng của nguyên liệu nghiên cứu
Nguyên liệu cây lá bỏng sau khi rửa sạch và để ráo đƣợc chia thành 3 phần: phần lá tƣơi, phần lá úa và phần cành. Sau đó, cân các phần này và xác định thành phần khối lƣợng của nguyên liệu nhƣ sau:
% Lá tƣơi = 100% 0 1 x m mL
% Lá úa = % Lá tƣơi = Trong đó: mL1: khối lƣợng phần lá tƣơi mL2: khối lƣợng phần lá úa vàng mC: khối lƣợng phần cành
m0: khối lƣợng nguyên liệu ban đầu ( m0 = mL1 + mL2 + mC) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.1. Thí nghiệm xác định thành phần khối lƣợng của nguyên liệu
Nguyên liệu cây sống đời
Rửa sạch,để ráo Lá Thân Rễ Cân Xác định thành phần khối lƣợng % 100 0 2 x m mL % 100 0 x m mC
2.2.2. Quy trình dự kiến chiết xuất chất chống oxy hóa từ lá cây lá bỏng
Quy trình dự kiến sản xuất chất chống oxy hóa từ cây lá bỏng và các yếu tố cần khảo sát đƣợc trình bày trong sơ đồ hình 2.2
Hình 2.2. Quy trình dự kiến sản xuất chất chống oxy hóa từ cây lá bỏng và các yếu tố cần khảo sát
Giải thích quy trình
- Xử lý: Cây sống đời sau khi thu mua đƣợc đem rửa sạch, để ráo, loại bỏ cành và các lá vàng, sau đó đƣợc cắt nhỏ kích thƣớc 1-3 mm.
Khảo sát điều kiện chiết:
- Dung môi: H2O; Etanol; Methanol;Axeton
- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu - Nhiệt độ chiết
- Thời gian chiết - Số lần chiết Nguyên liệu tƣơi
Xử lý
Lọc
Cô đuổi dung môi Chiết
Bao gói-Bảo quản Dịch chiết
- Chiết: Tiến hành chiết chất chống oxy hóa bằng dung môi tƣơng thích
và sử dụng các thông số chiết thích hợp
- Lọc: loại bỏ bã chiết và các tạp chất không tan để thu lấy dịch chiết. - Cô đuổi dung môi: Dịch chiết thu đƣợc đem cô đuổi dung môi dƣới áp
suất thấp, trong bóng tối, nhiệt độ không quá 60o
C nhằm hạn chế sự phân hủy chất chống oxy hóa bởi nhiệt và ánh sáng.
2.2.3. Xác định điều kiện thích hợp cho việc chiết chất chống oxy hóa từ cây lá bỏng bỏng
Để xây dựng đƣợc quy trình chiết chất chống oxy hóa đạt hiệu suất cao, cần nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất chiết chất chống oxy hóa vào các yếu tố: loại dung môi; nồng độ etanol; tỷ lệ dung môi/nguyên liệu; nhiệt độ chiết; thời gian chiết và số lần chiết, trong đó các thông số trên thay đổi nhƣ sau:
- Phƣơng pháp chiết: phƣơng pháp ngâm chiết
- Loại dung môi: Ethanol, Methanol, Nƣớc, Aceton - Nồng độ Ethanol: 70o; 80o; 90o; 96o; 99,6o
- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1- 9/1 (v/w) - Nhiệt độ chiết: Nhiệt độ lạnh (5o
C); nhiệt độ phòng (28oC); nhiệt độ nóng 50o
C và 60oC
- Thời gian chiết: 20- 60 (phút) - Số lần chiết: 1- 4 (lần). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc xác định thông số thích hợp đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp thực nghiệm yếu tố từng phần cổ điển (thay đổi 1 yếu tố trong khi cố định các yếu tố còn lại).
2.2.3.1. Bố trí thí nghiệm xác định loại dung môi thích hợp
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn loại dung môi thích thích hợp
b) Thuyết minh sơ đồ:
Cân chính xác khoảng 10 g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 50 ml. Thêm dung môi chiết vào, trong đó cố định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 5/1(v/w), còn thay đổi các loại dung môi lần lƣợt nƣớc,ethanol,methanol,aceton. Đậy kín các bình nón rồi tiến hành ngâm chiết trong 20 phút ở nhiệt độ phòng (280
C). Nguyên liệu tƣơi
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Thay đổi loại dung môi
Nƣớc Ethanol Acetone Methanol Lọc Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy
hóa:
-Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử
Chọn loại dung môi chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết Cố định các thông số: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1 (v/w) Chiết 1 lần ở 28o C trong 20 phút
Sau đó, lọc lấy dịch chiết rồi đem bổ sung các dung môi tƣơng thích đến một thể tích chính xác (30 ml) rồi phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so màu UV_VIS ở bƣớc sóng thích hợp . Đánh giá hiệu suất chiết chất chống oxy hóa từ đó chọn dung môi chiết thích hợp.
2.2.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định nồng độ dung môi thích hợp
a) Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn nồng độ Ethanol thích hợp
Cố định các thông số: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1 (v/w) Chiết 1 lần ở 28o C trong 20 phút
Nguyên liệu tƣơi
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Thay đổi nồng độ dung môi
Ethanol 99,6o Ethanol 96o Ethanol 90o Ethanol 80o Ethanol 70o Lọc Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy hóa:
-Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử Chọn nồng độ dung môi chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết
b) Thuyết minh sơ đồ:
Cân chính xác khoảng 10 g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 100 ml. Thêm dung môi chiết vào, trong đó cố định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 5/1(v/w), còn loại etanol thay đổi lần lƣợt là 700; 800; 900; 960; 99.60. Đậy kín các bình nón rồi tiến hành ngâm chiết trong 20 phút ở nhiệt độ phòng (280
C). Sau đó, lọc lấy dịch chiết rồi đem định mức dung môi tƣơng thích đến một thể tích chính xác (30 ml) rồi phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so màu UV-VIS ở bƣớc sóng thích hợp . Đánh giá hiệu suất chiết chất chống oxy hóa từ đó chọn dung môi chiết thích hợp.
2.2.3.3. Bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp
Nguyên liệu tƣơi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Thay đổi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu
Lọc
Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy
hóa: -Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết 9/1(v/w) 7/1(v/w) 5/1(v/w) 3/1(v/w) Cố định các thông số: Chiết 1 lần ở 28o C trong 20 phút bằng dung môi ethanol 70o
b) Thuyết minh sơ đồ:
Cân chính xác khoảng 10g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 100 ml. Thêm dung môi chiết thích hợp, trong đó tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thay đổi lần lƣợt là: 3/1; 5/1; 7/1; 9/1 (v/w). Đậy kín các bình nón rồi ngâm trong 20 phút ở nhiệt độ phòng. Lọc lấy dịch chiết, định mức bằng dung môi tƣơng thích đến một thể tích chính xác ứng với từng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu. Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so màu UV-VIS ở các sóng thích hợp . Đánh giá hiệu suất chiết chất chống oxy hóa. Từ đó, chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu chiết thích hợp
2.2.3.4. Bố trí thí nghiệm chọn thời gian chiết thích hợp
Hình 2.6. sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chiết thích hợp
b) Thuyết minh sơ đồ:
Cân chính xác khoảng 10 g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 100 ml. Thêm dung môi với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp. Đậy kín rồi tiến hành chiết bằng phƣơng pháp chiết và ở nhiệt độ thích hợp, trong đó thời gian
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Chiết ở các thời gian khác nhau
Lọc
Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy
hóa:
-Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử
Chọn thời gian chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết 60 phút 50 phút 40 phút 30 phút 20 phút Cố định các thông số: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1 (v/w) Chiết 1 lần ở 28o C Dung môi: ethanol 70o
chiết thay đổi nhƣ sau: 20; 30; 40; 50; 60 (phút). Lọc lấy các dịch chiết, định mức bằng dung môi đến một thể tích chính xác (30 ml). Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so màu UV-VIS ở bƣớc sóng thích hợp. Đánh giá hiệu suất chiết chất chống oxy hóa. Từ đó, chọn thời gian chiết phù hợp.
2.2.3.5. Bố trí thí nghiệm chọn nhiệt độ chiết thích hợp
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn nhiệt độ chiết thích hợp
b) Thuyết minh sơ đồ:
Cân chính xác khoảng 10 g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 100 ml. Thêm dung môi với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thích hợp. Đậy kín rồi
Nguyên liệu tƣơi
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Thay đổi nhiệt độ chiết
Lọc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy
hóa: -Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử Chọn nhiệt độ chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết 60oC 50oC 28oC 5oC Cố định các thông số: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1 (v/w) Chiết 1 trong 20 phút Dung môi: ethanol 70o
tiến hành chiết bằng phƣơng pháp chiết và ở thời gian thích hợp, trong đó nhiệt độ chiết thay đổi nhƣ sau: nhiệt độ lạnh là 50C; nhiệt độ phòng là 280
C; nhiệt độ cao 500C và 600C. Lọc lấy các dịch chiết, định mức bằng dung môi đến một thể tích chính xác (30 ml). Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so màu UV-VIS ở bƣớc sóng thích hợp. Đánh giá hiệu suất chiết chất chống oxy hóa. Từ đó, chọn thời gian chiết phù hợp.
2.2.3.6. Bố trí thí nghiệm chọn số lần chiết thích hợp
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn số lần chiết thích hợp
b.giải thích qui trình
Cân chính xác khoảng 10 g nguyên liệu (đã cắt nhỏ, trộn đều) cho vào các bình nón 100 ml. Tiến hành chiết (sử dụng dung môi, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ, phƣơng pháp và thời gian chiết đã chọn).
Nguyên liệu tƣơi
Chiết
Xử lý sơ bộ (nghiền)
Thay đổi số lần chiết
Lọc
Phân tích số liệu Phân thích hoạt tính chống oxy
hóa: -Khả năng khử gốc tự do -Tổng năng lực khử Chọn số lần chiết thích hợp Ngâm chiết Dịch chiết 4 lần 3 lần 2 lần 1 lần Cố định các thông số: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 3/1 (v/w) Chiết ở 28o C trong 20 phút bằng dung môi ethanol 70o
Sau mỗi lần chiết, lọc lấy dịch. Lặp lại quá trình chiết nhƣ trên với bã còn lại cho đến khi đạt đƣợc số lần chiết n xác định (n = 1, 2, 3, 4). Gộp lấy dịch chiết thu đƣợc sau n lần chiết của từng mẫu một, định mức bằng nƣớc cất đến một thể tích chính xác (30 ml). Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của các dung dịch ở máy so mau UV-VIS. Đánh giá hiệu suất chiết. Từ đó, chọn số lần chiết phù hợp cho mỗi dung môi và phƣơng pháp chiết.
2.2.4. Thử nghiệm quy trình hoàn thiện chiết tách chất chống oxy hóa từ cây lá bỏng bỏng
Đề xuất qui trình hoàn thiện chiết tách chất chống oxy hóa từ cây lá bỏng đƣợc dựa trên các thông số thích hợp đã chọn nhƣ trên. Tiến hành chiết thử nghiệm trên các mẫu lớn (0,5 kg/mẫu) và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết.
2.2.5. Các phƣơng pháp phân tích
2.2.5.1. Xác định hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết cây lá bỏng.
Hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết cây lá bỏng đƣợc đánh giá dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH và tổng năng lực khử.
2.2.5.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn DPPH
Để xác định nồng độ mol gốc tự do DPPH bị khử bởi dịch chiết ta đi dựa vào đƣờng chuẩn DPPH. Cách tiến hành xây dựng đƣờng chuẩn DPPH nhƣ sau:
Cho vào 5 ống nghiệm mỗi ống với các thể tích dung dịch DPPH 0,1mM (1ml; 0,8ml; 0,6ml;0,4ml; 0,2ml). Sau đó cho 1ml ethanol vào mỗi ống nghiệm. Cuối cùng cho nƣớc cất vào để thể tích cuối cùng là 4ml. Lắc đều rồi để phản ứng xảy ra trong bóng tối 30 phút, lắc đều trở lại sau đó đƣa đi đo ở bƣớc sóng 517nm trên máy quang phổ kế.
2.2.5.1.2. Phân tích khả năng khử gốc tự do DPPH của dịch chiết cây lá bỏng