lượng alcaloit cao
Thắ nghiệm 6: Nghiên cứu xác ựịnh chất mang và miền ảnh hưởng của nồng ựộ chất mang
Dịch lá dâu sau khi trắch ly ựược cô ựến 20oBx. Sau ựó lấy mỗi mẫu dịch trắch ly có thể tắch là 1000ml và tiến hành bổ sung các chất mang: maltodextrin, ựường isomalt, tinh bột biến tắnh ở các nồng ựộ khảo sát lần lượt là: 4, 5, 6, 7%, rồi tiến hành sấy phun ở cùng một chế ựộ như nhau:
- Lưu lượng nhập liệu: 2000ml/h - Áp suất khắ nén: 3.5 bar.
- Nhiệt ựộ ựầu vào: 125oC
(đây là các thông số thu ựược sau quá trình thực hiện các thắ nghiệm khảo sát)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 41 Nồng ựộ (%) Loại chất mang 4 5 6 7 Maltodextrin CT31 CT32 CT33 CT34 Tinh bột biến tắnh CT35 CT36 CT37 CT38 đường Isomalt CT39 CT40 CT41 CT42 Cyclodextrin CT43 CT44 CT45 CT46
Tiến hành xác ựịnh các chỉ tiêu chất lượng của bột lá dâu thu ựược như: hàm lượng alcaloit, ựộ ẩm, hiệu suất thu hồi bột. Trên cơ sở ựó xác ựịnh ựược loại chất mang và khoảng giá trị nồng ựộ chất mang thắch hợp.
Thắ nghiệm 7: Nghiên cứu xác ựịnh miền ảnh hưởng của nhiệt ựộ sấy
Dịch lá dâu sau khi trắch ly ựược cô tới 20oBx bằng máy cô chân không (nhiệt ựộ cô 600C), sau ựó tiến hành chia thành các mẫu có thể tắch như nhau (V=1000ml), rồi ựược bổ sung chất mang và nồng ựộ chất mang thắch hợp (ựã xác ựịnh ựược từ thắ nghiệm 8). Tiến hành sấy phun với các thông số như sau:
- Nhiệt ựộ ựầu vào
Nhiệt ựộ ựầu vào (0C) 115 125 135 145 155
Công thức CT47 CT48 CT49 CT50 CT51
- Lưu lượng nhập liệu: 2000ml/h - Áp suất khắ nén: 3.5 bar.
Xác ựịnh hàm lượng alcaloit, ựộ ẩm, hiệu suất thu hồi bột trên cơ sở ựó xác ựịnh ựược khoảng giá trị của nhiệt ựộ sấy thắch hợp.
Thắ nghiệm 8: Nghiên cứu xác ựịnh ảnh hưởng của lưu lượng nhập liệu
Dịch lá dâu sau khi trắch ly ựược cô tới 20oBx bằng máy cô chân không (nhiệt ựộ cô 600C), sau ựó tiến hành chia thành các mẫu có thể tắch như nhau (V=1000ml), ựược bổ sung chất mang và nồng ựộ chất mang thắch hợp từ thắ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 42
nghiệm 8 rồi tiến hành sấy phun với các thông số như sau:
- Lưu lượng nhập liệu: 1000; 1500; 2000; 2500 và 3000ml/giờ
Lưu lượng nhập liệu (ml/giờ) 1000 1500 2000 2500 3000
Công thức CT52 CT53 CT54 CT55 CT56
- Nhiệt ựộ sấy: Nhiệt ựộ sấy bất kỳ nằm trong khoảng ựược lựa chọn từ thắ nghiệm 9
- Áp suất khắ nén: 3,5 bar
Xác ựịnh hàm lượng alcaloit, ựộ ẩm, hiệu suất thu hồi bột từ ựó xác ựịnh ựược khoảng giá trị của lưu lượng nhập liệu thắch hợp.
Từ các kết quả thu ựược tiến hành phương pháp quy hoạch thực nghiệm ựể tìm giá trị tối ưu của các yếu tố nhiệt ựộ, lưu lượng nhập liệu, nồng ựộ chất mang khi có tác dụng tương hỗ giữa chúng.
3.4.4.3. Nghiên cứu xác ựịnh tỷ lệ phối chế chất ựiều vị, chất ựiều hương
Thắ nghiệm 9: Nghiên cứu xác ựịnh tỷ lệ phối chế chất ựiều vị
Tiến hành khảo sát các tỷ lệ ựường aspartame ở các nồng ựộ 0.6; 0.7; 0.8, 0.9; 1% và ựường cỏ ngọt ở các nồng ựộ 0.4; 0.5; 0.6; 0.7% so với bột sấy phun:
Nồng ựộ aspartame (%) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Công thức CT57 CT58 CT59 CT60 CT61
Các thông số kỹ thuật của quá trình sấy phun: Là kết quả từ phần 3.4.4.2
Nồng ựộ ựường cỏ ngọt (%) 0.4 0.5 0.6 0.7
Công thức CT62 CT63 CT64 CT65
Thắ nghiệm 10: Nghiên cứu xác ựịnh tỷ lệ phối chế chất ựiều hương
Tiến hành bổ sung bột hương dâu theo các công thức:
CT66: Bổ sung 4% hương CT68: Bổ sung 6 % hương
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 43
( nồng ựộ hương bổ sung so với bột sấy phun)
3.4.4.4. Nghiên cứu xác ựịnh bao bì thắch hợp cho sản phẩm bột sấy phun
Thắ nghiệm 11: Nghiên cứu xác ựịnh bao bì thắch hợp cho sản phẩm bột sấy phun.
Sản phẩm bột sấy phun ựược bao gói trong 4 loại bao bì khác nhau: túi PE, túi PE tráng thiếc, PET/MPET/LDPE (GHÉP KHÔ), PET/ PE/AL/ PE / LDPE (GHÉP đÙN). Thắ nghiệm ựược bố trắ như sau:
CT70: Bột sấy phun lá dâu tằm bao gói trong bao bì PE
CT71: Bột sấy phun lá dâu tằm bao gói trong bao bì PE tráng thiếc CT72: Bột sấy phun lá dâu tằm bao gói trong Màng phức hợp PET/MPET/LDPE (GHÉP KHÔ)
CT73: Bột sấy phun lá dâu tằm bao gói trong bao bì Màng phức hợp PET/ PE/AL/ PE / LDPE (GHÉP đÙN)
Tiến hành theo dõi sự thay ựổi hàm lượng alcaloit, ựộ ẩm, vi sinh vật sau 24 tuần bảo quản. Từ các kết quả thu ựược xác ựịnh ựược loại bao bì bảo quản thắch hợp nhất.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 44
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
DNJ là hợp chất hoạt tắnh sinh học thuộc nhóm alcaloit, ựược chiết tách từ lá dâu tằm, có tác dụng trong việc hỗ trợ và ựiều trị bệnh tiểu ựường. Tuy nhiên, hiện nay việc phân tắch hợp chất này vẫn rất tốn kém, ựòi hỏi thiết bị phức tạp, hơn nữa theo các tài liệu tham khảo và các thắ nghiệm thăm dò chúng tôi nhận thấy thành phần DNJ trong lá dâu tằm tỉ lệ thuận với hàm lượng alcaloit trong lá dâu tằm (về bản chất DNJ là một alcaloit). Cụ thể, khi phân tắch xác ựịnh hàm lượng alcaloit tổng số và DNJ trong các giống dâu ựiển hình ở Việt Nam ựã cho kết quả: ở các giống dâu có hàm lượng alcaloit cao thì cũng cho hàm lượng DNJ cao, hàm lượng alcaloit tổng số cũng như DNJ tăng dần ở các ựộ già thu hái, ựặc biệt sau khi phân tắch thấy giữa alcaloit tổng số và DNJ có sự tăng tỷ lệ thuận với nhau và DNJ chiếm khoảng từ 60-70% hàm lượng alcaloit tổng số. Mặt khác việc phân tắch alcaloit dễ dàng thực hiện hơn khi phân tắch DNJ; hóa chất sử dụng, dụng cụ cũng như máy móc thắ nghiệm không quá phức tạp; phương pháp phân tắch không quá tốn kém mà vẫn chắnh xác, ựem lại hiệu quả caọ Chắnh vì vậy, trong tất cả các thắ nghiệm, chúng tôi ựã sử dụng việc phân tắch hàm lượng alcaloit tổng số trong các mẫu thắ nghiệm thay cho phân tắch hàm lượng DNJ. Sau khi tìm ra ựược các thông số kỹ thuật thắch hợp, chúng tôi kiểm tra, phân tắch hàm lượng DNJ trong các mẫu thắ nghiệm cuối cùng.
4.1. Nghiên cứu quy trình trắch ly dịch lá dâu có khối lượng alcaloit cao
4.1.1. Nghiên cứu phương pháp trắch ly thắch hợp
Chúng tôi tiến hành khảo sát 3 phương pháp trắch ly phổ biến thường ựược sử dụng ựể trắch ly alcaloit từ thực vật, ựó là phương pháp ngâm trong dung môi, phương pháp ngấm kiệt và phương pháp trắch ly Soxhlet. Tiến hành các thắ nghiệm trắch ly alcaloit trong nguyên liệu lá dâu theo các thắ nghiệm ựược trình bày ở phần 3.4.4.1. Kết quả thu ựược trình bày ở bảng 4.1:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 45
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của phương pháp trắch ly ựến khối lượng alcaloit trong dịch trắch ly
Phương pháp trắch ly Khối lượng alcaloit (g/100g)
Hiệu suất trắch ly alcaloit (%)
Phương pháp ngấm kiệt 0.156c 52.0
Phương pháp ngâm trong dung môi 0.179b 59.7
Phương pháp Soxhlet 0.192a 64.0
Ghi chú: Trong cùng một cột, các kết quả có chung ắt nhất một chữ cái thì không khác nhau có nghĩa ở mức p=0.05
Kết quả ở bảng 4.1 cho thấy khối lượng alcaloit thu ựược trong dịch chiết lá dâu bằng phương pháp Soxhlet cao hơn so với phương pháp ngấm kiệt và ngâm trong dung môị Tuy nhiên, phương pháp này chỉ dùng cho các nghiên cứu thắ nghiệm mà không thể áp dụng trong quy mô sản xuất do tắnh phức tạp của phương pháp (tốn năng lượng và ựòi hỏi trang thiết bị phức tạp).
Trong hai phương pháp còn lại thì phương pháp ngâm trong dung môi cho khối lượng alcaloit cao hơn, hơn nữa phương pháp ngâm trong dung môi có ưu ựiểm dễ làm, dễ thiết kế, có thể sử dụng một số thiết bị hiện có của các cơ sở sản xuất dược liệu hiện nay và quan trọng là phù hợp với quy mô sản xuất lớn. Do vậy chúng tôi lựa chọn phương pháp ngâm trong dung môi với mục ựắch trắch ly thu nhận alcaloit trong lá dâu tằm.
4.1.2. Nghiên cứu lựa chọn dung môi thắch hợp cho quá trình trắch ly
Alcaloit có khả năng tạo muối dễ dàng với các axit, trong khi ựó hợp chất alcaloit khi ở dạng muối có khả năng hòa tan rất tốt trong nước. Vì vậy, chúng tôi chọn dung môi ethanol trong môi trường axit với mục ựắch trắch ly alcaloit. Trong số các loại axit, axit axeticỜ là loại axit ựược dùng trong thực phẩm, ở dạng lỏng nên sẽ an toàn hơn các axit vô cơ khác, ựồng thời ựây là loại axit dễ dàng tan trong ethanol- ựể axit hoá ethanol, và là axit bay hơi nên có thể dễ dàng loại bỏ bằng nhiệt trong các công ựoạn saụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 46
Tiến hành các thắ nghiệm như ựã mô tả ở 3.4.4.1- thắ nghiệm 2. Kết quả ựược trình bày trong bảng 4.2:
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của loại dung môi ựến khả năng trắch ly alcaloit Dung môi Khối lượng alcaloit (g/100g) Hiệu suất trắch ly alcaloit (%) Ethanol 200 0.117i 39.1 Ethanol 300 0.187f 62.4 Ethanol 500 0.190e 63.3 Ethanol 700 0.194d 64.8 Ethanol 900 0.178g 59.5
Ethanol 200 + 1% axit axetic 0.146h 48.6
Ethanol 300 + 1% axit axetic 0.203c 67.6
Ethanol 500 +1% axit axetic 0.204c 68.1
Ethanol 700 + 1% axit axetic 0.216b 71.9
Ethanol 900 + 1% axit axetic 0.219a 72.9
Ghi chú : Trong cùng một cột, các kết quả có chung ắt nhất một chữ cái thì không khác nhau có nghĩa ở mức p=0.05
Từ kết quả bảng trên cho thấy:
Khối lượng alcaloit, hiệu suất trắch ly alcaloit ở các mẫu thắ nghiệm ựược trắch ly bằng dung môi ethanol tăng tỷ lệ thuận với nồng ựộ ethanol trong khoảng 20-700 và giảm ở mẫu ựược trắch ly bằng ethanol có nồng ựộ 900. điều này ựược giải thắch do ethanol 900 có ựộ phân cực kém nên chỉ hòa tan ựược các chất khó phân cực, ngược lại ethanol 300 và 700 có ựộ phân cực gần giống nước nên có khả năng hòa tan mạnh hơn.
Hiệu suất trắch ly alcaloit thu ựược ở các mẫu ựược trắch ly bằng ethanol axit cao hơn so với các mẫu khi ựược trắch ly bằng ethanol trung tắnh với cùng
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 47
cùng nồng ựộ ethanol).
Mẫu ựược trắch ly bằng ethanol axit hoá có nồng ựộ ethanol 300 có lượng alcaloit gần tương ựương với các mẫu ựược trắch ly ở ethanol axit hóa ở nồng ựộ 500, mặt khác dịch trắch ly có khả năng lọc dễ dàng, ắt nhựa và chlorophyl. Mẫu dịch ựược trắch ly bằng ethanol 30o ựã ựược axit hoá cho khối lượng alcaloit cao hơn so với khi dùng dung môi ethanol 300 trung tắnh (tăng từ 0.187g lên 0.203g). Như vậy, khi dùng dung môi ethanol 300 ựược axit hóa sẽ giảm giá thành so với dung môi ethanol 500. Mặt khác, khi dùng dung môi ethanol có nồng ựộ 300 sẽ an toàn và dễ dàng hơn khi thực hiện các công ựoạn sản xuất tiếp theọ Từ các lý do trên chúng tôi chọn dung môi ethanol 300 ựược axit hoá 1% là dung môi thắch hợp cho các quá trình nghiên cứu tiếp theọ
4.1.3. Nghiên cứu xác ựịnh nhiệt ựộ trắch ly thắch hợp
Bản chất của quá trình trắch ly là quá trình khuếch tán, khi nhiệt ựộ càng cao thì khả năng trắch ly càng tốt, tuy nhiên quy luật này còn phụ thuộc vào các yếu tố tương hỗ như loại dung môi trắch ly, ựặc tắnh của hợp chất cần trắch lyẦ.. Chắnh vì vậy, chúng tôi ựã tiến hành khảo sát khả năng trắch ly alcaloit từ lá dâu tằm ở các khoảng nhiệt ựộ khác nhaụ Các thắ nghiệm ựược tiến hành như phần 3.4.4.1- thắ nghiệm 3. Kết quả thu ựược trình bày trong bảng 4.3:
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của nhiệt ựộ ựến khả năng trắch alcaloit Nhiệt ựộ trắch ly
(0C)
Khối lượng alcaloit (g/100g) Hiệu suất trắch ly alcaloit (%) 30 0.202e 67.5 40 0.229d 76.3 50 0.240a 80.0 60 0.237b 79.5 70 0.231c 77.1
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 48
không khác nhau có nghĩa ở mức p=0.05
Từ kết quả bảng 4.3 chúng tôi nhận thấy: Nhìn chung nhiệt ựộ trắch ly tăng tỷ lệ thuận với hiệu suất trắch ly và khối lượng alcaloit thu ựược trong dịch trắch lỵ Ở nhiệt ựộ trắch ly thấp 300C, khối lượng alcaloit thu ựược là thấp nhất nhưng dịch trắch ly thu ựược lại dễ dàng lọc loại bỏ cặn nhất. Khi nhiệt ựộ tăng dần khối lượng alcaloit cũng tăng lên và ựạt cực ựại ở 500C, tuy nhiên khi nhiệt ựộ tiếp tục tăng ựến ngưỡng 700C các giá trị này lại giảm ựi do ở nhiệt ựộ cao dung môi ethanol bị bay hơi một phần, ựồng thời một lượng pectin có mặt trong lá dâu bị chuyển thành pectin hòa tan nên gây khó khăn cho quá trình trắch ly alcaloit. Mặt khác, trắch ly ở nhiệt ựộ cao cũng gây tiêu tốn năng lượng, trang thiết bị phức tạp.
Theo kết quả nghiên cứu của Kimura và các cộng sự khi tiến hành tách chiết và thu nhận hợp chất DNJ có nồng ựộ cao 0.3 Ờ 0.5% ựã kết luận nhiệt ựộ trắch ly tối ưu nhất là 30oC [20].Từ các nhận xét trên, chúng tôi lựa chọn nhiệt ựộ trắch ly thắch hợp là 300C.
4.1.4. Nghiên cứu xác ựịnh tỷ lệ nguyên liệu/dung môi trắch ly thắch hợp
Theo lý thuyết, hiệu suất trắch ly tỷ lệ thuận với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, tuy nhiên trong thực tế ựể trắch ly ựược khối lượng alcaloit cao cần phải sử dụng một lượng dung môi rất lớn cùng với hệ thống thiết bị có dung tắch rất lớn, vì vậy sẽ làm cho hiệu quả quá trình sản xuất thấp ựồng thời tăng chi phắ và giá thành sản phẩm. Chắnh vì vậy, ựể xác ựịnh ựược tỷ lệ dung môi/nguyên liệu thắch hợp ựảm bảo hiệu quả kinh tế cho quá trình sản xuất thực tế chúng tôi tiến hành trắch ly alcaloit từ lá dâu tằm khô bằng dung môi ethanol 30% ựã ựược axit hóa 1% axit axetic ở các ựiều kiện thắ nghiệm ựã ựược mô tả trong phần 3.4.4.1- thắ nghiệm 4. Kết quả thu ựược trình bày ở bảng 4.4:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 49
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ựến khả năng trắch ly alcaloit
Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
Khối lượng alcaloit (g/100g) Hiệu suất trắch ly (%) 1/8 0.180c 60.0 1/10 0.204b 67.7 1/12 0.222a 74.0 1/14 0.223a 74.3
Ghi chú : Trong cùng một cột, các kết quả có chung ắt nhất một chữ cái thì không khác nhau có nghĩa ở mức p=0.05
Từ bảng 4.4, chúng tôi nhận thấy khả năng trắch ly alcaloit tăng khi tỷ lệ nguyên liệu/dung môi giảm. Trong ựó, với mẫu có tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/12 có khả năng trắch ly tăng ựáng kể so với mẫu ựược trắch ly ở tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/10, nhưng khi tỷ lệ này tiếp tục giảm ựến 1/14 thì khả năng trắch ly (ựược thể hiện khối lượng alcaloit thu ựược trong dịch chiết) tăng không ựáng kể, mà phải tốn thêm một lượng dung môi ngoài ra lại tiêu tốn năng lượng ựể cô ựặc dịch trắch ly cho nên hiệu quả kinh tế không caọ
Kết hợp các nhận xét trên chúng tôi lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ựể trắch ly alcaloit từ lá dâu 1/12 (khối lượng/thể tắch).
4.1.5. Nghiên cứu xác ựịnh thời gian trắch ly thắch hợp
Chúng tôi tiến hành trắch ly alcaloit từ lá dâu tằm khô bằng dung môi ethanol 30% ựã ựược axit hóa bằng axit axetic 1%, nhiệt ựộ trắch ly 30oC, tỷ lệ