Các dung môi acetone, ethanol, methanol, hexane, dichloromethane, và nước đã được so sánh như đồng dung môi trong lưu chất CO2 siêu tới hạn bằng cách trộn đồng dung môi với các mẫu trước khi trích ly [202] và nó đã được chỉ ra rằng tất cả đồng dung môi được thử nghiệm trừ nước làm tăng hiệu suất trích ly Lycopene. Trong thực tế, nước cho thấy tác động tiêu cực, giảm hiệu suất trích ly Lycopene đến 2%. Ethanol tăng tỷ lệ thu hồi nhưng lại giảm hiệu suất trích ly. Tất cả các đồng dung môi khác đã được nghiên cứu không chỉ tăng hiệu suất trích ly Lycopene, mà còn cải thiện tốc độ trích ly đến các mức độ khác nhau [202].
Hình 3. 11: Tỷ lệ thu hồi tương đối của Lycopene từ vỏ cà chua có bổ sung các đồng dung môi khác nhau ở 110°C. Với áp suất 400 atm và tốc độ dòng của CO2 là 1,5 ml/phút. [202]
Việc các loại dầu sử dụng thực vật như một đồng dung môi cho việc trích ly Carotenoids từ rau quả gần đây cũng đang được nghiên cứu và phát triển (Sun, M. và cộng sự, 2006; Shi, J., 2001; Vasapollo, G. và cộng sự; 2004) [198, 203, 207]. Ví dụ, dầu hazelnut đã được Vasapolloet và cộng sự (2004) lựa chọn bởi [207] vì tính acid thấp của nó, có thể ngăn chặn sự suy thoái của Lycopene trong khi trích ly. Hiệu suất trích ly Lycopene tăng lên khi thêm dầu hazelnut như là một cosolvent, nhưng các trích xuất được pha loãng hơn với lượng dầu nhiều [207]. Đối với việc khai thác mà không bổ sung đồng dung môi, việc thu hồi Lycopene duy trì thực tế dưới 10% trong khoảng thời gian 2-5 giờ khai thác, trong khi với sự hiện diện của dầu hazelnut, việc thu hồi
Trang 58
Lycopene tăng lên khoảng 20% trong 5 giờ và 30% trong 8 giờ. Sun và Temelli (2006) [198] thêm dầu hạt cải vào SC-CO2 khi tiến hành thu hồi Carotenoids từ cà rốt. Hiệu suất trích ly với SC-CO2 mà không cần thêm dầu hạt cải cho α-carotene là 137 đến 330,4 µg/g và cho β-carotene là 171,7-386,6 µg/ g nguyên liệu ban đầu tại các nhiệt độ và áp suất khác nhau, trong khi hiệu suất tăng hơn gấp đôi từ 288,0-846,7 µg / g và 333,8-900,0 µg / g nguyên liệu cho α và β- carotene, tương ứng, khi bổ sung dầu hạt cải. Các lợi thế lớn của việc sử dụng dầu thực vật như cosolvents là việc loại bỏ dung môi hữu cơ mà cần phải được loại bỏ sau này, và thực tế là dầu được làm giàu trong các chất có hoạt tính sinh học có thể được sử dụng trong một loạt các sản phNm ứng dụng.
Hình 3. 12: Hiệu suất trích ly Carotenoids (µg/ g nguyên liệu ban đầu, tính trên căn bản khô) thu được từ phương pháp trích ly truyền thống (TSE) và trích ly bằng lưu chất siêu tới
hạn (4 h khai thác) ở tất cả kết hợp của áp suất, nhiệt độ kết hợp và nồng độ dầu hạt cải. [198]
Trang 59
Chương 4: KẾT LUẬ?
Quá trình trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn cung cấp tính linh hoạt đáng kể cho khai thác các sản phNm thực phNm liên quan và nguyên liệu thô. Nhìn chung, quá trình trích ly còn đơn giản, vẫn còn mang những nguyên tắc cố hữu trong quy trình khai thác trích ly. Các cải tiến mới trong việc tiến hành xử lý liên tục các loại nguyên liệu rắn và lỏng, trích ly trong và ngoài thiết bị đang được tiếp tục phát triển và cải thiện về thiết kế trang thiết bị và tính năng hoạt động; từ đó làm cho quá trình trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn hiệu quả hơn và cạnh tranh.
Các nghiên cứu tập trung vào tìm hiểu các ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến hiệu suất trích ly nhằm tối ưu hoá quá trình. Tuy nhiên, cho đến nay kỹ thuật SCFE vẫn chưa được áp dụng vào sản xuất. Bài toán chi phí cần phải được giải quyết một cách thích hợp để có thể tạo ra sản phNm với chất lượng cao đi đôi với hiệu quả kinh tế.
Carotenoids là chất màu có nhiều trong tự nhiên, đồng thời là chất có hoạt tính sinh học cao, cần thiết cho sức khoẻ con người. Hầu hết các tác giả đều tiến hành nghiên cứu, đưa ra kết luận và đề xuất các thông số kỹ thuật phù hợp cho quá trình trích ly trong các khoảng giá trị sau:
Khi cần trích ly nhiều đối tượng khác nhau trên cùng một mẫu, cần sử dụng đồng dung môi (như ethanol, acetone…) để tăng hiệu suất trích ly
Khoảng áp suất phù hợp: 20-45 MPa Nhiệt độ trích ly: 40-60oC
Thời gian trích ly : 100-500 phút (tuỳ đối tượng) Tốc độ dòng: 1,5x10-3 đến 19 g/phút (tuỳ đối tượng)
Đối với các mẫu rắn (như cà rốt, cà chua, Hiprose fruit, bí …) thì kích thước mẫu không quá 1mm
Trong tương lai, các nghiên cứu về vấn đề này cần đi sâu vào các hướng sau: Tìm ra các phương thức tối ưu hoá hiệu quả quá trình và giảm chi phí trang thiết bị cũng như chi phí vận hành đến mức chấp nhận được để có thể áp dụng rộng rãi trong sản xuất; Nghiên cứu các ảnh hưởng của kỹ thuật SCFE lên các đối tượng khác như các hợp chất quý cần trích ly, các hợp chất có hoạt tính sinh học cũng như ảnh hưởng lên chất lượng sản phNm nói chung trên nhiều đối tượng khác nhau để có được những hiểu biết đầy đủ hơn về kỹ thuật này.
Trang 60
Tài liệu tham khảo
[1]. Lê Văn Việt Mẫn, Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Trà (2010), Công ghệ Chế Biến Thực Phm, NXB ĐHQG Tp.HCM, 1019tr.
[2]. Đàm Sao Mai, Hồ Thiên Hoàng, Lê Văn Nhất Hoài, Nguyễn Thị Trang, Nguyễn Thi Mai Hương, Lưu Thảo Nguyên, Lâm Khắc Kỷ, Phạm Tấn Việt (2009), Hoá Sinh Thực Phm, NXB ĐHQG Tp.HCM, 309tr.
[3]. Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lê Doãn Viên (2005), Hoá Sinh Công ghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 443tr.
[4]. Gustavo V. Barbosa-Cánovas, María S. Tapia, M. Pilar Cano (2005), ovel Food Processing Technologies, CRC Press, 692 pages.
[5]. George Britton, Synnove Liaaen-Jensen, Hanspeter Pfander (2008), Carotenoids- Volume 4: atural Functions, Birkhäuser Verlag,Switzerland, 370 pages.
[6]. George Britton, Synnove Liaaen-Jensen, Hanspeter Pfander (2009), Carotenoids- Volume 5: utrition and Health, Birkhäuser Verlag,Switzerland, 431 pages.
[7]. Gerd Brunner (2004), Supercritical fluids as solvents and reaction media, Elsevier, 641 pages.
[8]. Cadenas Enrique, Lester Packer (2002), Handbook of Antioxidants (Oxidative Stress and Disease), Marcel Dekker, Inc., NY, 712 pages.
[9]. Ram B. Gupta, Jae-Jin Shim (2007), Solubility in supercritical carbon dioxide, CRC Press, 909 pages.
[10]. H.A. Frank, A. Young, G. Britton, Richard J. Cogdell (2004), The Photochemistry of Carotenoids (VOLUME 8: Advances in Photosynthesis and Respiration), Kluwer Academic Publishers, USA,401 pages.
[11]. M. B. King, Theodore Reginald Bott (1993), Extraction of atural products using near critical solvents, Chapman & Hall, London, UK, 325 pages.
[12]. Norman I. Krinsky, Susan T. Mayne, Helmut Sies (2004), Carotenoids in health and disease, Marcel Dekker, 568 pages.
[13]. John Thomas Landrum (2009), Carotenoids: physical, chemical, and biological functions and properties, CRC Press, 544 pages.
[14]. Walter Leitner, Philip G. Jessop (2009), Handbook of Green Chemistry- Green Solvents, Volume 4: Supercritical Solvents, Wiley-VCH, 478 pages.
Trang 61
[15]. John McHardy, Samuel P. Sawan (1998), Supercritical fluid cleaning: fundamentals, technology and applications, William Andrew, 290 pages.
[16]. José Luis Martínez (2008), Supercritical fluid extraction of nutraceuticals and bioactive compounds, CRC Press, 402 pages.
[17]. Mamata Mukhopadhyay (2000), atural extracts using supercritical carbon dioxide, CRC Press, India, 339 pages.
[18]. Lester Packer (2005), Carotenoids and retinoids: molecular aspects and health issues, AOCS Press, 350 pages.
[19]. Laura A. de la Rosa, Emilio Alvarez-Parrilla, Gustavo A. González-Aguilar (2010), Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability, John Wiley and Sons, USA, 367 pages.
[20]. Syed S. H. Rizvi (1994), Supecritical fluid Processing of food and biomaterials, Chapman & Hall, London, UK, 257 pages.
[21]. John R. Williams (2000), Supercritical fluid methods and protocols, Humana Press, 256 pages.
[22]. Peter York, Uday B. Kompella, Boris Y. Shekunov (2004), Supercritical fluid technology for drug product development, CRC Press, 666 pages.
[23]. J. Jay and D. C. Steytler (1992), "Nearcritical Fluids as Solvents for β-Carotene",
The Journal of Supercritical Fluids, Vol.5, pp.274-282.
[24]. Brunnerlo G. (2005), "Supercritical fluids: technology and application to food processing", Journal of Food Engineering, Volume 67, Issues 1-2, Pages 21-33.
[25]. Ciurlia L., Mauro Bleve, Leonardo Rescio (2009), "Supercritical carbon dioxide co-extraction of tomatoes (Lycopersicum esculentum L.) and hazelnuts (Corylus avellana
L.): A new procedure in obtaining a source of natural lycopene", The Journal of Supercritical Fluids, Volume 49, Issue 3, July 2009, Pages 338-344.
[26]. Davarnejad R., K.M. Kassim, A. Zainaand Suhairi A. Sata (2008), "Supercritical fluid extraction of b-carotene from crude palm oil using CO2",Journal of Food Engineering,
Vol. 89 [4], Pages 472-478.
[27]. Diäaz-Reinoso B., Andreä S Moure, Herminia Domiänguez, And Juan Carlos Parajo (2006), "Supercritical CO2 Extraction and Purification of Compounds with Antioxidant Activity", Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 54, pp. 2441-2469.
Trang 62
[28]. Elenise Bannwart De Moraes, Mario Eusebio Torres Alvarez, Maria Regina Wolf Maciel, And Rubens Maciel Filho (2006), "Simulation and Optimization of a Supercritical Extraction Process for Recovering Provitamin A", Applied Biochemistry and Biotechnology,
Vol. 129–132, pp. 1041-1051.
[29]. Feltl L., Vera Pacáková , Karel ˇS tulík and Karel Volka (2005), " Reliability of Carotenoid Analyses: A Review", Current Analytical Chemistry, Vol.1, 93-102.
[30]. Filho G. L., Veridiana V. De Rosso, M. Angela A. Meireles, Paulo T.V. Rosa, Alessandra L. Oliveira, Adriana Z. Mercadante, Fernando A. Cabral (2008), "Supercritical CO2 extraction of carotenoids from pitanga fruits (Eugenia uniflora L.)", The Journal of Supercritical Fluids, Volume 46, Issue 1, Pages 33-39.
[31]. Gao Y, Xuan Liu, Honggao Xu, Jian Zhao, Qi Wang, Guangmin Liu and Qinfeng Hao (2010), "Optimization of supercritical carbon dioxide extraction of lutein esters from marigold (Tagetes erecta L.) with vegetable oils as continuous co-solvents", Separation and Purification Technology, Volume 71, Issue 2, Pages 214-219.
[32]. Herrero M., Alejandro Cifuentes, Elena Ibañez (2006), "Sub- and supercritical fluid extraction of functional ingredients from different natural sources: Plants, food-by- products, algae and microalgae: A review", Food Chemistry, Volume 98, Issue 1, Pages 136- 148.
[33]. Herrero M., Jose A. Mendiolaa, Alejandro Cifuentesa, Elena Ibá˜neza (2010), "Supercritical fluid extraction: Recent advances and applications", Journal of Chromatography A, Vol.1217, pp. 2495–2511.
[34]. Holtin K., Maximilian Kuehnle, Jens Rehbein, Paul Schuler, Graeme Nicholson and Klaus Albert (2010), "Determination of astaxanthin and astaxanthin esters in the microalgae Haematococcus pluvialis by LC-(APCI)MS and characterization of predominant carotenoid isomers by NMR spectroscopy", Analytical and Bioanalytical Chemistry, Volume 395, Number 6, pp. 1613-1622.
[35]. Jare´n-Gala´n M., Uwe Nienaber, and Steven J. Schwartz (1999), "Paprika (Capsicum annuum) Oleoresin Extraction with Supercritical Carbon Dioxide", J. Agric. Food Chem., Vol. 47, pp.3558-3564.
Trang 63
[36]. Machmudah S., Yukari Kawahito, Mitsuru Sasaki, Motonobu Goto (2008), "Process optimization and extraction rate analysis of carotenoids extraction from rosehip fruit using supercritical CO2", J. of Supercritical Fluids, Vol. 44, pp.308–314.
[37]. Mattea F., Ángel Martín , María José Cocero (2009), "Carotenoid processing with supercritical fluids", Journal of Food Engineering, Vol.93, 255–265.
[38]. Meireles A. (2008), "Supercritical Fluid Extraction Of Medicinal Plants",
EJEAFChe, vol.7 [8], pp.3254-3258.
[39]. Mez-Prieto M. S. G., M. Mar Caja, Marta Herraiz, And Guillermo Santa-Mariäa (2003), "Supercritical Fluid Extraction of all-trans-Lycopene from Tomato", Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 51, pp. 3-7.
[40]. Mohamed R.S. and G.A. Mansoori (2002), " The Use of Supercritical Fluid Extraction Technology in Food Processing", Featured Article - Food Technology Magazine, The World Markets Research Centre, London, UK.
[41]. Montero O., Maria Dolores Maciäas-Saä Nchez, Carmen M. Lama, Luis M. Lubiaä , Casimiro Mantell, Miguel Rodriäguez, Andenrique M. De La Ossa (2005), "Supercritical CO2 Extraction of β-Carotene from a Marine Strain of the Cyanobacterium Synechococcus Species", Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 53, pp. 9701- 9707.
[42]. Mukhopadhyay M. and Hiren Karamta (2008), "A Novel Process for Supercritical FluidExtraction of Nutraceuticals Enriched with Carotenoids", Indian Chemical Engineer,Vol. 50, No. 2, pp. 106-121.
[43]. Nobre B., Filipa Marcelo, Renata Passos, Luis Beir˜ao, Ant´onio Palavra, Lu´ısa Gouveia, Rui Mendes (2006), "Supercritical carbon dioxide extraction of astaxanthin and other carotenoids from the microalga Haematococcus pluvialis", Eur Food Res Technol,
Vol.223, pp. 787–790.
[44]. Ollanketo M., Kari Hartonen, Marja-Liisa Riekkola, Yvonne Holm, Raimo Hiltunen (2001), "Supercritical carbon dioxide extraction of lycopene in tomato skins", Eur Food Res Technol, Vol.212, pp.561–565.
[45]. Palmer M. V., Ting S. S. T. (1995), "Applications for supercritical fluid technology in food processing", Food Chemistry, Volume 52, Issue 4, Pages 345-352.
Trang 64
[46]. Pereira C. G. and M. Angela A. Meireles (2010), "Supercritical Fluid Extraction of Bioactive Compounds: Fundamentals, Applications and Economic Perspectives", Food and Bioprocess Technology, Volume 3, Number 3, Pages 340-372.
[47]. Provesi J. G., Carolinne Odebrecht Dias, Edna Regina Amante (2011), "Changes in carotenoids during processing and storage of pumpkin puree", Food Chemistry, Vol. 128 [1], pp.195-202.
[48]. Rizvi S.S.H., Al Benado (1986), “Supecritical fluid extraction: Operating principle and food applications”, Food Technology, 40 (7), p. 57 - 64.
[49]. Rizvi S.S.H., Al Benado. (1986), “Supecritical fluid extraction: Fundamental principle and Modeling Methods”, Food Technology, 40 (6), p. 55 - 65.
[50]. Rozzi N. L., R. K. Singh, R. A. Vierling, And B. A. Watkins (2002), "Supercritical Fluid Extraction of Lycopene from Tomato Processing Byproducts", Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol.50, pp. 2638-2643
[51]. Rozzi N. L., R. K. Singh, R. A. Vierling, And B. A. Watkins (2002), "Supercritical Fluid Extraction of Lycopene from Tomato Processing Byproducts", J. Agric. Food Chem.,Vol. 50, pp. 2638-2643.
[52]. Seo J. S., Betty Jane Burri, Zhejiu Quan, Terry R. Neidlinger (2005), 'Extraction and chromatography of carotenoids from pumpkin", Journal of Chromatography A, Volume 1073, Issues 1-2, 6 May 2005, Pages 371-375.
[53]. Serra A. T., Inês J. Seabra, Mara E.M. Braga, M.R. Bronze,Hermínio C. de Sousa, Catarina M.M. Duarte (2010), "Processing cherries (Prunus avium) using supercritical fluid technology. Part 1:Recovery of extract fractions rich in bioactive compounds", Journal of Supercritical Fluids, Vol.55, pp 184–191.
[54]. Shi J., Chun Yi, Xingqian Ye, Sophia Xue, Yueming Jiang, Ying Ma, Donghong Liu (2010), "Effects of supercritical CO2 fluid parameters on chemical composition and yield of carotenoids extracted from pumpkin" , LWT - Food Science and Technology, Volume 43, Issue 1, Pages 39-44.
[55]. Sun M., Feral Temelli (2006), "Supercritical carbon dioxide extraction of carotenoids from carrot using canola oil as a continuous co-solvent", J. of Supercritical Fluids, Vol.37, pp. 397–408
Trang 65
[56]. Takahashi M., Hiromoto Watanabe, Junko Kikkawa, Masaki Ota (2006), "Carotenoids Extraction from Japanese Persimmon (Hachiyakaki) Peels by Supercritical CO2 with Ethanol", Analytical Sciences, Vol. 22, pp.1441-1448.
[57]. Vasapollo G., Luigia Longo, Leonardo Rescio, Loredana Ciurlia (2004), "Innovative supercritical CO2 extraction of lycopene from tomato in the presence of vegetable oil as co-solvent", The Journal of Supercritical Fluids, Volume 29, Issues 1-2, Pages 87-96.
[58]. Wei P. C., Choo Yuen May, Ma Ah Ngan and Chuah Cheng Hock (2005), "Supercritical Fluid Extraction of Palm Carotenoids", American Journal of Environmental Sciences, vol.1 [4], pp 264-269.
[59]. Yang S. X., Weiren Shi and Jin Zeng (2004), "Modelling the Supercritical Fluid Extraction of Lycopene from Tomato Paste Waste Using Neuro-Fuzzy Approaches", Lecture Notes in Computer Science, Volume 3174, Advances in /eural /etworks - ISNN 2004, Pages 129-140.