Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Chia sẻ chuyên mục Đề Tài Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa hay nhất năm 2022 cho các bạn học viên ngành đang làm khóa luận tham khảo nhé. Với những bạn chuẩn bị làm bài khóa luận tốt nghiệp thì rất khó để có thể tìm hiểu được một đề tài hay, đặc biệt là các bạn học viên đang chuẩn bị bước vào thời gian lựa chọn đề tài làm khóa luận thì với đề tài Khóa luận: Sản xuất Lycopene từ gấc với quy mô công nghiệp dưới đây chắc hẳn sẽ cho các bạn cái nhìn tổng quát hơn về đề tài này.  

3.1. Kết quả trích ly lycopene từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hóa Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Hình lần lượt mô tả quá trình và kết quả chủ yếu của thí nghiệm. Ở hình 3.1, sau khi thiết lập thí nghiệm, phía trên beaker cũng được che ánh sáng bằng giấy nhôm chỉ để khoảng trống vừa đủ cho cánh khuấy và nhiệt kế. Trong hình 3.1. b, hỗn hợp sản phẩm của quá trình xà phòng hoá trở nên cô đặc có độ nhớt cao. Hình 4.1.c cho thấy các carotenoid lắng đọng dần ở đáy trong dung dịch sản phẩm sau khi rửa với ethanol ở nhiệt độ thấp. Bột carotenoid thu được có màu đỏ khá đậm, tan trong n-hexane nhưng không tan trong nước (hình 2.5.d).

Quá trình tách bột carotenoid trong chất béo thường được tiến hành bằng phương pháp thủy phân. Vương và cộng sự năm 2006 [29] sử dụng quy trình điều chỉnh từ đề xuất của Khachik 1992 [17] trong đó carotenoid trích ly từ các nguồn thực phẩm sấy lạnh sử dụng tetrahydrofurane (THF), sau đó được thuỷ phân với KOH 10 % trong methanol 75 % trong 150 phút rồi được rửa bằng dung dịch NaCl 13 g/L và lặp lại trích ly 3 lần với hexane. Pha hexane sau đó được tách khỏi pha nước rồi sấy khô bằng nitơ. Carotenoid thu được từ phương pháp này cũng như rất nhiều phương pháp tương tự khác có độ tinh khiết cao, có thể loại bỏ được các tạp chất rắn nhưng lại sử dụng nhiều dung môi hữu cơ nên có thể tồn tại vết trong sản phẩm. Do đó quy trình này phù hợp cho các phân tích chính xác như HPLC. Nếu ứng dụng trong thực phẩm hoặc mỹ phẩm thì cần phải khảo sát và hạn chế tồn dư dung môi ở giới hạn an toàn.

• Dầu gấc ban đầu
• Hỗn hơp̣ sau xà phòng hóa
• Carotenoid lắng đọng d. Bôṭ carotenoid trong sau xà phòng hóa hexane và nước

Hình 3.1. Quá trình tiến hành thí nghiệm xà phòng hóa dầu gấc Ausich và Sanders [37] đã tổng quát được một quy trình đơn giản an toàn để cô lập và lọc tinh thể lycopene cũng như carotenoid từ các oleoresin (gồm nhựa, sáp ong, chất béo và dầu). Ban đầu oleoresin được trộn đều với một hỗn hợp gồm PG, nước và alkali (thường là KOH), để tạo nên phản ứng xà phòng hoá ở nhiệt độ 50–80 °C trong 30 phút. Hỗn hợp sản phẩm sau đó pha loãng với nước để giảm độ nhớt rồi lọc và rửa với nước ấm để làm sạch lycopene. Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM ĐẾN DỊCH VỤ:

===>>> Dịch Vụ Viết Thuê Khóa Luận Tốt Nghiệp  Chất Lượng Cao

Ưu điểm của quá trình trên là tính đơn giản, kinh tế và an toàn vì chỉ sử dụng thêm PG, có thể tiến hành ở quy mô công nghiệp. Mặt khác, lycopene có thể đủ tinh khiết, sử dụng được ngay trong thực phẩm. Tuy nhiên khi thực hiện rửa và lọc bằng nước như đề nghị, hỗn hợp tuy đã bớt cô đặc nhưng rất nhớt vì có mặt xà phòng và KOH dư, nên lọc khá lâu với giấy lọc 0,2 μm (giấy lọc lớn hơn không phù hợp vì các hạt lycopene khá bé, sẽ lọt qua hết). Ngoài ra, nếu sử dụng bơm chân không hỗ trợ thì nhiệt độ ở phêũ lọc và bề mặt giấy lọc giảm nhanh, tạo thành lớp sáp xà phòng ngăn cản quá trình lọc dù có thêm nhiều nước ấm. Nếu sử dụng nước nóng thì làm giảm chất lượng lycopene.

So với phương pháp trich́ ly từ bôṭgấc thìtrich́ ly từ dầu gấc không dùng các dung môi độc hại , do đầu vào làdầu ép từ màng gấc , quá trình ép dầu cũng không sử dụng hóa chất độc hại gì để ép dầu và nguyên liệu thì sẵn có .

Trong dầu cóc hứa những acid béo no vàkhông no , acid béo không no nhiều hơn làm cho những chất trong dung dicḥ chứa xàphòng thu đươc̣ sau khi xà phòng hóa có thể được trung hòa để thu hồi xà phòng ứng dụng trong mỹ phẩm.

Gần đây nhất có nhóm tác giả Mai [21] cũng dựa trên phương pháp này để tách lycopene, trong đó hỗn hợp sản phẩm được rửa với dung dịch NaCl, rồi lần lượt với ethanol, sau đó là hỗn hợp NaCl:ethanol,và trung hoà bằng axit HCl. Tuy nhiên khi thêm nước và trung hoà bằng axit thì dung dịch cũng bị nhờn như phương pháp trên nên khó lọc. Ngoài ra, Tween 80 được sử dụng với mục đích làm tăng hiệu suất lại có thể tạo ra nhũ tương trong hệ xà phòng-nước và do đó khó tách pha lycopene rắn.

Trong quy trình chúng tôi khảo sát, nồng độ KOH được điều chỉnh để hệ không quá nhớt, tốc độ quay của cánh khuấy phù hợp với khả năng của máy và độ nhớt của hệ. Mặc dù vậy, hệ quá lỏng có thể làm giảm tiếp xúc giữa KOH với dầu, và tăng khả năng tạo nhũ tương. KOH thêm vào dần dần để xà phòng hoá hết dầu gấc. Nhiệt độ và thời gian phù hợp để xà phòng hoá hoàn toàn. Nhiệt độ thấp làm chậm quá trình xà phòng hoá nhưng nếu quá cao sẽ làm giảm lượng lycopene.

Ethanol có khả năng làm giảm khả năng tạo nhũ tương trong hệ xà phòng.Và vì lycopene gần như không tan trong ethanol ở nhiệt độ thấp, chúng ta có thể dùng ethanol để rửa hỗn hợp sản phẩm và làm lắng lycopene. Lượng ethanol đủ để giảm độ nhớt đến mức thuận lợi cho quá trình nhưng cũng không quá nhiều sẽ tốn thời gian lọc. Dung dịch NaCl thêm vào để rửa các tạp chất rắn còn lại trên màng lọc.

Các axit béo không bão hoà là thành phần chính của axit béo trong màng gấc.Bên cạnh đó cũng có các axit bão hoà như axit palmitic, axit mysistic và axit lauric (Bảng 3.1) [36]. Quá trình xà phòng hoá được điều chỉnh từ quy trình của Ausich và Sanders năm 1999 [37] và của Mai cùng cộng sự năm 2016 [33], gồm giai đoạn khuấy đều dầu gấc trong propylene glycol (PG) ở 50°C để thuỷ phân một phần các chất béo. Hỗn hợp sau đó tác dụng từ từ với KOH để quá trình xà phòng hoá xảy ra hoàn toàn ở 55 °C. Sản phẩm được khuấy đều với ethanol để dung dịch bớt độ nhớt và trở nên trong suốt, sau đó giữ ở nhiệt độ dưới 10°C trong khoảng 2-5 giờ để lycopene và các carotenoid rắn kết tụ dần rồi lắng xuống đáy. Sau giai đoạn lọc và rửa với ethanol và dung dịch NaCl 0,9 %, chất rắn sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp trong chai nâu có thổi khí nitơ. Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Hiệu suất của quy trình suy ra từ nồng độ và khối lượng các chất trong sản phẩm so với khối lượng tương đương có trong 20 g dầu. Hiệu suất trích ly lycopene thường thấp hơn do hoạt tính oxy hoá cao của nó so với carotenoid (Bảng 3.2).

Đơn vị đo khối lượng g, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.

Tổng lượng chất rắn thu được 0,1166 g. Hiệu suất trích ly chất rắn là 73,11%. Độ tinh khiết đạt 89,02 %, được tính bằng tỉ lệ carotenoid tổng cộng trong chất rắn lọc được. Hiệu suất chung của quá trình là 65,07 %. Tỷ lệ lycopene và β-carotene chỉ thay đổi nhẹ so với lúc đầu chứng tỏ các điều kiện thí nghiệm ở trên giúp bảo vệ tốt lycopene cũng như các carotenoid khác [21].

Hiệu quả kinh tế của quá trình trích ly bột carotenoid từ gấc tươi sử dụng phương pháp ép đùn màng gấc rồi xà phòng hoá thường đạt khoảng 70,0 % x 65,1 % = 45,5 %. Hiệu suất này có thể tăng lên đến 60,5 % nếu sử dụng các phương pháp xử lý sơ chế màng gấc ở điều kiện phù hợp để màng gấc vỡ bung ra hết trước khi ép, nhưng cũng phải lưu ý để đảm bảo an toàn cho các carotenoid đã giải phóng. Tỷ lệ lycopene trong sản phẩm có thể tăng lên khi sử dụng thêm một số dung môi để tái kết tinh (recystalize) và lọc lycopene (như trường hợp Mẫu A bảng phụ lục 3.9). Tuy nhiên sản phẩm có thể có một số tồn dư hợp chất hữu cơ và hiệu suất giảm đi. Do đó chúng ta không cần thiết phải thêm giai đoạn tái kết tinh vì các carotenoid khác cũng rất có ích cho cơ thể [21].

Ngoài ra trong một số nghiên cứu, một số chất có thể được thêm vào bảo vệ các carotenoid vừa được giải phóng, như chất hoạt động bề mặt NaCMC (Sodium carboxymethyl cellulose), Tween 80 [18]hoặc chất kháng oxy hoá khác như BHT (Butylated hydroxytoluene), α-tocopherol. Chúng tôi sẽ khảo sát vai trò và ảnh hưởng của những chất này trong quá trình trích ly cũng như quá trình ứng dụng vào sản phẩm cụ thể trong những nghiên cứu tiếp theo.

Ngoài phương pháp trích ly từ các loại thực vật, vi khuẩn, men hoặc nấm, các carotenoid còn có thể được tổng hợp từ 2, 6, 11, 15 – tetramethyl 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 – hexadecaheptaene – 1, 16 – dial và triphenyl – (3, 7 – dimethyl – 2 ,6 – octadien – 1 – ylidene) – phosphine (US. Pat. No. 2,842,599) hoặc từ 3, 7, 11, 15 – tetramethylhexadeca – 2, 4, 6, 8, 10, 14 – hexaen – 1 – yl – triphenylphosphonium bisulfate (US. Pat. No. 4,105,855) và hiện nay rất phổ biến trong thương mại. Tuy nhiên, quá trình tổng hợp tốn thời gian, phức tạp với nhiều bước khác nhau và thiết bị hiện đại; lycopene tổng hợp lại khó hấp thu hơn so với lycopene trong tự nhiên .

Với ưu thế trong phân bố trái gấc – “trái cây từ trên thiên đường”, cũng như vai trò quan trọng của lycopene với hàm lượng lớn trong gấc, việc đầu tư nghiên cứu sản xuất và ứng dụng nhiều hơn các sản phẩm từ gấc tại Việt Nam hứa hẹn tiềm năng to lớn trong tương lai gần.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly lycopene

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng đô ̣KOH

Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến thu hồi lycopene  đươc̣ thể hiện trong

Kết quả hình_̀ cho thấy, khi nồng đô ̣KOH tăng từ  8M đến 12M thi hiệu suất thu hồi lycopene tăng và đạt hiệu suất cao nhất ở 12M. Sau đó, tiếp tục tăng nồng độ thì hiệu suất thu hồi giảm dần. Qua kết quả cho thấy , nồng đô ̣KOH cóảnh hưởng đáng kểđến hiêụ suất thu hồi lycopene. Thí nghiệm hiêụ suất trich_́ ly lycopene có sư ̣khác nhau đáng ởmỗi căp̣ thông số, điều này có thể giải thích được bởi thời gian xà phòng hóa kéo dài khi tăng nồng độ xảy ra hiện tượng đóng rắn , gây khó khăn trong viêc̣ tách carotenoid . Lấy nồng đô ̣KOH 12M cho các thí nghiệm tiếp theo.

3.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đươc̣ thểhiêṇ trong hinh_̀ 3.3 và bảng 3.4. Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu suất trích ly lycopene

3.2.3  Thời gian xàphòng hóa

Kết quảảnh hưởng của thời gian xà phòng hóa đươc̣ thểhiện trong hinh_̀ 3.4 và bảng 3.5.

Đơn vị đo thời gian phút , hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.

Kết quả cho thấy rằng thời gian phản ứng có ảnh hưởng đáng kể trong viêc̣ thu hồi hiêụ suất lycopene . Hiêụ suất đạt cao nhất ở 90 phút. Thí nghiệm cho thấy sư ̣khác biêṭđáng kểgiữa các thời gian từ 30 phút đến 90 phút nhưng hiêụ suất thu hồi với 120 phút và 150 phút là không đáng kể . Trong phản ứng xà phòng hóa , khi tăng thời gian phản ứng , các chất sẽ có đủ thời gian đểpha trôṇ vàphản ứng với nhau . Phản ứng xà phòng hóa có thể xảy ra

Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của phản ứng hóa học là nhiệt độ. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu hồi đươc̣ thểhiêṇ trong hinh_̀ 3.5 và bảng 3.6.

Đơn vị đo nhiêṭ đô ̣ ⁰C, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.độ ̣cao hơn thi_̀ phản ứng xảy ra nhanh hơn , loại bỏ dễ dàng hơn các acid béo có trong dầu làm tăng nồng độ lycopene thu đươc̣. Tuy nhiên, khi nhiêt ̣độ quá cao, nó sẽ phân hủy các carotenoid , làm giảm hiệu suất thu hồi lycopene .

3.2.5  Ảnh hưởng của lương̣ dung môi PG

Ảnh hưởng của  lượng dung môi đươc̣ thể hiêṇ trong hinh_̀ 3.6 và bảng

Ảnh hưởng của lượng dung môi PG đến hiệu suất trích ly lycopene Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Đơn vị đo thể tích_́ ml , hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.

Kết quả cho thấy hiêụ suất tăng thu hồi tăng và đạt cao nhất ở 12ml tăng lương̣ PG từ 14 ml đến 24 ml thi _̀hiêụ suất thay đổi không đáng kể . Thí nghiêṃ cho thấy hiêụ suất không có sư ̣khác biêṭ đáng kểgiữa 12 ml, 18 ml và 24 ml. Vì vậy, để giảm chi phí, 12 ml PG đươc̣ sử dung̣ cho các thi_́nghiêṃ và khi lượng PG sử dụng làm hiệu suất đạt tối đa thì thêm lượng PG cũng không có nhiều tác dụng. Lấy lương̣ dung môi 12 ml cho các thi_́ nghiêṃ tiếp theo.

Đơn vị đo khối lượng g, hiệu suất %. Kết quả lấy trung bình 3 lần thí nghiệm.

Bảng 3.8 tổng hợp kết quả khảo sát hiệu suất của quá trình trích ly theo các thông số thí nghiệm chứng minh sự phù hợp của những giải thích trên. Các thông số như tốc độ khuấy, thời gian lắng, và lượng KOH khi tăng so với mức chuẩn 3 (tối ưu) sẽ làm tăng hiệu suất nhưng không đáng kể. Tốc độ khuấy cũng không thể tăng nhiều do khả năng của máy và do độ nhớt của hệ. Lượng KOH tăng và dư sau xà phòng hoá quá nhiều là không cần thiết, vừa tốn kém hoá chất, vừa khó rửa và lọc. Thời gian lắng có thể ảnh hưởng đến khả năng nâng công suất của quá trình này trong công nghiệp.

3.3  Phổ UV của lycopene Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

Từ phổ UV-Vis, hàm lượng của các carotenoid được suy ra từ các phương trình trên. Phương pháp xác định đồng thời nồng độ carotene và lycopene cho giá trị chính xác hơn phương pháp chỉ dùng riêng rẽ giá trị đỉnh hấp thụ của lycopene (473 nm) và của carotenoid (450 nm) vì phổ của hai chất này chồng chập nhau ở hai bước sóng trên [39].

Hình 3.7. thể hiện phổ UV – Vis của 3 mẫu bột carotenoid khác nhau, đưa ra 3 mâũ đểso sánh dưạ trên phổđồ, trong đó Mẫu C (mâũ dưạ trên khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trên chọn ra các thông số tối ưu nhất để thực hiện mâũ, là một trong 3 sản phẩm thu được bởi quy trình xà phòng hoá tối ưu. Mẫu A (là mẫu chuẩn [21]) có nồng độ lycopene cao và ta có thể quan sát rõ 3 đỉnh đặc trưng của lycopene phù hợp với kết quả của các tác giả khác [39],

Ở Mẫu B (mâũ thử nghiệm thời gian lọc và sấy lâu trong hơn không khí) đỉnh ở vị trí thứ 4 không còn (Bảng 3.9 trong phu ̣luc̣) mà đỉnh đặc trưng ở 450 nm trở nên trội hơn.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu thu được, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:

• Trích ly được bột lycopene bằng phương pháp xà phòng hóa với kiềm sử dung̣ propylene glycol.
• Đã tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng (nồng đô,̣ tốc đô ̣khuấy , nhiệt độ, thời gian và lượng dung môi ) đến hiêụ suất trich_́ ly lycopene . Các kết quả thu được cho thấy phản ứng đạt hiệu suất tối ưu khi thực hiện ở điều kiện KOH 12 M, khuấy với tốc đô ̣500 vòng/phút, ở 55 ⁰C trong 90 phút với hiệu suất 61,42%.
• Quy trình trích ly carotenoid mà chủ yếu là lycopene từ dầu gấc bằng phương pháp xà phòng hoá chỉ dùng KOH và PG là một phương pháp khả thi, an toàn và ít tốn kém. Sản phẩm có thể sẵn sàng sử dụng ngay trong thực phẩm hoặc mỹ phẩm.Tuy nhiên khi áp dụng quy trình này vào sản xuất công nghiệp, các thiết bị và quá trình lọc cần điều chỉnh phù hợp để có thể đạt hiệu quả cao.

Ngoài ra, chúng tôi có một số kiến nghị như sau:

• Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng và trích ly bột lycopene từ bột gấc và rút ngắn thời gian phản ứng.
• Từ bột lycopene đa ̃đươc̣ trich_́ ly, tiến hành làm Nano lycopene để ứng dụng rộng rãi và chất lượng lycopene, nâng giá thành sản phẩm. Khóa luận: Giải pháp trích ly lycopene dầu gấc từ xà phòng hóa

XEM THÊM NỘI DUNG TIẾP THEO TẠI ĐÂY

===>>> Khóa luận: Sản xuất Lycopene từ quả gấc