Khảo Sát Các Thông Số Trong Quá Trình Trích Ly Vỏ Măng Cụt Có Hỗ Trợ Siêu Âm

• Tác giả: Trương Công Thành
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Hồng Khôi Nguyên
• Trường học: Trường Đại Học Nguyễn Tất Thành
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Khảo Sát Các Thông Số Trong Quá Trình Trích Ly Có Hỗ Trợ Siêu Âm Vỏ Măng Cụt (Garcinia Mangostana)
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính Cấp Thiết Và Lý Do Chọn Đề Tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY MĂNG CỤT VÀ VỎ CÂY MĂNG CỤT
• 2.1.1. Đặc điểm thực vật
• 2.1.2. Phân bố và sản lượng
• 2.1.3. Giá trị kinh tế
• 2.1.4. Thành phần các hợp chất có trong quả măng cụt
• 2.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA VỎ QUẢ MĂNG CỤT
• 2.2.1. Nghiên cứu các hợp chất chính trong vỏ quả măng cụt
• 2.2.2. Công dụng vỏ quả măng cụt
• 2.3. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY
• 2.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng
• 2.3.2. Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng
• 2.3.3. Trích ly có hỗ trợ siêu âm
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 3.1. DỤNG CỤ - HÓA CHẤT - THIẾT BỊ
• 3.2. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.3.1. Quá trình trích ly vỏ măng cụt
• 3.3.2. Phương pháp phân tích
• 3.3.3. Bố trí thí nghiệm
• 3.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG MÔI ETHANOL ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM
• 4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2: KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NGUYÊN LIỆU: DUNG MÔI ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM
• 4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3: KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM
• 4.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4: KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Quy Trình Trích Ly Vỏ Măng Cụt Bằng Siêu Âm

Măng cụt (Garcinia mangostana L.) được mệnh danh là “nữ hoàng trái cây”, không chỉ bởi hương vị thơm ngon mà còn vì những lợi ích sức khỏe tiềm tàng. Vỏ măng cụt, vốn chiếm phần lớn khối lượng quả, chứa nhiều hợp chất có giá trị như polyphenol, flavonoid, và xanthones. Tuy nhiên, tiềm năng khai thác hoạt chất vỏ măng cụt này vẫn chưa được quan tâm đúng mức, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Nghiên cứu trích ly vỏ măng cụt bằng siêu âm hứa hẹn mang lại giải pháp hiệu quả, tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu này. Theo một nghiên cứu, hàm lượng phenol, flavonoid, tannin trong vỏ măng cụt trưởng thành cao hơn đáng kể so với vỏ măng cụt non. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát các thông số trong quá trình trích ly siêu âm vỏ măng cụt.

1.1. Lợi Ích Tiềm Năng từ Vỏ Măng Cụt và Ứng Dụng

Vỏ măng cụt chứa đựng kho tàng các hợp chất quý giá, bao gồm polyphenol, flavonoid và đặc biệt là xanthones, nổi bật là alpha-mangostin và gamma-mangostin. Các hợp chất này đã được chứng minh có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, kháng viêm, kháng khuẩn và thậm chí là tiềm năng hỗ trợ điều trị ung thư. Việc khai thác hiệu quả vỏ măng cụt không chỉ góp phần giảm thiểu lãng phí phụ phẩm nông nghiệp mà còn mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung giá trị cao cho sức khỏe người tiêu dùng. Theo nghiên cứu, vỏ măng cụt đã được sử dụng trong các loại thuốc thảo dược và chiết xuất sử dụng phổ biến như một chất bổ sung thực phẩm.

1.2. Giới Thiệu Phương Pháp Trích Ly Siêu Âm Trong Dược Liệu

Trích ly siêu âm (UAE) là một công nghệ trích ly tiên tiến, sử dụng sóng siêu âm để tăng cường quá trình chiết xuất các hợp chất mục tiêu từ vật liệu thực vật. Sóng siêu âm tạo ra hiệu ứng xâm thực, phá vỡ tế bào thực vật, giải phóng các hợp chất nội bào vào dung môi. UAE có nhiều ưu điểm so với các phương pháp trích ly truyền thống như thời gian trích ly ngắn hơn, tiêu thụ dung môi ít hơn, hiệu suất trích ly cao hơn và trích ly xanh, tiết kiệm năng lượng. Do đó, UAE ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chiết xuất dược liệu bằng siêu âm, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. Theo tài liệu, UAE là một kỹ thuật hứa hẹn để trích ly các hợp chất hoạt tính sinh học từ vỏ măng cụt.

II. Thách Thức Trong Tối Ưu Hóa Quy Trình Trích Ly Siêu Âm Vỏ Măng Cụt

Mặc dù trích ly siêu âm mang lại nhiều lợi ích, việc tối ưu hóa quy trình trích ly này cho vỏ măng cụt vẫn còn nhiều thách thức. Các yếu tố như loại dung môi trích ly, thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tần số siêu âm, và công suất siêu âm đều ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly và độ tinh khiết chất trích ly. Việc xác định các thông số tối ưu đòi hỏi các nghiên cứu khoa học trích ly chi tiết và có hệ thống. Bên cạnh đó, sự phức tạp về thành phần hóa học của vỏ măng cụt cũng đặt ra yêu cầu cao về phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng dịch trích. Vì vậy các nhà khoa học đã cố gắng tận dụng lợi thế của phần chưa sử dụng hết của quả măng cụt là một trong những thành phần thảo dược để điều trị một số bệnh và nhiều công dụng khác.

2.1. Ảnh Hưởng Của Dung Môi Trích Ly Đến Hiệu Suất Trích Ly

Dung môi trích ly đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định hiệu suất trích ly và thành phần các hợp chất được chiết xuất. Các dung môi trích ly thường được sử dụng bao gồm ethanol, methanol, acetone, và nước, mỗi loại có đặc tính hòa tan khác nhau. Ethanol thường được ưu tiên lựa chọn do tính an toàn và thân thiện với môi trường. Nồng độ dung môi cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Việc lựa chọn dung môi trích ly và nồng độ phù hợp cần dựa trên đặc tính của các hợp chất mục tiêu và yêu cầu về độ an toàn của sản phẩm. Theo các nhà nghiên cứu acetone là dung môi tốt nhất để sử dụng chiết xanthone với thời gian là 36 giờ.

2.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Khác Thời Gian Nhiệt Độ Tần Số Siêu Âm

Ngoài dung môi trích ly, các yếu tố như thời gian trích ly, nhiệt độ trích ly, tần số siêu âm, và công suất siêu âm cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly. Thời gian trích ly cần đủ để các hợp chất mục tiêu khuếch tán từ vật liệu thực vật vào dung môi. Nhiệt độ trích ly cao có thể làm tăng độ hòa tan của các hợp chất, nhưng cũng có thể gây phân hủy các hợp chất nhạy cảm với nhiệt. Tần số siêu âm và công suất siêu âm ảnh hưởng đến cường độ của hiệu ứng xâm thực. Vì vậy cần phải tối ưu điều kiện khai thác (tỷ lệ phần trăm ethanol, thời gian chiết xuất và nhiệt độ) và điều kiện tối ưu để có được năng suất chiết xuất tối đa.

III. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Nồng Độ Ethanol Đến Trích Ly Siêu Âm Vỏ Măng Cụt

Một nghiên cứu tập trung vào khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến quá trình trích ly siêu âm vỏ măng cụt. Nồng độ ethanol là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hòa tan và chiết xuất các hợp chất có lợi. Nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với các nồng độ ethanol khác nhau, từ đó đánh giá hiệu suất trích ly dựa trên hàm lượng polyphenol tổng (TPC), flavonoid tổng (TFC) và khả năng chống oxy hóa của dịch trích. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn nồng độ ethanol tối ưu cho quá trình trích ly.

3.1. Phương Pháp Xác Định Hàm Lượng Polyphenol và Flavonoid

Để đánh giá hiệu quả của quá trình trích ly, các nhà nghiên cứu thường sử dụng các phương pháp phân tích hóa học để xác định hàm lượng polyphenol tổng (TPC) và flavonoid tổng (TFC) trong dịch trích. Phương pháp Folin-Ciocalteu thường được sử dụng để xác định TPC, dựa trên phản ứng oxy hóa khử giữa polyphenol và thuốc thử Folin-Ciocalteu. Hàm lượng flavonoid được xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thử AlCl3. Kết quả được biểu thị dưới dạng đương lượng acid gallic (GAE) cho TPC và đương lượng quercetin (QE) cho TFC.

3.2. Đánh Giá Khả Năng Chống Oxy Hóa Của Dịch Trích

Khả năng chống oxy hóa của dịch trích vỏ măng cụt cũng là một tiêu chí quan trọng để đánh giá hiệu suất trích ly. Các phương pháp thường được sử dụng để đánh giá khả năng chống oxy hóa bao gồm DPPH, ABTS và FRAP. Phương pháp DPPH đo khả năng quét gốc tự do DPPH của dịch trích. Phương pháp ABTS đo khả năng khử gốc tự do ABTS của dịch trích. Phương pháp FRAP đo khả năng khử sắt của dịch trích. Kết quả được biểu thị dưới dạng phần trăm ức chế gốc tự do hoặc đương lượng Vitamin C (VCE).

IV. Khảo Sát Tỷ Lệ Nguyên Liệu Dung Môi Trong Trích Ly Siêu Âm

Tỷ lệ nguyên liệu:dung môi là một yếu tố then chốt khác ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Tỷ lệ quá thấp có thể không đủ để hòa tan hết các hợp chất mục tiêu, trong khi tỷ lệ quá cao có thể gây lãng phí dung môi và giảm nồng độ các hợp chất trong dịch trích. Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau đến hiệu suất trích ly polyphenol, flavonoid và khả năng chống oxy hóa của dịch trích vỏ măng cụt. Kết quả sẽ giúp xác định tỷ lệ tối ưu, cân bằng giữa hiệu quả chiết xuất và tính kinh tế.

4.1. Ảnh Hưởng Đến Hàm Lượng Polyphenol và Flavonoid Thu Được

Tỷ lệ nguyên liệu:dung môi ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ các hợp chất polyphenol và flavonoid thu được trong dịch trích. Tỷ lệ tối ưu sẽ đảm bảo sự cân bằng giữa khả năng hòa tan của dung môi và sự khuếch tán của các hợp chất từ nguyên liệu vào dung môi. Tỷ lệ quá thấp có thể dẫn đến dịch trích loãng, trong khi tỷ lệ quá cao có thể làm giảm khả năng hòa tan của dung môi do độ nhớt tăng lên.

4.2. So Sánh Kết Quả Với Các Nghiên Cứu Khác Về Trích Ly Siêu Âm

Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi có thể được so sánh với các nghiên cứu khác về trích ly siêu âm các loại dược liệu khác. Sự so sánh này có thể giúp xác định các xu hướng chung và đặc điểm riêng của vỏ măng cụt trong quá trình trích ly. Đồng thời, nó cũng cung cấp thông tin hữu ích để điều chỉnh các thông số trích ly cho phù hợp với từng loại nguyên liệu.

V. Kết Luận Về Quy Trình Trích Ly Siêu Âm Vỏ Măng Cụt Tối Ưu

Nghiên cứu về quy trình trích ly siêu âm vỏ măng cụt đã cung cấp những thông tin quan trọng về ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ ethanol, tỷ lệ nguyên liệu:dung môi, nhiệt độ trích ly, và thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly. Kết quả cho thấy các thông số tối ưu có thể khác nhau tùy thuộc vào mục tiêu chiết xuất cụ thể (ví dụ: hàm lượng polyphenol cao nhất, khả năng chống oxy hóa tốt nhất). Việc áp dụng các thông số tối ưu này sẽ giúp tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu vỏ măng cụt, tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng cao.

5.1. Ứng Dụng Thực Tiễn Trong Sản Xuất Thực Phẩm Chức Năng

Dịch trích vỏ măng cụt giàu polyphenol và flavonoid có thể được ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung có tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm, và tăng cường sức khỏe tim mạch. Các sản phẩm này có thể ở dạng viên nang, viên nén, bột, hoặc chất lỏng. Việc sử dụng quy trình trích ly siêu âm tối ưu sẽ đảm bảo chất lượng và hiệu quả của các sản phẩm này.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Phân Tích Thành Phần Vỏ Măng Cụt Chi Tiết

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phân tích thành phần vỏ măng cụt chi tiết hơn, xác định các hợp chất có hoạt tính sinh học cụ thể và đánh giá tác dụng của chúng đối với sức khỏe. Ngoài ra, cần nghiên cứu sâu hơn về tính ổn định và khả năng hấp thu của các hợp chất này trong cơ thể. Việc kết hợp trích ly siêu âm với các công nghệ khác (ví dụ: công nghệ nano) cũng có thể mở ra những tiềm năng mới trong việc khai thác vỏ măng cụt.