I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào động học trích ly acid chlorogenic từ lá kinh giới (Elsholtzia ciliata) trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Acid chlorogenic là một hợp chất phenolic có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm chức năng và dược phẩm. Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly, xây dựng mô hình động học phù hợp và tối ưu hóa quy trình trích ly để ứng dụng trong sản xuất công nghiệp.
1.1. Tổng quan về cây kinh giới
Cây kinh giới (Elsholtzia ciliata) thuộc họ Lamiaceae, là loại thảo dược phổ biến ở Việt Nam. Lá kinh giới chứa nhiều hợp chất phenolic, đặc biệt là acid chlorogenic, có tác dụng chống oxy hóa, kháng khuẩn và kháng viêm. Nghiên cứu này sử dụng lá kinh giới được trồng tại Lâm Đồng, đã qua xử lý chần và làm lạnh nhanh để bảo toàn hoạt tính sinh học.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu nhằm xác định hàm lượng acid chlorogenic trong nguyên liệu, khảo sát ảnh hưởng của các thông số trích ly (nhiệt độ, pH, nồng độ dung môi, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi) và xây dựng mô hình động học phù hợp. Kết quả sẽ là cơ sở khoa học để ứng dụng quy trình trích ly ở quy mô công nghiệp.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp trích ly với dung môi ethanol ở các nồng độ khác nhau (40%, 50%, 60%, 70%). Quá trình trích ly được thực hiện ở nhiệt độ từ 60°C đến 75°C, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi từ 4:1 đến 7:1 và pH từ 2.5 đến 4.0. Sáu mô hình động học được khảo sát, bao gồm Định luật Fick, Định luật Fick hiệu chỉnh, Định luật tỉ lệ, Phân phối Weibull, Mô hình Elovich và Mô hình hàm mũ.
2.1. Quy trình trích ly
Lá kinh giới được rửa sạch, chần ở 80°C trong 90 giây và làm lạnh nhanh. Sau đó, nguyên liệu được trích ly với ethanol ở các điều kiện khác nhau. Dịch trích ly được phân tích bằng phương pháp HPLC để xác định hàm lượng acid chlorogenic.
2.2. Mô hình động học
Sáu mô hình động học được áp dụng để mô tả quá trình trích ly. Kết quả cho thấy Định luật tỉ lệ, Mô hình Elovich và Mô hình hàm mũ là phù hợp nhất với sai số hiệu dụng (RMSE) từ 0.0075 đến 0.0115.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất trích ly acid chlorogenic phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, nồng độ dung môi và tỉ lệ nguyên liệu/dung môi. Nhiệt độ trích ly tối ưu là 70°C, pH 3.5, nồng độ ethanol 60% và tỉ lệ nguyên liệu/dung môi 6:1. Các mô hình động học được xác định có thể dự đoán hiệu suất trích ly với độ chính xác cao.
3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly. Ở 70°C, hiệu suất trích ly đạt cao nhất do sự gia tăng độ hòa tan của acid chlorogenic trong dung môi.
3.2. Ảnh hưởng của pH
pH 3.5 là điều kiện tối ưu để trích ly acid chlorogenic, vì ở pH này, hợp chất phenolic ổn định và dễ dàng hòa tan trong dung môi.
IV. Ứng dụng và kết luận
Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình động học trích ly acid chlorogenic từ lá kinh giới. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng quy trình trích ly ở quy mô công nghiệp, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu cũng mở ra hướng phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng và chiết xuất thảo dược từ Elsholtzia ciliata.
4.1. Ứng dụng trong công nghiệp
Mô hình động học được xây dựng có thể áp dụng để dự đoán hiệu suất trích ly trong quy mô lớn, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
4.2. Kết luận
Nghiên cứu đã cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc trích ly acid chlorogenic từ lá kinh giới, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm và dược phẩm.
