Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Quá Trình Kết Tinh Stevioside Từ Dịch Chiết Cây Cỏ Ngọt

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt, ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

• Tác giả: Lành Văn Duy
• Người hướng dẫn: Phùng Thị Anh Minh
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cây cỏ ngọt. Giới thiệu chung
• 2.2. Phân loại khoa học
• 2.3. Phân loại theo loài
• 2.4. Nguồn gốc cây cỏ ngọt
• 2.5. Mô tả cây
• 2.6. Thành phần hóa học của cây cỏ ngọt
• 2.6.1. Thành phần axit amin
• 2.6.2. Hàm lượng khoáng chất
• 2.6.3. Chất diệp lục (A và B), carotenoids trong cỏ ngọt
• 2.6.4. Các chất tạo ngọt chính trong cây cỏ ngọt
• 2.7. Cơ sở lý thuyết của quá trình kết tinh
• 2.8. Ứng dụng của quá trình kết tinh
• 2.9. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình kết tinh
• 2.10. Ứng dụng và tình hình sản xuất của đường stevioside
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.3. Hóa chất – Chất chuẩn
• 3.4. Dụng cụ chính và thiết bị
• 3.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Sắc ký và đường chuẩn của stevioside chuẩn. Đánh giá hàm lượng stevioside trong cỏ ngọt
• 4.2. Hàm lượng trung bình Stevioside sau khi kết tinh đối với từng phương pháp
• 4.3. Hiệu suất kết tinh đối với từng phương pháp
• 4.4. Hàm lượng Stevioside sau khi kết tinh đối với từng phương pháp
• 4.5. Đánh giá chất lượng cảm quan đối với từng phương pháp
• 4.5.1. Nhận xét về cảm quan qua mắt thường
• 4.5.2. Phương pháp kết tinh bằng kết tinh lạnh
• 4.5.3. Phương pháp kết tinh thả mầm tinh thể
• 4.5.4. Phương pháp sấy cô đặc
• 4.5.5. Phương pháp sấy phun
• 4.5.6. Đánh giá chất lượng cảm quan bằng hội đồng đánh giá
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục đích nghiên cứu

Luận văn 'Nghiên cứu quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt' tập trung vào việc tìm hiểu và tối ưu hóa quá trình kết tinh stevioside, một chất tạo ngọt tự nhiên có trong cây cỏ ngọt. Mục đích chính của nghiên cứu là xác định phương pháp kết tinh hiệu quả nhất để thu được stevioside tinh khiết, có thể ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Nghiên cứu này không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao, giúp thay thế đường hóa học bằng sản phẩm tự nhiên, an toàn cho sức khỏe.

1.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, nâng cao kỹ năng nghiên cứu khoa học. Đồng thời, việc kết tinh thành công stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất chất tạo ngọt tự nhiên.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Stevioside có thể thay thế đường mía và đường hóa học trong công nghiệp thực phẩm, giúp tăng độ ngọt mà không làm tăng calo. Sản phẩm này phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại, hướng đến sức khỏe và an toàn.

II. Tổng quan về cây cỏ ngọt và stevioside

Cây cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) là loài thực vật có nguồn gốc từ Nam Mỹ, được biết đến với khả năng tạo vị ngọt tự nhiên. Thành phần chính tạo ngọt trong cây là stevioside, một hợp chất có độ ngọt gấp 110-270 lần so với đường sucrose. Nghiên cứu này cung cấp thông tin chi tiết về thành phần hóa học của cây cỏ ngọt, bao gồm các axit amin, khoáng chất, và các chất tạo ngọt khác như rebaudioside A, rebaudioside B, và dulcoside A.

2.1. Thành phần hóa học

Cây cỏ ngọt chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như carbohydrate, protein, chất xơ, và khoáng chất. Đặc biệt, hàm lượng stevioside chiếm 4-13% trọng lượng khô của cây, làm nổi bật tiềm năng ứng dụng của loài cây này trong công nghiệp thực phẩm.

2.2. Tính chất của stevioside

Stevioside có độ ngọt cao, ổn định ở nhiệt độ lên đến 120°C, và không bị phân hủy trong môi trường axit. Tuy nhiên, nó dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hơn và trong môi trường kiềm. Tính chất này cần được lưu ý trong quá trình chế biến và bảo quản.

III. Quá trình kết tinh stevioside

Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt. Bốn phương pháp kết tinh được thử nghiệm bao gồm: kết tinh lạnh, thả mầm tinh thể, cô đặc và sấy khô, và sấy phun. Kết quả cho thấy phương pháp kết tinh lạnh và thả mầm tinh thể mang lại hiệu suất cao nhất, với hàm lượng stevioside thu được đạt tiêu chuẩn công nghiệp.

3.1. Phương pháp kết tinh lạnh

Phương pháp này sử dụng nhiệt độ thấp để kết tinh stevioside, giúp thu được tinh thể có độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi thời gian dài và điều kiện kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ.

3.2. Phương pháp thả mầm tinh thể

Bằng cách thêm mầm tinh thể vào dung dịch, quá trình kết tinh diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn. Phương pháp này được đánh giá là tối ưu nhất trong nghiên cứu, với hiệu suất kết tinh cao và chất lượng sản phẩm ổn định.

IV. Kết quả và ứng dụng

Nghiên cứu đã thành công trong việc kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt, với hiệu suất và chất lượng đạt yêu cầu công nghiệp. Sản phẩm stevioside thu được có thể ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, đồ uống, và dược phẩm, thay thế các chất tạo ngọt nhân tạo có hại cho sức khỏe.

4.1. Đánh giá chất lượng

Các phương pháp kết tinh được đánh giá dựa trên hàm lượng stevioside, hiệu suất kết tinh, và chất lượng cảm quan. Kết quả cho thấy phương pháp thả mầm tinh thể và kết tinh lạnh vượt trội về cả hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Stevioside từ cây cỏ ngọt có tiềm năng lớn trong việc thay thế đường hóa học, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm tự nhiên và an toàn cho sức khỏe. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trên thế giới, mỗi năm có khoảng 100 triệu tấn đường được tiêu thụ, đóng vai trò quan trọng trong nhu cầu sinh lý của con người. Tuy nhiên, việc sử dụng đường truyền thống gây ra nhiều vấn đề sức khỏe như béo phì, sâu răng và đặc biệt là ảnh hưởng tiêu cực đến bệnh nhân tiểu đường. Do đó, việc tìm kiếm các chất tạo ngọt tự nhiên, ít calo và an toàn là nhu cầu cấp thiết. Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) với thành phần chính là stevioside, một chất ngọt tự nhiên có độ ngọt gấp 110-300 lần đường sucrose nhưng gần như không cung cấp năng lượng, đã trở thành lựa chọn tiềm năng thay thế đường hóa học.

Luận văn tập trung nghiên cứu quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt nhằm tìm ra phương pháp tối ưu để thu được sản phẩm có hàm lượng stevioside cao, chất lượng cảm quan tốt và hiệu suất kết tinh cao. Nghiên cứu được thực hiện tại Bộ môn Quá trình – Thiết bị Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trong khoảng thời gian từ tháng 11/2013 đến tháng 6/2014. Mục tiêu cụ thể bao gồm xác định sắc ký và đường chuẩn stevioside, đánh giá hàm lượng stevioside trong cỏ ngọt và dịch chiết, đồng thời so sánh hiệu quả của bốn phương pháp kết tinh: kết tinh lạnh, thả mầm tinh thể, cô đặc sấy và sấy phun.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ sản xuất stevioside tại Việt Nam, góp phần cung cấp nguyên liệu sạch, an toàn cho ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm dành cho người tiểu đường và người ăn kiêng. Việc ứng dụng thành công phương pháp kết tinh tối ưu sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế của cây cỏ ngọt, đồng thời giảm thiểu sự phụ thuộc vào đường hóa học có nhiều tác hại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết kết tinh: Quá trình kết tinh là sự chuyển pha từ dung dịch bão hòa sang pha rắn tinh thể khi nhiệt độ giảm hoặc dung môi thay đổi. Tinh thể hình thành có tính bất đẳng hướng, tính định vị không gian và phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ và sự có mặt của mầm tinh thể.

• Mô hình sắc ký lỏng cao áp (HPLC): Phương pháp phân tích định lượng stevioside trong mẫu dịch chiết và sản phẩm kết tinh, sử dụng cột XBD-C18 với pha động methanol/nước (64.36/35.64 v/v), bước sóng 219 nm, giúp xác định hàm lượng và độ tinh khiết của stevioside.

• Khái niệm về các chất tạo ngọt tự nhiên: Stevioside là glycoside diterpenoid có độ ngọt cao gấp 110-300 lần sucrose, ổn định ở nhiệt độ lên đến 120°C, ít tan trong cồn và có tính hút ẩm mạnh. Các hợp chất liên quan như rebaudioside A, B, C cũng được xem xét về đặc tính hóa học và hàm lượng trong cây.

• Khái niệm cảm quan thực phẩm: Đánh giá chất lượng sản phẩm dựa trên màu sắc, mùi vị và hình thái bột theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79, sử dụng thang điểm 0-5 với hệ số trọng lượng khác nhau cho từng chỉ tiêu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu cỏ ngọt được thu hoạch từ Công ty chè Hiệp Khánh, sấy khô và nghiền mịn. Stevioside chuẩn có hàm lượng >98% nhập khẩu từ Mỹ.

• Phương pháp phân tích: Hàm lượng stevioside được xác định bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) với điều kiện chuẩn hóa, sử dụng máy Alliance của Waters, Mỹ. Độ hấp thụ quang của tạp chất được đo bằng máy UV-Vis.

• Phương pháp kết tinh: Nghiên cứu bốn phương pháp kết tinh stevioside từ dịch chiết cỏ ngọt gồm:

  1. Kết tinh lạnh bằng ethanol.
  2. Kết tinh thả mầm tinh thể.
  3. Cô đặc và sấy khô.
  4. Sấy phun.

  Mỗi phương pháp được thực hiện với các nồng độ dịch chiết khác nhau (75%, 80%, 85%, 90%, 95%) để đánh giá ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

• Quy trình thực nghiệm: Dịch chiết cỏ ngọt được xử lý bằng axit citric để điều chỉnh pH về 3, loại bỏ tạp chất bằng Ca(OH)2 và than hoạt tính, sau đó cô quay đến nồng độ nhất định trước khi tiến hành kết tinh theo từng phương pháp.

• Đánh giá cảm quan: Sản phẩm stevioside sau kết tinh được đánh giá bởi hội đồng 9 thành viên theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79 về màu sắc, mùi vị và hình thái bột.

• Xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm SPSS và Excel để phân tích thống kê, so sánh hiệu quả các phương pháp kết tinh với mức ý nghĩa α = 0.05.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 11/2013 đến tháng 6/2014 tại Bộ môn Quá trình – Thiết bị Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng sắc ký đồ và đường chuẩn stevioside: Hàm lượng stevioside chuẩn đạt 98%, nồng độ chuẩn 500 ppm, điện pic 24640, hệ số tương quan R² = 0.999, đảm bảo độ chính xác cao cho phân tích định lượng.

2. Hàm lượng stevioside trong cỏ ngọt và dịch chiết: Hàm lượng stevioside trong dịch chiết cỏ ngọt đạt 21,28%, trong dịch trích ly là 16,58%, phù hợp với các nghiên cứu trước đó, cho thấy hiệu quả chiết xuất ổn định.

3. Hiệu suất kết tinh và hàm lượng stevioside sau kết tinh:

   • Phương pháp kết tinh lạnh và thả mầm tinh thể cho hiệu suất thấp, lần lượt khoảng 8,91% và 7,98%, với hàm lượng stevioside kết tinh tăng khi nồng độ dịch chiết tăng, tối ưu ở 95%.
   • Phương pháp cô đặc và sấy đạt hiệu suất 61,45%, hàm lượng stevioside cao hơn đáng kể so với hai phương pháp trên.
   • Phương pháp sấy phun cho hiệu suất cao nhất 75,26%, hàm lượng stevioside kết tinh tối ưu ở nồng độ 95%, thời gian sấy giảm khi nồng độ tăng.

4. Đánh giá chất lượng cảm quan:

   • Sản phẩm từ phương pháp sấy phun có màu trắng ngà, bột mịn, mùi vị ngọt đậm, điểm cảm quan tổng thể đạt 10,84 (trung bình), vượt trội so với các phương pháp còn lại (điểm từ 4 đến 5,67, thuộc nhóm rất kém).
   • Các phương pháp khác tạo ra sản phẩm có màu nâu hoặc đen, vón cục, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất kết tinh và chất lượng sản phẩm phụ thuộc mạnh mẽ vào phương pháp và nồng độ dịch chiết. Phương pháp sấy phun ưu việt nhờ hạn chế tiếp xúc với không khí, giảm oxy hóa và giữ màu sắc tự nhiên của stevioside. Điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về sự ổn định của stevioside ở nhiệt độ và pH khác nhau, cho thấy stevioside bền vững trong điều kiện axit nhẹ và nhiệt độ vừa phải.

So sánh với các nghiên cứu trước, hiệu suất kết tinh của phương pháp sấy phun cao hơn đáng kể, đồng thời sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt hơn, phù hợp cho ứng dụng công nghiệp. Phương pháp kết tinh lạnh và thả mầm tinh thể bị hạn chế do hiệu suất thấp và sản phẩm dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc không khí.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất kết tinh và điểm cảm quan của từng phương pháp, giúp minh họa rõ ràng ưu nhược điểm và hỗ trợ lựa chọn công nghệ phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp sấy phun trong sản xuất công nghiệp: Tập trung phát triển quy trình sấy phun để nâng cao hiệu suất kết tinh stevioside lên trên 75%, giảm thời gian sấy và giữ chất lượng sản phẩm. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể: các doanh nghiệp công nghệ thực phẩm.

2. Nâng cao hàm lượng stevioside trong dịch chiết: Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình chiết xuất, sử dụng enzym hoặc phương pháp siêu tới hạn để tăng hàm lượng stevioside lên trên 25%. Thời gian: 12 tháng, chủ thể: viện nghiên cứu và trường đại học.

3. Phát triển công nghệ tẩy màu hiệu quả: Áp dụng than hoạt tính và các vật liệu hấp phụ mới để cải thiện màu sắc sản phẩm, giảm thiểu màu nâu đen do oxy hóa. Thời gian: 6 tháng, chủ thể: phòng thí nghiệm và nhà sản xuất.

4. Kiểm soát chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm: Định lượng hàm lượng kim loại nặng, tạp chất và các chỉ tiêu vi sinh để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Thời gian: liên tục, chủ thể: cơ quan quản lý và doanh nghiệp.

5. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho cán bộ công nghệ thực phẩm về quy trình kết tinh và đánh giá chất lượng stevioside. Thời gian: 3-6 tháng, chủ thể: trường đại học và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp kiến thức thực tiễn về quy trình chiết xuất và kết tinh stevioside, giúp phát triển các đề tài liên quan đến chất tạo ngọt tự nhiên.

2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm và đồ uống: Tham khảo để ứng dụng công nghệ kết tinh stevioside, nâng cao chất lượng sản phẩm thay thế đường hóa học, đáp ứng nhu cầu thị trường người tiêu dùng quan tâm sức khỏe.

3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc xây dựng tiêu chuẩn, quy định về sản phẩm stevioside và các chất tạo ngọt tự nhiên.

4. Nhà hoạch định chính sách và phát triển nông nghiệp: Đánh giá tiềm năng phát triển cây cỏ ngọt công nghiệp, thúc đẩy sản xuất nguyên liệu sạch, nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Stevioside là gì và có an toàn không?
   Stevioside là một glycoside tự nhiên chiết xuất từ cây cỏ ngọt, có độ ngọt gấp 110-300 lần đường sucrose nhưng gần như không cung cấp calo. Nhiều nghiên cứu cho thấy stevioside an toàn cho sức khỏe, phù hợp với người tiểu đường và người ăn kiêng.

2. Phương pháp kết tinh nào cho hiệu suất cao nhất?
   Phương pháp sấy phun cho hiệu suất kết tinh cao nhất khoảng 75%, đồng thời sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt nhất với màu sắc trắng ngà và bột mịn, phù hợp cho sản xuất công nghiệp.

3. Tại sao cần điều chỉnh pH trong quá trình kết tinh?
   Điều chỉnh pH giúp loại bỏ tạp chất như amino axit và các chất màu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kết tinh stevioside, nâng cao độ tinh khiết và chất lượng sản phẩm cuối cùng.

4. Stevioside có ổn định ở nhiệt độ cao không?
   Stevioside ổn định tốt ở nhiệt độ lên đến 120°C trong 1 giờ, nhưng bắt đầu phân hủy khi nhiệt độ vượt quá 140°C và gần như phân hủy hoàn toàn ở 200°C, do đó không phù hợp cho các quá trình nướng hoặc nhiệt độ cao kéo dài.

5. Làm thế nào để đánh giá chất lượng cảm quan của stevioside?
   Chất lượng cảm quan được đánh giá dựa trên màu sắc, mùi vị và hình thái bột theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79, sử dụng thang điểm từ 0 đến 5 với hệ số trọng lượng khác nhau, qua đó xác định sản phẩm đạt mức tốt, khá hay kém.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công sắc ký đồ và đường chuẩn stevioside chuẩn với độ chính xác cao (R² = 0.999).
• Xác định hàm lượng stevioside trong cỏ ngọt và dịch chiết lần lượt là 21,28% và 16,58%.
• So sánh bốn phương pháp kết tinh, phương pháp sấy phun cho hiệu suất cao nhất (75,26%) và chất lượng cảm quan tốt nhất.
• Phương pháp kết tinh lạnh và thả mầm tinh thể có hiệu suất thấp, không phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu nâng cao hàm lượng stevioside, cải tiến công nghệ tẩy màu và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Next steps: Triển khai ứng dụng công nghệ sấy phun trong sản xuất công nghiệp, đồng thời nghiên cứu tối ưu quy trình chiết xuất và xử lý màu sắc.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp nên hợp tác để phát triển sản phẩm stevioside chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường và góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ngày nay ước chừng trên thế giới hàng năm khoảng 100 triệu tấn đường được tiêu thụ, đường lại rất cần thiết cho nhu cầu sinh lý của cơ thể. Tuy nhiên, nó cũng có mặt trái. Vì tạo ra nhiều năng lượng, nó có thể làm cho cơ thể béo phì, đôi khi chẳng phải vì do dùng quá độ. Ở miệng, các vi khuẩn có thể sử dụng nó tạo ra acid tác dụng lên răng.

Vì vậy, để tránh lên cân, hỏng răng, cũng như ở các bệnh nhân mắc chứng tiểu đường, người ta buộc lòng phải kiêng cử hoặc dùng đường ít lại, kiêng kẹo, kiêng kem, bỏ chè, bỏ nước ngọt,… hay tốt hơn, tìm kiếm một chất thay thế. Chất nầy cốt yếu phải sinh ra năng lượng ít hơn hoặc có độ ngọt lớn để dùng số lượng nhỏ lại. Dù sao, nó phải thỏa mãn những điều kiện không được phân hủy trong miệng khi có nước bọt tác dụng vào và nhất là không được biến đổi trong môi trường acid của dạ dày như đường. Những chất này không có tính chất dinh dưỡng, đặc biệt là có vị ngọt cao gấp cả trăm lần so với đường nhung lại cho rất ít calorie chỉ có khoảng 2,2 calo cho mỗi gói nhỏ trong khi chỉ cần một muỗng cà phê đường sinh ra tới 16 calo.

Các chất hóa học này được sử dụng nhiều trong các ngành công nghệp chế biến thực phẩm đồ ăn, nước giải khát và có thể được con người sử dụng hằng ngày. Chúng rất rẻ tiền và tiện nhưng là chất hóa học nên người ta rất e ngại rằng chúng sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe nếu sử dụng lâu dài. Qua một số nghiên cứu về tác hại của đường hóa học thì saccharin đã bị cấm sử dụng ở một nghiệm cho thấy nó tạo ung thư bàng quang ở loài chuột. Đối với những người mắc bệnh phenylketonuria thì không nên dùng aspatame.

Đây là bệnh di truyền rất hiếm thấy, trong đó vì sự lệch lạc của một gene không thể sản xuất được một enzyeme khử bỏ chất phenylalanine. Khi ăn vào aspartame sẽ phân thành aspartid acid và phenylalanine, chất này tích tụ trong não sẽ gây tổn hại cho hệ thần kinh trung ương và có thể dẫn đến tử vong.[8] Trước các nguy hại này của các chât hóa học, tâm lý chung của người tiêu dùng là tìm ra các sản phẩm từ thiên nhiên. Trong nhóm những chất tạo vị ngọt n 2 thiên nhiên , cây Cỏ ngọt càng ngày càng được nhiều người chú ý đến nhất là nhóm chất stevioside có trong cây cỏ ngọt, Đặc tính quan trọng là cây cỏ ngọt có hàm lượng đường rất cao và là nguyên liêu sạch có thể làm ngọt các loại thức ăn và đồ uống mà không gây độc hại cho người vì vậy có thể tay thế đường hóa học. Để biết được quá trình stevioside kết tinh thế nào tôi tiến hành “Nghiên cứu quá trình kết tinh stevioside từ dịch chiết cây cỏ ngọt”.

Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu được phương pháp phù hợp cho việc kết tinh đường stevioside. Yêu cầu - xác định sắc ký và đường chuẩn stevioside. - xác định hàm lượng stevioside có trong cây cỏ ngọt. - xác địnhhàm lượng stevioside có trong dịch chiết cây cỏ ngọt.

- Tìm ra phương pháp tối ưu và hiệu quả trong 4 phương pháp sau. - Kết tinh bằng kết tinh lạnh. - Kết tinh bằng thả mầm tinh thể. - Kết tinh bằng cô đặc và sấy khô.

- Kết tinh bằng máy sấy phun. - Kết tinh được sản phẩm stevioside và ứng dụng vào sản xuất công nghiệp tăng hiệu quả lớn nhất khi kết tinh stevioside. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Thực hiện đề tài giúp sinh viên có thể bổ sung kiến thức thực tiễn quan trọng cho lý thuyết đã học, có thêm kinh nghiệm nghiên cứ khoa học.

- Biết được phương pháp nghên cứu một vẫn đề khoa học, xử lý và phân tích số liệu, cách trình bày một báo cáo khoa học. - Kết tinh được stevioside từ dịch cây cỏ ngọt, có thể thay thế đường hóa học. Ý nghĩa thực tiễn - Đường này có thể dùng thay thế đường mía và đường hóa học. - Đề suất công nghệ sản xuất đường stevioside từ dịch cây cỏ ngọt.

- Trong công nghiệp thực phẩm, stevioside làm tăng độ ngọt mà không làm tăng năng lượng của thực phẩm. - Đây là sản phẩm tự nhiên hoàn toàn, phù hợp với sức khỏe của con người. n 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cây cỏ ngọt.

Giới thiệu chung Tên thường gọi: Cỏ ngọt hay cỏ đường, cỏ mật, cỏ cúc; Tên khoa học: Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsley; Tên đồng nghĩa: Eupatorium rebaudianum Bert [1]; 2. Phân loại khoa học [1] Giới : Plantae Bộ : Asterales Họ : Asteraceae Tông : Eupatorieace Chi : stevia 2. Phân loại theo loài Cỏ ngọt có khoảng 240 loài có nguồn gốc từ vùng Nam Mỹ, Trung Mỹ, Mexico và một vài tiểu bang miền nam Hoa Kỳ. Một số loài cỏ ngọt tiêu biểu sau: - Stevia eupatoria - Stevia plummerae - Stevia rebaudiana - Stevia salicifolia - Stevia serrata Tuy nhiên các nhà khoa học đã khảo sát trên 184 loài cỏ ngọt thì có khoảng 18 loài có thể tạo vị ngọt nhưng chất ngọt trong 18 loài này stevia ribaudiana là loài cho chất ngọt nhiều nhất.

Nguồn gốc cây cỏ ngọt Có nguồn gốc từ thung lũng Rio Monday nằm ở đông bắc Panama Trung Mỹ Vào thế kỉ 16, các thủy thủ người Tây Ba Nha đã từng đề cập đến loại thảo mộc này nhưng đến năm 1888 các nhà thực vật học người Paraguay là Mises Santiago Bertoni mới phân loại và chính thức đặt tên gọi là Stevia rebaudianoa Bertoni. n 4 Từ ngàn năm nay thổ dân Gurani người Paraguay đã dùng loại thảo mộc này làm dịu ngọt các loại thức ăn, nước uống có tính đắng và cũng để trị một số bệnh béo phì,tim mạch, cao huyết áp. Mô tả cây Cây thảo nhỏ, sống nhiều năm, cao 0,5-0,6m, có khi đến 1m. Thân cứng mọc thẳng, có rãnh dọc và nhiều lông mịn, ít phân nhánh.

Lá mọc đôi, hình mác hoặc hình bầu dục, gốc thuôn, đầu tù hoặc hơi nhọn, dài 5-7cm, rộng 1-1,5cm, có 3 gân, 4-6 đôi răng nhọn ở phân nửa về phía đầu lá, hai mặt có lông trắng mịn, nhấm lá thấy có vị ngọt rất đậm, cuống lá rất ngắn. Hoa lưỡng tính, tụ họp thành đầu trắng ở ngọn thân. Quả bé, không có mào lông, hạt không có hột nhũ. Mùa hoa: tháng 5-9 Bộ phận dùng: Phần trên mặt đất của cây cỏ ngọt.1 : Cây Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsley) 2.

Thành phần hóa học của cây cỏ ngọt. Cỏ ngọt bao gồm carbohydrate (61,93% dw – trọng lượng khô), protein (11,41% dw), chất xơ thô (15,52% dw), khoáng chất (K, 21,15; Ca, 17,7; Na, 14,93; n 5 Mg, 3,26 và Cu, 0,73; Mn, 2,89; Fe, 5,89 và Zn, 1,26 mg/100g dw) và các axit amin thiết yếu.1: Thành phần của cỏ ngọt.[11] Thành phần % dựa trên trọng lượng khô Độ ẩm 5,37 Protein 11,41 Chất béo 3,73 Xơ thô 15,52 Tro 7,41 Carbohydrates 61,93 Đường khử 5,88 Đường không khử 9,77 Tổng số carbohydrates hòa tan 15,65 2. Thành phần axit amin. Về thành phần các axit amin, các dữ liệu cho thấy lá Stevia khô chứa các axit amin thiết yếu (arginin, lysine, histidine, phenyl alanine, leucine, methionine, valine, therionine và isolucine) với lượng cao hơn so với những khuyến cáo của FAO và WHO cho người lớn hàng ngày cũng như các axit amin không thiết yếu (aspartate, serine, glutamic, proline, glycine, alanine, cystine và tyrosine).

Kết quả tương tự báo cáo rằng có 20 amino acid, 9 axit amin được xác định là acid glutamic, aspartic acid, lysine, serine, isoleucine, alanine, proline, tyrosine và methionine.2 : Thành phần axit amin của cỏ ngọt. [11] Amino axit thiết yếu Amino axit không thiết yếu Hàm lượng Hàm lượng(g/100g) Tên Tên (g/100g) Lá stevioside FAO/WHO Lá stevioside Arginin 0,45 0,35 Aspartate 0,37 Lysine 0,70 0,58 Serine 0,46 Histidine 1,13 0,18 Glutamic 0,43 Phenyl alanine 0,77 0,63 Proline 0,17 Leucine 0,98 0,66 Glycine 0,25 Methionine 1,45 0,25 Alanine 0,56 Valine 0,64 0,35 Cystine 0,40 Therionine 1,13 0,34 Tyrosine 1,08 Isolucine 0,42 0,28 Tổng 7,67 3,62 Tổng 3,72 2. Hàm lượng khoáng chất. Cỏ ngọt chứa một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng quan trọng.

Điều này cho thấy cỏ ngọt là một thành phần cần thiết để bảo vệ cơ thể, điều chỉnh và duy trì quá trình trao đổi chất khác nhau. Kali, canxi, magiê, natri và chất dinh dưỡng quan trọng, đã được tìm thấy với lượng hợp lý trong lá cỏ ngọt. Kẽm và mangan được coi là vi chất dinh dưỡng chống oxy hóa và do đó, sự hiện diện của chúng có thể thúc đẩy hệ thống miễn dịch và phòng chống các bệnh. Sắt là một yếu tố cần thiết cho tổng hợp hemoglobin.

Lượng sắt cao trong lá Stevia rất hữu ích trong việc duy trì mức huyết cầu tố bình thường trong cơ thể. Hơn nữa, lá Stevia cũng có thể được sử dụng để chống thiếu sắt, thiếu máu và rối loạn dinh dưỡng.3 : Thành phần khoáng của cỏ ngọt [11] Khoáng vi Hàm Khoáng vĩ mô Hàm lượng(mg/100g) lượng lượng(mg/100g) K 21,15 Cu 0,73 Ca 17,70 Mn 2,89 Na 14,93 Fe 5,89 Mg 3,26 Zn 1,26 2. Chất diệp lục (A và B), carotenoids trong cỏ ngọt.4 : Thành phần chất màu của cỏ ngọt Lá tươi Lá khô Nội dung % giảm Nồng độ Nồng độ của chất mg/100g mg/100g màu khi phơi khô Chlorophyll A 77,40 40,71 47,40 Chlorophyll B 46,39 27,22 41,32 Carotenoids 30,50 7,67 74,85 Tổng 154,29 75,60 50,99 2. Các chất tạo ngọt chính trong cây cỏ ngọt.

Stevioside Công thức hóa học : C38H60O18 Công thức cấu tạo: n 8 Hình 2.2: Cấu trúc hóa học Stevioside - Stevioside là tinh thể hình kim, điểm nóng chảy 202-204°C, ít tan trong cồn. - Độ ngọt gấp 110- 270 (300) lần đường sucurose. Vì vậy nó cho ta cảm giác rất ngọt, không tạo caloric và ổn định ở nhiệt độ cao 198°C, nhưng không trở nên đậm màu hay tạo Caramen đặc. - Hàm lượng : 4-13% chất khô.

- Tinh thể hút ẩm mạnh. - 1 gram tan trong 800ml nước. Tan trong Dioxane. Tan ít trong alcohol 2.

Steviol Công thức hóa học : C20H30O3 Công thức cấu tạo : Hình 1.3: steviol n 9 Steviol là thành phần không đường của glusides, nó là cơ sở để xây dựng nên các phân tử đường khác. Vd: stevioside và rebaudioside A. Steviolbioside - Công thức cấu tạo: R1 là H, R2 là G-G Hình 2.4: Steviolbioside - Là chất có hàm lượng rất nhỏ trong cây cỏ ngọt. - Bên cạnh Stevioside, số lượng ít hơn nhưng ngọt hơn stevioside 1,2-1,5 lần.

Rebaudioside A - Công thức hóa học: C44H7O2.3H2O - Công thức cấu tạo: R1 là G, R2 là G (2G) - Rebaudioside A là chất kết tinh không màu, điểm nóng chảy là 242-2440C, có độ ngọt rất cao bằng 130-320 lần đường surcose. - Hàm lượng: 2-4% lượng chất khô. Rebaudioside B - Công thức hóa học : C38H60O18.