Chương 1: Tổng quan μg/100g Hình 1.3: Hàm lƣợng lycopene trong một số loại rau quả [70] 1.2 Tính chất hóa học lycopene [26] Công thức phân tử: (C40H56) Trọng lƣợng phân tử: 536,85 g/mol Hình 1.4: Công thức cấu tạo của lycopene 6 Chương 1: Tổng quan Tên khoa học: (6E, 8E, 10E, 12E, 14E, 16E, 18E, 20E, 22E, 24E, 26E)-2,6,10,14,19,23,27,31-octamethyldotriaconta-2,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24, 26,30- tridecaen. Tính chất: [40] + Tinh thể hình kim màu đỏ tía, không mùi. + Nhiệt độ nóng chảy: 172-175oC. + Lycopene tƣơng đối ổn định ở nhiệt độ cao.
+ Độ tan: tan trong cloroform, hexan, benzen, cacbon disulfid, acetone, petroleum ether và dầu. Hầu nhƣ không tan trong nƣớc, methanol, etanol. + Tính ổn định: nhạy cảm với ánh sáng, oxy, nhiệt độ cao, acid, chất xúc tác, các ion kim loại. + Hấp thụ cực đại (trong ete petrol) tại các bƣớc sóng là 361, 446, 472, 505 ).3 Tác dụng của lycopene tới sức khỏe Tác dụng chống oxy hóa + Lycopene là chất chống oxy hóa mạnh nhất trong các họ carotenoid, ngăn ngừa sự hủy hoại oxy hóa của thể nhiễm sắc nên góp phần điều trị bệnh mạch vành tim và ung thƣ.
Lycopene có khả năng bắt giữ oxy đơn bội (gấp 2 lần so với β-carotene, gấp 10 lần so với α-tocopherol) và làm giảm tác dụng gây đột biến theo thử nghiệm của Ames. Lycopene dùng riêng kích thích đƣợc sự biệt hóa tế bào, giúp ngăn ngừa và sửa chữa các tế bào bị hủy hoại. 7 Chương 1: Tổng quan + Lycopene ức chế sự oxy hóa của ADN, là vật liệu di truyền, mà ADN nếu bị oxy hóa sẽ có thể dẫn đến một số dạng ung thƣ do làm thay đổi cấu trúc và chức năng của thể nhiễm sắc. Với nồng độ thấp, lycopene kết hợp với vitamin D3 có tác dụng hiệp đồng trong ức chế tăng sinh tế bào, đẩy mạnh sự biệt hóa tế bào.
+ Đánh giá sự liên quan giữa hàm lƣợng các carotenoid (bao gồm lycopene), selen và retinol với ung thƣ, chỉ thấy có lycopene làm giảm đƣợc nguy cơ ung thƣ vú. Nồng độ lycopene nghịch biến với nguy cơ ung thƣ buồng trứng, chủ yếu ở phụ nữ sau mãn kinh. Lycopene chữa rối loạn lipid máu và bệnh tim mạch [58] + Uống lycopene 60 mg/ngày trong 3 tháng liền làm giảm đáng kể nồng độ cholesterol toàn phần, giảm 14% LDL-cholesterol trong máu. Những bệnh nhân có nồng độ lycopene trong mô mỡ cao giảm nguy cơ bệnh tim 33% so với bệnh nhân có nồng độ lycopene trong máu thấp.4 Ứng dụng của lycopene trong công nghệ thực phẩm + Lycopene đƣợc dùng nhƣ chất màu tự nhiên trong thực phẩm.
+ Lycopene thƣờng đƣợc sử dụng trong các thực phẩm chức năng.3 Tổng quan về các phƣơng pháp trích ly β-carotene và lycopene 1.1 Phương pháp trích ly bằng soxhlet 1.1 Nguyên tắc trích ly Mẫu đƣợc gói trong giấy lọc, đặt vào vật chứa xốp và đƣợc trích ly liên tục bằng dung môi ngƣng tụ. 8 Chương 1: Tổng quan nƣớc ra nƣớc vào Hình 1.5: Sơ đồ thiết bị soxhlet Thời điểm kết thúc quá trình trích ly Muốn biết quá trình trích ly đã cạn kiệt chƣa, tháo phần ống ngƣng hơi, dùng pipet hút lấy vài giọt dung dịch trong bình chứa mẫu, nhỏ lên mặt kính hoặc giấy lọc và để dung môi bay hơi hết. Nếu không thấy để lại vết thì đã trích ly kiệt, nếu thấy vết thì phải trích ly thêm một thời gian nữa.2 Ưu nhược điểm Ƣu điểm + Chỉ sử dụng lƣợng dung môi ít mà vẫn có thể trích ly kiệt đƣợc hoạt chất. + Sự ly trích tự động, liên tục.
Nhƣợc điểm + Không trích ly đƣợc lƣợng lớn mẫu nên chỉ thích hợp cho các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. 9 Chương 1: Tổng quan + Trong suốt quá trình trích ly, mẫu luôn có nhiệt độ bằng nhiệt độ sôi của dung môi nên những hợp chất kém bền nhiệt nhƣ carotenoid có thể bị phân giải.2 Phương pháp ngâm dầm (phương pháp tẩm trích) 1.1 Nguyên tắc trích ly Phƣơng pháp ngâm dầm đƣợc thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng cách trộn hỗn hợp nguyên liệu với dung môi phù hợp (tỉ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:5 hoặc 1:10), cho vào bình chứa, đóng nắp lại, để hỗn hợp trong vài ngày, thỉnh thoảng lắc hoặc khuấy trộn. Quá trình đƣợc lặp lại một hoặc hai lần bằng cách thay dung môi mới, dịch trích đƣợc cho vào lọ riêng bảo quản. Bã sau cùng của quá trình trình ly đƣợc lấy ra bằng máy ép cơ học hoặc máy ly tâm.
Động lực của phƣơng pháp trích ly ngâm dầm là sự chênh lệch nồng độ bên trong nguyên liệu và môi trƣờng dung môi và bởi quá trình khuấy, lắc liên tục.2 Ưu nhược điểm Ƣu điểm + Nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi nên dễ dàng cho việc khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ lên hiệu suất trích ly. + Thiết bị đơn giản, dễ sử dụng. + Thích hợp cho cả trích ly thử nghiệm và ở quy mô lớn. Nhƣợc điểm + Thời gian dài có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần.3 Phương pháp trích ly liên tục bằng dung môi 1.1 Nguyên tắc trích ly Dòng nguyên liệu đƣợc vận chuyển trong một ống dẫn ngƣợc chiều với dòng dung môi hoặc có thể dội nhiều đợt dung môi hoặc dịch trích loãng lên nguyên liệu.
10 Chương 1: Tổng quan 1.2 Ưu nhược điểm Ƣu điểm + Nồng độ chất cần trích cao. + Tỉ lệ sử dụng dung môi và nguyên liệu giảm. Nhƣợc điểm + Hệ số sử dụng thiết bị thấp (45%), có thể dễ cháy nổ hơn khi dung môi tiếp xúc với không khí trong thiết bị. + Hệ thống tuần hoàn dung môi phức tạp, phải dùng bơm nhiều.4 Phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng Vi sóng là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng.
Sóng điện từ này đƣợc đặc trƣng bởi: + Tần số f, tính bằng Hetz (Hz = cycles/s), là chu kỳ của trƣờng điện từ trong một giây, nằm giữa 300 MHz và 30 GHz. + Vận tốc c là 300. + Độ dài sóng l (cm) là đoạn đƣờng đi của vi sóng trong một chu kỳ, liên hệ với tần số theo công thức l = c/f.1 Nguyên tắc trích ly Dƣới tác dụng của vi sóng, nƣớc trong các tế bào thực vật bị nóng lên, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô bị vỡ ra. Các chất thoát ra bên ngoài và đƣợc lôi cuốn theo hơi nƣớc sang hệ thống ngƣng tụ (phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ bên ngoài nguyên liệu (phƣơng pháp tẩm trích).
11 Chương 1: Tổng quan 1.2 Ưu nhược điểm Ƣu điểm + Ƣu điểm chính của trích ly hỗ trợ vi sóng là có thể trích ly đồng thời nhiều mẫu và nhanh hơn trích ly soxhlet. + Các chất sau trích ly ít thay đổi tính chất. Nhƣợc điểm + Trích ly bằng vi sóng thƣờng dùng các dung môi dễ cháy nổ, nên khi trích ly những chất có liên kết mạnh mẽ với bức xạ, làm tăng nhiệt độ nhanh chóng gây nên mối nguy tiềm tàng.5 Phương pháp sử dụng sóng siêu âm 1.1 Khái niệm sóng siêu âm Sóng siêu âm là sóng âm có tần số lớn hơn 20 kHz. [30] Giới hạn trên của tần số sóng siêu âm thƣờng là 5 MHz đối với chất khí và 500 MHz đối với chất lỏng hay chất rắn.
[38] Sóng siêu âm có những đặc tính của sóng âm nhƣ: phản xạ, nhiễu xạ, giao thoa và có thể truyền qua chất khí, lỏng, rắn. [56] Thiết bị siêu âm Thiết bị siêu âm hiện nay gồm: bể siêu âm và thanh siêu âm. 12 Chương 1: Tổng quan Thanh siêu âm có những thuận lợi hơn bể siêu âm nhƣ: có sự đồng nhất cao hơn trong việc phân bố năng lƣợng, công suất siêu âm không bị giảm theo thời gian siêu âm nên ít lãng phí năng lƣợng cung cấp cho hoạt động của thanh siêu âm và do mức độ tập trung năng lƣợng cao nên năng lƣợng giải phóng ra từ thanh siêu âm cao hơn bể siêu âm.2 Cơ chế sóng siêu âm hỗ trợ quá trình trích ly Sóng siêu âm hỗ trợ tốt cho quá trình trích ly có thể đƣợc giải thích dựa trên các hiệu ứng khi sóng siêu âm truyền qua một hệ chất lỏng, đó là hiện tƣợng sủi bong bóng và hiện tƣợng vỡ bong bóng. Chúng gây ra các hiệu ứng vật lý và hóa học có tác động tích cực đến hiệu quả của quá trình trích ly.
Nhìn chung, cơ chế của sóng siêu âm giúp làm tăng khả năng trích ly so với quy trình trích ly truyền thống là dựa trên những nguyên nhân sau: + Sóng siêu âm tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu: làm bẻ gãy thành tế bào hoặc tạo các rãnh nứt hoặc các lỗ hổng ở bề mặt tế bào giúp quá trình phóng thích các cấu tử chất tan vào môi trƣờng trích ly đƣợc dễ dàng và nhanh chóng. [13] + Tăng khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách, gia tăng tốc độ khuếch tán nội phân tử và ngoại phân tử đồng thời giúp dịch chuyển các chất cần trích ly ra ngoài môi trƣờng trích ly.3 Ưu nhược điểm Ƣu điểm + Thiết bị đơn giản, dễ thực hiện. + Thời gian trích ly ngắn. Nhƣợc điểm + Chủ yếu dùng với những trích ly thử nghiệm ở quy mô nhỏ.
13 Chương 1: Tổng quan 1.6 Phương pháp trích ly bằng dung môi siêu tới hạn [68] 1.1 Chất lỏng siêu tới hạn Định nghĩa Đối với mỗi chất thông thƣờng, dƣới một điều kiện nhất định chúng sẽ tồn tại ở một trong 3 trạng thái rắn, lỏng và khí. Nếu nén chất khí tới một áp suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng. Tuy nhiên, có một giá trị áp suất mà ở đó, nếu nâng dần nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không thể trở về trạng thái khí, mà rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn. Vật chất ở trạng thái này mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng, nghĩa là dung môi đó mang tính trung gian giữa khí và lỏng.
Chất lỏng siêu tới Chất lỏng hạn Áp Chất rắn suất Chất khí Pc Nhiệt độ Tc Hình 1.6: Biểu đồ mô tả vùng tới hạn 1.6 cho biết khi nào hợp chất ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí. Điểm ba là nơi ba trạng thái giao nhau. Các đƣờng cong là nơi hai trạng thái cùng hiện diện. Quan sát dọc theo “đƣờng cong khí - lỏng”, hƣớng lên cao, sẽ gặp một điểm, nơi đó nồng độ của khí và lỏng bằng nhau, điểm này đƣợc gọi là điểm siêu tới hạn.
Vật chất có nhiệt độ và áp suất cao hơn điểm tới hạn gọi là chất lỏng siêu tới hạn.
