Luận văn tốt nghiệp: Trích ly β-carotene và lycopene từ bột gấc bằng CO2 siêu tới hạn

Luận văn nghiên cứu quy trình trích ly β-carotene và lycopene từ bột gấc bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn, so sánh và đánh giá hiệu quả thu hồi.

• Tác giả: Phạm Nam Khoa
• Người hướng dẫn: ThS. Hoàng Minh Nam
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Trích Ly β-Carotene Và Lycopene Từ Bột Gấc Bằng CO2 Siêu Tới Hạn
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Khám phá Gấc Nguồn β carotene và lycopene tự nhiên

Gấc, với tên khoa học là Momordica cochinchinensis, là một loại quả bản địa của Việt Nam, được mệnh danh là “siêu thực phẩm” nhờ giá trị dinh dưỡng vượt trội. Trong quả gấc chứa hàm lượng rất cao các hợp chất có hoạt tính sinh học, nổi bật nhất là β-carotene và lycopene. Các hợp chất này thuộc nhóm carotenoid, là những chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh mẽ, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người. Dầu gấc chiết xuất từ màng hạt gấc có chứa hàm lượng β-carotene cao gấp 1,8 lần so với dầu gan cá thu và gấp 10 lần so với cà rốt. Theo nghiên cứu trong tài liệu gốc, hàm lượng β-carotene trong 100g gấc có thể lên tới 52,520 µg, cao nhất trong các loại thực phẩm thông dụng. Tương tự, hàm lượng lycopene trong gấc cũng cao gấp 70 lần so với cà chua. Chính vì nguồn dưỡng chất quý giá này, việc nghiên cứu các phương pháp trích ly β-carotene, lycopene từ gấc để tạo ra dầu gấc nguyên chất có giá trị cao đang nhận được sự quan tâm lớn. Sản phẩm thu được không chỉ là nguồn tiền vitamin A dồi dào mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm. Việc khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên này đòi hỏi một công nghệ chiết xuất tiên tiến, vừa đảm bảo hiệu suất chiết xuất cao, vừa bảo toàn được hoạt tính của các hợp chất nhạy cảm.

1.1. Thành phần hóa học và giá trị của dầu gấc nguyên chất

Dầu gấc là một kho báu dinh dưỡng, chứa nhiều thành phần quý giá. Thành phần nổi bật nhất là β-carotene và lycopene. Bên cạnh đó, dầu gấc còn chứa Vitamin E ở dạng α-tocopherol tự nhiên, có tác dụng mạnh trong việc làm đẹp da và hỗ trợ cơ quan sinh sản. Các axit béo không no như Acid Linoleic (Omega 6) và Acid Oleic (Omega 9) cũng góp phần vào giá trị của dầu gấc, giúp bền vững thành mạch máu và phát triển hệ thần kinh. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các hợp chất trong dầu gấc nguyên chất có khả năng làm vô hiệu hóa các chất gây ung thư, đặc biệt là ung thư vú và tuyến tiền liệt.

1.2. Vai trò của β carotene Nguồn tiền vitamin A dồi dào

β-carotene là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm carotenoid, được biết đến là tiền vitamin A. Khi vào cơ thể, nó sẽ được chuyển hóa thành Vitamin A, một vi chất thiết yếu cho thị lực, giúp phòng tránh bệnh khô mắt và quáng gà. Ngoài ra, β-carotene còn là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự do, từ đó giúp ngăn ngừa lão hóa, bảo vệ màng tế bào khỏi tổn thương và giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch cũng như một số loại ung thư. Cơ thể người không tự tổng hợp được β-carotene mà phải bổ sung từ thực phẩm, và gấc chính là một trong những nguồn cung cấp dồi dào nhất.

1.3. Lycopene Chất chống oxy hóa tự nhiên mạnh mẽ nhất

Lycopene cũng là một carotenoid tạo nên sắc tố đỏ đặc trưng cho gấc và cà chua. Nó được công nhận là chất chống oxy hóa tự nhiên có hoạt tính mạnh nhất, hiệu quả hơn Vitamin E gấp 100 lần trong việc trung hòa các gốc tự do. Nhờ khả năng này, lycopene giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương oxy hóa, làm giảm nguy cơ mắc các bệnh ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vú và ung thư dạ dày. Các nghiên cứu cho thấy lycopene tích tụ trong các mô của cơ thể, đặc biệt là gan và tuyến thượng thận, giúp tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ sức khỏe tổng thể. Việc thu nhận lycopene từ gấc mang lại tiềm năng lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm chức năng.

II. Thách thức từ các phương pháp tách chiết carotenoid cũ

Việc tách chiết carotenoid từ các nguồn thực vật như gấc từ lâu đã được thực hiện bằng các phương pháp truyền thống. Hai phương pháp phổ biến là trích ly Soxhlet và ngâm dầm. Mặc dù có khả năng chiết kiệt các hoạt chất, các kỹ thuật này tồn tại nhiều nhược điểm đáng kể. Cả hai phương pháp đều phụ thuộc vào dung môi hữu cơ, điển hình là n-hexane, một chất có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường nếu không được loại bỏ hoàn toàn khỏi sản phẩm cuối cùng. Nguy cơ tồn dư dung môi là một rào cản lớn khi ứng dụng sản phẩm trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Hơn nữa, quá trình trích ly Soxhlet đòi hỏi gia nhiệt dung môi trong thời gian dài, có thể lên đến vài ngày. Nhiệt độ cao làm suy giảm và phá hủy các hợp chất có hoạt tính sinh học nhạy cảm như β-carotene và lycopene, làm giảm chất lượng và hiệu quả của dầu gấc. Phương pháp ngâm dầm tuy không dùng nhiệt nhưng lại tốn rất nhiều thời gian, có thể kéo dài hàng tuần và tiêu thụ một lượng lớn dung môi. Những hạn chế này thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm một công nghệ chiết xuất sạch và hiệu quả hơn, có khả năng khắc phục các nhược điểm của phương pháp cũ, đặc biệt là trong bối cảnh yêu cầu về an toàn và chất lượng sản phẩm ngày càng khắt khe.

2.1. Phân tích nhược điểm của phương pháp Soxhlet và ngâm dầm

Phương pháp Soxhlet, dù trích kiệt được hoạt chất, lại có nhược điểm chí mạng là nhiệt độ cao. Các hợp chất carotenoid như β-carotene và lycopene rất kém bền nhiệt, dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ sôi của dung môi trong thời gian dài. Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất chiết xuất thực tế mà còn làm mất đi hoạt tính sinh học của sản phẩm. Trong khi đó, phương pháp ngâm dầm tuy an toàn hơn về nhiệt độ nhưng lại kém hiệu quả, đòi hỏi thời gian dài và lượng dung môi khổng lồ. Quá trình này cũng khó kiểm soát và không phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp.

2.2. Nguy cơ tồn dư dung môi và suy giảm hoạt tính sinh học

Việc sử dụng các dung môi hữu cơ như n-hexane trong các phương pháp truyền thống luôn tiềm ẩn nguy cơ tồn dư trong sản phẩm cuối cùng. Dư lượng dung môi có thể gây độc hại cho người tiêu dùng. Ngoài ra, quá trình cô đặc dung môi sau chiết xuất thường phải dùng nhiệt, một lần nữa đặt các hợp chất có hoạt tính sinh học vào nguy cơ bị phân hủy. Ánh sáng và oxy trong quá trình thao tác cũng là các yếu tố góp phần làm suy giảm chất lượng carotenoid. Do đó, sản phẩm thu được thường có độ tinh khiết không cao và hoạt tính không được bảo toàn trọn vẹn.

III. Phương pháp trích ly β carotene bằng CO2 siêu tới hạn

Để khắc phục những hạn chế của phương pháp truyền thống, công nghệ chiết xuất CO2 siêu tới hạn hay công nghệ SFE (Supercritical Fluid Extraction) đã nổi lên như một giải pháp đột phá. Đây là một công nghệ chiết xuất sạch, sử dụng Carbon Dioxide (CO2) ở trạng thái siêu tới hạn làm dung môi. Trạng thái siêu tới hạn xảy ra khi một chất được nén và gia nhiệt vượt qua điểm nhiệt độ tới hạn (TC) và áp suất tới hạn (PC). Ở trạng thái này, CO2 mang những đặc tính ưu việt: có tỷ trọng tương đương chất lỏng, giúp hòa tan tốt các chất không phân cực như carotenoid, nhưng lại có độ nhớt và sức căng bề mặt thấp như chất khí, cho phép thẩm thấu sâu vào nguyên liệu và tăng cường khả năng truyền khối. Đặc biệt, CO2 là một dung môi xanh: không độc, không cháy, không ăn mòn, rẻ tiền và dễ kiếm. Sau quá trình trích ly, chỉ cần giảm áp suất, CO2 sẽ chuyển về dạng khí và bay hơi hoàn toàn, để lại sản phẩm chiết xuất tinh khiết, không lẫn tạp chất hay tồn dư dung môi. Quá trình này được thực hiện trong hệ thống kín, không có oxy và ánh sáng, giúp bảo vệ hoàn hảo các hợp chất nhạy cảm khỏi sự phân hủy, đảm bảo thu hồi dầu gấc nguyên chất với chất lượng cao nhất.

3.1. Nguyên lý cơ bản của công nghệ SFE Supercritical Fluid Extraction

Nguyên lý của công nghệ SFE dựa trên khả năng hòa tan độc đáo của lưu chất ở trạng thái siêu tới hạn. Khi CO2 đạt đến điều kiện siêu tới hạn (trên 304.1 K và 7.4 MPa), nó trở thành một dung môi hiệu quả. Bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và áp suất, người ta có thể thay đổi tỷ trọng của CO2, từ đó điều chỉnh được khả năng hòa tan và tính chọn lọc của nó đối với các chất khác nhau. Dòng CO2 siêu tới hạn sẽ đi qua khối nguyên liệu (bột màng hạt gấc), hòa tan các hợp chất mục tiêu như β-carotene và lycopene, sau đó được dẫn đến bình tách. Tại đây, áp suất được hạ xuống, CO2 mất khả năng hòa tan và giải phóng các chất đã chiết xuất.

3.2. Ưu điểm của CO2 Dung môi xanh trong chiết xuất sạch

CO2 được xem là dung môi xanh lý tưởng cho ngành thực phẩm và dược phẩm. Điểm tới hạn của CO2 (31°C, 74 bar) tương đối thấp, giúp quá trình chiết xuất diễn ra ở nhiệt độ ôn hòa, bảo vệ các hợp chất nhạy cảm với nhiệt. CO2 không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường và có thể được tái sử dụng trong một chu trình khép kín. Quan trọng nhất, việc tách CO2 ra khỏi sản phẩm rất đơn giản và triệt để, đảm bảo sản phẩm cuối cùng hoàn toàn không có dư lượng dung môi. Đây là một ưu thế vượt trội so với các phương pháp sử dụng dung môi hữu cơ.

IV. Hướng dẫn tối ưu hóa quá trình trích ly carotenoid từ gấc

Để đạt được hiệu suất chiết xuất cao nhất khi trích ly β-carotene, lycopene từ gấc, việc tối ưu hóa quá trình trích ly là vô cùng quan trọng. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả của công nghệ SFE bao gồm áp suất, nhiệt độ, thời gian trích ly, lưu lượng dòng CO2 và việc sử dụng đồng dung môi. Tài liệu nghiên cứu gốc cho thấy, khi tăng áp suất, tỷ trọng của CO2 tăng lên, dẫn đến khả năng hòa tan carotenoid tốt hơn và làm tăng hiệu suất thu hồi. Nhiệt độ cũng có tác động kép: tăng nhiệt độ làm tăng áp suất hơi của chất tan, giúp chúng dễ tách khỏi nguyên liệu, nhưng đồng thời lại làm giảm tỷ trọng của CO2. Do đó, cần tìm ra một khoảng nhiệt độ và áp suất tối ưu để cân bằng hai yếu tố này. Thời gian trích ly cũng cần được khảo sát để đảm bảo chiết xuất kiệt các hoạt chất mà không gây lãng phí năng lượng. Một trong những cải tiến quan trọng là sử dụng một lượng nhỏ đồng dung môi, chẳng hạn như ethanol, để tăng độ phân cực của CO2, giúp hòa tan tốt hơn các hợp chất carotenoid, từ đó cải thiện đáng kể hiệu quả quá trình.

4.1. Ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ đến hiệu suất chiết xuất

Áp suất là yếu tố quyết định đến tỷ trọng và khả năng hòa tan của CO2 siêu tới hạn. Nghiên cứu của Baysal và cộng sự cho thấy, khi tăng áp suất từ 200 bar lên 300 bar, hiệu suất chiết xuất β-carotene từ phế phẩm cà chua tăng hơn gấp đôi. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình. Tăng nhiệt độ trong điều kiện đẳng áp sẽ làm tăng khả năng khuếch tán, nhưng lại giảm tỷ trọng dung môi. Do đó, việc xác định các điều kiện siêu tới hạn tối ưu (ví dụ: áp suất 300 bar, nhiệt độ 60°C) là chìa khóa để thu được lượng carotenoid cao nhất.

4.2. Vai trò của đồng dung môi ethanol trong thu hồi beta carotene

CO2 là dung môi không phân cực, do đó khả năng hòa tan các hợp chất có độ phân cực nhẹ như carotenoid còn hạn chế. Việc thêm một lượng nhỏ (thường dưới 10%) đồng dung môi phân cực như ethanol vào dòng CO2 có thể làm thay đổi đáng kể tính chất của dung môi. Ethanol giúp tăng khả năng solvat hóa, phá vỡ liên kết giữa carotenoid và nền nguyên liệu, từ đó giúp thu hồi beta-carotene và lycopene hiệu quả hơn. Nghiên cứu cho thấy phương pháp SFE có sử dụng ethanol làm đồng dung môi cho hiệu suất vượt trội so với SFE chỉ dùng CO2.

4.3. Tầm quan trọng của thời gian và lưu lượng dòng CO2

Thời gian và lưu lượng dòng CO2 ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ chiết kiệt nguyên liệu. Thời gian trích ly quá ngắn sẽ không đủ để dung môi tiếp xúc và hòa tan hết hoạt chất. Ngược lại, thời gian quá dài sẽ gây tốn kém năng lượng và chi phí vận hành. Nghiên cứu trên hoa bưởi và gấc đều chỉ ra rằng hiệu suất tăng nhanh trong vài giờ đầu và sau đó tăng chậm lại. Do đó, việc xác định thời gian tối ưu (ví dụ 3 giờ) là cần thiết. Tương tự, lưu lượng dòng CO2 cao sẽ giúp tăng tốc độ truyền khối nhưng cũng cần được cân đối với chi phí năng lượng.

V. So sánh hiệu quả và ứng dụng thực tiễn của dầu gấc

Kết quả từ luận văn gốc đã chứng minh rõ ràng sự ưu việt của phương pháp chiết xuất CO2 siêu tới hạn so với các phương pháp truyền thống. Thông qua việc phân tích hàm lượng carotenoid bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), các số liệu cho thấy hiệu suất chiết xuất β-carotene và lycopene từ bột màng hạt gấc bằng phương pháp SFE có bổ sung ethanol là cao nhất, vượt trội hơn hẳn so với phương pháp Soxhlet và ngâm dầm. Độ chọn lọc của SFE cũng cao hơn, giúp thu được sản phẩm tinh khiết, ít lẫn tạp chất không mong muốn. Dầu gấc thu được bằng công nghệ SFE có màu đỏ cam đậm đặc trưng, bảo toàn được hương vị và hoạt tính sinh học. Nhờ chất lượng vượt trội, ứng dụng dầu gấc ngày càng được mở rộng. Trong ngành dược phẩm, dầu gấc được bào chế thành dạng viên nang, dùng để bổ sung vitamin A, hỗ trợ điều trị các bệnh về mắt, tăng cường miễn dịch và phòng chống ung thư. Trong ngành thực phẩm, dầu gấc được dùng làm sắc tố thực phẩm tự nhiên, tạo màu cho các sản phẩm như xôi, bánh, hoặc bổ sung vào dầu ăn, sữa để tăng giá trị dinh dưỡng. Ngoài ra, trong mỹ phẩm, dầu gấc là thành phần quý giá trong các sản phẩm dưỡng da, chống lão hóa.

5.1. Phân tích hàm lượng carotenoid bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là kỹ thuật phân tích hiện đại, được sử dụng để định lượng chính xác hàm lượng β-carotene và lycopene trong dịch chiết. Phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác cao, cho phép tách riêng từng thành phần trong hỗn hợp phức tạp và xác định nồng độ của chúng dựa trên đường chuẩn. Các sắc ký đồ thu được từ phân tích HPLC đã cung cấp bằng chứng định lượng rõ ràng, khẳng định hiệu quả vượt trội của phương pháp SFE trong việc thu nhận lycopene và thu hồi beta-carotene.

5.2. Hiệu suất chiết xuất vượt trội của SFE so với phương pháp cũ

Các số liệu so sánh trực tiếp trong nghiên cứu cho thấy sự khác biệt lớn về hiệu quả. Ví dụ, hàm lượng β-carotene và lycopene thu được từ phương pháp SFE có đồng dung môi cao hơn đáng kể so với phương pháp Soxhlet và ngâm dầm trong cùng điều kiện nguyên liệu. Điều này chứng tỏ công nghệ SFE không chỉ là một công nghệ chiết xuất sạch mà còn là một phương pháp hiệu quả hơn về mặt sản lượng, giúp tối ưu hóa việc khai thác các hợp chất quý từ gấc.

5.3. Tiềm năng các ứng dụng dầu gấc trong dược phẩm và thực phẩm

Với hàm lượng cao các chất chống oxy hóa tự nhiên và tiền vitamin A, dầu gấc thu được từ công nghệ SFE có tiềm năng ứng dụng rất lớn. Sản phẩm có thể được phát triển thành các thực phẩm chức năng cao cấp, hỗ trợ sức khỏe tim mạch, thị lực và phòng ngừa ung thư. Nó cũng có thể được sử dụng làm chất tạo màu tự nhiên an toàn, thay thế cho các phẩm màu tổng hợp trong công nghiệp thực phẩm. Trong lĩnh vực mỹ phẩm, đặc tính chống lão hóa và dưỡng da của dầu gấc là cơ sở để tạo ra các dòng sản phẩm chăm sóc da cao cấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Gấc là một thực phẩm thuốc độc đáo của Việt Nam. Sử dụng gấc và các chế phẩm của gấc sẽ góp phần phòng và điều trị bệnh thiếu vitamin A ở trẻ em và tạo nguồn thực phẩm có chứa các chất kháng oxy hóa giúp ngăn ngừa nhiều loại bệnh ung thƣ. Trong gấc có chứa hàm lƣợng β-carotene và lycopene rất cao, là những hợp chất có giá trị sinh học cao và rất tốt đối với sức khỏe con ngƣời. Hiện nay có nhiều phƣơng pháp trích ly-carotene và lycopene từ gấc nhƣ trích ly Soxhlet, ngâm dầm dung môi và trích ly siêu tới hạn.

Nghiên cứu này đã so sánh hiệu quả trích ly của các phƣơng pháp trên, đánh giá các ảnh hƣởng đến quá trình trích ly β-carotene và lycopene bằng CO 2siêu tới hạn. Khảo sát so sánh giữa các phƣơng pháp trích ly β-carotene và lycopene nhƣng đặc biệt chú ý nhiều tới phƣơng pháp trích ly siêu tới hạn. Do công nghệ trích ly bằng lƣu chất siêu tới hạn dùng trong trích ly các dƣợc chất và hƣơng liệu từ ngồn thiên nhiên là một kỹ thuật đang đƣợc phát triển cạnh tranh với các kỹ thuật truyền thống do ƣu thế vƣợt trội, tạo các sản phẩm có độ tinh khiết cao, giảm ô nhiễm môi trƣờng và không để lại dƣ lƣợng hóa chất có hại cho sức khỏe con ngƣời, đây là những tiêu chí quan trọng trong sản xuất các chế phẩm hóa dƣợc, mỹ phẩm và thực phẩm. Hiệu quả của các phƣơng pháp ngâm dầm, Soxhlet, sử dụng n-hexane làm dung môi và trích ly bằng CO2siêu tới hạn có và không có dung môi hỗ trợ đƣợc so sánh.

Kết quả cho thấy, trích ly siêu tới hạn có dung môi hỗ trợ có nhiều ƣu diểm hơn các phƣơng pháp còn lại. Đồng thời, nghiên cứu này còn khảo sát các nguồn nguyên liệu gấc khác nhau và phƣơng pháp sơ chế ban đầu nhằm đạt hiệu suất thu hồi β-carotene và lycopene là cao nhất. Từ những kết quả này, có thể thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về phƣơng pháp trích ly β-carotene và lycopene từ gấc bằng CO 2siêu tới hạn để có thể chuyển đổi quy mô lên sản xuất công nghiệp. CHƢƠNG 1: GIỚITHIỆU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấnđề Từ hàng ngàn năm trƣớc con ngƣời đã biết sử dụng thảo dƣợc trong các đơn thuốc chữa bệnh và tăng cƣờng sức khỏe, nhất là ở Trung Quốc và Ấn Độ.

Đã có nhiều loại cây đƣợc sử dụng rộng rãi làm hƣơng liệu và thuốc chữa bệnh nhƣ bạc hà, cỏ xạ hƣơng, dừa cạn,. Ngày nay, bằng các kỹ thuật hiện đại, ngƣời ta đã xác định đƣợc nhiều hoạt chất có trong các thảo dƣợc. Những năm gần đây, thế giới đang có xu hƣớng quay về với các hợp chất tự nhiên, ƣu tiên sử dụng các hoạt chất tự nhiên trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe con ngƣời. Và đã có nhiều công trình nghiên cứu từ trƣớc đến nay thực hiện các nhiệm vụ phân tách, xác định cấu trúc và triển khai sản xuất tinh dầu và hoạt chất sinh học từ nguồn thảo dƣợc Việt Nam.

Trong đó, gấc là một loài cây đƣợc trồng nhiều ở nƣớc ta. Giá trị dinh dƣỡng của gấc rất cao nhƣng ngƣời ta vẫn dùng chủ yếu trong thực phẩm chƣa đƣợc khai thác hết tìm năng của nó. Trong gấc có chứa nhiều chất mà nổi bật là β-carotene, lycopene với hàm lƣợng cao. Nhƣ chúng ta đã biết β-carotene đƣợc chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể nên chúng còn đƣợc gọi là tiền tố vitaminA.Vì vậy, sự có mặt của β-carotene trong cơ thể giúp phòng tránh bệnhmùmắt, giúp tăng cƣờng thị lực.

Nó còn tăng cƣờng hệ miễn dịch, có tác dụng tốt đối với sự tăng trƣởng, tái tạovàphát tiển của cơ thể. Ngoài ra, β-carotene còn có tác dụng ngăn ngừa các bệnhvềtim mạchvàmột số bệnh ung thƣ nhƣ ung thƣ phổi, ung thƣ dạ dày,… Bên cạnh đó, trong gấc còn chứa nhiều lycopene một chất có khả năng chống oxi hóa mạnh nhất trong họ carotenoid nên ức chế tế bào ung thƣ rất hiệu quả. Lycopene có tác dụng ức chế các loạibƣớulànhcũngnhƣáctính,đƣợcdùngtrongchữatrịcácloạiungthƣtuyếnvú, dạ dày, tuyến tiền liệtvàhiện nay đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong dƣợc phẩm vàmỹphẩm. Tuy nhiên, cơ thể con ngƣời chúng ta không có khả năng sinh ra β- carotenevàlycopene nên cần phải hấp thụ chúng từ các nguồn thực phẩm hàng ngày.

Cho nên việc trích ly β-carotenevàlycopene để ứng dụng vào một số sản phẩm trong công nghiệp dƣợcvàcông nghệ thực phẩm là rất cần thiết. Một trong những công nghệ đƣợc dùng để tách lấy cáchợpchất tự nhiên đƣợc ƣu tiên nghiên cứu, phát triểnvàứng dụng hiện nay đó là công nghệ trích ly bằng lƣu chất siêu tới hạn.Vớinhữngƣuthếvƣợttrộisovớicácphƣơngpháptruyềnthốngnhƣsảnphẩmcóđộtinhkhiế tcao,giảmônhiễmmôitrƣờngvàkhôngđểlạidƣlƣợnghóachấtcó hại cho sức khỏe con ngƣời. Trong các lƣu chất siêu tới hạn thì CO 2đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả bởi ngoài đặc tính chungCO2còn là một chất dễ kiếm, rẻ tiền, không duy trì sự cháy. Nhƣng đối với những hợp chất cụ thể thì cần có nhữngđ i ề u SVTH: Phạm Nam Khoa 1 kiện trích ly cụ thể.

Do đó, chúng ta cần nghiên cứu tìm ra những điệu kiện tối ƣu cho việc trích ly các hợp chất có trong gấc mà đặc biệt là β-carotene và lycopene. Công nghệ này còn đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho các đối tƣợng tinh dầu quý và kém bền nhiệt.2 Đốitƣợngnghiêncứu Các đối tƣợng nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Nghiên cứu trên vật liệu là quảgấc. - Thiết bị trích ly siêu tới hạnThar-SFE. - Quá trình trích ly CO2siêu tớihạn.3 Mục đích nghiêncứu Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích: - Tách lấy β-carotenevàlycopene từ màng gấc bằng phƣơng pháp trích ly siêu tới hạn với dung môi làCO2.

- Sosánh các phƣơng pháp trích ly β-carotenevàlycopene từgấc. - Tối ƣu hóa quá trình trích ly β-carotenevàlycopene.4 Nội dung nghiêncứu - Đánh giá hàm lƣợng-carotenevàlycopene thu hồi từ các nguồn khác nhau. - Khảosátcácphƣơngpháptríchly-carotenevàlycopenetừgấc.5 Phƣơngphápnghiêncứu Các phƣơng pháp nghiên cứu đề tài bao gồm: - Tìm hiểu lí thuyếtvềquá trình trích ly siêu tới hạnvànhững vấn đề có liên quan đến trích ly. - Tìm hiểu hệ thống thiết bị trích ly siêu tới hạnThar-SFE.

- Thực hiện các thí nghiệm trên thiết bị trích ly siêu tới hạn. Tiến hành trích ly β-carotenevàlycopene từ bột mànggấc. - Thực nghiệm so sánh hiệu quả trích ly β-carotenevàlycopene của các phƣơng pháp trích ly khác nhau: ngâm dầm, Soxhlet, trích ly bằng CO 2ở trạng thái siêu tới hạn. CHƢƠNG 2: TỔNGQUAN CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Đặc điểm sinh thái[3-7] Hình 2.1: Một số hình ảnh về gấc Gấc có tên khoa học làMomordica cochinchinensis, là loại cây bản địa của Việt Nam, thuộc chi Mƣớp (Momordica) đắng họ Bầu bí (Cucurbitaceae).

Gấc là cây nhiệt đới đƣợc trồng ở nhiều quốc gia vùng nhiệt đới. Ngoài tên gọi là gấc tại Việt Nam, nó đƣợc gọi với nhiều tên khác nhau nhƣ fak kao (ở Thái Lan), bhat kerala (ở Ấn Độ), mộc miết (ở Trung Quốc) và mak kao (ở Lào). Gấc là một loại cây đơn tính khác gốc, có cây đựcvàcây cái riêng biệt. Cây gấc leo khỏe, thân có thể dài đến 15m, thân dây có tiết diện gốc.Lágấc mọc so le, chia thùy khía sâu tới nửa phiến lá, nhẵn, xanh biếc, to bằng bàn tayvàxòe kiểu chân vịt, dài từ 8 – 18cm.

Bên cạnh cuống lá có mọc các tay leo, tăng khả năngbámvào cộc hoặc cây. Hoa có hai loại gồm có hoa cáivàhoa đực. Hoa mọc ở nách lá, màu vàng nhạt, đài hoa có màu xanh. Quả gấc hình tròn, màu lá cây, khi chín chuyển sang màu đỏ cam, đƣờng kính quả từ 15 – 20cm.

Vỏ gấc có gai rậm, mỗi quả thƣờng có sáu múi. Thịt gấc màu đỏ cam, hạt gấc màu nâu thẫm, hình dẹp, có khía. Gấc trổ hoa từ mùa hè sang mùa thu,đếnmùa đông mới chín. Mỗi năm cây gấc chỉ thu hoạch đƣợc một mùa.

Cây gấc phát triển mạnhvềmùa mƣa, đến mùa đông sau khi quả chín hết, lá rụng, những dây nhỏ cũng khô héo hết, đến giữa mùa đông năm sau lại đâm chồi nảy lộc. Chu kỳ gieo trồng từ chín tháng đến mộtnămvớituổithọ15– 20năm.ỞViệtNam,gấcđƣợcthuhoạchtừthángmƣờiđếntháng hai. Sau khi thu hoạch, gấc có thể bảo quản lên đến một tháng ở điều kiện môi trƣờng.Câygấccósứcchốngchịutốt,chƣaxuất hiệnsâubệnh,ítbịchimchuột phá, ngoài ra thân và lá gấc có mùi hôi nên bò cũng không ăn. Gấc mọc bò trên các giàn, bờ rào, bụi tre.

Trƣớc đây, gấc là loại cây hoang dại mọc ở nhiều vùng nƣớc ta, đƣợc nhân dân ta chọn lọc đem về trồng từ lâu. Gấc đƣợc chia thành 2 loại: + Gấc nếp: trái to, có nhiều hạt, vỏ trái có màu xanh gai to, ít gai, khi chín chuyển sang màu đỏ cam rất đẹp. Bổ trái ra bên trong trái có màu vàng tƣơi, màng bao bọc hạt có màu đỏ tƣơi rất đậm. + Gấc tẻ: trái nhỏ hoặc trung bình vỏ dày tƣơng đối ít hạt, gai nhọn, trái chín bổ ra bên trong trái có màu vàng nhạt và màng bao bọc hạt hoặc màu hồng không đƣợc đỏ tƣơi nhƣ gấc nếp.2: Gấctẻ Tại Việt Nam, thịt gấc đƣợc sử dụng chủ yếu để nhuộm màu các loại xôi, gọi làxôi gấc.

Vì sắc đỏ nên xôi gấc đƣợc ƣa chuộng trong những việc nhƣ đình đám trong các dịp lễ tết hay cƣới hỏi. Ngƣời ta dùng màng hạtvàhạt của nó đánh với một ít rƣợu để trộn lẫn vớigạo nếpsau đó đem thổi thành xôi, giúp cho món xôi có màu đỏvàthay đổi hƣơng vị. Nhiều phần của cây gấc nhƣ hạt, tinh dầu, rễ đƣợc dùng làm thuốc đông y. Hạt gấc dùng để chữa các chứng bệnh nhƣ mụn nhọt độc, viêm da thần kinh, trĩ,.

Rễ gấc chữa tê thấp sƣng chânvàlá gấc dùng với tầm gửi đắp ngoài da làm thuốc tiêu sƣng tấy. Ngoài ra, dầu gấc có tác dụng nhƣ thuốc có vitamin A, dùng bôi lên các vết thƣơng ngoài da, chữa bệnh khô mắt, quáng gà, tăng cƣờng thịlực.2 Thành phần hóahọc Dầu gấc là một loại tinh dầu đƣợc chiết táchtừquả gấc. Dầu gấc tinh khiết có chứa β-carotene, lycopene, vitamin Evàrất nhiều chất béo thực vật linoleic 14,7%; stearic 7,69%; palmatic 33,38%;.vàcácvichất rất cần thiết cho cơ thểconngƣời. - β-carotene: cao gấp 1,8 lần so với dầu gan cá thu, 10 lần so với cà rốt, gấp gần 20 lần so với đu đủ chín, β-carotene có tác dụng chống lão hóa mạnh, đồng thời bổ sung VitaminA.

- Lycopene: cao gấp 70 lần so với cà chua, đếnmứccó thể kết tinh thành tinh thể.Làchất thuộc họ Carotenoid có khả năng chống lão hóa, ngăn ngừa chứng nhồi máu cơtim. - Vitamin E ở dạng α-tocopherol: đây chính là vitamin E thiên nhiên nên có tác dụng mạnh hỗ trợ sự phát triển củacơquan sinh sảnvàlàm đẹpda. - Acid Linoleic (omega 6): Còn gọi là vitamin F giúp bền vững thành mạch máu, ngăn ngừa các bệnhvềtim mạch, giúp hạ cholesterolmáu. - Acid Oleic (Omega 9): giúp phát triển hệ thần kinhvàcác loại sợi cóMyelin.

Đặc biệt tốt cho bà mẹ mang thai và cho con bú, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Ngoài ra, dầu gấc còn có các nguyên tố vi lƣợng nhƣ: coban, sắt, kẽm, selen,.