I. Tổng quan về Capsaicin và phương pháp trích ly
Capsaicinoid là một họ hợp chất tự nhiên chiết xuất từ ớt, được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược liệu và dược phẩm. Capsaicin, thành phần chính của capsaicinoid, có đặc tính chống oxy hóa, chống viêm, thúc đẩy chuyển hóa năng lượng và ngăn ngừa tích tụ mỡ. Luận văn này tập trung nghiên cứu trích ly capsaicin từ ớt ( Capsicum annuum L.) sử dụng phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn.
1.1. Giới thiệu về ớt và capsaicin: Ớt ( Capsicum annuum L.) thuộc họ cà (Solanaceae), được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới. Ớt không chỉ là gia vị quen thuộc mà còn là dược liệu quý với nhiều tác dụng chữa bệnh. Capsaicinoid, nhóm hợp chất cay nóng trong ớt, có nhiều ứng dụng trong y học hiện đại, như giảm đau, kháng khuẩn, ngăn ngừa bệnh tim mạch. Capsaicin và dihydrocapsaicin là hai thành phần chính, chiếm 80-90% tổng lượng capsaicinoid.
1.2. Các phương pháp trích ly capsaicin: Luận văn so sánh hiệu quả trích ly capsaicin của các phương pháp khác nhau, bao gồm Soxhlet, ngâm, trích ly hỗ trợ vi sóng (MAE), trích ly hỗ trợ siêu âm (UAE) và trích ly siêu tới hạn (SFE). Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. Ví dụ, phương pháp Soxhlet và ngâm đơn giản nhưng thời gian trích ly dài và hiệu suất thấp. MAE và UAE có thời gian trích ly ngắn hơn nhưng có thể gây biến tính một số hợp chất.
1.3. Trích ly bằng CO2 siêu tới hạn: SFE sử dụng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn, có khả năng hòa tan cao và dễ dàng thay đổi điều kiện trích ly (áp suất, nhiệt độ). Phương pháp này có nhiều ưu điểm như hiệu suất trích ly cao, thời gian ngắn, độ chọn lọc cao, dung môi thân thiện với môi trường và dễ thu hồi. Luận văn sử dụng ethanol làm dung môi hỗ trợ trong quá trình trích ly bằng CO2 siêu tới hạn để tăng hiệu quả trích ly capsaicin.
II. Nội dung nghiên cứu và phương pháp thực nghiệm
2.1. Mục tiêu nghiên cứu: Luận văn đặt ra mục tiêu so sánh hiệu quả trích ly capsaicin của các phương pháp khác nhau, khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dung môi) đến hiệu suất trích ly bằng CO2 siêu tới hạn và xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm cho quá trình này.
2.2. Nguyên liệu và phương pháp: Nghiên cứu sử dụng ớt (Capsicum annuum L.) làm nguyên liệu. Các hóa chất và thiết bị được sử dụng đều đạt tiêu chuẩn. Quá trình trích ly được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm Soxhlet, ngâm, MAE, UAE và SFE.
2.3. Quy hoạch thực nghiệm: Để tối ưu hóa quá trình trích ly bằng CO2 siêu tới hạn, luận văn sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của áp suất (150-250 bar), nhiệt độ (318-348 K) và lưu lượng dung môi (10-20 g/phút) với tỷ lệ ethanol cố định 10% so với tổng lưu lượng.
2.4. Các chỉ tiêu đánh giá: Hiệu suất trích ly capsaicin và thành phần dầu ớt được xác định bằng các phương pháp phân tích phù hợp, bao gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), xác định độ ẩm, xác định thành phần chất béo. Kết quả được phân tích và đánh giá để tìm ra điều kiện trích ly tối ưu.
III. Kết quả và phân tích
3.1. So sánh các phương pháp trích ly: Kết quả cho thấy trích ly bằng CO2 siêu tới hạn có hiệu suất cao nhất, thời gian trích ly ngắn nhất và độ chọn lọc cao hơn so với các phương pháp khác. "Kết quả cho thấy, trích ly siêu tới hạn có dung môi hỗ trợ là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp còn lại như hiệu suất trích cao, thời gian trích ly ngắn, độ chọn lọc cao và có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi điều kiện trích."
3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến trích ly SFE: Áp suất và lưu lượng dung môi ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích ly capsaicin, trong khi nhiệt độ ảnh hưởng ít hơn. "Kết quả cho thấy, áp suất và lưu lượng ảnh hưởng đến hiệu suất, nhiệt độ ít ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly capsaicin."
3.3. Phương trình hồi quy: Luận văn đã xây dựng được phương trình hồi quy thực nghiệm mô tả mối quan hệ giữa hiệu suất trích ly capsaicin với áp suất, nhiệt độ và lưu lượng dung môi. Phương trình này cho phép dự đoán hiệu suất trích ly ở các điều kiện khác nhau.
3.4. Hình ảnh SEM: Hình ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự thay đổi cấu trúc nguyên liệu trước và sau khi trích ly, chứng tỏ quá trình trích ly đã diễn ra.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
4.1. Kết luận: Luận văn đã chứng minh được tính hiệu quả của phương pháp trích ly capsaicin bằng CO2 siêu tới hạn. Phương pháp này vượt trội hơn các phương pháp truyền thống về hiệu suất, thời gian trích ly và độ thân thiện với môi trường.
4.2. Ứng dụng thực tiễn: Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng trích ly capsaicin bằng CO2 siêu tới hạn trong công nghiệp sản xuất dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm. Việc sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi trích ly giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người và nâng cao chất lượng sản phẩm.
4.3. Hướng phát triển: Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình trích ly bằng cách khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố khác như loại dung môi hỗ trợ, thời gian trích ly, kích thước nguyên liệu... Ngoài ra, việc nghiên cứu ứng dụng capsaicin trong các lĩnh vực khác cũng rất tiềm năng.
