LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đƣợc đề tài “Trích ly dầu Gấc từ màng gấc bằng enzim Pectinex
Ultra SP-L” chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến:
Cô Trần Thị Mỹ Trinh và Thầy Trịnh Thanh Tâm đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ
và tạo mọi điều kiện cho chúng tôi hoàn thành đề tài này.
Trung tâm Y tế dự phòng, Sở Y tế tỉnh Đồng Nai đã tạo điều kiện cho sinh viên
thực tập đƣợc hoàn thành tốt bài báo cáo nghiên cứu khoa học trong quá trình thực
tập tại trung tâm.
Quý thầy cô Khoa Công Nghệ Hóa – Thực Phẩm và các bạn sinh viên cùng khóa
nghiên cứu đã giúp đỡ trong thời gian chúng tôi học tại trƣờng và thực hiện đề tài
nghiên cứu.
Sinh viên thực hiện
Phạm Thuận An
Đặng Trung Thành
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA Trang
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
1.6.2 Bản chất đặc trƣng của quá trình sấy 20
1.6.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến vận tốc sấy 22
1.6.4 Biến đổi nguyên liệu trong quá trình sấy 22
1.6.4.1 Biến đổi vật lý 22
1.6.4.2 Biến đổi hóa lý 23
1.6.4.3 Biến đổi hóa học 23
1.6.4.4 Biến đổi sinh hóa 23
1.6.4.5 Biến đổi sinh học 23
1.6.4.6 Biến đổi dinh dƣỡng 24
1.6.4.7 Biến đổi cảm quan 24
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.1 VẬT LIỆU NGUYÊN CỨU 25
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 25
2.1.2 Nguyên liệu 25
2.1.3 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 25
2.1.3.1 Hóa chất 25
2.1.3.2 Dụng cụ, thiết bị 25
2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.2.1 Quy trình công nghệ trích ly dầu gấc đƣợc thực hiện trong đề tài 26
2.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 27
2.2.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 27
2.2.3.1 Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình
trích ly dầu gấc 28
2.2.3.2 Thí nghiệm 2 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá
trình trích ly dầu gấc 30
2.2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu
gấc . 32
2.2.3.4 Thí nghiệm 4 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình
trích ly dầu gấc từ màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme 34
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần acid béo của dầu gấc 9
Bảng 1.2 Hàm lƣợng carotenoid tổng thay đổi theo độ chín của gấc 11
Bảng 1.3 Hoạt tính riêng của các phức hợp đa enzyme trong các chế phẩm pectinase
đƣợc sản xuất từ nấm 18
Bảng 2.1 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly 28
Bảng 2.2 Ảnh hƣởng của thời gian zử lý enzyme đến hiệu suất trích ly 30
Bảng 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc 32
Bảng 2.4 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng
gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme 34
Bảng 2.5 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ màng
gấc khô không xử lý enzyme 36
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu màng gấc 39
Bảng 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc 40
Bảng 3.3 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc 42
Hình 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly dầu gấc từ màng gấc tƣơi sau
khi đã xử lý enzyme 35
Hình 2.6 Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly dầu gấc từ màng gấc khô không
xử lý enzyme 37
Hình 3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất trích ly dầu 40
Hình 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hàm lƣợng -carotene 41
Hình 3.3 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình hiệu suất trích ly dầu . 43
Hình 3.4 Ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến hàm lƣợng -carotene 44
Hình 3.5 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến thời gian sấy 45
Hình 3.6 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến hàm lƣợng -carotene 47
Hình 3.7 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chỉ số acid 48
Hình 3.8 Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chỉ số peroxyt 49
Hình 3.9 Dầu gấc 50
Hình 3.10 Điểm đánh giá cảm quan của các sản phẩm dầu gấc sấy ở các nhiệt độ
khác nhau 51
Hình 3.11 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hiệu suất 52
Hình 3.12 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hàm lƣợng -carotene 53
Hình 3.13 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hiệu suất 54
Hình 3.14 Ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến hàm lƣợng -carotene 55
Hình 3.15 So sánh ảnh hƣởng của phƣơng pháp trích ly đến hiệu suất trích ly 56
Hình 4.1 Quy trình sản xuất dầu gấc 59
2
Các nghiên cứu nƣớc ngoài
- Hiromitso AOKI, Nguyen Thi Minh Kieu, Noriko KUZE, Nguyen Van
Chuyen (2002), “Carotenoid Pigments in GAC Fruit”
- Ishida, B.K, Turner C, Chapman M.H (2004), “Fatty acid and carotenoid
composition of gac fruit”
- D.S.Burke, L.T.Vuong (2005), “Momordica cochinchinensis, rosa roxburghii,
wolfberry and sea buckthorn – Highly nutritional fruits supported by tradition and
science”
Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu này chỉ tập trung chủ yếu vào phân tích,
đánh giá thành phần hóa học, dinh dƣỡng của dầu gấc, cũng nhƣ ứng dụng chúng
trong y học và chế biến thức phẩm.
Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Xuất phát từ thực trạng nghiên cứu và sản xuất, cũng nhƣ để thỏa mãn nhu cầu
của ngƣời tiêu dùng, thị trƣờng trong và ngoài nƣớc và nhằm ổn định chất lƣợng
sản phẩm, nâng cao sản lƣợng thì cần phải hoàn thiện công nghệ sản xuất và hình
thành đƣợc một mô hình sản xuất dầu màng gấc có thể áp dụng vào sản xuất quy
mô công nghiệp giúp tăng giá trị của cây gấc đặc sản của Việt Nam.
Mục tiêu nghiên cứu
- Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học của nguyên liệu màng gấc tƣơi
- Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc
- Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian xử lý enzyme đến quá trình trích ly dầu gấc
- Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến chất lƣợng dầu gấc
- Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ
màng gấc tƣơi sau khi đã xử lý enzyme
- Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian trích ly đến quá trình trích ly dầu gấc từ
màng gấc khô không xử lý enzyme
4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU GẤC
1.1.1. Cây gấc [1], [3]
Tên khoa học: Momordica Cochinchinensis (lour) Spreng. Họ bầu bí
Cucurbitaceae, bộ Violales.
Tên khác: Mộc thiết (Trung Quốc), Margose à piquants (Pháp), Chinese bitter-
cucumber (Anh), Má khâu (Thái), Mắc cao (Lào).
Họ này có 96 giống, 750 loài , đƣợc trồng chủ yếu ở vùng nhiệt đới nóng ẩm.
Riêng ở Việt nam có khoảng 30 loài, phổ biến nhất là bầu, bí, mƣớp, dƣa leo, dƣa
hấu
1.1.2. Đặc điểm hình thái [4], [5], [6]
Cây Gấc là họ bầu bí nên thuộc dạng dây leo, mỗi năm lụi một lần, nhƣng lại đâm
chồi từ gốc cũ lên vào mùa xuân năm sau. Lá mọc so le, chia thuỳ khía sâu tới ½
phiến lá. Hoa đực hoa cái riêng biệt, cánh hoa màu vàng nhạt.
Màu hoa vào tháng 4 5. Quả gấc hình bầu dục dài 15 20 cm, đáy quả nhọn có
nhiều gai, khi chín có màu vàng đỏ thẫm, thƣờng có khối lƣợng từ 1kg đến 2kg.
Hình 1.1 Hoa Gấc
5
Hình 1.2 Trái Gấc Tẻ Hình 1.3 Trái Gấc Nếp
Gấc nếp quả hơi tròn, hạt nhỏ thƣa gai, khi chín chuyển sang màu đỏ cam rất đẹp.
Bổ trái ra, bên trong cơm vàng tƣơi, màng bao bọc hạt có màu đỏ tƣơi rất đậm.
Gấc tẻ quả dài hơn. Nhiều gai hơn, cây sai quả hơn. Trái chín bổ ra bên trong
cơm có màu vàng và màng bao hạt thƣờng có màu đỏ nhạt hoặc màu hồng không
đƣợc đỏ tƣơi nhƣ gấc nếp.
Trong quả có nhiều hạt xếp thành hàng dọc, chứa khoảng 15 20 hạt, quanh hạt
có một màng mỏng màu máu tƣơi. Bóc lớp màng này sẽ thấy hạt hình giống con ba
vú. Có thể chế thuốc viên hay tán bột uống.
Liều uống: từ 0.8 1.2g nhƣng thƣờng dùng đắp ngoài da trị mụn nhọt. Nhân
dân ta còn dùng để đắp chữa chai bàn chân.
• Rễ gấc: sao vàng tán mỏng, dùng uống chữa tê thấp sƣng chân gọi là phòng kỉ
nam.
• Lá gấc: viện Đông y dùng lá gấc với tầm gửi đắp ngoài da làm thuốc tiêu sƣng
tấy.
1.2. SƠ LƢỢC VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT DẦU GẤC
Trong nƣớc:
Trƣớc đây gấc mọc hoang hay đƣợc trồng ở một số gia đình để nấu xôi hay sử
dụng cho y học truyền thống. Hiện nay ngƣời ta bắt đầu trồng trọt ở quy mô công
nghiệp để thu lấy dầu từ màng gấc, màu và dầu từ hạt gấc, chế biến các thức uống
dinh dƣỡng cũng nhƣ các sản phẩm khác. Gấc đƣợc trồng nhiều ở vùng Trung Du
và đồng bằng Bắc Bộ.
Năm 1990, Hà Văn Mạo, Đinh Ngọc Lâm và cộng sự đã có những nhận xét về
Gacavit (chế phẩm dầu gấc) đƣợc thực hiện trên súc vật thí nghiệm và trên ngƣơi
bệnh, có khả năng sửa chữa những rối loạn của nhiễm sắc thể, các khuyết tật của
phôi thai do dioxin gây nên trên động vật thí nghiệm và khả năng phòng ngừa ung
thƣ cho những ngƣời bệnh xơ gan.
Năm 2000, Viện dinh dƣỡng phối hợp với Cục thực phẩm Bộ y tế, trung tâm
CEDERO Bùi Đình Sang, công ty Đông nam Dƣợc Dophaco, khoa dinh dƣỡng Đại
học Tổng hợp california Davis gia công sản xuất cho công ty Areca 10 tấn quả gấc
và chiết xuất 100kg dầu gấc để tiếp tục công trình thử nghiệm phòng và điều trị
bệnh mãn tính, nhiễm HIV.
8
Năm 2001, Viện dinh dƣỡng đã hợp tác với Viện công nghệ sinh học - công nghệ
thực phẩm Đại học Bách Khoa Hà Nội chuyển giao công nghệ sản xuất bột gấc tại
quy mô gia đình.
Ngoài nƣớc:
Năm 1941, Guichard và Bùi Đình Sang đã bƣớc đầu xác định phần màng đỏ bao
béo khác với hàm lƣợng < 1%. Tùy thuộc vào giống nguyên liệu, điều kiện gieo
trồng và phƣơng pháp khai thác mà thành phần và hàm lƣợng acid béo trong dầu
màng gấc có thể thay đổi.
9
Bảng 1.1 Thành phần acid béo của dầu gấc [14]
TT
Tên acid béo
Thành phần acid béo của dầu gấc (%)
1
Myristic (C
14:0
)
0.3950
2
Palmitic (C
16:0
)
20.045
3
Palmitoleic (C
16:1
)
0.0370
4
Margaric (C
17: 0
)
0.0670
5
40
H
56
-carotene tồn tại dƣới dạng bột tinh thể màu nâu đỏ, không hoà tan trong nƣớc
và trong rƣợu, ít hoà tan trong dầu thực vật. Trong cloroform, độ hấp phụ quang phổ
10
cực đại nằm ở giữa 446 và 496 nm. Dạng carotenoid này mang hoạt động của
vitamin: 1g -carotene tƣơng ứng 1.67 triệu U.I vitamin A và hoạt động vitamin của
0.6 μg -carotene gần bằng 0.3μg vitamin A. Tiền vitamin A này rất nhạy cảm với
không khí, nhiệt, ánh sáng và độ ẩm (De Saint – Blanquat, 1984).
-carotene đƣợc sử dụng nhƣ vitamin A, nhƣng không gây tích lũy độc. Cơ thể
con ngƣời tích lũy -caroten ở gan và khi cần thiết enzyme trong gan sẽ phân ly -
carotene thành 2 phân tử vitamim A.
-carotene có tác dụng chống oxy hóa, ngăn ngừa ung thƣ. Trong công nghiệp
thực phẩm -carotene đƣợc dùng làm phẩm màu.
1.3.3.2. Lycopen [10], [17]
Công thức cấu tạo:
Hình 1.6 Lycopen
Công thức phân tử: C
40
H
56
Lycopen thể hiện độ hấp thu quang phổ cực đại ở 446, 472 và 505nm (đối với
dạng trans). Hợp chất này hoà tan trong cloroform và benzen, gần nhƣ không hoà
tan trong methanol và ethanol (De Saint-Blanquat, 1984).
Dầu gấc nhiều lycopen đến mức có thể tự kết tinh thể màu đỏ tía, đây là chất
carotenoit có khả năng chống lão hoá rất mạnh và vô hiệu hoá 75% các chất gây
phòng hóa) và axit. Tocopherol cũng không bị phân hủy khi đun đến nhiệt độ 170
0
C
nhƣng bị tia tử ngoại phá hủy nhanh chóng. Ngoài ra, Vitamin E còn có đặc tính là
chất chống oxy hóa tự nhiên, bảo vệ cho dầu khỏi bị hƣ hỏng do chất oxy hóa gây
nên.
12
1.3.3.4. Các nguyên tố vi lƣợng [15]
Trong dầu gấc chứa một số vi lƣợng kim loại nhƣ selen, sắt, đồng, canxi các ion
kim loại đóng vai trò không thể thiếu đƣợc trong quá trình sống. Các nguyên tố vi
lƣợng đƣợc chia làm hai nhóm:
- Nhóm thứ nhất: chủ yếu xúc tác cho những phản ứng oxy hóa khử sinh học
nhƣ sắt, đồng
- Nhóm thứ hai chủ yếu xúc tác cho các phản ứng không phải là oxy hóa khử
nhƣ phản ứng thủy phân, trong đó quan trọng nhất là kẽm.
Các nguyên tố vi lƣợng đều có tính đặc hiệu trong việc thực hiện các chức năng
của nó, không thể thay thế một nguyên tố vi lƣợng này bằng nguyên tố vi lƣợng
khác tƣơng tự về mặt hóa học.
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP KHAI THÁC DẦU GẤC
Theo Đỗ Tất Lợi (1991), hiện nay có ba phƣơng pháp khai thác dầu gấc, tuy
nhiên theo quy mô công nghiệp và điều kiện sản xuất mà lựa chọn phƣơng pháp
thích hợp, nhƣng trƣớc khi khai thác màng đỏ của gấc phải đƣợc sấy ở 60 70
0
C và
đƣợc nghiền thành bột để làm giảm ẩm độ, tử đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình trích ly dầu.
1.4.1. Phƣơng pháp truyền thống
Trong trƣờng hợp chúng ta muốn sử dụng dầu gấc trong gia đình hay trong một
thời gian ngắn, chúng ta có thể sử dụng mỡ heo hay dầu đậu phộng để trích ly. Đầu
• Ƣu điểm: dễ dàng cho việc ép, tăng sản lƣợng dung môi dầu khai thác và dễ
dàng cho việc trích ly ( Ranalli & de Mattia, 1997, Ran-alli & Ferrante, 1996,
Ranalli & Lazzari, 1996).
• Nhƣợc điểm: chi phí hoạt động đắt tiền và vốn đầu tƣ lớn, chất luợng sản
phẩm cuối cùng nghèo chất dinh dƣỡng do việc xử lý nhiệt độ cao.
14
1.5. HỆ ENZYME PECTINASE
1.5.1. Cơ chất pectin [8]
Cấu trúc cơ bản :
Hình 1.8 Cấu trúc cơ bản của phân tử pectin
Pectin là hợp chất cao phân tử mạch thẳng, đƣợc cấu tạo từ các acid galacturonic
bằng liên kết -1,4 glucoside. Tùy nguồn pectin khác nhau mà pectin có khối lƣợng
phân tử 80.000200.000 Da.
Pectin tan trong nƣớc, ammoniac, dung dịch kiềm, carbonatte natri, glycerine
nóng.
Các pectin tự nhiên định vị trong thành phần của tế bào có thể liên kết với các
cấu trúc polysaccharide và protein để tạo thành các protopectin không tan. Chúng ta
có thể phân hủy các protopectin không tan trong tế bào thành các pectin tan trong
nƣớc bằng cách đun nóng pectin trong môi trƣờng acid, vì vậy các pectin tan này
không đồng dạng với nhau.
Trong thực vật, pectin tồn tại dƣới ba dạng:
- Pectin hòa tan: là ester methylic của polygalacturonic acid, trong tự nhiên có
khoảng 2/3 số nhóm carboxyl của polygalacturonic acid đƣợc ester hóa bằng
- Pectinesterase (PE): xúc tác sự thủy phân của các nhóm methyl ester. Enzyme
thƣờng tấn công vào các nhóm ester methyl của đơn vị galaturonate nằm kề đơn vị
không bị ester hóa, phân cắt các nhóm methoxy (-OCH
3
) đứng cạnh các nhóm –
COOH tự do, tạo thành acid pectinic hoặc acid pectic và methanol. Pectinesterase
thu đƣợc từ các nguồn khác nhau có giá trị pH tối ƣu khác nhau. Nếu thu từ nguồn
vi sinh vật thì pH tối ƣu từ 4,5 5,5, còn nếu từ nguồn gốc thực vật thì có pH tối ƣu
16
từ 5.0 8.5. pectinesterase từ nấm mốc có nhiệt độ tối ƣu từ 30 40
0
C và bị vô
hoạt ở 55 62
0
C. Pectinesterase thƣờng đƣợc hoạt hóa bởi các ion Ca
2+
và Mg
2+
.
- Polygalacturonase (PG) còn có tên gọi khác là poly 1,4-
galacturoniglucanohydrolase, xúc tác sự phân cắt các mối liên kết -1,4-glycoside.
Các exo-PG (exo-poly -1,4-D-galacturonide) galacturonohydrolase, phân cắt từ
đầu không khử, và endo-PG (endo- poly -1,4-D-galacturonide) glycanohydrolase
tấn công ngẫu nhiên vào giữa mạch cơ chất. Polygalacturonase là một phức hệ
enzyme gồm có nhiều cấu tử và thƣờng có tính đặc hiệu cao đối với cơ chất.
- Pectate lyase (PEL): xúc tác sự phân cắt các đơn vị galacturonate không bị
ester hóa. Cả hai enzyme exo-pEL (exo-poly (1,4--D-galacturonide) lyase) và
endo-PEL (endo-poly (1,4--D-galacturonic) lyase) đều tồn tại. Pectate và pectin có
lƣợng methoxyl thấp là các cơ chất thích hợp chocác enzyme này. Nói chung cả hai
enzyme này đều có khoảng pH tối ƣu 8,0 11 , cần ion Ca
độ và mức độ thủy phân, đồng thời tăng mức độ ester hóa. Các nhóm acetyl có mặt
làm giảm mức độ thủy phân bằng cách giảm ái lực của các phân tử cơ chất qua các
khối điểm liên kết. PG tạo bởi nấm có thể thủy phân đến 70% pectin bị acetyl hóa.
Tuy nhiên kiểu tác dụng lên cơ chất của các PG từ các nguồn khác nhau thì khác
nhau.
- Pectinase thƣơng mại: là các chế phẩm enzyme của nấm mốc, đƣợc điều chế
chủ yếu từ các loài Aspergillus. Chúng thƣờng là hỗn hợp của các PE, PG, PEL,
hemicellulase và endo--glucanase. Hoạt tính của ba chế phẩm thƣơng mại khác
nhau đƣợc trình bày ở bảng 1.3. Các enzyme đều đƣợc thu nhân từ nấm mốc trừ
enzyme C-1-cellulase là đƣợc thêm vào để chế phẩm pectinase đạt đƣợc mục đích
kỹ thuật.
Copyright: Tài liệu đại học ©