BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
ĐÀO ANH HOÀNG
XÂY DỰNG QUY TRÌNH
CHIẾT XUẤT DẦU CÁM GẠO
GIÀU γ -ORYZANOL
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC
HÀ NỘI 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ Y TẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI
ĐÀO ANH HOÀNG
XÂY DỰNG QUY TRÌNH
CHIẾT XUẤT DẦU CÁM GẠO
GIÀU γ-ORYZANOL
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƢỢC HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHIỆP DƯỢC PHẨM
Học viên
Đào Anh Hoàng
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHŨ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 3
1.1. Thành phần hóa học của cám gạo, dầu cám gạo ................................... 3
1.2. Quy trình xay xát gạo............................................................................... 7
1.3.1. Công dụng của cám gạo .................................................................... 8
1.3.2. Công dụng của dầu cám gạo ............................................................. 8
1.3.3.Tác dụng dƣợc lý của γ- oryzanol ..................................................... 9
1.3.4. Tình hình nghiên cứu và sử dụng dầu cám gạo, γ- oryzanol trong
nƣớc ............................................................................................................. 10
1.4. Các phƣơng pháp chiết xuất dầu cám gạo ........................................... 10
1.4.1. Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ .................................................. 10
1.4.2. Chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn................................................... 11
1.4.3. Phƣơng pháp ép ............................................................................... 11
1.4.4. Phƣơng pháp tinh chế dầu cám gạo .............................................. 12
1.5. Các phƣơng pháp phân tích .................................................................. 13
1.5.1. Phƣơng pháp định lƣợng dầu mỡ trong dƣợc liệu ....................... 13
1.5.2. Phƣơng pháp xác định một số chỉ số vật lý, hóa lý của dầu béo . 14
1.5.3. Phƣơng pháp định lƣợng γ- oryzanol ............................................ 17
1.5.4. Tiêu chuẩn cơ sở một số dầu cám gạo ........................................... 20
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 23
Cám xát
C2
Cám xoa
HPLC
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
HPTLC
Sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng một số chất trong dầu cám gạo ........................................ 4
Bảng 1.2a. Mức tocopherol và tocotrienol trong một số dầu thực vật ................ 4
Bảng 1.2b. Mức tocopherol và tocotrienol trong một số dầu thực vật .............. 5
Bảng 1.3. Chỉ tiêu chất lượng dầu thô cám gạo theo TCVN ............................. 20
Bảng 1.4. Chỉ tiêu chất lượng của dầu cám gạo của công ty Puyang Zhongde
Biotech................................................................................................................ 20
Bảng 1.5. Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo Tsuno Rice .................................... 21
Bảng 1.6. Chỉ tiêu chất lượng dầu cám gạo Neptune......................................... 21
γ-oryzanol trong heptan, tại bước sóng 314nm .................................................... 32
ĐẶT VẤN ĐỀ
Gạo là lương thực chủ yếu của hơn 50% dân số toàn cầu, chiếm 20% tổng
lượng lương thực tiêu thụ hàng năm. Sản lượng lúa gạo trên thế giới đạt 700 800 triệu tấn.Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp lâu đời, cây lúa đã trở
thành cây lương thực chủ yếu có ý nghĩa quan trọng trong đời sống và nền kinh
tế nông nghiệp. Việt Nam là nước sản xuất lúa gạo đứng thứ 4 thế giới, xuất
khẩu lúa gạo lớn thứ 2, tổng sản lượng lúa gạo đạt 40 - 50 triệu tấn/năm. Sản
xuất lúa gạo là nguồn thu nhập chính của đa số hộ nông dân. Quá trình sản xuất
gạo tạo ra cám gạo, chiếm 10% khối lượng hạt thóc, được coi là phụ phẩm nông
nghiệp, được dùng làm thức ăn chăn nuôi hoặc xuất khẩu dưới dạng nguyên liệu
thô. Tuy nhiên, cám gạo có chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, lipid, chất
xơ, vitamin và nhiều chất có hoạt tính sinh học cao như γ-oryzanol, acid ferulic,
tocotrienol, tocopherols, phystosterols, acid phytic, inositol, acid gamma amino
butyric [7], [14], [18]. Trong đó, γ-oryzanol và các chất trong dầu cám gạo được
chứng minh có một số tác dụng: giảm cholesterol, hạ lipid máu, hạ glucose máu
ở bệnh nhân tiểu đường typ II, tăng cường chức năng dạ dày, gan, ức chế tế bào
ung thư đại tràng, dạ dày, chống lão hóa, chống oxy hóa, giữ ẩm, làm trắng, bảo
vệ da [7], [32], [45].
Hiện nay, các nước có công nghệ cao (Mỹ, Nhật) và sản xuất lúa gạo lớn
(Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Indonesia,…) đều phát triển công nghệ chiết
xuất các sản phẩm từ cám gạo như: dầu cám gạo tinh chế, γ-oryzanol làm
nguyên liệu cho mỹ phẩm, dược phẩm nhất là các sản phẩm chăm sóc da từ cám
gạo để gia tăng giá trị của hạt lúa gạo. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc xây dựng
chuỗi giá trị cho một đối tượng còn rất hạn chế, chỉ có một số lượng ít các nhà
sản xuất, cung cấp các sản phẩm như: dầu cám gạo, cám gạo thô.
Do đó, việc nghiên cứu quy trình chiết xuất dầu cám gạo để sử dụng trong
sản xuất thuốc, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng là cần thiết, góp một phần nâng
cao giá trị gia tăng cho hạt lúa gạo nước ta.
Hàm lượng của chúng được nêu trong bảng 1.1.
3
Bảng 1.1. Hàm lƣợng một số chất trong dầu cám gạo
Thành phần
Hàm lƣợng (%kl/kl)
Acid béo chưa no
Acid oleic
38,4
Acid linoleic
34,4
Acid linolenic
2,2
Acid béo bão hòa
Acid palmatic
21,5
Acid stearic
ND ÷ 17
4 ÷ 193
ND ÷ 3,3
Beta-tocopherol
NDa) ÷ 41
ND ÷ 11
ND ÷ 234
ND
Γ-tocopherol
88 ÷ 389
ND ÷ 14
ND ÷ 526
521 ÷ 983
Delta-tocopherol
ND ÷ 22
ND
ND ÷ 377
ND
170 ÷ 1300
ND ÷ 50
150 ÷ 1500
330 ÷ 1010
Tổng số, mg/kg
a)
ND: không phát hiện.
4
Bảng 1.2b. Mức tocopherol và tocotrienol trong một số dầu thực vật
Dầu đậu
Dầu hạt
nành
hƣớng dƣơng
Delta-tocopherol
154 ÷ 932
ND ÷ 7,0
ND ÷ 4
ND ÷ 31
Alpha-tocotrienol
ND ÷ 69
ND
18 ÷ 107
ND ÷ 627
Gamma-tocotrienol
ND ÷ 103
ND
115 ÷ 205
142 ÷ 790
[18]. Hàm lượng γ-oryzanol trong gạo nguyên cám từ 3,5 – 21mg/100g tùy
thuộc vào các giống lúa khác nhau.
Mặc dù cám gạo giàu dinh dưỡng và các chất có hoạt tính sinh học nhưng
cám gạo có độ ổn định thấp, các thành phần trong cám gạo bị phân hủy ngay sau
quá trình xay xát do tác động của enzym lipase, proteaza.Trong vòng 24 giờ đầu,
cám gạo đã bị biến đổi rất lớn về chất lượng nếu không được ổn định hóa [6],
[20]. Đây là lý do vì sao cám gạo ở nước ta vẫn được coi là phụ phẩm, dùng làm
thức ăn gia súc, không có giá trị cao.
5
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của các cấu tử γ-oryzanol
6
1.2. Quy trình xay xát gạo
Hiện nay các nhà máy xay xát lớn nhỏ đều thực hiện quy trình xay xát theo các
bước sau:
Thóc
Thóc
Làm sạch
Tạp chất
Bóc vỏ trấu
1.3. Công dụng của cám gạo, dầu cám gạo, tác dụng dƣơc lý γ- oryzanol,
tình hình nghiên cứu sử dụng dầu cám gạo ở Việt Nam
1.3.1. Công dụng của cám gạo
Cám gạo được dùng để bổ sung vitamin B, đặc biệt là B1 và bổ sung acid
folic cho khẩu phần ăn của phụ nữ có thai, giúp cho sự phát triển hệ thần kinh
của thai nhi. Lượng chất béo trong cám gạo rất cao, thường dùng chiết xuất dầu
cám.Ngoài ra, cám gạo có lượng lớn protein, chất xơ, tốt cho sức khỏe con
người.
Nhiều nghiên cứu trên thế giới chứng minh sử dụng cám gạo có lợi cho sức
khỏe: chống lão hóa, ổn định huyết áp, tăng sức đề kháng, cân bằng đường
huyết, điều chỉnh hệ thống nội tiết tố cho phụ nữ tiền mãn kinh, hạn chế được sự
phát triển của tế bào ung thư [14],[16],[17],[27].
Cám gạo còn được coi là một bí quyết sắc đẹp của người phụ nữ Nhật Bản
[32]. Cám gạo được sử dụng trong các chế phẩm sữa rửa mặt giữ ẩm cho da,
kem dưỡng da có tác dụng chống oxy hóa, chống lão hóa, hấp thụ UV, giữ ẩm
[32].
1.3.2. Công dụng của dầu cám gạo
Tỷ lệ giữa 03 thành phần acid béo no - acid béo không no đơn - acid béo
không no đa trong dầu cám gạo gần với tỷ lệ 10:15:10 - tỷ lệ được Hiệp hội tim
mạch Hoa Kỳ khuyên nên dùng cho bệnh nhân có vấn đề liên quan đến các bệnh
tim mạch để phòng xơ vữa động mạch, tăng huyết áp, cholesterol máu cao
[11],[12],[13],[15].
Sử dụng dầu cám gạo như thực phẩm bổ sung giúp mang lại nhiều lợi ích
cho sức khỏe trong trường hợp bị tiểu đường bởi cơ chế làm giảm quá trình
stress, oxy hóa dẫn tới quá trình tái sinh các tế bào tụy, thận, tim, gan trở lên
bình thường [26],[32]. Dầu cám gạo cũng làm giảm tình trạng rối loạn lipid
máu, làm giảm sự tăng đáp ứng với nồng độ insulin cao trong trường hợp đái
tháo đường [11].
9
- Ức chế enzyme tyrosinase ngăn cản hình thành melanin
-Tác động lên tuyến nhờn làm cải thiện tình trạng khô da trong trường hợp
viêm da cơ địa, da khô
- Tác dụng giữ ấm da, ngăn cản tia UV
Tác dụng chống ung thư [3]
- Hoạt hóa đại thực bào, tế bào NK, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư
trên chuột thí nghiệm gây ưng thư đại tràng.
- Ức chế sự phát triển dòng tế bào ung thư bàng quang DU145 và PC3.
1.3.4. Tình hình nghiên cứu và sử dụng dầu cám gạo, γ- oryzanol trong
nƣớc
Cám gạo đã được chiết xuất dầu từ những năm 1960, khoảng 10 năm gần đây
cám gạo mới trở thành đối tượng được nghiên cứu sâu rộng, bước đầu đã có kết
quả nghiên cứu chiết xuất γ-oryzanol, acid γ- amino butyric. Nguyễn Đức Tiến
và cộng sự trong phòng thí nghiệm, trích ly cám gạo có được dịch chế phẩm γoryzanol ở quy mô phòng thí nghiệm (0.332g γ-oryzanol/100g cám gạo,
H=86.84%).
Trong nước đã có sản phẩm dầu ăn từ cám gạo, nhãn hiệu Neptune được sản
xuất trong nước, hàm lượng γ-oryzanol 0,3%.
1.4. Các phƣơng pháp chiết xuất dầu cám gạo
1.4.1. Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ
Những dung môi để chiết xuất dầu cần phải có một điểm sôi tương đối thấp
và không dễ cháy,ít độc hại. Một số dung môi được sử dụng chiết xuất dầu cám
gạo: n-hexan, iso-propanol, dichloromethan, methanol, ethyl acetat, ethanol.
Thông thường, dầu cám gạo thường được chiết xuất bởi n- hexan, tuy nhiên,
hàm lượng γ- oryzanol thu được trong dầu không cao. Trong các nghiên cứu tối
ưu hóa điều kiện chiết xuất để thu được hàm lượng γ- oryzanol cao, thường sử
dụng kết hợp hỗn hợp dung môi với một dung môi khá phân cực như ethanol,
11
Hình 1.4a. Máy ép dầu thủy lực
Hình 1.4b. Máy ép dầu trục vít
1.4.4. Phương pháp tinh chế dầu cám gạo
12
Dầu cám gạo được tinh chế theo quy trình sau [42]:
Dầu thô
Nước nóng
Loại gôm
NaOH
Loại acid béo tự do
Các chất
hấp phụ
Phospholipid,
lipoprotein
Xà phòng
Cân chính xác 5 g cám (đối với Soxhlet). Nghiền dược liệu trong cối sứ với
natri sulfat khan.
Cho dược liệu vào trong túi đã chuẩn bị sẵn, Lắp dụng cụ, đặt lên nồi cách
thuỷ.Ðặt phễu lên miệng ống sinh hàn. Rót dung môi qua phễu: 70- 80 ml
(Soxhlet). Dung môi thường dùng là ether etylic hoặc ether dầu hoả.
Chiết hồi lưu nhiều lần đến khi dầu mỡ được chiết kiệt. Cách thử: giỏ một
giọt dịch chiết được rút ra từ bình chiết lên giấy lọc. Hơ nóng, nếu trên giấy lọc
không để lại vết là đạt yêu cầu.
Cất thu hồi dung môi. Chuyển dịch chiết trong bình cầu ra cốc khô, đã cân
bì. Tráng bình cầu bằng một ít dung môi và dồn vào cốc. Bốc hơi trên cách thuỷ,
sau đó sấy ở 1000C đến trọng lượng không đổi. Cân cặn còn lại. Tinh hàm
lượng dầu mỡ trong dược liệu theo công thức trên.
1.5.2. Phƣơng pháp xác định một số chỉ số vật lý, hóa lý của dầu béo
Các chỉ số vật lý, hóa lý như chỉ số acid, chỉ số xà phòng hóa thực hiện theo
Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) quy định trong TCVN 7597:2013, Dược điển
Việt Nam IV.
- Xác định chỉ số acid, độ acid (TCVN 6127:2007)
Phương pháp dung môi lạnh sử dụng chuẩn độ điện thế
Cân phần mẫu thử theo bảng sau, cho vào cốc có mỏ 150 ml.
14
Nhóm sản phẩm
Chỉ số acid
Khối lƣợng phần
(các ví dụ)
0,2÷1,0
Mỡ động vật
Acid béo kỹ thuật
Thêm từ 50 ml đến 100 ml hỗn hợp dung môi đã trung hòa và hòa tan mẫu, làm
nóng nhẹ, nếu cần.
Đối với các mẫu có điểm tan chảy cao thì sử dụng hỗn hợp etanol-toluen.
Đưa điện cực kết hợp vào hỗn hợp dung môi và nối điện cực với dụng cụ chuẩn
độ tự động.
Bật máy khuấy ít nhất 30 s và chuẩn độ bằng dung dịch kali hydroxyd chuẩn
trong khi vẫn khuấy liên tục.
Ngay khi đạt được điểm tương đương, ghi lại lượng dung dịch chuẩn đã sử
dụng.
Chỉ số acid WAV , hoặc hàm lượng acid béo tự do, WFFA được ghi lại như sau:
a) đến hai chữ số thập phân đối với các giá trị từ 0 đến 1;
b) đến một chữ số thập phân đối với các giá trị từ 1 đến 100;
c) lấy đến số nguyên đối với các giá trị > 100.
Đối với các phép tính sau đây, hàm lượng acid béo tự do (độ acid) xấp xỉ được
tính từ:
WFFA = 0,5 x WAV
15
Chỉ số acid
Chỉ số acid, WAV , được tính theo công thức sau:
W AV
40 - 60
5,0 – 8,0
60 - 100
3,0 – 5,0
100 - 200
2,5 – 3,0
200 - 300
1,0 – 2,0
300 - 400
0,5 – 1,0
Cân chính xác lượng chế phẩm đã chỉ dẫn cho vào bình nón nút mài dung tích
250 ml. Thêm 25,0 ml dung dịch kali hydroxyd 0,5 N trong ethanol và vài viên
bi thuỷ tinh. Lắp ống sinh hàn ngược và, trừ khi có chỉ dẫn khác, đun sôi 30 phút
16
Copyright: Tài liệu đại học ©