Luận văn Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly Carotenoids từ phế liệu Tôm sú

thực phẩm ở mức cần thiết - Làm đồng nhất màu sắc thực phẩm - Làm thực phẩm có màu hấp dẫn đối với người tiêu dùng. Hiện nay, có một số tài liệu đã chứng minh rằng astaxanthin là một chất an toàn về mặt thực phẩm. c. Trong y học Astaxanthin có vai trò sinh học đặc biệt quan trọng đối với sức khoẻ con người ♦ Astaxanthin là một tác nhân chống sự oxy hóa Do trong cấu trúc của astaxanthin có nhiều nối đôi nên nó là một chất chống oxy hoá hữu hiệu. Đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin được thể hiện ở chỗ nó ngăn cản sự hình thành gốc tự do bằng cách loại bỏ oxy tự do, trong trường hợp các gốc tự do đã được hình thành thì astaxanthin có thể kết hợp với gốc tự do để vô hoạt nó nhờ đó astaxanthin có thể bảo vệ lipid khỏi sự oxy hóa giống như màng phospholipid. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 9 Các nghiên cứu cho thấy rằng đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin cao gấp 10 lần so với beta – caroten (Miki, 1991), gấp 100 ÷ 500 lần so với vitamin E (Kurashige và cộng sự, 1990), ngoài ra nó còn cao hơn cả lutein và zeaxanthin. Đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin được xem là nguồn lợi lớn cho sức khỏe của con người. Nguồn: http:// www.beta-glucan-info.com/astaxanthin-question-answers.htm Hình 5: Đồ thị so sánh hiệu quả chống oxy hoá của astaxanthin với các hợp chất màu khác ♦ Astaxanthin là một tác nhân chống ung thư Nghiên cứu về đặc tính chống ung thư của astaxanthin đã được tiến hành trên chuột do Takuji Tanaka và cộng sự thực hiện. Bằng cách quản lý chế độ ăn astaxanthin đã cho thấy hạn chế được chất sinh ung thư ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột. Thêm vào đó, astaxanthin đã kích thích enzyme chuyển hoá chất lạ trong thận của chuột, đây là quá trình có thể ngăn ngừa chất sinh ung thư (Gradelet và cộng sự, 1996). ♦ Astaxanthin có vai trò chống đỡ trong hệ thống miễn dịch Astaxanthin có ảnh hưởng đến chức năng miễn dịch. Astaxanthin làm tăng lượng kháng thể do sự kích thích ở tế bào lá lách ở chuột và tế bào hồng cầu ở cừu (Jyonouchi và cộng sự,1991). Ph ức hợ p as ta x an th in Ly co pe n tự n hi ên A st ax an th in tổ n g hợ p A lp ha to co ph er o l tự n hi ên H ỗn hợ p a – b ca ro te n tự n hi ên To co tr ie n o l t ự n hi ên Lu te in tự n hi ên B et a – ca ro te n tự n hi ên G iá tr ị c hố n g o x y hó a Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 10 Một phần astaxanthin có thể lưu lại làm giảm đáp ứng miễn dịch thể loãng ở những con chuột già. Đặc tính điều biến miễn dịch này không có liên quan đến hoạt tính của tiền vitamin A bởi vì astaxanthin không giống beta – caroten. ♦ Astaxanthin phòng chống bệnh xơ vữa động mạch và các bệnh có liên quan Nghiên cứu được thực hiện trên người thấy rằng astaxanthin có thể phòng chống việc hình thành LDL (low density lipoprotein), là nguyên nhân gây nên bệnh xơ vữa động mạch và các bệnh có liên quan đến tim mạch (Miki và cộng sự, 1998). Điều này chứng tỏ có thể sử dụng astaxanthin để phòng chống bệnh xơ cứng động mạch, bệnh động mạch vành,... ♦ Astaxanthin là chất bảo vệ khỏi ánh sáng Ánh sáng đặc biệt là tia UV có thể gây ra các phản ứng và sản phẩm của nó là oxy tự do (Noguchi và Niki; Mc Vean và cộng sự,1999). Lipid, protein, chất màu đều có liên quan đến cơ chế này. Sự thiệt hại do sự oxy hóa ở mắt, da bởi tia UV ngày một nhiều nên tính chống oxy hóa của astaxanthin được đề nghị như tác nhân bảo vệ. ♦ Astaxanthin là chất bảo vệ mắt và hệ thống thần kinh Trevithuck và Mitton (1999) khái quát rằng vai trò chủ yếu của chất chống oxy hóa trong việc làm giảm stress và các bệnh có liên quan đến mắt và hệ thống thần kinh. Astaxanthin là chất chống oxy hoá hiệu quả có thể đi qua màng não (Tso và Lam, 1996), lợi ích chủ yếu của astaxanthin đối với sức khoẻ của mắt và hệ thống thần kinh rất được hứa hẹn. Nghiên cứu hiệu quả chống oxy hoá ở mắt chuột cho thấy rằng astaxanthin có thể cải thiện các retinal bị tổn hại và nó cũng có hiệu quả tốt trong việc bảo vệ tế bào nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hóa. ♦ Astaxanthin và sự lây nhiễm Nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin là loại có thể phòng và chữa trị hiệu quả các bệnh lây nhiễm Halicobacter ở đường dạ dày - ruột và khoang miệng của động vật hữu nhũ (Alejury và Wadstroem, 1998). Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 11 2.4 Qui trình công nghệ trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú Hình 6: Sơ đồ qui trình công nghệ trích ly carotenoids bằng hỗn hợp dung môi hữu cơ Sấy chân không (40oC) Dịch trích Rửa (Salin 1%) Lọc Carotenoids Ether dầu hỏa Hexane:IPA: 60%:40% Dung môi:mẫu: 5:1 Số lần trích ly: 3 Nguyên liệu Sấy (80oC, 4 – 6g) Nghiền Trích ly Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 12 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phương tiện thí nghiệm Đề tài được tiến hành nghiên cứu và thu thập số liệu tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, Khoa Nông Nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ từ ngày 26/02/2007 đến ngày 25/05/2007. 3.1.1 Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng - Nguyên liệu: vỏ tôm sú. - Hóa chất sử dụng: + Hexane + Isopropyl alcohol (IPA) + Ether dầu hỏa + Nước muối sinh lý 5%. 3.1.2 Dụng cụ - thiết bị - Tủ sấy - Hệ thống Soxtherm, Đức - Máy quang phổ tử ngoại khả kiến U2800 Hitachi, Nhật Bản - Cối nghiền, cân, ống đong - Phễu chiết - Cốc thủy tinh, giấy lọc - Bình tam giác. 3.2 Phương pháp thí nghiệm 3.2.1 Xác định qui trình trích ly carotenoids Carotenoids được trích ly bằng hỗn hợp dung môi hữu cơ gồm hexane và IPA từ vỏ tôm sú đã sấy khô. Quá trình trích ly được tiến hành bằng hệ thống Soxtherm, trong đó nguyên liệu và dung môi tiếp xúc trực tiếp với nhau. Tùy theo yêu cầu của từng thí nghiệm mà hệ thống Soxtherm được điều chỉnh ở các điều kiện nhiệt độ và thời gian trích ly khác nhau. Dịch trích thu hồi sau quá trình trích ly được tách pha bằng ether dầu hỏa và nước muối sinh lý 5% để loại bỏ phần dung môi phân cực, sau đó đem sấy khô. Trong quá trình sấy có bổ sung một lượng dầu hướng dương. Kết quả là chúng ta thu được carotenoids trong dầu. 3.2.2 Xây dựng đường chuẩn Do astaxanthin chiếm từ 86 ÷ 98% trong hỗn hợp màu carotenoids của vỏ tôm sú nên đường chuẩn được thiết lập dựa trên astaxanthin tinh khiết 98%. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 13 a. Mục đích Thiết lập mối quan hệ giữa độ hấp thu ánh sáng (A) và nồng độ (C) của dịch trích ly b. Phương pháp tiến hành Chuẩn bị dãy dung dịch astaxanthin chuẩn có nồng độ tăng dần từ 0 ÷ 80µg/ml từ astaxanthin tinh khiết 98% và dầu hướng dương. Đo độ hấp thu ánh sáng (A) của dãy dung dịch astaxanthin vừa chuẩn bị bằng máy quang phổ tử ngoại khả kiến U2800 ở độ dài sóng 485nm. Vẽ đường hồi qui của 5 mức nồng độ trên. Phương trình có dạng: y = ax + b Với: y: độ hấp thu ánh sáng của dung dịch ở bước sóng 485nm x: nồng độ của dung dịch (µg/ml) 3.2.3 Thí nghiệm 3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hexane trong hỗn hợp dung môi đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú a. Mục đích Tìm ra tỷ lệ hexane tối ưu trong hỗn hợp dung môi để cho hiệu suất trích ly carotenoids cao nhất. b. Chuẩn bị thí nghiệm - Vỏ tôm sú sau khi mua từ nhà máy về được làm sạch, sấy khô và nghiền nhỏ bằng cối nghiền. - Pha hỗn hợp dung môi của hexane và isopropyl alcohol với các tỷ lệ khác nhau của hexane theo yêu cầu khảo sát: 50%, 60%, 70%, 80%. - Chuẩn bị những hoá chất cần thiết khác như: nước muối sinh lý 5%, ether dầu hỏa. c. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố và hai lần lặp lại. Nhân tố thay đổi là tỷ lệ hexane (nhân tố A) trong hỗn hợp dung môi và được khảo sát ở bốn mức độ khác nhau: A1 = 50%, A2 = 60%, A3 = 70%, A4 = 80%. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 14 Hình 7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 d. Cách tiến hành thí nghiệm - Nguyên liệu vỏ tôm sau khi nghiền được cân định lượng xác định cho mỗi nghiệm thức là 10g và dung giấy lọc gói lại. - Cho dung môi và mẫu vào ống thủy tinh, sau đó lắp vào hệ thống Soxtherm, tiến hành khởi động máy để trích ly với các điều kiện đã bố trí theo sơ đồ hình 7. - Mẫu sau trích ly được đem tách pha bằng ether dầu hỏa và rửa lại bằng nước muối sinh lý 5%. - Mẫu tiếp tục được sấy để đuổi hết dung môi. - Mẫu sau khi sấy xong đem pha loãng và đo độ hấp thu của carotenoids bằng máy đo quang phổ tử ngoại khả kiến U2800. Dựa trên đường chuẩn đã xây dựng, chúng ta có thể xác định được nồng độ của astaxanthin trong dịch trích. - Tính hiệu suất trích ly carotenoids theo công thức (2) ở phần phụ lục. e. Chỉ tiêu theo dõi Hiệu suất trích ly carotenoids. Dịch trích Ether dầu hỏa Nước muối sinh lý 5% Đo quang phổ (485nm) ................ A1 A2 A3 A4 Nguyên liệu Trích ly ................ Dung môi : mẫu = 10:1 Nhiệt độ trích ly: 80oC Thời gian trích: 120 phút Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 15 3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi với mẫu đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú a. Mục đích thí nghiệm Tìm ra tỷ lệ dung môi với mẫu tối ưu cho hiệu suất trích ly carotenoids cao nhất. b. Chuẩn bị thí nghiệm - Pha hỗn hợp dung môi của hexane và IPA với tỷ lệ của hexane đã tìm được ở thí nghiệm 1. - Các bước chuẩn bị khác tương tự thí nghiệm 1. c. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố và hai lần lặp lại. Nhân tố thay đổi là tỷ lệ của dung môi với mẫu (nhân tố B) và được khảo sát ở bốn mức độ khác nhau như sau: B1 = 8 : 1, B2 = 9 : 1, B3 = 10 : 1, B4 = 11 : 1. Hình 8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 Dịch trích Ether dầu hỏa Nước muối sinh lý 5% Đo quang phổ (485nm) ................ Hexane:IPA: TN1 Nhiệt độ trích ly: 80oC Thời gian trích: 120 phút B1 B2 B3 B4 Nguyên liệu Trích ly ................ Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 16 d. Cách tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành tương tự thí nghiệm 1 với những điều kiện đã bố trí theo sơ đồ hình 8. e. Chỉ tiêu theo dõi Hiệu suất trích ly carotenoids. 3.2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ trích ly đến hiệu suất thu hồi carotenoids từ vỏ tôm sú a. Mục đích Tìm ra thời gian và nhiệt độ tối ưu cho hiệu suất trích ly carotenoids cao nhất. b. Chuẩn bị thí nghiệm - Pha hỗn hợp dung môi của hexane và IPA với tỷ lệ của hexane đã tìm được ở thí nghiệm 1. - Cân khối lượng mẫu và đong dung môi theo tỷ lệ dung môi và mẫu được tìm ra ở thí nghiệm 2. - Các bước chuẩn bị khác tương tự thí nghiệm 1. c. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố, hai lần lặp lại và được khảo sát ở các mức độ như sau. Nhân tố C: nhiệt độ trích ly (oC) C1 = 75, C2 = 80, C3 = 85, C4 = 90 Nhân tố D: thời gian trích ly (phút). D1 = 90, D2 = 120, D3 = 150, D4 = 180 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 17 Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 d. Cách tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí tương tự thí nghiệm 1 với các điều kiện đã bố trí theo sơ đồ hình 9. e. Chỉ tiêu theo dõi Hiệu suất trích ly carotenoids. Ether dầu hỏa Nước muối sinh lý 5% Dịch trích Đo quang phổ (485nm) ................ Nguyên liệu Trích ly ................ D1234 D1234 D1234 D1234 C1 C2 C3 C4 Hexane : IPA: TN1 Dung môi : mẫu: TN2 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 18 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Qui trình trích ly carotenoids áp dụng Hình 10: Sơ đồ trích ly và xác định hiệu suất carotenoids từ vỏ tôm sú Các công đoạn trong trích ly - Nguyên liệu: vỏ tôm sú thu được từ quá trình chế biến của nhà máy được chưyển về phòng thí nghiệm trong điều kiện giữ lạnh bằng thùng cách nhiệt. Sau đó, nguyên liệu được rửa sạch với nước lạnh để loại bỏ những phần chỉ và thịt tôm còn dính lại trong vỏ rồi để ráo. - Sấy: vỏ tôm được sấy ở nhiệt độ 80oC trong thời gian từ 4 ÷ 6 giờ đến khi độ ẩm của vỏ tôm còn lại khoảng 5 ÷ 6% thì ngừng sấy nhằm mục đích: + Tạo thuận lợi cho quá trình nghiền + Làm khô nguyên liệu để quá trình trích ly của dung môi được tốt hơn Dầu hướng dương Pha loãng Đo quang phổ (485nm) Sấy 55oC, 2g30 Tách pha Ether dầu hỏa Nước muối sinh lý 5% Dịch trích Hexane:IPA Dung môi:mẫu Thời gian trích ly Nhiệt độ trích ly Vỏ tôm sú Sấy (80oC, 4 – 6g) Nghiền Trích ly Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 19 y = 0.0056x - 0.0058 R2 = 0.9984 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 20 40 60 80 Nồng độ (mcg/ml) Đ ộ hấ p th u (48 5n m ) + Làm biến tính protein để phá vỡ liên kết carotenoprotein, giúp giải phóng carotenoids về dạng tự do. - Nghiền: nhằm phá vỡ tế bào để: + Tăng bề mặt tiếp xúc với dung môi + Tăng tốc độ thấm dung môi giúp quá trình trích ly được thực hiện nhanh hơn, nâng cao được hiệu suất trích ly. - Trích ly: để hoà tan carotenoids vào dung môi. - Dịch trích thu được đem đi tách pha bằng ether dầu hỏa rồi rửa lại với nước muối sinh lý 5% để loại bỏ dung môi phân cực. - Sấy trong ở nhiệt độ 55oC trong thời gian 2 giờ 30 phút nhằm: + Đuổi dung môi còn lại trong dịch trích + Loại nitơ hoà tan trong dịch trích. 4.2 Kết quả xây dựng đường chuẩn astaxanthin Bảng 3: Số liệu xây dựng đường chuẩn astaxanthin Mẫu Lặp lại Độ hấp thu (485nm) Nồng độ (µg/ml) 1 1 0,002 0 2 0,001 0 2 1 0,103 20 2 0,103 20 3 1 0,212 40 2 0,212 40 4 1 0,326 60 2 0,327 60 5 1 0,451 80 2 0,452 80 Hình 11: Đồ thị đường chuẩn astaxanthin Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 20 4.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ hexane (%) trong hỗn hợp dung môi đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú Bảng 4: Kết quả nồng độ và hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú ở các tỷ lệ hexane khác nhau trong hỗn hợp dung môi của hexane và IPA Ft = 652,29, p = 0,0000 * Số liệu trung bình 2 lần lặp lại tính dựa trên căn bản khô a, b, c thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% Hình 12: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi carotenoids từ vỏ tôm ở các tỷ lệ hexane khác nhau trong hỗn hợp dung môi Kết quả hiệu suất trích ly carotenoids ở bảng 4 và hình 12 cho thấy: Khi tỷ lệ hexane tăng từ 50 đến 70% thì nồng độ cũng như hiệu suất thu hồi carotenoids tăng và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05), hiệu suất cao nhất thu được ở tỷ lệ hexane là 70% (1191,111 µg/g) do carotenoids là hợp chất màu tan trong dầu mà hexane là dung môi hữu cơ không phân cực có khả năng hoà tan carotenoids nên khi tỷ lệ hexane tăng lên thì khả năng hoà tan carotenoids vào dung môi cũng tăng, do đó hiệu suất trích ly tăng. Tỷ lệ hexane Nồng độ (µg/ml)* Hiệu suất (µg/g)* 50% 62,471c 937,065c ± 3,000 60% 65,699b 985,489b ± 12,000 70% 79,407a 1191,111a ± 15,000 80% 60,782d 911,734d ± 4,000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 50% 60% 70% 80% % hexaneTỷ lệ hexane (%) H iệ u su ất ca ro te n o id s (µ g/ g) Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 21 Nhưng khi tỷ lệ hexane tiếp tục tăng lên 80% thì hiệu suất thu hồi carotenoids lại giảm xuống nhanh, hiệu suất thu hồi thấp hơn so với các nồng độ 50%, 60% và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p <0,05). Do tính kỵ nước của hexane làm cho khả năng thẩm thấu của nó qua lớp màng bao quanh chất màu bị hạn chế. Vì vậy, ở một tỷ lệ thích hợp của hỗn hợp dung môi phân cực (IPA) và dung môi không phân cực (hexane) thì dung môi phân cực có tác dụng loại nước trong mô, tiếp theo dung môi không phân cực sẽ hoà tan carotenoids. Do đó, muốn nâng cao hiệu suất trích ly thì nguyên liệu cần được sấy khô trước khi tiến hành trích ly. Như vậy, ở tỷ lệ 70% hexane sẽ cho hiệu suất trích ly carotenoids cao nhất. 4.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi và mẫu đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú Bảng 5: Kết quả nồng độ và hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú ở các tỷ lệ dung môi và mẫu khác nhau Ft = 129,73, p = 0,0000 * Số liệu trung bình 2 lần lặp lại tính dựa trên căn bản khô a, b, c: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% Hình 13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi carotenoids từ vỏ tôm ở các tỷ lệ dung môi/mẫu Tỷ lệ dung môi/mẫu Nồng độ (µg/ml)* Hiệu suất (µg/g)* 8 : 1 44,889d 673,335d ± 40,526 9 : 1 70,815b 1062,220b ± 18,106 10 : 1 81,444a 1221,650a ± 6,140 11: 1 62,173c 932,599c ± 67,972 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 81 91 101 111 Tỷ lệ dung môi/mẫu H iệ u su ất ca ro te n o id s (m cg /g ) H iệ u su ất ca ro te n o id s (µ g/ g) 8 : 1 9 : 1 10 : 1 11 : 1 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 22 Kết quả hiệu suất thu hồi carotenoids bảng 5 và hình 13 cho thấy: Khi tỷ lệ dung môi và mẫu tăng từ 8:1 đến 10:1 thì hiệu suất thu hồi carotenoids tăng và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05). Do ở tỷ lệ dung môi thấp thì lượng dung môi không đủ ngập để hoà tan hoàn toàn carotenoids trong nguyên liệu nên hiệu số trích ly thấp. Tiếp tục tăng tỷ lệ dung môi và mẫu thì hiệu suất thu hồi carotenoids giảm xuống. Hiệu suất cao nhất thu được ở tỷ lệ 10:1 (1221,65µg/g) và hiệu suất thu được thấp nhất đối với tỷ lệ 8:1 (673,335 µg/g). Hiệu suất carotenoids ở tỷ lệ 11:1 (932,599 µg/g) thấp hơn ở tỷ lệ 9:1 (1062.22 µg/g), vì khi tỷ lệ dung môi quá cao so với mẫu sẽ làm loãng nồng độ của carotenoids nên dễ bị hao hụt trong các thao tác thí nghiệm tiếp theo. Vì vậy, trong quá trình trích ly carotenoids thì chỉ ở một tỷ lệ dung môi và mẫu thích hợp mới cho hiệu suất thu hồi tối ưu. Qua kết quả bảng 5 ta thấy ở tỷ lệ dung môi và mẫu là 10:1 cho hiệu suất thu hồi carotenoids cao nhất. 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú Bảng 6: Kết quả nồng độ trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú bằng hỗn hợp dung môi hexane:IPA ở nhiệt độ và thời gian khác nhau Thời gian (phút) Nhiệt độ (oC) 90 120 150 180 Trung bình 75 68,81 70,25 80,65 56,07 68,95b 80 68,62 80,79 73,89 59,02 70,58a 85 78,40 59,94 68,76 46,86 63,49c 90 52,55 55,04 62,62 41,69 52,98d Trung bình 67,09b 66,51b 71,48a 50,91c 64,00 a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% Ft (thời gian) = 373,88, P = 0,000 Ft (nhiệt độ) = 291,47, P = 0,000 Ft (tương tác) = 44,71, P = 0,000 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 23 Bảng 7: Kết quả hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú bằng hỗn hợp dung môi hexane:IPA ở nhiệt độ và thời gian khác nhau Thời gian (phút) Nhiệt độ (oC) 90 120 150 180 Trung bình 75 1032,13 1053,71 1209,81 841,05 1034,18b 80 1029,81 1211,96 1108,38 885,36 1058,74a 85 1176,00 899,05 1031,41 702,95 952,35c 90 788,27 825,67 939,33 625,40 794,67d Trung bình 1006,41b 997,59b 1072,23a 763,69c 959,99 a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5% Ft (thời gian) = 373,88, P = 0,0000 Ft (nhiệt độ) = 291,47, P = 0,0000 Ft (tương tác) = 44,71, P = 0,0000 Hình 14: Đồ thị biểu diễn nồng độ carotenoids theo nhiệt độ và thời gian trích ly Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) -774.661 + 19.3225*X + 1.58255*Y -0.121499*X*X - 0.0055505*Y*Y -0.00277748*X*Y Nhiet do (oC) Th o i g ia n (ph u t) Nong do (mcg/ml) 33.0 38.0 43.0 48.0 53.0 58.0 63.0 68.0 73.0 78.0 70 75 80 85 90 95 85 100 115 130 145 160 175 190 Nhiệt độ ( C) Nồng độ (µg/g) Th ời gi an (ph út ) -774.661 + 19.3225*X + 1.58255*Y -0.121499*X*X - 0.0055505*Y*Y -0.00277748*X*Y Nhiet do (oC) Thoi gian (phut) N o n g do (m cg /m l) 75 80 85 90 90 120 150 180 30 45 60 75 90 Z = -774,661 + 19,3225X + 1,582 5 – 0,121499 2 – 0,0055 0 Y2 – 0,00277748XY N ồn g độ (µ g/ g) Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) Z: Nồng độ astaxanthin (µg/ml) X: Nhiệt độ trích ly (oC) Y: Thời gian trích ly (phút) R2 = 72,405 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 24 Hình 15: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi carotenoids theo nhiệt độ và thời gian trích ly Đồ thị lưới hình 15 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất trích ly carotenoids khi tỷ lệ hexane trong hỗn hợp dung môi là 70% và tỷ lệ dung môi và mẫu là 10:1 cho thấy: Khi nhiệt độ tăng từ 75oC đến 80oC thì nồng độ và hiệu suất carotenoids tăng do nhiệt độ cao làm tăng độ hoà tan carotenoids từ nguyên liệu vào dung môi, làm giảm độ nhớt nên tăng hệ số khuyết tán và tăng tốc độ quá trình trích ly. Tuy nhiên, với sản phẩm có nhiều nối đôi như carotenoids thì khi nhiệt độ tăng lên trên 85oC thì hiệu suất carotenoids giảm nhanh vì nhiệt độ là tác nhân thúc đẩy quá trình oxi hoá hợp chất carotenoids, do đó làm giảm hiệu suất thu hồi carotenoids. Hiệu suất cao nhất thu -11619.9 + 289.837*X + 23.7382*Y - 1.82249*X*X - 0.0832576*Y*Y -0.0416623*X*Y Nhiet do (oC) Thoi gian (phut) Ca ro te n o id s (m cg /g ) 75 80 85 90 90 120 150 180 500 700 900 1100 1300 ệ độ o Thời gian (phút) Ca ro te n o id s (µ g/ g) Z = -11619,9 + 289,837X + 23,7382Y – 1,82249X2 – 0,832576Y2 – 0,0416623XY -11619.9 + 289.837*X + 23.7382*Y - 1.82249*X*X - 0.0832576*Y*Y -0.0416623*X*Y Nhiet do (oC) Th o i g ia n (ph u t) Carotenoids (mcg/g) 490.0 570.0 650.0 730.0 810.0 890.0 970.0 1050.0 1130.0 1210.0 60 65 70 75 80 85 90 95 70 90 110 130 150 170 190 210 Nhiệt độ (oC) Carotenoids (µg/g) Th ời gi an (ph út ) Z: Hiệu suất trích ly carotenoids (µg/g) X: Nhiệt độ trích ly (oC) Y: Thời gian trích ly (phút) R2 = 72,405 Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 25 được ở nhiệt độ trích ly 80oC (1058,74 µg/g), tiếp đến là 75oC (1034,18 µg/g). Hiệu suất thấp nhất ở nhiệt độ 90oC (794,668 µg/g). Hiệu suất trích ly carotenoids ở các nghiệm thức đều khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05). Ở thời gian từ 90 phút (1006,41µg/g) và 120 phút (997,598µg/g) thì hiệu suất thu hồi carotenoids khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05). Tăng thời gian lên 150 phút thì hiệu suất carotenoids đạt cao nhất (1072,23µg/g) do đủ thời gian tiếp xúc giữa hai pha dung môi và nguyên liệu nên dung môi sẽ hoà tan hoàn toàn dung chất trong nguyên liệu. Thời gian tiếp tục tăng lên 180 phút thì hiệu suất trích ly giảm đột ngột xuống mức rất thấp (763,691µg/g), vì thời gian kéo dài cộng thêm sự gia nhiệt nên quá trình oxi hoá xảy ra rất nhanh làm giảm hiệu suất thu hồi carotenoids. Theo bảng 7 cho thấy hiệu suất trích ly carotenoids thu được tốt nhất là ở cặp nhiệt độ 75oC và thời gian trích ly là 150 phút (1209,81µg/g), 80oC ở 120 phút (1211,96µg/g) hoặc 85oC ở 90 phút (1176,00µg/g). Hiệu suất carotenoids thu được ở 3 nghiệm thức này khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p < 0,05). Khi nhiệt độ và thời gian trích ly càng cao khả năng thu hồi carotenoids càng giảm đặc biệt là đối với nghiệm thức 90oC ở thời gian 180 phút (625,402µg/g) hiệu suất thu được là thấp nhất. Luận văn Tốt nghiệp khóa 28 năm 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 26 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận