Đề tài Nghiên cứu công nghệ chiết tách một số chế phẩm thiên nhiên có giá trị kinh tế cao bằng CO2 lỏng ở trạng thái siêu tới hạn

u tố khác ®−îc gi÷ cè ®Þnh. Thêi gian chiÕt xuất tối ưu được chọn trong các khoảng thời gian 1 h; 2 h; 3 h; 4 h; 5 h; 6 h; 7 h và 8 h. Các yếu tố áp suất P, nhiệt độ T và sự thay đổi nồng độ co-solvent được khảo sát với thời gian chiết 3 giờ cho một mẫu. C¸c kÕt qu¶ ®−îc lËp b¶ng quy ho¹ch vµ tÝnh to¸n tìm điều kiện tối ưu - thông số công nghệ. Các thông số này được kiểm tra lại bằng 3 thÝ nghiÖm lÆp lại. 3.2.2 ChiÕt concrete hoa B−ëi bằng n-hexan Mẫu nguyên liệu hoa B−ëi ®−îc ngâm chiÕt 3 lÇn víi dung m«i n-hexan. Tû lÖ dung m«i/nguyªn liÖu 3 : 1. DÞch chiÕt thu ®−îc ®em c« quay ch©n kh«ng tíi kiÖt dung m«i t¹o thµnh Concrete. Concrete ®−îc hoµ tan vµo cån 960 vµ làm lạnh, sau đó đem lọc sạch rồi c« quay loại kiÖt dung m«i để thu Absolute. Các l−îng cân vµ thµnh phÇn của Concrete và Absolute được sử dụng làm ®èi chøng víi mÉu Concrete chiết với SCO2 . 45 3.2.3 Ph©n tÝch xác định thµnh phÇn concrete Hoa B−ëi Các chỉ số hóa lý của tinh dầu hoa Bưởi đã được xác định theo các phương pháp nêu trong mục 2.2.3 (Các phụ lục từ 1 đến 5) như đối với các tinh dầu thương phẩm. Chúng tôi đã phân tích concrete hoa B−ëi trên máy s¾c ký khÝ kÕt nèi khèi phổ GC-MS HP 5890 B (EI-70 eV) với ch−¬ng tr×nh nhiệt độ 400C (2 phót)→ 2900C (10 phót); 40C/ phót. 3.3 ChiÕt xuất Vetiver concrete Concrete Vetiver được nghiên cứu chiết xuất từ các lượng mẫu 200 g nguyên liệu rễ Vetiver với các phương pháp chiết bằng SCO2 và chưng cất lôi cuốn hơi nước. 3.3.1 Chiết xuất Vetiver concrete bằng SCO2 Tương tự như quá trình nghiên cứu chiết xuất concrete hoa Bưởi bằng SCO2, Vetiver concrete cũng được nghiên cứu thực nghiệm theo quy hoạch và tối ưu hóa để xây dựng công nghệ chiết. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết và chất lượng tinh dầu đều đã được khảo sát, bao gåm kích thước hạt nguyên liệu, độ ẩm của nguyên liệu, nhiÖt ®é T, ¸p suÊt P và thêi gian chiÕt t. Mẫu nguyên liệu rễ Vetiver đã được nghiên cứu chiết với các kích thước hạt nguyên liệu: 0,05 - 0,1 mm; 0,1 - 0,5 mm; 0,5 - 2 mm và cì 5 - 7 mm. Các mÉu này ®−îc chiÕt trong cïng mét ®iÒu kiÖn thêi gian, nhiÖt ®é và ¸p suÊt. Ảnh hưởng của độ ẩm tới hàm lượng concrete thu được bằng SCO2 được nghiên cứu trên các lượng 200 g mẫu nguyên liệu với kích thước hạt 0,5 - 2 mm, có ®é Èm lần lượt là 23 %; 17,12 % và 11,23 %. Điều kiện chiết xuất được tiến hành thống nhất ở nhiệt độ T = 600C và P = 80 bar. KÕt qu¶ tÝnh to¸n thông số công nghệ tối ưu từ b¶ng kÕt quả thùc nghiÖm theo quy ho¹ch ®· ®−îc lµm lÆp lại 3 thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra. 3.3.2 Chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dÇu Vetiver 100 g rÔ Vetiver (®ộ Èm 11,23 %) ®−îc c¾t nhá ng©m qua ®ªm, sau đó được chưng cất trong bộ dụng cụ Clevender với nước muối 5 %. Thí nghiệm được tiến hành cho đến khi không còn tinh dầu được tách ra thì dừng lại và chiết thu phần tinh dầu từ bên nhánh thu của bộ dụng cụ. 46 3.3.3 Ph©n tÝch tinh dÇu và Vetiver concrete C¸c chØ sè ho¸ lý nh−: ChØ sè axit, chØ sè este, chØ sè axetyl, tû träng vµ chiÕt suất ®−îc xác định theo quy tr×nh ®¸nh gi¸ tinh dÇu th−¬ng m¹i (Các phụ lục từ 1 đến 5). Tinh dÇu và concrete ®ược ph©n tÝch b»ng m¸y s¾c ký khÝ khèi phæ GC - MS HP 5890 B (70 eV) với ch−¬ng tr×nh nhiệt độ 400 C (2 phót) → 2900 C (10 phót); 40 C/phót. 3.3.4. B¶o qu¶n tinh dÇu Tinh dÇu ®−îc chøa vµo c¸c b×nh kÝn màu nâu để tránh tiếp xúc trực tiếp víi ¸nh s¸ng và không khí ë nhiÖt ®é th−êng. So s¸nh ®èi chiÕu sự thay đổi chÊt l−îng c¸c s¶n phÈm tinh dầu sau mét thêi gian vµ trong cïng mét ®iÒu kiÖn b¶o qu¶n. 3.4 Chiết xuất concrete hoa Nhài S¬ chÕ nguyên liệu: Hoa ®−îc nhÆt bá l¸ và cuống hoa, sau đó ®em x¸c ®Þnh độ Èm ban ®Çu tr−íc khi xay nhỏ. Cuối cùng, mẫu nguyên liệu hoa Nhài ®−îc b¶o qu¶n lạnh. 3.4.1 Chiết xuất concrete từ hoa Nhài bằng CO2 lỏng siêu tới hạn Concrete hoa Nhài được chiết bằng SCO2 với các lượng 500 g mẫu nguyên liệu tươi. Cũng như các mẫu chiết khác, hoa Nhài được đóng vào túi chiết bằng vải kín rồi nạp vào bình chiết. Chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng bao gồm: thời gian bảo quản mẫu, kích thước nguyên liệu, áp suất P, nhiệt độ T, thời gian chiết t, tỷ lệ dung môi SCO2/nguyên liệu chiết và hiệu quả của việc chiết nhiều lần. Thêi gian chiÕt xuất tối ưu được lựa chọn dựa vào kết quả các thí nghiệm chiết xuất theo các khoảng thời gian 1 h; 2 h; 3 h; 4 h; 5 h; 6 h; 7 h và 8 h. Các yếu tố áp suất P và nhiệt độ T được khảo sát với thời gian chiết xuất 3 giờ cho một mẫu. C¸c mẫu nguyên liệu hoa Nhài đã được khảo sát sau các khoảng thời gian bảo quản lạnh là 1 h; 2 h; 3 h; 4 h; 5 h; 6 h; 7 h; 8 h và 9 h. Các thí nghiệm về ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới hiệu suất chiết đã được thực hiện trên các mẫu được giữ nguyên, mẫu có kích thước 5 - 7 mm và mẫu có kích thước nhỏ hơn 1 mm. 47 Thí nghiệm chiết nhiều lần được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và áp suất chiết tối ưu. Với mỗi một mẫu, quá trình chiết và thu sản phẩm được thực hiện liên tục ba lần, lần đầu 2h, lần thứ 2 trong 1h và lần thứ ba cũng trong 1 h. Sản phẩm concrete của các lượt chiÕt ®−îc gép l¹i, so s¸nh với kết quả của qu¸ tr×nh chiÕt mét lÇn và so s¸nh l−îng CO2 tiªu tèn trªn mỗi mét ®¬n vÞ nguyªn liÖu chiết. C¸c kÕt qu¶ tính toán tèi −u được kiÓm tra bằng 3 thÝ nghiÖm lÆp lại. 3.4.2 Chiết xuất concrete từ hoa Nhài bằng n-hexan Hoa Nhµi nguyªn liệu ®−îc ngâm chiÕt 3 lÇn víi n-Hexan với tû lÖ dung m«i/nguyªn liÖu lµ 1 : 3. Các dịch chiết được gộp lại và loại kiệt dung môi thu Concrete. Chế phẩm này ®−îc hoµ tan vµo cån 960, làm lạnh và lọc sạch qua giÊy läc. DÞch läc ®ược c« quay kiÖt dung m«i để thu Absolute. Kết quả phân tích Concrete và Absolute ®−îc sử dụng để ®èi chøng víi mÉu chiÕt SCO2. 3.4.3 Ph©n tÝch tinh dÇu và concrete hoa Nhài C¸c chØ sè ho¸ lý nh−: ChØ sè axit, chØ sè este, chØ sè axetyl, tû träng vµ chiÕt suất ®−îc xác định theo quy tr×nh ®¸nh gi¸ tinh dÇu th−¬ng m¹i (Xem các phụ lục). Tinh dÇu ®ược ph©n tÝch b»ng m¸y s¾c ký khÝ khèi phæ GC - MS HP 5890 B (70 eV) với ch−¬ng tr×nh nhiệt độ 400 C (2 phót) → 2900 C (10 phót); 40 C/phót. 48 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Nghiên cứu công nghệ chiÕt xuất polyphenol tõ ChÌ xanh 4.1.1 Nghiên cứu công nghệ chiết nguyên liệu Chè xanh b»ng SCO2 4.1.1.1 M« h×nh hóa thùc nghiÖm xác định các thông số trạng thái SCO2 và nồng độ co-solvent Nhằm mục đích xác định điều kiện tối ưu chiết xuất polyphenol từ nguyên liệu Chè xanh, chúng tôi đã quy hoạch các thông số trạng thái áp suất P, nhiệt độ T và nồng độ co-solvent etanol C của SCO2 trong bầu chiết ở các thí nghiệm theo dạng phương trình hồi quy trùc giao bËc hai. Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch được cho trong bảng 4.1; ở đây mỗi thí nghiệm được làm lặp lại 2 lần. Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm chiết xuất Chè xanh bằng SCO2 theo quy hoạch STT T (oC) P (bar) C (%) Y1 (%) Y2 (%) Y0 (%) 1 70 220 5 0,310 0,320 0,315 2 70 220 10 0,350 0,360 0,355 3 70 300 5 0,430 0,450 0,440 4 70 300 10 0,430 0,440 0,435 5 60 220 5 0,250 0,230 0,240 6 60 220 10 0,320 0,290 0,305 7 60 300 5 0,450 0,430 0,440 8 60 300 10 0,450 0,470 0,460 9 71,1 260 7,5 0,470 0,460 0,465 10 59 260 7,5 0,430 0,390 0,410 11 65 308,6 7,5 0,514 0,502 0,508 12 65 211,4 7,5 0,355 0,345 0,350 13 65 260 10,54 0,430 0,420 0,425 14 65 260 4,46 0,273 0,260 0,266 15 65 260 7,5 0,420 0,420 0,420 Trong đó: T: NhiÖt ®é của SCO2 trong bầu chiết (0C); P: Áp suÊt cña SCO2 trong qu¸ tr×nh chiÕt (bar); 49 C: Nồng độ co-solvent etanol 99,50 (%) trong SCO2; Y: Hàm lượng thu được (%) của chế phẩm chiết so víi nguyªn liÖu kh«; Y0: gi¸ trÞ trung b×nh cña Y1 vµ Y2. Chuẩn Student tra bảng ở mức có nghĩa 0,05 và bậc tự do 2 lµ: t (0,05; 2) = 2,92; từ đó chúng tôi đã xác định được các hệ số có nghĩa của phương trình hồi quy. Phương trình 4.1 cho quá trình chiết xuất polyphenol từ Chè xanh có dạng: F = -1,954 + 0,005T + 0,009P + 0,179C - 9.10-5TP - 0,007C2 §Ó kiÓm tra mức độ phù hợp cña ph−¬ng tr×nh håi quy, chuÈn Fisher đã ®−îc tÝnh ở mức có nghĩa 0,05; bậc tự do 2 vµ 6 có gi¸ trÞ 0,001 nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị tra bảng F (2; 6) = 19,3. Nh− vËy, trên cơ sở tính toán, phương trình hồi quy phù hợp với sự biến thiên của hàm lượng thu được của chế phẩm polyphenol khi thay đổi các thông số trạng thái của SCO2 và nồng độ co-solvent trong vùng được khảo sát. Kết quả tính toán hàm lượng thu được của polyphenol cao nhất trong vùng quy hoạch được tính toán bằng chương trình Pascal (sơ đồ 2.1) là Fmax = 0,538 (%) và tương ứng với tr¹ng th¸i SCO2 trong quá trình chiết theo tính toán ở nhiệt độ T = 59oC và áp suất P = 300 bar. Nồng độ etanol trong SCO2 tương ứng là 10 %. Chúng tôi đã tiến hành lặp lại 3 thí nghiệm theo các điều kiện đã được tính toán mô phỏng như trên, hàm lượng thu đươc của chế phẩm chiết lần lượt là 0,507 % (thí nghiệm 1); 0,531 % (thí nghiệm 2) và 0,529 % (thí nghiệm 3). Như vậy, kết quả thực nghiệm kiểm chứng phù hợp với mô hình quy hoạch trong vùng điều kiện thí nghiệm. Với các điều kiện trạng thái áp suất, nhiệt độ SCO2 và nồng độ co-solvent etanol đã thiết lập được cho quá trình chiết xuất lá chè xanh, chúng tôi tiến hành các nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố “thời gian chiết xuất” và “tỷ lệ SCO2/nguyên liệu” tới hàm lượng thu được của sản phẩm. 4.1.1.2 Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña thêi gian chiÕt - tû lÖ dung m«i SCO2/nguyªn liÖu tới hàm lượng thu được của s¶n phÈm Các thí nghiệm chiết ChÌ xanh b»ng SCO2 ở nhiệt độ 59oC; áp suất 300 bar với nồng độ co-solvent etanol là 10 % được thực hiện theo các khoảng thời gian là 1 h; 2 h; 3 h; 4 h; 5 h; 6 h; 7 h và 8 h. Kết quả thực nghiệm được thể hiện trong bảng 4.2 và đồ thị 4.1 50 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 3 5 7 Thêi gian (h) H µm l− în g (% ) Bảng 4.2: Kết quả thu polyphenol từ chè xanh theo thời gian chiết Thời gian (h) 1 2 3 4 5 6 7 8 Hàm lượng thu được của sản phẩm 0,214 % 0,327 % 0,538 % 0,575 % 0,583 % 0,588 % 0,590 % 0,590 % KÕt qu¶ kh¶o s¸t chiÕt xuÊt nguyªn liÖu chÌ xanh theo c¸c kho¶ng thêi gian nªu trªn cho thÊy: tõ thÝ nghiÖm chiÕt trong thêi gian 1 h ®Õn thÝ nghiÖm trong 3 h, l−îng chÕ phÈm chiÕt ®−îc t¨ng rÊt nhanh theo thêi gian chiÕt, tõ 0,214 % lªn ®Õn 0,538 %. Nh−ng víi c¸c thÝ nghiÖm cã thêi gian chiÕt dµi h¬n, tõ kho¶ng 6 h ®Õn 8 h, l−îng s¶n phÈm chiÕt ®−îc t¨ng không đáng kể tõ 0,583 % lªn 0,59 %. Nh− vËy, víi c¸c ®iÒu kiÖn tr¹ng th¸i SCO2 cho qu¸ tr×nh chiÕt ®· kh¶o s¸t trªn thiÕt bÞ SFT-250, thêi gian chiÕt tèt nhÊt lµ kho¶ng tõ 3 - 5 giê. Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian chiết tới kết quả thu sản phẩm Kết quả khảo sát sự biến thiên của hàm lượng thu được của sản phẩm chiết từ l¸ Chè xanh theo sự biến đổi tỷ lệ SCO2/nguyên liệu cũng phù hợp với các kết quả tính toán dựa vào sự thay đổi thời gian chiết xuất. Ở thí nghiệm chiết 100 g mẫu l¸ Chè xanh trong 3 h với điều kiện áp suất 300 bar, nhiệt độ bầu chiết 59oC và nồng độ co-solvent etanol/SCO2 10%, hàm lượng sản phẩm thu được đạt cực đại 0,538 % với tỷ lệ dung môi SCO2/nguyên liệu là 18,26/1. Chế phẩm chiết SCO2 từ chè xanh đã được làm sạch bằng cách chiết lại với etyl axetat. Kết quả phân tích bằng phương pháp so màu (Phụ lục 7) cho thấy hàm lượng polyphenol tổng số trong sản phẩm đạt 84,7 % (Phụ lục 8). 51 4.1.2 Chiết polyphenol từ lá chè xanh bằng dung môi hữu cơ Chiết xuất polyphenol tổng số theo quy trình kỹ thuật mô tả ở sơ đồ 3.1 mục 3.1.2 - Thực nghiệm. Hàm lượng thu được của sản phẩm chiết theo phương án này đạt tới 6 - 7 %. Tuy vậy hàm lượng polyphenol tổng số trong chế phẩm chỉ đạt 51,2 % (Phụ lục 9). Đã nghiên cứu phương án kỹ thuật sử dụng SCO2 trên thiết bị SFT-250 chiết xuất polyphenol từ lá chè xanh loại F của Công ty xuất nhập khẩu thực phẩm Hà Nội. Hàm lượng polyphenol tổng số trong chế phẩm đạt 84,7 %; hàm lượng thu được của sản phẩm đạt 0,583 % với quá trình chiết kéo dài 5 h ở áp suất 300 bar, nhiệt độ 59oC và nồng độ etanol/SCO2 là 10 %; Trên cơ sở quy trình chiết xuất polyphenol từ lá chè xanh bằng SCO2, chúng tôi tiến hành sản xuất thử nghiệm và thu được 215 g polyphenol. Đã nghiên cứu thử nghiệm công nghệ chiết xuất polyphenol từ Chè xanh bằng các dung môi hữu cơ, hàm lượng polyphenol tổng số trong chế phẩm là 51,2 %; hàm lượng thu được của sản phẩm từ nguyên liệu đạt 6 - 7 %. Như vậy phương án chiết Chè xanh bằng SCO2 tỏ ra không phù hợp về mặt kinh tế. 200 g sản phẩm polyphenol từ sản xuất thử nghiệm đã được Công ty cổ phần Dược liệu trung ương II thử nghiệm làm thuốc thực phẩm chức năng. Công ty đã đè nghị Viện Hóa học công nghiệp xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và cung cấp bước đầu 500 kg polyphenol >80 %. 52 4.2 Nghiên cứu công nghệ chiết xuất concrete từ hoa Bưởi 4.2.1 Nghiên cứu sử dụng SCO2 chiết concrete hoa Bưởi 4.2.1.1 Mô hình hóa thực nghiệm xác định điều kiện chiết xuất tối ưu Các lượng 500 g mẫu hoa Bưởi gồm nhị và cánh hoa đã sơ chế được đưa vào chiết xuất concrete bằng SCO2 (trong 3 h cho mỗi một mẫu) với các điều kiện áp suất P, nhiệt độ T và nồng độ co-solvent etanol C khác nhau. Chúng tôi đã quy hoạch các thí nghiệm này theo hướng xác định các thông số của phương trình trùc giao bËc hai ba yÕu tè. Kết quả thực nghiệm được mô tả trong bảng 4.3. Bảng 4.3: Kết quả chiết concrete hoa Bưởi bằng SCO2 theo quy hoạch thực nghiệm No T P C Y1 Y2 Y0 1 60 100 0,5 0,1830 0,1860 0,1845 2 60 100 2,0 0,1780 0,1770 0,1775 3 60 140 0,5 0,2150 0,2140 0,2145 4 60 140 2,0 0,2080 0,2050 0,2065 5 30 100 0,5 0,1890 0,1870 0,1880 6 30 100 2,0 0,1810 0,180 0,1805 7 30 140 0,5 0,2030 0,2020 0,2025 8 30 140 2,0 0,1940 0,1950 0,1945 9 63,2 120 1,25 0,2010 0,2040 0,2025 10 27 120 1,25 0,1720 0,1780 0,1750 11 45 145 1,25 0,2170 0,2150 0,2160 12 45 96 1,25 0,1950 0,1910 0,1930 13 45 120 2,16 0,2090 0,2060 0,2075 14 45 120 0,34 0,2190 0,2200 0,2195 15 45 120 1,25 0,2170 0,2150 0,2160 Trong đó: P: Áp suÊt cña SCO2 trong qu¸ tr×nh chiÕt (bar); T: NhiÖt ®é của SCO2 trong bầu chiết (0C); C: Nồng độ co-solvent etanol 99,50 (%) trong SCO2; Y: Hàm lượng (%) thu được của concrete theo nguyên liệu kh«; Y0: Gi¸ trÞ trung b×nh cña Y1 và Y2. 53 Từ các kết quả nêu trên, các thông số của phương trình hồi quy và xây dựng hàm mục tiêu biểu diễn sự phụ thuộc của hàm lượng thu được của chế phẩm chiết vào áp suất, nhiệt độ của SCO2 và nồng độ co-solvent đã được xác định như sau: Y = - 0,097 + 0,005T + 0,002P - 0,0375C - 7.10-5T2 + 0,0127C2 ChuÈn Fisher tra bảng ở mức có nghĩa 0,001 với bậc tự do 2 và 6 là Fb = 19,4 lớn hơn rất nhiều so với giá trị tính được F = 1,524. Phương trình hồi quy phù hợp với mô hình thực nghiệm đã xây dựng và thực hiện. Cực trị của hàm mục tiêu, cũng tức là giá trị cực đại của hàm lượng concrete thu được và tương ứng với nó là các điều kiện chiết xuất SCO2 tối ưu đã được tính toán và cho kết quả như sau: - Hàm lượng thu được của concrete cực đại: Ymax = 0,2565 %; - Nhiệt độ SCO2 trong bình chiết: T = 35,70C; - Áp suất trong bình chiết: P = 140 bar; - Nồng độ co-solvent etanol: C = 0,5 %. Chúng tôi đã tiến hành làm lại 3 thí nghiệm chiết concrete hoa Bưởi với các điều kiện đã tính được ở trên. Kết quả hàm lượng concrete thu được lần lượt là 0,249 % (thí nghiệm 1), 0,256 % (thí nghiệm 2) và 0,253 % (thí nghiệm 3); như vậy kết quả thực nghiệm kiểm chứng đã khẳng định các điều kiện chiết xuất đã tính toán từ hàm mục tiêu đúng là các điều kiện tối ưu trong khoảng các thí nghiệm đã khảo sát. 4.2.1.2 Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất và tỷ lệ dung môi SCO2/nguyên liệu chiết tới hàm lượng của concrete thu được Ảnh hưởng của thời gian chiết SCO2 tới hàm lượng thu được của concrete hoa Bưởi đã được khảo sát với các điều kiện chiết xuất đã xác định được ở mục 4.2.1.a. Các thí nghiệm được thực hiện với các lượng mẫu 500 g hoa Bưởi đã sơ chế ở các khoảng thời gian chiết 1 h; 2 h; 3 h; 4 h; 5 h; 6 h; 7 h và 8 h. Kết quả thực nghiệm được cho trong bảng 4.4 và biểu diễn bằng đồ thị 4.2. Bảng 4.4: Kết quả thu concrete hoa bưởi theo thời gian chiết SCO2 Thời gian chiết (h) 1 2 3 4 5 6 7 8 Hàm lượng concrete thu được(%) 0,185 0,220 0,256 0,258 0,260 0,258 0,258 0,259 54 Kết quả thực nghiệm chiết hoa Bưởi bằng SCO2 cho thấy với các thí nghiệm chiết trong khoảng thời gian từ 1 - 5 giờ, hàm lượng concrete thu được tăng mạnh từ 0,185 đến 0,260 %. Trong khi đó, các thí nghiệm với khoảng thời gian chiết kéo dài hơn, hàm lượng concrete thu được thay đổi không đáng kể. Như vậy, trên thiết bị SFT-250, với 500 g mẫu nguyên liệu hoa Bưởi, thời gian chiết xuất bằng SCO2 ở nhiệt độ 35oC và áp suất 140 bar ở khoảng thời gian từ 3 - 5 giờ là phù hợp. Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kết quả thu concrete hoa Bưởi vào thời gian chiết SCO2 Sự phụ thuộc của hàm lượng concrete thu được vào tỷ lệ dung môi SCO2/nguyên liệu trong quá trình chiết concrete hoa Bưởi ở áp suất 140 bar, nhiệt độ 35,7oC và nồng độ co-solvent etanol 0,5 % cũng đã được nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm thu được trùng hợp với kết quả tính toán, hàm lượng concrete thu được lớn nhất đạt được là 0,26 %, khi chiết 500 g mẫu hoa Bưởi bằng 1526 g SCO2 trong 4 h, tương ứng với tỷ lệ dung môi SCO2/nguyên liệu là 3,025. 4.2.1.3 Ảnh hưởng của tình trạng nguyên liệu tới hàm lượng thu được của concrete Trong các quá trình chiết xuất concrete từ nguyên liệu hoa tươi, yếu tố lớn nhất ảnh hưởng tới chất lượng và hàm lượng concrete thu đượcchính lại là thời gian bảo quả mẫu và kỹ thuật xử lý mẫu trước khi chiết. Víi c¸c mÉu hoa bị xay qu¸ nhá, thành phần tinh dÇu nhẹ tho¸t ra ngoµi tr−íc khi chiÕt khá nhiÒu nên hàm lượng concrete thu đượcvà chất lượng gi¶m. NÕu hình dạng cánh hoa ®−îc gi÷ nguyªn còng t¹o ra nhiÒu trë lùc lµm gi¶m hÖ sè khuyÕch t¸n của dung môi dẫn tíi hàm lượng sản phẩm thu được thÊp. Một nguyên nhân cũng dẫn đến kết quả tương tự là thời gian và cung cách bảo quả hoa. Trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é m«i tr−êng lín h¬n 270C, hoa tươi rất nhanh bị héo và thối hỏng. Trong nhiÖt ®é thÊp, qua thời gian kéo dài, chất lượng và hµm l−îng cña tinh dÇu cã gi¶m ®i nh−ng chËm hơn. Nhằm đánh giá đúng mức tác động của các yếu tố này để xây dựng công nghệ chiết xuất 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 1 2 3 4 5 6 7 8 Thêi gian(h) H µm l− în g( % ) 55 concrete từ nguyên liệu hoa tươi hoàn chỉnh từ khâu thu hái nguyên liệu, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sự phụ thuộc của chất lượng và hiệu quả thu concrete vào thời gian bảo quản hoa trước khi chiết và kích thước nguyên liệu cánh hoa Bưởi. Các kết quả thực nghiệm chiết các lượng 500 g nguyên liệu hoa Bưởi đã qua các khoảng thời gian bảo quản 1 h, 2 h, 3 h, 4 h, 5 h, 6 h, 7 h, 8 h và 9 h trước khi chiết được trình bày trong các bảng 4.5 và đồ thị 4.3 Các thí nghiệm được thực hiện thống nhất với các điều kiện: Chiết xuất trong 3 h bằng SCO2 ở áp suất 140 bar, nhiệt độ 35oC và nồng độ co-solvent etanol 0,5 %. Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản hoa tới hiệu quả thu concrete hoa Bưởi Thời gian bảo quản (h) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 L−îng concrete (%) 0,202 0,202 0,184 0.177 0,163 0,142 0,121 0,102 0,089 Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian bảo quản hoa tới hµm l−îng thu ®−îc cña concrete hoa Bưởi Với cùng các điều kiện chiết xuất trong 3 h bằng SCO2 ở áp suất 140 bar, nhiệt độ 35oC và nồng độ co-solvent etanol 0,5 %. Chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước mảnh cánh hoa tới hiệu quả thu concrete. Nguyên liệu được lựa chọn cùng các lượng 500 g hoa Bưởi đã trải qua 3 h bảo quản với các kích thước G1 (giữ nguyên hình dạng ban đầu), G2 (kích thước từ 5 - 7 mm) và G3 (kích thước nhỏ hơn 1 mm) (Bảng 4.6). 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thêi gian (h) H µm l− în g (% ) 56 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu hoa Bưởi tới hiệu quả thu concrete Mẫu Hµm l−îng concrete thu ®−îc(%) G1 (Mẫu giữ nguyên) 0,185 G2 (5 - 7 mm) 0,201 G3 (nhỏ hơn 1 mm) 0,197 Các kết quả nghiên cứu chiết concrete bằng SCO2 từ nguyên liệu hoa Bưởi đã trải qua các thời gian bảo quản khác nhau với các mảnh kích thước nguyên liệu khác nhau đã cho thấy: Kết quả thu concrete cao nhất đạt được với mẫu hoa có kích thước mảnh từ 5 - 7 mm và được thu hái, bảo quản dưới 3 h trước khi chiết. 4.2.2 Nghiên cứu chiết xuất concrete hoa Bưởi bằng bằng n-hexan Chúng tôi đã tiến hành chiết 3 lượng 1000 g mẫu hoa Bưởi bằng dung môi n-hexan theo phương pháp ngâm kiệt. Lượng dung môi sử dụng cho mỗi mẫu là 3 kg (tỷ lệ dung môi/nguyên liệu = 3 : 1) được chia thành ba lượt chiết rửa cho kiệt concrete. Các dịch chiết được gộp lại, cô quay loại hết dung môi, lúc này concrete còn chứa nhiều sáp và glycozid được hòa lại trong cồn 96o và lọc sạch. Dịch lọc được loại dung môi thu absolute, kết quả được thể hiện trong bảng 4.7 Bảng 4.7: Kết quả chiết hoa Bưởi bằng n-Hexan Stt Thí nghiệm Hàm lượng concrete thu được (%) Hàm lượng Absolute thu được (%) 1 0,241 0,108 2 0,229 0,104 3 0.227 0,091 Trung b×nh 0,233 0,101 Hàm lượng concrete thu được trung bình (0,233 %) của phương pháp chiết hoa với n-Hexan như đã nêu trong bảng 4.7 gần tương đương so với phương pháp chiết bằng SCO2 (0,26 %). Chất lượng concrete sản phẩm của cả hai phương pháp chiết đã được phân tích đánh giá so sánh bằng GC-MS tại Trung tâm Đào tạo và Phát triển sắc ký EDC ®èi chiÕu víi ng©n hµng d÷ liÖu Wiley 275 vµ Nist ebook. 57 4.2.3 Ph©n tÝch thµnh phÇn concrete thu được từ hoa B−ëi theo hai phương pháp chiết bằng n-Hexan và bằng SCO2 Kết quả phân tích được đưa ra trong bảng 4.8 Bảng 4.8: Kết quả phân tích GC-MS concrete hoa Bưởi Hàm lượng (%) Stt Hợp chất Mẫu chiết bằng SCO2 Mẫu chiết bằng n-Hexan 1 β-Myrcen 13,15 2,44 2 p-Xylene 1,23 1,95 3 Phellandren - 1,26 4 Limonene 10,97 - 5 Sabinene 0,83 - 6 Trans-β-Ocimene 21,33 2,48 7 Linalool 32,36 3,87 8 Methyl Anthranilate 1,10 - 9 β-Caryophylene 0,92 - 10 Farnesol 1,99 - Việc đánh giá chất lượng concrete hoa Bưởi thương phẩm trên thế giới hiện nay chủ yếu vẫn dựa vào các chỉ số hóa lý và GC-MS. Tùy thuộc vào xuất xứ của concrete mà các thành phần chính được công nhận làm chỉ tiêu chất lượng là: limonen, linalool, nerol, nerolidol, fanesol và metylantranilat [32, 33]. Các kết quả thể hiện trong bảng 4.8 cho thấy concrete hoa Bưởi từ Khoái Châu - Hưng Yên khi được chiết bằng SCO2 có hàm lượng các thành phần chính (limonen - 10,97 %; linalool - 32,36 %; metylanthranilat - 1,1 %; trans-β-ocimen - 21,33 %, fanesol - 1,99 %) khá đầy đủ và cao hơn hẳn concrete chiết bằng n-hexan (không có các thành phần fanesol, metylanthranilat, limonen, các thành phần còn lại có hàm lượng rất thấp ~ 2 - 4 %). VÒ mÆt c¶m quan, concrete hoa Bưởi chiÕt b»ng SCO2 cho mµu vµng s¸ng, trong vµ mïi tèt h¬n so víi s¶n phÈm chiÕt n-hexan. 58 Đã nghiên cứu công nghệ chiết xuất concrete từ nguyên liệu hoa Bưởi tươi bằng SCO2. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo quy hoạch hóa, chúng tôi đã thiết lập được các thông số trạng thái tối ưu của SCO2 trong quá trình chiết: Hàm lượng concrete thu được đạt cực đại (0,2566 %) khi chiết 500 g nguyên liệu hoa Bưởi tươi bằng thiết bị SFT-250 với SCO2 trong 4 h ở nhiệt độ 35,7oC, áp suất 140 bar với nồng độ co-solvent etanol 0,5 %. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tình trạng nguyên liệu tới hàm lượng concrete thu được và chất lượng concrete hoa Bưởi và đã có được các kết luận cụ thể để chuẩn hóa nguyên liệu đầu vào. Hoa Bưởi được sử dụng làm nguyên liệu chiết xuất concrete phải thỏa mãn được các tiêu chuẩn: hoa tươi mới bắt đầu nở (thu hái vào buổi sáng sớm ngày không có sương mù hoặc mưa vào tháng 4 - 5 hàng năm); từ lúc thu hái đến khi xử lý và chiết cần được bảo quản lạnh không lâu hơn 3 h; mẫu nguyên liệu chỉ gồm cánh và nhị hoa được nghiền tới kích thước khoảng 5 - 7 mm. Kết quả phân tích cho thấy chất lượng concrete được chiết bằng SCO2 tốt hơn chiết bằng n-hexan cả về mặt cảm quan cũng như về thành phần hóa học. Chiết xuất thử nghiệm hoa Bưởi bằng SCO2 theo các điều kiện công nghệ đã xác lập cho thiết bị SFT-250, chúng tôi đã thu được 160 ml concret. Sản phẩm đã được Công ty Vimedimex II thử nghiệm trong thuốc ho trẻ em. Công ty đánh giá concrete hoa Bưởi cho hương đặc trưng, mùi tự nhiên, phù hợp và có khả năng ứng dụng tốt. 59 4.3 Nghiên cứu công nghệ chiết xuất concrete từ rễ Vetiver 4.3.1 Nghiên cứu công nghệ chiết rễ Vetiver bằng SCO2 4.3.1.1 Mô hình hóa thực nghiệm để tìm điều kiện chiết xuất Chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm chiết xuất Vetiver concrete từ các lượng 200 g mẫu rễ Vetiver. Để có thể xây dựng phương trình hồi quy mô tả ả