Nghiên cứu thu nhận gamma oryzanol từ cám gạo bằng kỹ thuật sóng siêu âm để chế biến thực phẩm chức năng

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

Khóa luận tốt nghiệp

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “NGHIÊN cúu THI NHẠN GẠMMA ORYZANOL TÙ CÁM

GẠO BANG KỸ THUẬT SÓNG SIÊU ÂM ĐÉ CHÉ BIÊN THỤ C
PHẤM CHÚ C NÀNG”

Ngưòi hướng dẫn

:

TS. Nguyễn Đức Tiến

Sinh viên thực hiện

:

Nguyễn Thị Tinh

Lóp

:

1302

Hà Nội -2017
Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quã nghiên cứu trong khóa luận

này là trung thực.
Tơi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đờ cho việc thực hiện khóa luận

này đã được cám ơn và các thông tin được trích dần trong khóa luận này đã
được ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Nguyền Thị Tinh

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

Khóa luận tốt nghiệp

LỊI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Viện Cơ điện Nông nghiệp

và Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dần của TS. Nguyễn Đức Tiến Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và các thay cô giáo

khoa Công nghệ sinh học - Viện Đại Học Mờ Hà Nội.
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo khoa

Công nghệ sinh học đã tận tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình hoc tập và làm
khóa luận.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự hướng dần tận tình, chu

đáo cùa TS. Nguyễn Đức Tiến cùng tất cà cán bộ Bộ môn Nghiên cứu phụ

phẩm nông nghiệp - Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch
đã tạo mọi điều kiện giúp tơi hồn thành khóa luận này.

Xiei^Dai hoc Mờ Hà-Nội
Ci cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu săc tới gia đình và bạn bè đã quan
tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cám ơn !

Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Nguyễn Thị Tình

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẤT VÀ KÝ HIỆU
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU.'.............................................................................................................. 1
l

.ĐẬT VÁN ĐỀ.......... .......................................................................................... 1

Phần I TÔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................... 2
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÁM GẠO.................................................................. 2
1.1.1. Nguồn gốc phân loại và đặc điềm.................................................... 2
1.1.2. Thành phần hóa học cùa cám gạo................................................... 3
1.2. GAMMA ORYZANOL............ ................................................................ 5
ỉ.2.1. Thành phần can tạo và đặc tính lý hóa cùa Gamma oryzanol....... 5
1.2.2. Tác dụng của Gamma oryzanol........................................................ 8
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu VÀ ỦNG DỤNG GAMMA ORYZANOL10
1.4. ủng dụng Sóng siêu âm trong chiétxuắt..................... 12
1.4.1. Định nghĩa sóng siêu âm.................................................................. 12
1.4.2. Phân loại sóng âm............................................................................ 12
1.4.3. Ngun lỷtáũđộnề
........................13

1.4.4. Úng dụng của sóng siêu âm trong cơng nghệ thực phẩm......... 15

Phần II DỐI TƯỢNG - NỘI DUNG VÀ PHUONG PHÁP NGHIÊN
CỨU............
18
2.1.
ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, ĐỊA ĐIẾM & THỜI GIAN NGHIÊN
CỬU......................
18
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................... 18
2.1.2. Vật liệu nghiên cứu........................................................................... 18
2.1.3. Địa điêm và thời gian nghiên cứu.................................................. 19
2.2.
NỘI DUNG NGHIÊN cứu............................................................... 19
2.2.1. Nghiên cứu chiết xuất gamma oryzanol từ nguyên liệu cám gạo
bang sóng siêu âm........................................................................................... 19
2.2.2. Thu nhận gamma oryzanol từ dịch chiết cám gạo....................... 20
2.2.3. ứng dụng gamma oryzanol cho tạo viên thực phấm bảo vệ sức
khóe
20
2.3.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu....................................................... 20
2.3.1. Bố trí thí nghiệm............................................................................... 20
2.3.2. Các phương pháp phân tích và đo đạc.......................................... 22
Phần III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............
27
3.1. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT XUẦT GAMMA ORYZANOL
TỪ CÁM GẠO........ ............................................................................................27
Sinh viên: Nguyễn Thị Tình

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

3.1. 1. Anh hường hàm âm cám gạo nguyên liệu đen hiệu suất chiết xuất
gamma oryzanol............................................................................................... 27
3.1.2. Nghiên cứu xác định dung môi cho chiết xuất gamma oryzanol từ
cám gạo............................................................................................................. 28
3.1.3. Nghiên cứu xác định nồng độ dung môi ethanol cho chiết xuất
gamma oryzanol từ cám gạo......................................................................... 30
3.1.4. Nghiên cứu anh hường của nhiệt độ chiết xuất bàng sóng siêu âm
đen hiệu suất chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo............................... 30
3.1.5. Nghiên cứu ảnh hướng của thời gian đến hiệu suất chiết xuất
gamma oryzanol từ cám gạo........................................................................ 31
3.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ siêu âm đến hiệu suất chiết
xuất gamma oryzanol từ cám gạo................................................................. 33
3.1.7. Nghiên cứu ánh hướng cùa tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu
suất chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo................................................ 34
3.1.8. Chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo bang sử dụng sóng siêu
âm và khơng sứ dụng sóng siêu âm...............................................................35
3.1.9. Quy trình chiết xuất gamma oryzanol từ cám gọa bằng sóng siêu
âm
37
3.2. ứng dụng chế phàm Gamma oryzanol cho tạo viên nang thực phàm
hào vệ sức khóe................................................................................................... 39
3.2.1. Xác định hàm lượng gamma oryzanol /viên..NịẬị...................... 39
3.2.2. Xác định loại tá dược độn cho tạo viên....... ................................. 39
3.2.3. Nghiên cứu lựa chọn kích thước viên nang rỗng, xác định hàm
lượng chê phàm gamma oryzanol và tá dược cho tạo viên..................... 39

3.2.4. Quy trình tạo viên nang gamma oryzanol thực phẩm..................... 41
KẾT LUẬN VÀ ĐÈ NGHỊ.... .......................
43
1. KẾT LUẬN........................................................................................................43
2. KIẾN NGHỊ...................................................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 45

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

DANH MỤC CHŨ VIÉT TẤT VÀ KÝ HIỆU

Từ viết tắt

Tên đầy đủ

HSCX

Hiệu suất chiết xuất

LHCT

Lượng hoạt chất tinh

LHCNL

Lượng hoạt chất có trong nguyên liệu

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

DANH MỤC BÁNG

Bàng 1.1. Thành phần hóa học của cám gạo......................................................... 4
Bàng 1.2. Thành phần cúa dầu cám gạo thô.......................................................... 5
Bảng 3,1. So sánh phương pháp chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo bằng

sử dụng sóng siêu âm và khơng sử dụng sóng siêu âm.................... 35
Báng 3.2. Ánh hướng lượng chế phẩm gamma oryzanol, tá dược và kích
thước viên nang rỗng cho tạo viên....................................................... 40

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS .Nguyễn Đức Tiến

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cám gạo..................................................................................................... 2
Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám gạo trong hạt lúa.............................................................3
Hình 1.3. Cấu trúc phân tử gamma oryzanol........................................................ 7

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học và các thành phần chính của gamma oryzanol......7
Hình 1.5 Tóm tắt chức năng của gamma oryzanol............................................. 10
Hình 1.6. Gamma oryzanol..................................................................................... 12

Hình 1.7 Hình Quá trình hình thành, phát triển và vỡ tung của bọt khí........ 14
Hình 2.1. Mầu cám gạo thí nghiệm....................................................................... 18
Hình 3.1. Ành hưởng của thời gian sấy và hàm ấm cám gạo nguyên liệu đen

hiệu suất chiết xuất gamma oryzanol........................................................... 27
Hình 3.2 Ánh hường của loại dung môi đen hiệu suất chiết xuất.....................29
Hình 3.3 Ảnh hưởng cùa nồng độ dung mơi đến hiệu xuất chiết xuất gamma

oryzanol................................................................................................... 30
Hình 3.4 Ảnh hương của nhiẹt độ đến hiệù súất chiết xuất gamma oryzanol từ

cám gạo....................................................................................................31
Hình 3.5. Anh hướng cùa thời gian siêu âm đen hiệu suất chiết xuất gamma

oryzanol...................................................................................................32
Hình 3.6. Ánh hướng của cường độ siêu âm đen hiệu suất chiết xuất gamma

oryzanol................................................................................................... 33
Hình 3.7 Ánh hưởng của tỳ lệ nguyên liệu/ dung môi con ethanol 96" đến hiệu

suất chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo...................................... 34

Hình 3.8. Sơ đồ quy trình chiết xuất gamma oryzanol từ cám gạo.................. 37

Hình 3.9. Sơ đồ quy trình tạo viên thực phẩm gamma oryzanol........................ 41

Sinh viên: Nguyễn Thị Tình


MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẢN ĐẺ
Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp lâu đời gắn liền với nền văn

minh lúa nước nên từ lâu cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu có ý
nghĩa quan trọng trong đời sống và nền kinh tế xã hội nước ta. Trong những
năm gần đây, nước ta đã trớ thành một trong ba nhà xuất khẩu gạo hàng đầu

thế giới. Quá trình chế gạo đã tạo ra một lượng lớn phế phụ phẩm là cám gạo.

Cám gạo có giá thành thấp thường được người dân sứ dụng làm thức ăn chăn
nuôi, chưa khai thác được hết tiềm năng về giá trị vốn có của nó. Nếu đế lâu

sẽ bị ơi hịng, gây lãng phí lớn. Cám gạo có chứa nhiều chất dinh dưỡng quý
giá như protein, lipit, glucocide, vitamin... trong cám gạo chứa nhiều chất

chống oxi hóa đặc biệt quan trọng là gamma oryzanol có lợi cho sức khởe đế
chừa bệnh và được sử dụng làm mỹ phấm có giá trị kinh tế cao. Gamma

oryzanol có trong cám gạo, thóc này mầm, cám đại mạch, ngô này mầm...

. ___ ,, „__ Thu' viện yien Dai 1]OC Mở'Ha.Nội . .,___ ,

nhưng chi trong cám gạo mới có hàm lượng gamma oryzanol nhiêu hơn cá.

cịn ờ cám đại mạch, ngơ nảy mầm... có lượng gamma oryzanol rất thấp.

Hiện nay chế phấm gamma oryzanol được sử dụng cho sàn xuất các sản
phẩm thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm chứa gamma oryzanol tờ nước ta đều
phải nhập khấu. Do vậy việc nghiên cứu sừ dụng cám gạo để sàn xuất gamma

oryzanol để phục vụ cho công nghệ thực phẩm, chế biến thực phẩm chức
năng là hết sức quan trọng.
Nhận thấy được sự cần thiết cùa vấn đề nêu trên, được sự đồng ý của Viện

Cơ điện nông nghiệp - Công nghệ sau thu hoạch và Khoa Công nghệ sinh học -

Viện đại học Mờ Hà Nội, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thu

nhận gamma oryzanol từ cám gạo bằng kỹ thuật sóng siêu ăm đế chế biến thục
phẩm chícc năng”.

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

1


Phần I

TÔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VÈ CÁM GẠO

1.1.1. Nguồn gốc phân loại và đặc điếm.

Cám gạo là sản phẩm được khai thác từ quá trình xay xát gạo. Từ thời

xa xưa người ta đã biết sừ dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi, sau này cùng

với sự phát triển của xã hội loài người và sự tiến triển của khoa khoa học kỹ
thuật người ta đã khai thác sử dụng cám gạo vào những mục đích khác nhau
như lấy dầu làm dầu ăn, làm thực phẩm chức năng, thu nhận hoạt chất sinh

học có trong cám gạo, làm mỹ phấm, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật...

Hình 1.1. Cám gạo
Cám gạo thường có dạng bột mềm và mịn. Cám gạo có màu sáng mùi
thơm đặc trưng. Cám gạo chiếm khoảng 10 - 12% khối lượng lúa. Và là hồn

hợp của lớp vó ngồi hạt gạo và lớp aloron. Được thu hồi dưới 2 dạng: cám

khô và cám ướt. Cám khô được say thêm lần nữa đê bào quàn lâu hơn, cám

ướt sẽ được bán cho các cơ sờ làm thức ăn chăn nuôi, nuôi cá da trơn làm
thức ăn ngay.

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

2


1.1.2. Thành phần hóa học của cám gạo
Cám gạo là phụ phấm chính thu được từ lúa sau khi xay xát và thường
chiếm khoảng 10% trọng lượng lúa. Cám gạo được hình thành từ lớp vỏ nội

nhũ, mầm phơi của hạt, cũng như một phần từ tấm. Cám gạo có màu sáng và
mùi thơm đặc trưng. Tý lệ protein trong cám gạo mịn có thế đạt 12 - 14 %.
Lượng protein thô ở cám gạo cao hơn so bắp hạt. Lượng chất béo trong cám

gạo rất cao (15-22 %), thường dùng chiết xuất dầu cám, chất đạm trên 12%,
chất sắt trên 14 %. Trong cám gạo ngoài những thành phần có giá trị dinh
dường như protein, lipit, glucocide, vitamin ... trong cám gạo còn chứa hồn

hợp chất đặc biệt quan trọng đó là gamma oryzanol. Gamma oryzanol có

trong cám gạo, thóc này mầm, cám đại mạch, ngơ nảy mầm... chỉ trong cám

gạo mới có hàm lượng gamma oryzanol nhiều hơn cà (1.0 - 4.0 % trọng
lượng), còn ở cám đại mạch, ngơ nảy mầm... có hàm lượng gamma oryzanol
rất thấp [7,15, 19].

Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám gạo trong hạt lúa

Theo báng 1.1. cám gạo có lượng dinh dường rất cao với lượng chất

béo chưa bão hịa cao, vitamin nhóm E, nhóm B, phylate. kẽm, canxi, kali đều
rất cao. Ngồi ra trong cám cịn có chất béo Omega 3 khá cao. Thành phan

của cám gạo có nhiều vitamin và chất béo, cân đối và có nhiều xơ dễ tiêu rất
tốt cho con người. Tuy nhiên, cám thường được dùng làm thức ăn cho các loại

gia súc và thúy sản chứ khơng dùng cho người. Ngun nhân là do cám có

một so enzym nội tại hoạt động rất mạnh mẽ làm oxi hóa các chất béo và cám
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

3


gạo bị ơi hóa có mùi khó chịu. Thêm vào đó, do cơng nghệ xay xát gạo chưa
cao lại ít được đầu tư theo hướng thu cám sạch nên cám thường lẫn rất nhiều
tạp chất (vị trấu, sạn đá...). Vì những lý do trên mà hầu hết lượng cám gạo

thu được thường được nông dân sử dụng đế nuôi các loại gia súc, gia cầm.
Hàng năm trên thế giới có khoảng 40 - 45 triệu tấn cám được sán xuất và

90% là ở châu Á.

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của cám gạo
Thành phẩn

Cám

Cám trắng

Protein thô (% N.6.25)

12,0-15,6

11,8-13,0

Chất béo thô (%)

15,0-19,7

10,1 - 12.4

Sợi thô (%)

7,0- 11,4

2,3 - 3,2

Carbohydrate (%)

31,1-52,3

51,1-55,0

6,6 - 9,9

5,2 - 7,3

Tro thơ (%)

Chất khống
Canxi (mg/g)
Magie (rn^/^ll V

0,3 - 1,2

0,5 - 0.7

n Đặ.bh^o^Iỏ' Hà

ĨễI,ỘL7,0

Photpho (mg/g)

11,0-25,0

10,0-22.0

Phytin photpho (mg/g)

9,0- 11,0

12,0-17,0

Silica (mg/g)

6,0-11,0

2.0 - 3.0

Kẽm (mg/g)

43,0 - 25

17.0-90,0

Vitamin
Vitamin Bl

12,0-24,0

Vitamin B2

1,8-4.3

1.7-2.4

267-499

224 - 389

Niaxin

3.0-19.0

(Nguồn: Orthoefer, 1996)

Cám gạo cũng như các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật khác thường
chứa hàm lượng phốt pho khá cao ở dạng phytate. Mặc khác, gốc phối phát từ
phytate thường tạo liên kết với các chất như axít amin và chất khống làm

giảm sự tiêu hóa các dưỡng chất này khi bổ sung vào khấu phàn. Thơng
thường có khoảng 2/3 hàm lượng phot pho có trong những loại nguyên liệu
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

4


thô được sứ dụng làm thức ăn gia súc. Cám gạo có lượng phốt pho khá cao

nhưng trên 50% là ớ dạng phytate. Động vật có dạ dày đơn khó tiêu hóa chất
này do khơng sàn xuất đũ lượng enzyme phytase nội sinh cần thiết.

Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thơ
Phần trăm (%)

Thành phần
Lipid có thế hóa xà phòng

90-96

Trung hòa lipit

88-89

Chất béo Diglycerides

3-4

Chât béo Monglycerides

6-7

Acid béo tự do

2-4

Các loại sáp

3-4

Glycolipids

6-7

Phospholipid

4-5

Chat khơng xà phồng hóa lipid

4.2

43

Phytosterol

Este st
0’ HàiNội

Rượi Triterphene

28

Hydrocacbon

I8

Tocopherols

1

(nguồn: Cheruvanky và cộng sự, 2003)
Mặc dù nhiều báo cáo khoa học cho thấy khau phần xơ cao mang nhiều
tiện lợi như làm giảm sự loét dạ dày và phát triển vi sinh vật, giúp thởa mãn

cơn đói (đối với lợn nái trong thời kỳ mang thai), sản xuất nhiều acid béo bay

hơi đặc biệt là acid acetic được tống hợp thành mờ sữa và cung cấp sữa năng
lượng cao hơn, xơ còn là chất độn giải quyết khối lượng vật chất khơ trong

khấu phần, kích thích tiêu hóa thức ăn và bài thải chất độc hại ra ngồi cơ thế,

kích thích sự phát triển của ống tiêu hóa.

1.2. GAMMA ORYZANOL
1.2.1. Thành phần cấu tạo và đặc tính lý hóa của Gamma oryzanol
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

5


Gamma oryzanol có cơng thức phân tử là: C40H55O4, trọng lượng phân
tử 602,89 g/mol, bị nóng chày ở nhiệt độ 135 - 137°c, gamma oryzanol bao
gồm 2 phần, phần mạch dài là sterol và phần còn lại là axil ferulic [4],

Trạng thái vật lý: gamma oryzanol ờ dạng bột, không mùi, hịa tan
trong nước, ít tan trong ete diethyl và heptane. Tan nhiều trong isopropyl và

hòa tan trong clorofom. gamma oryzanol có màu trắng hoặc vàng. Ba trong số
các phần phân đoạn, cycloartenyl ferulate, 24-methylenecycloartenyl ferulate

và campesteryl ferulate, là thành phần chính của gamma oryzanol 14, 8/.

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

6


^.o
HO

Hình 1.3. Cấu trúc phân tử gamma oryzanol (Nguồn: Lloyd, 2000)

(3) Cycloartenyl ferulatc

(8) Sitosteryl ferulaie

(5) â7-Campesicnyl ferulaie

(10) Silostanyl fcrulatc

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học và các thành phần chính của gamma oryzanol
(Nguồn: Zhimin và Samuel, 1999)

Gamma oryzanol là chat chống oxi hóa mạnh tìm thấy trong cám gạo.
Gamma oryzanol khơng phải là một chất chống oxy hóa đơn. là hồn hợp của

20 thành phần có tính chất chống oxi hóa. Trong cám gạo ngồi những thành
phần có giá trị dinh dưỡng như protein, lipit, glucocide, vitamin ..., trong cám

gạo còn chứa hỗn hợp chất đặc biệt quan trọng đó là gamma oryzanol.
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

7


Gamma oryzanol có trong cám gạo, thóc nảy mầm, cám đại mạch, ngơ nảy

mầm ... chì trong cám gạo mới có hàm lượng gamma oryzanol nhiều hon cà
(1,0 - 4,0 % trọng lượng), cịn ớ cám đại mạch, ngơ nảy mầm ... có lượng
gamma oryzanol rất thấp [8],

1.2.2. Tác dụng của Gamma oryzanol
Khoa học hiện đại đã khám phá gamma oryzanol - vi chất nằm ớ lớp

màng bao quanh hạt gạo - có tác dụng giảm cholesterol thừa trong cơ thế. Đây
được xem là một phát hiện quan trọng góp phần ngăn ngừa nguy cơ bệnh tim
mạch.

Từ những năm 1950, nhiều nghiên cứu khoa học đã chi ra rang bí ấn

của hạt gạo lứt nằm ờ chính lớp màng gạo bao quanh nó, vốn chứa một lượng
lớn vitamin, khống chất, chất béo có lợi và cả vi chat gamma oryzanol - có

tác dụng làm chậm q trình lão hóa của tế bào, xây dựng cơ bắp. chống trầm
cảm. Theo điều tra mới nhất của Viện Dinh dường quốc gia vừa công bố tại

Thư viện viện Đại nộc McrHa NọT

6

hội thảo "Tinh trạng cholesterol cao ở người Việt Nam và giãi pháp dự

phịng" gần đây, bình qn tỷ lệ người Việt Nam có lượng cholesterol cao là

29,1%, trong đó tỷ lệ này ở người dân thành thị lên tới 44,3% [ 10].

ỉ.2.2.ỉ. Tác dụng giam cholesterol thừa của gamma oryzanol
Thừa cholesterol xếp vào nguy cơ hàng đầu gây ra bệnh tim mạch, và
từng có nghiên cứu cho thấy giám cholesterol thừa trong cơ thế sẽ giảm được

30% tỳ lệ tứ vong do bệnh động mạch vành. Điều trị thừa cholesterol trong

máu sẽ giúp hạn chế sự hình thành và tiến triên của các máng vữa xơ, từ đó
giảm các tai biến và tử vong do bệnh lý tim mạch. Nhiều nghiên cứu lâm sàng
trên thế giới đã khẳng định gamma oryzanol có khả năng ngăn chặn ruột hấp
thu cholesterol từ thức ăn và cholesterol do gan tiết ra, sau đó đào thải chúng

khói CƯ thể. Các chuyên gia tim mạch trên thế giới cũng khuyên người thừa

cholesterol nên dùng thực phấm chứa gamma oryzanol như một cách tự nhiên
để đưa cholesterol về mức "chuẩn", ngăn ngừa nguy cơ bệnh tim mạch. Đây
Sinh viên: NguyễnThị Tình

8

là một biện pháp đơn gián và an toàn, dề thực hiện. Các nghiên cứu lâm sàng

cho thấy đế có hiệu quả giàm cholesterol thừa thì một người nên dùng ít nhất

50 mg gamma oryzanol/ngày [lì].

1.2.2.2. Tác dụng ngừa quá trình lão hóa của gamma oryzanol
Lợi ích của gamma oryzanol, bí quyết ngăn ngừa q trình lão hóa
trong dầu gạo gamma oryzanol, thành phần đặc biệt cúa dầu gạo, có được từ

chiết xuất dầu thô của cám gạo (vở lụa của hạt gạo). Người ta biết đến gamma

oryzanol đầu tiên từ những năm 1950 và vào đầu những năm 1960, người
Nhật đã biết sừ dụng gamma oryzanol như một loại thuốc chừa bệnh. Ban

đầu, gamma oryzanol được dùng đe chừa trị cho các bệnh nhân có biểu hiện
lo lắng. Đen cuối những năm 1980, trị liệu gamma oryzanol được công nhận

cho phép dùng trong việc chừa trị các những trường hợp bị cholesterol trong
máu cao... [13].

1.2.2.3. Tác dụng chtmg oxi ^oa cu^ar^mao^zat^l^

Nôi

Gần đây, nhiều nghiên cứu cho thấy công dụng nối bật nhất của gamma

oryzanol là chất chống ơxy hóa mạnh, giúp làm chậm đáng kế q trình lão
hóa cùa cơ thê. Mặc dù Vitamin E nổi tiếng là một chất chống ơxy hóa hiệu

q nhưng các nghiên cứu gần đây đã chứng minh gamma oryzanol cịn có
tác dụng gấp 4 lan Vitamin E trong việc ngăn chặn các mô bị ơxy hóa. Ngồi

ra, gamma oryzanol cịn báo vệ cơ thế khỏi tia cực tím, do đó người ta cịn sử

dụng gamma oryzanol trong các loại mỹ phấm như kem chống nắng, giúp bảo
vệ làn da khỏi các hư tốn do ơxy hóa gây ra dưới tác động của mơi trường bên
ngồi//5, 17, 18].
Ngồi những cơng dụng tốt cho sức khịe, gamma oryzanol có trong

dầu gạo cịn có tác dụng dễ tiêu hóa và giúp ngon miệng khi trộn với salad;
tạo hương vị nhẹ nhàng đặc biệt thích hợp cho món rán, nướng mà khơng làm

thay đơi mùi vị của thực phâm sau khi nấu. Dầu gạo có sức chịu nhiệt và điếm

bốc khói rất cao (khoảng 246°C), do vậy rất phù hợp đế rán, chiên, xào mà
Sinh viên: NguyễnThị Tình

9


không làm thức ăn trớ nên khô cứng, dầu bị bốc khói, hay sùi bọt. Loại dầu

gạo có thể tìm thấy trên thị trường là Neptune 1:1:1 [3],
Tóm tắt các chức nàng cúa y-oryzanol

Hình 1.5 Tốm tắt chức năng của gammà ọryzanol

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN cúu VÀ ỦNG DỤNG GAMMA

ORYZANOL

- Trển thế giới: Hiện nay trên the giới như: Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Àn
Độ, Thái Lan, công nghệ sản xuất gamma oryzanol đã tạo ra chế phẩm

gamma oryzanol thương mại, làm nguyên liệu cho chế biến thực phẩm, dược

phâm và mỹ phàm. Đã có nhiêu cơng trình nghiên cứu vê gamma oryzanol
cũng như về hoạt chất sinh học của nó, về khả năng sử dụng gamma oryzanol
trong việc bão vệ, phòng chống một số bệnh tật cho con người. Gamma

oryzanol có tác dụng chống oxy hố, chống viêm lt, đặc biệt là viêm loét dạ

dày, làm giảm lượng mờ trong máu, có hoạt tính giống như proestrogen,
gamma oryzanol cịn có khả năng làm tăng việc lưu thơng máu, giảm

cholesterol trong máu, giám mỡ trong cơ thế, là hoạt chất có tác dụng chống

acid hóa, ngăn chặn được sự xâm nhập của tia cực tím, cản trớ hoạt động bài
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

10


tiết sắc tố melanin trong hiếu bỡ, có tác dụng phòng chống nám da...Hiện

naygamma oryzanoltừ cám gạo được ứng dụng làm nguyên liệu trong dược
phẩm, mỹ phẩm, săn xuất sán phẩm thực phấm bổ sung đe chống lão hóa cho
phụ nữ, làm đẹp, làm mịn màng da, làm giâm các triệu chứng bốc hỏa và căng

thắng, sự thay đổi bất thường của phụ nữ ớ thời kỳ mãn kinh và thời kỳ sau đó

(viên gamma oryzanol thực phấm bổ sung, sữa dưỡng da, kem chăm sóc
da...) /7, 14, 18]. Sán phâm gamma oryzanol chế từ cám gạo dạng thức ăn

của hãng Sunfarmnhi - Australia và một số hãng khác trên the giới đã được
bán rộng rãi tại thị trường Tây âu. Các nước không trồng được lúa nước hiện
đang nhập khấu cám gạo để sản xuất các chế phẩm có giá trị cao. Như vậy rõ

ràng cám gạo đã trở thành một mặt hàng có giá trị. Cơng trình khoa học cùa

Ishibaski Kyohide (Nhật Băn) đã nghiên cứu dùng gamma oryzanol đế sản
xuất mỹ phẩm bơi da có chứa 3% gamma oryzanol chống viêm da và chống
lão hoá da cũng là bang chứng nữa đế nói lên ứng dụng rộng rãi của gamma

oryzanol cám gạo đối. với sán xuất và đợi sống 1/6].
Hiện nay đã có hon 40 bang sáng chế về chiết xuat gamma oryzanol cám
gạo đã đưa ra từ các nước sán xuất lúa gạo như Trung Quốc. Mỹ, Nhật bản, Án
Độ, Thái Lan. Những hiệu ứng sinh lý học đã được chi ra liên quan đến gamma
oryzanol làm giảm hàm lượng colesteron, sự kết tụ tiểu cầu, sự tồng họp sinh học

cholesteron và sự hấp thụ cholesteron. Gamma oryzanol đã cũng được sử dụng để
tăng sự bài tiết axit trong mật và trong điều chinh sự không cân bằng dây thần
kinh và những sự mất cân bằng của thời kỳ mãn kinh. Trên thị trường hiện nay

gamma oryzanol được bán dưới dạng viên nang dạng dầu hoặc bột xuất xứ chú

yếu từ Nhật Bàn có tên thương mại gama oryzanol, gama-0 32...[7].

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

11


Hình 1.6. Gamma oryzanol

- Trong nước: Chế phấm gamma oryzanol hiện sử dụng làm nguyên
liệu cho sản suất mỹ phầm. dược phẩm và thực phâm ở trong nước là phải
nhập khấu. Trong nước chưa có cơ sờ nào sàn xuất chế phấm gamma

oryzanol. Trong khi đó nguồn cám gạo nguyên liệu có thể sử dụng cho sản
xuất chế phẩm gamma oryzanol dồi dào. Cám gạo trong nước chù yếu sử

dụng làm thức ăn chăn nuôi và xuất khấu. Chưa khai thác được giá trị tiềm
năng to lớn của nó. Chưa có điều tra đánh giá hàm lượng gamma oryzanol
trong cám gạo nguyên liệu ở các loại khác nhau ở trong nước. Ớ Việt Nam

cám gạo mới dừng lại cho chế biến thức ăn chăn nuôi, sàn xuất dầu cám
gạo... chưa khai thác được giá trị tiềm năng vốn có của nó. Năm 2013
TS.Nguyền Đức Tiến và cộng sự đã có những nghiên cứu bước đầu về chiết

xuất gamma oryzanol bằng dung môi ethanol ở 80°C [2], tuy nhiên ở công

nghệ này còn hạn chế về thời gian chiết xuất dài, chiết xuất ờ nhiệt độ cao,

hiệu quâ thu nhận gamma ịrỳzapol cịri hạn chế.ì! do đó can tiếp tục nghiên

cứu công nghệ chiết xuất cho hiệu quà thu nhận gamma oryzanol cao.

1.4. ÚNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG CHIẾT XUẤT

1.4.1. Định nghĩa sóng siêu âm
Sóng siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của

các phần tử trong khơng gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của

con người (trên 16kHz) (Jayasooriya S.D & Cs, 2004).

1.4.2. Phân loại sóng âm
Dựa vào tần số, sóng siêu âm được chia làm 3 loại, Siêu âm tần số thấp
(siêu âm năng lượng cao) (20 - 100 kHz): Khi đó có sự hình thành và vỡ ra

của các bong bóng khí có kích thước lớn sẽ làm cho nhiệt độ và áp suất tăng
cao. Do đó có khá năng làm thay đồi tính chất hóa lý của nguyên liệu. Ngày

nay siêu âm tần số thấp được ứng dụng, vơ hoạt enzyme, tăng hiệu q q

trình chiết xuất cũng như tăng tốc độ các phán ứng hóa học... Siêu âm tần số
Sinh viên: NguyễnThị Tình

12


cao (siêu âm năng lượng thấp) (100kHz-2MHz): Khi tần số cao, kích thước
các bong bóng khí khá nhỏ nên q trình sủi bọt diễn ra nhẹ nhàng, khơng

làm thay đồi tính chất hóa lý cùa ngun liệu nên thường dùng trong phân
tích, xác định tính chất hóa lý, thành phần cấu trúc và trạng thái vật lý của
thực phấm. Siêu âm chấn đốn (5-10MHz): Khơng có hiện tượng sủi bong

bóng và là dòng âm thanh đế đo hệ số tốc độ và hấp thụ của sóng trong mơi

trường, dùng trong y học, phân tích hóa học. Phạm vi ứng dụng sóng siêu âm
là khuấy trộn, đồng hóa và nhũ hóa. phá bọt. quá trình lọc, quá trình sấy, chiết
xuất và kết tinh... (Kuldiloke J., 2002).

1.4.3. Nguyên lý tác động của sóng siêu âm
Cơ chế xâm thực khí cùa sóng siêu ăm: Khi sóng siêu âm truyền vào
mơi trường chất lịng, các chu trình kéo và nén liên tiếp được tạo thành. Trong
điều kiện bình thường, các phân tứ chất lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóa

học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tư ờ gần nhau hơn và

trong chu trình kéo chúhg bị tách ra xa. Áp lức âm trịng chu trình kéo đủ
mạnh đế thang các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành những bọt khí

nhó. Trong q trình dao động, bọt khí ơn định có thè thành bọt khí tạm thời.
Sóng siêu âm rung động những bọt khí này, tạo nên “ sốc sóng “. Bọt khí ổn

định có the lơi kéo những bọt khí khác vào trong trường sóng, kết họp lại với
nhau và tạo thành dịng nhiệt nhỏ. Các bọt khí tạm thời có kích cờ thay đổi rất
nhanh, chi qua vài chu trình chúng bị vỡ ra, hình thành những điểm có nhiệt

độ và áp suất rất cao (5000 K và 50000kPa) đạt được trong bong bóng nố.
Hiện tượng xâm thực khí mờ đầu cho rất nhiều phản ứng do có sự hình thành

các ion tự do trong dung dịch; thúc đấy phàn ứng hóa học nhờ có sự trộn lẫn
các chất phán ứng với nhau; hỗ trợ chiết xuất các chất tan như enzyme từ tế

bào động vật, thực vật, nấm men hay vi khuẩn; tách virus ra khỏi tế bào bị

nhiễm. (Suslick Ks,1988).

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

13


Hình ì. 7 Hĩnh Quá trình hình thành, phát triển và vỡ tung của bọt khí
Tác động cơ sớ cúa sóng siêu âm lên một mơi trường lịng liên tục là do tác
động cùa một áp suất âm thanh (Pa) và một áp suất thúy tĩnh san có trong
mơi trường. Áp suất âm thanh là sóng dạng sin. phụ thuộc vào thời gian (t),

tần số (f) và biên độ áp suất lớn nhất của sóng (P;, max), pa = Pa max X

sin(27tft). Biên độ áp suất lớn nhất của sóng (PLI max) tỳ lệ thuận với năng

lượng đầu vào cùa nguồn phát siêu âm (transducer). Ở cường độ (biên độ)
thấp, sóng áp suất tạo ra sự chuyển động và trộn lẫn bên trong chất lỏng,

được gọi là dòng âm thanh (acoustic streaming). Ớ cường độ cao hơn, áp
suất cục bộ tron^ pha giằn rìởttìa ểhũ

xỉtổrig dừ'ồí áp suất hơi của

dung dịch, các bong bóng khơng chịu được áp suất bên trong và cuối cùng
bong bóng nổ tung tạo ra sự cân bàng động giữa áp suất bên trong và bên

ngoài chất lịng. Thơng qua hiện tượng này, năng lượng cơ học của sóng

siêu âm được biến đơi và truyền qua dung dịch lõng.

Hiện tượng vi xốy: Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào trong lòng chất
lỏng sẽ gây nên sự kích thích mãnh liệt. Tại be mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng /
rắn hay khí / rán, sóng siêu âm gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành

những vi xoáy. Hiện tượng này làm tăng cường sự truyền khối đối lưu và thúc

đấy xảy ra sự khuyếch tán ở một vài trường hợp mà khuấy trộn thơng thường
khơng đạt được.

Q trĩnh sủi bong bóng: Súi bọt khí ơn định là sự sủi bọt khí từ sóng siêu âm
có mức năng lượng thấp tạo ra những bọt khí có kích thước nhị và ít thay đồi

trong suốt các chu trình nén và giãn nở. Ket quá là kích thước của bọt khí tăng

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

14


lên sau mồi chu trình, sau nhiều chu trình nén và giãn nỡ, bọt khí sẽ đạt kích

thước giới hạn mà năng lượng âm khơng cịn khà năng giữ pha hơi ở bên

trong. Đen chu trình nén tiếp theo, hơi bất chợt ngưng tụ và những bọt khí sẽ

vờ. Trong suốt q trình siêu âm, sự sùi bọt khí ơn định có thê trớ thành sự sủi
bọt khí nhất thời hay có thế đồng thời xáy ra. [2]

1.4.4. ủng dụng của sóng siêu âm trong cơng nghệ thực phẩm
Đối với các thiết bị siêu âm giống nhau thông qua điều chinh cường độ

siêu âm hay thời gian siêu âm cũng sẽ ành hưởng lớn đến q trình xử lí nếu
sự thay đối này dược là đáng kế. Nhiệt độ càng cao gây ra các chuyến động

nhiệt hồn loạn cùng với tác động gây rung động của sóng siêu âm càng làm
hạt dễ dàng bị phá vỡ hơn. Ivana Ljubic Herceg, cho thấy hình thái hạt

nguyên liệu chiết xuất sẽ thay đổi tùy thuộc vào thiết bị sử dụng. Sự thay đối
cường độ siêu âm trong trường hợp thay đối 34, 55 và 73 w/cm2 trong cùng

thời gian là 15 phút, theo lý thuyết cường độ siêu âm càng lớn kích thước hạt
nguyên liệu càng giảm nhiều' hơn, nhưng thực chất dưới tác động của sóng

siêu âm bên cạnh việc phá vỡ hạt nguyên liệu nó cũng tác động vào các phân
tử nước tạo ra các gốc tự do là H+ và OH . Các gốc tự do sau đó sẽ thốt ra

ngồi và có khuynh hướng kết hợp với các phân từ hịa tan khác. Wenjian

Cheng cũng tiến hành thí nghiệm điều chinh với các bước thời gian khác nhau

và cường độ siêu âm 74W/cm2 cho kết quả trước khi xử lí sóng siêu âm hạt

ngun liệu gần như cịn nguyên vẹn, sau 15 phút siêu âm cho thấy tất cả các
hạt nguyên liệu biến mat. Hau hết các phân tử sinh học đều nằm trong các te

bào, đế tách chúng bằng cách phá vỡ thành tế bào cho dung mơi hịa chất nội

bào và khuếch tán chúng ra mơi trường chiết. Hiện nay, nguyên tắc phá vỡ tế
bào chù yếu bằng phương pháp cơ học và thẩm thấu hóa học. Phương pháp cơ
học phá vỡ vật lý, giải phóng các chất bên trong tế bào vào môi trường xung
quanh. Quá trình phá vỡ tế bào được thực hiện bằng hiệu ứng va chạm của

các tế bào dưới tác dụng cúa áp suất, dẫn đến sự phá vờ tế bào, giài phóng các

phần tứ bên trong. Phá vỡ tế bào bằng phương pháp cơ học chi phí năng
Sinh viên: NguyễnThị Tình

15


lượng cao. Phương pháp hóa học tách các chất bên trong tế bào vi sinh vật

bang cách thẩm thấu hóa màng ngăn bên ngoài tế bào. Sừ dụng các dung môi
hữu cơ: tolucn, ether, benzene, methanol,... tác động đố lạo thành các kênh

dần qua màng tế bào hoặc sừ dụng các men như glycanases beta (1-6) và beta
(1-3), protease và mannase. Các protein cơ bản, như protamine hoặc cationic

polysaccharide chitosan cũng có thề gây thấm thấu hóa tế bào. Hạn che chính
của chiết xuất hóa học là tốc độ chiết xuất chậm, giá thành cao và yêu cầu

phải loại bỏ các dung môi chiết tách từ sàn phấm cuối cùng. Nhiều nước
(Đức, Anh, Trung Quốc, Án Độ, Nhật, Nga,...) đã ứng dụng hiệu ứng nổ bóng

khí trong nơng nghiệp để chiết xuất các hợp chất tự nhiên như: chiết xuất lá,

rề cây sâm, cây cở tháo, nhiều loại cây dược liệu quý (flores crataegi, fructus
crataegi, herba hyperici) với quy mô công nghiệp làm giảm thời gian chiết
xuất 2 đến 3 lần, chi sử dụng 50 - 70% lượng dung môi, hiệu suất chiết tách
tăng lên 30 - 50% so với phương pháp chiết truyền thống. Ngày nay các thiết

bị siêu âm công suấỊ lớn ứng dịingị èhiết xuất trong sán xuất các chế phẩm

sinh học. Ấn Độ đã ứng dụng rộng công nghệ siêu âm đế chiết xuất các hợp
chất tự nhiên như actemisin, chè xanh, thực vật... cho thấy chiết xuất nghệ tây

với tỷ lệ chat rắn : dung môi Ethylen dichlorid là 1:5. phương pháp chiết xuất
thông thường ở nhiệt độ 60(lC sau 4 lần chiết xuất X 3 giờ với tồng thời gian

chiết 12 giờ cho hiệu suất thu hồi dầu đạt 85-90%, khi đó chiết xuất bằng siêu
âm ở nhiệt độ phòng sau 3 lần chiết xuất X 30 phút với thời gian 1 giờ 30 phút

cho hiệu suất thu hồi dầu đạt 90 - 95%. Chiết xuất thanh hao, phương pháp
chiết xuất thông thường với tỷ lệ chất rắn : dung môi n- hexan là 1:6, sau 9
lần chiết xuất X 5 giờ với tổng thời gian chiết 45 giờ cho hiệu suất thu hồi dầu

đạt 85-90%, khi đó chiết bằng siêu âm với tỷ lệ chất ran : dung môi n- hexan

là 1:8, sau 4 lần chiết xuất X 30 phút với thời gian 2 giờ cho hiệu suất thu hồi

dầu đạt 90 - 95%. Chiết xuất chè xanh ở nhiệt độ phịng có tỳ lệ chất rắn :
dung môi ethyl acetat là 1 : 5, chiết thông thường sau 4 lần chiết xuất X 2 giờ

với tông thời gian chiết 45 giờ cho hiệu suất thu hồi dầu đạt 65-70%, khi đó
Sinh viên: NguyễnThị Tinh

16


chiết bằng siêu âm sau 3 lần chiết xuất X 30 phút với 1 giờ 30 phút cho hiệu
suất thu hồi dầu đạt 85 - 90% % (Sulman M.G & Cs, 2000), các kết quả cho
thấy chiết xuất bang siêu âm có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp thơng

thường khơng sử dụng nhiệt, số lần chiết ít hơn nên tiết kiệm được dung môi,
tỳ lệ thu hồi cao hơn. Cơ chế cũa sóng siêu âm giúp làm tăng khâ năng chiết
xuất của các quy trình chiết xuất truyền thống, là dựa trên tạo một áp lực lớn

xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu, tăng khả năng truyền
khối tới bề mặt phân cách, phá vỡ thành tế bào trên bề mặt và bên trong của

vật liệu, thoát chất tan được dễ dàng.

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

Sinh viên: NguyễnThị Tinh

17