bài tiểu luận môn các hoạt chất sinh học đề tài chiết rút caretonid từ quả gấc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC
CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LỚP 13CDSH1


BÀI TIỂU LUẬN
MÔN: CÁC HOẠT CHẤT SINH HỌC
GVHD: Lê Thị Thúy



Sinh viên thực hiện:
1. Trương Ngọc Như Ý 3008130028
2. Trần Thị Kim Yến 3008130020
3. Lê Thị Hạnh Quyên 3008130034
4. Lê Thúy Quyên 3008130002





ĐỀ TÀI
ii

MỤC LỤC
Lời mở đầu i
A.CARONTENOID 1

1. Giới thiệu 1
2. Hàm lượng 2
3. Tính chất 2
3.1 Tính chất vật lý 2
3.1.1 Tính hấp thụ ánh sáng 2
3.1.2 Nhiệt độ nóng chảy 2
3.1.3 Tính tan 2
3.1.4 Màu sắc 3
3.2 Tính chất hóa học 3
4. Chức năng sinh học của carotenoid: 3
4.1 Tiền vitamin A 3
4.2 Tăng khả năng miễn dịch: 4
B.CHIẾT RÚT 4
1.1.3 Tinh chế carotenoid 6
1.2 Những lưu ý khi tiến hành 7
C. QUẢ GẤC 8
1. Đặc điểm 8
2. Thành phần hóa học 8
3. Ứng dụng 8
3.1 Các bài thuốc dân gian 8
3.2 Ứng dụng làm thực phẩm chức năng 9
TÀI LIỆU THAM KHẢO 10
i



i

Lời mở đầu
Trái gấc đã từ lâu được dùng rộng rãi ở nước ta, trong ẩm thực dân gian

như xôi gấc, và trong y học. Ngày nay, qua nhiều cuộc nghiên cứu, người ta
đã phát hiện ra trong gấc có chứa một lượng lớn các chất có tính sinh học
cao như β-Caroten, Lycopen, Vitamin E(Alphatocopherol), rất nhiều chất
béo thực vật như Oleic, Linoleic; Stearic, Palmatic. Được ứng dụng chống
oxy hoá, phòng chống ung thư, làm đẹp, tăng cường sức đề kháng cũng như
nhiều công dụng khác mặc dù bằng chứng khoa học còn ít. Phần sử dụng
làm thực phẩm hay dược liệu của trái gấc chủ yếu là phần màng có màu đỏ
sậm bao quanh hạt gấc. Phần thịt quả này chứa chủ yếu là lycopen và
carotenoid cho màu đỏ đặc trưng và cũng là phần được sử dụng để ly trích
dầu gấc.
Trong tiểu luận này, nhóm xin nêu lên những tìm hiểu về carotenoid, cách
chiết rút từ quả gấc và các ứng dụng của chúng đối với thực tiễn
1

A.CARONTENOID
1. Giới thiệu
Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các
loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi
khuẩn. Hiện nay người ta đã tìm được 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai
nhóm, xantophills và carotene.
Carotenoid là những sắc tố vàng, da cam hoặc đỏ được phân bố rộng rãi
trong động, thực vật.
Khác với cây cỏ, con người không thể tự tổng hợp ra carotenoid mà sử dụng
carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ bản thân mình. Carotenoid giúp
chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài.
Thiên nhiên có đến khoảng 600 loại carotenoid khác nhau, trong đó có 50
loại carotenoid hiện diện trong thực phẩm. Thế nhưng trong máu của người
có khoảng 15 loại được tìm thấy và chúng đang được chứng minh là đóng
vai trò quan trọng đối với đời sống con người.
Carotenoid giữ vai trò vật lọc sáng cho Chloropyl vừa có thể là vật che chở

cho enzim của tế bào. Một số carotenoid góp phần quan trọng cho quá trình
hoạt động của các cơ quan thị giác.
Carotenoid không phải là tên riêng của một chất nào mà là tên của một nhóm
các hợp chất có công thức cấu tạo tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cơ thể
cũng tương tự nhau. Carotenoid khá quen thuộc với chúng ta là bêta-caroten
hay còn gọi là tiền chất của vitamin A. Trong những năm gần đây người ta
còn nói nhiều đến các carotenoid khác như lycopen, lutein và zeaxanthin,
Công thức cấu tạo carotenoid
2

2. Hàm lượng
Thông thường ở thực vật lượng caroten phụ thuộc vào màu của nó. Rau và
xà lách mày xanh nhạt chứa ít caroten hơn rau màu xanh sẫm. Người ta đã
xác định được rằng ở các mô của thực vật xanh giàu clorophyl thì đồng thời
hàm lượng caroten cũng cao. các sản phẩm giàu caroten hơn cả là gấc, ớt, cà
rốt, bí đỏ, hành lá khi đưa vào cơ thể động vật, caroten chuyển thành
vitamin A nhờ các hệ enzim đặc trưng. Điều đó được chứng minh rõ ràng
nhờ các thí nghiệm tiến hành trên động vật.
Hàm lượng caroten ở thực vật biến đổi theo từng bộ phận và theo mùa, vì
vậy, việc nghiên cứu sự tích lũy caroten ở thực vật có ý nghĩa quan trọng
trong việc đảm bảo vitamin A cho người cũng như các động vật chăn nuôi.
3. Tính chất
3.1 Tính chất vật lý
Carotenoid kết tinh ở dạng tinh thể. Tinh thể carotenoid có nhiều dạng và
kích thước khác nhau.
Ví dụ: hình kim dài (lycopen, ô-caroten), hình khối lăng trụ đa diện (a-
caroten), dạng lá hình thoi (P-caroten), kết tinh vô định hình (y-caroten)
3.1.1 Tính hấp thụ ánh sáng
Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của carotenoid. Dựa
vào quang phổ hấp thụ của carotenoid, người ta thấy rằng khả năng hấp thụ

ánh sáng phụ thuộc vào số lượng nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 là
mạch thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng.
Ngoài ra mỗi dung môi hòa tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa
cũng khác nhau đối với cùng một loại carotenoid.
Do khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh nên chỉ cần 1g carotenoid cũng có thể
thấy bằng mắt thường.
3.1.2 Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy của carotenoid khá cao, khoảng 130-220
0
C
3.1.3 Tính tan
Carotenoid tan trong các dung môi hoàn toàn không giống nhau. Hầu như
các carotenoid đều tan trong chất béo, tan tốt trong dung môi chứa chlor và
các dung môi không phân cực khác ngoại trừ 3 loại:
3

- Bixin tan trong nước nhờ các nhóm carboxyl.
- Astasanthin tan trong nước nhờ các nhóm keto enol.
- Crocin tan trong nước nhờ tạo liên kết glycoside.
3.1.4 Màu sắc
Các carotenoid tựdo tạo màu kem, vàng, cam, hồng, đỏ tùy theo loại
carotenoid, thể mang màu, nguồn nguyên liệu trồng, thời tiết Một số
hợp chất không có màu nhưng vẫn được xếpvào loại carotenoid. Dạng
carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương, và đen khi đun
nóng sẽ chuyển sang màu đỏ do protein bị biến tính.
3.2 Tính chất hóa học
Ở pH trung tính và kiềm, nhiệt độ sẽ phá hủy dễ dàng các loại vitamin trong
đó có vitamin A và carotenoid. Ánh sáng cũng làm tăng nhanh quá trình oxy
hóa vitamin A.
Tính chất hóa học của carotenoids cũng do hệ thống nối đôi liên hợp tạo nên.

Hệ thống nối đôi này làm cho carotenoids không bền, tức là:
+ Làm tăng sự nhạy cảm với quá trình oxy hóa bởi kim loại hoặc peroxide,
sự bổ sung H
+
và acid Lewis
+ Tăng sự đồng phân hóa bởi ánh sáng, nhiệt độ và hóa chất.
Caroten rất bền khi ở dạng huyền phù hoặc dung dịch với dầu thực vật, đặc
biệt khi có chất chống oxy hóa là vitamin E.

4. Chức năng sinh học của carotenoid:
4.1 Tiền vitamin A
Một số carotenoid có vai trò tiền vitamin A: là những chất thuộc họ
carotenoid mà có khả năng cắt giữa mạch C40 và chuyển hóa thành 1 hay 2
phân tử vitamin A. Trong cơ thể, người ta đã khám phá ra được có khoảng
70 loại carotenoid là tiền vitamin A.
4


4.2 Tăng khả năng miễn dịch
Carotenoid có những đặc tính kích thích miễn dịch rất cao do đó nhiều năm
qua các caroten đã được các nhà nghiên cứu sử dụng trong điều trị AIDS.
C. CHIẾT RÚT
Theo phương pháp thông thường
Gần đây, các loại máy móc và thiết bị công nghệ thực đã đạt được những kết
tuyệt vời trong việc cô lập, đồng nhất hóa và tinh chế các sắc tố tự nhiên
trong đó có cả carotenoid. Các sắc tố này vừa mang giá trị dinh dưỡng vùa
được ứng dụng trong sản xuất thuốc nhuộm và có khả năng tăng cường sức
đề kháng cho cơ thể. Trong bài viết này mô tả cách trích ly, cô lập và tinh
chế carotenoid một cách thực tiễn từ nguyên liệu thực vật. Phương pháp này
được thực hiện chủ yếu đựa trên những nguyên liệu tự nhiên có chứa

carotenoid và mức độ trích xuất phụ thuộc vào tính phân cực và độ hòa tan
của dung môi đem sử dụng . Ngoài ra, để thực hiện chỉ cần những thiết bị thí
nghiệm và dung môi thông thường sẵn có.
5

1.1. Phương pháp ly trích, cô lập và tinh chế carotenoid
1.1.1. Nguyên liệu
Ban đầu là sự ly trích carotenoid trong mẫu đã được khử nước. Mẫu tiếp tục
được xà phòng hóa để bắt đầu cô lập hỗn hợp carotenoid. Trong suốt quá
trình xà phòng hóa các este được thủy phân và các sắc tố tự do được giải
phóng. Sau đó tiếp tục việc phân lập carotenoid bằng phương pháp sắc kí
cột, đây là phương pháp đơn giản và nhanh nhất để tách rời ba nhóm
carotenoid dựa vào sự khác nhau về tính phân cực.
Nguyên liệu:
Nguyên liệu thực vật được khử nước.
Chất trích ly: hexane/acetone 1:1(v/v) hoặc hexane.
Dịch xà phòng hóa: 40% (w/v) KOH / methanol (làm lạnh ở nhiệt độ
phòng).
Dung dịch tách muối: 10% (w/v) Na2SO4. Na2SO4 khan (dạng bột).
Chất hấp phụ.
Chất rửa giải carotene: 4% (v/v) acetone /hexane.
Chất rửa giải sắc tố monohydroxy(MHP): 1:9 (v/v) acetone/hexane.
Chất rửa giải sắc tố dihydroxy(DHP): 1:8 (v/v) acetone/hexane.
Bình trích ly 500 ml.
Máy trộn trục chống nổ.
Giấy lọc whatman no.42.
Thiết bị bốc hơi quay đi kèm máy bom chân không.
Bể nước 56°C.
Phễu tách chiết 125 ml.
Len thủy tinh.

Hệ thống lọc chân không.
Cột sắc kí 600 × 40–mm.
Bình lọc 1 lít.
1.1.2. Ly trích carotenoid
1.1.2.1. Giới thiệu
Ly trích (chiết) là phương pháp dung một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để
tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Trường
hợp thường gặp nhất là sự chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung môi
hữu cơ. Dung môi có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ ở lớp trên như: eter, benzene, các
hyđrocacbua,… dung môi có tỷ trọng lớp hơn sẽ ở lớp dưới như:
chloroform, tetracloriccacbon, đicloetan,… khi trộn lẫn 2 pha nước và dung
6

môi hữu cơ với nhau pha này có thể khuếch tán một ít sang pha kia nhưng về
cơ bản một pha vẫn là nước và pha kia vẫn là dung môi hữu cơ. Khi lắc 2
pha lại với nhau, thể tích 2 pha khi lắc không bằng đúng như thể tích trước
khi lắc. Tuy nhiên để cho đơn giản, giả thiết rằng thể tích của pha là không
đổi khi lắc. Ly trích nhằm mục đích điều chế hay phân tích.
- Ở đây chúng ta dùng dung môi hexane (hoặc hexane/acetone) để ly trích
các sắc tố carotenoid.
1.1.2.2. Cách tiến hành
1. Nguyên liệu được khử nước tại bình trích ly 500 ml.
2. Thêm vào ba lần thể tích dung dịch trích ly (hexane/acetone 1:1(v/v)
hoặc hexane) sau đó trộn đều trong vòng 15 phút bằng “máy trộn trục
chống nổ” để huyền phù dung dịch. Chú ý: không được gia nhiệt.
3. Kết hợp hệ thống lọc chân không với giấy lọc Whatman để lọc dung
dịch và thu hồi dịch lọc
4. Phần dịch được lọc này loại các chất bẩn bằng giấy lọc. có thể trích ly
thêm lần nữa bằng cách thêm vào 2 lần thể tích chất chất ly vào bã vừa
được lọc, tiến hành lọc cho đến khi quan sát không thấy rõ được màu của

phần dịch chiết.
5. Phần dịch chiết được cô đặc khoảng 40ml bằng Thiết bị bốc hơi quay
đi kèm máy bơm chân không tại nhiệt độ ≤55°C.
6. Thêm vào 3ml dung dịch xà phòng hóa và khuấy đều khoảng 45 phút
tại 56°C.
7. Chuyển phần dịch chiết đã được xà phòng hóa sang phễu chiết 125ml
và thêm vào đó một lượng dung dich khử muối bằng thể tích của dịch
chiết.
8. Phần đáy còn lại được rửa sạch bằng nước để lấy được một cách tối đa
dịch chiết.
9. thêm vào 3 g Na2SO4 sau đó tiến hành lọc bằng giấy lọc whatman và
cất giữ phần dịch lọc.
1.1.3 Tinh chế carotenoid
- Công đoạn kết tinh carotenoid là một bước để tinh chế carotenoid Thông
thường thì thường xảy ra hiện tượng đồng kết tinh. Khi tiến hành kết tinh với
một cấu tử không phân cực, α- and β-carotene có thể đồng kết tinh còn với cấu
tử phân cực sẽ kết tinh lutein-zeaxanthin. Nhưng vẫn có thể thu nhận được
carotenoid tinh khiết bằng phương pháp sắc kí TLC và HPLC .
Nguyên liệu:
+ Chất rửa giải các carotenoid đã được cô lập.
+ Dung môi làm kết tủa: 1:1 (v/v) hexane/acetone hoặc hexane (ở nhiệt độ
7

phòng hoặc lạnh hơn)
+ Bình 50 hoặc 125 ml.
+ Thiết bị bay hơi kèm với bơm chân không.
+ Một bình khí Nito có thể lắp vào thiết bị bay hơi.
+ Giấy lọc Whatman số 42.
+ Lò chân không.
- Cho carotenoid đã được cô lập vào bình dung tích 50ml( hoặc 125ml) và cho

chất rửa giải cô đặc vào thiết bị bốc hơi có gắn kèm bơm chân không đến khi
gần đến trạng thái bão hòa. Ở dưới là dòng khí Nito từ bình khí Nitơ.
- Thêm từng giọt chất tạo tủa cho tới khi bắt đầu xuất hiện vẩn đục, bắt đầu kết
tủa.
- Làm lạnh (0° to 5°C) dung dịch này và đặt trong bóng tối.
- Tiến hành lọc kết tinh bằng phương pháp lọc chân không sử dụng giấy lọc
whatman, rửa kết tinh.
- Làm khô kế1 tinh bằng lò chân không tại nhiệt độ 40°C, thỉnh thoảng phun
vào trong buồng làm khô khí Nitơ.
- Những kết tinh được bao gói lại (kèm theo khí Nitơ, thời gian bảo quản dưới
6 tháng tại nhiệt độ −20°C.
1.2 Những lưu ý khi tiến hành
- Việc tách chiết sắc tố carotenoid là một điều khó khăn vì cần phải tránh sự
tiếp xúc với ánh sáng, oxi, và nhiệt đô cao. Do đó cần phải tiến hành trong
điều kiện ánh sáng mờ mờ và phải bảo quản sản phẩm trung gian trong bóng
tối. Nếu có thể thì tiến hành trong điều kiện chân không hoặc trong môi
trường khí trơ. Tránh để mẫu tiếp xúc với nhiệt độ cao, nên làm lạnh mẫu
khi tiến hành bị gián đoạn.
- Mẫu cần phải được khử nước trước khi tiến hành trích xuất. Bởi vì dư nước
sẽ làm hạn chế sư trích xuất carotenoid. Việc sử dụng các chất lỏng để trích
xuất cũng rất quan trọng và phụ thuộc vào loại carotenoid cần kiếm. Sử dụng
hỗn hợp hexane/acetone làm chất lỏng trích xuất rất thuận tiện vì nó cũng
được sử dụng trong quá trình kết tinh.
- Một khi carotenoid đã được trích ly và cô lập, chúng có xu hướng không
bền vững, khi các chất chống oxi hóa tự nhiên và các chất bảo vệ bị lấy đi. -
Có thể thêm vào một chất chống oxi hóa THPQ, hỗn hợp tocopheron ) để
tăng tính bền vững của carotenoid. Sự hiện diện của kim loại và chất diệp
lục cũng ảnh hưởng đến tính ổn định của sắc tố, nhưng vấn đề này đã được
giải quyết nhờ dung dịch tách muối.
- Sự khử muối có thể tạo ra các chất kết tủa, có thể loại bỏ được bằng

phương pháp lọc và rửa lại cặn lọc bằng chất dùng trích ly để thu hồi triệt để
sắc tố.
8

- Khi mẫu đi qua cột sắc kí, thì sắc tố được phân lập bằng một hỗn hợp dung
môi (hexane/acetone). Hỗn hợp này được sử dụng cho việc tạo tinh thể sau
khi làm bão hòa bằng quá trình bốc hơi.
C. QUẢ GẤC
1. Đặc điểm
Gấc là loài cây thân thảo dây leo thuộc chi mướp đắng. Đây là một loại
cây đơn tính khác gốc, tức là có cây cái và cây đực riêng biệt. Cây gấc leo
khỏe, chiều dài có thể mọc đến 15 mét. Thân dây có tiết diện góc. Lá gấc
nhẵn, thùy hình chân vịt phân ra từ 3 đến 5 dẻ, dài 8-18 cm. Hoa có hai loại:
hoa cái và hoa đực. Cả hai có cánh hoa sắc vàng nhạt. Quả hình tròn, màu lá
cây, khi chín chuyển sang màu đỏ cam, đường kính 15–20 cm. Vỏ gấc có gai
rậm. Bổ ra mỗi quả thường có sáu múi. Thịt gấc màu đỏ cam. Hạt gấc màu
nâu thẫm, hình dẹp, có khía. Gấc trổ hoa mùa hè sang mùa thu, đến mùa
đông mới chín. Mỗi năm gấc chỉ thu hoạch được một mùa. Do vụ thu hoạch
tương đối ngắn (vào khoảng tháng 12 hay tháng 1), nên gấc ít phổ biến hơn
các loại quả khác.

Gấc giàu các chất carotenoid và lycopen.
2. Thành phần hóa học
Nghiên cứu hiện đại cho biết trong nhân hạt gấc có 55,3% chất lipít (béo),
16,6% chất protit (đạm), 1,8% tanin, 2,8% xenluloza, 6% nước, 2,9% chất
vô cơ, 2,9% đường, 11,7% chất khoáng… Ngoài ra còn có một lượng nhỏ
các men photphotoba, invedaxa…
3. Ứng dụng
3.1 Các bài thuốc dân gian
*Trong nhân dân, nhiều gia đình có thói quen để dành hạt gấc sống hoặc đã

qua đồ xôi. Khi cần đến thì chặt đôi đem mài với ít rượu hoặc giấm thanh để
bôi chỗ sưng tấy do mụn nhọt, sưng quai bị; bôi nhiều lần trong ngày, cứ
khô lại bôi; rất mau khỏi. Có người giã nhân hạt gấc với một ít rượu, đắp lên
chỗ vú sưng, đắp liên tục, ngày thay thuốc 1 lần, rất chóng khỏi.
*Để chữa trĩ, có thể dùng hạt gấc giã nát, thêm một ít giấm thanh, gói bằng
vải, đắp vào hậu môn để suốt đêm. Mỗi đêm đắp thuốc một lần.
9

*Hạt gấc được dùng trong những trường hợp ngã, bị thương, sang độc, phụ
nữ sưng vú, hậu môn sưng thũng. Hạt gấc có thể dùng uống ngày 1 nhân
nướng chín) nhưng chủ yếu là dùng bôi ngoài, không kể liều lượng.
*Chữa chai chân (thường do dị vật găm vào da, gây sừng hóa các tế bào biểu
bì ở một vùng của gan bàn chân, ảnh hưởng tới việc đi lại): Lấy nhân hạt
gấc, giữ cả màng hạt, giã nát, thêm một ít rượu trắng 35-40 độ, bọc trong
một cái túi nylon. Dán kín miệng túi, khoét một lỗ nhỏ rộng gần bằng chỗ
chai chân, buộc vào nơi tổn thương, 2 ngày thay thuốc một lần. Băng liên
tục cho đến khi chỗ chai chân rụng ra (khoảng 5-7 ngày sẽ có kết quả).
*Chữa sang chấn đụng giập trong những trường hợp bị ngã, bị thương, tụ
máu: Dùng hạt gấc đốt vỏ ngoài cháy thành than (nhân bên trong chỉ vàng,
chưa cháy), cho vào cối giã nhỏ, cứ khoảng 30-40 hạt thì cho 400-500 ml
rượu vào ngâm để dự trữ dùng dần. Dùng rượu ngâm hạt gấc bôi vào chỗ
sang chấn, có tác dụng tốt gần như mật gấu.
3.2 Ứng dụng làm thực phẩm chức năng
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thực phẩm chức năng được bào chế
từ quả gấc như: Viên dầu gấc PV, Dầu gấc VINAGA, Dầu gấc Tuệ Linh

10



TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Ngọc Tú, “Hóa Sinh Công Nghiệp”, Nxb KH & KT
2.
3.
4. />BB%80_H%E1%BB%A2P_CH%E1%BA%A4T_CAROTEN
OID