Tối ưu hóa quá trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ Tagetes erecta L. đã được xử lý bằng Viscozyme

i

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp “Tối ưu hóa quy trình chiết
lutein ester từ hoa cúc vạn thọ Tagetes erecta L. đã được xử lý bằng
Viscozyme” đến nay đề tài đã được hoàn thành. Trong thời gian qua cũng như trong
suốt quá trình học tập tại trường, ngoài nỗ lực phấn đấu của bản thân em đã nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban
Chủ nhiệm khoa cùng quý thầy cô khoa Công nghệ Thực phẩm và cán bộ phụ trách
Phòng Thí nghiệm Hoá (Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành) đã tận tình giúp đỡ,
truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi nhất về cơ sở vật chất, trang thiết bị,
giúp chúng em có hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Hoàng Thị Huệ
An đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ về kiến thức, phương pháp nghiên cứu
và động viên em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thiện dần kiến thức đã
học, đồng thời hoàn thành đề tài.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Tiến sĩ Trần Thị Hoàng Quyên
đã giúp đỡ về mặt kiến thức và tài liệu nghiên cứu, Thạc Sĩ Đặng Thị Thu Hương
(Bộ môn Công nghệ Sau thu hoạch) đã hướng dẫn sử dụng phần mềm Design-
Expert® 8.0.7.1 trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè luôn giúp đỡ, động
viên em trong suốt thời gian học tập, cũng như khi thực hiện đề tài này.
Nha Trang, tháng 6 năm 2012
Sinh viên


TRƯƠNG THỊ THẬT

ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 4
1.1. Tổng quan về cây cúc vạn thọ 4
1.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm của cây cúc vạn thọ 4
1.1.2. Phân loại 4
1.2.3. Ứng dụng 5
1.2. Tổng quan về lutein và lutein ester 8
1.2.1. Tổng quan về lutein 8
1.2.1.1. Cấu tạo phân tử của lutein 8
1.2.1.2. Tính chất lý-hoá của lutein 8
1.2.1.3. Ứng dụng của lutein 9
1.2.2. Tổng quan về lutein ester 12
1.2.2.1. Cấu tạo phân tử của lutein ester 12
1.2.2.2. Tính chất lý-hóa 12
1.2.2.3. Hoạt tính sinh học của lutein ester 13
1.3. Các phương pháp chiết lutein ester 14
1.3.1. Các phương pháp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ không xử lý
enzyme 14
1.3.1.1. Chiết từ hoa khô 14
1.3.1.2. Chiết từ hoa tươi 16
1.3.2. Phương pháp xử lý hoa cúc vạn thọ bằng enzyme 17

1.3.2.1. Sự cần thiết phải xử lý hoa bằng enzyme trước khi chiết 17
1.3.2.2. Phương pháp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ đã xử lý enzyme
18


iii

1.4. Tình hình nghiên cứu chiết xuất lutein ester từ cánh hoa cúc vạn thọ 19
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu 23
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu 23
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất nghiên cứu 23
2.1.2.1. Dụng cụ và thiết bị 23
2.1.2.2. Hoá chất 24
2.2. Phương pháp nghiên cứu 24
2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu 24
2.2.2. Xác định thành phần khối lượng của cánh hoa cúc vạn thọ 24
2.2.3. Phương pháp phân tích 25
2.2.3.1. Xác định hàm lượng lutein tổng số trong cánh hoa cúc vạn thọ 25
2.2.3.2. Xác định trọng lượng khô (%TL khô) của cánh hoa cúc vạn thọ 25
2.2.3.3. Phương pháp chiết lutein ester từ cánh hoa cúc vạn thọ 25
2.2.4. Đề xuất quy trình tách chiết lutein ester từ cánh hoa cúc vạn thọ 25
2.2.5. Bố trí thí nghiệm lựa chọn dung môi chiết 29
2.2.6. Phương pháp thiết kế thí nghiệm RSM-CCD tối ưu hóa điều kiện chiết .30
2.2.6.1. Thiết kế thí nghiệm RSM-CCD 30
2.2.6.2. Chọn phương án sản xuất tối ưu. Kiểm tra bằng thực nghiệm 31
2.2.7. Xử lý số liệu 33
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Kết quả thí nghiệm xác định thành phần khối lượng của hoa cúc vạn thọ34
3.2. Hàm lượng lutein tổng số và trọng lượng khô của nguyên liệu 34

3.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất
chiết lutein ester 35
3.4. Kết quả thí nghiệm thiết kế tối ưu hóa điều kiện chiết lutein ester từ hoa
CVT theo RSM-CCD 36
3.5. Chọn phương án sản xuất tối ưu 41


iv

3.6. Hoàn thiện quy trình chiết lutein ester từ cánh hoa cúc vạn thọ đã được xử
lý bằng enzyme thương mại Viscozyme 44
3.7. Kết quả thử nghiệm quy trình-Đánh giá chất lượng sản phẩm 47
3.7.1. Kết quả thử nghiệm quy trình 47
3.7.2. Tinh chế sản phẩm lutein ester - Đánh giá chất lượng sản phẩm 48
3.8. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm trong phòng thí nghiệm 51
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
PHỤ LỤC A
Phụ lục 1. Mục đích sử dụng và mức độ sử dụng của lutein trong thực phẩm A
Phụ lục 2. Phương pháp xác định hàm lượng lutein tổng số C
Phụ lục 3. Phương pháp xác định % trọng lượng khô D
Phụ lục 4. Tối ưu hóa bằng phương pháp RSM-CCD và phần mềm Design-Expert®
8.0.7.1 E
Phụ lục 5. Kết quả xác định lutein tổng số của cánh hoa CVT F
Phụ lục 6. Kết quả xác định phần trăm trọng lượng khô của cánh hoa CVT G
Phụ lục 7. Kết quả thí nghiệm khảo sát sự ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất
chiết lutein ester G
Phụ lục 8. Kết quả thử nghiệm quy trình chiết tối ưu H
Phụ lục 9. Một số hình ảnh thí nghiệm I

v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
Abs Absorbance Độ hấp thụ
D Dilution factor Hệ số pha loãng
nm Nanometer Nanomet
rpm round per minute Vòng/phút
UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến
v/v Volume/volume Thể tích / thể tích
v/w Volume/weight Thể tích/khối lượng
w/v Weight/volume Khối lượng/thể tích
w/w Weight/weight Khối lượng/khối lượng
%TL khô Phần trăm trọng lượng khô
ctv. et al. Cộng tác viên
BHT Butylated Hydroxytoluene Butylat Hydroxytoluen
BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá
RSM Response surface methods
Phương pháp đáp ứng bề
mặt
CCD Central Composite Design Thiết kế cấu trúc có tâm
LDL Low Density Lipoprotein Chất béo có tỷ trọng thấp
ADI
Acceptable Daily Intake
Liều lượng chấp nhận hàng
ngày
FDA

Food and Drug Administration
Cục quản lý dược và Thực
phẩm
CVT

Cúc vạn thọ
AMD
Age-related Macular
Degenerescence
Thoái hoá điểm vàng lên
quan đến tuổi tác



vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng khảo sát trong RSM-CCD 31
Bảng 2.2. Quy hoạch thí nghiệm tối ưu hóa điều kiện chiết theo thiết kế CCD 32
Bảng 3.1. Thành phần khối lượng của hoa cúc vạn thọ 34
Bảng 3.2. Trọng lượng khô và hàm lượng lutein tổng số của nguyên liệu 35
Bảng 3.3. Kết quả ma trận quy hoạch thực nghiệm theo RSM-CCD 37
Bảng 3.4. Phân tích ANOVA kết quả thí nghiệm tối ưu hóa RSM-CCD 38
Bảng 3.5. Các hệ số hồi quy sau phân tích ANOVA 39
Bảng 3.6. Các giải pháp tối ưu theo RSM-CCD 41
Bảng 3.7. Kết quả thử nghiệm quy trình 47
Bảng 3.8. Kết quả xác định hàm lượng lutein tổng số tính theo phần trăm của sản
phẩm thử nghiệm 49
Bảng 3.9. Ước tính chi phí nguyên vật liệu để chiết lutein ester từ 1 kg cánh hoa cúc

vạn thọ 51


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu tạo phân tử lutein (dạng đồng phân all-trans) 8
Hình 1.2. Cấu trúc của mắt 10
Hình 1.3. Cấu tạo phân tử của lutein ester (lutein dipalmitate, M=1044) 12
Hình 1.4. Nồng độ lutein và lutein ester trong huyết thanh 14
Hình 1.5. Thuỷ phân tế bào cánh hoa CVT của enzyme thương mại Viscozyme 18
Hình 2.1. Hoa cúc vạn thọ châu Phi 23
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến tách chiết lutein ester từ cánh hoa CVT đã được
xử lý bằng Viscozyme 26
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết 29
Hình 2.4. Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến hiệu suất chiết lutein ester 30
Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất chiết lutein ester 35
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ lắc và nhiệt độ chiết 40
Hình 3.3. Đồ thị 3D biểu diễn sự tương tác giữa tốc độ lắc và nhiệt độ chiết đến
hiệu suất chiết lutein ester 40
Hình 3.4. Sơ đồ quy trình tối ưu chiết lutein ester từ cánh hoa cúc vạn thọ đã được
xử lý bằng Viscozyme 45
Hình 3.5. Phổ hấp phụ UV-Vis của sản phẩm lutein ester 49
Hình 3.6. Sản phẩm lutein ester tinh chế 50
Hình 3.7. So sánh sản phẩm lutein ester thu được từ 2 phương pháp chiết 50


1

MỞ ĐẦU

Khi xã hội ngày càng phát triển, đời sống ngày càng được nâng cao, con
người không chỉ quan tâm đến những vấn đề ăn, mặc, ở như trước đây, mà còn có
những yêu cầu cao hơn, cả về chất lượng cũng như hình thức, đặc biệt đối với
những sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ. Do đó, những thực phẩm, vật
dụng có thành phần với nguồn gốc tổng hợp hoá học có thể gây hại cho sức khỏe
dần bị loại bỏ và thay thế bằng các sản phẩm được sản xuất từ các thành phần chiết
xuất thiên nhiên. Với nhu cầu ngày càng cao của con người và sự phát triển vượt
bậc của khoa học, các nhà khoa học đã nghiên cứu chiết xuất nhiều hợp chất thiên
nhiên có lợi cho sức khỏe con người và ứng dụng chúng vào đời sống, trong nhiều
ngành công nghiệp khác nhau. Trong đó, việc sử dụng các thành tựu khoa học vào
ngành công nghiệp thực phẩm đóng vai trò quan trọng đặc biệt.
Trong thực phẩm, màu sắc cũng đóng một vai trò rất quan trọng, giúp cho
sản phẩm bắt mắt hơn, tạo ảnh hưởng tốt về chất lượng của sản phẩm. Chất màu
thực phẩm là hợp chất hoá học không độc và dễ tiêu hoá, tạo cho thực phẩm có màu
đặc trưng, đẹp, hấp dẫn và có thể có tác dụng kích thích tiêu hoá. Hiện nay, chất
màu thực phẩm có nhiều loại. Ví dụ như: chất màu tự nhiên có sẵn trong nguyên
liệu thực phẩm; chất màu được tạo ra trong quá trình gia công kĩ thuật, nhất là khi
gia nhiệt; chất màu bổ sung từ ngoài vào (chất màu thiên nhiên hoặc chất màu tổng
hợp bằng các phương pháp hoá học). Phần lớn chất màu tổng hợp được sử dụng
nhiều trong thực phẩm do rẻ tiền, dễ sử dụng và bền màu [39]. Tuy nhiên, các chất
màu tổng hợp thường có thể có tác dụng không tốt cho cơ thể con người, thậm chí
có khả năng gây ung thư [44]. Trong khi đó, chất màu tự nhiên thường không độc
hại do được chiết xuất từ các thành phần thiên nhiên. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm ra
các phương pháp chiết tách chất màu tự nhiên và ứng dụng vào trong ngành công
nghiệp thực phẩm và các ngành khác là điều rất cần thiết.
Ở Việt Nam, việc lạm dụng chất màu tổng hợp trong chế biến thực phẩm là
một vấn nạn trong quản lý an toàn thực phẩm hiện nay. Chẳng hạn việc sử dụng

2

phẩm màu vàng Tartrazine (mã số E 102) hay chất màu Sudan có khả năng gây ung
thư nhằm tạo ra màu vàng – vàng cam trong một số loại thực phẩm, mỹ phẩm,…
đang tạo ra những mối lo ngại cho người tiêu dùng. Do vậy, một trong những yêu
cầu đặt ra trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm ở nước ta là tạo ra sản phẩm chất
màu tự nhiên có màu vàng nhằm thay thế cho các chất màu tổng hợp nói trên. Một
trong những chất màu tự nhiên có màu vàng đã được FDA công nhận là an toàn có
thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm là lutein ester và
lutein tự do. Một trong những nguồn nguyên liệu giàu lutein nhất hiện nay là hoa
cúc vạn thọ châu Phi (Tagetes erecta L.): hàm lượng carotenoid tổng số đến 1,0–
1,6% (tính theo trọng lượng khô), trong đó, khoảng 90% lượng carotenoid này là
lutein và 5% là zeaxanthin [14]. Đây là một loài hoa rất phổ biến và rất dễ trồng
trong điều kiện khí hậu các nước nhiệt đới như Việt Nam. Chính vì vậy, khoa học
trong nước và trên thế giới quan tâm.
Ở Việt Nam, đã có công trình nghiên cứu của tác giả Hoàng Thị Huệ An
(2009), trong đó lutein ester được chiết từ nguyên liệu tươi bằng acetone sau đó
chiết sang eter dầu hoả [37]. Quy trình này còn một số hạn chế: mất nhiều thời gian
(chiết qua 2 giai đoạn, chiết 3 lần), tốn nhiều dung môi và hiệu suất thu nhận lutein
còn thấp. Vì vậy, đã có một số nghiên cứu cải tiến quy trình này bằng cách xử lý
hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme nhằm phá vỡ tế bào nguyên liệu, sau đó chiết trực
tiếp bằng hexane mà không qua giai đoạn chiết với acetone. Kết quả cho thấy biện
pháp này cho phép nâng cao đáng kể hiệu suất thu hồi lutein ester. Tuy nhiên, hiệu
quả thu nhận lutein từ quy trình cải tiến này không chỉ phụ thuộc vào điều kiện xử
lý enzyme mà còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện chiết sắc tố. Đó chính là lý do
thực hiện đề tài: “Tối ưu hóa quy trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ
Tagetes erecta L. đã được xử lý bằng Viscozyme”.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Xác định các thông số tối ưu cho phép chiết lutein ester từ cánh hoa cúc vạn

thọ đã được xử lý với Viscozyme với hiệu suất chiết cao nhất.


3

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng công cụ tối ưu hóa là phần mềm
Design-Expert® 8.0.7.1 với phương pháp bề mặt đáp ứng theo mô hình cấu trúc có
tâm RSM-CCD.
Nội dung nghiên cứu:
– Xác định các thông số tối ưu của quy trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn
thọ đã xử lý enzyme bằng phương pháp RSM-CCD;
– Thử nghiệm quy trình. Đánh giá mức độ tương thích của giải pháp tối ưu xác
định bằng lý thuyết và thực nghiệm;
– Tinh chế sản phẩm lutein ester. Đánh giá chất lượng sản phẩm.
Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như do thời gian
và kinh phí hạn hẹp nên đề tài chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong nhận được sự chỉ bảo từ quý thầy cô và các bạn sinh viên nhằm giúp đề tài có
thể hoàn thiện hơn.


4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về cây cúc vạn thọ
Tên Việt Nam: cúc vạn thọ; vạn thọ;
Tên tiếng Anh: Marigold
Tên khoa học: Tagetes erecta;
Họ cúc Asteraceae [10, 42].

1.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm của cây cúc vạn thọ
Cây hoa cúc vạn thọ (CVT) có nguồn gốc từ Mexico. Cây được nhà thám
hiểm Hernando Cortés đưa về Châu Âu vào thế kỷ 14 và được trưng bày trên các
bàn thờ, nên được gọi là ‘Mary’s gold’ (nén vàng của Mẹ Maria). Sau đó, cây được
trồng khắp nơi quanh Địa Trung Hải, rồi mọi nơi trên thế giới. Cây này có loài chỉ
cao chừng 20 cm, có loài cao hơn 70–80 cm. Có hai dạng hoa CVT: hoa kép và hoa
đơn. Hoa có nhiều màu: vàng kem, vàng tươi, vàng chanh, vàng cam, đỏ cam.

1.1.2. Phân loại
Cây hoa CVT chia làm ba loài nguyên và loài lai [41, 42]:
Cúc vạn thọ Châu Phi (African Marigold, tên khoa học Tagetes erecta L.)
Đây thường là giống hoa CVT cây cao nhất và hoa cũng to nhất. Đáng kể
nhất hiện nay là loài hoa kép, to, nở tròn xoe không cồi gọi là ánh Nguyệt
(Moonlight), cây cao chừng 40 cm và mọc dày khít nhau. Gold-n Vanilla cũng có
hoa kép to và cây còn cao hơn nữa, khoảng 50–70 cm, hạt đem gieo thường cho
nhiều hoa màu sắc khác nhau, lẫn lộn từ cam đến vàng, vàng kim, vàng chanh, vàng
bơ. Các loài khác của giống này đáng kể ra là Tuổi Vàng (Golden Age), cây cao
hơn 75 cm và có thể có cây cao đến 1,50 m và hoa rất to, đường kính 12,5 cm.
Cúc vạn thọ Pháp (French Marigold; tên khoa học Tagetes patula L.)
Đối với giống Oai Vệ (Majestic), cây lùn, cao độ 30 cm, hoa vàng đơn, cánh
sọc nâu hay sọc màu gõ đỏ, cồi vàng. Cũng như mọi loài hoa CVT Pháp khác, ở nơi
luôn luôn nóng như đồng bằng nước ta, cây có thể cao hơn 60 cm. Giống Kỳ Hoa


5

Sọc Đỏ (Striped Marvel) thân cao đến 75 cm. Janie là loài ra hoa sớm nhất và hoa
nhiều nhất trong nhóm hoa CVT Pháp. Cây mọc khít, thân lùn, chỉ cao chừng 20
cm, hoa 4–5 cm, nhưng đầy đặn, ít cồi và gieo hạt sau 6 tuần là đã trổ hoa. Có ba
màu được ưa thích là vàng, đỏ lửa và vàng kim, nhưng cũng còn có màu gõ đỏ, màu

cam đậm, màu quýt tiều đỏ son, hay lẫn lộn nhiều màu. Loài lùn Naughty Marietta,
chỉ cao 25 cm, hoa đơn, cánh bên trong điểm vết nâu. Loài Mắt Cọp (Tiger eyes),
cao 30–35 cm là một loài hoa CVT lạ vì lẽ cánh đơn đỏ huyết ở viền bìa ngoài hoa,
còn bên trong nở như là cúc vàng cam. Loài Loạt Nữ Hoàng (Queen series) hoa nở
tựa hoa trà mi, hải đường, cây lùn 25–30 cm,
Cúc vạn thọ nhỏ (Tên khoa học Tagetes tenuifolia, Tagetes signata)
Hoa đơn cánh, có cồi và nhỏ 1–2 cm. Loài hay trồng ở Âu Mỹ là Stafire Mix,
có đặc điểm là lá thơm mùi chanh bưởi, nhất là khi trời nóng nực.
Cúc vạn thọ lai
Loài lai Antigua Yellow có lẽ là loài hoa CVT vàng tươi, hoa kép to 7–8 cm,
có được trồng ở Làng Hoa Gò Vấp nước ta. Sau 60 ngày gieo hạt là đã ra hoa, và
hoa nở liên tiếp nhiều tháng, lâu nhất trong các loài hoa CVT. Cây mọc khít và cao
30–50 cm. Có khi gọi là Inca lùn. Loài lai Inca Hybrid hoa kép và rất to, 10–13 cm.
Cây cao 50–70 cm, cũng ra hoa sớm và vụ hoa kéo dài, vẫn còn hoa khi các hoa
CVT khác đã tàn. Chịu nhiệt độ đến 39–40
o
C. Giống tam nhiễm lai triploid, thuộc
nhóm Solar series F1 là giống phối hợp cây lùn của vạn thọ Pháp và hoa kép to của
hoa CVT châu Phi, vừa chịu lạnh vừa chịu nóng.

1.2.3. Ứng dụng
Về tinh thần
Người phương Đông coi hoa CVT là hình ảnh trường sinh của cuộc sống và
hạnh phúc vĩnh hằng của muôn người. Ngoài sự hiện diện như một đặc trưng cho
mùa xuân, hai chữ vạn thọ còn có ý nghĩa về mặt tâm linh. Hoa CVT biểu trưng cho
sự tốt lành, cát tường, phúc lộc [41, 42].



6

Trong y học
Hoa CVT được cho là có tác dụng ‘tán Nhiệt’, ‘trục Hàn’ và ‘khử Đờm’ do đó
được dùng để trị ho gà, ho do nhiễm lạnh, kinh phong nơi trẻ em, trị sưng mắt đỏ,
quai bị và sưng vú. Lá và hoa có nhiều dược tính, nhiều công dụng trong điều trị các
bệnh về đường tiêu hóa, kích thích tuần hoàn máu. Hoa CVT có chứa nhiều vitamin
C, resin, protein và flavonoid [17]. Trong y học, chỉ có loài hoa CVT lớn được dùng
làm thuốc. Hoa CVT có vị đắng, mùi thơm, tính mát, tác dụng tiêu viêm, làm long
đờm, trị ho. Lá hoa CVT làm mát gan, phổi, giải nhiệt, chữa đau mắt, ho gà, viêm
khí quản, viêm miệng, viêm hầu, đau răng dùng đắp ngoài để trị viêm tuyến mang
tai, viêm vú, viêm da mủ. Dược liệu chứa tinh dầu, tagetiin, helenien, flavoxanthin,
caroten. Thành phần của tinh dầu gồm piperiton, linalol, D-limonen, b-ocimen,
caryophylen, tageton, a-pinen [41]. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc sử
dụng các chất chiết xuất từ hoa CVT là bổ sung chất dinh dưỡng cho con người.
Các lợi ích tiềm năng bao gồm phòng chống ung thư và tăng cường chức năng miễn
dịch, ức chế quá trình oxy hóa tự động tế bào chất béo, bảo vệ chống lại tổn thương
tế bào do oxy hoá, và phòng ngừa thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi tác
(AMD), nguyên nhân hàng đầu của vấn đề thị giác ở những người cao tuổi [14, 15].
Ngoài ra, hoa CVT còn có công dụng chống sưng-viêm. Nghiên cứu tại
Yamagata Prefecrural Institute of Public Health, Nhật ghi nhận dịch chiết bằng
methanol từ hoa Tagetes patula có hoạt tính ức chế được các phản ứng sưng-viêm
cấp tính và kinh niên ở chuột nhắt và chuột nhà bị gây sưng phù bằng gamma-
carrageenin. Dịch chiết này không chỉ ức chế sự phù gây ra bởi histamin, serotonin,
bradykinin và prostaglandins E1 mà còn làm giảm được sự gia tăng thẩm thấu nơi
mạch máu gây ra do acid acetic. Nghiên cứu tại Đại học London ghi nhận tác dụng
trị chứng sưng khớp xương đầu ngón chân cái của chế phẩm từ hoa CVT. Cho 121
bệnh nhân đắp một chế phẩm làm từ dịch chiết bằng alcohol từ hoa (50%) và từ lá
(50%) cho kết quả là tất cả đều bớt đau và giảm sưng rõ rệt [41].
Tác dụng của rễ hoa CVT lùn đã được nghiên cứu tại Đại Học Hamdard,
(Karachi, Pakistan). Dịch chiết bằng methanol từ rễ đã cho các chất citric, malic

7

acid gây hạ huyết áp và pyridine hydrochloride gây tăng huyết áp cùng một hợp
chất mới 2-hydroxy, 5-hydroxymethylfuran. Hai acid malic và citric gây tụt huyết
áp trung bình động mạch 43 và 71% nơi chuột ở liều 30 và 15 mg/kg, trong khi đó
pyridinne hydrochloride gây tăng huyết áp 34% ở liều 30 mg/kg [41].
Trong chăn nuôi
Trong công nghiệp thực phẩm, chất chiết xuất từ hoa CVT đã được thương
mại quốc tế và được sử dụng làm phụ gia thức ăn cho gia cầm, làm thực phẩm cho
gà đẻ trứng, tạo được loại trứng gà có vỏ màu vàng khá đẹp và lòng đỏ có màu vàng
tươi, da và mô mỡ có màu sắc tươi sáng. Sắc tố trích từ hoa CVT cũng được dùng
trong nghề nuôi tôm, cá. Nghiên cứu tại Đại học Universidad Autonoma
Metropolitana-Iztapalapa (Mexico) đã so sánh tác dụng tạo màu của dịch chiết hoa
CVT và astaxanthin tổng hợp pha trộn trong thực phẩm nuôi tôm trắng giống
Panaeus vannamei. Sau 14 ngày cho ăn, tôm nuôi bằng dịch chiết hoa CVT có màu
vàng của thịt đẹp hơn astaxanthin từ 50–70% [14].
Trong thực phẩm
Tinh dầu chiết từ hoa có màu vàng đỏ, từ thân và lá có màu vàng lục, mùi
thơm hắc bền, vị đắng cay, được dùng trong ngành hương liệu [41]. Một số loài hoa
cúc vạn thọ (Tagetes) được dùng trong các phương thức nấu ăn tại châu Mỹ: Lá
Tagetes lucida, Tagetes lemmonii được dùng để thay thế lá tarragon trong một số
món ăn; lá khô Tagetes minuta dùng tạo mùi thơm cho súp, nước lèo, thịt và rau.
Hoạt tính diệt ấu trùng muỗi Aedes aegypti
Theo nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Brooklyn, NewYork (1991), tinh
dầu được chưng cất từ hoa CVT có tác dụng diệt ấu trùng của muỗi. Tinh dầu
Tagetes minuta có hoạt tính mạnh nhất ở nồng độ 10 ppm và hoạt tính này kéo dài
được ít nhất là 9 ngày sau khi dầu phân tán trên mặt nước. Tinh dầu hoa CVT cũng
có khả năng ức chế một số loài nấm. Nghiên cứu dược lý cho thấy, cao chiết của

hoa với nước và cồn có tác dụng ức chế các chủng vi sinh vật Bacillus subtilis,
Micrococcusluteus, Staphylococcus aureus [42].



8

1.2. Tổng quan về lutein và lutein ester
1.2.1. Tổng quan về lutein
1.2.1.1. Cấu tạo phân tử của lutein
Lutein là một sắc tố màu vàng thuộc nhóm sắc tố carotenoid, được coi là tiền
thân của vitamin A, là dẫn xuất 3,3’-diol của , -caroten [25, 30, 37]. Lutein thuộc
nhóm sắc tố xanthophyll hay còn gọi là oxycarotenoid (all-trans lutein; (3R, 3’R,
6’R)-beta, epsilon-carotene-3, 3’-diol ). Trong phân tử nó có chứa 2 vòng đầu mạch
(một vòng - và một vòng α-ionone) và chuỗi C
40
isoprenoid cơ bản chung cho tất
cả các carotenoid. Mặc dù chuỗi liên kết đôi có mặt trong lutein có thể tồn tại trong
cấu hình cis hoặc trans, làm tăng lên số lượng mono-cis và poly-cis, phần lớn lutein
tồn tại ở cấu hình trans như trong hình 1.1.
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

15'
14'
13'
12'
11'
19 20
20'
10'
9'
8'
7'
6'
19'
3
4
18
HO
1
1
2
16
17
5
OH
2'
3'
4'
5'
16'17'
18'

Hình 1.1. Cấu tạo phân tử lutein (dạng đồng phân all-trans)
(Công thức phân tử: C
40
H
56
O
2
; Trọng lượng phân tử: 568,88)

1.2.1.2. Tính chất lý-hoá của lutein
Tính chất vật lý của lutein
Tính tan: Lutein không tan trong nước nhưng lại tan trong cồn, eter, chất béo,
các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác.
Lutein kết tinh dạng tinh thể, hình kim, khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình
thoi, với điểm nóng chảy 190–193°C. Tinh thể lutein bảo quản tốt nhất ở –18°C.
Tính hấp thụ ánh sáng: Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được
của carotenoid. Dựa vào quang phổ hấp thụ của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ
ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C
9
mạch thẳng hay
mạch vòng. Ngoài ra, trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh


9

sáng tối đa cũng khác nhau. Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh nên chỉ cần 1 ppm
lutein trong dung dịch cũng có thể thấy bằng mắt thường. Độ hấp thụ lutein cực đại
ở bước sóng 445 nm [25].
Tính chất hoá học của lutein

Lutein rất nhạy cảm đối với acid và chất chống oxy hoá, các tác nhân ánh
sáng, nhiệt, bền vững với kiềm. Hệ thống nối đôi liên hợp (polyen) là nguyên nhân
chính làm cho các phân tử lutein ở dạng tự do trong dung dịch rất dễ bị oxy hoá mất
màu hoặc đồng phân hoá, hydro hoá tạo màu khác. Các tác nhân ảnh hưởng đến độ
bền màu của lutein: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxy hoá trực tiếp, tác dụng của ion
kim loại, enzyme, nước. Tuy nhiên, lutein trong các mô động thực vật có khả
năng liên kết với các acid béo, lipid, lipoprotein tạo thành các cấu trúc bền vững
hơn,… [5].
Lutein dễ bị oxy hoá trong không khí (ít nhạy cảm với sự oxy hoá hơn so với
các carotenoid khác) nên cần bảo quản trong môi trường khí trơ, chân không. Ở
nhiệt độ thấp, bao kín lutein tránh ánh sáng mặt trời. Lutein khi bị oxy hoá tạo hợp
chất có mùi thơm như aldehyde không no hoặc ketone, tạo hương thơm cho trà [12].

1.2.1.3. Ứng dụng của lutein
Trong lĩnh vực chăn nuôi
Lutein được cho phép sử dụng làm chất phụ gia trong thức ăn chăn nuôi gia
cầm, để thúc đẩy màu sắc của da gà và lòng đỏ trứng theo nhu cầu của người tiêu
dùng. Nhờ có màu vàng cam khá đẹp, lutein được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi
giúp gia tăng giá trị dinh dưỡng và tính thẩm mỹ [14, 37, 45].
Trong y học
Ngoài tác dụng tạo màu, lutein còn là một hoạt chất chống oxy hóa khá
mạnh, có khả năng bảo vệ tế bào khỏi tác hại của tia tử ngoại, ngăn ngừa thoái hóa
võng mạc ở người già, bệnh tim mạch, ung thư cột sống,… [9, 15, 32, 43].


10

Hoạt động chống oxy hoá của lutein có thể do cấu trúc của nó. Lutein có hai
nhóm hydroxyl làm cho tính chống oxy hoá của nó trở nên mạnh mẽ hơn các
carotenoid khác [12].

Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh tác dụng có lợi của lutein.
Lutein có thể làm giảm nguy cơ bệnh xơ vữa động mạch. Lượng lutein trong động
mạch càng cao, sự dày lên của thành động mạch càng thấp. Lutein cũng làm giảm
quá trình oxy hóa cholesterol LDL (Low Density Lipoprotein, những hạt chất béo
có tỷ trọng thấp), do đó, làm giảm nguy cơ tắc nghẽn, xơ vữa động mạch, là chất ức
chế ung thư như ung thư cột sống và chất ức chế khối u [14, 15].


Hình 1.2. Cấu trúc của mắt [15]

Lutein là chất ức chế các bệnh về mắt giúp chống lại các bệnh về mắt khi về
già như thoái hoá điểm vàng liên quan đến tuổi (AMD), ngăn ngừa bệnh đục thủy
tinh thể, thoái hóa võng mạc ở người già,… [14, 16, 32]. Lutein hoạt động như một
chất chống oxy hoá, và ngăn chặn các bức xạ cực tím có hại. Bằng chứng cho
thấy rằng, những người bị AMD có nồng độ lutein và zeaxanthin tại điểm vàng thấp


11

hơn so với những người không bị AMD. Điều này được chứng minh bởi việc tìm
thấy lutein và đồng phân zeaxanthin trong macula, một khu vực của võng mạc chịu
trách nhiệm cho tầm nhìn sắc sảo (hình 1.2). Mức tiêu thụ lutein từ thực phẩm hoặc
lutein ester có thể làm tăng lutein trong huyết thanh và mật độ sắc tố điểm vàng
tăng giúp cho tầm nhìn được cải thiện ở những bệnh nhân AMD, các bệnh mắt khác
[15, 27]. Chính vì thế, chế độ ăn uống bao gồm trứng, bông cải xanh và cải bina sẽ
giúp giảm nguy cơ đục thuỷ tinh thể (lên đến 20%) và thoái hoá điểm vàng (lên đến
40%) [5].
Trong lĩnh vực mỹ phẩm
Lợi ích của lutein không chỉ dừng ở sức khoẻ của mắt, chống ung thư, ngăn
ngừa bệnh tim mạch,… mà lutein cũng có thể phục vụ để bảo vệ làn da khỏi tác

dụng có hại của tia cực tím. Hoạt tính sinh học của lutein thể hiện qua tính chống
oxy hoá và bắt giữ các gốc tự do trong tế bào, góp phần ức chế ung thư da và chăm
sóc da. Nó được sử dụng làm chất chống nắng, chống lão hóa tế bào. Dưới ảnh
hưởng của ánh sáng mặt trời, các gốc tự do được hình thành bên trong da. Những
gốc tự do có thể gây hại cho DNA của các tế bào. Lutein có thể bảo vệ chống lại các
tác hại của bức xạ UV-A, UV-B. Nghiên cứu hiện đại được thiết kế để nghiên cứu
kem chống nắng có công thức thảo dược chứa lutein ester chiết xuất từ Tagetes
erecta L. Hòa tan lutein, lutein ester cùng với dầu của các thảo dược khác và các
hợp chất không bão hòa có thể dễ dàng thâm nhập vào da cho thấy hiệu quả chống
nắng tốt [27].
Việc sản xuất lutein từ nguồn có sẵn trong tự nhiên được cho là an toàn hơn
vì ít tạo ra các dạng đồng phân cấu trúc có khả năng ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
con người so với từ con đường tổng hợp hóa học. Ngoài ra, các yếu tố kinh tế khác
như rẻ tiền, năng suất cao cũng làm cho việc sản xuất lutein từ các nguồn tự nhiên
ngày càng được ưu tiên [37].
Trong lĩnh vực thực phẩm
Lutein được các tổ chức FDA ở Mỹ, Canada, EU cho phép sử dụng làm chất
màu trong chế biến thực phẩm. Ngoài ra, năm 2006 lutein đã được đánh giá bởi


12

FAO/WHO, Uỷ ban chuyên gia về Phụ gia Thực phẩm, kết luận rằng, xanthophyll
chiết từ nguyên liệu tự nhiên bởi quá trình vật lý có thể sử dụng trong thực phẩm.
Hội đồng khoa học về phụ gia thực phẩm và các nguồn dinh dưỡng (ANS) đã thêm
lutein (E 161b) là một loại thuốc nhuộm carotenoid tự nhiên vào thực phẩm, sau khi
đã cung cấp quan điểm khoa học đánh giá lại sự an toàn của lutein khi được sử dụng
như là một màu thực phẩm [29]. Có thể nói, lutein là chất tạo màu mang đặc tính
sinh học cao, không gây hại cho cơ thể. Do đó, nó được dùng cho các dầu trộn
salad, kem, các sản phẩm sữa, bánh kẹo, nước sốt, các loại thực phẩm cho trẻ sơ

sinh và trẻ mới biết đi,…(bảng PL1.1) [25].
1.2.2. Tổng quan về lutein ester
1.2.2.1. Cấu tạo phân tử của lutein ester
Lutein ester được tìm thấy trong tự nhiên như là dạng diester hóa của
lutein với hai nhóm acid béo gắn vào hai bên nhóm hydroxyl thường được tìm
thấy trong lutein (hình 1.3).

Hình 1.3. Cấu tạo phân tử của lutein ester (lutein dipalmitate, M=1044)

Lutein ester có trong hoa CVT chủ yếu là dưới dạng lutein dipalmitate.
Ngoài ra, còn có lutein dimyristate, lutein myristate-palmitate, lutein palmitate-
stearate, lutein distearate và vết của các ester myristate và stearate. Phần còn lại là
các chất béo trung tính [22].

1.2.2.2. Tính chất lý-hóa
Tính chất vật lý
– Lutein ester tinh thề có màu vàng cam;


13

– Lutein ester không tan trong nước. Do lutein ester có chứa các chất béo trung
tính nên nó tan trong chất béo như dầu thực vật. Ngoài ra, lutein ester tan trong
glycerol, rượu, acetone [22], các dung môi clo hóa (chloroform, diclometylen) và
các dung môi không phân cực khác (hexane, eter dầu hoả), Lutein ester tinh khiết
hòa tan được trong CO
2
siêu tới hạn với độ tan tương đương như trong hexane [7];
– Hấp thụ ánh sáng mạnh nhất ở bước sóng 445 nm [20].
Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của lutein ester tương tự đối với lutein tự do tuy nhiên,
lutein ester bền hơn, ít bị oxy hoá hơn lutein [15, 23, 45]. Mặt khác, do có hệ
thống nối đôi liên hợp nên lutein ester dễ bị oxy hóa mất màu hoặc đồng phân hoá,
hydro hóa tạo màu khác, nên cần bảo quản trong khí trơ, chân không; ở nhiệt độ
thấp nên bao kín, tránh ánh sáng mặt trời. Lutein ester có thể bị xà phòng hóa với
KOH. Khi xảy ra phản ứng thủy phân lutein ester, những axit béo được phân cắt,
thu được lutein tự do. Lutein ester ở dạng đồng phân trans có độ tinh khiết cao và
giữ được màu sắc tự nhiên được sử dụng cho nhiều mục đích của con người bởi vì nó có
tính chất ổn định [19].
1.2.2.3. Hoạt tính sinh học của lutein ester
Lutein ester cũng có những hoạt tính sinh học tương tự như của lutein tự do
[23]. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ lutein và lutein ester trong cơ thể là không tương
đương. Nghiên cứu của Oryza (Oil & Fat Chemical Co., Ltd) cho thấy chỉ có lutein
tự do được tìm thấy trong huyết thanh người bất kể chế độ ăn uống, thức ăn như thế
nào [32]. Lutein ester bị thủy phân thành lutein tự do, sau đó mới được hấp thu vào
huyết thanh [15]. Một số enzyme được gọi là esterase và lipase thực hiện thủy phân
của lutein ester trong tiêu hóa. Trong cơ thể sự thủy phân lutein ester thành lutein tự
do xảy ra với hiệu suất ít hơn 5% [2]. Do đó, hoạt tính sinh học của lutein và lutein
ester trong cơ thể thực tế là không tương đương. Mặt khác, những enzyme esterase
và lipase trong cơ thể được sản xuất trong tuyến tụy bởi một cơ chế được quy định
bởi sự hiện diện của chất béo trong dạ dày và tá tràng. Vì thế, hoạt tính sinh học của


14

lutein ester cũng được cải thiện khi được cung cấp cùng với chất béo trong thực
phẩm.
Ngoài ra, lutein ester bền hơn lutein tự do [45]. Lutein ester hấp thu được
vào vào máu của con người và có tác dụng hạn chế sự tăng trưởng khối u và sự gia
tăng tế bào lympho [6].

Lượng khuyến cáo sử dụng hàng ngày:
Khối lượng phân tử của lutein ester gần như gấp đôi lutein. Vì vậy, 2 mg
lutein ester sẽ gần như tương đương với 1,0 mg lutein. Lượng lutein khuyến cáo
hàng ngày để phòng ngừa AMD được báo cáo là 6 mg/ngày (lutein tự do). Như vậy,
để có được liều lượng cần thiết của 6–10 mg/ngày của lutein, nên tiêu thụ 12–20 mg
lutein ester.


Hình 1.4. Nồng độ lutein và lutein ester trong huyết thanh [15]

1.3. Các phương pháp chiết lutein ester
1.3.1. Các phương pháp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ không xử lý
enzyme
1.3.1.1. Chiết từ hoa khô



15

Ngâm chiết
Ngâm chiết là quá trình chuyển chất cần chiết rút trong nguyên liệu vào dung
môi và được thực hiện bằng khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu. Theo
phương pháp này, người ta ngâm nguyên liệu vào dung môi, sau một khoảng thời
gian nhất định giữa nguyên liệu và dung môi đạt một nồng độ chất cần thiết ở mức
cân bằng, tiến hành đổ dịch chiết ra thay dung môi mới vào, cứ thế cho tới khi chiết
sạch.
– Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện;
– Nhược điểm: Phương pháp này tốn công, tốn thời gian, tốn dung môi nên
không phù hợp với quy mô sản xuất lớn.
Chiết bằng Soxhlet

Nguyên liệu được sử dụng ở dạng bột, nghiền nhỏ, rồi gói lại bằng giấy lọc,
rồi chiết bằng thiết bị Soxhlet với dung môi thích hợp.
– Ưu điểm: Thiết bị này có ưu điểm là cho phép thực hiện quá trình chiết một
cách tự động, đồng thời liên tục cô đặc dịch chiết và làm mới dung môi nên hiệu
suất chiết rất cao, tiết kiệm dung môi;
– Nhược điểm: tốn thời gian [18, 27].
Chiết dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) hay chiết
dưới áp suất cao (PFE: Pressurized Fluid Extraction)
Đây cũng là một phương pháp chiết mới, cho phép chiết rất nhanh, tự đồng
hóa, hiệu quả và tiết kiệm dung môi. Nguyên tắc của nó tương tự như phương pháp
Soxhlet cổ điển, ngoại trừ việc quá trình chiết được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất
cao (nhưng vẫn dưới điểm tới hạn của dung môi sử dụng).
Nguyên liệu cần chiết được xay nhỏ, làm khô (thường là đông khô), rồi nhồi
vào một ống chiết (extraction cell). Ống chiết này được đặt trong lò duy trì ở nhiệt
độ thích hợp (có thể điều chỉnh từ 40–200
o
C). Dung môi được bơm vào ống chiết
và giữ ở áp suất 10–20 MPa trong vài phút, sau đó, dịch chiết được đẩy vào một
bình hứng bằng một thể tích dung môi mới (flush volume). Quá trình được lặp lại


16

vài lần. Cuối cùng, toàn bộ dịch chiết được đẩy ra bằng một dòng khí trơ, có thể là
N
2
[34].
– Ưu điểm: Hiệu quả cao, tiết kiệm dung môi;
– Nhược điểm: Thực hiện ở áp suất cao.

1.3.1.2. Chiết từ hoa tươi
Chiết bằng phương pháp đồng hóa trong dung môi
Theo phương pháp này, nguyên liệu được khuấy trộn trong dung môi với tốc
độ cao (dùng máy đồng hóa, máy xay điện). Khi trạng thái cân bằng được thiết lập
giữa nồng độ chất cần chiết giữa dung môi và nguyên liệu, đổ dung môi cũ ra, thay
dung môi mới vào. Cứ như thế cho đến khi chiết hết chất cần chiết [11].
– Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện;
– Nhược điểm: Yêu cầu cao về thiết bị, quy trình tương đối phức tạp, tốn công,
tốn thời gian cũng như thất thoát dung môi chiết nên không có tính kinh tế, không
phù hợp với quy mô sản xuất lớn.
Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction)
Nguyên liệu được trộn với dung môi thích hợp rồi chiết nhờ tác dụng của
siêu âm. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào
của nguyên liệu, do đó, giúp cho xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ
hơn. Ngoài ra, siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dung môi, làm gia tăng sự
tiếp xúc của dung môi với chất cần thiết và cải thiện đáng kể hiệu suất chiết [18].

– Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện;
– Nhược điểm: Chiết nhờ siêu âm thì dung môi bị bay hơi khi nhiệt độ siêu âm
tăng.
Chiết bằng phương pháp siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction)
Đây là phương pháp chiết được quan tâm nhiều nhất hiện nay trong lĩnh vực
chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu tự nhiên nhằm ứng dụng
trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Phương pháp này cho phép tự động
hóa quá trình chiết và hạn chế việc sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại. Dung môi
chiết là một chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn, ở trạng thái này, chất lỏng có những


17

tính chất đặc biệt như có tính chịu nén cao, khuếch tán nhanh, độ nhớt và sức căng
bề mặt thấp,… Trong phương pháp này, dùng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn làm
dung môi chiết (có thể thêm vài % dung môi phân cực nào đó như etanol, metanol,
2-propanol để làm tăng khả năng hòa tan carotenoid của CO
2
) do nó cho phép chiết
nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoid và an toàn trong vận hành.
Bằng cách sử dụng CO
2
với nhiệt độ tăng từ 40–80
o
C, ở áp lực liên tục
300 bar, sản lượng lutein ester thu được tối đa không thay đổi nhiều. Từ kết quả
khai thác cho thấy, số lượng CO
2
sử dụng trong quá trình chiết tốn một lượng rất
lớn [3, 8].
– Ưu điểm: Dung môi CO
2
siêu tới hạn, khả năng khuếch tán mạnh vào nền
nguyên liệu tốt hơn nhiều so với các dung môi thông thường, vì thế làm tăng hiệu
suất chiết lên nhiều lần;
– Nhược điểm: chi phí đầu tư thiết bị và dung môi tương đối lớn.

1.3.2. Phương pháp xử lý hoa cúc vạn thọ bằng enzyme
1.3.2.1. Sự cần thiết phải xử lý hoa bằng enzyme trước khi chiết
Việc chiết lutein ester từ cánh hoa CVT theo phương pháp truyền thống
trong đó hoa cúc vạn thọ sau khi ủ xi-lô sẽ được sấy khô, xay thành bột rồi chiết

lutein ester bằng hexane. Quá trình này mất nhiều thời gian, hao tốn năng lượng và
tổn thất đáng kể hàm lượng lutein, hiệu suất thu hồi lutein kém.
Để tăng hiệu quả chiết lutein ester, cần phá vỡ cấu trúc tế bào hoa CVT bằng
cách sử dụng các tác nhân để phân giải thành tế bào như kiềm, acid hoặc enzyme.
Đối với thực phẩm, sử dụng enzyme thủy phân sẽ cho chất lượng sản phẩm tốt nhất
[11]. Xử lý bằng enzyme cũng đã được đề xuất như là một giai đoạn thay thế cho
quá trình tách chiết dầu từ các nguyên liệu thực vật bằng dung môi để cải thiện năng
suất và chất lượng của một số sản phẩm. Đối với quá trình chiết lutein từ hoa cúc
vạn thọ, một số nghiên cứu đã cho thấy việc xử lý nguyên liệu bằng enzyme trước
khi chiết đã cải thiện đáng kể hiệu suất chiết. Trong trường hợp xử lý bằng enzyme
trước khi chiết, các enzyme thủy phân đã được sử dụng như tác nhân tương tác lên


18

các thành tế bào, phá vỡ tính toàn vẹn cấu trúc dẫn đến các vật liệu bên trong tế bào
tiếp xúc nhiều hơn với dung môi khi chiết làm cho năng suất chiết tăng. Vì vậy, có
tác dụng cải thiện hiệu quả chiết carotenoid, đặc biệt là lutein ester trong cánh hoa
CVT [9, 20].

1.3.2.2. Phương pháp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ đã xử lý enzyme
Hiện nay, có nhiều loại enzyme được sử dụng để xử lý nguồn nguyên liệu
hoa CVT tươi trước khi tiến hành chiết lutein ester.
Nhiều nghiên cứu gần đây có sử dụng enzyme thương mại đã tiết kiệm thời
gian, công sức và sự lựa chọn enzyme thương mại cũng rất phong phú [4, 6, 20].

Hình 1.5. Thuỷ phân tế bào cánh hoa CVT của enzyme thương mại
Viscozyme [11]
Chiết xuất lutein từ cánh hoa CVT được xử lý bằng enzyme thương mại bao
gồm năm giai đoạn: lên men, ép, sấy khô, chiết lutein ester bằng hexan và xà phòng

hóa để thu lutein tự do. Hiệu quả của ủ lên men đã được xác định là yếu tố chính
ảnh hưởng đến việc thu hồi xanthophyll thông qua chiết bằng dung môi. Trong giai
đoạn này, các vi sinh vật kết hợp với hoa cúc vạn thọ, làm phân hủy cellulose và
hemicellulose có trong thành tế bào của các cánh hoa. Sự suy thoái này làm tăng sự