Nghiên cứu chiết tách acid phytic từ cám gạo và ứng dụng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HÀ THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ACID PHYTIC
TỪ CÁM GẠO VÀ ỨNG DỤNG CHỐNG OXY HÓA LIPID
TRONG THỊT CÁ XAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HÀ THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ACID PHYTIC
TỪ CÁM GẠO VÀ ỨNG DỤNG CHỐNG OXY HÓA LIPID
TRONG THỊT CÁ XAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành

Công Nghệ Sau Thu hoạch

Mã số

60.54.10

Quyết định giao đề tài:

1726/QĐ-ĐHNT ngày 04/12/2012

Quyết định thành lập hội đồng
Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
TS. HUỲNH NGUYỄN DUY BẢO
Chủ tịch hội đồng:
PGS.TS TRANG SĨ TRUNG
Khoa Sau đại học

KHÁNH HÒA - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quảcủa đềtài: “Nghiên cứu chiết tách acid phytic từ
cám gạo và ứng dụng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay”là công trình nghiên cứu
của cá nhân tôi và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác
cho tới thời điểm này.
Nha Trang, Ngày 20 tháng 12 năm 2015
Tác giả luận văn

Hà Thị Dung

iii

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý phòng
ban trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được hoàn thành đề tài.
Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TS. Huỳnh Nguyễn Duy Bảo đã giúp tôi hoàn
thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ này.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Công Nghệ Thực Phẩm và đặc biệt
là Bộ Môn Công Nghệ Sau Thu Hoạch đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong
suốt khóa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, Trường Đại học
Nha Trang đã luôn giúp đỡ về chuyên môn và thiết bị thí nghiệm.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn bè đã giúp
đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 20 tháng 12 năm 2015
Tác giả luận văn

Hà Thị Dung

iv


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ....................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... ix
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ............................................................................................xii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... xiv
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN ............................................................................................ 1

1.1. Acid phytic và dạng tồn tại của acid phytic trong cám gạo ..................................... 1
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và nguồn gốc tự nhiên của acid phytic .... ………………...1
1.1.2. Vai trò cuả acid phytic………………………………………………………... 2
1.1.3. Tác dụng chống oxy hóa của acid phytic……………………………………... 3
1.1.4. Ứng dụng của acid phytic…………………………………………………….. 4
1.2.

Cám gạo và phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo ................................ 5

1.2.1. Đặc điểm và công dụng của cám gạo………………………………………….5
1.2.2. Phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung môi và các yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu quả tách chiết………………………………………………….. 7
1.2.2.1.Khái niệm………………………………………………………………… 7
1.2.2.2. Bản chất của quá trình chiết tách ...……………………………………....7
1.2.2.3. Một số phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo………………….8
1.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về chiết tách và xác định hàm lượng acid
phytic ............................................................................................................................. 11
1.4.

Tổng quan về bảo quản lạnh thủy sản ................................................................. 15

1.4.1. Cơ sở bảo quản lạnh thủy sản………………………………………………..15
1.4.2. Các phương pháp bảo quản lạnh thủy sản ........……………………………...16
1.4.3. Những biến đổi của động vật thủy sản trong quá trình bảo quản lạnh……… 17
1.5. Cá tra và những biến đổi oxy hóa lipid chất béo .................................................... 19
1.5.1. Cá tra…………………………………………………………………………19
1.5.2. Quá trình oxy hóa lipid chất béo……………………………………………. 20
1.5.3. Một số nghiên cứu ứng dụng khả năng chống oxy hóa của acid phytic trong
thực phẩm ………………………………………………………………………….22
v

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 25
2.1.Nguyên liệu và hóa chất sử dụng ............................................................................ 25
2.1.1. Nguyên liệu…………………………………………………………………..25
2.1.2. Hóa chất sử dụng…………………………………………………………….25
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 25
2.2.1. Phương pháp thu mẫu và xử lý mẫu…………………………………………25
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát………………………………………………….26
2.2.3.Xác định thành phần hóa học cơ bản của cám gạo ...... ………………………27
2.2.4. Xác định loại dung môi và điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ
cám gạo tám………………………………………………………………………...27
2.2.4.1.Quy trình dự kiến chiết tách acid phytic từ cám gạo…………………….. 27
2.2.4.2.Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ
cám gạo bằng dung môi HCl loãng…………………………………………….... 28
2.2.4.3. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ
cám gạo bằng dung môi H2SO4 loãng………………………………………….... 30
2.2.4.4. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ
cám gạo bằng dung môi TCA loãng………………………………………….….. 33
2.2.4.5. Lựa chọn dung môi thích hợp cho chiết tách acid phytic từ cám gạo
tám……………………………………………………………………………….. 35
2.2.4.6. Xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng
dung môi thích hợp với sự hỗ trợ của siêu âm…………………………………....35
2.2.5. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết acid phytic từ cám gạo…. . 37
2.2.6.Ứng dụng chống oxy hóa lipid cho thịt cá tra xay bằng dịch chiết acid phytic
từ cám gạo………………………………………………………………...……….. 38
2.3. Các phương pháp phân tích .................................................................................... 40
2.3.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản của cám gạo tám, thịt cá xay…………40
2.3.2. Phương pháp xác định hàm lượng acid phytic………………………………40
2.3.3. Phương pháp đánh giá khả năng chống oxy hóa của acid phytic……………40

2.3.4. Phương pháp đánh giá khả năng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay của
acid phytic……………………………………………………………………..........40
2.4. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................................... 40
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... ..41
vi


3.1.Thành phần hóa học cơ bản của cám gạo tám ......................................................... 41
3.2. Xác định loại dung môi và điều kiện thích hợp để chiết tách acicd phytic từ cám gạo . 41
3.2.1. Xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung
môi acid HCl loãng…………………………………………………………………41
3.2.2. Xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung
môi acid H2SO4 loãng………………………………………………………………45
3.2.3. Xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung
môi acid TCA loãng ....... …………………………………………………………..47
3.2.4. Lựa chọn dung môi thích hợp cho chiết tách acid phytic ....... ………………50
3.2.5. Xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung
môi acid HCl loãng có sự hỗ trợ của siêu âm ........................................................... 52
3.3. Đề xuất quy trình chiết tách acid phytic từ cám gạo .............................................. 55
3.4. Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của acid phytic chiết tách từ cám gạo ............. 58
3.4.1. Khả năng khử gốc tự do DPPH của acid phytic chiết từ cám gạo tám………58
3.4.2.Khả năng khử hydroperoxide của acid phytic chiết từ cám gạo tám…………59
3.4.3. Phân tích hoạt tính chống oxy hóa của acid phytic chiết từ cám gạo tám bằng
mô hình phản ứng fenton trong hệlipid/myoglobin/H2O2………………………… . 60
3.4.4.Khả năng chống oxy hóa của acid phytic chiết từ cám gạo bằng phương pháp
Ferric Thiocyanate (FTC)…………………………………………………………..62
3.5. Ảnh hưởng của bổ sung acid phyticdịch chiết acid phytic từ cám gạo tám đến sự
oxy hóa lipid trong thịt cá tra xay trong quá trình bảo quản lạnh ................................. 65
3.5.1. Thành phần hóa học của thịt cá tra…………………………………………. 65
3.5.2. Ảnh hưởng của bổ sung dịch chiết acid phytic từ cám gạo tám đến sự biến đổi

thịt cá tra xay trong quá trình bảo quản lạnh……………………………………….66
3.5.3. Ảnh hưởng của bổ sung dịch chiết acid phytic từ cám gạo tám đến hàm lượng
lipid của các mẫu trước và sau quá trình bảo quản ....………………………….......69
3.5.4.Ảnh hưởng của bổ sung dịch chiết acid phytic từ cám gạo tám đến chỉ số
TBARS của các mẫu thịt cá tra xay trong quá trình bảo quản lạnh……………….. 71
3.5.5.Ảnh hưởng của bổ sung dịch chiết acid phytic từ cám gạo tám đến chỉ số
peroxyt của thịt cá tra xay trong quá trình bảo quản lạnh ..... ………………………74
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ................................................................................ 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 78
vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AOAC

:AssociationofOfficialAnalytical Chemists

AOCS

: American Oil Chemist’s Society

BPS

: Bathophenanthroline

BHT

: Butylhidroxianizol

CPSX VÀ TM

: Cổ phần sản xuất và thương mại

DHA

: Docosahexaaenoic

DPPH

: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

ĐC

: Mẫu đối chứng

EPA

: Eicosapentaenoic

FTC

: Ferric Thiocyanate

FRAP

:Ferric Reducing Antioxidant Power

HCl

: Acid clohydric

H2SO4

: Acid Sunfuric

HESO

: Hydroperoxyde-enriched soybean oil

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography

MDA

: Malonaldehyde

IC

: Sắc ký trao đổi ion

IP

: myo-inositol 1,2,3,4,5,6 hexakisphotphat

PA

: Acid Phytic

PAE

: Phytic acid extract

PV

: Peroxyt

RFIC

:Hệ Thống Reagent-Free™ IC

SD

: Standard Deviation

TCA

: Trichloracetic

TBA

: thiobarbituric

TBARS

: Thiobarbituric acid reactive substances

Thuốc thử Wade

: Hỗn hợp bao gồm 0.15 g FeCl3·6H2O và 1.5 g sulphosalicylic
acid trong 500 mL nước.

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong ngành công nghiệp thực phẩm .......... 9
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của enzyme lipase .......................... 18
Bảng 1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sinh trưởng của vi sinh vật .............. 19
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của cá tra ...................................................................... 19
Bảng 1.5. Thành phần dinh dưỡng, phần ăn được của cá tra và cá basa ...................... 19
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của cám gạo tám .............................................. 41
Bảng 3.2. Kết quả so sánh hàm lượng acid phytic thu được theo hai phương pháp siêu
âm và không siêu âm .................................................................................... 55
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá khả năng chống oxy hóa của dịch chiết acid phytic chiết từ
cám gạo dựa vào phương pháp FTC............................................................. 63
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá khả năng chống oxy hóa của acid phytic chuẩn dựa vào
phương pháp FTC ......................................................................................... 63
Bảng 3.5. Thành phần hóa học cơ bản của thịt cá tra .................................................... 65

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc của acid phytic .................................................................................. 1

Hình 1.2. Dạng tồn tại phức hợp của acid phytic trong thực vật (phytate) ..................... 2
Hình 1.3. Cấu tạo hạt thóc ............................................................................................... 6
Hình 1.4. Cám gạo ........................................................................................................... 6
Hình 2.1. Cám gạo tám .................................................................................................. 25
Hình 2.2. Hình ảnh cá tra............................................................................................... 25
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát của đề tài........................................................... 26
Hình 2.4. Sơ đồ nghiên cứu quy trình tách chiết acid phytic từ cám gạo dự kiến .................. 28
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic
từ cám gạo bằng dung môi HCl loãng ......................................................... 29
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic
từ cám gạo bằng dung môi H2SO4 loãng ...................................................... 31
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic
từ cám gạo bằng dung môi TCA loãng ........................................................ 33
Hình 2.8. Sơ đồ bố trí thí xác định điều kiện thích hợp để chiết tách acid phytic từ cám
gạo bằng dung môi thích hợp với sự hỗ trợ của siêu âm ............................. 36
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết acid
phytic từ cám gạo và acid phytic chuẩn ....................................................... 38
Hình 2.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khả năng chống oxy hóa lipid của dịch chiết acid
phytic từ cám gạo trong bảo quản thịt cá tra xay ......................................... 39
Hình 3.1.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (a), nồng độ dung dịch HCl (b);
nhiệt độ (c) và thời gian chiết (d) đến hàm lượng acid phytic. .................... 42
Hình 3.2.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (a), nồng độ dung dịch H 2SO4
(b); nhiệt độ (c) và thời gian chiết(d) đến hàm lượng acid phytic. .............. 45
Hình 3.3.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (a), nồng độ dung dịch TCA (b);
nhiệt độ (c) và thời gian chiết(d) đến hàm lượng acid phytic. ..................... 48
Hình 3.4. Hàm lượng acid phytic chiết tách được từ cám gạo tám bằng dung môi HCl,
H2SO4và TCA ở điều kiện chiết thích hợp của mỗi dung môi .................... 51
Hình 3.5.Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu (a), nồng độ dung dịch HCl (b);
nhiệt độ (c) và thời gian siêu âm(d) đến hàm lượng acid phytic. ................ 53

x


Hình 3.6. Sơ đồ quy trình chiết tách acid phytic từ cám gạo ........................................ 56
Hình 3.7. Khả năng khử gốc tự do DPPH của acid phytic chiết từ cám gạo tám và acid
phytic chuẩn ................................................................................................. 58
Hình 3.8. Khả năng khử H2O2 của PA chiết tách từ cám gạo và PA chuẩn .................. 59
Hình 3.9. Hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết acid phytic chiết từ cám gạo và acid
phytic chuẩn phân tích dựa vào mô hình phản ứng fenton trong hệ
lipid/myoglobin/H2O2. ................................................................................. 61
Hình 3.10. Ảnh hưởng của bổ sung acid phytic đến sự biến đổi cảm quan của thịt cá tra
xay trong quá trình bảo quản lạnh ................................................................ 66
Hình 3.11. Hình ảnh các mẫu thịt cá trước và sau 9 ngày bảo quản ............................. 68
Hình 3.12. Ảnh hưởng của bổ sung acid phytic đến sự biến hàm lượng lipid của thịt cá
tra trước và sau 9 ngày bảo quản .................................................................... 70
Hình 3.13. Ảnh hưởng của bổ sung acid phytic đến sự biến đổi chỉ số TBARS của thịt cá
tra xay trong quá trình bảo quản lạnh ............................................................... 72
Hình 3.14. Ảnh hưởng của bổ sung acid phytic đến sự biến đổi chỉ số peroxyt (PV) của
thịt cá tra xay trong quá trình bảo quản lạnh ..................................................... 74

xi


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Acid phytic (được gọi là inositol hexakisphosphate, IP6) là một acid hữu cơ chiết
xuất từ cám gạo và các loại ngũ cốc. Acid phytic có khả năng liên kết chặt chẽ với các ion
kim loại nên ức chế được hoạt động xúc tác phản ứng oxy hóa của các kim loại chuyển tiếp
hoá trị hai. Trong thực phẩm, acid phytic được sử dụng bổ sung vào thực phẩm để ngăn
chặn sự oxy hóa lipid và những biến đổi gây hư hỏng do oxy hóa, chẳng hạn nhưsự biến
màu, sự biến mùi, tổn thất chất dinh dưỡng và các mối nguy về an toàn thực phẩm. Acid

phytic có chứa trong nhiều loại nguyên liệu rẻ tiền như cám gạo, vừng, đậu…Nhưng việc
thu nhận và ứng dụng chưa được phổ biến. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu chiết tách acid
phytic từ cám gạo và ứng dụng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay” là điều cần thiết.
Mục tiêu của đề tài chính là xây dựng được quy trình thích hợp chiết tách acid phytic
từ cám gạo sau đó thử nghiệm khả năng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay của acid
phytic chiết tách từ cám gạo.
Cám gạo được đem chiết với từng loại dung môi acid loãng như HCl, H2SO4, TCA
với các điều kiện chiết khác nhau như ở tỷ lệ dung môi/ nguyên liêu, nồng độ mỗi dung
môi, nhiệt độ và thời gian chiết để thu được hàm lượng acid phytic cao nhất. Từ đó lựa
chọn các thông số chiết thích hợp nhất đối với từng loại dung môi. So sánh hàm lượng acid
phytic thu được của từng loại dung môi, chọn ra dung môi chiết thích hợp. Tiến hành quy
trình chiết với dung môi thích hợp kết hợp với sự hỗ trợ của siêu âm để thu được dịch chiết
với hàm lượng acid phytic cao nhất. Đánh giá khả năng chống oxy hóa của dịch chiết acid
phytic từ cám gạo so sánh với acid phytic chuẩn ở cùng nồng độ qua các phương pháp khử
gốc tự do DPPH, khả năng khử H202, mô hình phản ứng fenton trong hệ
lipid/myoglobin/H202 và phương pháp FTC . Sau đó, thử nghiệm khả năng chống oxy hóa
lipid trong thịt cá xay của dịch chiết acid phytic từ cám gạo.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được thành phần hóa học cơ bản của cám gạo tám là
hàm lượng ẩm đạt 12,3%, hàm lượng tro, protein, glucid và lipid lần lượt là 8,2%; 13,1%;
2,1% và 19,8% và hàm lượng khoáng P là 1,67%. Hàm lượng acid phytic cao nhất đạt 1,33
± 0,05 g/100g khi sử dụng dung môi chiết là HCl có sự hỗ trợ của siêu âm với điều kiện
chiết thích hợp là nồng độ dung môi chiết HCl là 2,5%, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu là
15/1ml/g, nhiệt độ chiết là 40oC và thời gian chiết là 20 phút. Từ đó xây dựng quy
trình chiết tách acid phytic với các điều kiện thích hợp trên.

xii


Qua các phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết acid
phytic từ cám gạo, cho thấy dịch chiết acid phytic có khả năng khử gốc tự do DPPH.

Nồng độ dịch chiết acid phytic tăng dần thì khả năng khử gốc tự do DPPH cũng tăng
dần và ở nồng độ dịch chiết acid phytic từ cám gạo 1mg/ml cho khả năng khử DPPH
là 44,04 % thấp hơn so với acid phytic chuẩn (46,07%). Khả năng khử khử H2O2 của
mẫu dịch chiết acid phytic từ cám gạo là 63,5% và 69,45% đối với mẫu acid phytic
chuẩn. Hoạt tính chống oxy hóa của acid phytic chiết từ cám gạo bằng mô hình phản
ứng fenton trong hệ lipid/myoglobin/H2O2 là 72,4%. Với phương pháp khử FTC thì
hoạt tính chống oxy hóa tăng dần theo thời gian kiểm tra mẫu.
Bước đầu nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng của nồng độ dịch chiết acid
phytic từ cám gạo từ 0,1÷0,3mM đến khả năng chống oxy hóa lipid trong thịt cá xay
bảo quản lạnh. Kết quả thịt cá tra vẫn giữ được chất lượng tươi nguyên trong thời gian
bảo quản lạnh đến 9 ngày và chỉ số biểu hiện khả năng oxy hóa của chất béo thịt cá tra
(lipid tổng, PV, TBARS) giảm đi đáng kể so với mẫu đối chứng không xử lý dịch
chiết. Phương pháp đánh giá cảm quan chất lượng thịt cá giữa các mẫu có và không
phối trộn chất chống oxy hóa.
Những kết quả đạt được trong nghiên cứu này góp phần nâng cao giá trị cho
việc sử dụng cám gạo, thu nhận thêm được chất chống oxy hóa tự nhiên có nhiều hoạt
tính sinh học ít được biết đến như acid phytic. Kết quả còn mở ra tiềm năng có thể ứng
dụng dịch chiết acid phytic từ cám gạo có hoạt tính chống oxy hóa trong lĩnh vực chế
biến và bảo quản thực phẩm thủy sản.
Từnhững kết quả đạt được cần nghiên cứu tinh sạch acid phytic từ cám gạo hơn
nữa bằng cách áp dụng các phương pháp hiện đại như sắc ký, trao đổi ion…Có thể
nghiên cứu hàm lượng acid phytic ở nhiều loại nguyên liệu khác nhau. Cần thực hiện
thêm phân tích chỉ tiêu hóa lý, chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm thịt cá tra trong thời gian
bảo quản để có thể đánh giá tổng thể ảnh hưởng của quá trình xử lý cá tra với dịch
chiết đối với chất lượng cá tra bảo quản.
Từ khóa: chiết tách acid phytic, cám gạo, chống oxy hóa, cá tra.

xiii

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo dự báo của Tổ chức Nông lương Liên Hợp Quốc (FAO), sản lượng
lúa 2015 của Việt Nam đạt 44,68 triệu tấn (28,8 triệu tấn gạo). Theo đó, Việt Nam sẽ
đứng thứ hai trong danh sách các nước xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Cùng với sự
tăng lên của sản lượng gạo thì lượng cám thu được trong quá trình xay xát gạo cũng
tăng lên. Hiện nay, cám gạo được sử dụng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi và khai thác
dầu. Trong cám chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như protein (>12%), lipid (1522%), sắt (>14%), tocotrienols, tocopherols, oryzanol, vitamin và phytic. Ngoài ra,
một số vitamin trong cám như vitamin B1, B6 và acid folic rất cần thiết cho sự phát
triển của trẻ em. Những nghiên cứu mới đây tìm thấy trong cám gạo có chứa một
lượng acid phytic rất cao (chiếm tới 5-6%khối lượng trong cám). Acid phytic là một
chất tự nhiên có hoạt tính chống oxy hóa, tồn tại dưới dạng muối với các cation kim
loại như Fe3+, Ca2+; Zn2+… nên có tính ổn định. Acid phytic có khả năng liên kết chặt
chẽ với các ion kim loại nên ức chế được hoạt động xúc tác phản ứng oxy hóa của các
kim loại chuyển tiếp hoá trị hai. Một số nghiên cứu invitro chứng minh rằng, acid
phytic làm giảm phát triển các dòng tế bào khác nhau như tế bào tế bào ung thư ruột
kết, erythroleukemia vàtế bào ung thư vú ở người. Trong ngũ cốc, acid phytic đóng vai
trò ngăn chặn phản ứng oxy hóa xảy ra trong hạt giống, bảo vệ hạt giống không nảy
mầm trong thời gian bảo quản. Trong thực phẩm, acid phyticđược sử dụng bổ sung
vào thực phẩm để ngăn chặn sự oxy hóa lipid và những biến đổi gây hư hỏng do oxy
hóa, chẳng hạn nhưsự biến màu, sự biến mùi, tổn thất chất dinh dưỡng và các mối
nguy về an toàn thực phẩm. Do đó, acid phytic là một chất chống oxy hóa tự nhiên
được ứng dụng rất tốt cho việc bảo quản các loại nguyên liệu và thực phẩm giàu chất
béo.
Tóm lại, acid phytic là một hoạt chất sinh học tự nhiên không chỉ có tác dụng
chống oxy hóa, mà còn có tác dụng chống ung thư các tế bào ruột kết, chống lão hóa
và giảm một số bệnh về đường ruôt . Acid phytic có chứa trong nhiều loại nguyên liệu
rẻ tiền như cám gạo, vừng, đậu... Nhưng việc thu nhận vàứng dụng chưa được phổ
biến.Chính vì những lý do trên mà đề tài: “Nghiên cứu chiết tách acid phytic từ cám
gạo và ứng dụng chống oxy hóa lipid trongthịt cá xay” là điều cần thiết.

xiv


2. Mục tiêu
- Xây dựng quy trình chiết tách acid phytictừ cám gạo
- Ứng dụng acid phytic vào chống oxy hóa lipid trong thịt cá xaybảo quản lạnh.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp cho quá trình chiết tách acid
phytic từ cám gạo.
- Chiết tách acid phytic theo quy trình chiết thích hợp
- Đánh giá khả năng chống oxy hóa của acid phytic thu được.
- Đánh giá tác dụng chống oxy hóa lipid của acid phytic trên thịt cá xay sau thời
gian bảo quản.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về tách chiết acid phytic từ
cám gạo và hoạt tính chống oxy hóa của acid phytic. Những dẫn liệu này là cơ sở khoa
học cho các nghiên cứu tiếp theo sâu hơn và rộng hơn về những công dụng của acid
phytic,như nghiên cứu sản xuất, tinh chế và sử dụng làm thực phẩm chức năng cho con
người.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu tách chiết acid phytic sẽ góp phần làm tăng giá trị sử dụng của cám
gạo. Bên cạnh đó, acid phytic là chất chống oxy hóa tự nhiên nên có thể ứng dụng
trong thực phẩm, dược phẩm và trong một số ngành công nghiệp khác

xv


CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN

1.1. Acid phytic và dạng tồn tại của acid phytic trong cám gạo
1.1.1. Đặc điểm cấu tạo và nguồn gốc tự nhiên của acid phytic
Công thức phân tử của acid phytic là C6H18O24P6.
Trọng lượng phân tử của nó là 660,03.
Acid phytic là ester của rượu inositol và acid phosphoric, có công thức phân tử
là myo-inositol 1,2,3,4,5,6 hexakisphotphat (IP6). Inositol hay còn gọi là
hexahydroxyclohexan có 9 dạng đồng phân lập thể giống với cấu trúc của glucose.
Inositol là thành phần của nhiều tế bào photphoglycerid. Axit phytictạo phức với
những ion kim loại như: canxi (Ca), kẽm (Zn), sắt (Fe), magie (Mg), ngoài ra còn tạo
phức với protein thành hợp chất gọi là phytin hay phytate [60]. Cấu trúc hóa học của
acid phytic rất ổn định, có chứa nhiều nhóm phosphate nên tích điện âm và có khả
năng bền trong khoảng pH rộng.

Hình 1.1. Cấu trúc của acid phytic [62]
Nhờ sáu liên kết estephosphoric mà acid phytic được coi là nguồn dự trữ các
hợp chất phospho chính và cung cấp năng lượng trong các giống cây trồng [30]. Ngoài
ra, acid phyticcó tính trơvà rất ổn định nên có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ
những hạt giống chống lại tác hại của oxy và sắt [30], [31].
Nhờ liên kết tĩnh điện với các amino acyl trong phân tử protein ở pH < 5,0 mà
acid phytic có thể ngăn cản một số enzyme hoạt động như polyphenol oxidase,
amylase, alcohol dehydrogenase, trypsine, và các enzyme khác. Nhờ khả năng liên kết
với canxi cao, acid phytic cũng hấp phụ chặt chẽ hydroxyapatite, cấu trúc mạng tinh
thể canxiphos-phate (Ca5[PO4]3OH), là nhân tố cấu trúc chính của động vật có xương
sống và răng [30].
1


Acid phytic có trong tất cả các loại ngũ cốc và hạt có dầu, một lượng nhỏ muối
phytate được tìm thấy trong củ và một lượng nhỏ trong trái cây và rau quả như dâu và
đậu xanh. Hàm lượng acid phytic trong các loại ngũ cốc khoảng từ 0,5-5% theo khối

lượng chất khô [31], [39]. Tùy từng loại nguyên liệu mà hàm lượng acid phytic khác
nhau, phụ thuộc vào điều kiện phát triển, kỹ thuật thu hoạch, phương pháp chế biến,
phương pháp kiểm tra, vị trí lưu trữ. Ví dụ như trong ngô có đến 90% lượng phytate
tồn tại ở mầm hạt, một số loại hạt lại có tới 80% lượng phytate có trong lớp aleurone,
trong khi nội nhũ gần như không chứa phytate. Trong hạt có dầu như hạt hướng
dương, đậu nành, hạt mè thì hàm lượng acid phytic trong khoảng từ 1 - 5,4% khối
lượng chất khô. Trong đậu nành có hàm lượng phytate lên tới 10,7%. Một số loại hạt
khác có hàm lượng acid phytic từ 0,1 – 9,4% như hạt dẻ, hạnh nhân, hat điều [27].

Hình 1.2. Dạng tồn tại phức hợp của acid phytic trong thực vật (phytate)[62]
1.1.2. Vai trò cuả acid phytic
- Ảnh hưởng của axit phytic đối với con người và vật nuôi
Hiện nay, các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng chế độ ăn uống chứa nhiều
acid phytic có nhiềuđặc tính có lợicho phòng chống ung thư, chống oxy hóa và chống
quá trình vôi hóa. Một số nghiên cứu cũng cho thấy việc ăn nhiều ngũ cốc có hàm
lượng acid phytic cao sẽ làm giảm sự hấp thụ các chất khoáng hay các nguyên tố vi
lượng qua đường ruột của cơ thể con người và vật nuôi do đó ức chế khả năng sinh
ung thư đại tràng, ruột, sỏi thận [25]. Ngoài ra, khả năng liên kết của acid phytic với
các ion kim loại hóa trị cao sẽ làm giảm sự lão hóa cơ thể do ức chế được sự hình
thành gốc tự do. Vì vậy mà acid phytic còn được nghiên cứu như một thực phẩm chức năng.
Mức độ tiêu thụ phytate ở người có sự khác biệt mạnh mẽ giữa các nước, các
độ tuổi, giới tính… tùy thuộc vào loại thực phẩm tiêu thụ, phương thức chế biến khác
nhau. Nghiên cứu cho thấy khoảng 1-1,5g acid phytic được hấp thụ vào cơ thể qua các
2


bữa ăn mỗi ngày. Tại các nước đang phát triển, lượng tiêu thụ phytate hàng ngày của
cơ thể có thể lên đến 2g [27]. Vì vậy, việc cân đối nhu cầu sử dụng các loại thức ăn
giúp cơ thể phát triển khỏe mạnh là điều cần thiết.
- Acid phytic đối với cây trồng

Acid phytic là nguồn dự trữ photpho chính trong cơ thể thực vật nên có vai trò
rõ nhất là giúp bảo quản hạt giống ít bị hư hỏng, là nơi dự trữ inositol, photphate, K,
Mg, Ca, Mn, Fe và Zn cho mầm cây [53]. Khi cây mầm cần phát triển, Những hợp
chất dự trữ này sẽ được giải phóng nhờ hoạt động của phytase. Vai trò thứ hai là nó
điều khiển lượng photphate vô cơ cả ở hạt đang phát triển và cây mầm [30].
1.1.3. Tác dụng chống oxy hóa của acid phytic
a. Định nghĩa chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa là những chất có khả năng trung hòa các gốc tự do, giúp
ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa chất khác, làm giảm tác dụng của các quá
trình oxy hóa nguy hiểm bằng cách liên kết với nhau và với các phân tử có hại giảm
sức mạnh phá hủy của chúng [11].
b. Chức năng chống oxy hóa của acid phytic
Acid phytic là một chất chống oxy hóa tự nhiên có tác dụng ngăn quá trình phá
hủy trên bằng cách khử đi các gốc tự do kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính
chúng. Acid phytic có khả năng ức chế sự hình thành gốc hydroxyl (OH*) tự do, hoặc tạo
phức càng với các ion kim loại ở phản ứng trung gian làm cho các kim loại xúc tác bị trơ
và cho các electron thừa của chúng cho các gốc tự do biến các gốc tự do thành những
phân tử cân bằng, làm mất đi tính ổn định, tính dễ phản ứng với các phân tử khác của các
gốc tự do. Nghiên cứu của Gaf và cộng sự [30] cho thấy sắt đóng vai trò quan trọng trong
phản ứng chuyển hóa như tham gia xúc tác phản ứng oxi hóa khử của kim loại, do đó acid
phytic sẽ có khả năng vô hoạt các hợp chất chứa kim loại có hoạt động xúc tác. Trong các
hạt giống cây trồng, acid phytic giúp làm giảm quá trình oxy hóa, giữ cho bảo quản hạt
giống được tốt và lâu hơn. Trong chế độ ăn của con người, acid phytic liên kết chặt chẽ
với các ion kim loại đa hóa trị như sắt (Fe3+), magie (Mg2+ ), canxi (Ca2+), kẽm (Zn2+) tạo
thành muối phytate rất trơ và ổn định, bền trong mọi giá trị pH nên làm giảm nguy cơ ung
thư đại tràng và một số bệnh viêm đường ruột khác cũng như kéo dài thời gian sử dụng
sản phẩm. Ngoài ra, các nhóm inositol phosphate đóng vai trò trung gian trong các phản
ứng của tế bào và có vai trò trong hệ thống dẫn truyền thứ hai của cơ thể. Acid phytic có
3

trong thức ăn sẽ liên kết với các ion kim loại khơi mào cho phản ứng oxy hóa lipid, ức
chế sự peroxy hóa lipid và hư hỏng oxy hóa đồng thời, chẳng hạn như sự đổi màu, sự thối
rữa. Nó cũng được sử dụng như một chất chống oxy hóa trong nhiều ứng dụng công
nghiệp khác như ức chế sự ăn mòn kim loại [30-34].
1.1.4. Ứng dụng của acid phytic
Acid phytic được ứng dụng chính dựa trên chức năng chống oxy hóa.
a. Ứng dụng của acid phytic trong ngành công nghệ thực phẩm
-

Acid phytic được sử dụng như là một chất bảo quản thực phẩm [30], [31].
Nhiều loại thực phẩm là cực kỳ nhạy cảm với quá trình oxy hóa bởi O2 không

khído hàm lượng chất béo không bão hòacao. Nồng độ oxy cao hơn 1% trong
khoảngkhông đầu hộp đựng thức ăn có thể gây ra các phản ứng thay đổi không mong
muốn như sự đổi màu, thay đổi hương vị, tổn thất dinh dưỡngvà các mối nguy hiểm an
toàn vệ sinh. Vì vậy, để giảm những ảnh hưởng này cần loại bỏ oxy trong quá trình bao
gói hoặc bổ sung thêm chất chống oxy hóa như sử dụng acid phytic. Hiên nay, aicd phytic
được sản xuất với số lượng quy mô lớn ở Tsuno Rice Fine Chemicals (Mỹ) cho việc bảo
quản đậu nành, dầu đậu nành, thịt, bột cá, các chất màu, trứng cá muối, rau quả tươi, và
các loại thực phẩm khác. Acid phytic cũng đã được ứng dụng để bảo quản nguyên liệu
thực phẩm như thịt, gà, cá, thịt bò…[21] và có tác dụng chống oxy hóa lipid, giữ được
hương vị sản phẩm ít nhất 24 giờ [30]. Acid phytic trong ngũ cốc đóng một vai trò quan
trọng trong việc ức chế quá trình oxy hóa diễn ra trong quá trình bảo quản [57].
-

Acid phytic loại bỏ kim loại từ rượu vang và đồ uống.
Các kim loại nặng đa hóa trị như sắt khi có mặt ở nồng độ cao trong rượu vang

và đồ uống khác có thể gây tác động tiêu cực đến chất lượng sản phẩm. Chúng có thể

gây ra các thuộc tính phản ứng mạnh như sự đổi màu, thay đổi hương vị do bị oxy hóa,
cũng như các khí hình thành và vẩn đục. Do đó, acid phytic được sử dụng để loại bỏ
các kim loại nặng có trong nước bia, rượu.
b. Ứng dụng trong y học
Acid phytic là một chất ức chế mạnh mẽ các chất sinh ung thư đại tràng. Acid
phytic liên kết chặt chẽ với các ion kim loại đa hóa trị nên ức chế các chất xúc tác
trung gian của sự hình thành oxy hoá và cắt mạch ADN [30]. Sự ức chế enzyme
amylase của acid phytic cũng làm giảm tỷ lệ phản ứng máu đường và có thể chứng
minh hữu ích trong việc quản lý lâm sàng khả năng tăng lipid máu và diabetes [53].
4


Acid phytic được chứng minh là một chất chống ung thư có tiềm năng, chỉ ảnh
hưởng đến các tế bào ác tính và không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường và các
mô. Khả năng liên kết acid phytic với các chất khoáng có tác dụng hạ huyết thanh
cholesterol, chất béo trung tính và ức chế quá trình oxy hóa sắt qua các phản ứng trung
gian. Ngoài ra, acid phytic có đặc tính chống ung thư trong mô mềm, ruột kết, tuyến
tiền liệt, di căn và ung thư vú [53].
Hiện nay, một số thí nghiệm về ảnh hưởng của hàm lượng phytate trong việc hỗ
trợ các thuốc chống ung thư, Jariwalla và cộng sự cho thấy một chế độ ăn có chứa
12% hàm lượng phytate có thể ức chế oxitmagie gây phát triển khối u trên chuột [30].
Acid phytic có thể tăng tốc độ lên men và sản lượng của thuốc kháng sinh gentamycin
và glycoside amin.
c. Một số ứng dụng khác
Trong công nghiệp nặng, acid phytic được dùng để phủ trên bề mặt kim loại và
hợp kim không chỉ bảo vệ kim loại tránh hiện tượng oxy hóa mà còn cải thiện liên kết
hữu cơ của nó.Các sản phẩm sơn lót và sơn phụ gia có chứa axit phytic giúp cải thiện
tính linh hoạt, độ cứng, độ bám dính, và chống ăn mòn. Trong ngành công nghiệp dệt
may: sản phẩm axit phytic có thể sử dụng như chất xúc tác cho ngành dệt chống nếp
nhăn và hoạt động như chất chống cháy cho các sản phẩm lụa, cotton. Trong sản xuất

nhựa polyurethane, thêm một lượng nhỏ acid phytic có thể đẩy nhanh tốc độ đóng rắn
và sau đó nâng cao chất lượng sản phẩm.
1.2. Cám gạo và phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo
1.2.1. Đặc điểm và công dụng của cám gạo
Cám gạo là một trong những nguyên liệu còn lại thu được sau khi xay xát thóc
thường chiếm khoảng 10% trọng lượng hạt thóc. Cám gạo được hình thành từ lớp vỏ
nội nhũ, mầm phôi của hạt, cũng như một phần từ tấm. Cám gạo có màu sáng và mùi
thơm đặc trưng. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất
lớn, phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo [16].
Tỷ lệ protein trong cám gạo mịn có thể đạt 12 - 14%. Lượng protein thô ở cám
gạo cao hơn so với ở bắp hạt (chỉ đạt 8,3%). Cám gạo có lượng phốt pho khá cao
nhưng trên 50% là ở dạng phytate. Động vật có dạ dày đơn khó tiêu hóa chất này do
không sản xuất đủ lượng enzyme phytase nội sinh cần thiết.

5


Hình 1.3. Cấu tạo hạt thóc [16]

Hình 1.4. Cám gạo

Công dụng của cám gạo
Nhiều nghiên cứu trên thế giới chứng minh sử dụng cám gạo có lợi cho sức
khỏe chống lão hóa, ổn định huyết áp, tăng sức đề kháng, cân bằng đường huyết, điều
chỉnh hệ thống nội tiết tố cho người già, hạn chế được sự phát triển của tế bào ung thư.
Cám gạo là thức ăn cho chăn nuôi cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và vitamin B1.
Ngoài ra, cám gạo còn có giá trị như một vị thuốc. Theo phân tích khoa học, trong cám
gạo chứa rất nhiều các vitamin như B1, B6, acid folic... rất cần thiết cho phụ nữ có
thai, giúp cho sự phát triển hệ thần kinh của thai nhi. Lượng chất béo trong cám gạo rất
cao (15-22%), thường dùng chiết xuất dầu cám; chất đạm trên 12%, chất sắt trên 14%.

Do đó, cám có thể cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe con người. Người
có triệu chứng đau mỏi bắp chân, tê các đầu chi, gót chân, cổ chân và khớp gối, viêm
liệt dây thần kinh, tê phù dùng cám gạo cũng rất tốt.
Từ cám còn tách ra được chất chống oxy hóa như acid phytic, tocopherols và
tocotrienols, gamma oryzanol. …Trong cám còn chứa nhiều vitamin nhóm B, vitamin
E.., do đó nhiều nước còn dùng cám để sản xuất vitamin [16].
Có thể thấy rằng, ngoài là thức ăn cho chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng
vào các lĩnh vực khác. Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào với thành phần
dinh dưỡng tốt. Nếu có thể áp dụng các biện pháp chế biến có kỹ thuật cao hơn, chúng
ta có thể làm tăng giá trị cho cám gạo hơn gấp nhiều lần. Do đó, cần có sự quan tâm
đối với nguồn nguyên liệu quan trọng này.

6


1.2.2. Phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo bằng dung môi và các yếu
tố ảnh hưởng đến hiệu quả tách chiết
1.2.2.1.Khái niệm
Chiết tách bằng dung môi là quá trình tách và phân ly các chất dựa vào quá
trình chuyển một chất hòa tan trong 1 pha lỏng vào một pha lỏng khác không hòa tan
với nó nhằm chuyển một lượng nhỏ các nghiên cứu trong một thể tích lớn dung môi
này vào 1 thể tích nhỏ dung môi khác nhằm nâng cao nồng độ của chất cần nghiên cứu
và được gọi là chiết làm giàu [3].
Nhược điểm: Lượng dung môi lớn, độc và chi phí cao, thời gian tách chiết dài,
độ chọn lọc không cao.
1.2.2.2. Bản chất của quá trình chiết tách
Có 3 quá trình xảy ra đồng thời trong chiết tách [3] là :
 Sự hòa tan của chất tan vào dung môi
 Sự khuếch tán của chất tan vào dung môi
 Sự dịch chuyển của các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật.

Khi nguyên liệu và dung môi tiếp xúc với nhau, lúc đầu dung môi thấm
vàophần tử của dòng, vì thế gọi là khuếch tán đối lưu. Vận tốc khuếch tán trong lớp
màng rất chậm so với vận tốc khuếch tán trong nhân của dòng, do đó mặc dù lớp màng
rất mỏng nhưng nó vẫn có giá trị quyết định đối với quá trình khuếch tán.
Khuếch tán phân tử.
Khuếch tán phân tử xày ra trong lớp màng hay trong môi trường đứng yên.
Động lực của quá trình khuếch tán là gradient nồng độ theo hướng di chuyển, tức là sự
biến đổi nồng độ trên một đơn vị đường đi.
Vận tốc khuếch tán là lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt trong một đơn vị
thời gian. Theo định luật Fick, vận tốc khuếch tán tỷ lệ với gradient nồng độ. Hệ số
khuếch tán phân tử là lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt, trong một đơn vị thời
gian, khi nồng độ vật chất giảm đi một đơn vị trên một đơn vị chiều dài khuếch tán. Hệ
số khuếch tán của một chất đặc trưng cho tính khuếch tán của chất đó trong một môi
trường nào đó.
Dựa vào biểu thức định luật Fick, ta thấy rằng những yếu tố có ảnh hưởng đến
quá trình chiết tách là: độ mịn của nguyên liệu, thời gian chiết, nhiệt độ, dung môi
chiết, khuấy trộn, kích thước của phần tử khuếch tán.
7


Khuếch tán đối lưu
Trong quá trình chiết tách, quá trình khuếch tán của chất tan trong dung môi
được đặc trưng chủ yếu bằng khuếch tán đối lưu. Khuếch tán trong môi trường chất
lỏng chuyển động được mô tả bằng phương trình vi phân của khuếch tán đối lưu.
a. Qúa trình thẩm thấu
Là quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một màng có tính bán thấm, có
nghĩa là màng đó chỉ cho dung môi đi qua mà không cho chất tan đi qua. Màng đó gọi
là màng bán thấm. Do áp lực thẩm thấu của các phân tử chất tan, dung môi sẽ được
thấm từ pha lỏng có nồng độ chất tan thấp hơn sang pha lỏng có nồng độ cao hơn, cho
đến khi áp lực thủy tĩnh cân bằng với áp lực thẩm thấu.

Ứng dụng: Trong tế bào nguyên liệu, chất nguyên sinh có tính bán thấm, vì vậy
khi nguyên liệu còn tươi, do tác dụng của chất nguyên sinh mà chỉ cho dung môi được
thấm vào tế bào làm cho nguyên liệu bị trương nở, còn chất tan trong tế bào thì không
khuếch tán ra ngoài được. Do đó trong chiết xuất hợp chất thiên nhiên, người ta phải
tìm cách phá hủy chất nguyên sinh bằng nhiệt hoặc bằng cồn để thực hiện quá trình chiết.
b. Qúa trình thẩm tích
Là quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một màng có tính chất thẩm tích,
màng đó không chỉ cho dung môi đi qua mà còn cho cả chất tan đi qua, nhưng chỉ cho
qua các chất có phân tử nhỏ.
Ứng dụng: Màng tế bào thực vật có tính chất của một màng thẩm tích, do đó khi
chiết nếu tế bào còn nguyên vẹn thì chỉ có chất tan là phân tử nhỏ và ion (phần lớn là
hoạt chất) khuếch tán qua màng tế bào, còn các chất có phân tử lớn (thường là chất
keo, chất tạp…) thì không qua được màng tế bào nên không bị chiết vào dịch chiết.
Như vậy có thể coi màng tế bào như một màng lọc có tính chất chọn lọc. Đây chính là
ưu điểm của màng tế bào đối với quá trình chiết tách. Do đó trong quá trình chiết tách
không nên xay quá mịn, vi khi đó màng tế bào bị vỡ, tính chọn lọc của màng không
còn, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp gây khó khăn cho các quá trình nghiên cứu về sau.
1.2.2.3. Một số phương pháp chiết tách acid phytic từ cám gạo
a. Phương pháp cổ điển [3]
Đây là phương pháp đơn giản nhất và đã có từ lâu đời với các kỹ thuật truyền
thống sử dụng soxhlet, shaking, stirring là những kỹ thuật phổ biến được sử dụng để
chiết tách acid phytic.
8


Ưu điểm:
-

Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, thiết bị đơn giản, rẻ tiền.
Nhược điểm:

- Sử dụng một lượng dung môi lớn, thường độc, và chi phí cao.
- Thời gian chiết kéo dài, độ chọn lọc không cao.
- Chiết với nhiệt độ cao và thời gian kéo dài ảnh hưởng chất lượng sản phẩm.
b. Phương pháp chiết tách với sự hỗ trợ của siêu âm
Siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử
trong không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của con người (1620kHz). Ngoài ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc hay sóng nén, nghĩa là trong
trường siêu âm các phần tử dao động theo phương cùng với phương truyền của sóng.
Siêu âm là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và có tiềm năng phát triển
trong ngành công nghệ thực phẩm. Sóng siêu âm có tần số từ 20kHz đến trên
25MHz thường được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Có 2 lĩnh vực được
ứng dụng chính trong công nghiệp thực phẩm [24], [50], [61].
Siêu âm tần số cao và năng lượng thấp: còn được gọi là siêu âm chuẩn đoán,
trong khoảng tần số 20 – 60 MHz. Phần này được sử dụng như một kỹ thuật phân
tích, không làm phá hủy cấu trúc của mẫu, điều này được ứng dụng để xác định
tính chất thực phẩm, đo tốc độ dòng chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm.
Siêu âm tần số thấp và năng lượng cao (2MHz – 10MHz): được ứng dụng
rộng rãi như mộtquá trình hỗ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực như: kết tinh, sấy, bài
khí, trích ly, lọc, đồng hoá, làm mềm thịt, quá trình oxi hoá, quá trình tiệt trùng…
Bảng 1.1. Ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong ngành công nghiệp
thực phẩm [50]
Ứ ng dụng

Cơ chế
Gia tăng sự truyền khối của
Chiết xuất
dung môi, giải phóng nguyên
liệu tế bào thực vật (sự phá vỡ
bằng xâm thực khí)
Nhũ hóa hay đồng Vi dòng

hóa
Sự hình thành nhân và điều
Kết tinh
chỉnh sự hình thành tinh thể

9

Lợi ích
Hiệu suất chiết xuất được gia tăng
trong dung môi, nước hay hệ
thống siêu tới hạn
Sự hình thành dung dịch đồng
nhất, hiệu quá về chi phí
Hình thành những tinh thể nhỏ hơn


Tốc độ lọc được gia tăng, giảm sự
tắc nghẽn
Sự kết tụ các thành phần ở các Không dung phụ gia hóa học
Phân riêng
điểm nút áp suất
Thay đổi độ nhớt Điều chỉnh cấu trúc thuận Điều chỉnh không dùng chất hóa
nghịch và không thuận nghịch học giúp cải thiện các đặc tính chế
qua tác động vi dòng và rung biến, giảm lượng phụ gia, nhiều
đông.
công dụng khác
Điều chỉnh về hóa học liên
quan đến các cấu trúc ngang
và việc tái cấu trúc.
Sóng áp suất trong không khí Gia tăng sản lượng, giảm lượng

Phá bọt
gây vỡ bong bóng
hóa chất phá bọt, giảm mất mát
trong quá trình đóng chai.
Chấn động cơ học, giảm ma Gia tăng năng suất
Ép đùn
sát
Vô hoạt enzyme Gia tăng truyền nhiệt và lực Vô hoạt enzyme ở nhiệt độ thấp
cắt. phá hủy trực tiếp màng tế hơn, giúp cải thiện chất lượng.
và vi khuẩn
bào vi khuẩn
Gia tăng vận chuyển cơ chất, Gia tắng sản lượng các chất trao
Lên men
kích thích tế bào sống và đổi, làm nhanh quá trình lên men
enzyme
Cải thiệ truyền nhiệt quá tác Gia tăng truyền nhiệt, làm nhanh
Truyền nhiệt
động dòng chảy và xâm thực sự gia nhiệt, làm lạnh và sấy sản
khí
phẩm ở nhiệt độ thấp.
Việc sử dụng siêu âm trong quá trình chiết tách mang lại lợi ích bao gồm sự
Lọc

Làm xáo trộn các lớp biên

thẩm thấu tốt hơn của dung môi vào tế bào nguyên liệu, tăng cường sự khuếch tán và
cải thiện sự thoát tế bào chất do sự đứt đoạn của thành tế bào. Lợi thế của việc sử dụng
siêu âm trong quá trình chiết xuất là giảm nhiệt độ và rút ngắn thời gian chiết tách, dẫn
đến một dịch chiết tinh khiết hơn.
c. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách

- Kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu càng nhỏ thì diện tích bề mặt
tiếp xúc giữa nguyên liệu va dung môi càng lớn. Tuy nhiên, nếu kích thước nguyên
liệu quá nhỏ, việc phân riêng pha lỏng và pha rắn khi kết thúc quá trình chiết tách sẽ
khó khăn hơn [3], [8].
- Nhiệt độ chiết: Khi tăng nhiệt độ chiết, các cấu tử sẽ chuyển động nhanh hơn,
sự hòa tan và khuếch tán của cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ được tăng cường.
10