NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM TÁCH CAROTENOID TỪ MÀNG HẠT GẤC BẰNG KỸ THUẬT SIÊU LỌC KẾT HỢP XỬ LÝ ENZYME

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM TÁCH CAROTENOID TỪ
MÀNG HẠT GẤC BẰNG KỸ THUẬT SIÊU LỌC KẾT HỢP XỬ
LÝ ENZYME

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU CHUNG
Ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2007 - 2011

Tháng 08/2011


NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM TÁCH CAROTENOID TỪ MÀNG HẠT GẤC BẰNG
KỸ THUẬT SIÊU LỌC KẾT HỢP XỬ LÝ ENZYME
Tác giả

NGUYỄN HỮU CHUNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S Mai Huỳnh Cang

Tháng 08 năm 2011

i

LỜI CẢM TẠ
Kính gửi đến các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại học Nông
Lâm Thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành vì đã tận tình truyền đạt cho tôi
những kiến thức quí giá trong quá trình học tập, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để
tôi được thực hiện đề tài một cách tốt nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô Mai Huỳnh Cang, giảng viên bộ môn Công nghệ Hóa
Học, Đại học Nông Lâm Tp. HCM đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi trong
suốt quá trình thực hiện đề tài.
Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ đã nuôi dạy con khôn lớn để con có được
thành quả như ngày hôm nay.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn trong lớp DH07HH và các
bạn Phan Thị Kim Khánh, Hồng Minh đã giúp đỡ tôi trong thời gian tôi thực hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08/2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hữu Chung

ii


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu ”NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM TÁCH CAROTENOID
TỪ MÀNG HẠT GẤC BẰNG KỸ THUẬT SIÊU LỌC KẾT HỢP XỬ LÝ
ENZYME” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4 trực thuộc bộ môn Công Nghệ Hóa
Học, trường Đại học Nông Lâm, Tp. Hồ Chí Minh, thời gian từ 1/3/2011 đến 1/8/2011.
Phần nghiên cứu của đề tài gồm các thí nghiệm sau:
 Khảo sát các đặc tính hóa lý của nguyên liệu: màng hạt gấc, dầu gấc
nguyên liệu.
 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình bảo quản lên hàm lượng carotenoid.

 Tiến hành các thí nghiệm thăm dò xác định ảnh hưởng của các yếu tố:
loại enzyme, nồng độ enzyme và thời gian lên quá trình enzyme hóa.
 Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên quá trình enzyme hóa
màng hạt gấc bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology).
 Khảo sát khả năng sử dụng dầu nành kết hợp xử lý enzyme trong quá
trình tách dầu.
 Thử nghiệm tách carotenoid bằng phương pháp lọc tiếp tuyến.
Kết quả thu được như sau:
 Nguyên liệu màng hạt gấc thực hiện đề tài có độ ẩm tuyệt đối tính trên
cơ sở khô là: 76,77 %. Hàm lượng carotenoid tổng: 3270,31 g/g DW.
 Thời gian bảo quản tốt nhất cho màng hạt gấc ở -20 0C là 4 tuần (hàm
lượng carotenoid giảm 4,2 %).
 Từ phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên các đáp ứng, các
thông số tối ưu được xác định trên cơ sở thực nghiệm. Đề nghị điều kiện tiến hành
enzyme hóa màng hạt gấc tốt nhất là: nồng độ enzyme 12 %, thời gian 150 phút, nhiệt độ
55 0C và tốc độ khuấy 200 vòng/phút.
 Việc sử dụng dầu nành là dung môi trong quá trình chiết tách carotenoid
màng hạt gấc làm tăng khả năng thu hồi dầu gấc.

iii


 Ở áp suất 2,2 bar, có thể tiến hành quá trình lọc dầu gấc nguyên liệu
bằng màng lọc ceramic có kích thước lỗ lọc 0,05 m. Thời gian lọc tốt nhất trong khoảng
30 phút sau đó ngừng quá trình lọc, tiến hành rửa màng.

iv


ABSTRACT

The thesis about “Study of separating CAROTENOID FROM GAC’S
(Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng) SEEDS membrane by combination of
ultrafiltration and ENZYME TREATMENT” was conducted in the I4 laboratory of
Chemical Engineering department, University of Agriculture and Forestry, Ho Chi Minh
city, from 01/March to 01/August/2011. The thesis includes these experiments:
The study of physicochemical properties of materials: GAC’s seeds membrane,
Gac oil.
The study of the affection of GAC’s seed menbrane storage on the carotenoid
content.
Initiative experiments to determine the influence of factors such as type of
enzyme, enzyme concentration and time on enzyme reaction process.
The study of impact factors on the enzyme reaction process of GAC’s seeds
menbrane by using the Response Surface Methodology.
The study of soybean oil application together with enzyme treatment during the
oil extraction process.
Initiative experiments to separate carotenoid by cross-flow filtration method.
The achieved results were:
GAC’seeds membrane materials in this thesis have absolute moisture on dry
basis was: 76,77 % and total carotenoid content was 3270,31 g/g DW.
The storage time for Gac’s seeds membrane preservation at -200C was four
weeks (carotenoid content was reduced about 4,2 %).
From analysis of the influential factors on surface responses, the optimum
parameters were determined on the basis of experiments. We suggested the best condition
under which GAC’seeds membrane is reacted successfully by enzyme process: enzyme
concentration: 12 %, time: 150 minutes, temperature: 55 0C and the stirring speed: 200
revolution/minute.

v

Soybean oil application as the solvent in extraction process of

GAC’seeds

membrane helped to increase the recovery of GAC’s oil.
At a pressure of 2,2 bar, filtration process of GAC oil could be conducted by
using ceramic membrane with its pore size about 0,05 m. The best filtration time is in 30
minutes and then stop filtration process, wash the membrane.

vi


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ................................................................................................................................ i
Lời cảm tạ .............................................................................................................................ii
Tóm tắt ................................................................................................................................ iii
Abstract ................................................................................................................................. v
Mục lục ...............................................................................................................................vii
Danh sách các chữ viết tắt ..................................................................................................xii
Danh sách các bảng .......................................................................................................... xiii
Danh sách các hình và đồ thị .............................................................................................xiv
Danh sách phụ
lục.............................................................................................................xivi
Chương 1: MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1

Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1

1.2

Mục đích của đề tài ................................................................................................ 2

1.3

Nội dung đề tài....................................................................................................... 2

1.4

Yêu cầu .................................................................................................................. 2

Chương 2: TỔNG QUAN .................................................................................................. 3
2.1

Tổng quan về Gấc .................................................................................................. 3

2.1.1

Đặc điểm thực vật của quả gấc....................................................................... 3

2.1.1.1 Phân loại, mô tả ................................................................................................. 3
2.1.1.2 Phân bố và trồng trọt......................................................................................... 4
2.1.2

Cấu trúc và thành phần hóa học ..................................................................... 5

2.1.2.1 Cấu trúc quả gấc ................................................................................................ 5
2.1.2.2 Thành phần hóa học của quả Gấc ................................................................... 5
2.1.2.3 Dầu gấc ............................................................................................................... 9
2.2

Sơ lược về hợp chất carotenoid tự nhiên trong thực phẩm. ................................ 11

vii


2.2.1

Cấu trúc và đặc điểm lý hóa ......................................................................... 11

2.2.1.1 Tính tan............................................................................................................. 11
2.2.1.2 Hấp thu ánh sáng ............................................................................................. 11
2.2.1.3 Đồng phân hóa và sự oxi hóa ........................................................................ 12
2.2.2

Lycopene ...................................................................................................... 12

2.2.2.1 Cấu trúc hóa học.............................................................................................. 12
2.2.2.2 Vai trò sinh học của lycopen đối với cơ thể ................................................. 13
2.2.3

-carotene ..................................................................................................... 13

2.2.3.1. Cấu trúc hóa học .............................................................................................. 13
2.2.3.2. Quá trình chuyển hóa thành vitamin A ......................................................... 14
2.2.3.3. Vai trò sinh học ................................................................................................ 15
2.3

Tổng quan về kỹ thuật trích ly dầu bằng enzyme ................................................ 15

2.3.1

Ứng dụng enzyme trong chiết tách dầu thực vật .......................................... 15

2.3.2

Cấu tạo vách tế bào ...................................................................................... 16

2.3.3

Vị trí của chất béo trong thịt quả chứa dầu .................................................. 16

2.3.4

Hoạt động của emzyme trên thịt quả có dầu ................................................ 16

2.3.5

Các enzyme ứng dụng trong chiết xuất dầu Gấc .......................................... 17

2.3.5.1 α-Amylase ........................................................................................................ 17
2.3.5.2 Pectinase ........................................................................................................... 17
2.3.5.3 Cellulase ........................................................................................................... 18
2.3.5.4 Protease ............................................................................................................ 18
2.3.6

Các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt tính của enzyme trong quá trình trích lý dầu

bằng enzyme................................................................................................................ 19
2.3.6.1 Nồng độ enzyme, nồng độ cơ chất ................................................................ 19

2.3.6.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................................. 19
2.3.6.3 Ảnh hưởng của pH môi trường ..................................................................... 20
2.3.6.4 Ảnh hưởng của các chất hoạt hóa lên hoạt tính của enzyme ..................... 20
2.3.6.5 Ảnh hưởng của chất kiềm hãm enzyme (Inbibitor) .................................... 21
2.4

Kỹ thuật lọc tiếp tuyến (cross-flow filtration) ..................................................... 21
viii


2.4.1

Tổng quát về lọc ........................................................................................... 21

2.4.2

Nguyên lý và động lực của quá trình lọc tiếp tuyến..................................... 21

2.4.3

Ưu nhược điểm của phương pháp lọc tiếp tuyến ......................................... 23

2.4.4

Màng lọc và phân loại màng lọc .................................................................. 23

2.4.5

Ứng dụng của kỹ thuật lọc tiếp tuyến và các dạng màng lọc ....................... 24

2.4.6

Các khái niệm sử dụng trong quá trình lọc tiếp tuyến ................................. 24

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 27
3.1

Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm ........................................................ 27

3.2

Nguyên liệu, hóa chất và trang thiết bị ................................................................ 27

3.2.1

Gấc................................................................................................................ 27

3.2.2

Enzyme ......................................................................................................... 27

3.2.3

Hóa chất ........................................................................................................ 28

3.2.4

Trang thiết bị ................................................................................................ 28

3.2.5

Quy trình thực hiện....................................................................................... 29

3.3

Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 30

3.3.1

Xác định thành phần, đặc tính hóa lý của màng hạt gấc .............................. 30

3.3.1.1 Xác định độ ẩm tuyệt đối ............................................................................... 30
3.3.1.2 Xác định hàm lượng carotenoid tổng trong nguyên liệu bằng phương
pháp trích ly Soxhlet và phương pháp đo quang ......................................................... 30
3.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình bảo quản lên hàm lượng carotenoid
trong màng hạt gấc .......................................................................................................... 31
3.3.2

Thí nghiệm thăm dò ..................................................................................... 31

3.3.1.1 Khảo sát loại enzyme sử dụng trong quá trình enzyme hóa màng hạt gấc ..
........................................................................................................................... 32

3.3.1.2 Khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của nồng độ enzyme lên quá trình enzyme hóa
màng hạt gấc .................................................................................................................... 32
3.3.1.3 Khảo sát sơ bộ ảnh hưởng của thời gian lên quá trình enzyme hóa màng
hạt gấc ........................................................................................................................... 32

ix

3.3.3

Thí nghiệm 1 (TN1): Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên quá

trình ezyme hóa màng hạt gấc bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface
Methodology) .............................................................................................................. 33
3.3.3.1 Mục đích ........................................................................................................... 33
3.3.3.2 Bố trí thí nghiệm ............................................................................................. 33
3.3.4

Thí nghiệm 2 (TN2): Khảo sát khả năng sử dụng dầu nành kết hợp xử lý

enzyme trong quá trình tách dầu ................................................................................. 35
3.3.5

Thí nghiệm 3 (TN3): Lọc tiếp tuyến ............................................................ 36

3.3.5.1 Phân tích nguyên liệu lọc. .............................................................................. 36
3.3.5.2 Xác định tính thấm ban đầu của màng ......................................................... 36
3.3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất qua màng .................................................. 37
3.3.5.4 Theo dõi Flux permeate (Jp) và hàm lượng carotenoid theo thời gian .... 37
3.3.5.5 Xác định tính thấm sau rửa màng ................................................................. 37
3.4

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu …………………………………… …38

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 39
4.1

Khảo sát các đặc tính hóa lí của nguyên liệu ....................................................... 39

4.1.1

Xác định ẩm độ của nguyên liệu ................................................................. 39

4.1.2

Hàm lượng carotenoid tổng trong nguyên liệu bằng phương pháp đo quang
……………………………………………………………………………..39

4.1.3

Khảo sát ảnh hưởng của quá trình bảo quản lên hàm lượng carotenoid trong

màng hạt gấc………………………………………………………………………...40
4.2

Kết quả thí nghiệm thăm dò................................................................................. 41

4.3

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên quá trình chiết tách dầu

gấc bằng phương pháp enzyme (TN1)............................................................................ 44
4.3.1

Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến khối lượng dầu . 45

4.3.2

Kết quả phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến hàm lượng

carotenoid .................................................................................................................... 48
4.3.3

Nhận xét chung ............................................................................................. 51

x


4.4

Khảo sát khả năng sử dụng dầu nành kết hợp xử lý enzyme trong quá trình tách

dầu (TN2) ........................................................................................................................ 52
4.5

Kết quả các thí nghiệm lọc tiếp tuyến ................................................................. 53

4.5.1

Phân tích nguyên liệu lọc ............................................................................. 53

4.5.2

Xác định áp xuất lọc ..................................................................................... 56

4.5.3

Theo dõi Flux permeate (Jp) và hàm lượng carotenoid theo thời gian ........ 57

4.5.4

Xác định tính thấm của màng và hiệu suất rửa màng .................................. 59

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 62
5.1

Kết luận ................................................................................................................ 62

5.2

Đề nghị................................................................................................................. 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 65
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 69

xi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
ABS

Absorbance

ANOVA

Analysis of variance

CCRD

Central Composite Rotable Design

DW

Dry weight - Khối lượng khô

DM

Dung môi

OD

Optical Density

FW

Fresh weight - Khối lượng ướt

HPLC

High Performance Liquid Chromatography

PDA

Photo Diode Array Detector

Jp

Flux permeate (l/h/m2)

Ptm

Áp suất qua màng (bar)

TN

Thí nghiệm

ĐVHĐ

Đơn vị hoạt động

NT

Nghiệm thức

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Tên gọi cây gấc theo nhiều ngôn ngữ .................................................................. 4
Bảng 2.2: Hàm lượng -carotene và lycopene trong quả gấc .............................................. 6
Bảng 2.3: Thành phần các acid béo của màng hạt gấc ......................................................... 8
Bảng 2.4: Thành phần dinh dưỡng của quả gấc ................................................................... 9
Bảng 2.5: pH thích hợp của một số loại enzyme ................................................................ 20
Bảng 2.6: Phân loại màng lọc theo kích thước lỗ lọc ......................................................... 23

Bảng 3.1: Mã hóa các yếu tố khảo sát ................................................................................ 34
Bảng 3.2: Bố trí thực nghiệm các yếu tố khảo sát .............................................................. 35
Bảng 3.3: Bảng bố trí thí nghiệm theo dõi Flux permeate (Jp) theo thời gian ................... 37
Bảng 4.1: Độ ẩm nguyên liệu theo cơ sở khô .................................................................... 39
Bảng 4.2: So sánh hàm lượng carotenoid ở các nguồn tài liệu khác nhau ......................... 40
Bảng 4.3: Kết quả hàm lượng carotenoid thu được khi trích ly với enzym ....................... 42
Bảng 4.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên quá trình chiết tách dầu
gấc bằng phương pháp enzyme .......................................................................................... 45
Bảng 4.5: Tác động của các yếu tố khảo sát lên đáp ứng khối lượng dầu ......................... 46
Bảng 4.6: Tác động của các yếu tố khảo sát lên đáp ứng hàm lượng dầu ......................... 49
Bảng 4.7: Thành phần acid béo trong dầu gấc ................................................................... 55
Bảng 4.8: Kết quả đo OD ................................................................................................... 58

xiii


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 2.1: Cấu tạo quả gấc .................................................................................................... 5
Hình 2.2: Các loại rau quả giàu -carotene .......................................................................... 7
Hình 2.3: Các loại rau quả giàu lycopene............................................................................. 7
Hình 2.4: Dầu gấc ................................................................................................................. 9
Hình 2.5: Một số sản phần từ dầu gấc trên thị trường ........................................................ 10
Hình 2.6: Công thức cấu tạo lycopene ............................................................................... 12
Hình 2.7: Công thức cấu tạo -carotene ............................................................................. 14
Hình 2.8: Quá trình chuyển hóa từ -carotene thành vitamin A ........................................ 14
Hình 2.9: Hoạt động của enzyme trên vách tế bào ............................................................. 16
Hình 2.10: Modunle lọc của quá trình lọc .......................................................................... 21
Hình 2.11: So sánh giữa lọc tiếp tuyến (crossflow filtration) và lọc thẳng đứng (dead-end
filtration) ............................................................................................................................. 22

Hình 2.12: Một vài ứng dụng cụ thể của màng lọc ............................................................ 24
Hình 2.13: Hiện tượng bít nghẽn quá trình lọc theo thời gian (a); hiện tượng fouling (b) 26
Hình 3.1: Sơ đồ qui trình nghiên cứu ................................................................................. 29
Hình 4.1: Trích ly carotenoid bằng hệ thống Soxhlet......................................................... 40
Hình 4.2: Mô hình thể hiện tính tương đối của các yếu tố lên khối lượng dầu .................. 46
Hình 4.3: Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên đáp ứng khối lượng dầu....................... 47
Hình 4.4: Tương tác giữa các yêu tố lên khối lượng dầu ................................................... 48
Hình 4.5: Mô hình thể hiện tính tương đối của các yếu tố lên đáp ứng hàm lượng
carotenoid ........................................................................................................................... 49
Hình 4.6: Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên đáp ứng khối lượng dầu và hàm lượng
carotenoid ........................................................................................................................... 50
Hình 4.7: Tương tác giữa các yêu tố lên hàm lượng carotenoid ........................................ 51
Hình 4.8: Màu sắc của mẫu dầu dung môi và dầu gấc ....................................................... 53
Hình 4.9: Sự thay đổi màu của dầu tách được theo nồng độ dầu nành dung môi .............. 53
xiv


Hình 4.10: Kết quả đo phân bố kích thước mẫu dầu gấc ................................................... 54
Hình 4.11: Sự thay đổi màu sắc của sản phẩm sau khi lọc ................................................ 59
Hình 4.12: Màng lọc trước (a) và sau (b) khi sử dụng ....................................................... 61
Hình 4.13: Thiết bị lọc tiếp tuyến ....................................................................................... 61
Đồ thị 4.1: Biểu diển sự thay đổi hàm lượng carotenoid theo thời gian thông qua độ hấp
thụ ánh sáng ........................................................................................................................ 41
Đồ thị 4.2: Biểu diễn khối lượng dầu thu được với các nồng độ enzyme khác nhau ........ 42
Đồ thị 4.3: Biểu diễn khối lượng dầu thu được theo thời gian ........................................... 44
Đồ thị 4.4: Biểu diễn khối lượng dầu thu được theo nồng độ dầu dung môi ..................... 52
Đồ thị 4.5: Đồ thị ảnh hưởng của áp suất qua màng .......................................................... 56
Đồ thị 4.6: Flux permeate theo thời gian ở áp suất 2,2 bar ................................................ 57
Đồ thị 4.7: So sánh tính thấm của màng trước và sau khi rửa màng.................................. 60

xv


DANH SÁCH PHỤ LỤC
Trang
Phụ lục 1: Phương pháp xác định độ ẩm tuyệt đối ................................................................... 69
Phụ lục 2: Bảng ANOVA ảnh hưởng của nồng độ enzyme lên khối lượng dầu ................... 70
Phụ lục 3: Kết quả sử lý số liệu bằng JMP 4.0 ......................................................................... 71
Phụ lục 3.1: Response khối lượng dầu ....................................................................................... 71
Phụ lục 3.2: Response Hàm lượng carotenoid .......................................................................... 75
Phụ lục 3.3: Contour Profiler......................................................................................................... 79
Phụ lục 3.3.1: Contour Profiler (Nồng độ enzyme và Thời gian) ................................................. 79
Phụ lục 3.3.2: Contour Profiler (Nồng độ enzyme và Nhiệt độ) ................................................... 80
Phụ lục 3.3.3: Contour Profiler (Nồng độ enzyme và Tôc độ khuấy) ........................................... 81
Phụ lục 3.3.4: Contour Profiler (Thời gian và Nhiệt độ) ............................................................... 82
Phụ lục 3.3.5: Contour Profiler (Thời gian và Tốc độ khuấy) ....................................................... 83
Phụ lục 3.3.6: Contour Profiler (Nhiệt độ và Tốc độ khuấy) ........................................................ 84
Phụ lục 4: Kết quả phân tích thành phần acid béo và hàm lượng -carotene ....................... 85
Phụ lục 5: Kết quả đo phân bố kích thước hạt phân tán .......................................................... 87
Phụ lục 5.1: Kết quả đo phân bố kích thước hạt phân tán trong mẫu dầu gấc ...................... 87
Phụ lục 5.2: Kết quả đo phân bố kích thước hạt phân tán mẫu dầu dung môi ...................... 88

xvi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Gấc (Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng) là một loại cây được phân bố
rộng rãi ở nước ta. Từ xưa, mặc dù chưa biết rõ về thành phần nhưng với các đặc tính của

mình trái gấc đã được cha ông ta ứng dụng một cách rộng rãi vào các món ăn, các phương
thuốc dân gian…Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học chúng ta đã dần xác định
được các thành phần đã tạo nên các đặc tính quý báu của trái gấc.
Trong thành phần quả gấc, đặc biệt ở màng hạt tồn tại nhiều hoạt chất: carotenoid,
vitamin, các acid béo…Đặc biệt, carotenoid với 2 thành phần chính là: lycopene và β −
carotene rất cần thiết cho khả năng nhìn tốt của mắt, kích thích tính miễn dịch và tăng sức
đề kháng cho cơ thể, có tác dụng chống oxy hoá, giúp cơ thể chống lại các nhân tố gây
ung thư....Nhưng không thể tổng hợp được trong cơ thể nên phái chiết xuất từ thiên nhiên
để đáp ứng nhu cầu của cơ thể. Với những ưu điểm của mình nên hiện nay carotenoid
tồn tại trong dầu gấc đang được nguyên cứu chiết xuất để bổ sung vào các sản phẩm thực
phẩm, thực phẩm chức năng cũng như các loại thuốc và gấc được đánh giá là nguồn
nguyên liệu tiềm năng cho việc chiết xuất carotenoid .
Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để chiết xuất dầu trong quả gấc như: ép,
trích ly bằng dung môi... Nhưng các phương này có hiệu suất trích ly chưa cao hay ảnh
hưởng tới môi trường và người sử dụng. Với sự phát triển của công nghệ enzyme và các
ứng dụng của enzyme trong việc phá hủy màng tế bào giải phóng các hạt dầu chứa trong
tế bào chứa dầu đã đưa ra một giải pháp mới trong việc chiết tách dầu gấc một cách an
toàn, không gây ô nhiễm môi trường. Kết hợp phương pháp lọc tiếp tuyến (cross-flow
1


filtration), là một kỹ thuật tiên tiến với nhiều ứng dụng kỹ thuật trong việc lọc tách các cơ
chất hay cô đặc các hỗn hợp. Phương pháp lọc tiếp tuyến với nhiều ưu điểm như: tính
chọn lọc cao, ngưỡng lọc đa dạng, ít làm biến đổi tính chất hóa học của sản phẩm…rất
phù hợp với việc tách carotenoid ra khỏi hỗn hợp dầu gấc. Sự kết hợp trên hứa hẹn tạo
nên một giải pháp mới cho vấn đề chiết tách carotenoid có trong quả gấc trở nên hiệu quả
và an toàn hơn.
Dưới sự hướng dẫn của của Th.S Mai Huỳnh Cang, tôi xin thực hiện đề tài ”NGHIÊN
CỨU THỬ NGHIỆM TÁCH CAROTENOID TỪ MÀNG HẠT GẤC BẰNG KỸ
THUẬT SIÊU LỌC KẾT HỢP XỬ LÝ ENZYME”. Với mục tiêu có thể đưa ra một

phương pháp mới trong việc chiết tách carotenoid từ màng hạt gấc.
1.2 Mục đích của đề tài
Xác định khả năng tách carotenoid từ màng hạt gấc bằng phương pháp siêu lọc kết
hợp với xử lý enzyme.
1.3 Nội dung đề tài
Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên quá trình enzyme hóa màng hạt
gấc.
Nghiên cứu khả năng lọc dung dịch dầu gấc trích ly được bằng phương pháp
enzyme hóa màng hạt gấc.
Tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng hỗ trợ giải phóng carotenoid ra khỏi màng
hạt gấc sau khí tiến hành xử lý enzyme.
1.4 Yêu cầu
Xác định các chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu
Tối ưu hóa các điều kiện cho quá trình enzyme hóa màng hạt gấc
Xác định màng lọc và khả năng lọc cho quá trình lọc tách carotenoid.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về Gấc
2.1.1 Đặc điểm thực vật của quả gấc
2.1.1.1 Phân loại, mô tả
Cây gấc có tên khoa học là Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng [2], thuộc
họ Cucurbitaceae, giống Momordica và loài Cochinchinensis. Cây thân dây leo, sống lâu
năm, được định danh là Murica cochinchinensis vào năm 1790 bởi Loureiro, linh mục
truyền giáo người Bồ Đào Nha. Tới năm 1826, Sprengel đã kết luận cây này thuộc họ
Linnaean, giống Momordica và được đổi tên thành Momordica cochinchinensis. Hiện nay
cây gấc được gọi với nhiều tên gọi theo các ngôn ngữ khác nhau theo Bảng 2.1.

Cây gấc là 1 loại dây leo, mỗi năm khô héo một lần nhưng năm sau vào mùa
xuân, từ gốc lại mọc ra nhiều thân mới. Mỗi gốc có nhiều dây, mỗi dây có nhiều đốt. Lá
mọc so le, phiến xẻ 3-5 thùy sâu, đường kính phiến lá 12-20 cm, phía đáy là hình tim, mặt
trên lá màu xanh lục sẫm, sờ ram ráp. Hoa đơn tính, mọc riêng lẻ ở nách lá. Quả hình
thuôn dài hoặc tròn, có nhiều gai, màu xanh, khi chín chuyển sang màu cam đến đỏ. Hạt
dẹt cứng, có răng cưa tù và rộng, màu nâu hoặc đen [2].

3


Bảng 2.1: Tên gọi cây gấc theo nhiều ngôn ngữ
Ngôn Ngữ

Tên

Latin

Momordica cochinchinensis Spreng
Murica cochinchinensis Luor
Muricia mixta Roxb

Anh

Spiny bitter gourd
Sweet gourd
Conchinchin gourd

Trung Quốc

Mộc niết tử

Ấn Độ

Bhat kerala

Nhật

Kushika
Mokubetsushi

Hindu

Kakur
Kakrol

Malaysia

Teruah

Thái lan

Fak kao

Việt Nam

Gấc

2.1.1.2 Phân bố và trồng trọt [2]
Cây gấc phân bố ở các nước châu Á từ Ấn Độ, Mianma, Trung Quốc, Thái lan,
Lào, Campuchia, Việt Nam đến bán đảo Mã Lai, được trồng để lấy quả. Cây gấc thích

môi trường ấm, ẩm và cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ lạnh và khô hạn. Nó không chịu
được đất úng ngập lâu ngày, thích ứng với đất phù sa, có độ thấm tốt, pH từ 6-7.
Cây gấc thường được trồng bằng hạt hoặc bằng đoạn dây bánh tẻ vào tháng 2 đến
tháng 3 Âm lịch, ra hoa vào tháng 6 đến tháng 8, kết quả từ tháng 8 đến tháng 11. Người
ta trồng loại cây này có thể một lần nhưng thu hoạch trong nhiều năm; sản phẩm thu
hoạch là quả chín, màng bao quanh hạt dùng để ép dầu và hạt dùng để làm thuốc gọi là
Mộc Miết Tử.

4


2.1.2 Cấu trúc và thành phần hóa học
2.1.2.1 Cấu trúc quả gấc
Cấu trúc của quả gấc gồm các thành phần chính sau: vỏ quả có nhiều gai nhuyễn;
lớp thịt quả dày khoảng 1-2 cm có màu vàng, chiếm khoảng 50 % khối lượng quả gấc,
giúp bảo vệ các múi gấc bên trong; múi gấc chiếm khoảng 30 % khối lượng quả, bao gồm
phần màng màu đỏ, bao lấy hạt ở bên trong, dày khoảng 1-3 mm được dùng để chế biến;
các múi gấc được cố định vào lõi quả gấc bằng các sợi đồng thời cung cấp chất dinh
dưỡng cho các múi này.
(2)
(1)

(5)
(6)
(4)

(3)

Hình 2.1: Cấu tạo quả gấc
(1) Vỏ quả; (2) Thịt quả; (3) Múi quả; (4) Lõi ; (5) Hạt; (6) Màng hạt

2.1.2.2 Thành phần hóa học của quả gấc
Cho đến nay, ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên
cứu về quả gấc và lợi ích của nó đối với sức khỏe con người. Cùng với sự tiến bộ của
khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự phát triển của kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp (HPLC) các
nhà nghiên cứu đã phân tích chính xác và chi tiết hơn các thành phần hóa học trong quả
gấc.
2.1.2.2.1 Thành phần carotenoid của quả gấc
Thành phần của các carotenoid được xác định đầu tiên bởi Guichard và Bui năm
1941. Sau đó, nhiều công trình nghiên cứu đã chứng tỏ sự có mặt chiếm ưu thế của
lycopene và -carotene trong màng hạt. Nhưng các phân tích này có kết quả rất khác
5


nhau: Viện dinh dưỡng (1995) tìm thấy hàm lượng -carotene trong màng hạt là 548
(g/g FW), trong khi kết quả Aoki (2002) đưa ra là 101 (g/g FW). Sự khác nhau cũng
được thể hiện trong các kết quả về tổng mức carotenoid, từ 481 (g/g FW) (Aoki 2002)
đến 2926 (g/g FW) (Ishida 2004) [20]. Đồng thời Aoki cùng đồng sự cũng tìm thấy một
lượng nhỏ lycopene (0,9 g/g FW) và -carotene (22,1 g/g FW) trong phần thịt quả,
zexanthin và -crytoanthin có trong thành phần màng hạt và phần thịt quả [21]. Dựa trên
kỹ thuật sắc ký lỏng cao áp với đầu dò mảng quang (HPLC/PDA) Vuong cùng các đồng
nghiệp đã đánh giá lại carotenoid trong màng hạt gấc và nhóm nghiên cứu của Vuong tìm
thấy một lượng đáng kể α-tocopherol trong màng hạt [20]. Bảng 2.2 so sánh hàm lượng
lycopene và -carotene của các tác giả.
Bảng 2.2: Hàm lượng -carotene và lycopene trong quả Gấc
Nguồn

-carotene

Lycopene

Carotenoids tổng

(g/g FW)

(g/g FW)

(g/g FW)

Thịt quả
Viện dinh dưỡng

[21]
Ishida (2004)
[22]
Vuong (2006)
[20]

Thịt quả

Màng hạt Thịt quả

Màng hạt

548

(1995) [10]
Aoki (2002)

Màng hạt

22,115,2

10138

0,90,7

38071

0

718

0

2300

83,3

408,4

23,017,
3
0

48189
3018
497

So với các loại rau củ quả giàu -carotene khác như : khoai lang và cà rốt (Hình
2.2), gấc có hàm lượng -carotene tương đương, nhưng hàm lượng lycopene cao hơn dưa

hấu và ổi từ 8 đến 10 lần (Hình 2.3) [18]. Vì vậy, trong hơn 10 năm gần đây nhiều nhà
nghiên cứu đánh giá gấc là nguồn carotenoid cung cấp lợi ích cho sức khỏe con người cần

6


được nghiên cứu phát triển rộng rãi các ứng dụng của nó vào thực phẩm cũng như trong
ngành công nghệ dược phẩm.

Hình 2.2: Các loại rau quả giàu -carotene [18]

Hình 2.3: Các loại rau quả giàu lycopene [18]

7


2.1.2.2.2 Các thành phần khác
Ngoài các carotenoid, màng hạt gấc còn chứa một lượng lớn dầu, 7,9 g/ 100g
màng tươi (Viện dinh dưỡng, 1995). Về phần acid béo tổng quát của màng, có khoảng 70
% acid béo không bão hòa, trong đó 50 % là các acid béo đa nối đôi nhờ các acid béo này
carotenoid dễ dàng được cơ thể hấp thu [18]. Thành phần các acid béo của màng được chỉ
ra trong Bảng 2.3.
Bảng 2.3: Thành phần các acid béo của màng hạt [18]
Tên

Ký hiệu

% acid béo tổng

Myristic

14:0

0,87

Palamitic

16:0

22,04

Palmitoleic

16:1

0,26

Stearic

18:0

7,06

Oleic

18:1n9

34,08

Vacenic

18:1n7

1,13

Linoleic

18:2

31,43

α- linoleic

18:3n3

2,14

Eicosanoic

20:0

0,39

Gadoleic

20:1

0,15

Arachidonic

20:4

0,1

Docosanoic

22:0

0,19

Teracosanoic

24:0

0,14

Đồng thời, Nguyễn Thiện Luân và đồng sự (1996) cũng chỉ ra được sự có mặt
của của vitamin E ở trong màng hạt gấc và trong phần thịt vỏ [9].
Thành phần dinh dưỡng của quả gấc được chỉ ra trong Bảng 2.4

8