Luận văn tốt nghiệp Đại học: Trích ly β-Carotene và Lycopene từ bột Gấc bằng CO2 siêu tới hạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN
THƠ KHOA CƠNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TRÍCH LY β-CAROTENE VÀ
LYCOPENE TỪ BỘT GẤC BẰNG CO2
SIÊU TỚI HẠN
CÁN BỘ HƢỚNG
DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

ThS. Hoàng Minh Nam

Phạm Nam Khoa

TS. Lê Thị Kim Phụng

MSSV: 2096786
Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học-Khóa 35

Tháng 4/2013


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Lê Thị Kim Phụng và
thầy Hồng Minh Nam, ngƣời đã tận tình truyền đạt những kinh nghiệm và kiến
thức nghiên cứu khoa học quý báu cũng nhƣ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp

em có thêm tri thức và hồn thành tốt luận văn này.
Trong những năm tháng học tập tại trƣờng Đại học Cần Thơ thành phố Cần
Thơ, em đã đƣợc rất nhiều thầy cô hƣớng dẫn và truyền đạt những kiến thức quý
báu, em xin gởi lời cảm ơn đến tập thể các thầy cô khoa Công nghệ, trƣờng Đại học
Cần Thơ, đặc biệt là thầy cơ bộ mơn Cơng nghệ Hóa học.
Em xin chân thành cảm ơn đến các anh chị cán bộ phịng thí nghiệm trọng
điểm Cơng Nghệ Hóa học & Dầu khí Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh đã nhiệt
tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực hiện tốt luận văn này.
Gia đình luôn là hậu phƣơng vững chắc, là động lực to lớn giúp em vƣợt qua
mọi khó khăn trong học tập và cuộc sống.
Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Cơng nghệ hóa K35 và những ngƣời bạn
đã động viên, giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian học tập tại trƣờng cũng nhƣ
khi thực hiện đề tài.

SVTH: Phạm Nam Khoa


MỤC LỤC
CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT....................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH............................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................. v
MỞ ĐẦU............................................................................................................... vi
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU.................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề...............................................................................................1
1.2 Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................. 2
1.3 Mục đích nghiên cứu............................................................................... 2
1.4 Nội dung nghiên cứu............................................................................... 2
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................ 2
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.................................................................................. 3
2.1 Sơ lƣợc về gấc........................................................................................3

2.1.1 Đặc điểm sinh thái............................................................................3
2.1.2 Thành phần hóa học......................................................................... 5
2.1.3 β-carotene.........................................................................................6
2.1.4 Lycopene..........................................................................................9
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu trích ly.......................................................... 11
1.2.1 Phƣơng pháp trích ly bằng Soxhlet................................................11
1.2.2 Phƣơng pháp ngâm dầm................................................................12
1.2.3 Phƣơng pháp trích ly bằng dung mơi siêu tới hạn.......................... 13
CHƢƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............29
3.1 Nguyên liệu và hóa chất........................................................................ 29
3.1.1 Nguyên liệu.................................................................................... 29
3.1.2 Hóa chất......................................................................................... 31


3.2 Thiết bị thí nghiệm................................................................................ 32
3.2.1 Thiết bị trích ly siêu tới hạn........................................................... 32
3.2.2 Thiết bị cô quay chân không.......................................................... 34
3.2.3 Thiết bị phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)....................35
3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................... 38
3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu........................................................................... 38
3.3.2 Quy trình trích ly β-carotene..........................................................39
3.4 Phƣơng pháp tính toán.......................................................................... 42
3.4.1 Xây dựng dƣờng chuẩn.................................................................. 42
3.4.2 Điều kiện phân tích HPLC............................................................. 43
3.4.1 Tính tốn kết quả phân tích HPLC................................................. 44
3.4.2 Xác định độ ẩm của nguyên liệu.................................................... 45
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.......................................................... 46
4.1 Độ ẩm nguyên liệu................................................................................ 46
4.2 Trích ly -carotene và lycopene từ màng gấc:....................................... 46
4.2.1 Đánh giá nguồn nguyên liệu:......................................................... 46

4.2.2 So sánh các phƣơng pháp trích ly -carotene và lycopene.............57
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................ 65
5.1 Kết luận................................................................................................. 65
5.2 Một số kiến nghị................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 67


CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

HPLC: High Performance Liquid Chromatopraphy (sắc kí lỏng hiệu năng cao)
SFE: Supercritical Fluid Extraction (trích ly bằng dung môi siêu tới hạn)
TC: Nhiệt độ siêu tới hạn
PC: Áp suất siêu tới

SVTH: Phạm Nam Khoa

i


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Một số hình ảnh về gấc..............................................................................3
Hình 2.2: Gấc tẻ.........................................................................................................4
Hình 2.3: Gấc nếp......................................................................................................4
Hình 2.4 Cấu trúc phân tử của β-carotene.................................................................6
Hình 2.5: Sơ đồ chuyển hóa β-carotene thành vitamin A..........................................8
Hình 2.6: Cấu trúc phân tử của lycopene...................................................................9
Hình 2.7: Hàm lƣợng lycopene có trong một số loại trái cây và rau quả................10
Hình 2.8: Mơ tả hệ thống trích ly Soxhlet................................................................11
Hình 2.9: Giản đồ pha trạng thái siêu tới hạn của một chất.....................................14
Hình 2.10: Giản đồ pha của CO2.............................................................................16

Hình 2.11: Tỷ trọng CO2 siêu tới hạn phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất................17
Hình 2.12: Sự thay đổi độ nhớt η của CO2 siêu tới hạn vào nhiệt độ và áp suất......18
Hình 2.13: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và áp suất tới độ nhớt của CO2 siêu tới hạn và
hệ số khuếch tán của chất tan..................................................................................19
Hình 2.14: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi β-carotene từ phế phẩm
cà chua sử dụng CO2 siêu tới hạn............................................................................21
Hình 2.15: Ảnh hƣởng của thời gian và kích thƣớc hạt đến quá trình trích ly βcarotene từ cà rốt.....................................................................................................21
Hình 2.16: Sự phụ thuộc của kết quả thu cao hoa bƣởi vào thời gian trích ly.........22
Hình 2.17: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất trích ly β-carotene từ gấc.........23
Hình 2.18: Khảo sát q trình trích ly -carotene (1) và lycopene (2) sử dụng các
dung mơi khác nhau................................................................................................24
Hình 2.19: Ảnh hƣởng của lƣợng CO2 sử dụng đến hiệu suất thu hồi -carotene ở
o
o
áp suất khác nhau, nhiệt độ 40 C (A) và 50 C (B).................................................24
Hình 3.1: Quy trình sơ chế bột màng gấc................................................................30


Hình 3.2: Thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar SFE 100..............................................32
Hình 3.3: Sơ đồ quy trình trích ly sử dụng thiết bị Thar – SFE...............................33
Hình 3.4: Thiết bị cơ quay chân khơng....................................................................34
Hình 3.5 Thiết bị phân tích HPLC...........................................................................35
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao................................36
Hình 3.7: Cột dùng cho HPLC................................................................................37
Hình 3.8: Sơ đồ nghiên cứu q trình trích ly β-carotene từ gấc.............................38
Hình 3.9: Sơ đồ quy trình trích ly -carotene từ gấc................................................39
Hình 3.10: Đƣờng chuẩn của β-carotene.................................................................42
Hình 3.11: Đƣờng chuẩn của lycopene...................................................................43
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng -carotene trích đƣợc từ.............................47
Hình 4.2: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE từ mẫu ngun liệu 1............48

Hình 4.3: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE từ mẫu ngun liệu 2............48
Hình 4.4: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE + ethanol từ mẫu nguyên liệu 1
.............................................................................................................................. 49
Hình 4.5: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE + ethanol từ mẫu nguyên liệu 2
.............................................................................................................................. 49
Hình 4.6: Kết quả phân tích HPLC của trích ly ngâm dầm từ mẫu nguyên liệu 1...
50 Hình 4.7: Kết quả phân tích HPLC của trích ly ngâm dầm từ mẫu ngun liệu
2... 50 Hình 4.8: Kết quả phân tích HPLC của trích ly Soxhlet từ mẫu ngun liệu 1
51
Hình 4.9: Kết quả phân tích HPLC của trích ly Soxhlet từ mẫu ngun liệu 2.......51
Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng lycopene trích đƣợc từ..............................52
Hình 4.11: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE từ mẫu nguyên liệu 1..........53
Hình 4.12: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE từ mẫu nguyên liệu 2..........53
Hình 4.13: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE + ethanol từ mẫu nguyên liệu
1............................................................................................................................... 54
Hình 4.14: Kết quả phân tích HPLC của trích ly SFE + ethanol từ mẫu nguyên liệu
2............................................................................................................................... 54


Hình 4.15: Kết quả phân tích HPLC của trích ly Soxhlet từ mẫu nguyên liệu 1......55


Hình 4.16: Kết quả phân tích HPLC của trích ly Soxhlet từ mẫu nguyên liệu 2......55
Hình 4.17: Kết quả phân tích HPLC của trích ly ngâm dầm từ mẫu nguyên liệu 1 .
56 Hình 4.18: Kết quả phân tích HPLC của trích ly ngâm dầm từ mẫu nguyên liệu 2
. 56 Hình 4.19: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng β-carotene trích ly đƣợc....................58
Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng lycopene trích ly đƣợc..............................59
Hình 4.21: Đồ thị biểu diễn hiệu suất trích ly -carotene và lycopene....................61
Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn độ chọn lọc của các phƣơng pháp trích ly β-carotene .
62 Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn độ chọn lọc của các phƣơng pháp trích ly lycopene

................................................................................................................................. 63

SVTH: Phạm Nam Khoa

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Hàm lƣợng β-carotene trong 100g thực phẩm ăn đƣợc............................7
Bảng 2.2: Nhiệt độ và áp suất tới hạn của một số chất............................................15
Bảng 2. 3: Một số đặc điểm của CO2.......................................................................17
Bảng 2.4: Ảnh hƣởng của áp suất đến hiệu suất thu hồi β-carotene từ phế phẩm cà
chua dùng CO2 siêu tới hạn.....................................................................................20
Bảng 2.5: So sánh thành phần các chế phẩm trích ly hoa Huplon bằng CO2 siêu tới
hạn và bằng các kỹ thuật truyền thống.....................................................................27
Bảng 2.6: Hàm lƣợng tổng β-carotene và lycopene có trong bột gấc......................30
Bảng 3.1: Các loại hóa chất đƣợc sử dụng..............................................................31
Bảng 3.2: Khoảng tuyến tính đƣờng chuẩn của β-carotene.....................................42
Bảng 3.3: Khoảng tuyến tính đƣờng chuẩn của lycopene.......................................43
Bảng 4.1: Kết quả xác định độ ẩm...........................................................................46
Bảng 4.2: Hàm lƣợng -carotene trích đƣợc từ 2 nguồn nguyên liệu khác nhau....46
Bảng 4.3: Hàm lƣợng lycopene trích đƣợc từ 2 nguồn nguyên liệu khác nhau......52
Bảng 4.4: Hàm lƣợng β-carotene và lycopene thu đƣợc từ các phƣơng pháp trích ly
.............................................................................................................................. 58
Bảng 4.5: Hiệu suất trích ly β-carotene và lycopene bằng các phƣơng pháp..........60
Bảng 4.6: Độ chọn lọc của các phƣơng pháp trích ly..............................................62


MỞ ĐẦU
Gấc là một thực phẩm thuốc độc đáo của Việt Nam. Sử dụng gấc và các chế

phẩm của gấc sẽ góp phần phịng và điều trị bệnh thiếu vitamin A ở trẻ em và tạo
nguồn thực phẩm có chứa các chất kháng oxy hóa giúp ngăn ngừa nhiều loại bệnh
ung thƣ. Trong gấc có chứa hàm lƣợng β-carotene và lycopene rất cao, là những
hợp chất có giá trị sinh học cao và rất tốt đối với sức khỏe con ngƣời.
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp trích ly -carotene và lycopene từ gấc nhƣ
trích ly Soxhlet, ngâm dầm dung mơi và trích ly siêu tới hạn. Nghiên cứu này đã so
sánh hiệu quả trích ly của các phƣơng pháp trên, đánh giá các ảnh hƣởng đến q
trình trích ly β-carotene và lycopene bằng CO 2 siêu tới hạn. Khảo sát so sánh giữa
các phƣơng pháp trích ly β-carotene và lycopene nhƣng đặc biệt chú ý nhiều tới
phƣơng pháp trích ly siêu tới hạn. Do cơng nghệ trích ly bằng lƣu chất siêu tới hạn
dùng trong trích ly các dƣợc chất và hƣơng liệu từ ngồn thiên nhiên là một kỹ thuật
đang đƣợc phát triển cạnh tranh với các kỹ thuật truyền thống do ƣu thế vƣợt trội,
tạo các sản phẩm có độ tinh khiết cao, giảm ơ nhiễm mơi trƣờng và khơng để lại dƣ
lƣợng hóa chất có hại cho sức khỏe con ngƣời, đây là những tiêu chí quan trọng
trong sản xuất các chế phẩm hóa dƣợc, mỹ phẩm và thực phẩm.
Hiệu quả của các phƣơng pháp ngâm dầm, Soxhlet, sử dụng n-hexane làm
dung mơi và trích ly bằng CO2 siêu tới hạn có và khơng có dung mơi hỗ trợ đƣợc so
sánh. Kết quả cho thấy, trích ly siêu tới hạn có dung mơi hỗ trợ có nhiều ƣu diểm
hơn các phƣơng pháp còn lại. Đồng thời, nghiên cứu này còn khảo sát các nguồn
nguyên liệu gấc khác nhau và phƣơng pháp sơ chế ban đầu nhằm đạt hiệu suất thu
hồi β-carotene và lycopene là cao nhất.
Từ những kết quả này, có thể thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về phƣơng
pháp trích ly β-carotene và lycopene từ gấc bằng CO 2 siêu tới hạn để có thể chuyển
đổi quy mô lên sản xuất công nghiệp.


CHƢƠNG 1: GIỚI
THIỆU

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn
đề
Từ hàng ngàn năm trƣớc con ngƣời đã biết sử dụng thảo dƣợc trong các đơn
thuốc chữa bệnh và tăng cƣờng sức khỏe, nhất là ở Trung Quốc và Ấn Độ. Đã có
nhiều loại cây đƣợc sử dụng rộng rãi làm hƣơng liệu và thuốc chữa bệnh nhƣ bạc
hà, cỏ xạ hƣơng, dừa cạn,... Ngày nay, bằng các kỹ thuật hiện đại, ngƣời ta đã xác
định đƣợc nhiều hoạt chất có trong các thảo dƣợc. Những năm gần đây, thế giới
đang có xu hƣớng quay về với các hợp chất tự nhiên, ƣu tiên sử dụng các hoạt chất
tự nhiên trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe con ngƣời. Và đã có nhiều cơng
trình nghiên cứu từ trƣớc đến nay thực hiện các nhiệm vụ phân tách, xác định cấu
trúc và triển khai sản xuất tinh dầu và hoạt chất sinh học từ nguồn thảo dƣợc Việt
Nam. Trong đó, gấc là một loài cây đƣợc trồng nhiều ở nƣớc ta. Giá trị dinh dƣỡng
của gấc rất cao nhƣng ngƣời ta vẫn dùng chủ yếu trong thực phẩm chƣa đƣợc khai
thác hết tìm năng của nó. Trong gấc có chứa nhiều chất mà nổi bật là β-carotene,
lycopene với hàm lƣợng cao.
Nhƣ chúng ta đã biết β-carotene đƣợc chuyển hóa thành vitamin A trong cơ
thể nên chúng còn đƣợc gọi là tiền tố vitamin A. Vì vậy, sự có mặt của β-carotene
trong cơ thể giúp phòng tránh bệnh mù mắt, giúp tăng cƣờng thị lực. Nó cịn tăng
cƣờng hệ miễn dịch, có tác dụng tốt đối với sự tăng trƣởng, tái tạo và phát tiển của
cơ thể. Ngồi ra, β-carotene cịn có tác dụng ngăn ngừa các bệnh về tim mạch và
một số bệnh ung thƣ nhƣ ung thƣ phổi, ung thƣ dạ dày,… Bên cạnh đó, trong gấc
cịn chứa nhiều lycopene một chất có khả năng chống oxi hóa mạnh nhất trong họ
carotenoid nên ức chế tế bào ung thƣ rất hiệu quả. Lycopene có tác dụng ức chế các
loại bƣớu lành cũng nhƣ ác tính, đƣợc dùng trong chữa trị các loại ung thƣ tuyến
vú, dạ dày, tuyến tiền liệt và hiện nay đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong dƣợc phẩm
và mỹ phẩm. Tuy nhiên, cơ thể con ngƣời chúng ta khơng có khả năng sinh ra βcarotene và lycopene nên cần phải hấp thụ chúng từ các nguồn thực phẩm hàng
ngày. Cho nên việc trích ly β-carotene và lycopene để ứng dụng vào một số sản
phẩm trong công nghiệp dƣợc và công nghệ thực phẩm là rất cần thiết. Một trong
những công nghệ đƣợc dùng để tách lấy các hợp chất tự nhiên đƣợc ƣu tiên nghiên
cứu, phát triển và ứng dụng hiện nay đó là cơng nghệ trích ly bằng lƣu chất siêu tới

hạn. Với những ƣu thế vƣợt trội so với các phƣơng pháp truyền thống nhƣ sản
phẩm có độ tinh khiết cao, giảm ơ nhiễm mơi trƣờng và khơng để lại dƣ lƣợng hóa
chất có hại cho sức khỏe con ngƣời. Trong các lƣu chất siêu tới hạn thì CO 2 đƣợc
sử dụng phổ biến hơn cả bởi ngồi đặc tính chung CO2 cịn là một chất dễ kiếm, rẻ
SVTH: Phạm Nam Khoa

1


CHƢƠNG 1: GIỚI
THIỆU

tiền, khơng duy trì sự cháy. Nhƣng đối với những hợp chất cụ thể thì cần có những
điều

SVTH: Phạm Nam Khoa

2


kiện trích ly cụ thể. Do đó, chúng ta cần nghiên cứu tìm ra những điệu kiện tối ƣu
cho việc trích ly các hợp chất có trong gấc mà đặc biệt là β-carotene và lycopene.
Cơng nghệ này cịn đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho các đối tƣợng tinh dầu quý và
kém bền nhiệt.

1.2 Đối tƣợng nghiên cứu
Các đối tƣợng nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Nghiên cứu trên vật liệu là quả gấc.
- Thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar-SFE.
- Q trình trích ly CO2 siêu tới hạn.

1.3 Mục đích nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích:
- Tách lấy β-carotene và lycopene từ màng gấc bằng phƣơng pháp trích ly siêu
tới hạn với dung mơi là CO2.
- So sánh các phƣơng pháp trích ly β-carotene và lycopene từ gấc.
- Tối ƣu hóa q trình trích ly β-carotene và lycopene.

1.4 Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hàm lƣợng -carotene và lycopene thu hồi từ các nguồn khác nhau.
- Khảo sát các phƣơng pháp trích ly -carotene và lycopene từ gấc.

1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phƣơng pháp nghiên cứu đề tài bao gồm:
- Tìm hiểu lí thuyết về q trình trích ly siêu tới hạn và những vấn đề có liên
quan đến trích ly.
- Tìm hiểu hệ thống thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar-SFE.
- Thực hiện các thí nghiệm trên thiết bị trích ly siêu tới hạn. Tiến hành trích ly
β-carotene và lycopene từ bột màng gấc.
- Thực nghiệm so sánh hiệu quả trích ly β-carotene và lycopene của các
phƣơng pháp trích ly khác nhau: ngâm dầm, Soxhlet, trích ly bằng CO 2 ở trạng thái
siêu tới hạn.


CHƢƠNG 2: TỔNG
QUAN

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1 Sơ lƣợc về
gấc

2.1.1 Đặc điểm sinh thái [3-7]

Hình 2.1: Một số hình ảnh về gấc
Gấc có tên khoa học là Momordica cochinchinensis, là loại cây bản địa của
Việt Nam, thuộc chi Mƣớp (Momordica) đắng họ Bầu bí (Cucurbitaceae). Gấc là
cây nhiệt đới đƣợc trồng ở nhiều quốc gia vùng nhiệt đới. Ngoài tên gọi là gấc tại
Việt Nam, nó đƣợc gọi với nhiều tên khác nhau nhƣ fak kao (ở Thái Lan), bhat
kerala (ở Ấn Độ), mộc miết (ở Trung Quốc) và mak kao (ở Lào).
Gấc là một loại cây đơn tính khác gốc, có cây đực và cây cái riêng biệt. Cây
gấc leo khỏe, thân có thể dài đến 15m, thân dây có tiết diện gốc. Lá gấc mọc so le,
chia thùy khía sâu tới nửa phiến lá, nhẵn, xanh biếc, to bằng bàn tay và xòe kiểu
chân vịt, dài từ 8 – 18cm. Bên cạnh cuống lá có mọc các tay leo, tăng khả năng bám
vào cộc hoặc cây. Hoa có hai loại gồm có hoa cái và hoa đực. Hoa mọc ở nách lá,
màu vàng nhạt, đài hoa có màu xanh. Quả gấc hình trịn, màu lá cây, khi chín
chuyển sang màu đỏ cam, đƣờng kính quả từ 15 – 20cm. Vỏ gấc có gai rậm, mỗi
quả thƣờng có sáu múi. Thịt gấc màu đỏ cam, hạt gấc màu nâu thẫm, hình dẹp, có
khía. Gấc trổ hoa từ mùa hè sang mùa thu, đến mùa đơng mới chín. Mỗi năm cây
gấc chỉ thu hoạch đƣợc một mùa. Cây gấc phát triển mạnh về mùa mƣa, đến mùa
đơng sau khi quả chín hết, lá rụng, những dây nhỏ cũng khô héo hết, đến giữa mùa
đông năm sau lại đâm chồi nảy lộc. Chu kỳ gieo trồng từ chín tháng đến một năm
với tuổi thọ 15 – 20 năm. Ở Việt Nam, gấc đƣợc thu hoạch từ tháng mƣời đến
tháng hai. Sau khi thu hoạch, gấc có thể bảo quản lên đến một tháng ở điều kiện mơi
trƣờng. Cây gấc có sức chống chịu tốt, chƣa xuất hiện sâu bệnh, ít bị chim chuột


phá, ngồi ra thân và lá gấc có mùi hơi nên bị cũng khơng ăn. Gấc mọc bị trên các
giàn, bờ rào, bụi tre. Trƣớc đây, gấc là loại cây hoang dại mọc ở nhiều vùng nƣớc
ta, đƣợc nhân dân ta chọn lọc đem về trồng từ lâu.
Gấc đƣợc chia thành 2 loại:
+ Gấc nếp: trái to, có nhiều hạt, vỏ trái có màu xanh gai to, ít gai, khi chín

chuyển sang màu đỏ cam rất đẹp. Bổ trái ra bên trong trái có màu vàng tƣơi, màng
bao bọc hạt có màu đỏ tƣơi rất đậm.
+ Gấc tẻ: trái nhỏ hoặc trung bình vỏ dày tƣơng đối ít hạt, gai nhọn, trái chín
bổ ra bên trong trái có màu vàng nhạt và màng bao bọc hạt hoặc màu hồng không
đƣợc đỏ tƣơi nhƣ gấc nếp.

Hình 2.3: Gấc nếp

Hình 2.2: Gấc tẻ

Tại Việt Nam, thịt gấc đƣợc sử dụng chủ yếu để nhuộm màu các loại xơi, gọi
là xơi gấc. Vì sắc đỏ nên xôi gấc đƣợc ƣa chuộng trong những việc nhƣ đình đám
trong các dịp lễ tết hay cƣới hỏi. Ngƣời ta dùng màng hạt và hạt của nó đánh với
một ít rƣợu để trộn lẫn với gạo nếp sau đó đem thổi thành xơi, giúp cho món xơi có
màu đỏ và thay đổi hƣơng vị. Nhiều phần của cây gấc nhƣ hạt, tinh dầu, rễ đƣợc
dùng làm thuốc đông y. Hạt gấc dùng để chữa các chứng bệnh nhƣ mụn nhọt độc,
viêm da thần kinh, trĩ,... Rễ gấc chữa tê thấp sƣng chân và lá gấc dùng với tầm gửi
đắp ngoài da làm thuốc tiêu sƣng tấy. Ngoài ra, dầu gấc có tác dụng nhƣ thuốc có
vitamin A, dùng bơi lên các vết thƣơng ngồi da, chữa bệnh khô mắt, quáng gà,
tăng cƣờng thị lực.


2.1.2 Thành phần hóa học
Dầu gấc là một loại tinh dầu đƣợc chiết tách từ quả gấc. Dầu gấc tinh khiết có
chứa β-carotene, lycopene, vitamin E và rất nhiều chất béo thực vật linoleic
14,7%; stearic 7,69%; palmatic 33,38%;... và các vi chất rất cần thiết cho cơ thể
con ngƣời.
- β-carotene: cao gấp 1,8 lần so với dầu gan cá thu, 10 lần so với cà rốt, gấp
gần 20 lần so với đu đủ chín, β-carotene có tác dụng chống lão hóa mạnh, đồng thời
bổ sung Vitamin A.

- Lycopene: cao gấp 70 lần so với cà chua, đến mức có thể kết tinh thành tinh
thể. Là chất thuộc họ Carotenoid có khả năng chống lão hóa, ngăn ngừa chứng nhồi
máu cơ tim.
- Vitamin E ở dạng α-tocopherol: đây chính là vitamin E thiên nhiên nên có
tác dụng mạnh hỗ trợ sự phát triển của cơ quan sinh sản và làm đẹp da.
- Acid Linoleic (omega 6): Còn gọi là vitamin F giúp bền vững thành mạch
máu, ngăn ngừa các bệnh về tim mạch, giúp hạ cholesterol máu.
- Acid Oleic (Omega 9): giúp phát triển hệ thần kinh và các loại sợi có Myelin.
Đặc biệt tốt cho bà mẹ mang thai và cho con bú, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ.
Ngoài ra, dầu gấc cịn có các ngun tố vi lƣợng nhƣ: coban, sắt, kẽm, selen,...
Một số công dụng của dầu gấc:
- Phịng và chữa khơ mắt, thối hóa hồng điểm, giúp mắt sáng và khỏe nhờ
vào tác dụng của β-carotene.
- Chữa sạm da, nám da, mụn trứng cá, da khô, da nổi sần, tróc vảy. Có tác
dụng dƣỡng da, bảo vệ da, giúp da luôn hồng hào, tƣơi trẻ và mịn màng. Tăng sức
đề kháng cho da, chống lại các tác nhân gây hại từ mơi trƣờng cho da nhƣ nắng
nóng, khói bụi, ơ nhiễm,...
- Đặc biệt mát-xa dầu gấc phịng chống lão hóa da, ngăn hiện tƣợng cháy nắng
và gìn giữ làn da khỏe mạnh. β-carotene và lycopen là các chất carotenoids, loại
chất chống oxy hóa thực vật có tác dụng dọn sạch thƣờng xuyên các sản phẩm oxy
hóa làm lão hóa da, gây ung thƣ da, gây các bệnh viêm nhiễm.
- Phịng và chữa rụng tóc, làm tóc mềm mại.


- Ngăn ngừa chứng viêm và phá hủy AND trong các tế bào da khi tiếp xúc ánh
nắng. Kích thích sinh ra lớp mô mới, làm vết thƣơng mau lành, chữa các vết bỏng,
vết loét, nứt...
Một số nghiên cứu của các nhà nghiên cứu ngƣời Mỹ đƣợc công bố gần đây
cho thấy các hợp chất của β-carotene, lycopen, vitamin E... có trong dầu gấc có tác
dụng làm vơ hiệu hóa 75% các chất gây ung thƣ nói chung nhƣ ung thƣ vú, ung

thƣ tuyến tiền liệt. Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy rằng hàm hƣợng protein
trong gấc có tác dụng ngăn ngừa tế bào ung thƣ.
Để bảo quản dầu gấc ta cần tránh bị ánh sáng chiếu vào, khơng nên để ở nơi
có nhiệt độ q cao.
2.1.3 β-carotene [8-11]

Hình 2. 4 Cấu trúc phân tử của β-carotene
β-carotene thuộc họ carotenoids tồn tại trong tự nhiên. Carotenoids là một họ
các hợp chất đƣợc cấu tạo từ tám đơn vị isoprene, trong phân tử thƣờng có 40
nguyên tử Cacbon. Carotenoids là sắc tố tự nhiên tạo ra màu vàng, da cam, đỏ trong
rất nhiều loại hoa quả trong đó có gấc. Con ngƣời ngày nay rất quan tân nghiên cứu
các hợp chất carotenoids và đã đạt đƣợc những kết quả không chỉ về ảnh hƣởng của
chúng lên cơ thể sinh vật mà còn đƣa ra một số sản phẩm thuốc và thực phẩm bổ
sung hàng ngày.
β-carotene là tiền tố của vitamin A tìm thấy trong thực vật. Trong cơ thể nếu
dƣ lƣợng vitamin A thì sẽ bị đào thải, cịn β-carotene đƣợc dự trữ trong gan đến lúc
cần thiết. Điều này có nghĩa là cơ thể bạn khơng thể dùng nó trực tiếp nhƣ vitamin
A, mà phải biến đổi nó qua dạng của vitamin A.
β-carotene ở dạng bột kết tinh có màu nâu đỏ, khối lƣợng phân tử là 536,9
o

g/mol, nhiệt độ nóng chảy 180 – 183 C. β-carotene tan tốt trong một số dung môi
hữu cơ nhƣ hexane, chloroform, benzene; tan ít trong dầu thực vật và hầu nhƣ
khơng tan trong nƣớc cũng nhƣ rƣợu. Ngoài ra, β-carotene dễ bị biến đổi khi tiếp
xúc với ánh sáng và nhiệt độ cao.


Là một chất chống oxy hóa mạnh -carotene cịn có khả năng tiêu diệt các
gốc tự do sinh ra trong cơ thể. Các gốc tự do làm hƣ hỏng màng tế bào nghiêm
trọng, làm tổn thƣơng các bào quan và nó cũng là nguyên nhân gây ra một số bệnh

ung thƣ. Ngồi ra, -carotene có tác dụng ngăn ngừa các bệnh về tim mạch, chống
lão hóa,...
Hiện nay, theo nghiên cứu sinh lý học về sự ảnh hƣởng của lycopene và βcarotene đã chỉ ra rằng tiêu thụ lycopene và β-carotene, chúng có thể làm giảm tỷ lệ
mắc một số bệnh, bao gồm cả các bệnh về mắt, bệnh tim và ung thƣ. Do đó, một số
sản phẩm mới từ gấc nhƣ viên nang dầu gấc, dầu gấc trong ethanol đã đƣợc giới
thiệu đến thị trƣờng toàn cầu [12].
Bảng 2.1: Hàm lƣợng β-carotene trong 100g thực phẩm ăn đƣợc [13]
Tên thực

-carotene

Tên thực

-carotene

Tên thực

-carotene

phẩm

(g)
52520
6650
5550
5520
5300
5040
5000
4200

4080
4050

phẩm

(g)
3980
3560
2850
2365
2325
2280
2100
2045
1940
1920

phẩm

(g)
1900
1855
1830
1820
1745
1750
1625
1615
1470

Gấc
Rau ngót
Rau húng
Tía tơ
Rau dền cơm
Cà rốt
Cần tây
Dƣa hấu
Rau dền đỏ
Lá lốt

Ngò
Rau thơm
Rau dền trắng
Cải trắng
Rau om
Rau muống
Đu đủ chín
Cần ta
Rau bí
Rau mồng tơi

Hồng đỏ
Cải xanh
Rau lang
Xà lách xoong
Hẹ lá
Dƣa bở
Quýt
Hồng ngâm

Khoai lang

(Theo "Thành phần dinh dƣỡng 400 thức ăn thông dụng"- NXB Y Học 2001)

Ta thấy theo nhƣ kết quả ở bảng 2.1 thì hàm lƣợng β-Carotene có ở trong
gấc rất cao so với những trái cây khác. Cho nên việc trích ly β-Carotene từ gấc là
hết sức cần thiết và rất có thể đem lại hiệu quả kinh tế cao. Có thể đƣa vào sản xuất
với quy mơ cơng nghiệp.
Có một vài bài báo cáo về carotenoids trong quả gấc, nhƣng kết quả thì rất
khác nhau. Ví dụ nhƣ theo nghiên cứu của Viên và cộng sự (1995) tìm thấy hàm
lƣợng β-carotene là 458 µg/g trong phần ăn đƣợc, trong khi theo kết quả của Aoki
và cộng sự (2002) thì báo cáo chỉ có 101 µg/g. Cho nên chúng ta cần khảo sát thêm
về các điều kiện tối ƣu trong việc trích ly để có thể thu hồi đƣợc lƣợng β-Carotene
là cao nhất [5, 14, 15].


β-carotene

15,15-Peroxy β-carotene

Retinal(2 molecules)

Retinol (Vitamin A)
Hình 2.5: Sơ đồ chuyển hóa β-carotene thành vitamin A
Khi vào cơ thể β-carotene chuyển hóa thành vitamin A. β-carotene bị phân cắt
ở giữa mạch cacbon trung tâm thành hai phân tử retinal bằng enzyme 15,15’dioxygenase. Retinal tiếp tục đƣợc chuyển hóa bởi enzyme thành retinol. Retinol
tạo thành có thể đƣợc hấp thu trực tiếp từ thức ăn vào thành ruột hay sẽ đƣợc vận
chuyển nhờ liên kết với protein đến các cơ quan cần thiết hoặc đến gan là nơi tích
lũy vitamin A dƣới dạng acyl ester. Retinyl ester cần đƣợc thủy phân thành retinol
tự do và axit hữu trƣớc khi đƣợc hấp phụ. Quá trình thủy phân này đƣợc enzyme

dịch tụy xúc tác, axit hữu cơ tạo thành thƣờng là axit palmitatic vì retinyl palmitate
chiếm phần chủ yếu trong retinyl ester thực phẩm. Quá trình chuyển hóa của βcarotene thành vitamin A đƣợc kiểm sốt nên khơng tạo thành lƣợng dƣ vitamin A
có độc tính cao.


2.1.4 Lycopene [6, 11]

Hình 2.6: Cấu trúc phân tử của lycopene
Lycopene cũng là một chất thuộc họ carotenoid có cơng thức phân tử là
C40H56 với khối lƣợng phân tử là 536,9 g/mol. Nó là một tetraterpene đối xứng
đƣợc lắp ráp từ tám đơn vị isoprene. Lycopene ở dạng tinh thể hình kim màu đỏ tía,
o
khơng mùi, có nhiệt độ nóng chảy là khoảng 172 – 173 C. Lycopene là không hịa
tan trong nƣớc và có thể đƣợc hịa tan trong các dung môi hữu cơ và các loại dầu.
Lycopene bảo vệ cơ thể khỏi sự oxy hóa. Có tác dụng chống lão hóa gấp 100
lần vitamin E, là chất chống oxy hóa mạnh nhất trong họ carotenoid. Lycopene ức
chế sự tăng trƣởng và phát triển của các dòng tế bào ung thƣ nhƣ ung thƣ tuyến
tiền liệt, ung thƣ cổ tử cung, ung thƣ vú và ung thƣ thực quản... Lycopene làm hạn
chế sự oxy hóa của các vật liệu di truyền là ADN. Do đó làm giảm nguy cơ các
bệnh ung thƣ do nhiễm sắc thể.
Lycopene là một chất thuộc họ carotenoid phổ biến nhất trong cơ thể con
ngƣời. Vì lycopene có thể dễ dàng hấp thụ bởi cơ thể và có mặt tự nhiên trong
huyết tƣơng ngƣời và các mô ở nồng độ cao hơn so với các carotenoid khác. Khi
hấp thụ từ dạ dày, lycopene đƣợc vận chuyển trong máu bởi các lipoprotein và tích
tụ trong gan, tuyến thƣợng thận và tinh hồn.
Lycopene có nhiều trong các loại trái cây và rau quả có màu đỏ đậm nhƣ dƣa
hấu, cà chua, cà rốt, quả gấc... Nhƣng gấc là nguồn nguyên liệu chứa hàm lƣợng
lycopene lớn hơn gấp nhiều lần so với các loại thực phẩm tự nhiên khác.

Hàm lƣợng lycopene trong các loại trái cây và rau quả theo kết quả nghiên
cứu của Lê Thúy Vƣơng và cộng sự. Kết quả đƣợc thể hiện ở hình 2.7.

Hình 2.7: Hàm lƣợng lycopene có trong một số loại trái cây và rau quả
Theo kết quả so sánh hàm lƣợng lycopene trong các loại trái cây và rau quả
trong nghiên cứu của Lê Thúy Vƣơng và cộng sự ta thấy gấc là một nguồn nguyên
liệu đầy hứa hẹn cho các mục đích khai thác và tinh chế lycopene.


2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu trích ly
1.2.1 Phƣơng pháp trích ly bằng Soxhlet [16]

Hình 2.8: Mơ tả hệ thống trích ly Soxhlet
1. Bếp đun.

2. Bình cầu.

4. Ống hồn lƣu dung môi.

3. Ống dẫn hơi.
5. Ống sinh hàn.

Đối với phƣơng pháp Soxhlet, đây là quá trình liên tục đƣợc thực hiện nhờ
một bộ dụng cụ riêng. Mẫu trích ly đƣợc gói trong giấy lọc đặt trong ống trích ly.
Dung mơi trích ly từ bình cầu đƣợc đun sơi theo ống dẫn hơi đi lên, gặp ống sinh
hàn ngƣng tụ lại trong ống trích ly. Dung mơi hịa tan và trích các hợp chất trong
mẫu, khi đạt một lƣợng dung môi nhất định sẽ hồn lƣu về bình cầu. Q trình tiếp
tục diễn ra đến khi kết thúc. Muốn biết quá trình trích ly đã cạn kiệt chƣa, ta tháo
phần ống sinh hàn, dùng pipet lấy vài giọt dung dịch trong bình chứa mẫu, nhỏ lên
mặt kính hoặc giấy lọc. Nếu sau khi dung môi bay hơi hết và không để lại vết gì thì

q trình trích ly đã kết thúc. Nếu cịn thấy vết thì phải để trích ly thêm một thời
gian nữa. Phƣơng pháp đƣợc tiến hành trong điều kiện thƣờng nên ngoài yếu tố


nhiệt độ có ảnh hƣởng đến thành phần chất trích thì các yếu tố ảnh hƣởng khác
nhƣ bản chất của chất tan, bản chất của dung môi, bản chất của mẫu nguyên liệu,
kích thƣớc mẫu,… sẽ quyết định chất lƣợng và hiệu quả của quá trình
 Ƣu điểm:
- Tiết kiệm dung mơi, chỉ cần mơt ít dung mơi mà trích kiệt đƣợc mẫu.
- Không tốn các thao tác lọc và châm dung môi mới nhƣ các kỹ thuật khác.
Chỉ cần cắm điện mở nƣớc hoàn lƣu là máy sẽ thực hiện q trình trích ly.
- Trích kiệt đƣợc hợp chất mong muốn.
 Nhƣợc điểm:
- Kích thƣớc của thiết bị Soxhlet làm giới hạn lƣợng nguyên liệu cần trích ly.
- Trong q trình trích ly, các hợp chất trích ly ra từ nguyên liệu đƣợc trữ lại
trong bình cầu, nên chúng ln bị đun nóng ở nhiệt độ sơi của dung mơi vì thế nếu
hợp chất kém bền nhiệt thì có thể bị hƣ hại.
- Do hệ thống của thiết bị đều bằng thủy tinh và đƣợc gia công thủ công nên
giá thành khá cao. Thiết bị làm bằng thủy tinh nên dễ vỡ, trong đó các bộ phận của
thiết bị, nhất là các nút mài do đƣợc gia công thủ cơng nên chỉ cần làm vở một bộ
phận nào đó thì khó tìm đƣợc bộ phận khác có thể vừa khớp để thay thế.
1.2.2 Phƣơng pháp ngâm dầm [16]
Phƣơng pháp ngâm dầm đƣợc thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng cách trộn
hỗn hợp nguyên liệu với dung môi phù hợp theo tỉ lệ nhất định (tỉ lệ nguyên liệu :
dung môi là 1 : 5 hoặc là 1 : 10). Rót dung mơi tinh khiết vào bình chứa ngun
liệu. Giữ yên ở nhiệt độ phòng trong một ngày, để cho dung mơi xun thấm vào tế
bào thực vật và hịa tan các hợp chất tự nhiên. Quá trình đƣợc lặp lại nhiều lần bằng
cách thay dung mơi mới vào bình chứa, dịch trích đƣợc cho vào lọ bảo quản riêng.
Tiếp tục q trình trích cho đến khi trích kiệt mẫu ngun liệu. Bã sau cùng của q
trình trích ly đƣợc lấy ra bằng máy ép cơ học hoặc máy ly tâm.

Có thể tăng hiệu quả q trình trích ly bằng cách thỉnh thoảng đảo trộn hoặc
khuấy bằng máy khuấy từ. Mỗi lần ngâm chỉ cần 24 giờ là đủ, vì với một lƣợng
dung mơi cố định trong bình, mẫu ngun liệu chỉ hịa tan vào dung mơi đến đạt
mức bão hịa, có ngâm lâu hơn chỉ mất thời gian. Động lực của quá trình là sự
chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích trong ngun liệu với mơi trƣờng dung
môi.


 Ƣu điểm
- Nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi nên việc khảo sát ảnh hƣởng
của nhiệt độ lên q trình trích ly đƣợc thực hiện dễ dàng hơn.
- Kỹ thuật khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, dễ sử dụng nên có thể thao tác với
lƣợng lớn nguyên liệu và có thể áp dụng cho nhiều chất khác nhau.
- Thích hợp cho q trình trích ly thử nghiệm cũng nhƣ trong công nghiệp.
 Nhƣợc điểm:
- Thời gian trích ly dài, có thể kéo dài vài ngày đến vài tuần.
- Sử dụng nhiều dung môi hơn so với các phƣơng pháp khác.
1.2.3 Phƣơng pháp trích ly bằng dung mơi siêu tới hạn
1.2.3.1 Sơ lƣợc về cơng nghệ trích ly bằng dung môi CO2 siêu tới hạn [1, 2, 6,
17-21]
Năm 1861, Gore lần đầu tiên giới thiệu về khả năng hòa tan tốt naphtalen và
camphor trong CO2 lỏng. Vào các năm 1875 – 1876, Andrews một trong những
ngƣời đầu tiên nghiên cứu về trạng thái siêu tới hạn của CO 2, đã tiến hành đo và
cung cấp những giá trị áp suất và nhiệt độ tới hạn của CO 2 khá gần với các số liệu
hiện đại [19].
Các nghiên cứu về cơng nghệ trích ly các hợp chất thiên nhiên bằng dung môi
siêu tới hạn thực sự đã đƣợc bắt đầu từ những năm 1970 và đã mở ra khả năng áp
dụng vô cùng đa dạng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và môi trƣờng.
Đối với mỗi một chất đang ở trạng thái khí, khi bị nén đẳng nhiệt tới một áp
suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng và ngƣợc lại. Tuy nhiên, có một giá trị áp suất mà

tại đó, nếu tăng nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng khơng hóa hơi trở lại mà tồn tại ở
một dạng đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn. Vật chất ở trạng thái này có tính
trung gian, mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng [20].
Chất ở trạng thái siêu tới hạn có tỷ trọng tƣơng đƣơng nhƣ tỷ trọng của pha
lỏng. Nhƣng sự linh động của các phân tử lại rất lớn, sức căng bề mặt nhỏ, hệ số
khuếch tán cao giống nhƣ khi chất ở trạng thái khí.