Downloaded 416 times
Uploaded byThanh Nguyen
Carotene
Carotenoid là nhóm hợp chất có màu sắc đặc trưng, với tính chất hóa lý và hóa học đa dạng, như độ hòa tan trong lipid và sự nhạy cảm với oxi hóa. Phân loại carotenoid bao gồm carotene, lycopene, xanthophylls và nhiều dẫn xuất khác nhau, với β-carotene và lycopene là hai dạng phổ biến nhất. Carotenoid có vai trò quan trọng trong việc chống oxy hóa và hỗ trợ sức khỏe, tuy nhiên cần được bảo quản và chiết xuất cẩn thận để duy trì tính ổn định.
Carotene
- 1. 1.CAROTENOID 1.Tính chất vậtlý Ø Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi. Ø Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 2200C Ø Hòa tan trong chất béo,các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ. Ø Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid . Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng. Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại. Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường. Hình: sự biến đổi của carot trong chế biến 2.Tính chất hóa học Ø Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền vững với kiềm. Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác. Ø Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước. Ø Dễ bị oxi hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không. Ở nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời. Ø Carotenoid khi bị oxy hoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà. 3.Phân loại carotenoid. Có 2 cách để phân loại carotenoid . Dựa vào nguyên tố tạo thành chia carotenoid thành 2 loại: - Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen - Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll...
- 2. Còn nếu dựavào 6 C ở 2 đầu phân tử ta có các nhóm carotenoid không chứa vòng, chứa 1 vòng và chứa 2 vòng 3.1 Carotene a.C arotene: Hhình: trái cây giàu carotene Ø Carotene là chất màu thuộc nhóm màu carotenoid, trong đó β-carotene là loại quantrọng nhất và tìm thấy được nhiều trong rau củ. Ø β-carotenecó màu vàng, có nhiều trong cà rốt, các trái cây có màu vàng và các lọai rau màu xanh đậm. Chính màu vàng của β-carotene làm nền cho màu xanh của diệp lục tố đậm hơn ở các lọai rau giàu β-caroten Hình: trài cây giàu β-carotene Cấu tạo và phân loại:
- 3. - Carotene (C40H56) là một loại hidratcacbon chưa bão hòa, gồm 18 nguyên tử cacbon hình thành một hệ thống các liên kết đơn, đôi xen kẽ, có 4 nhóm CH3 mạch nhánh. - Các loại carotene quan trọng là α-carotene,β-carotene và γ-carotene. Trong cấu trúc hóa học của hợp chất beta-carotene có 11 liên kết đôi xen kẽ với các liênkết đơn tạo thànhchromophore làm carotene có màu đỏ hoặc cam. Tính chất hóa học và vật lý: - Carotene dễ bị oxi hóa ngoài không khí. - Không tan trong nước, chỉ tan trong lipit và cácdung môi hữu cơ. Carotene nguyên chất là các tinh thể đen có màu đỏ sáng của đồng và có ánh kim loại, dung dịch carotene có màu đỏ cam
- 4. Tác dụng - β-carotene là chất chống oxy hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống sự hình thành của các cục máu đông trong thành mạch máu. - Khi được hấp thu vào cơ thể, β-caroten chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo vệ niêm mạc mắt,tăng cường miễn dịch cơ thể. Trong các thử nghiệm cho rằng 30mg β-carotene mỗi ngày làm tăng tỷ lệ ung thư phổi và ung thư tuyến tiền liệt ở người hút thuốc và những người có tiền sử tiếp xúc với chất gây nghiện. b.Lycopene Cà chua gấc dưa hấu Hình: trái cây giàu lycopen Lycopene là một carotene màu đỏ tươi, được tìm thấy trong cà chua, các loại quả màu đỏ khác như cà rốt đỏ, dưa hấu và đu đủ (nhưng không có trong dâu tây) Cấu tạo
- 5. Giống như tấtcả các carotenoid, lycopene là một hydrocarbon không bão hòa đa (một anken không thế), là một tetraterpene lắp ráp từ tám đơn vị isoprene, hoàn toàn bao gồm cacbon và hydro Tính chất Lycopene không hòa tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ và các loại dầu. Nếu lycopene bị oxy hóa (ví dụ, bằng cách phản ứng với các chất tẩy trắng hoặc acid), các liên kết đôi giữa các nguyên tử carbon sẽ bị phá vỡ, tách các phân tử và loại bỏ các chromophore Công dụng Là một chất có vai trò trung hòa các chất hóa học gây lão hóa làn da. Ở thực vật, tảo, và các sinh vật quang hợp khác, lycopene là một chất trung gian quan trọng trong việc sinh tổng hợp của nhiều carotenoid 3.2Xantophyl - Xantophyl là nhóm sắc tố màu vàng sẫm,công thức phân tử chung của phân tử này là C40H56On (n từ 1-6). - Xantophyl ở thực vật bậc cao và tảo luôn đi kèm với caroten (thường là cứ 1 caroten có 2 Xantophyl ). Xantophyl là dẫn xuất của carotene, trong đó: Lutenin là dẫn xuất của α-caroten. Lutein có nhiều trong lòng đỏ trứng gà Hình: trứng gà Zeaxantin là dẫn xuất β-caroten,zeaxantin lần đầu tiên được chiết ra từ hạt ngô
- 6. a.Capxantin CTCT : C40H58O3(3, 3’ –dihydroxy–β,κ – carotene-6’ -one) Là chất màu vàng có trong ớt. Chiếm7/8 tất cả màu của ớt Là dẫn xuất của carotene nhưng màu mạnh hơn carotenoid khác 10lần. Trong ớt đỏ có nhiều hơn ớt xanh 35 lần b.Birxin Birxin là một tapocarotenoid được tìm thấy trong Annatto, một loại thực phẩm màu tự nhiên lấy từ hạt của cây achiote (Bixa nhuộm) Annatto hạt sắc tố chứa khoảng 5%, trong đó bao gồm bixin 70-80%
- 7. HÌNH : quảvà hạt Bixa orellana c.Astarxantin Astarxantin là một carotenoid. Nó thuộc về một nhóm lớn hơn được gọi là tecpen. Nó được phân loại như là một hoàng thể tố,có nghĩa là "sắc tố vàng". Astarxantin cũng là dẫn xuất của carotene và có tên gọi là 3,3`-dihidroxy-4,4-dixeto–β-carotene 4.Cơ chế chống oxy hóa của carotene: Hoạt tính chống oxi hoá Crotenoit (Car)là chất chống oxi hoá tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn phân tử 1O2 (oxy singlet) và các gốc tự do, khả năng này liên quan đến chiều dài hệ nối đôi liên hợp và năng lượng của trạng thái triplet. a.Bảo vệ quang hoá Carotenoit có khả năng bảo vệ quang hoá do có khả năng bắt giữ các chất nhạy quang ở trạng thái triplet ( 3Sens*) (electron quay cùng chiều) hoặc các oxy đơn phân tử. hv hv 1 3 Sens Sens* Sen* (1)
- 8. 3 Sens* + 3O2 Sens +1O2 (2) 3 Sens* + Car Sens + 3Car (3) 1 O2 + Car 3O2 + 3Car (4) 1 O2 được tạo thành trong các quá trình quang hoá, các phân tử của ozon với các hệ sinh học khác nhau thì có khả năng hoạt hoá protein, oxy hoá chất béo làm hỏng AND. Khả năng của carotenoit bắt giữ các 1O2 phụ thuộc vào số nối đôi liên hợp và cấu trúc phân tử của chúng. Các carotenoit có số nối đôi liên hợp lớn hơn 9 thì khả năng này cao. Trong cả hai phản ứng (3) và (4) , carotenoit triplet có thể dễ dàng mất năng lượng cho môi trường và trở về trạng thái ban đầu. Đặc tính này làm cho carotenoit là tác nhân rất hữu hiệu trong các phản ứng nhạy quang. 3 Ca Car + Q b.Phản ứng với các gốc tự do Một số dạng oxy hoạt động được tạo thành trong tế bào do quá trình trao đổi chất hoặc các quá trình khác theo sơ đồ sau: e-- e- e- e- O2 O2 H2O2 OH H2O Các dạng này có thể cắt đứt phân tử AND, các peroxyt của chất béo, thay đổi hoạt tính của enzim, khử trùng hợp các polysaccharit và tiêu diệt tế bào. Carotenoit có khả năng hạn chế tác hại của các gốc oxy tự do. β –caroten có khả năng bảo vệ tế bào nhờ khả năng ức chế quá trình oxy hoá chất béo do các gốc tự do gây ra. Theo giả thiết Burton G.W., Ingold K.V. (β-caroten: an unusual type of lipit antioxidant, science, 224, pp.569-573,1984): β-caroten + ROO β-carotene + ROOH(5) β-caroten + ROO ROO-β-caroten(6) β-caroten + O2 β-caroten-OO (7) β-caroten-OO + ROO sản phẩm (8)
- 9. Phản ứng củaB-caroten với peroxy tự do có thể tạo ra gốc carotenoit tự do (phản ứng 5), nhưng cũng có thể tạo gốc cộng hưởng bền giữa B-caroten với gốc peroxy (phản ứng 6). Khi áp suất oxy đủ lớn thì phản ứng của gốc carotenoit với oxy sẽ xảy ra để tạo thành gốc carotenoit-oxy (phản ứng 7). 5.Chiết suất và tinh chế carotenoit Sự phân bố các carotenoit trong động vật và thực vật không tuân theo quy luật tự nhiên nào. Trong rau xanh (rau ngót) có các β-carotenoit và các xantophyl như lutein, neoxanthin. Lycopen có nhiều trong cà chua. Trong gấc và cà rốt có α-caroten, β- caroten. Capsanthin là sắc tố đỏ của ớt, đặc biệt là trong ớt cựa gà (paprika). Màu vàng của lòng đỏ trứng là do có mặt lutein, zeaxanthin và 1 lượng nhỏ β-caroten. Thịt của cá hồi (saumon) là do màu hồng của astaxanthin. Tuỳ theo từng đối tượng nguyên liệu cụ thể mà lựa chọn dung môi chiết suất thích hợp.
- 10. Nguyên liệu Nghiền n-hexan Chiết tách MgCO3 Trung hòa Lọc Bã Cô đặc KOH Xà phồng hóa carotenoi d
- 11. Sơ đồ táchchiết carotenoid Các dung môi và hệ dung môi hữu cơ thường được sử dụng là axeton, axeton : n- hexan (4:6), n-hexan : izopropanol (3:2). EtOH : n-hexan (4:3) là hệ dung môi rất hiệu quả để tách chiết các từ cà chua (Lin và Chen, 2003). Người ta cũng thường sử dụng n- hexan và dietyl ete làm dung môi để chiết lutein và zeaxanthin từ hoa cúc vạn thọ. Nên chiết suất carotenoit từ nguyên liệu tươi, nếu là nguyên liệu khô thì nên hydrat hoá lại trước khi chiết. Đồng nhất mẫu chiết bằng phương pháp nghiền hoặc nghiền kết hợp với giã. Đối với các loại lá và các nguyên liệu khó chiết khác nên ngâm nguyên liệu vào dung môi chiết 15-30 phút trước khi nghiền để làm mềm thành tế bào, đồng thời tránh cho carotenoit khỏi bị đồng phân hoá và bị phân huỷ trong quá trình nghiền. Có thể bổ sung MgCO3 và các tác nhân trung hoà khác để trung hoà các axit hữu cơ có trong mẫu nhằm tránh sự phân huỷ và đồng phân hoá nếu việc chiết suất được tiến hành nhanh chóng ngay sau khi xử lý mẫu thì không những ngăn chặn được sự oxy hoá bởi xúc tác của ezim mà còn không cần thiết phải bổ sung tác nhân trung hoà. Việc lọc dịch chiết được thực hiện bằng phễu lọc thuỷ tinh (porosity 3, kích thước lỗ 20-30 μm) hoặc dùng phễu Buchner. Bã lọc được chiết lại cho đến khi mất màu, thường tiến hành chiết 3 lần.
- 12. Tiến hành táchnước và dung môi khỏi dịch chiết bằng cách bổ sung ete dầu hoả (điểm sôi 35-60oC), dietyl ete, n-hexan, diclorometan hoặc hỗn hợp của chúng. Xà phòng hoá bằng KOH, có bổ sung chất oxy hoá BHT (butyl hydroxytoluen) để loại clorophyl và các chất béo khác, thu carotenoit tổng. Để tách từng hợp chất carotenoit tinh khiết, người ta thường sử dụng phương pháp sắc ký cột mở (OCC) và HPLC điều chế. 6.Phân tích carotenoit Sắc ký bản mỏng là một phương pháp đơn giản, dễ thực hiện để phân tích định tính các hợp chất carotenoit dựa vào giá trị Rf trên sắc ký đồ bằng cách so sánh với sắc ký chuẩn. Sắc ký lỏng cao áp HPLC là phương pháp phân tích cho độ chính xác cao. Loại cột HPLC thường dùng để phân tích carotenoit là C18 nghịch đảo pha, dung môi chính thường dùng là axetonotrin và metanol. Một số dung môi khác cũng được sử dụng là THF (tetrahydrofuran), etyl axetat, hexan, axeton và nước. Để nhận biết các carotenoit, người ta thường dựa vào thời gian lưu và phổ UV tương ứng của các pic trong sắc ký đồ HPLC. Hầu hết các carotenoit đều có 3 đỉnh hấp thụ cực đại, chất nào trong phân tử có số nối đôi liên hợp càng nhiều thì các đỉnh hấp thụ cực đại càng ở bước sóng lớn hơn 7.Lưu ý khi tiến hành: Việc tách chiết sắc tố carotenoid là một điều khó khăn vì cần phải tránh sự tiếp xúc với ánh sáng, oxi, và nhiệt đô cao. Do đó cần phải tiến hành trong điều kiện ánh sáng mờ mờ và phải bảo quản sản phẩm trung gian trong bóng tối. Nếu có thể thì tiến hành trong điều kiện chân không hoặc trong môi trường khí trơ. Tránh để mẫu tiếp xúc với nhiệt độ cao, nên làm lạnh mẫu khi tiến hành bị gián đoạn. - Mẫu cần phải được khử nước trước khi tiến hành trích xuất. Bởi vì dư nước sẽ làm hạn chế sư trích xuất carotenoid. Việc sử dụng các chất lỏng để trích xuất cũng rất quan trọng và phụ thuộc vào loại carotenoid cần kiếm. Sử dụng hỗn hợp hexane/acetone làm chất lỏng trích xuất rất thuận tiện vì nó cũng được sử dụng trong quá trình kết tinh. - Một khi carotenoid đã được trích ly và cô lập, chúng có xu hướng không bền vững, khi các chất chống oxi hóa tự nhiên và các chất bảo vệ bị lấy đi.
- 13. - Có thểthêm vào một chất chống oxi hóa THPQ, hỗn hợp tocopheron...) để tăng tính bền vững của carotenoid. Sự hiện diện của kim loại và chất diệp lục cũng ảnh hưởng đến tính ổn định của sắc tố, nhưng vấn đề này đã được giải quyết nhờ dung dịch tách muối. - Sự khử muối có thể tạo ra các chất kết tủa, có thể loại bỏ được bằng phương pháp lọc và rửa lại cặn lọc bằng chất dùng trích ly để thu hồi triệt để sắc tố. - Khi mẫu đi qua cột sắc kí, thì sắc tố được phân lập bằng một hỗn hợp dung môi (hexane/acetone). Hỗn hợp này được sử dụng cho việc tạo tinh thể sau khi làm bão hòa bằng quá trình bốc hơi. II.CURCUMIN
- 14. Hình: cây nghệ 1.Kháiquát về curcumin: Curcuminoid là các hợp chất có tác dụng tạo nên màu vàng cho củ nghệ. Cùng với tinh dầu, các hợp chất curcuminoid tạo nên vị cay và mùi hăng đặc trưng cho củ nghệ. Ngoài ra curcuminoid còn bảo vệ nghệ chống lại sự xâm nhập của nấm và vi sinh vật Cấu tạo : Curcuminoid là các hợp chất của phenol có trong củ nghệ. Curcuminoid gồm chủ yếu là ba hợp chất tạo màu cơ bản cho củ nghệ, tồn tại trong củ nghệ với những tỉ lệ khác nhau và đều là những dẫn xuất dicinnamoylmethane: 1) 1,7-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione = diferuloylmethane = curcumin (CTHH: C21H20O6: C.A.S. number: 458-37-7, M = 368) 2) 1-(4-Hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione = p-hydroxycinnamoylferuloylmethane = demethoxycurcumin (CTHH: C20H18O5: C.A.S. number: 33171-16-3, M = 338) 3) 1,7-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione = p,p-dihidroxydicinnamoylmethane = bisdemethoxycurcumin
- 15. CTHH: C19H16O4: C.A.S.number: 33171-05-0, M = 308 Hình: Cấu trúc hóa học của curcuminoid, với I. Curcumin: R1 = R2 = OCH3 II. Demethoxycurcumin: R1 = OCH3, R2 = III. Bisdesdemethoxycurcumin: R1=R2=H Hình: Các hợp chất curcuminoid 2.Tính chất vật lý: Màu của curcumin bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự hiện diện của SO2 với nồng độ ≥ 10 ppm Curcumin không tan trong nước, tan trong cồn, aceton, metanol, dicloromethan, dicloetylen, benzen, acid acetic,
- 16. Dung dịch curcumintrong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bước sóng khoảng 420 – 430 nm Curcumin trích từ củ nghệ có dạng bột màu vàng, nhiệt độ nóng chảy 184 – 185 °C. Trong môi trường trung tính, dung dịch curcumin có màu vàng. Môi trường acid, dung dịch có màu vàng ánh lục (vàng chanh). Dung dịch có màu từ cam tới đỏ tím trong môi trường kiềm 3.Tính chất hóa học: • Khi đun curcumin với kiềm tạo thành vanilic acid và ferulic acid • Curcumin nóng chảy với kiềm cho protocatechuic acid ((OH)2C6H3COOH) • Oxy hóa bằng permanganat tạo thành vanilin • Tác dụng với hydroxylamin tạo dẫn xuất isoxozol • Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của curcumin cho hỗn hợp dẫn xuất hexahydro và tetrahydro hóa học 4.Cơ chế chống oxy hóa: Curcuminoid là hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa. Cả dịch trích lẫn curcumin đều có khả năng ngăn cản sự tạo các gốc tự do như superoxide, hydroxyl. Tính chống oxy hóa của curcumin là ngăn cản sự peroxide hóa các lipid trong cơ thể. Phản ứng peroxide hóa lipid là phản ứng gốc tự do dây chuyền, gồm các bước sau: Nguyên tử H bị tách ra khỏi acid béo chưa bão hòa (-CH) nhờ gốc tự do: -CH + R° → -C° + RH -C* + O2 → -C-O-O* • Phản ứng dây chuyền: gốc tự do peroxyl vừa hình thành tấn công acid béo kế cận: -C-O-O* + -CH → -C-O-O-H + -C* Quá trình tiếp diễn dẫn đến sự tích lũy các peroxide béo trong màng tế bào, làm màng tế bào không ổn định và cho phép sự xâm nhập của các ion có hại.
- 17. Gốc tự doperoxyl tấn công các ion cũng như protein màng tế bào. Một chất chống oxy hóa sẽ kết thúc chuỗi phản ứng dây chuyền bằng cách kết hợp và dập tắt các gốc tự do hay làm giảm sự tạo gốc tự do ngay từ đầu. Phân tích cấu trúc của curcumin thì nhóm OH trên vòng benzen giữ vai trò quan trọng cho khả năng chống oxi hóa của curcumin. Cơ chế chống oxy hóa của curcumin gồm một hay nhiều bước sau: • Dập tắt hay trung hòa các gốc tự do. • Tương tác với các tác nhân oxy hóa và ngăn cản chúng phát triển. • Kết hợp với oxi và làm giảm khả năng phản ứng oxi hóa. • Ngăn cản các enzym oxy hóa như cyctochromer P_450. • Tạo phức hay phá hủy tính oxy hóa của các ion kim loại như Fe. Curcumin còn ngăn ngừa bệnh tim mạch gây ra do sự co hẹp thành động mạch. Sự co hẹp này là do sự lắng đọng các mảng cholesterol bị oxi hóa cao tương ứng với mức độ các peroxode cao. Với người khỏe mạnh, dùng 500mg curcumin mỗi ngày, trong vòng 7 ngày lượng peroxide béo trong máu giảm 33%, tương ứng lượng cholesterol trong máu giảm 29%. 5.Trích ly bằng dung môi dễ bay hơi:
- 18. Nghệ Xử lý Bã Ether dầu hỏa Trích ly Tinh dầu Cạo rắn Bã rắn ethanol Trích ly Dung dịch Bay hoi dung môi curcuminoi Sơ đồ trích ly bằng dung môi d Xử lý củ nghệ Củ nghệ sau thu hoạch được sấy khô trong lò với không khí tuần hoàn ở nhiệt độ 50°C, đến khi đạt độ ẩm cuối cùng là 12%. Củ nghệ khô được nghiền bột. Kích thước hạt bột được quyết định bằng sàng rây Tyler. Sau đó, tiến hành quá trình phân hủy tinh
- 19. bột bằng enzym.Bột nghệ tiếp theo được sấy khô lần nữa bằng lò ở 50°C, độ ẩm đạt 10%. Trích ly bằng dung môi dễ bay hơi Thực chất của quá trình là trích ly tinh dầu trước bằng ether dầu hỏa nhằm loại tinh dầu, sau đó mới tiếp tục trích ly curcuminoid Quá trình trích ly được thực hiện với máy lắc MA 830. Bình thót cổ, bít kín bằng nút bần cao su, chứa 4g bột nghệ và 50ml ether dầu hỏa, được đem cân trước và sau quá trình trích ly nhằm xác định có sự mất mát dung môi trong khi trích hay không. Hỗn hợp chất rắn và dung môi này được khuấy trộn trong suốt quá trình trích ly. Sau đó, hỗn hợp được lọc chân không. Pha micelle (dung môi và tinh dầu) được chứa trong bình tối, đặt trong lò ở 40°C để làm bay hơi dung môi và thu tinh dầu. Lượng tinh dầu thu được tính bằng gram trong một gram nghệ khô. 7.Tách chiết curcumin bằng mày Soxhlet: Phương pháp này cũng là phương pháp dùng dung môi hữu cơ để trích l y curcuminoid từ củ nghệ bằng thiết bị Soxhlet. Phương pháp thường dùng trong phòng thí nghiệm. Củ nghệ được cắt nhỏ hay nghiền thành bột, cho vào bình trích ly nằm trên bình thót cổ chứa dung môi ethanol và dưới bình ngưng. Dung môi được đun nóng và ethanol bay hơi và di chuyển vào bình ngưng, tại đây hơi ethanol ngưng tụ thành lỏng và chảy nhỏ giọt vào bình trích ly có chứa nghệ nguyên liệu. Bình trích ly được thiết kế sao cho khi dung môi quanh mẫu đạt đến một mức nhất định, dung môi sẽ chảy tràn và nhỏ giọt trở lại vào bình thót cổ chứa dung môi đang sôi. Kết thúc quá trình trích ly, bình thót cổ có chứa dịch trích ethanol được đem đi bốc hơi dung môi ethanol. Phần rắn còn lại được đem cân và xác định phần trăm sản lượng curcuminoid thu được
- 20. Hình: máy Soxhlet 8.Tríchly bằng hơi nước: Củ nghệ Xử lý Bã Nước sạch Cạo rắn Nước nóng chưng lôi cuốn nước Lắng Cạo rắn Sấy Sơ đồ: trích ly củ nghệ bằng hơi nước curcuminoi d
- 21. a.Xử lý nguyênliệu củ nghệ Củ nghệ sau thu hoạch được phơi khô dưới ánh sáng mặt trời, đến khi độ ẩm đạt 69%. Phương pháp phơi khô được chọn vì không có sự thay đổi nào trong nguyên liệu thô so với phương pháp sấy khô bằng lò. Nghiền 1kg củ nghệ thành bột và trộn lẫn với hạt thủy tinh, nhằm ngăn chặn sự kết khối đặc của nguyên liệu trong thiết bị chưng cất. Sau đó, cho toàn bộ vào máy chưng cất. b.Chưng lôi cuốn hơi nước Thực chất quá trình là chưng tinh dầu trước để loại tinh dầu, sau đó mới thu curcuminoid. Hơi nước được sinh ra trong một nồi hấp với áp suất được kiểm soát, được cho đi vào thiết bị chưng cất có chứa bình chứa nguyên liệu và bình ngưng. Sau khi đi qua mẫu bột nghệ, hơi được ngưng lại bằng nước lạnh ở nhiệt độ phòng, được gom lại trong phễu tách cùng với tinh dầu đã được hơi nước mang theo ra. Hỗn hợp được để lắng trong một ngày; sau đó, tinh dầu được cho vào bình thót cổ nút chặt bằng nút cao su có quấn Teflon, bảo quản trong tủ lạnh. Sau khi trích xong tinh dầu, van phía dưới thiết bị chưng được mở ra để thu chất màu (curcuminoid) và các chất rắn lơ lủng khác bằng nước nóng (ống dẫn). Nước nóng sau đó được gom lại và để bảo quản lạnh trong một tuần, cho các chất rắn lơ lửng lắng xuống. Sau một tuần, nước được gạn đi, và phần cặn rắn được sấy khô trong lò ở 40°C. Sau khi sấy khô, phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC) được dùng để xác định lượng curcuminoid thu được trong phần rắn khô. Lượng curcuminoid tan trong nước gạn được xác định bằng phép ghi âm phổ (spectrophotometry) ở 425nm
- 22. 8. trích lybằng dung môi lưỡng cực: Củ nghệ Xử lý Dung dịch Trích ly chất lưỡng cực Gạn, lọc hay li Rắn tâm Rửa Nước Dịch lỏng Nước rửa Kết tinh Gạn, lọc hay li Nước tâm Rắn Sấy Curcumi nn Sơ dồ chiết tách bằng dung môi lưỡng cực Gạn, lọc hay li Kết tinh Rắn Nước tâm
- 23. a.Sơ lược vềquy trình: Rễ củ của cây nghệ được nghiền thành dạng bột, và được cho tiếp xúc trực tiếp v ới dung dịch chất lưỡng cực với dung môi nước, tạo một hỗn hợp dạng sệt trong thùng có hệ thống khuấy. Sau khi các thành phần trên được trộn đều với nhau, hỗn hợp dạng sệt được khuấy, lắc mạnh trong một khoảng thời gian đủ để quá trình trích curcuminoid diễn ra. Khoảng thời gian khuấy trộn phụ thuộc vào nồng độ chất lưỡng cực và tốc độ khuấy. Quá trình khuấy trộn ở một nhiệt độ cụ thể trong khoảng 00C -1000C, và ở áp suất khí quyển. Sau khi khuấy trộn, phần cặn lắng rắn được tách riêng khỏi dung dịch bằng cách gạn, lọc hay li tâm. Phần cặn này được rửa với nước và phần nước rửa kết hợp với dung dịch sau lọc được tiếp tục đi tái thu hồi curcuminoid. Dung dịch sau lọc được pha loãng với nước, nhằm đưa nồng độ chất lưỡng cực đến đủ thấp để kết tủa curcuminoid từ dung dịch. Quá trình pha loãng được thực hiện ở khoảng nhiệt độ 0 – 800C. Curcuminoid kết tủa được tách khỏi dung dịch bằng cách gạn, lọc hay li tâm. Sau đó curcuminoid được rửa với nước và sấy khô. Còn dung dịch chất lưỡng cực thu hồi trong bước này sẽ được cô đặc và tái chế để tiếp tục sử dụng. Ở biến thể của phương pháp này, sau khi lọc thu được hỗn hợp lỏng dung dịch chất lưỡng cực và curcuminoid, có thể tiếp tục tiến hành việc pha loãng với nước hoặc không. Sau đó, curcuminoid được tái thu hồi bằng việc trích ly tiếp tục với dung môi hữu cơ. Các dung môi hữu cơ này thuộc nhóm hydrocarbon thơm và béo như benzene, alkylated benzene, heptane, hexane, octane, cyclohexane, halogenated hydrocarbon, ketone, methyl isobutyl ketone; ester như ethylacetate, propylacetate; ether như diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether; cồn như butanol, hexanol; amide như phosphoamide, trioctyl phosphene; hay hỗn hợp của các chất trên b.Tác dụng của dung dịch chất lưỡng cực Cấu tạo của củ nghệ gồm: - Lớp ngoài cùng là lớp biểu bì (epidermis), cấu tạo từ các tế bào thuôn hình chữ nhật; - Tiếp theo là lớp tế bào dưới (hypodermis), gồm hai hay ba lớp tế bào nhu mô không đều nhau;
- 24. - Lớp thứ ba gồm khoảng sáu lớp tế bào hóa bần (cork cells) sắp xếp thành hàng xuyên tâm. Lớp tế bào này che chở lớp vỏ (cortex) và các thành phần bên trong; - Lớp cortex gồm các tế bào nhu mô vách mỏng chứa tinh bột, và các tế bào nhựa chứa curcuminoid và bó mạch; - Tiếp theo cortex là lớp vỏ trong (endodermis), gồm các tế bào thuôn chữ nhật chứa các giọt dầu; - Trụ bì (pericycle), sau vỏ trong, được cấu tạo từ một lớp các tế bào thuôn chữ nhật; - Phần trong cùng, hay trụ trung tâm, gồm bó mạch nối tiếp trụ bì, tế bào nhu mô chứa tinh bột, tế bào nhựa và bó mạch nằm rải rác trong vùng mô trung tâm. - Như vậy, curcuminoid hiện diện trong tế bào nhựa có mặt ở lớp cortex và trụ trung tâm. - Trong phương pháp này, quá trình nghiền củ nghệ làm xáo lộn lớp biểu bì, lớp dưới biểu bì và lớp tế bào hóa bần, giúp lớp tế bào nhựa chứa curcuminoid có thể lộ trực tiếp ra dung dịch chất lưỡng cực. - Ngoài ra, vì màng tế bào là lớp đôi phospholipid, chất lưỡng cực sẽ phá hủy lớp đôi này và thâm nhập vào nội bào, làm curcuminoid có khả năng tan nhanh hơn trong dung dịch chất lưỡng cực. - Lớp tế bào hóa bần được cấu tạo gồm lớp cellulose ngoài, lớp chất khô ở giữa và lớp cellulose trong. Chính lớp chất khô giữa làm tế bào bần hầu như hoàn toàn khôcó kh ả năng thấm nước. Dung dịch chất lưỡng cực phá thủng lớp chất khô giữa này và sau đó tới tế bào bần. Lớp tế bào bần bị xáo trộn , bị xoắn lại và là chất lưỡng cực xâm nhập vào các phần bên trong củ nghệ. Khi đó chất lưỡng cực không chỉ làm tế bào căng lên , mà còn giải phóng tế bào khỏi các cấu trúc kết nối của nó, giúp việc trích curcuminoid trong vùng trụ trung tâm dễ dàng hơn
- 25. Hình:Tác dụng dungmôi lưỡng cực Hình:Tế bào nghệ c.Các yếu tố ảnh hưởng quá trình và phương pháp đảm bảo hoạt tính Dung dịch chất lưỡng cực Chất lưỡng cực (hydrotrope): là những hợp chất alkyl mạch ngắn tan được trong nước, có tính amphipathic – có chứa cả phần tử háo nước (water-loving) và phần tử kị nước (fat-loving). Các chất lưỡng cực có thể sử dụng trong phương pháp: các muối Na, K, Ca, Mg, ammonium của alkyl benzene sulfonate, như benzene sulfonate, toluen sulfonate, xylene sulfonate, ethyl benzene sulfonate, styrene sulfonate, …; của alkyl polyglycol sulfate và phosphate như methyl cellosolve sulfate, ethyl cellosolve sulfate, … . Tính chọn lọc của chất lưỡng cực đối với curcuminoid trong tế bào có thể là do c ấu trúc phenolic của chúng. Mức độ xáo trộn lớp tế bào hóa bần của củ nghệ cũng phụ thuộc vào tính chất củ a chất lưỡng cực; cumene sulfonate thì hầu như làm phá hủy hoàn toàn lớp tế bào hóa bần, butyl mono glycol sulfate (BMGS) thì phá hủy ít hơn nhưng làm xoắn nhiểu hơn, trong khi với Natri salicylate hay para-toluen sulfonate acid (PTSA) hay Natri saccharine thì ảnh hưởng không nổi bật.
- 26. Khả năng xâmnhập hiệu quả cũng phụ thuộc vào bản chất chất lưỡng cực; cume ne sulfonate thâm nhập tế bào nghệ với phạm vi lớn nhất, sau đó là BMGS, Natri salicylate, PTSA và Natri saccharine. Cumene sulfonate thâm nhập tốt nhất nhưng lại ít tính chọn lọc, trong khi BMGS cho thấy khả năng xâm nhập cao và tính chọn lọc với curcumin cao hơn. Điều này giải thích sự khác nhau về hiệu quả trích ly của các chất lưỡng cực khác nhau; BMGS cho lượng curcuminoid tái thu hồi cao nhất với độ tinh khiết cao nhất, tiếp theo là Natri salicylate và cumene sulfonate. PTSA và Natri saccharine cho mức thâm nhập và tính chọn lọc vừa phải, cho lượng sản phẩm thấp hơn. Theo nghiên cứu ủa Gaikar (2001): Các chất lưỡng cực khác nhau dùng để trích ly Chất lưỡng cực (muối của Natr Curcuminoid % Trích ly % Độ tinh khiết i) Butyl mono glycol sulfate 51.5 97.0 (Na-BMGS) Cumene sulfonate (Na-CS) 38.56 90.7 Salicylate (Na-S) 50.79 89.2 p-Toluen sulfonate acid (Na- 13.79 79.3 PTSA) Như vậy, trong trường hợp trích curcuminoid từ Curcuma longa, Na-BMGS và NaS cho sản lượng tốt nhất với tính chọn lọc cao. Mặc dù khả năng chọn lọc của Na-CS cao nhưng sản lượng lại rất thấp. Nồng độ chất lưỡng cực: trong khoảng 0.1 mol/l đến 5.0 mol/l. Kích thước của hạt bột nghệ: tốt nhất là các kích thước từ số 5 đến 300. Nhiệt độ thực hiện quá trình trộn bột nghệ với dung dịch chất lưỡng cực: trong khoảng 0-1000C, tốt nhất là ở nhiệt độ phòng 300C. Thời gian trộn và trích ly curcuminoid: 15 phút đến 24 giờ, tùy vào nồng độ chất lưõng cực và tốc độ khuấy trộn. Nhiệt độ thực hiện pha loãng thu hồi curcuminoid: trong khoảng 0-800C, tốt nhất là 20-300C.
- 27. d.Các lợi thếcủa phương pháp Đây là một phương pháp trích ly curcuminoid đơn giản có tể thực hiện trong thực tế. Số bước của quá trình trích ly được giảm xuống cũng như các điều kiện để thực hiện đơn giản hơn, dẫn đến giảm chi phí sản xuất. Dung dịch chất lưỡng cực có thể được tái sử dụng, làm giảm chi phí về hóa chất. Quá trình có thể được tiến hành ở các điều kiện nhiệt độ ôn hòa. Đây là một cải tiến so với các phương pháp trước đây vì không làm thoái hóa curcuminoid và các hóa chất khác khi nhiệt độ cao. Bước đầu tiên của quá trình được tiến hành mà không cần sử dụng bất cứ một dung môi hữu cơ nào. Đây cũng là một cải tiến vì giúp giữ được độ tinh khiết của curcuminoid. IV. Một số laoị rau có khả năng phòng chống lão hóa: Tên rau ảnh minh học Chất chống oxi hóa trong 100g rau Súp lơ Xơ:2.6g Vitamin A:31μg Β-carotene: 381μg Vitamiin C:89.2 mg Vitamin E:0.82mg Lutein và Zeaxanthin:1121μg Sắt: 0.73mg Kẽm:0.41mg
- 28. Rau diếp giàu vitamin A và kali giúp bảo vệ da tự nhiên. Vitamin A giúp hồi sinh sức sống cho da trong khi kali sẽ ngăn chặn tình trạng mất nước, giúp da mịn màng. Xơ; 2.1g Vitamin A:290μg Vitamin C:24mg Sắt: 0.97mg Kali:247mg Bắp cải Bắp cải chứa nhiều vitamin C và xơ, thúc đẩy sự nhu động của vị tràng, giữ cho hệ thống tiêu hoá được được thông suốt, đồng thời hỗ trợ thải độc. Vitamin C:32mg Chất xơ: 2.3g