TÁCH CHIẾT SAPONIN TỪ QUẢ BỒ HÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẤM KIỆT

T Á C H C H I Ế T S A P O N I N T Ừ Q U Ả B Ồ H Ò N

vectorstock.com/28062440

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ I NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI TÁCH CHIẾT SAPONIN TỪ QUẢ BỒ HÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẤM KIỆT, VÕ HỒNG PHA WORD VERSION | 2022 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

OF FI

CI

AL

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ I

NH ƠN

NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

TÁCH CHIẾT SAPONIN TỪ QUẢ BỒ HÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẤM KIỆT

Người hướng dẫn: TS. TẠ NGỌC LY Sinh viên thực hiện: VÕ HỒNG PHA Số thẻ sinh viên: 107180331 Lớp: 18SH

Đà Nẵng, 2021 i

DẠ Y

M

KÈ QU Y NH ƠN

AL

CI

OF FI

DẠ Y

M

KÈ QU Y NH ƠN

AL

CI

OF FI

AL

TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện: Võ Hồng Pha Số thẻ SV: 107180331

Lớp: 18SH

OF FI

Nội dung chính của đồ án có 3 chương chính, bao gồm:

CI

Tên đề tài: Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt.

Chương 1: Tổng quan tài liệu. Nội dung bao gồm tổng quan về tách chất như tách cơ học, lọc, trích li, chưng cất, sắc ký hấp phụ; tổng quan về phương pháp ngấm kiệt; tổng quan về bồ hòn.

Chương 2: Quy trình công nghệ. Nội dung bao gồm chọn quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ tách chiết bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt.

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

Chương 3: Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nội dung bao gồm thiết bị và hóa chất cần dùng trong phòng thí nghiệm, các bước tiến hành, kết quả và kết luận.

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

AL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 1

CI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Số thẻ sinh viên: 107180331

Lớp: 18SH

Ngành: Công nghệ sinh học

Khoa: Hóa

OF FI

Họ tên sinh viên: VÕ HỒNG PHA

NH ƠN

1. Tên đề tài đồ án: “Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt” 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Nguyên liệu: Quả bồ hòn 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Tóm tắt - Nhiệm vụ đồ án công nghệ 1

QU Y

- Lời cảm ơn - Cam đoan - Mục lục - Danh mục bảng, hình ảnh - Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quan tài liệu

KÈ

Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): Họ tên người hướng dẫn: TS. Tạ Ngọc Ly Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 07/01/2021.

Ngày hoàn thành đồ án: 29/04/2021. Đà Nẵng, ngày 29 tháng 04 năm 2021

DẠ Y

5.

6.

7.

8.

M

- Chương 2: Quy trình công nghệ - Chương 3: Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm - Kết luận - Tài liệu tham khảo

Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

(ký và ghi rõ họ tên)

TS. Lê Lý Thùy Trâm

TS. Tạ Ngọc Ly

AL

LỜI NÓI ĐẦU

CI

Để hoàn thành đồ án tốt ngiệp, ngoài sự nổ lực của bản thân, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, bạn bè đã quan tâm và giúp đỡ em rất nhiều. Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trường Đại Học

OF FI

Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy cô bộ môn nói riêng đã truyền đạt những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian vừa qua. Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy TS. Tạ Ngọc Ly, người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo để em có thể hoàn thành đề tài này.

Tiếp theo em xin cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ và hỗ trợ rất nhiệt tình trong suốt

NH ƠN

quá trình thực hiện đồ án.

Tuy nhiên, do vốn kiến thức của em còn nhiều hạn chế, mặc dù em đã cố gắng

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

hết sức nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chổ chưa được chính xác, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ quý thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn!

i

AL

CAM ĐOAN

CI

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là của em dựa trên sự nghiên cứu, tìm hiểu từ các số liệu thực tế, các bài nghiên cứu khoa học và được thực hiện theo đúng sự

OF FI

chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn. Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn từ các nguồn tài liệu nằm trong danh mục tài liệu tham khảo.

Em xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về lời cam đoan của em.

Võ Hồng Pha

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

Đà Nẵng, ngày 29 tháng 04 năm 2021 Sinh viên thực hiện

ii

AL

MỤC LỤC

CI

Tóm tắt

Lời nói đầu và cảm ơn Lời cam đoan liêm chính học thuật Mục lục

Mở đầu Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1. Tổng quan về tách chất 1.1.1. Cơ học 1.1.1.1. Khái niệm

NH ƠN

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ

OF FI

Nhiệm vụ đồ án

i ii iii v Trang 1 2 2 2 2 2

1.1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

3

1.1.1.4. Ứng dụng

3

1.1.2. Lọc

QU Y

1.1.1.2. Đặc điểm, quá trình

3 3

1.1.2.2. Quá trình

4

KÈ

M

1.1.2.1. Khái niệm

4

1.1.2.4. Ứng dụng

5

1.1.3. Trích li

5

1.1.3.1. Khái niệm

5

1.1.3.2. Quá trình

5

1.1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

6

DẠ Y

1.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

iii

1.1.3.4. Ứng dụng

AL

6

1.1.4. Chưng cất

7 7

CI

1.1.4.1. Khái niệm 1.1.4.2. Quá trình

OF FI

1.1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1.1.4.4. Ứng dụng 1.1.5. Sắc ký hấp phụ 1.1.5.1. Khái niệm 1.1.5.2. Đặc điểm, quá trình

NH ƠN

1.1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1.1.5.4. Ứng dụng

7 7 8 8 8 8 9 9

1.2. Tổng quan về phương pháp ngấm kiệt (ngâm nhỏ giọt)

9

1.2.1. Giới thiệu

9

1.2.2. Đặc điểm

1.2.4. Ứng dụng

QU Y

1.2.3. Quá trình

10 10 11

1.3. Tổng quan về bồ hòn

11

1.3.1. Đặc điểm

11

1.3.2. Phân loại

M

1.3.3. Phân bố

KÈ

1.3.4. Giá trị

12 12 12 14

Chương 2: Quy trình công nghệ

16

2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ

16

DẠ Y

1.3.5. Các sản phẩm từ bồ hòn

2.1.1. Nhận xét và chọn quy trình công nghệ

16

2.1.2. Quy trình

16

2.2. Thuyết minh

17

iii

17

AL

2.2.1. Làm khô 2.2.2. Nghiền

17 17

CI

2.2.3. Ngâm chiết với ethanol 60% 2.2.4. Lọc lấy dịch chiết

2.2.6. Sấy Chương 3: Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm 3.1. Dụng cụ và hóa chất 3.1.1. Dụng cụ

OF FI

2.2.5. Cô quay

17 18 19 19 19 19

3.2. Cách tiến hành

NH ƠN

3.1.2. Hóa chất

17

19

3.3. Định tính và định lượng saponin trong sản phẩm

19

3.3.1. Định lượng

19

3.3.2. Định tính

KẾT LUẬN

QU Y

3.4. Kết quả và nhận xét

20 21 22

DẠ Y

KÈ

M

TÀI LIỆU THAM KHẢO

19

iii

AL

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

HÌNH 1.2 Đun sôi chất lỏng để thu được chất tan.

HÌNH 1.3 Quá trình lọc trong phòng thí nghiệm.

HÌNH 1.4 Sơ đồ nguyên tắc trích li.

HÌNH 1.5 Quá trình chưng cất đơn giản.

OF FI

HÌNH 1.1 Gạn chất lỏng để thu được chất rắn.

CI

BẢNG 1.1 Công thức hóa học và khối lượng phân tử của các saponin có trong quả bồ hòn.

14 2 3 4 6 7 13

HÌNH 1.7 Các sản phẩm từ bồ hòn.

15

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

HÌNH 1.6 Công thức cấu tạo saponin.

v

AL

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

CI

MỞ ĐẦU

OF FI

Saponin là một chất tẩy rửa có hoạt tính bề mặt cao, nó có trong nhiều loại dược liệu, thảo mộc như bồ hòn, bồ kết,…. Trong dân gian thì quả bồ hòn đã được dùng để rửa chén, giặt đồ, gội đầu, làm thuốc đông y,… Nhưng với sự ra đời của các chất tẩy rửa hóa học thì việc sử dụng các chất tẩy rửa sinh học dần bị lãng quên.

NH ƠN

Ngày nay, việc dùng các chất tẩy rửa có sẵn, tiện lợi nhưng độc hại trên thị trường dần được nhận thức khi mà các hiện tượng ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, biến đổi khí hậu... đang diễn ra và đe dọa cuộc sống con người từng ngày thì các sản phẩm thiên nhiên từ bồ hòn đã được nhiều người tìm tòi, thử nghiệm và nghiên cứu nhằm thay thế các chất tẩy rửa độc hại và ứng dụng được nhiều hơn vào thực tế.

Có rất nhiều phương pháp tách chiết saponin từ quả bồ hòn như ngâm, ngấm kiệt, lên men, ngâm kết hợp vi sóng,… Nhưng để chiết kiệt saponin có trong quả bồ hòn, năng suất cao và dễ thực hiện thì phương pháp ngấm kiệt tuần hoàn là lựa chọn thích hợp.

Nguyên liệu là quả bồ hòn đã tách hạt.

Hiện nay, việc sản xuất chất tẩy rửa từ bồ hòn còn thô sơ, nồng độ saponin có trong sản phầm không cao. Quả bồ hòn chỉ được ngâm hoặc xay thành bột sau đó sử dụng liền nên nồng độ saponin trong sản phẩm không cao. Hạn sử dụng của các sản phẩm hiện nay đều ngắn không để lâu được.

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

Xuất phát từ tình hình đó, em được giao đề tài “Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt”.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

1

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

CI

1.1. Tổng quan về tách chất

OF FI

Phương pháp tách chất được sử dụng để tách hỗn hợp thành các nguyên tố hoặc hợp chất cấu thành của nó. Hỗn hợp chứa các nguyên tố hoặc hợp chất không kết hợp với nhau về mặt hóa học.

Bằng cách tách các thành phần của hỗn hợp, chúng ta có thể tìm ra đặc tính của các chất đã biết, chưa biết từ hỗn hợp và có thể sử dụng chúng để sản xuất các chất hữu ích trong cuộc sống của chúng ta.

Tùy theo tính chất lý hóa của các chất trong hỗn hợp mà ta có thể lựa chọn kỹ thuật tách thích hợp nhất để cô lập chúng ra khỏi hỗn hợp.[1]

NH ƠN

1.1.1. Cơ học 1.1.1.1. Khái niệm

Sử dụng các lực cơ học để tác động lên hỗn hợp chất cần tách như dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm,... để tách chất lỏng ra khỏi hỗn hợp thu được chất rắn.

Các quá trình phụ thuộc chủ yếu vào lực vật lý để đạt được sự phân tách các thành phần mong muốn được sử dụng khá phổ biến trong hầu hết các giai đoạn của ngành công nghiệp thực phẩm. Các quá trình này thường được gọi là phân tách cơ học và bao gồm lọc, lắng và ly tâm. Mỗi quá trình này bao gồm việc tác dụng một lực lên chất lỏng cần quan tâm, dẫn đến tách các thành phần sản phẩm do phản ứng khác nhau của các thành phần với lực tác dụng.[2] Đặc điểm, quá trình

QU Y

1.1.1.2.

Các đặc điểm chính của phương pháp tách chất cơ học là: đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo trì, không cần xử lí trước nguồn nguyên liệu nhưng không tách chất triệt để. Không áp dụng cho việc phân tách các thành phần trong pha đồng nhất, không linh hoạt. Ép là quá trình tách lỏng-rắn trong vật liệu hoặc định hình-biến dạng vật liệu.

M

Sàng là sự tách các hỗn hợp tạo thành các chất do các kích thước hạt khác nhau.[3]

DẠ Y

KÈ

Gạn là một cách thô sơ để tách chất rắn không hòa tan khỏi chất lỏng, khi chất lỏng được đổ đi và thu lại trong một bình chứa khác. Lưu ý rằng chất rắn không hòa tan có thể lắng xuống khi để yên và phương pháp này không hiệu quả để thu được chất lỏng trong suốt từ hỗn hợp, đặc biệt khi chất rắn không hòa tan rất mịn và nhẹ. Quá trình được mô tả ở hình 1.1.[1]

SVTH: Võ Hồng Pha

Hình 1.1 Gạn chất lỏng để thu được chất rắn GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

2

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

OF FI

CI

AL

Bốc hơi là trong trường hợp không cần thu dung môi, dung môi được đun sôi và thoát ra ngoài không khí trong khi chất tan được giữ lại trong bình chứa. Lưu ý rằng phương pháp này không thích hợp để sử dụng cho các chất tan có thể bị phân hủy khi đun nóng (ví dụ: Đồng II sunfat).[1]

NH ƠN

Hình 1.2 Đun sôi chất lỏng để thu được chất tan

1.1.1.3.

QU Y

Li tâm là quá trình cơ học sử dụng lực ly tâm để tách các hạt ra khỏi dung dịch theo kích thước, hình dạng, mật độ, độ nhớt trung bình và tốc độ rôto. Phần chất rắn co trong hỗn hợp di chuyển ra khỏi trục của máy ly tâm, trong khi chất lỏng trong hỗn hợp di chuyển về phía trục. Các nhà hóa học và sinh học có thể tăng lực hấp dẫn hiệu dụng của ống nghiệm để kết tủa di chuyển nhanh chóng và đầy đủ xuống đáy ống. Phương pháp ly tâm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và phòng thí nghiệm. Quá trình này không chỉ được sử dụng để tách hai chất trộn lẫn mà còn để phân tích các đặc tính thủy động lực học của các đại phân tử. Đây là một trong những phương pháp nghiên cứu quan trọng và được sử dụng phổ biến nhất trong sinh hóa, tế bào và sinh học phân tử.[4] Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách cơ học như là tính chất vật liệu, thiết bị, thao tác, cung cấp năng lượng, áp lực ép, vận tốc ép.

1.1.1.4.

Ứng dụng

KÈ

M

Tách bằng phương pháp cơ học có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như là: Tách phế liệu sắt thép trong quá trình xử lý chất thải hoặc loại bỏ kim loại khỏi hỗn hợp bụi để bảo vệ thiết bị hạ nguồn. Sản xuất các sản phẩm từ sữa, bia, rượu, nước trái cây, hóa chất tốt và làm sạch dầu ăn và dầu khoáng. Tách bùn nước thải, làm rõ và phân loại các thành phần thực phẩm khác nhau hoặc tách sinh khối. Tách khoáng chất, vật liệu xây dựng, bột cá, viên nén gỗ, phân bón, tái chế và rác thải sinh hoạt.[3] Ép nước mía trong sản xuất đường. Dịch trong sản xuất tinh bột khoai mì. Tạo hình sản phẩm.

DẠ Y

1.1.2. Lọc 1.1.2.1.

Khái niệm

Lọc là một hoạt động vật lý, sinh học hoặc hóa học để tách chất rắn và chất lỏng ra khỏi hỗn hợp bằng môi trường lọc có cấu trúc phức tạp mà chỉ chất lỏng mới có thể đi qua. Các hạt rắn không thể đi qua môi trường lọc vì quá kích thước gọi là cặn (hay bã) và chất lỏng đi qua được gọi là dịch lọc .

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

3

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

Có nhiều phương pháp lọc khác nhau và đều nhằm đạt được sự phân tách các chất. Sự phân tách đạt được nhờ một số dạng tương tác giữa chất hoặc vật cần loại bỏ và bộ lọc. Chất đi qua bộ lọc phải là chất lỏng hoặc chất khí. Phương pháp lọc khác nhau tùy thuộc vào chất rắn được hòa tan trong pha chất lỏng hay lơ lửng dưới dạng chất rắn.

Quá trình

OF FI

1.1.2.2.

CI

Có một số kỹ thuật lọc tùy thuộc vào kết quả mong muốn, cụ thể là lọc nóng, lạnh và chân không. Mục đích chính là loại bỏ tạp chất khỏi hỗn hợp hoặc để cô lập chất rắn khỏi hỗn hợp.[5]

NH ƠN

Trong phòng thí nghiệm thì ta sử dụng là giấy lọc. Giấy lọc được gấp lại và đặt lên phễu lọc. Hỗn hợp lỏng-rắn được đổ lên giấy lọc. Sử dụng giấy lọc có các lỗ có kích thước nhỏ hơn các hạt rắn (và lớn hơn kích thước của các phân tử chất lỏng), chất lỏng (hoặc dung môi) phải đi qua giấy lọc và được thu gom bằng một bình chứa đặt tại đáy phễu lọc.[1]

Hình 1.3 Quá trình lọc trong phòng thí nghiệm

1.1.2.3.

M

QU Y

Khi lọc, theo lý thuyết những hạt rắn có kích thước lớn hơn lỗ lọc (lỗ mao quản của vách ngăn) sẽ bị giữ lại trên bề mặt vật ngăn, còn những hạt có kích thước bé hơn sẽ chui qua lỗ lọc. Tuy nhiên, thực tế cũng không hẳn như vậy, chỉ có một số hạt có kích thước bé hơn là chui qua lỗ lọc, còn một số hạt tuy có kích thước bé hơn lỗ lọc nhưng vẫn không chui qua được lỗ lọc. Sở dĩ như vậy là do tính chất bắc cầu của các hạt qua cửa lỗ nên các lỗ mao quản sẽ bị bé dần lại. Khi lớp bã trên bề mặt vật ngăn dày lên thì trở lực cũng tăng, đến một lúc nào đó toàn bộ mao quản sẽ bị lấp kín và nước trong sẽ không đi qua vật ngăn được, do đó người ta phải tìm cách lấy bã ra một cách liên tục hoặc gián đoạn, đôi khi cần phải rửa bề mặt vật ngăn.[6] Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

KÈ

Những yếu tố cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lọc gồm: Huyền phù: khối lượng, kích thước, bề mặt, dạng, tính ỳ và độ phân tán của hạt trong huyền phù; nhiệt độ, độ nhớt, tính điện ly của lỏng, trọng lượng riêng của nước trong và bã.

DẠ Y

Vách lọc (gồm vật ngăn và bã): thể tích, kích thước, chiều dài mao quản, dạng mao quản, trở lực của vách lọc.

Một số yếu tố khác: chênh lệch áp suất ở hai đầu vách lọc, vận tốc dòng chảy qua vách lọc, tính chất của bã, chế độ chảy của dòng chất lỏng.

Những yếu tố trên độc lập với nhau, nhưng có quan hệ và ảnh hưởng lẫn nhau.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

4

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

1.1.2.4.

Ứng dụng

OF FI

CI

AL

Mặc dù lọc là một kỹ thuật tách quan trọng trong phòng thí nghiệm, nhưng nó cũng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ như: Pha cà phê bao gồm việc cho nước nóng qua cà phê xay và bộ lọc. Cà phê lỏng là dịch lọc. Việc ngâm trà cũng giống nhau, cho dù bạn sử dụng trà túi lọc (giấy lọc) hay trà bóng (thông thường, một bộ lọc kim loại). Thận là một ví dụ về một bộ lọc sinh học. Máu được lọc bởi cầu thận. Các phân tử thiết yếu được tái hấp thu trở lại máu. Máy điều hòa không khí và nhiều máy hút bụi sử dụng bộ lọc HEPA để loại bỏ bụi và phấn hoa trong không khí. Nhiều bể cá sử dụng bộ lọc có chứa các sợi có chức năng thu giữ các hạt. Bộ lọc vành đai thu hồi kim loại quý trong quá trình khai thác. Nước trong tầng chứa nước tương đối tinh khiết vì nó đã được lọc qua cát và đá thấm trong lòng đất.[5] 1.1.3. Trích li 1.1.3.1.

Khái niệm

1.1.3.2.

Quá trình

Sơ đồ nguyên tắc trích li:

NH ƠN

Trích li là quá trình tách hoàn toàn hay một phần chất hòa tan trong hỗn hợp chất lỏng hay chất rắn đồng nhất bằng một chất lỏng khác - gọi là dung môi. Dung môi trích li gọi là dung môi thứ cấp, còn dung môi có chứa chất hòa tan gọi là dung môi sơ cấp. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác thì gọi là trích li lỏng – lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích li rắn – lỏng.[7]

Ta xét quá trình trích li cấu tử A từ dung dịch (A-B) bằng dung môi S, trong đó:

QU Y

- A tan vô hạn trong B và S. Cấu tử A là cấu tử phân bố.

- B và S tan hữu hạn với nhau. B dung môi đầu (dung môi sơ cấp); S dung môi mới (dung môi thứ cấp).

Quá trình trích li gồm ba giai đoạn chính:

KÈ

M

Giai đoạn một: trộn lẫn dung dịch đầu (gồm dung môi đầu B và cấu tử phân bố A) với dung môi thứ S. Khi hai pha tiếp xúc nhau thì phần lớn cấu tử A và một phần nhỏ cấu tử B sẽ hòa tan trong dung môi S tạo thành pha trích (Extract) (tức là pha sử dụng dung môi S để trích lấy cấu tử A ra), phần dung dịch còn lại chủ yếu là dung môi sơ B, một ít cấu tử A và ít dung môi thứ S (vì S hòa tan hạn chế trong B) tạo thành pha Raphinat (pha raphinat là pha còn lại sau khi đã được lọc, được loại bỏ, được thay cấu tử A, hay còn goi là dịch bã). Qua trình khuyếch tán cấu tử A từ dung dịch vào dung môi thứ cấp sẽ dừng lại khi đạt được cân bằng giữa hai pha.

DẠ Y

Giai đoạn hai: tách hai pha, vì hai pha có khối lượng riêng khác nhau nên được tách ra dễ dàng bằng phương pháp lắng.

Giai đoạn ba: giai đoạn hoàn nguyên dung môi: - Tách dung môi thứ S ra khỏi cấu tử phân bố A. Pha trích: S, A, B.

- Tách dung môi thứ S và dung môi sơ B. Pha raphinat: S, B, A (trường hợp này có thể có hoặc không).

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

5

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

NH ƠN

OF FI

CI

AL

Sơ đồ nguyên tắc trích li:

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên tắc trích li Như vậy để tách một hỗn hợp lỏng đồng nhất bằng phương pháp trích li thì phức tạp hơn nhiều so với phương pháp chưng luyện, nhưng trong nhiều trường hợp thì trích li có nhiều ưu điểm hơn như là trích li được tiến hành ở nhiệt độ thường nên thích hợp với những chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao; có thể tách được những dung dịch đẳng phí và những dung dịch có độ bay hơn tương đối gần nhau; với những dung dịch quá loãng thì dùng trích li sẽ tiết kiệm hơn.

1.1.3.3.

QU Y

Sau khi trích li, để nhận được cấu tử nguyên chất ta cần phải tách dung môi thứ cấp ra khỏi chất tan bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng thường bằng phương pháp chưng luyện. Vì vậy để tiết kiệm nhiệt lượng ta cần chọn dung môi thứ cấp có: hệ số khuyếch tán lớn, để tăng vận tốc của quá trình truyền chất; nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi nhỏ, để tiết kiệm nhiệt lượng khi chưng; áp suất hơi bão hòa lớn, để tăng độ bay hơi; không độc, không gây ăn mòn thiết bị; không tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch; rẽ tiền, dễ kiếm.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

KÈ

M

Chất lượng và hiệu quả của một quá trình trích li phụ thuộc chủ yếu vào dung môi, nên yêu cầu chung của dung môi là: có tính hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách, không hoặc hòa tan ít các cấu tử khác; khối lượng riêng của dung môi khác xa khối lượng riêng của dung dịch, vì khi có sự chênh lệch khối lượng riêng lớn thì sự chuyển động của dung môi trong dung dịch lớn làm tăng năng suất của thiết bị, và theo thời gian thì sự chênh lệch này sẽ giảm.[7]

DẠ Y

1.1.3.4.

Ứng dụng

Quá trình trích li được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp hóa chất và thực phẩm. Mục đích:[7] - Tách cấu tử quí. Ví dụ tách penixilin từ các hỗn hợp lên men, chiết uranylnitrat từ dung dịch axit nitric bằng trialkylphotphat.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

6

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

- Thu được dung dịch có nồng độ đậm đặc. Ví dụ tách axit acetic bằng etylacetat từ dung dịch loãng, làm sạch dầu động, thực vật.

- Phân tách một hỗn hợp đồng nhất thành các cấu tử riêng biệt. Ví dụ tách phenol từ nước thải bằng butylacetat (hay bằng benzen, hoặc bằng izopropylen).

1.1.4.1.

CI

1.1.4. Chưng cất Khái niệm

OF FI

Chưng là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng (cũng như hỗn hợp khí hóa lỏng) thành những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Để thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao, người ta tiến hành chưng nhiều lần gọi là chưng luyện. Khi tiến hành chưng hay chưng luyện cần phân biệt theo: - Áp suất làm việc: chân không, áp suất thường hay áp suất cao.

- Số cấu tử trong hỗn hợp: hệ hai cấu tử, hệ ba cấu tử hoặc số cấu tử ít hơn 10 và hệ nhiều cấu tử (số cấu tử lớn hơn 10).

NH ƠN

- Phương thức làm việc: liên tục hay gián đoạn.

Ngoài ra, còn phân biệt các phương thức chưng đặc biệt: Chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng trích li, hay chưng đẳng phí . Quá trìng chưng được thực hiện trong vùng chuyển pha lỏng – hơi, tức là có sự qua lại giữa bay hơi và ngưng tụ.[7] 1.1.4.2.

Quá trình

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

Trong hỗn hợp có nhiều chất thì quá trình chưng cất sẽ có nhiều điểm sôi khác nhau.

Khi đun hỗn hợp đến nhiệt độ sôi của chất có nhiệt độ sôi thấp nhất trong hỗn hợp thì chất đó sẽ bay hơi và qua ống sinh hàn để ngưng tụ vào lại bình hứng. Ta sẽ tách được một chất ra khỏi hỗn hợp. Nếu có 2 chất thì ta đã tách ra thành công còn nhiều chất thì tùy thuộc vào nhiệt độ sôi của chất cần lấy để chưng cất. Quá trình chưng cất đơn giản được mô tả ở hình 1.5.

1.1.4.3.

Hình 1.5 Quá trình chưng cất đơn giản Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

7

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

Quá trình chưng cất chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

AL

Nguyên liệu: Trong quá trình chưng cất, nồng độ các cấu tử trong hỗn hợp ban đầu là yếu tố cần quan tâm. Nồng độ các cấu tử cần tinh sạch càng thấp, quá trình chưng cất sẽ diễn ra càng phức tạp, năng lượng càng lớn.

CI

Sự chênh lệch nhiệt độ sôi giữa các cấu tử: Sự chênh lệch nhiệt độ sôi của các cấu tử trong hỗn hợp càng lớn, quá trình chưng cất thực hiện càng dễ dàng.

OF FI

Các tính chất về nhiệt động giữa nguyên liệu: Độ nhớt, nhiệt dung riêng, khả năng dẫn nhiệt, nhiệt hóa hơi, đều có ảnh hưởng đến quá trình chưng cất.

Các thông số công nghệ như nhiệt độ, áp suất,…: Tùy theo phương pháp thực hiện quá trình chưng cất mà các thông số công nghệ có ảnh hưởng khác nhau. Sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ được trình bày trong phần thiết bị và phương pháp thực hiện 1.1.4.4.

Ứng dụng

QU Y

NH ƠN

Chưng cất có nhiều ứng dụng. Ví dụ: Quá trình chưng cất các sản phẩm lên men tạo ra đồ uống chưng cất có nồng độ cồn cao, hoặc tách các sản phẩm lên men khác có giá trị thương mại. Chưng cất là một phương pháp khử muối truyền thống và hiệu quả; trong ngành công nghiệp dầu khí, ổn định dầu là một hình thức chưng cất một phần làm giảm áp suất hơi của dầu thô, do đó an toàn cho việc lưu trữ và vận chuyển cũng như giảm phát thải hydrocacbon dễ bay hơi trong khí quyển. Trong các hoạt động trung tuyến tại các nhà máy lọc dầu, chưng cất phân đoạn là một loại hoạt động chính để biến dầu thô thành nhiên liệu và nguồn cung cấp hóa chất. Chưng cất đông lạnh dẫn đến việc tách không khí thành các thành phần của nó (đặc biệt là oxy, nitơ và argon) để sử dụng trong công nghiệp. Trong công nghiệp hóa chất, một lượng lớn các sản phẩm lỏng thô của quá trình tổng hợp hóa học được chưng cất để tách chúng ra khỏi các sản phẩm khác, khỏi tạp chất hoặc từ nguyên liệu ban đầu chưa phản ứng.[8] 1.1.5. Sắc ký hấp phụ 1.1.5.1.

Khái niệm

Sắc ký hấp phụ: pha tĩnh là một chất rắn có khả năng hấp phụ, đó là các phương pháp sắc ký lỏng - rắn và khí - rắn.

KÈ

M

Trong các trường hợp khác nhau tách và phân lập các hợp chất từ thực vật, kỹ thuật sắc ký là một trong những kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất. Để tẩy màu và làm trong dung dịch ta sử dụng than hoạt, các tạp chất màu sẽ bị hấp phụ bởi than hoạt và sau khi lọc ta sẽ thu được một dung dịch không màu.

Tất cả các chất rắn khi được phân chia nhỏ đều có khả năng hấp phụ ít nhiều các chất khác trên bề mặt của nó và ngược lại tất cả các chất đều có thể bị hấp phụ từ dung dịch ở các mức độ khác nhau. Hiện tượng hấp phụ chọn lọc là nguyên lý cơ bản của sắc ký.

DẠ Y

1.1.5.2.

Đặc điểm, quá trình

Quá trình cơ bản của sắc ký có thể được mô tả dựa trên thí nghiệm của Tswett như sau: Dịch chiết ether dầu hoả (40-60°C) của lá cây tươi được cho qua một cột thuỷ tinh thẳng đứng trong có chứa bột calci carbonat. Các sắc tố trong cột bị hấp phụ vào chất SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

8

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

nhồi cột và sẽ tách trong quá trình chảy qua cột. Các sắc tố hấp phụ mạnh hơn như xanthophyl và clorophyl sẽ tập trung thành các băng màu đặc trưng rõ rệt gần đỉnh cột trong khi các sắc tố có độ hấp phụ kém hơn như các caroten tập trung ở các băng thấp hơn phía dưới.

NH ƠN

OF FI

CI

Thường việc tách hoàn toàn các thành phần thành các băng rõ rệt không xảy ra ở giai đoạn hấp phụ đầu tiên mà trong giai đoạn này các băng còn tập trung gần nhau ở phần đỉnh cột. Tiếp tục triển khai cột bằng dung môi tinh khiết, các chất bị hấp phụ sẽ di chuyển dần xuống phía dưới và các băng được tách ra xa nhau hơn. Trong nhiều trường hợp quá trình được tiến hành hiệu quả hơn nhờ sử dụng dung môi triển khai khác mà các chất ít bị hấp phụ từ nó hơn. Ví dụ nếu ether dầu hỏa có chứa một ít alcol được cho thẳng qua cột trong thí nghiệm được mô tả ở trên thì các băng sẽ tách ra xa nhau hơn và sẽ chạy qua cột nhanh hơn so với khi chỉ dùng ether-dầu hỏa để triển khai. Khi ta cho dung môi tiếp tục chạy qua cột băng thấp hơn trong cột sẽ chạy tới đáy và biến mất, sắc tố sẽ thu được ở dịch chảy ra ở đáy cột. Quá trình này gọi là quá trình giải hấp phụ (elution), dung dịch đó được gọi là dung dịch giải hấp phụ (eluate). Các chất dễ dàng hấp phụ từ các dung môi không phân cực như ether dầu hỏa, benzen thường dễ dàng giải hấp phụ bằng các dung môi phân cực như alcol, nước, piridin... Một vài các hợp chất bị hấp phụ ở pH nhất định sẽ được giải hấp phụ ở một pH khác.

Các chất khác nhau thường được dùng làm chất hấp phụ là: nhôm oxyd, silicagel, magnesi oxyd, kaolin, calci carbonat, than hoạt và các loại đường.

Sucrose ở dạng bột được Tswett sử dụng để tách các chlorophyl A và B.

QU Y

Khi ta tiến hành sắc ký các chất không màu, các bằng của các chất bị hấp phụ không thể trông thấy được. Trong một số trường hợp có thể sử dụng đèn tử ngoại để xác định các vùng phát quang dưới ánh sáng tử ngoại hoặc có thể chia sắc phổ ra nhiều phần nhỏ riêng biệt và giải hấp phụ hoặc chiết từng phần nhỏ đó riêng rẽ. Đôi khi người ta thu dịch giải hấp phụ của toàn bộ cột thành các phần riêng biệt rồi tiến hành phân tích riêng các phần riêng biệt đó.

Dụng cụ để tiến hành sắc ký hấp phụ rất đơn giản chỉ gồm một cột bằng thuỷ tinh trong nhồi chất hấp phụ.

1.1.5.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

KÈ

M

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sắc ký hấp phụ là: Chất lượng và hoạt tính của chất hấp phụ; chiều dày, quãng đường chạy, lượng chất thấm; thành phần và độ tinh khiết của pha động; phương pháp triển khai sắc ký; độ ẩm, nhiệt độ, pH. 1.1.5.4.

Ứng dụng

Sắc ký hấp phụ thường được sử dụng trong phân lập và tinh chế các vitamin, hormon, một số các alcaloid, các glycosid tim, antraquinon...

DẠ Y

1.2. Tổng quan về phương pháp ngấm kiệt (ngâm nhỏ giọt) 1.2.1. Giới thiệu Ngấm kiệt là phương pháp chiết xuất bằng cách cho dung môi chảy rất chậm qua khối dược liệu đựng trong một dụng cụ đặc biệt gọi là bình ngấm kiệt. Quá trình chiết xuất không có khuấy trộn.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

9

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

CI

AL

Nguyên tắc của phương pháp như sau: Khi cho dung môi vào bột dược liệu, do trọng lực dung môi chảy xuống các khe hở. Trong thời gian dung môi được giữ lại và tiếp xúc với dược liệu, lớp dung môi này ngấm vào trong khối dược liệu và đẩy dịch chiết (lớp dung môi cũ đã hòa tan dược chất) ra ngoài. Lớp dung môi mới tiếp tục hòa tan hoạt chất còn trong tế bào dược liệu. Quá trình tiếp diễn cho đến khi không thêm dung môi nữa. Như vậy dược liệu luôn được tiếp xúc với dung môi mới nên có thể chiết kiệt hoạt chất.

OF FI

Ngấm kiệt đơn giản là phương pháp ngấm kiệt luôn sử dụng dung môi mới để chiết đến kiệt hoạt chất trong dược liệu.

Ngấm kiệt phân đoạn (tái ngấm kiệt) là phương pháp ngấm kiệt có sử dụng dịch chiết loãng để chiết mẻ mới (dược liệu mới) hoặc để chiết các mẻ có mức độ chiết kiệt khác nhau.

1.2.2. Đặc điểm

NH ƠN

Ưu điểm là dược liệu được chiết kiệt, tiết kiệm được dung môi (tái ngấm kiệt), dịch chiết lần đầu đậm đặc, dịch chiết trong do được lọc trước khi được tháo ra ngoài.

Nhược điểm là năng suất thấp, lao động thủ công, chưa tự động hóa, cách tiến hành phức tạp hơn so với phương pháp ngâm, dịch chiết lần sau loãng do đó tốn dung môi và tốn năng lượng để tăng nồng độ(ngấm kiệt đơn giản), có thể gây tắc trong quá trình rút dịch, bình ngấm kiệt nếu không được thiết kế tốt có thể tạo ra những điểm chết làm dung môi không thể tiếp xúc với nguyên liệu.

KÈ

M

QU Y

Quá trình ngấm kiệt hiệu quả hơn so với quá trình ngâm bởi vì nó là một quá trình liên tục trong đó dung môi bão hòa liên tục được thay thế bằng dung môi mới. Zhang và cộng sự đã so sánh phương pháp chiết xuất ngấm kiệt và chiết xuất hồi lưu để chiết xuất Undaria pinnatifida . Họ phát hiện ra rằng nội dung của thành phần chính, fucoxanthin, từ phương pháp chiết xuất ngấm kiệt cao hơn so với từ phương pháp hồi lưu trong khi không có sự khác biệt đáng kể về năng suất chiết xuất giữa hai phương pháp. Goupi patch là một chế phẩm thuốc Trung Quốc phức hợp bao gồm 29 loại thuốc Trung Quốc. Fu và cộng sự đã sử dụng toàn bộ hàm lượng ancaloit được xác định bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ làm chỉ số và tối ưu hóa phương pháp thấm cồn bằng ethanol khi ngâm thuốc với cồn 55% trong 24 giờ và sau đó tẩm hóa với lượng cồn 55% gấp 12 lần. Khi sử dụng tỷ lệ chiết xuất sinomenine và ephedrine hydrochloride để làm chỉ số, Gao đã phát triển một phương pháp thấm ướt tối ưu hóa khác: ngâm thuốc với 70% ethanol trong 24 giờ và sau đó thấm 20 lần lượng ethanol 70%. Tỷ lệ truyền sinomenine và ephedrine hydrochloride tương ứng là 78,23 và 76,92%.[9] 1.2.3. Quá trình

Ngấm kiệt bao gồm các giai đoạn sau:

DẠ Y

Chuẩn bị dược liệu: Dược liệu cần phải khô và được chia nhỏ đến độ mịn thích hợp.

Cũng như trong phương pháp ngâm, cần hạn chế tối đa tỉ lệ bột mịn khi chia nhỏ dược liệu. Dược liệu quá mịn dễ lẫn vào dịch chiết và dễ gây tắc bình chiết.

Làm ẩm dược liệu: Mục đích của giai đoạn này để dược liệu khô hút dung môi và trương nở hoàn toàn trước khi được chuyển vào bình chiết. Nếu dược liệu không được làm ẩm và trương nở hoàn toàn, chúng sẽ tiếp tục trương nở trong bình chiết, tạo ra khối SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

10

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

OF FI

CI

AL

nén chắc cản trở dung môi thấm qua. Hơn nữa nếu dược liệu không được làm ẩm từ trước, khi chuyển vào bình chiết sẽ khó đuổi hết không khí ra khỏi dược liệu, tạo ra các khoảng trống làm cản trở dược liệu tiếp xúc với dung môi, giảm hiệu suất chiết xuất.

Trong một dụng cụ thích hợp, trộn dược liệu với một lượng dung môi cho vừa đủ ẩm.

Lượng dung môi làm ẩm tuỳ theo khả năng hút dung môi và trương nở của bột dược liệu, thường 50 - 100% lượng dược liệu đem chiết. Trộn đều dược liệu với dung môi, đậy kín để yên khoảng 2 - 4 giờ sau đó rây qua rây có kích thước mắt rây to để bột tơi đều. Cũng có thể làm ẩm dược liệu ngay trong bình ngâm kiệt nếu dược liệu ít trương nở và bình chiết có thiết kế thích hợp[6].

NH ƠN

Ngâm trung gian: Cho từ từ bột dược liệu đã làm ẩm vào bình từng lớp một, nên nhẹ nhàng và san bằng mặt trên khối bột. Cho dược liệu không đều sẽ tạo ra các kênh, dung môi chảy theo các kênh đó mà không thấm đều qua toàn bộ khối bột. Đặt một tấm giấy lọc và các vật đè lên trên, mục đích để dung môi phân bố đều và tránh xáo trộn dược liệu. Sau đó mở van dưới đáy bình, thêm dung môi đến khi không khí thoát ra hết và dịch chiết bắt đầu chảy ra. Khoá van lại và thêm tiếp dung môi cho ngập dược liệu, để ngâm trong khoảng 24 giờ hoặc lâu hơn tuỳ loại dược liệu.

QU Y

Rút dịch chiết: Mở khoá cho dịch chiết chảy từng giọt vào bình hứng. Chú ý thường xuyên thêm dung môi để ngập mặt dược liệu 2 - 3 cm. Tốc độ rút dịch chiết phụ thuộc vào khối lượng và tính chất dược liệu sử dụng. Rút dịch quá nhanh sẽ không chiết kiệt hoạt chất; rút dịch quá chậm, thời gian chiết kéo dài và hao phí dung môi do bay hơi.

Với mẻ chiết 1000 g dược liệu, tốc độ rút dịch chậm khoảng 1 ml/phút, trung bình 1-3 ml/phút và nhanh là 5 ml/phút. Phương pháp ngấm kiệt thường được dùng để chiết xuất dược liệu có hoạt chất độc mạnh. Dung môi chiết thường là cồn hoặc ete. Dược liệu chứa nhiều chất keo, tinh bột, chất nhầy không nên áp dụng phương pháp ngấm kiệt với dung môi có nước. Phương pháp có ưu điểm tốn ít dung môi và chiết kiệt được hoạt chất[6].

KÈ

M

Ngấm kiệt phân đoạn: Phương pháp ngầm kiệt như trên được gọi là ngấm kiệt đơn giản, trong đó luôn sử dụng dung môi mới để chiết đến kiệt hoạt chất. Phương pháp ngấm kiệt phân đoạn có sử dụng dịch chiết loãng để chiết dược liệu mới. Dược liệu được chia ra nhiều bình, lượng đều nhau hoặc nhỏ dần (ví dụ 1000 g dược liệu chia làm ba bình 500 g, 300 g, 200 g). Tiến hành chiết xuất như đã nói ở trên, nhưng dịch chiết lần thứ nhất của bình I (bằng 80% lượng dược liệu) để riêng; dịch chiết lần sau dùng làm ẩm và chiết phần dược liệu ở bình II. Dịch chiết lần thứ nhất của bình II bằng lượng dược liệu trong bình để riêng; dịch chiết lần sau của bình II lại dùng làm dung môi chiết xuất bình III, tiếp tục như trên cho đến hết. Phương pháp này có ưu điểm tốn ít dung môi và thu được dịch chiết đậm đặc, nhưng nhược điểm là không chiết kiệt hoạt chất[6].

1.2.4. Ứng dụng

DẠ Y

Ngấm kiệt được ứng dụng trong y dược; sử dụng để sản xuất cao; làm thấm cà phê trong đó dung môi là nước, chất thẩm thấu là bã cà phê, và các thành phần hòa tan là các hợp chất hóa học tạo cho cà phê có màu sắc, mùi vị và hương thơm; tách chiết các hợp chất sinh học trong thực vật.

1.3. Tổng quan về bồ hòn 1.3.1. Đặc điểm SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

11

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

CI

AL

Bồ hòn là một cây gỗ to, cao khoảng 5–10m có khi hơn, rụng lá vào mùa khô. Lá mọc so le, đầu nhọn, mép nguyên, có gân nổi rõ ở cả hai mặt lá. Cụm hoa mọc ở đầu cành thành chùm gồm rất nhiều hoa nhỏ, màu lục nhạt. Quả bồ hòn hình cầu, có đường sống nổi rõ, cùi quả dày, khi chín sẽ nhăn nheo, màu vàng nâu; bên trong chứa hạt tròn màu đen. Mùa hoa vào tháng 7–9, mùa quả từ tháng 10–12.

1.3.2. Phân loại Tên thường gọi: Bồ hòn.

OF FI

Có nhiều phương pháp chiết xuất saponin từ quả bồ hòn được mô tả, trong đó cách đơn giản nhất là đun sôi bột quả với nước, cô đặc dịch chiết và kết tủa saponin bằng sulfat amoni.

Tên gọi khác: Bòn hòn, Vô hoạn, Thụ, Lai patt (dân tộc núi Bà Rá-Biên Hoà), Savonnier (Pháp).

Họ: Bồ hòn (Sapindaceae).

NH ƠN

Tên khoa học: Sapindus mukorossi Gaertn.

Tên nước ngoài: Soapberries, Soapnut.

1.3.3. Phân bố

Ở Việt Nam, bồ hòn khá thân thuộc với người dân vì thường được sử dụng làm xà phòng từ xa xưa. Cây phân bố rải rác hầu hết các tỉnh thuộc vùng núi thấp (dưới 1.000m) và trung du bao gồm các tỉnh Bắc Giang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh… Cây còn được trồng ở quanh đình chùa, làng bản để lấy quả và cho bóng mát.

1.3.4. Giá trị

QU Y

Bồ hòn là loại cây gỗ ưa sáng và mọc nhanh, có thể phát triển trên nhiều loại đất khác nhau. Tuy nhiên, cây phát triển tốt nhất trên những nơi có tầng đất trên mặt dày, ẩm và tương đối màu mỡ.

Trong thịt quả Bồ hòn có chứa 18% saponizit hay còn gọi là sapindus saponozit C41H61O13– Sapindus saponin. Đây là một chất bột vô định hình, có màu trắng. Khi thủy phân cho tinh thể với độ nóng chảy 319°C thuộc loại triterpen[10].

KÈ

M

Các saponin trong dược liệu đều có dược tính mạnh như Sapindosid A, B, E, E1, C, Y2, X, Y,… Ngoài ra, còn có mukuroyiosid Ia, Ib… là những saponin có hoạt tính bề mặt mạnh. Hạt bồ hòn còn chứa 9 – 10% dầu béo[10].

DẠ Y

Saponin tan trong nước, alcol, rất ít tan trong aceton, ether, hexan do đó người ta dùng 3 dung môi này để tủa saponin. Saponin có thể bị tủa bởi chì acetat, bari hydroxyd, ammoni sulfat. Saponin khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin trong quá trình chiết xuất. Phần genin tức là sapogenin và dẫn chất acetyl sapogenin thường dễ kết tinh hơn saponin. Saponin triterpenoid thì có loại trung tính và loại acid, saponin steroid thì có loại trung tính và loại kiềm.

Về mặt phân loại, dựa theo cấu trúc hoá học có thể chia ra: saponin triterpenoid và saponin steroid.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

12

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

QU Y

NH ƠN

OF FI

CI

AL

Quả bồ hòn là nguồn nguyên liệu chứa hàm lượng saponin cao. Cùi quả chiếm khoảng 56% khối lượng của quả và phần còn lại là hạt. Hạt bồ hòn chứa 9-10% dầu béo. Thành phần saponin chiếm khoảng 10,1% khối lượng của cùi và 6,1% so với khối lượng của quả. Hợp chất Saponin trong quả bồ hòn có công C52H8O11.2H2O đã được chiết ra dưới dạng kết tinh.

Hình 1.6 Công thức cấu tạo saponin.

Saponin chiết từ quả bồ hòn là các glycoside, được phân loại thành glycones không phân gọi là sapogenin và các monosacharides. Công thức hóa học của Saponin trong vỏ quả bồ hòn được biểu diễn trong Hình 1.6.

M

Công thức phân tử của các saponin có trong họ saponin thu được từ quả bồ hòn được biểu diễn trong bảng dưới đây. Thành phần phần trăm của các nguyên tố có trong saponin là 51% O, 44% C, 6% H.

KÈ

Saponin có một đầu ưa nước, một đầu kỵ nước nên có hoạt tính bề mặt. Vì saponin là chất có hoạt tính bề mặt, nên nồng độ micelle tới hạn của chúng được tìm thấy là 0,1%.

DẠ Y

Saponin được xem như acid yếu trong tự nhiên. Quá trình thủy phân của glycoside trong saponin được cho là nguyên nhân của tính acid yếu đó.

Bảng 1.1 Công thức hóa học và khối lượng phân tử của các saponin có trong quả bồ hòn

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

13

1.3.5. Các sản phẩm từ bồ hòn

NH ƠN

OF FI

CI

AL

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

Từ xa xưa khi mà chưa có các loại xà phòng, nước rửa bát hay sữa tắm công nghiệp, Bồ hòn được ông bà ta ứng dụng để giặt quần áo và làm sạch các vật dụng...

Ngày nay, việc dùng các chất tẩy rửa có sẵn, tiện lợi nhưng độc hại trên thị trường dần được nhận thức khi mà các hiện tượng ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, biến đổi khí hậu... đang diễn ra và đe dọa cuộc sống con người từng ngày thì các sản phẩm thiên nhiên từ bồ hòn đã được nhiều người tìm tòi, thử nghiệm và nghiên cứu nhằm thay thế các chất tẩy rửa độc hại và ứng dụng được nhiều hơn vào thực tế.

QU Y

Sau đây là các công dụng của nước bồ hòn đã được ứng dụng rộng rãi: làm nước rửa chén bát, rửa bình sữa cho em bé; làm sữa tắm, dầu gội đầu, nước rửa tay bảo vệ da; dùng giặt quần áo cho giặt tay – giặt máy; lau dọn nhà cửa (lau nhà, lau bếp, lau kính, rửa xe, cọ nhà tắm, toilet...); đánh bóng trang sức; chống kiến và chống muỗi; dùng làm dung dịch tạo bọt để cạo râu; dùng làm nước xúc miệng trừ sâu răng, hôi miệng; ngâm rửa rau củ quả để loại bỏ tồn dư của thuốc bảo vệ thực vật; làm thuốc trừ sâu sinh học cho cây cối, rau, củ, quả...

DẠ Y

KÈ

M

Ngoài ra, một số thử nghiệm về tác dụng dược lý của bồ hòn còn cho thấy: cao chiết nước và cồn của bồ hòn có thể ức chế sự phát triển của một số vi khuẩn; bồ hòn cũng cho thấy hoạt tính diệt khuẩn, được thử nghiệm trên chuột và người; theo Đông y, rễ bồ hòn có vị đắng, tính mát, quy vào các kinh phế, tỳ và có tác dụng tiêu đờm hòa trệ và quả bồ hòn còn có tác dụng sát trùng; theo các tài liệu cổ, bồ hòn có tác dụng chữa ho trừ đờm, chữa hôi miệng, sâu răng, trị những bệnh ngoài da như ghẻ, bệnh nấm da, cũng có thể dùng bồ hòn tán nhỏ gội đầu để trị gàu và diệt chấy...

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

14

OF FI

CI

AL

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

Hình 1.7 Các sản phẩm từ bồ hòn

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

15

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

Chương 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CI

2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 2.1.1. Nhận xét và chọn quy trình công nghệ

OF FI

Để thu được saponin từ quả bồ hòn với nồng độ cao và bằng phương pháp dễ thực hiện có thể áp dụng trong công nghiệp sản xuất thì em đề xuất dùng phương pháp ngấm kiệt tuần hoàn để chiết saponin từ quả bồ hòn. Phương pháp này dược liệu được chiết kiệt và ít tốn dung môi. Dựa theo bằng sáng chế “Method for making herbal extracts using percolation” của Sweet, Earle C. (London, Ontario, CA) năm 2003[11] thì ta có thể chọn dung môi là ethanol từ 25-60% để tách chiết saponin mà để tối ưu ta chọn ethanol 60% để chiết.

NH ƠN

2.1.2. Quy trình Quả bồ hòn

Làm khô T = 600C

Nghiền

QU Y

(0,177-2 mm)

Ngâm chiết với ethanol 60% Tỉ lệ

𝑑ượ𝑐 𝑙𝑖ệ𝑢 𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑚ô𝑖

= 1:8 (g/ml)

M

T = 600C, t = 3.5 giờ Lọc lấy dịch chiết Bả

DẠ Y

KÈ

T = 600C

SVTH: Võ Hồng Pha

Cô quay

T = 600C Sấy

Bột saponin GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

16

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

2.2. Thuyết minh 2.2.1. Làm khô

Mục đích: giảm độ ẩm của quả bồ hòn để giảm hoạt tính enzyme, vi khuẩn, nấm có trong quả.

Thiết bị: máy sấy khô.

2.2.2. Nghiền

OF FI

CI

Quy trình: Quả bồ hòn sau khi được thu hái về, phơi khô trái ngoài trời. Sau đó tách lấy phần vỏ và phần hột riêng, sấy phần vỏ ở 60°C đến khối lượng không đổi. Độ ẩm sau khi sấy nằm trong khoảng 5-15%[11].

Mục đích: nghiền nhỏ nguyên liệu, tăng diện tích tếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi.

Quá trình: bồ hòn đem đi nghiền bằng máy nghiền để đạt kích thước tối ưu trong khoảng 0,177-2 mm[11].

NH ƠN

2.2.3. Ngâm chiết với ethanol 60%

Mục đích: tách saponin trong bồ hòn dùng dung môi là ethanol 60%. Chiết kiệt được hoạt chất saponin có trong quả bồ hòn.

Quy trình: Bột nguyên liệu ngâm với ethanol 60% trong 30 phút ở nhiệt độ 600C tỷ lệ dược liệu: dung môi là 1:8 (g/ml) trong bình ngấm kiệt. Trong quá trình chiết ngấm kiệt không được khuấy trộn nguyên liệu và lượng dung môi phải ngập lớp dược liệu từ 3-4 cm. Sau đó mở van để lấy dịch chiết đồng thời bơm dịch chiết được trở lại trong 30 phút và để yên trong 30 phút. Lặp lại như vậy đến 1.5 giờ bơm thì tổng cộng 3.5 giờ[11][12].

Thiết bị: thiết bị ngấm kiệt hình trụ hoặc hình nón cụt.

QU Y

2.2.4. Lọc lấy dịch chiết

Mục đích: tách phần cặn bã ra khỏi dung dịch chiết.

Quy trình: sử sụng thiết bị lọc.

2.2.5. Cô quay

Mục đích: làm bay hơi dung môi để thu được sản phẩm cần chiết.

DẠ Y

KÈ

M

Quy trình: cho dịch chiết vào máy cô quay chân không đun sôi ở nhiệt độ 600C. Quá trình hoạt động của máy cô quay chân không dựa theo nguyên tắc nhiệt độ sôi thay đổi khi thay đổi áp suất. Dựa theo các quá trình nhiệt động, khi giảm áp suất thì nhiệt độ sôi chất lỏng sẽ giảm. Khi máy hoạt động, bình chứa mẫu dung dịch sẽ được để ngập trong bể gia nhiệt. Nước trong bể sẽ được gia nhiệt đến 600C. Bơm chân không sẽ hút không khí ra khỏi bình chứa mẫu làm áp suất trong bình giảm. Khi áp suất giảm, nhiệt độ sôi dung dịch trong bình sẽ giảm, đến khi nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ trong bể thì dung dịch sẽ sôi. Nhiệt độ sôi theo áp suất sẽ được xác định thông qua giản đồ phase của ethanol và nước. Trong quá trình hoạt động, bình chứa mẫu dung dịch được quay tròn liên tục nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa dung dịch và nguồn nhiệt, để nhiệt được phân bố đều trong dung dịch, tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ. Hơi dung môi bay ra khỏi bình cầu sẽ được làm lạnh trong hệ thống sinh hàn và thu lại ở bình thu dung môi. Đến khi thu được cao đặc thì ngừng, đó là cao chứa saponin cần chiết.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

17

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

Thiết bị: máy cô quay chân không.

AL

2.2.6. Sấy

CI

Mục đích: làm khô sản phẩm để dễ dàng kiểm tra, so sánh chất lượng và hoạt tính của các sản phẩm với nhau.

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

OF FI

Quy trình: cho cao vào máy sấy khô ở nhiệt độ 600C cho đến khi khối lượng sản phẩm không đổi. Ta được sản phẩm chứa saponin dạng bột.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

18

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

Chương 3: THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

CI

3.1. Dụng cụ và hóa chất 3.1.1. Dụng cụ và thiết bị

OF FI

- Bình ngấm kiệt, giá đỡ.

- Phễu và giấy lọc.

- Ống đong 1 lít.

- Máy cô quay.

- Máy sấy.

- 2 cốc thủy tinh 1 lít.

- Cân kỹ thuật.

NH ƠN

- Bể ủ nhiệt.

- 10 ống nghiệm đường kính 16 mm.

3.1.2. Hóa chất

QU Y

Pha 800 ml ethanol 60% từ cồn tuyệt đối 96%: Cho 633,7 ml cồn 96% vào ống đong 1 lít sau đó thêm nước cất đến vạch 800 ml.

3.2. Cách tiến hành

- Bước 1: Cân 100 g bột bồ hòn cho vào bình ngấm kiệt.

- Bước 2: Cho 800 ml ethanol 60% vào cốc 1 lít và cho vào bể ủ nhiệt ở 600C, dùng dây dẫn ethanol 60% vào bình ngấm kiệt để phía dưới và để ngâm trong 30 phút.

M

- Bước 3: Rút dịch chiết cho chảy từ từ vào cốc 1 lít trong khoảng 30 phút sau đó rót lên lại cốc để trong bể ủ nhiệt và quay lại bước 2. Lặp lại 3 lần.

KÈ

- Bước 4: Lọc dịch chiết được bằng phễu và giấy lọc.

- Bước 5: Cô quay dịch chiết trong máy cô quay ở 600C, áp suất 0,73 atm.

- Bước 6: Sấy ở nhiệt độ 600C đến khi khối lượng không đổi.

DẠ Y

3.3. Định tính và định lượng saponin trong sản phẩm 3.3.1. Định lượng Cân sản phẩm sau khi sấy đến khối lượng không đổi.

3.3.2. Định tính: chỉ số tạo bọt SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

19

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

- Cân 1 g bột saponin sau khi sấy cho vào bình 500 ml đã chứa sẵn 100 ml nước cất.

Khuấy cho tan và để yên trong 5 phút.

CI

- Lấy 10 ống ngiệm đường kính 16 mm, cho lần lượt vào các ống 1,2,3,…,10 ml dung dịch chứa saponin. Thêm nước cất vào mỗi ống cho đủ 10 ml.

- Bịt miệng các ống rồi lắc theo chiều dọc trong 15 giây, mỗi giây 2 lần lắc.

OF FI

- Để yên trong 15 phút và đo chiều cao các cột bọt.

- Nếu cột bọt trong các ống < 1 cm thì chỉ số bọt < 100. Nếu ống nào cao 1 cm thì lấy ống đó để xác định chỉ số tạo bọt.

Chỉ số tạo bọt =

10∗1 ́ 𝑠ô 𝑚𝑙 𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑𝑖̣ 𝑐ℎ 𝑐ℎứ 𝑎 𝑠𝑎𝑝𝑜𝑛𝑖𝑛 đ𝑎̃ 𝑐ℎ𝑜 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 ố𝑛𝑔 ∗ 0,01

3.4. Kết quả và nhận xét

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

NH ƠN

Sau khi rút dịch chiết từ bình ngấm kiệt ta thu được 710 ml dung dịch có màu rượu chuối. Lấy 152 ml dung dịch đem đi cô quay.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

20

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

KẾT LUẬN

CI

Trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng cùng với sự

OF FI

giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn TS. Tạ Ngọc Ly, đến nay em đã hoàn thành tập đồ án công nghệ 1 với đề tài “Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt” đúng thời gian quy định.

Qua quá trình làm đồ án, em đã phần nào nắm được những kiến thức cơ bản về quả bồ hòn, quy trình sản xuất saponin từ quả bồ hòn. Đây là cơ hội để em ôn lại những kiến thức đã học, vận dụng kết hợp giữa lý thuyết và thực tế để hình thành một cách nhìn tổng quan về thiết kế một quy trình sản xuất.

NH ƠN

Tuy nhiên do thời gian có hạn cùng với những hạn chế về mặt chuyên môn cũng như thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên đồ án này vẫn còn mang tính lý thuyết, giả định và không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô.

DẠ Y

KÈ

M

QU Y

Em xin chân thành cảm ơn.

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

21

Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hòn

AL

TÀI LIỆU THAM KHẢO

“Introduction to Separation Technologies.” [Online]. Available: https://chemistrynotesblog.wordpress.com/seperation-techniques/introductionto-separation-techniques-2/.

[2]

D. R. Heldman and R.Paul Singh, “Mechanical Separation Processes Mechanical separation - screening.” [Online]. Available: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-010-93378_8?fbclid=IwAR1ABjURGamIqhBV7LMr_PLvD4ntVDRL_NGm58g6ERCGcP-08cwPZH76Ns#:~:text=Processes which depend primarily on,filtration%2C sedimentation%2C and centrifugation.

[3]

“GEA thermal and mechanical separation solutions.” [Online]. Available: https://www.gea.com/en/stories/well-separated-thermallymechanically.jsp?fbclid=IwAR0mTZazcUz5hq4ohNzO2KiYR_wZscfE4atxsFI W63SBaDxKDpudBfGk6XA.

[4]

“Centrifugation-Wikipedia.” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugation.

[5]

“Filtration-Wikipedia.” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Filtration.

[6]

Từ Minh Koóng, “Kỹ thuật sản xuất dược phẩm-tập 1,” Bộ Y tế, 2007.

[7]

Lê Ngọc Trung, “Bài giảng Quá trình & thiết bị truyền chất,” ĐH Bách khoa Đà Nẵng.

[8]

“Distillation-Wikipedia.” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Distillation.

[9]

Q. W. Zhang, L. G. Lin, and W. C. Ye, “Techniques for extraction and isolation of natural products: A comprehensive review,” Chinese Med. (United Kingdom), vol. 13, no. 1, 2018, doi: 10.1186/s13020-018-0177-x.

M

QU Y

NH ƠN

OF FI

CI

[1]

KÈ

[10] N. Anh, “Bồ hòn,” 2019. https://hellobacsi.com/duoc-lieu/thao-duoc/bohon/#gref.

[11] E. C. Sweet, “METHOD FOR MAKING HERBAL EXTRACTS USING PERCOLATION,” Dec. 02, 2003.

DẠ Y

[12] “tailieuXANH - Tối ưu quy trình tách chiết saponin từ quả bồ hòn.” https://tailieuxanh.com/vn/tlID2334272_toi-uu-quy-trinh-tach-chiet-saponin-tuqua-bohon.html?fbclid=IwAR2Mr55HGoi8pypLtUlCaCe98_QCmdWJ0Z1BIajPC75JOm4nxlOpjHAo7M (accessed Apr. 21, 2021).

SVTH: Võ Hồng Pha

GVHD: TS. Tạ Ngọc Ly

22