ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ I NGÀNH: CƠNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: 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 TÓM TẮT Tên đề tài: Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt Sinh viên thực hiện: Võ Hồng Pha Số thẻ SV: 107180331 Lớp: 18SH Nội dung đờ án có chương chính, bao gờm: Chương 1: Tởng quan tài liệu Nội dung bao gồm tổng quan tách chất tách học, lọc, trích li, chưng cất, sắc ký hấp phụ; tổng quan phương pháp ngấm kiệt; tổng quan 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 Chương 3: Thực nghiệm phòng thí nghiệm Nội dung bao gờm thiết bị và hóa chất cần dùng phòng thí nghiệm, các bước tiến hành, kết quả và kết luận ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: VÕ HỒNG PHA Số thẻ sinh viên: 107180331 Lớp: 18SH Ngành: Công nghệ sinh học Khoa: Hóa Tên đề tài đồ án: “Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nguyên liệu: Quả bồ hòn Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tóm tắt - Nhiệm vụ đồ án công nghệ - Lời cảm ơn - Cam đoan - Mục lục - Danh mục bảng, hình ảnh - Lời mở đầu - Chương 1: Tổng quan tài liệu - Chương 2: Quy trình công nghệ - Chương 3: Thực nghiệm phòng thí nghiệm - Kết luận - Tài liệu tham khảo Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước 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 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 LỜI NÓI ĐẦU Để hoàn thành đồ án tốt ngiệp, ngoài nổ lực bản thân, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô, bạn bè 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 Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy mơn nói riêng truyền đạt kiến thức bở ích suốt thời gian vừa qua Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy TS Tạ Ngọc Ly, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo để em hoàn thành đề tài Tiếp theo em xin cảm ơn bạn bè giúp đỡ và hỗ trợ rất nhiệt tình suốt quá trình thực đồ án Tuy nhiên, vốn kiến thức em còn nhiều hạn chế, mặc dù em cố gắng hết sức tránh khỏi thiếu sót và nhiều chở chưa xác, rất mong nhận ý kiến đóng góp quý báu từ quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là em dựa nghiên cứu, tìm hiểu từ các số liệu thực tế, các bài nghiên cứu khoa học và thực theo dẫn giáo viên hướng dẫn Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn từ các ng̀n tài liệu nằm danh mục tài liệu tham khảo Em xin chịu trách nhiệm hoàn toàn lời cam đoan em Đà Nẵng, ngày 29 tháng 04 năm 2021 Sinh viên thực Võ Hờng Pha ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đờ án Lời nói đầu cảm ơn i Lời cam đoan liêm học thuật ii Mục lục iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ v Trang 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 1.1.1.2 Đặc điểm, quá trình 1.1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1.1.1.4 Ứng dụng 1.1.2 Lọc 1.1.2.1 Khái niệm 1.1.2.2 Quá trình 1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1.1.2.4 Ứng dụng 1.1.3 Trích li 1.1.3.1 Khái niệm 1.1.3.2 Quá trình 1.1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình iii 1.1.3.4 Ứng dụng 1.1.4 Chưng cất 1.1.4.1 Khái niệm 1.1.4.2 Quá trình 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 1.1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1.1.5.4 Ứng dụng 1.2 Tổng quan về phương pháp ngấm kiệt (ngâm nhỏ giọt) 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Đặc điểm 10 1.2.3 Quá trình 10 1.2.4 Ứng dụng 11 1.3 Tổng quan về bồ hòn 11 1.3.1 Đặc điểm 11 1.3.2 Phân loại 12 1.3.3 Phân bố 12 1.3.4 Giá trị 12 1.3.5 Các sản phẩm từ bồ hòn 14 Chương 2: Quy trình công nghệ 16 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 16 2.1.1 Nhận xét và chọn quy trình công nghệ 16 2.1.2 Quy trình 16 2.2 Thuyết minh 17 iii 2.2.1 Làm khô 17 2.2.2 Nghiền 17 2.2.3 Ngâm chiết với ethanol 60% 17 2.2.4 Lọc lấy dịch chiết 17 2.2.5 Cô quay 17 2.2.6 Sấy 18 Chương 3: Thực nghiệm phòng thí nghiệm 19 3.1 Dụng cụ hóa chất 19 3.1.1 Dụng cụ 19 3.1.2 Hóa chất 19 3.2 Cách tiến hành 19 3.3 Định tính định lượng saponin sản phẩm 19 3.3.1 Định lượng 19 3.3.2 Định tính 19 3.4 Kết quả nhận xét 20 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 iii Chất tẩy rửa sinh học từ bồ Quá trình chưng cất chịu ảnh hưởng yếu tố sau: Nguyên liệu: Trong quá trình chưng cất, nồng độ cấu tử hỗn hợp ban đầu yếu tố cần quan tâm Nồng độ cấu tử cần tinh thấp, quá trình chưng cất diễn phức tạp, lượng lớn Sự chênh lệch nhiệt độ sôi cấu tử: Sự chênh lệch nhiệt độ sôi cấu tử hỗn hợp lớn, quá trình chưng cất thực dễ dàng Các tính chất nhiệt động nguyên liệu: Độ nhớt, nhiệt dung riêng, khả dẫn nhiệt, nhiệt hóa hơi, có ảnh hưởng đến quá trình chưng cất Các thông số công nghệ nhiệt độ, áp suất,…: Tùy theo phương pháp thực quá trình chưng cất mà thông số cơng nghệ có ảnh hưởng khác Sự ảnh hưởng thơng số cơng nghệ trình bày phần thiết bị và phương pháp thực 1.1.4.4 Ứng dụng Chưng cất có nhiều ứng dụng Ví dụ: Quá trình chưng cất sản phẩm lên men tạo đờ uống chưng cất có nờng độ cờn cao, tách sản phẩm lên men khác có giá trị thương mại Chưng cất phương pháp khử muối truyền thống hiệu quả; ngành công nghiệp dầu khí, ởn định dầu hình thức chưng cất phần làm giảm áp suất dầu thơ, an toàn cho việc lưu trữ vận chuyển giảm phát thải hydrocacbon dễ bay khí Trong hoạt động trung tuyến nhà máy lọc dầu, chưng cất phân đoạn loại hoạt động để biến dầu thơ thành nhiên liệu ng̀n cung cấp hóa chất Chưng cất đơng lạnh dẫn đến việc tách khơng khí thành thành phần (đặc biệt là oxy, nitơ và argon) để sử dụng công nghiệp Trong công nghiệp hóa chất, lượng lớn sản phẩm lỏng thơ q trình tởng hợp hóa học chưng cất để tách chúng khỏi sản phẩm khác, khỏi tạp chất 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 chất rắn có khả hấp phụ, là các phương pháp sắc ký lỏng - rắn khí - rắn Trong các trường hợp khác tách phân lập hợp chất từ thực vật, kỹ thuật sắc ký kỹ thuật sử dụng nhiều nhất Để tẩy màu làm dung dịch ta sử dụng than hoạt, tạp chất màu bị hấp phụ than hoạt sau lọc ta thu dung dịch không màu Tất cả chất rắn phân chia nhỏ có khả hấp phụ nhiều chất khác bề mặt và ngược lại tất cả chất bị hấp phụ từ dung dịch mức độ khác Hiện tượng hấp phụ chọn lọc là nguyên lý bản sắc ký 1.1.5.2 Đặc điểm, trình Quá trình bản sắc ký mơ tả dựa thí nghiệm Tswett sau: Dịch chiết ether dầu hoả (40-60°C) lá tươi cho qua cột thuỷ tinh thẳng đứng có chứa bột calci carbonat Các sắc tố cột bị hấp phụ vào chất SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn nhời cột tách trình chảy qua cột Các sắc tố hấp phụ mạnh xanthophyl clorophyl tập trung thành các băng màu đặc trưng rõ rệt gần đỉnh cột sắc tố có độ hấp phụ kém các caroten tập trung các băng thấp phía Thường việc tách hồn tồn thành phần thành các băng rõ rệt khơng xảy giai đoạn hấp phụ đầu tiên mà giai đoạn này các băng còn tập trung gần phần đỉnh cột Tiếp tục triển khai cột bằng dung môi tinh khiết, chất bị hấp phụ di chuyển dần xuống phía và các băng tách xa Trong nhiều trường hợp quá trình tiến hành hiệu quả nhờ sử dụng dung mơi triển khai khác mà chất bị hấp phụ từ Ví dụ nếu ether dầu hỏa có chứa alcol cho thẳng qua cột thí nghiệm mơ tả thì các băng tách xa và chạy qua cột nhanh so với dùng ether-dầu hỏa để triển khai Khi ta cho dung môi tiếp tục chạy qua cột băng thấp cột chạy tới đáy và biến mất, sắc tố thu dịch chảy đáy cột Quá trình gọi trình giải hấp phụ (elution), dung dịch gọi dung dịch giải hấp phụ (eluate) Các chất dễ dàng hấp phụ từ dung môi không phân cực ether dầu hỏa, benzen thường dễ dàng giải hấp phụ bằng dung môi phân cực alcol, nước, piridin Một vài hợp chất bị hấp phụ pH nhất định giải hấp phụ pH khác Các chất khác thường dùng làm chất hấp phụ là: nhôm oxyd, silicagel, magnesi oxyd, kaolin, calci carbonat, than hoạt loại đường Sucrose dạng bột Tswett sử dụng để tách chlorophyl A B Khi ta tiến hành sắc ký chất không màu, bằng chất bị hấp phụ trơng thấy Trong số trường hợp sử dụng đèn tử ngoại để xác định các vùng phát quang ánh sáng tử ngoại chia sắc phổ nhiều phần nhỏ riêng biệt giải hấp phụ chiết từng phần nhỏ riêng rẽ Đôi người ta thu dịch giải hấp phụ tồn cột thành phần riêng biệt rời tiến hành phân tích riêng phần riêng biệt Dụng cụ để tiến hành sắc ký hấp phụ rất đơn giản gồm cột bằng thuỷ tinh nhồi chất hấp phụ 1.1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sắc ký hấp phụ là: Chất lượng hoạt tính chất hấp phụ; chiều dày, quãng đường chạy, lượng chất thấm; thành phần và độ tinh khiết pha động; phương pháp triển khai sắc ký; độ ẩm, nhiệt độ, pH 1.1.5.4 Ứng dụng Sắc ký hấp phụ thường sử dụng phân lập tinh chế vitamin, hormon, số alcaloid, glycosid tim, antraquinon 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 dụng cụ đặc biệt gọi bình ngấm kiệt Quá trình chiết x́t khơng có kh́y trộn SVTH: Võ Hờng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly Chất tẩy rửa sinh học từ bồ Nguyên tắc phương pháp sau: Khi cho dung môi vào bột dược liệu, trọng lực dung môi chảy xuống các khe hở Trong thời gian dung môi giữ lại và tiếp xúc với dược liệu, lớp dung môi ngấm vào khối dược liệu và đẩy dịch chiết (lớp dung môi cũ hòa tan dược chất) ngồi Lớp dung mơi tiếp tục hòa tan hoạt chất tế bào dược liệu Quá trình tiếp diễn cho đến không thêm dung môi Như vậy dược liệu tiếp xúc với dung mơi nên chiết kiệt hoạt chất Ngấm kiệt đơn giản là phương pháp ngấm kiệt sử dụng dung môi để chiết đến kiệt hoạt chất dược liệu Ngấm kiệt phân đoạn (tái ngấm kiệt) là phương pháp ngấm kiệt có sử dụng dịch chiết lỗng để chiết mẻ (dược liệu mới) để chiết mẻ có mức độ chiết kiệt khác 1.2.2 Đặc điểm Ưu điểm là dược liệu chiết kiệt, tiết kiệm dung môi (tái ngấm kiệt), dịch chiết lần đầu đậm đặc, dịch chiết lọc trước tháo ngoài Nhược điểm là suất thấp, lao động thủ cơng, chưa tự động hóa, cách tiến hành phức tạp so với phương pháp ngâm, dịch chiết lần sau lỗng tốn dung mơi tốn lượng để tăng nờng độ(ngấm kiệt đơn giản), gây tắc quá trình rút dịch, bình ngấm kiệt nếu khơng thiết kế tốt tạo điểm chết làm dung môi tiếp xúc với nguyên liệu Quá trình ngấm kiệt hiệu quả so với quá trình ngâm vì là quá trình liên tục dung mơi bão hòa liên tục thay thế bằng dung môi Zhang cộng so sánh phương pháp chiết xuất ngấm kiệt và chiết xuất hồi lưu để chiết xuất Undaria pinnatifida Họ phát rằng nội dung thành phần chính, fucoxanthin, từ phương pháp chiết xuất ngấm kiệt cao so với từ phương pháp hồi lưu khơng có khác biệt đáng kể suất chiết xuất hai phương pháp Goupi patch là chế phẩm thuốc Trung Quốc phức hợp bao gồm 29 loại thuốc Trung Quốc Fu và cộng sử dụng toàn hàm lượng ancaloit xác định bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ làm số và tối ưu hóa phương pháp thấm cờn bằng ethanol ngâm thuốc với cồn 55% 24 và sau tẩm hóa với lượng cờn 55% gấp 12 lần Khi sử dụng tỷ lệ chiết xuất sinomenine và ephedrine hydrochloride để làm số, Gao phát triển phương pháp thấm ướt tối ưu hóa khác: ngâm thuốc với 70% ethanol 24 và sau 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 Q trình Ngấm kiệt bao gờm các giai đoạn sau: Chuẩn bị dược liệu: Dược liệu cần phải khô và chia nhỏ đến độ mịn thích hợp Cũng phương pháp ngâm, cần hạn chế tối đa tỉ lệ bột mịn chia nhỏ dược liệu Dược liệu mịn dễ lẫn vào dịch chiết dễ gây tắc bình chiết Làm ẩm dược liệu: Mục đích giai đoạn này để dược liệu khô hút dung môi trương nở hoàn toàn trước chuyển vào bình chiết Nếu dược liệu khơng làm ẩm và trương nở hoàn toàn, chúng tiếp tục trương nở bình chiết, tạo khối SVTH: Võ Hờng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 10 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ nén chắc cản trở dung môi thấm qua Hơn nếu dược liệu không làm ẩm từ trước, chuyển vào bình chiết khó đ̉i hết khơng khí khỏi dược liệu, tạo khoảng trống làm cản trở dược liệu tiếp xúc với dung môi, giảm hiệu suất chiết xuất Trong dụng cụ thích hợp, trộn dược liệu với lượng dung môi cho vừa đủ ẩm Lượng dung môi làm ẩm tuỳ theo khả hút dung môi và trương nở bột dược liệu, thường 50 - 100% lượng dược liệu đem chiết Trộn dược liệu với dung mơi, đậy kín để n khoảng - sau rây qua rây có kích thước mắt rây to để bột tơi Cũng làm ẩm dược liệu bình ngâm kiệt nếu dược liệu trương nở bình chiết có thiết kế thích hợp[6] Ngâm trung gian: Cho từ từ bột dược liệu làm ẩm vào bình từng lớp một, nên nhẹ nhàng san bằng mặt khối bột Cho dược liệu không tạo kênh, dung mơi chảy theo các kênh mà khơng thấm qua toàn khối bột Đặt tấm giấy lọc vật đè lên trên, mục đích để dung môi phân bố tránh xáo trộn dược liệu Sau mở van đáy bình, thêm dung mơi đến khơng khí hết dịch chiết bắt đầu chảy Khoá van lại thêm tiếp dung môi cho ngập dược liệu, để ngâm khoảng 24 lâu tuỳ loại dược liệu Rút dịch chiết: Mở khoá cho dịch chiết chảy từng giọt vào bình hứng Chú ý thường xun thêm dung mơi để ngập mặt dược liệu - cm Tốc độ rút dịch chiết phụ thuộc vào khối lượng tính chất dược liệu sử dụng Rút dịch nhanh không chiết kiệt hoạt chất; rút dịch chậm, thời gian chiết kéo dài và hao phí dung mơi bay Với mẻ chiết 1000 g dược liệu, tốc độ rút dịch chậm khoảng ml/phút, trung bình 1-3 ml/phút và nhanh là ml/phút Phương pháp ngấm kiệt thường dùng để chiết xuất dược liệu có hoạt chất độc mạnh Dung môi chiết thường cồn ete Dược liệu chứa nhiều chất keo, tinh bột, chất nhầy không nên áp dụng phương pháp ngấm kiệt với dung mơi có nước Phương pháp có ưu điểm tốn dung mơi chiết kiệt hoạt chất[6] Ngấm kiệt phân đoạn: Phương pháp ngầm kiệt gọi ngấm kiệt đơn giản, ln sử dụng dung môi để chiết đến kiệt hoạt chất Phương pháp ngấm kiệt phân đoạn có sử dụng dịch chiết loãng để chiết dược liệu Dược liệu chia nhiều bình, lượng nhỏ dần (ví dụ 1000 g dược liệu chia làm ba bình 500 g, 300 g, 200 g) Tiến hành chiết xuất nói trên, dịch chiết lần thứ nhất bình I (bằng 80% lượng dược liệu) để riêng; dịch chiết lần sau dùng làm ẩm chiết phần dược liệu bình II Dịch chiết lần thứ nhất bình II bằng lượng dược liệu bình để riêng; dịch chiết lần sau bình II lại dùng làm dung mơi chiết x́t bình III, tiếp tục cho đến hết Phương pháp này có ưu điểm tốn dung mơi và thu dịch chiết đậm đặc, nhược điểm không chiết kiệt hoạt chất[6] 1.2.4 Ứng dụng Ngấm kiệt ứng dụng y dược; sử dụng để sản xuất cao; làm thấm cà phê dung mơi 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 thực vật 1.3 Tởng quan về bờ hịn 1.3.1 Đặc điểm SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 11 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn Bờ hịn gỗ to, cao khoảng 5–10m có hơn, rụng vào mùa khô Lá mọc so le, đầu nhọn, mép ngun, có gân nởi rõ cả hai mặt Cụm hoa mọc đầu cành thành chùm gồm rất nhiều hoa nhỏ, màu lục nhạt Quả bồ hịn hình cầu, có đường sống nởi rõ, cùi quả dày, chín nhăn nheo, màu vàng nâu; bên chứa hạt tròn màu đen Mùa hoa vào tháng 7–9, mùa quả từ tháng 10–12 Có nhiều phương pháp chiết xuất saponin từ quả bồ hòn mô tả, cách đơn giản nhất là đun sơi bột quả với nước, cô đặc dịch chiết kết tủa saponin bằng sulfat amoni 1.3.2 Phân loại Tên thường gọi: Bờ hịn Tên gọi khác: Bịn hịn, Vơ hoạn, Thụ, Lai patt (dân tộc núi Bà Rá-Biên Hoà), Savonnier (Pháp) Tên khoa học: Sapindus mukorossi Gaertn Họ: Bờ hịn (Sapindaceae) Tên nước ngoài: Soapberries, Soapnut 1.3.3 Phân bố Ở Việt Nam, bờ hịn thân thuộc với người dân vì thường sử dụng làm xà phòng từ xa xưa Cây phân bố rải rác hầu hết tỉnh thuộc vùng núi thấp (dưới 1.000m) trung du bao gồm tỉnh Bắc Giang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Tuyên Quang, Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh… Cây còn trồng quanh đình chùa, làng bản để lấy quả cho bóng mát Bờ hịn loại gỗ ưa sáng và mọc nhanh, phát triển nhiều loại đất khác Tuy nhiên, phát triển tốt nhất nơi có tầng đất mặt dày, ẩm tương đối màu mỡ 1.3.4 Giá trị Trong thịt quả Bờ hịn có chứa 18% saponizit hay gọi sapindus saponozit C41H61O13– Sapindus saponin Đây là chất bột vơ định hình, có màu trắng Khi thủy phân cho tinh thể với độ nóng chảy 319°C thuộc loại triterpen[10] Các saponin dược liệu có dược tính mạnh Sapindosid A, B, E, E1, C, Y2, X, Y,… Ngoài ra, còn có mukuroyiosid Ia, Ib… là saponin có hoạt tính bề mặt mạnh Hạt bờ hịn cịn chứa – 10% dầu béo[10] Saponin tan nước, alcol, rất tan aceton, ether, hexan người ta dùng dung mơi này để tủa saponin Saponin bị tủa chì acetat, bari hydroxyd, ammoni sulfat Saponin khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin trình chiết xuất Phần genin tức sapogenin dẫn chất acetyl sapogenin thường dễ kết tinh saponin Saponin triterpenoid có loại trung tính loại acid, saponin steroid có loại trung tính loại kiềm Về mặt phân loại, dựa theo cấu trúc hố học chia ra: saponin triterpenoid saponin steroid SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 12 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn Quả bờ hịn ng̀n ngun liệu chứa hàm lượng saponin cao Cùi quả chiếm khoảng 56% khối lượng quả phần lại hạt Hạt bờ hịn chứa 9-10% dầu béo Thành phần saponin chiếm khoảng 10,1% khối lượng cùi 6,1% so với khối lượng quả Hợp chất Saponin quả bồ hịn có cơng C52H8O11.2H2O chiết dạng kết tinh Hình 1.6 Cơng thức cấu tạo saponin Saponin chiết từ quả bồ hòn là các glycoside, phân loại thành glycones không phân gọi sapogenin monosacharides Cơng thức hóa học Saponin vỏ quả bờ hòn biểu diễn Hình 1.6 Cơng thức phân tử saponin có họ saponin thu từ quả bồ hòn biểu diễn bảng Thành phần phần trăm nguyên tố có saponin 51% O, 44% C, 6% H Saponin có đầu ưa nước, đầu kỵ nước nên có hoạt tính bề mặt Vì saponin chất có hoạt tính bề mặt, nên nờng độ micelle tới hạn chúng tìm thấy 0,1% Saponin xem acid yếu tự nhiên Quá trình thủy phân glycoside saponin cho nguyên nhân tính acid ́u Bảng 1.1 Cơng thức hóa học khối lượng phân tử saponin có quả bờ hịn SVTH: Võ Hờng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 13 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ 1.3.5 Các sản phẩm từ bồ Từ xa xưa mà chưa có các loại xà phòng, nước rửa bát hay sữa tắm công nghiệp, Bồ hòn ông bà ta ứng dụng để giặt quần áo làm vật dụng Ngày nay, việc dùng chất tẩy rửa có sẵn, tiện lợi độc hại thị trường dần nhận thức mà tượng nhiễm khơng khí, nhiễm ng̀n nước, biến đởi khí hậu diễn và đe dọa sống người từng ngày sản phẩm thiên nhiên từ bồ hòn nhiều người tìm tịi, thử nghiệm nghiên cứu nhằm thay thế chất tẩy rửa độc hại ứng dụng nhiều vào thực tế Sau là công dụng nước bồ hòn 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 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 thuốc bảo vệ thực vật; làm thuốc trừ sâu sinh học cho cối, rau, củ, quả Ngoài ra, số thử nghiệm tác dụng dược lý bờ hịn cịn cho thấy: cao chiết nước cờn bờ hịn ức chế phát triển số vi khuẩn; bồ hòn cho thấy hoạt tính diệt khuẩn, thử nghiệm chuột và người; theo Đơng y, rễ bờ hịn có vị đắng, tính mát, quy vào kinh phế, tỳ có tác dụng tiêu đờm hịa trệ quả bờ hịn cịn có tác dụng sát trùng; theo tài liệu cở, bờ hịn có tác dụng chữa ho trừ đờm, chữa hôi miệng, sâu răng, trị bệnh ngoài da ghẻ, bệnh nấm da, dùng bờ hịn tán nhỏ gội đầu để trị gàu diệt chấy SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 14 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn Hình 1.7 Các sản phẩm từ bờ hịn SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 15 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ Chương 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Sơ đờ quy trình cơng nghệ 2.1.1 Nhận xét chọn quy trình cơng nghệ Để thu saponin từ quả bờ hịn với nờng độ cao bằng phương pháp dễ thực áp dụng 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 chiết kiệt tốn dung mơi Dựa theo bằng sáng chế “Method for making herbal extracts using percolation” Sweet, Earle C (London, Ontario, CA) năm 2003[11] ta chọn dung mơi ethanol từ 25-60% để tách chiết saponin mà để tối ưu ta chọn ethanol 60% để chiết 2.1.2 Quy trình Quả bờ hịn Làm khơ T = 600C Nghiền (0,177-2 mm) Ngâm chiết với ethanol 60% Tỉ lệ 𝑑ượ𝑐 𝑙𝑖ệ𝑢 𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑚ô𝑖 = 1:8 (g/ml) T = 600C, t = 3.5 Lọc lấy dịch chiết Bả T = 600C Cô quay T = 600C Sấy Bột saponin SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 16 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn 2.2 Thút minh 2.2.1 Làm khơ Mục đích: giảm độ ẩm quả bờ hòn để giảm hoạt tính enzyme, vi kh̉n, nấm có quả Quy trình: Quả bờ hịn sau thu hái về, phơi khơ trái ngoài trời Sau tách lấy phần vỏ phần hột riêng, sấy phần vỏ 60°C đến khối lượng không đổi Độ ẩm sau sấy nằm khoảng 5-15%[11] Thiết bị: máy sấy khô 2.2.2 Nghiền Mục đích: nghiền nhỏ nguyên liệu, tăng diện tích tếp xúc ngun liệu dung mơi Q trình: bờ hòn đem nghiền bằng máy nghiền để đạt kích thước tối ưu khoảng 0,177-2 mm[11] 2.2.3 Ngâm chiết với ethanol 60% Mục đích: tách saponin bờ hịn dùng dung mơi ethanol 60% Chiết kiệt hoạt chất saponin có quả bờ hịn Quy trình: Bột nguyên liệu ngâm với ethanol 60% 30 phút nhiệt độ 600C tỷ lệ dược liệu: dung mơi 1:8 (g/ml) bình ngấm kiệt Trong q trình chiết ngấm kiệt khơng kh́y trộn ngun liệu và lượng dung môi phải ngập lớp dược liệu từ 3-4 cm Sau mở van để lấy dịch chiết đồng thời bơm dịch chiết trở lại 30 phút và để yên 30 phút Lặp lại vậy đến 1.5 bơm thì tổng cộng 3.5 giờ[11][12] Thiết bị: thiết bị ngấm kiệt hình trụ hình nón cụt 2.2.4 Lọc lấy dịch chiết Mục đích: tách phần cặn bã khỏi dung dịch chiết Quy trình: sử sụng thiết bị lọc 2.2.5 Cơ quay Mục đích: làm bay dung môi để thu sản phẩm cần chiết Quy trình: cho dịch chiết vào máy quay chân không đun sôi nhiệt độ 600C Quá trình hoạt động máy quay chân khơng dựa theo nguyên tắc nhiệt độ sôi thay đổi thay đởi áp śt Dựa theo q trình nhiệt động, giảm áp śt nhiệt độ sơi chất lỏng giảm Khi máy hoạt động, bình chứa mẫu dung dịch để ngập bể gia nhiệt Nước bể gia nhiệt đến 600C Bơm chân khơng hút khơng khí khỏi bình chứa mẫu làm áp suất bình giảm Khi áp suất giảm, nhiệt độ sơi dung dịch bình giảm, đến nhiệt độ sôi thấp nhiệt độ bể dung dịch sơi Nhiệt độ sơi theo áp suất xác định thông qua giản đồ phase ethanol và nước Trong trình hoạt động, bình chứa mẫu dung dịch quay tròn liên tục nhằm tăng diện tích tiếp xúc dung dịch ng̀n nhiệt, để nhiệt phân bố dung dịch, tránh tượng nhiệt cục Hơi dung môi bay khỏi bình cầu làm lạnh hệ thống sinh hàn thu lại bình thu dung mơi Đến thu cao đặc ngừng, là cao chứa saponin cần chiết SVTH: Võ Hờng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 17 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ hịn Thiết bị: máy quay chân khơng 2.2.6 Sấy Mục đích: làm khơ sản phẩm để dễ dàng kiểm tra, so sánh chất lượng và hoạt tính các sản phẩm với Quy trình: cho cao vào máy sấy khô nhiệt độ 600C cho đến khối lượng sản phẩm không đổi Ta sản phẩm chứa saponin dạng bột SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 18 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ Chương 3: THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 3.1 Dụng cụ hóa chất 3.1.1 Dụng cụ và thiết bị - Bình ngấm kiệt, giá đỡ - Phễu và giấy lọc - Ống đong lít - Máy quay - Bể ủ nhiệt - Máy sấy - cốc thủy tinh lít - Cân kỹ thuật - 10 ống nghiệm đường kính 16 mm 3.1.2 Hóa chất Pha 800 ml ethanol 60% từ cồn tuyệt đối 96%: Cho 633,7 ml cồn 96% vào ống đong lít sau 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 lít và cho vào bể ủ nhiệt 600C, dùng dây dẫn ethanol 60% vào bình ngấm kiệt để phía và để ngâm 30 phút - Bước 3: Rút dịch chiết cho chảy từ từ vào cốc lít khoảng 30 phút sau rót lên lại cốc để bể ủ nhiệt và quay lại bước Lặp lại lần - Bước 4: Lọc dịch chiết bằng phễu và giấy lọc - Bước 5: Cô quay dịch chiết máy cô quay 600C, áp suất 0,73 atm - Bước 6: Sấy nhiệt độ 600C đến khối lượng không đổi 3.3 Định tính định lượng saponin sản phẩm 3.3.1 Định lượng Cân sản phẩm sau 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 - Cân g bột saponin sau sấy cho vào bình 500 ml chứa sẵn 100 ml nước cất Khuấy cho tan và để yên phút - 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 ống cho đủ 10 ml - Bịt miệng các ống rồi lắc theo chiều dọc 15 giây, giây lần lắc - Để yên 15 phút và đo chiều cao các cột bọt - Nếu cột bọt các ống < cm thì số bọt < 100 Nếu ống nào cao cm thì lấy ống để xác định 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 nhận xét Sau rút dịch chiết từ bình ngấm kiệt ta thu 710 ml dung dịch có màu rượu chuối Lấy 152 ml dung dịch đem cô quay SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 20 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ KẾT LUẬN Trong suốt quá trình thực nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng cùng với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn TS Tạ Ngọc Ly, đến em hoàn thành tập đồ án công nghệ với đề tài “Tách chiết saponin từ quả bồ hòn bằng phương pháp ngấm kiệt” thời gian quy định Qua quá trình làm đồ án, em phần nào nắm kiến thức bản quả bồ hòn, quy trình sản xuất saponin từ quả bồ hòn Đây là hội để em ôn lại kiến thức học, vận dụng kết hợp lý thuyết và thực tế để hình thành cách nhìn tổng quan thiết kế quy trình sản xuất Tuy nhiên thời gian có hạn cùng với hạn chế mặt chuyên môn thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên đồ án này còn mang tính lý thút, giả định và khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn SVTH: Võ Hồng Pha GVHD: TS Tạ Ngọc Ly 21 Chất tẩy rửa sinh học từ bồ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “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 [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 [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 ... dụng 11 1. 3 Tổng quan về bồ hòn 11 1. 3 .1 Đặc điểm 11 1. 3.2 Phân loại 12 1. 3.3 Phân bố 12 1. 3.4 Giá trị 12 1. 3.5 Các sản phẩm từ bồ hòn 14 Chương 2: Quy trình công nghệ 16 2 .1 Sơ đồ. .. Chương 1: Tổng quan tài liệu 1. 1 Tổng quan về tách chất 1. 1 .1 Cơ học 1. 1 .1. 1 Khái niệm 1. 1 .1. 2 Đặc điểm, quá trình 1. 1 .1. 3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 1. 1 .1. 4 Ứng dụng 1. 1.2... iii 1. 1.3.4 Ứng dụng 1. 1.4 Chưng cất 1. 1.4 .1 Khái niệm 1. 1.4.2 Quá trình 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