Khóa luận Nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp phun sấy

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp phun sấy

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƯỢC CAO THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT MẬT ONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SẤY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC HÀ NỘI - 2018
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƯỢC CAO THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU BÀO CHẾ BỘT MẬT ONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SẤY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC KHÓA: QH2013.Y Người hướng dẫn: 1. ThS. Trịnh Ngọc Dương 2. PGS.TS Nguyễn Thanh Hải HÀ NỘI – 2018 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
3. LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự kính trọng và biết ơn, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất tới: thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Thanh Hải – Phó chủ nhiệm phụ trách Khoa Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội, Chủ nhiệm bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược phẩm - người thầy đã luôn động viên, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trên con đường học tập, rèn luyện và nghiên cứu khoa học. Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc đến ThS. Trịnh Ngọc Dương - là người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo và các anh chị kỹ thuật viên bộ môn Bào chế và Công nghiệp Dược phẩm - những người đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, thực nghiệm và nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và người thân đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại Khoa Y-Dược Đại học Quốc gia Hà Nội. Hà Nội, ngày 09 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Cao Thị Hường Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
4. MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1. Mật ong 2 1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc 2 1.1.2. Một số đặc tính vật lí 2 1.1.3. Thành phần hóa học của mật ong 3 1.1.4. Tác dụng và công dụng của mật ong trong chăm sóc sức khỏe và làm đẹp 4 1.1.5. 5–hydroxymethylfurfural (HMF) và các chỉ tiêu đánh giá mật ong 5 1.2. Phun sấy 7 1.2.1. Khái niệm 7 1.2.2. Quá trình phun sấy 7 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun sấy 8 1.2.4. Ưu, nhược điểm của phun sấy 8 1.2.5. Ứng dụng của phun sấy 9 1.3. Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM) 9 1.3.1. Định nghĩa tối ưu hóa 9 1.3.2. Thiết kế thí nghiệm 10 1.3.3. Một số thiết kế thí nghiệm thường dùng 11 1.3.4. Tối ưu hóa bằng phân tích mặt đáp 13 1.4. Các nghiên cứu về bột mật ong phun sấy 14 1.4.1. Nghiên cứu trong nước 14 1.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước 14 CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1. Nguyên liệu, trang thiết bị nghiên cứu 18 2.1.1. Nguyên liệu 18 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
5. 2.1.2. Thiết bị dụng cụ 18 2.2. Phương pháp nghiên cứu 19 2.2.1. Phương pháp đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu được sử dụng 19 2.2.2. Phương pháp bào chế 21 2.2.3. Phương pháp đánh giá tiêu chuẩn chất lượng 22 2.2.4. Thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. 23 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu 24 CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1. Kết quả đánh giá hàm lượng nước và hàm lượng HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu sử dụng. 25 3.2. Lựa chọn chất mang sử dụng trong công thức bào chế 25 3.3. Kết quả khảo sát sơ bộ các yếu tố đầu vào, khoảng biến thiên cho các thông số của dịch phun sấy 26 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất phun sấy, độ ẩm và hàm lượng HMF có trong bột phun sấy 26 3.3.2. Khảo sát tốc độ phun sấy đến hiệu suất, độ ẩm, hàm lượng HMF của bột mật ong 27 3.3.3. Khảo sát tỷ lệ hàm lượng chất rắn trong dịch phun sấy lên hiệu suất, độ ẩm, hàm lượng HMF của bột mật ong 28 3.3.4. Khảo sát tỷ lệ phối hợp của tá dược chất mang với mật ong trong dịch phun sấy 29 3.4. Tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. . 30 3.4.1. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả: 30 3.4.2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng thông qua mặt đáp 35 3.4.3. Lựa chọn công thức tối ưu để bào chế 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
6. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung ORAC Năng suất hấp thụ gốc oxy DĐVN Dược điển Việt Nam MD Maltodextrin ANN Mạng nơ ron nhân tạo HMF 5-hydro methyl fufural RSM Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng KTTP Kích thước tiểu phân NSX Nhà sản xuất AOA Hoạt tính chống oxy hóa TPC Hàm lượng phenol tổng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam GA Gôm Arabic Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
7. DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU STT Tên bảng Trang Bảng 2.1 Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu 18 Kết quả đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật Bảng 3.1 ong nguyên liệu 25 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất phun Bảng 3.2 sấy và hàm lượng HMF 26 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ phun lên hiệu suất và Bảng 3.3 hàm lượng HMF 27 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn trong Bảng 3.4 28 dịch phun lên hiệu suất và hàm lượng HMF Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược/ mật ong đến Bảng 3.5 29 hiệu suất và hàm lượng HMF Bảng 3.6 Kí hiệu và các mức của biến độc lập 31 Bảng 3.7 Kí hiệu và các mức của biến phụ thuộc 31 Bảng 3.8 Thí nghiệm thiết kế 32 Kết quả đánh giá hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF trong Bảng 3.9 33 bột mật ong theo thí nghiệm thiết kế Bảng 3.10 Giá trị dữ liệu phân tich ANOVA của các biến đầu ra. 34 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của các biến độc lập và các biến phụ thuốc 35 Bảng 3.12 Kết quả tối ưu hóa bằng phần mềm INFormv3.2 40 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
8. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT Tên hình vẽ, đồ thị Trang Chuỗi phản ứng hóa học tạo thành HMF: fructopyranose (1), Hình 1.1 fructofuranose (2), hai giai đoạn trung gian của quá trình 6 khử nước (3 và 4), HMF (5). Hình 2.1 Sơ đồ quy trình bào chế bột mật ong phun sấy 22 Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược / mật ong Hình 3.1 và tỷ lệ nước/ chất rắn lên hiệu suất phun sấy trong trường 35 hợp sử dụng chất mang là maltodextrin. Mặt đáp biểu hiện sự ảnh hưởng của tốc độ bơm và nhiệt độ Hình 3.2 lên hiệu suất phun sấy trong trường hợp chất mang là 36 maltodextrin Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ nước/ chất Hình 3.3 rắn trong dịch phun lên hiệu suất phun với gôm arabic ( cố 37 định các yếu tố còn lại tại tâm) Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên 38 độ ẩm của khối bột khi phun với gôm arabic. Hình 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên 39 độ ẩm của khối bột khi phun với maltodextrin. Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn và nhiệt Hình 3.6 39 độ lên hàm lượng HMF Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tốc độ bơm, nhiệt độ đầu Hình 3.7 39 vào lên hàm lượng HMF Hình 3.8 Hình ảnh bột mật ong phun sấy 41 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
9. ĐẶT VẤN ĐỀ Mật ong là một sản phẩm tự nhiên được sử dụng phổ biến trong suốt lịch sử nhân loại. Trong y học cổ truyền, mật ong là một loại dược liệu quý với vị ngọt, tính cam, bình; quy vào các kinh phế, tỳ, đại trường. Mật ong được sử dụng phổ biến trong các bài thuốc dân gian như trị ho (chanh đào, quất, mật ong), bài thuốc hỗ trợ tiêu hóa (mật ong, nghệ) với công dụng như bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức đề kháng, làm đẹp, hỗ trợ tiêu hóa [2]. Thông qua những báo cáo lâm sàng gần đây cho thấy, có rất nhiều bằng chứng khoa học đã chứng minh tác dụng của mật ong như chống viêm, kháng khuẩn, hỗ trợ làm nhanh lành vết thương[13, 35]. Đó cũng là tiền đề cho sự ra đời hàng loạt các sản phẩm thuốc, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm có nguồn gốc từ mật ong ở trong lẫn ngoài nước. Một vấn đề lớn gặp phải là mật ong dạng lỏng có độ nhớt cao làm cho việc sử dụng và bảo quản gặp rất nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, sự xuất hiện của nước trong mật ong tạo điều kiện dễ dàng cho nấm men và vi khuẩn phát triển. Mật ong ở dạng bột có thể khắc phục những vấn đề này, tăng cường độ ổn định, kéo dài thời gian bảo quản và do đó, có tiềm năng thương mại hóa tốt trong ngành thực phẩm và chế biến dược phẩm. Bột mật ong sử dụng vẫn giữ được hương vị, màu sắc, mùi thơm, chất lượng, trong khi hiện tượng biến tính bởi nhiệt gặp phải khi sử dụng mật ong dạng lỏng. Ngoài ra, bột mật ong cũng đã được sử dụng trong ngành mỹ phẩm chăm sóc da và tóc [44]. Hiện nay, các nghiên cứu trong nước về mật ong tương đối nhiều. Tuy nhiên, chưa có bất kì nghiên cứu nào khai thác về đề tài bào chế mật ong dưới dạng bột [3,5]. Do vậy, việc nghiên cứu phát triển mật ong dạng bột là rất cần thiết, thực tiễn, có ý nghĩa quan trọng và tiềm năng ứng dụng rất cao. Với mong muốn khắc phục những khó khăn do độ nhớt cao của mật ong dạng lỏng gây ra, đồng thời nâng cao độ ổn định của mật ong trong quá trình sử dụng và bảo quản, thêm vào đó mật ong ở dạng bột cũng có thể đóng vai trò như một dược liệu sử dụng trong công nghệ bào chế, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp phun sấy” với mục tiêu : 1. Khảo sát xây dựng công thức cho bột mật ong phun sấy và đánh giá một số đặc tính của bột phun sấy. Tối ưu hóa công thức bào chế cho bột mật ong phun sấy dựa trên 1 số chỉ tiêu. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 1 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
10. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 . Mật ong 1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc Mật ong là chất ngọt tự nhiên do loài ong (apis) tạo ra, có giá trị dinh dưỡng cao. Ong lấy mật hoa hoặc dịch ngọt tiết ra từ cây hoặc dịch tiết của côn trùng, sau đó chuyển hóa bằng cách kết hợp với những chất đặc biệt trong cơ thể, tích lũy, tách nước, và lưu giữ trong tổ [1]. 1.1.2. Một số đặc tính vật lí 1.1.2.1. Màu sắc Màu sắc là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá chất lượng của mật ong. Nguồn gốc mật ong, thành phần khoáng chất, hàm lượng hóa học và nhiệt độ đều có thể ảnh hưởng đến màu sắc. Các thành phần tạo màu cho mật ong bao gồm các chất màu thực vật, như chất diệp lục, carotene, xanthophylls và sắc tố màu vàng xanh [2, 20, 22]. 1.1.2.2. Tỷ trọng Tỷ trọng của mật ong phụ thuộc vào hàm lượng nước có trong mật ong, dao động từ 1,40 đến 1,45 [2, 3]. 1.1.2.3. Độ nhớt Mật ong là chất lỏng có độ nhớt cao nhớt. Độ nhớt của nó phụ thuộc vào từng loại mật ong và sẽ thay đổi tùy theo tỷ lệ các thành phần của nó và điều kiện môi trường, đặc biệt là hàm lượng nước và nhiệt độ [2]. Độ nhớt của mật ong ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình sử dụng . Mật ong có chất lượng cao thường đặc và nhớt. Nếu hàm lượng nước cao, mật ong sẽ trở nên ít nhớt hơn. Các loại protein, tỷ lệ hàm lượng fructose cũng làm tăng độ nhớt của mật ong [24]. 1.1.2.4. Tính hút ẩm Tính hút ẩm đặc trưng cho khả năng hấp thụ và giữ độ ẩm từ môi trường. Đối với mật ong, đặc tính này có được chủ yếu là do nồng độ cao của fructose [26]. Mật ong bình thường có hàm lượng nước từ 18,8% trở xuống sẽ hấp thụ độ ẩm từ không khí có độ ẩm trên 60%. Do đó, trong quá trình chế biến hay bảo quản, đặc tính hút ẩm này có thể gây ra nhiều khó khăn [33]. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 2 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
11. 1.1.3. Thành phần hóa học của mật ong Thành phần của mật ong tương đối biến thiên và chủ yếu phụ thuộc vào nguồn hoa. Tuy nhiên, một số yếu tố bên ngoài cũng đóng vai trò nhất định, như các nhân tố môi trường và cách thức chế biến. Có ít nhất 181 hợp chất trong mật ong đã được xác định [17]. 1.1.3.1 Thành phần carbohydrat Mật ong chủ yếu là carbohydrat, chiếm khoảng 95% trọng lượng khô. Nhiều loại disaccharides và trisaccharides khác nhau được báo cáo và mô tả bởi Moreira và De Maria (2001). Một vài trong số đó không tìm thấy trong mật hoa nhưng được hình thành dưới tác động của các enzym trong nước bọt của ong trong môi trường acid [17, 34]. - Glucose: Chiếm 50% tổng số đường trong mật ong và 35% khối lượng toàn phần - Fructose: Chiếm khoảng 38,5% khối lượng mật ong. Đường fructose khó kết tinh, loại mật ong có hàm lượng đường frutose cao sẽ bảo quản được lâu hơn mà vẫn duy trì ở thể lỏng. - Sacarose: Chiếm khoảng 2%, mật ong đang trong giai đoạn trung gian có thể chứa tới 6% sacarose [14, 34, 43]. 1.1.3.2 Protein, enzyme và amino acid Mật ong chứa khoảng 0,5% protein, chủ yếu là các enzyme và các acid amin tự do. Ba loại enzym chính ở trong mật ong bao gồm diastase (amylase), có khả năng phân huỷ tinh bột hoặc glycogen thành các đơn vị đường nhỏ hơn; invertase (sucrase, α-glucosidase) có khả năng phân huỷ sucrose thành fructose và glucose; và glucose oxidase xúc tác quá trình sản sinh hydrogen peroxide và acid gluconic từ glucose [15]. Amino acid trong mật ong chiếm 1% về khối lượng. Hàm lượng acid amin tự do trong mật ong tương ứng là từ 10 đến 200 mg/100 g, chủ yếu là proline, tương ứng với khoảng 50% tổng số acid amin tự do. Ngoài ra, còn có 26 acid amin khác trong mật ong, tỷ lệ của chúng phụ thuộc vào nguồn gốc của mật hoa hay dịch ngọt. Vì phấn hoa là nguồn gốc chính của các acid amin mật ong, nên đại diện các acid amin của mật ong có thể coi là đặc trưng của nguồn gốc thực vật [23]. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 3 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
12. 1.1.3.3 Vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng Thành phần các nguyên tố vi lượng và nồng độ khoáng chất có trong mật ong phụ thuộc vào nguồn gốc thực vật và địa chất. Các nguyên tố vi lượng: Al, Ba, Sr, Bi, Cd, Hg, Pb, Sn, Te, Tl, W, Sb, Cr, Ni, Ti, V, Co và Mo. Khoáng chất: P, S, Ca, Mg, K, Na, Zn, Fe, Cu và Mn. Hàm lượng vitamin trong mật ong thấp, bao gồm thiamin (B1), riboflavin (B2), niacin (B3), acid pantothenic (B5), pyridoxine (B6),acid folic (B9), acid ascorbic (C) và phylloquinon (K) [14, 15]. 1.1.3.4 Polyphenols Mật ong có chứa khoảng 0,1% - 0,5% các hợp chất phenolic chịu trách nhiệm về các chất chống oxy hoá, kháng khuẩn, kháng virut, chống ung thư, và nhiều hoạt động sinh học khác [9]. Hoạt tính chống oxy hoá của polyphenol mật ong có thể được đo trên ống nghiệm (in vitro) bằng cách so sánh khả năng hấp thu gốc oxy (ORAC) với tổng nồng độ phenolic [9, 18, 19, 38]. 1.1.3.5 Hợp chất tạo hương Hương vị mật ong là một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng được áp dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và cũng là tiêu chí lựa chọn của người tiêu dùng. Hơn 500 hợp chất khác nhau đã được xác định trong thành phần dễ bay hơi của mật ong có nguồn gốc từ các loại hoa khác nhau, bao gồm nhiều monoterpene, diterpene, sesquiterpene và terpenoid, acid béo, rượu, ceton và aldehyde [32]. 1.1.4. Tác dụng và công dụng của mật ong trong chăm sóc sức khỏe và làm đẹp 1.1.4.1 Tác dụng dinh dưỡng Mật ong là một thực phẩm dinh dưỡng có tác dụng thay thế đường nhằm cung cấp năng lượng, bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức đề kháng, phòng chống nhiễm khuẩn cho cơ thể [2]. 1.1.4.2 Tác dụng chống oxi hóa Các acid phenolic và flavonoid có trong mật ong đóng vai trò quan trọng đối với khả năng chống oxi hóa. Mật ong sử dụng một mình hoặc phối hợp có khả năng phòng chống và ngăn ngừa một số bệnh như xơ vữa động mạch và ung thư [10, 38, 41]. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 4 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
13. 1.1.4.3 Tác dụng kháng khuẩn Mật ong có tác dụng kháng khuẩn là nhờ sự có mặt của glucose oxidase, áp suất thẩm thấu cao, pH acid, và sự có mặt của nhiều chất có tác dụng kháng khuẩn. Mật ong có phổ kháng khuẩn rộng, được chứng minh là có khả năng ức chế hơn 80 loại vi khuẩn, ví dụ như S. aureus, Enterococcus kháng vancomycin, và P. Aeruginosa [28, 38]. 1.1.4.4 Tác dụng dưỡng da Mật ong được kí hiệu trong Danh mục Thành phần Mỹ phẩm Quốc tế (INCI) dưới tên gọi "Honey" hoặc "Mel" (số CAS 8028-66-8), và được xếp vào nhóm làm mềm da / làm ẩm / dưỡng ẩm. Tác dụng dưỡng ẩm của mật ong chủ yếu liên quan đến hàm lượng fructose và glucose cao, có khả năng tạo liên kết hydro với nước từ đó duy trì độ ẩm của lớp sừng. Khả năng tái tạo da xuất phát từ sự có mặt các acid amin (chủ yếu là proline), và các acid hữu cơ (chủ yếu là acid gluconic). Mật ong thường được sử dụng trong mỹ phẩm với tỷ lệ từ 1 - 10% [25]. 1.1.4.5 Tác dụng dưỡng tóc Mật ong tỉ lệ 3 – 20% trong dầu gội đầu làm giảm tóc rối, giúp tóc suôn mượt, giữ độ ẩm và dễ chải. Nhờ đặc tính kháng khuẩn và chống nấm, mật ong cũng được sử dụng để trị gàu [29]. 1.1.4.6 Tá dược làm ngọt và bảo quản Với thành phần chủ yếu là đường, mật ong được sử dụng như một loại tá dược làm ngọt hoặc bảo quản trong một số công thức bào chế. 1.1.5. 5–hydroxymethylfurfural (HMF) và các chỉ tiêu đánh giá mật ong 1.1.5.1 Hình thức cảm quan Mật ong là chất lỏng đặc sánh, hơi trong, màu vàng nhạt hoặc vàng cam đến nâu hơi vàng, mùi thơm, vị rất ngọt. Khi để lâu hoặc để lạnh trong mật ong sẽ có những tinh thể dạng hạt dần dần tách ra [6]. 1.1.5.2 Hàm lượng nước Hàm lượng nước trong mật ong không quá 20% [6]. 1.1.5.3 5–hydroxymethylfurfural (HMF) 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) là một hợp chất furan vòng được hình thành từ quá trình dehydrat hoá đường trong môi trường acid, là sản phẩm trung Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
14. gian của phản ứng Maillard. Trên thực tế, các sản phẩm nước ngọt và một số thuốc, thực phẩm chức năng có tỷ lệ đường cao đều là những sản phẩm có nguy cơ chứa 5- HMF với hàm lượng lớn, nồng độ của nó cũng tăng lên do nhiệt độ hoặc thời gian bảo quản dài [11]. Hình 1.1: Chuỗi phản ứng hóa học tạo thành HMF: fructopyranose (1), fructofuranose (2), hai giai đoạn trung gian của quá trình khử nước (3, 4), HMF (5) [11]. Mật ong là một sinh phẩm chứa thành phần chủ yếu là đường. Do đó, HMF đóng vai trò như một chỉ số được công nhận liên quan đến chất lượng của mật ong. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành HMF ở mật ong trong bao gồm: việc sử dụng các hộp kim loại và các đặc tính hóa lý (độ pH, độ acid và hàm lượng khoáng chất) của mật ong, nguồn hoa của mật ong, độ ẩm, nhiệt độ. Codex Alime Ntarius (2000) đã xác định rằng hàm lượng HMF của mật ong sau khi chế biến và / hoặc pha trộn không được cao hơn 80 mg/ kg. Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn Châu Âu (Liên minh châu Âu năm 2002) đề xuất giới hạn dưới 40 mg/ kg trừ những trường hợp ngoại lệ sau: giới hạn 80 mg/ kg được phép cho ậm t ong bắt nguồn từ các nước nhiệt đới, giới hạn 15 mg/ kg đối với mật ong có nồng độ enzym thấp [8]. Theo tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 5267-1:2008) hàm lượng HMF của mật ong sau khi chế biến và/ hoặc trộn không được lớn hơn 40 mg/ kg. Tuy nhiên, trong trường hợp mật ong nói rõ có nguồn gốc từ các nước hoặc khu vực nhiệt đới, thì hỗn hợp của các loại mật ong này có hàm lượng hydroxymetylfurfural không được lớn hơn 80 mg/ kg [6]. HMF ở nồng độ cao có độc tính tế bào, gây kích ứng mắt, đường hô hấp trên, da và màng nhầy, nguy cơ gây đột biến gen, phá vỡ hoạt động của AND và gây rối Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 6 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
15. loạn chức năng gan. Chính vì vậy mà việc đánh giá hàm lượng HMF cho bột mật ong phun sấy là một bước quan trọng trong đánh giá chất lượng bột [8]. 1.2. Phun sấy 1.2.1. Khái niệm Phun sấy là một phương pháp có thể áp dụng với nhiều chất, cả với những chất nhảy cảm với nhiệt. Sản phẩm tạo thành là vi cầu, vi nang. Do là một quá trình khép kín nên phương pháp này có thể áp dụng đối với những cơ sở đạt tiêu chuẩn GMP và sản xuất thuốc vô trùng. Ngoài ứng dụng trong dược phẩm, phun sấy còn được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và sản xuất hương liệu [16]. 1.2.2. Quá trình phun sấy Quá trình phun sấy gồm 3 giai đoạn cơ bản: - Giai đoạn thứ nhất: Sự phân tán dung dịch thành tiểu phân mù. - Giai đoạn thứ hai: Phun dung dịch thành tiểu phân đồng thời với một dòng khí nóng, tiểu phân tiếp xúc với khí nóng và có sự bốc hơi dung môi. - Giai đoạn thứ ba: Tách tiểu phân rắn từ dòng khí và tập trung các hạt này trong các phòng chứa. Thông thường, một máy phun sấy bao gồm một khoang chứa dịch phun, vòi phun hoặc bộ phận phun quay, bộ phận làm nóng không khí. Bộ phận phun quay sử dụng lực li tâm để tạo giọt phun. Bộ phận phun nén sử dụng lực nén để đẩy dịch phun ra vòi phun. Dịch phun được đưa ra đầu phun, tại đây tạo thành luồng khí phun tốc độ cao tạo ra các giọt phun nhỏ li ti. Cả dịch phun và luồng khí nóng đi qua buồng sấy. Sau đó, cyclon sẽ tách bột tạo thành ra khỏi không khí vào khoang thu hồi sản phẩm. Bước đầu tiên là chế tạo một hỗn hợp đồng nhất dược chất và tá dược. Dược chất có thể được phân tán dưới dạng dung dịch, hỗn dịch hoặc nhũ tương. Hỗn hợp này được phun vào môi trường làm khô, thường là không khí hoặc một vài khí trơ nếu hỗn hợp phun sấy có chứa dung môi hữu cơ. Dung môi được bốc hơi để tạo thành dạng thuốc rắn. Mỗi giọt nhỏ được phun sấy sẽ hình thành một tiểu phân, kích thước tiểu phân được quyết định bởi kích cỡ giọt phun, các thành phần chất rắn trong dịch phun và tỷ trọng của tiểu phân rắn tạo thành. Giọt phun có thời gian lưu trú trong máy phun sấy rất ngắn (tính bằng giây), do đó giảm thiểu sự phân hủy của các thành phần nhảy cảm với nhiệt. Ngoài ra, dược chất chịu nhiệt độ thấp hơn nhiều nhiệt độ Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 7 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
16. ở vùng sấy do tác dụng làm mát của dung môi hữu cơ bị bốc hơi. Đối với một công thức và quá trình bào chế nhất định, hàm lượng chất rắn và mật độ khối bột tạo thành là hằng định trong một số lô sản xuất và giữa các lô khác nhau. Sự phân bố kích thước tiểu phân ban đầu được quyết định bởi sự phân bố kích thước của các giọt phun. Vì vậy, ta có thể thu được các tiểu phân phun sấy có khoảng phân bố kích thước hẹp khi đầu phun được thiết kế tốt và kiểm soát tốt các thông số của quá trình phun như tốc độ phun, kích cỡ vòi phun, nhiệt độ trong buồng sấy và khoang thu hồi sản phẩm cũng như kích cỡ của hai khoang này. Có thể cải thiện chất lượng của sản phẩm phun sấy thu được khi thêm chất dẻo thúc đẩy quá trình đông tụ polyme, hình thành lớp màng mỏng, hình thành dạng cầu và bề mặt phẳng, nhẵn [16]. 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun sấy 1.2.3.1. Nồng độ chất khô của dung dịch - Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi của dung dịch nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình phun sấy. - Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình phun sấy. 1.2.3.2. Nhiệt độ sấy Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun. Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ sấy. Tuy nhiên việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu nhảy cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình. 1.2.3.3 Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy Ngoài ra, các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm nguyên liệu, lưu lượng không khí nóng vào buồng và kích thước buồng sấy [16]. 1.2.4. Ưu, nhược điểm của phun sấy 1.2.4.1 Ưu điểm Quá trình phun sấy là một quá trình liên tục. - Các tính chất vật lý của sản phẩm chính như hình dạng, kích thước, độ ẩm và độ trơn chảy có thể kiểm soát thông qua việc lựa chọn máy móc và các thao tác của quá trình. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 8 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
17. - Quá trình phun sấy thực tế gần như tức thì vì phần lớn sự bay hơi xảy ra trong một thời gian rất ngắn. Do đó, nó phù hợp với sản phẩm nhạy cảm với nhiệt. - Hạn chế nhiễm tạp vào các sản phẩm do ăn mòn thiết bị vì sự tiếp xúc giữa thiết bị và nguyên liệu là nhỏ nhất so với các phương pháp tạo hạt khác. 1.2.4.2 Nhược điểm Như tất cả các quá trình nghiền khác, phun sấy cũng có những hạn chế sau: - Không phù hợp cho bào chế các hạt có kích thước lớn hơn 200 mm - Hiệu quả sử dụng nhiệt thấp vì khí thải ra có chứa nhiệt, nhiệt này yêu cầu phải có một máy chuyển đổi nhiệt thay thế để loại bỏ. 1.2.5. Ứng dụng của phun sấy 1.2.5.1 Tạo hạt Tạo hạt có kích thước đồng đều, hình cầu, tỷ trọng thấp và chịu nén tốt. Do đó sử dụng bào chế các tá dược dập thẳng. 1.2.5.2 Thay đổi thuộc tính pha rắn Tạo ra các tiểu phân hình cầu trơn chảy chịu nén tốt dùng dập thẳng, cấu trúc hạt xốp nên làm tăng độ tan và tốc độ hòa tan của dược chất, làm tăng tỷ lệ và tính ổn định của dạng vô định hình do kết hợp với các chất mang ổn định [16]. Ngoài ra phun sấy còn được ứng dụng trong bào chế vi nang, bào chế liposome và thiết kế dạng thuốc xông hít. 1.3. Phương pháp tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM) Phương pháp đáp ứng bề mặt (Response surface methodology: RSM) được phát triển từ những năm 50 của thế kỉ trước bởi nhà khoa học Box và đồng sự [21]. 1.3.1. Định nghĩa tối ưu hóa Tối ưu hoá một công thức hay quy trình bào chế là việc tìm công thức, thông số (hay điều kiện tiến hành) của quy trình để sản phẩm làm ra đạt chất lượng tốt nhất trong giới hạn mong muốn của người làm thí nghiệm [37]. Việc tối ưu hoá các công thức hay quy trình bào chế một cách đầy đủ nhiều khi đòi hỏi một khối lượng công việc khổng lồ mà các phương pháp tiến hành thí nghiệm cổ điển không thể giải quyết được. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 9 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
18. Theo lý thuyết hệ thống, một hệ thống có thể xem như là một tiến trình chuyển đổi từ đầu vào (input) thành đầu ra (output). Trên thực tế, chất lượng của đầu ra không những bị ảnh hưởng bởi đầu vào mà còn có nhiều yếu tố khác có thể không được biết. Do đó, có thể sử dụng các yếu tố được biết, điều khiển được và có ảnh hưởng đến tiến trình để tối ưu hoá. Như vậy, để tối ưu hoá phải mô tả được mối quan hệ giữa biến đầu ra và biến đầu vào. Công việc này khá phức tạp bởi vì không chỉ có những biến đầu vào được đưa vào nghiên cứu mới ảnh hưởng đến giá trị của biến đầu ra mà còn nhiều yếu tố khác mà người làm thí nghiệm không thể kiểm soát hết được [37]. Có hai cách chính để mô tả quan hệ giữa biến đầu ra và biến đầu vào: - Dùng mô hình (phương trình) toán học: Đây là cách mô tả đơn giản và dễ hiểu nhất. Phương trình thường có dạng đa thức có bậc ≤ 2 và được gọi là phương trình hồi quy. - Dùng mạng neuron nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN). Dù sử dụng phương pháp nào, để mô tả chính xác mối quan hệ trên, cần phải tiến hành trước một số thí nghiệm và các thí nghiệm này phải được thiết kế một cách khoa học. 1.3.2. Thiết kế thí nghiệm 1.3.2.1 Định nghĩa Phương pháp thiết kế thí nghiệm được Fisher đưa ra lần đầu tiên vào năm 1926, sau đó được Box, Hunter, Scheffé, Tagushi và các tác giả khác phát triển và hoàn thiện. Thiết kế thí nghiệm là phương phương pháp lập kế hoạch và tiến hành thực nghiệm với số thí nghiệm tối thiểu, để thu nhận được thông tin tối đa từ tập hợp các dữ liệu, thí nghiệm, trong sự có mặt của nhiều yếu tố có thể làm biến đổi kết quả thí nghiệm.[27, 36]. 1.3.2.2 Trình ựt tiến hành thiết kế thí nghiệm và tối ưu hoá Việc thiết kế thí nghiệm và tối ưu hoá gồm những bước cơ bản sau: - Xác định các biến đầu ra (biến phụ thuộc) cần tối ưu hoá và yêu cầu của chúng. Đó có thể là các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm, giá thành, lượng nguyên - phụ liệu, năng lượng tiêu thụ Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 10 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
19. - Xác định các biến đầu vào (biến độc lập) có khả năng ảnh hưởng đến các biến đầu ra. - Sàng lọc: thiết kế và tiến hành các thí nghiệm sơ bộ nhằm phân tích ảnh hưởng của các biến đầu vào lên các biến đầu ra để loại bỏ các biến đầu vào không hoặc ít ảnh hưởng. - Thiết kế và tiến hành thí nghiệm để phân tích ảnh hưởng của các biến đầu vào còn lại lên các biến đầu ra. Từ các kết quả thí nghiệm, xây dựng các mối quan hệ giữa các biến đầu ra và các biến đầu vào. Mối quan hệ này có thể biểu diễn dưới dạng phương trình hồi quy dạng đa thức có bậc ≤ 2 hoặc mạng neuron nhân tạo. Những mối quan hệ này cho phép dự đoán giá trị của các biến đầu ra khi biết giá trị của các biến đầu vào mà không cần làm thêm thí nghiệm. - Tối ưu hoá các biến đầu ra dựa trên các các mối quan hệ đã xây dựng để tìm các giá trị tối ưu của các biến đầu vào. - Làm thí nghiệm theo các giá trị tối ưu của các biến đầu vào vừa tìm được để kiểm tra và điều chỉnh nếu cần. - Triển khai sản xuất thử ở quy mô bán công nghiệp và công nghiệp. Trong giai đoạn này có thể tối ưu hoá quy trình bằng thuật toán tiến hoá (Evolutionary Optimization of Processes, EVOP). 1.3.3. Một số thiết kế thí nghiệm thường dùng 1.3.3.1. Thiết kế bậc 1 Do tính đơn giản, số thí nghiệm không lớn, nên thiết kế bậc 1 rất hay dùng để sàng lọc các biến đầu vào [2, 7, 27]. • Thiết kế 2n đầy đủ (mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 đầy đủ) Nếu mỗi biến đầu vào chỉ lấy 2 mức thực nghiệm thì số thí nghiệm phải làm n sẽ là: N = 2 Trong đó: N: Số số hạng của phương trình hồi quy bậc 1 đầy đủ (cũng bằng số thí nghiệm phải làm). n: Số biến đầu vào 2: Số mức được chọn cho mỗi biến đầu vào Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 11 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
20. • Thiết kế 2n rút gọn (mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 rút gọn) Mô hình hoá thực nghiệm bậc 1 đầy đủ có nhược điểm là số thí nghiệm sẽ rất lớn khi số biến đầu vào phải khảo sát. Khi đó phải tiến hành thực nghiệm rút gọn. n - q Số thực nghiệm rút gọn được tính theo công thức: N = 2 .Với n là số biến đầu vào và q là số mức rút gọn. Ma trận thực nghiệm của thiết kế rút gọn phải có 3 tính chất sau: - Tính chuẩn hoá - Tính đối xứng. - Tính trực giao. • Thiết kế 22n kết hợp với ô vuông latin n Thiết kế 2 đầy đủ hay rút gọn đều có chung một nhược điểm là nếu dùng để khảo sát các biến định tính thì chỉ có thể đưa vào 2 mức cho mỗi biến định tính (ví dụ, với tá dược rã, chỉ có thể chọn 2 loại là tinh bột hay cellulose vi tinh thể). Để 2n khắc phục nhược điểm này có thể dùng thiết kế 2 kết hợp với ô vuông latin hoặc thiết kế D - optimal. 2n Đối với thiết kế 2 kết hợp với ô vuông latin, người ta dùng kiểu bố trí hỗn hợp 2n n giữa thí nghiệm 2 với ô vuông latin cỡ 2 ×2n. Kiểu bố trí này cho phép đưa vào trong mô hình thí nghiệm một số biến định tính thay đổi trên 2n mức và biến định lượng thay đổi trên 2 mức. 1.3.3.2. Thiết kế bậc 2 Thiết kế bậc 2 hay được sử dụng nhất là thiết kế hợp tử tại tâm [2, 36]. • Phương pháp xây dựng tổng quát: Thiết kế hợp tử tại tâm cho n biến đầu vào gồm nhiều nhóm thí nghiệm: n n-q - NF thí nghiệm giống như thiết kế đầy đủ 2 hoặc rút gọn 2 . - 2n thí nghiệm tại các điểm "sao" (thí nghiệm nằm trên trục toạ độ ứng với biến đầu vào thứ i mà tại đó Xi = ±α, các biến đầu vào còn lại đều giữ ở mức 0). - N0 thí nghiệm ở tâm. Sở dĩ cần có N0 thí nghiệm ở tâm này là vì trong thiết kế bậc 2, do số thí nghiệm thường khá lớn nên người ta không làm lặp lại tất cả các thí nghiệm mà chỉ làm lặp lại một thí nghiệm (thường là thí nghiệm ở tâm) rồi tính giá trị trung bình và phương sai của thí nghiệm ở tâm đó Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 12 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
21. (MSERR) và coi như đó là sai số chung của các thí nghiệm và dựa vào đó để đánh giá tính có nghĩa của các hệ số hồi quy cũng như tính phù hợp của phương trình hồi quy tìm được. Như vậy tổng số thí nghiệm phải làm sẽ là: N = NF + 2n +N0 Có hai loại thiết kế hợp tử tại tâm thường gặp là thiết kế trực giao và thiết kế tâm xoay. Phương trình hồi quy bậc 2, n biến đầu vào có dạng tổng quát như sau: Y = b0 + b1X1 + b2X2+ b3X3 + + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + + b11X12 + b22X22 + b33X32 + 1.3.4. Tối ưu hóa bằng phân tích mặt đáp Có rất nhiều phương pháp tối ưu hoá được trình bày trong các tài liệu chuyên môn [2, 27, 36]. Việc lựa chọn phương pháp tối ưu hoá nào phải căn cứ vào những khảo sát đã có (dữ liệu đã phân tích), mục đích tiếp theo của thí nghiệm hay kinh nghiệm của người làm thí nghiệm, bao gồm các phương pháp sau: - Phân tích mặt đáp - Hàm hy vọng - Thực hiện theo đường dốc nhất - Đường tối ưu - Đơn hình liên tiếp - Tối ưu hóa quy trình bằng thuật toán tiến hóa • Phương pháp phân tích mặt đáp Sau khi tìm được mô hình toán học (phương trình hồi quy), có thể biểu diễn nó dưới dạng mặt đáp của biến đầu ra theo các biến đầu vào trong không gian 3 chiều hoặc 2 chiều (đường đồng mức). Vì chỉ có thể biểu diễn được tối đa 3 chiều không gian nên trong trường hợp có nhiều hơn 2 biến đầu vào thì để vẽ mặt đáp, chỉ được cho 2 biến thay đổi, các biến còn lại được giữ ở một mức cố định nào đó. Sự biểu diễn hình học của chức năng đáp ứng dưới dạng một đường cong, một mặt phẳng gia tăng được gọi là bề mặt đáp ứng. Kết quả của phương pháp phân tích mặt đáp thường là vùng tối ưu. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 13 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
22. 1.4. Các nghiên cứu về bột mật ong phun sấy 1.4.1. Nghiên cứu trong nước Hiện nay, trong nước chưa có nghiên cứu nào về bào chế bột mật ong. 1.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước Với tiềm năng trở thành nguyên liệu đầu vào cho công nghệ bào chế dược phẩm cùng với những ứng dụng rộng rãi trong chăm sóc sức khỏe cũng như làm đẹp, hiện nay, bột mật ong đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu: Katarzyna Samborska và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu để đánh giá khả năng phun sấy của mật ong với việc bổ sung maltodextrin và gôm arabic với vai trò như chất mang. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch phun sấy, loại và hàm lượng của các chất mang lên các tính chất vật lí của bột như hàm lượng nước, tỷ trọng thô, tỷ lệ Hausner, tỷ trọng biểu kiến, tính hút ẩm và khả năng thấm ướt cũng được tiến hành đánh giá. Hỗn hợp dịch phun được tiến hành phun sấy ở nhiệt độ 180 oC, tốc độ phun 1ml/ s, tốc độ quay của máy phun đĩa 39.000 vòng/ phút. Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng gôm Arabic thu được sản phẩm có hàm lượng mật ong cao hơn (67% chất rắn) trong khi đó sử dụng maltodextrin chỉ cho 50%. Tuy nhiên, bột thu được khi phun sấy với gôm Arabic có tính hút ẩm cao hơn, dính nhớt, hàm lượng nước cao hơn, từ đó dẫn đến khả năng trơn chảy kém hơn. Tiến hành phun sấy kết hợp mật ong, gôm aracbic, maltodextrin với tỷ lệ 2 : 1 : 1 đã giúp duy trì hiệu suất sấy cao đồng thời cải thiện các đặc tính vật lý của bột như khả năng trơn chảy, tính thấm ướt tốt hơn so với gôm arabic, tuy nhiên độ ẩm của bột vẫn ở mức độ khá cao [40]. B. R. Bhandari và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu bào chế bột mật ong bằng phương pháp đồng kết tinh với một si rô đường ở 128 oC sau đó tiến hành làm mát ở nhiệt độ dưới 60 oC, tỷ lệ sucrose : mật ong được lựa chọn ở các mức 90 : 10, 85 : 15, 80 : 20. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở hai tỷ lệ đầu sản phẩm thu được là đồng tinh thể trong khi tỷ lệ 80: 20 tạo ra một sản phẩm bán rắn. Độ trơn chảy thu được của khối bột tương đối tốt với góc nghỉ 38,5 oC – 39,5 oC. Sắc kí khí cũng được sử dụng để so sánh sự khác biệt của 4 hợp chất dễ bay hơi : 2,3-dihydro-3,5- dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one, HMF, 6-methylheptyl prop-2-enoate and 3- hydroxy-4-phenylbutan-2-one, kết quả cho thấy một số khác biệt nhỏ về lượng các hợp chất dễ bay hơi ở sản phẩm đồng kết tinh. Các thành phần hương vị không thay đổi đáng kể trong mật ong đồng kết tinh, so với mật ong chưa qua chế biến, mặc dù Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 14 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
23. các biến thể đã được nhận thấy trong hydroxymethyl furfural (HMF) và 6- methylheptyl prop-2-enoat. Nghiên cứu cũng tiến hành tối ưu hóa các thông số cho quá trình kết tinh, tỷ lệ đường : nước là 300 : 50, nhiệt độ kết tinh 128 oC, nhiệt độ làm lạnh của mật ong 20 oC được lựa chọn là công thức tối ưu cho quy trình [12]. Yogita Suhag và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu sử dụng phương pháp bề mặt đáp để tối ưu hóa các thông số của quá trình phun sấy mật ong. Mục đích của nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của nhiệt độ đầu vào (160 oC - 180 oC), tốc độ phun sấy (0,08 – 0,13ml/s), nồng độ gôm Arabic (35 - 45%), dịch chiết aonla (8%), dịch chiết húng quế (6%) đến các đặc tính của sản phẩm gồm: tỷ trọng, độ ẩm, tổng hàm lượng phenolic (TPC), hoạt tính chống oxy hóa (AOA), hàm lượng acid ascorbic. Kết quả nghiên cứu cho thấy các biến độc lập ảnh hưởng đáng kể đến tất cả các biến phụ thuộc (P< 0,0001) cùng với giá trị R2 cao (0,97-0,99) chứng minh mô hình có ý nghĩa về mặt thống kê. Nhiệt độ đầu vào cao dẫn đến tỷ trọng, độ ẩm thấp, trong khi đó dịch chiết aonola và húng quế dẫn đến hàm lượng TPC, AOA, và acid ascorbic cao hơn so với chỉ sử dụng gôm arabic. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương thích giữa dự đoán và thực nghiệm của sản phẩm phun sấy, việc tối ưu hóa các điều kiện phun sấy được thực hiện thành công bằng cách sử dụng phương pháp Box- Behnken. Bột mật ong có thể duy trì hàm lượng acid ascorbic và AOA, đồng thời độ ẩm và tỷ trọng thấp bằng cách sấy phun ở nhiệt độ 170 oC với tốc độ nạp 0,11ml/s và bổ sung thêm gôm Arabic (45%), dịch chiết húng quế và aonla [42]. Katarzyna Samborska và Monika Czelejewska đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt trong sấy phun mật ong, với việc bổ sung gôm arabic (nhiệt độ đầu vào: 180 oC, nhiệt độ đầu ra: 70 oC) đến hoạt lực của enzym diastase và hàm lượn HMF trong mật ong đa hoa và mật ong đơn hoa. Các tính chất vật lý của bột đã được nghiên cứu, bao gồm hình dạng hạt và phân bố kích thước, hàm lượng nước, tỷ trọng, và độ hút ẩm. Hàm lượng hydroxymethylfurfural (HMF) và hoạt lực của enzym diastase là hai thông số chính được sử dụng như các chỉ số để đánh giá chất lượng mật ong. Nghiên cứu này cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ sử dụng trên các giá trị của hai tham số trong hai loại mật ong khác nhau. Kết quả chỉ ra rằng hoạt lực của enzym diastase trong mật ong giảm với sự gia tăng nhiệt độ, trong khi HMF tăng lên, trong phạm vi 50 oC – 90 oC, và khác nhau trong 2 loại mật ong, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình chế biến và xử lý mật ong. Trong quá trình xử lý nhiệt, hoạt lực của enzym diastase là một tham số nhạy cảm hơn so với hàm lượng HMF: giá trị Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 15 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
24. giảm xuống dưới mức chấp nhận được (8 đơn vị DN Schade) cho các mẫu được xử lý tại 70 oC và 90 oC. HMF tăng vượt quá giới hạn trên cho phép (40 mg/ kg), hàm lượng HMF tăng 1,8 lần đối với mật ong đa hoa và 26,1 lần với mật ong đơn hoa, vượt quá giá trị chấp nhận được tối đa trong trường hợp của mật ong đơn hoa. Các kết quả cũng cho thấy rằng hoạt lực của enzym diastase trong quá trình sấy phun vẫn được bảo tồn, điều đó rất quan trọng đối với chất lượng cuối cùng của sản phẩm [39]. Nobuhiko và cộng sự công bố một nghiên cứu về việc pha trộn và hòa tan chất xơ thực phẩm vào trong mật ong và làm khô hỗn hợp ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra tương ứng 100 °C – 180 oC và 70 oC – 100 oC. Sản phẩm thu được được báo cáo là có trên 23% chất xơ trong tổng hàm lượng chất rắn trong bột mật ong đồng thời được khẳng định như là một thực phẩm chức năng vì chất xơ hòa tan trong nước giúp tăng cường tiêu hóa. Tuy nhiên, hàm lượng nước cao (72%) trong dịch phun sẽ làm tăng chi phí năng lượng sấy khô [31]. Yoshihide và Hideaki đã phát triển một quá trình sử dụng chất chống oxy hoá, chất mang, chất phân tán và chất phân tán một phần để thêm vào mật ong, độ pH của dung dịch được duy trì từ 6,5 - 7,5, hỗn hợp cuối cùng đã được sấy khô ở nhiệt độ đầu vào và nhiệt độ đầu ra tương ứng trong khoảng 120 oC – 200 °C và 70 oC – 120 °C. Độ pH của dung dịch phun đã được điều chỉnh để giảm tính chất dính, dẻo, nhớt của vật liệu đường trong khi sấy. Hàm lượng mật ong chiếm khoảng 50% tổng hàm lượng chất rắn trong bột mật ong khô. Mật ong bột thu được không hút ẩm có hương vị dễ chịu, ngoài ra thời hạn sử dụng lâu hơn. Tuy nhiên, hàm lượng chất rắn thấp (25%) trong dịch phun sẽ đòi hỏi năng lượng cao hơn để làm khô [46]. Một phương pháp sản xuất bột mật ong sấy khô đã được cải tiến sau đó do Hebbar và cộng sự phát triển có thể loại bỏ một số những hạn chế của các quy trình đã đề cập trước. Sản phẩm thu được có hàm lượng mật ong khá tốt (≤ 52%), đặc tính hương vị và màu chấp nhận được, độ trơn chảy tốt. Mật ong được trộn với các chất phụ gia như dextrin, maltose và chất chống nấm, được phun khô ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra tương ứng 115 oC – 125 °C và 80 oC – 85 °C, thấp hơn nhiều so với điều kiện sử dụng trong các phương pháp khác được biết đến. Xem xét bản chất tự nhiên của mật ong, các điều kiện sấy ôn hòa được áp dụng để có được một sản phẩm chất lượng tốt. Sản phẩm đã được đóng gói trong bao bì nhôm lá mỏng để lưu trữ lâu dài [45]. Như vậy, qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy mật ong hoàn toàn phù hợp để bào chế dạng bột với việc bổ sung thêm chất mang như gôm arabic, maltodextrin Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 16 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
25. và một số chất phụ gia khác. Bên cạnh đó, tiềm năng của bột mật ong trong các lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cũng như làm đẹp ngày càng lớn, do vậy, nghiên cứu theo hướng chuyển mật ong về một dạng nguyên liệu đầu vào cho công nghệ bào chế dược phẩm trở nên đầy triển vọng và được ứng dụng rộng rãi. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 17 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
26. CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu, trang thiết bị nghiên cứu 2.1.1. Nguyên liệu Bảng 2.1: Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu STT Nguyên liệu Nguồn gốc Tiêu chuẩn 1 Mật ong hoa nhãn Việt Nam NSX 2 Mantodextrin Pháp DĐVN V 3 Gôm arabic Pháp DĐVN V 4 Natri bisunfit Trung Quốc DĐVN V 5 Kaliferoxyanua Trung Quốc DĐVN V 6 Kẽm axetat Trung Quốc DĐVN V 7 Ethanol Trung Quốc DĐVN V 2.1.2. Thiết bị dụng cụ • Thiết bị - Máy phun sấy Buchi B191 (Trung Quốc) - Máy đo quang UV-2600 Shimadzu (Nhật Bản) - Máy ly tâm EBA 21 (Đức) - Tủ sấy Binder (Đức) - Máy khuấy từ gia nhiệt C-MAG IKAMAG HS-7 (Đức) - Bể siêu âm Ultrasonic Cleaners AC-150H, MRC Ltd (Isareal) - Cân phân tích AY 129, Shimadzu (Nhật Bản) - Cân sấy hàm ẩm XM 60-HR (Đức) • Dụng cụ - Cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, ống nghiệm, bình định mức. - Phễu Buchner, đĩa petri, nhiệt kế, rây 355. - Pipet, pipet bầu, micro pipet. - Giấy lọc, sinh hàn, giá đỡ, bình định mức, bể điều nhiệt. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 18 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
27. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu được sử dụng 2.2.1.1 Xác định hàm lượng nước Lấy một cốc thủy tinh và một đũa thủy tinh, đem sấy ở 105oC cho đến trọng lượng không đổi. Để nguội trong bình hút ẩm và cân phân tích chính xác đến 0,0001 g. Sau đó cho vào cốc cân khoảng 10g mật ong đã chuẩn bị sẵn. Cân tất cả ở cân phân tích với độ chính xác như trên. Dùng đũa thủy tinh trộn đều mật ong, dàn đều thành lớp mỏng. Cho tất cả vào tủ sấy ở 105oC, sấy khô cho đến trọng lượng không đổi, khoảng 6 giờ. Sau khi sấy xong đem làm nguội ở bình hút ẩm từ 25-30 phút và cân trên cân phân tích với độ chính xác như trên. Cho lại vào tủ sấy 105oC trong 30 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm và cân như trên cho đến trọng lượng không đổi. Kết quả giữa hai lần cân liên tiếp không được cách nhau quá 0,5 mg cho mỗi gam mật ong. G1-G2 X1= 100 G1-G Trong đó: G: trọng lượng của cốc cân và đũa thủy tinh (g). G1: trọng lượng của cốc cân và đũa thủy tinh và trọng lượng mật ong trước khi sấy (g). G2: trọng lượng của cốc cân, đũa thủy tinh và trọng lượng mật ong sau khi sấy đến trọng lượng không đổi (g). Sai lệch giữa kết quả hai lần xác định song song không được lớn hơn 0,5%. Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của kết quả 2 lần xác định song song, tính chính xác đến 0,01%. 2.2.1.2 Xác định hàm lượng 5-hydroxymethylfurfurol (HMF): Hàm lượng HMF được xác định theo TCVN 5270:2008 HMF có cực đại hấp thụ ở bước sóng 284 nm, nhưng nếu thêm gốc sunfit thì sẽ hình thành các gốc cacbonyl và làm mất cực đại hấp thụ. Sự chênh lệch giữa các cực đại hấp thụ trên là cơ sở để định lượng HMF. • Chuẩn bị: - Dung dịch kaliferoxyanua 15% (dung dịch I) : Hoà tan 15 g kaliferoxyanua vào nước cất và pha thành 100 ml. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 19 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
28. - Dung dịch kẽm axetat 30% (dung dịch II): Hoà tan 30 g kẽm axetat vào một ít nước sau đó pha thành 100 ml. - Dung dịch natri bisunfit 0,2%: Hoà tan 0,2 g natri bisunfit (natri meta bisunfit NaHSO3 hoặc Na2S2O5) vào một ít nước, sau pha thành 100 ml; dung dịch này khi dùng mới pha. • Tiến hành thử: Cân 5 g mẫu mật ong (không được đun nóng) vào cốc có mỏ 50ml, cho khoảng 25ml nước để hoà tan, cho 0,5ml dung dịch I và lắc kỹ, thêm 0,5ml dung dịch II, lắc kỹ một lần nữa. Chuyển sang bình định mức 50ml và thêm nước cho đến vạch mức. Nếu có bọt thì nhỏ một giọt ethanol tuyệt đối. Lắc kỹ và lọc qua giấy lọc, đổ bỏ khoảng 10ml dung dịch lọc đầu tiên. Lượng dung dịch lọc còn lại dùng để đo cực đại hấp thụ. - Dung dịch mẫu: hút 5ml dung dịch lọc và 5ml nước cất. - Dung dịch đối chứng: hút 5ml dung dịch lọc và 5ml dung dịch natri bisunfit 0,2%. Đo cực đại hấp thụ của dung dịch trên ở các bước sóng 284 và 336 nm bằng cuvet 1cm. Nếu cực đại hấp thụ lớn hơn 0,6 thì pha loãng dung dịch mẫu bằng nước và dung dịch đối chứng natri bisunfit 0,1% với cùng thể tích tương ứng, sau đó nhân kết quả với hệ số pha loãng hoặc cân lượng mẫu ít đi, sao cho chỉ số hấp thụ không quá 0,6. • Xử lý kết quả: Hàm lượng HMF (X) tính bằng mg/kg theo công thức: 125 1000 1000 X = (E – E ) = (E – E ). 148,5 284 336 16830 10 5 284 336 Trong đó: E284 - Cực đại hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 284 nm E336 - Cực đại hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 336 nm 125 - Phân tử lượng của HMF 16830 - Cực đại hấp thụ của HMF ở 284 nm 1000 - Hệ số quy đổi mg ra g 1000 - Hệ số quy đổi g ra kg 10 - Hệ số quy đổi ml ra lít trong phép thử. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 20 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
29. Kết quả là trung bình cộng của ít nhất 2 phép thử tiến hành đồng thời có độ sai lệch không quá 0,5 mg/kg. 2.2.2. Phương pháp bào chế. - Bột mật ong được bào chế bằng cách sử dụng phương pháp phun sấy tại các điều kiện thông số quy trình phù hợp. Dung dịch phun sấy được tiến hành pha chế bằng cách kết hợp mật ong và chất mang với các tỷ lệ nhất định. Sau khi hòa tan chất mang trong mật ong, tiếp tục bổ sung thêm nước và khuấy trộn đồng nhất, có thể gia nhiệt nhẹ để đẩy nhanh tốc độ hòa tan. Sau khi pha chế xong dung dịch phun sấy, tiến hành phun sấy với các thông số nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ đầu ra, tốc độ phun, áp suất thích hợp. - Hiệu suất bào chế bột mật ong H được tính theo công thức sau: m H = x 100% M Trong đó: m: Khối lượng bột phun sấy thu được (g) M: Khối lượng nguyên liệu ban đầu (g) • Quy trình bào chế: Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 21 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
30. Mật ong Chất mang Hòa tan to Nước cất Hòa tan Dung dịch phun sấy Phun sấy Bột mật ong Hình 2.1: Sơ đồ quy trình bào chế bột mật ong phun sấy 2.2.3. Phương pháp đánh giá tiêu chuẩn chất lượng 2.2.3.1. Đánh giá một số chỉ tiêu của bột mật ong • Hình thức: Đánh giá hình thức bằng cảm quan: màu sắc, độ dính, độ tơi xốp. • Đo khối lượng riêng biểu kiến: Khối lượng riêng biểu kiến được tính theo công thức: m d = V Trong đó: d: Khối lượng riêng biểu kiến (g/ml). m: Khối lượng bột (g). Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 22 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
31. V: Thể tích biểu kiến của bột (ml). • Xác định độ ẩm: Tiến hành xác định theo phương pháp mất khối lượng do làm khô - Cân khoảng 1 g bột mật ong sau đó tiến hành nung ở 105 oC trong 4 giờ. - Độ ẩm của khối bột được xác định theo công thức m0 - m S = x 100 (%) m0 Trong đó: m0: Khối lượng bột ban đầu m: Khối lượng bột sau khi nung • Xác định kích thước hạt: Sử dụng cỡ rây 355 để xác định kích thước hạt. • Xác định độ trơn chảy của khối bột: Sử dụng phễu với đường kính lỗ chảy là 5 cm. 2.2.3.2 Xác định hàm lượng HMF: Tiến hành định lượng HMF trong mẫu bột mật ong thu được theo phương pháp được đề cập ở mục 2.2.1.2, thay 5 g mẫu mật ong bằng một lượng bột tương đương 5 g mẫu mật ong. 2.2.4. Thiết kế thí nghiệm, tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. 2.2.4.1. Thiết kế thí nghiệm: Sau khi khảo sát sơ bộ và lựa chọn một số yếu tố thuộc quy trình và thành phần công thức, sử dụng phần mềm MODDE 8.0 (Umetrics Inc, USA) để thiết kế thí nghiệm. 2.2.4.2. Lựa chọn công thức cho hỗn hợp phun và các thông số kĩ thuật của quá trình phun sấy Sau khi tiến hành các thí nghiệm đã được thiết kế, sử dụng phần mềm Form rules v2.0 (Intelligensys Ltd, UK) để phân tích ảnh hưởng của các biến đầu vào và các biến đầu ra. Sử dụng phần mềm INForm v3.1 để để tìm công thức tối ưu cho hỗn hợp phun và thông số kĩ thuật của quá trình phun. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 23 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
32. 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu Các kết quả được xử lý thống kê với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel 2013. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 24 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
33. CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Kết quả đánh giá hàm lượng nước và hàm lượng HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu sử dụng. Tiến hành đánh giá hàm lượng nước và hàm lượng HMF theo phương pháp đề cập trong mục 2.2.1 thu được kết quả như sau: Bảng 3.1: Kết quả đánh giá hàm lượng nước và HMF trong mẫu mật ong nguyên liệu (n=3) Mẫu mật ong nguyên liệu Hàm lượng nước (%) 18,48 ± 0,56 Hàm lượng HMF (mg/ kg) 47,43 ±1.27 Kết quả đánh giá cho thấy mẫu mật ong nguyên liệu trong đề tài đáp ứng tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam IV với hàm lượng nước không quá 20% và hàm lượng HMF không quá 80 mg/ kg. 3.2. Lựa chọn chất mang sử dụng trong công thức bào chế bột mật ong Hiện nay, chất mang được sử dụng cho phương pháp sấy phun rất đa dạng, bao gồm rất nhiều các hợp chất khác nhau như tinh bột, chitosan, tripolyphosphate, gelatin, gôm arabic, maltodextrin. Desai và Park (2005) đã sử dụng chitosan làm vật liệu đóng gói cùng với tripolyphosphate hình thành liên kết chéo để phun sấy làm khô, tạo màng bao bọc acid ascorbic, giảm tốc độ phân hủy của acid ascorbic trong thời gian bảo quản. Di Mascio và cộng sự (1989) đã tiến hành tạo bột lycopen trong dịch chiết cà chua bằng phương pháp phun sấy với việc sử dụng gelatin và sucrose làm chất mang. Đối với các hợp chất có hàm lượng đường cao, xu hướng sử dụng maltodextrin cùng gôm arabic trong phun sấy với vai trò như là chất mang ngày càng phổ biến [30]. Katarzyna Samborska và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu để đánh giá khả năng phun sấy của mật ong với việc bổ sung maltodextrin và gôm arabic với vai trò như chất làm khô. Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng gôm arabic thu được sản phẩm có hàm lượng mật ong cao hơn trong khi đó sử dụng maltodextrin chỉ cho dưới 50%. Tuy nhiên, bột thu được khi phun sấy với gôm arabic có tính hút ẩm cao hơn và khả năng trơn chảy kém hơn. Cùng với việc tham khảo các tài liệu [39, 40, 42], để nghiên cứu bào chế bột mật ong phun sấy với hiệu suất và chất lượng cao nhất chúng tôi tiến hành lựa chọn chất mang là gôm arabic và maltodextrin với các tỷ lệ khác nhau trong công thức. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 25 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
34. 3.3. Kết quả khảo sát sơ bộ các yếu tố đầu vào, khoảng biến thiên cho các thông số của dịch phun sấy Hiệu suất của quá trình phun sấy cũng như chất lượng bột mật ong thu được chịu ảnh hưởng rất lớn từ các thông số quy trình lẫn tỷ lệ các thành phần trong công thức của dịch phun sấy. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát các yếu tố bao gồm: nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ đầu ra, áp suất, tốc độ phun sấy, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun, tỷ lệ tá dược/ mật ong. Tuy nhiên thông qua các kết quả khảo sát ban đầu cho thấy nhiệt độ đầu ra và áp suất hầu như không ảnh hưởng đến hiệu suất phun cũng như chất lượng bột mật ong thu được. 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đầu vào đến hiệu suất phun sấy, độ ẩm và hàm lượng HMF có trong bột phun sấy Tiến hành pha các dung dịch phun sấy với các tỷ lệ cố định : - Nước/ chất rắn trong dịch phun sấy (kl/kl): 1,5 - Chất mang/ mật ong (kl/kl): 2 - Tốc độ bơm: 800ml/ giờ - Tiến hành phun sấy với các mức nhiệt độ đầu vào tương ứng như sau: 150 oC, 160 oC, 170 oC, 180 oC, 190 oC. Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 3.2 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất phun sấy và hàm lượng HMF (n=3) Mức Hàm lượng HMF (mg/ Hiệu suất (%) Độ ẩm (%) nhiệt kg) độ MD GA MD GA MD GA (oC) 24,62± 30,18± 45,72± 54,21± 4,87± 5,65± 150 1,25 1,34 1,24 1,59 0,57 0,41 27,34± 35,21± 49,61± 55,72± 4,23± 4,78± 160 1,04 1,37 1,54 1,17 0,31 0,50 32,5± 51,22± 52,43± 57,34± 3,54± 4,53± 170 1,55 1,45 1,76 1,25 0,52 0,42 35,24± 54,14± 58,73± 62,71± 3,23± 3,78± 180 1,01 1,08 1,37 1,46 0,45 0,54 34,36± 61,23± 68,69± 74,35± 3,11± 3,56± 190 1,23 2,12 2,01 1,89 0,41 0,62 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 26 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
35. Từ kết quả khảo sát cho thấy hiệu suất và hàm lượng HMF tăng dần khi tăng nhiệt độ đầu vào của quá trình phun sấy, tuy nhiên, ở mức nhiệt độ 190 oC, hàm lượng HMF trong bột mật ong tăng khá cao, gần chạm tới mức giới hạn cho phép theo các tiêu chuẩn đã đề cập, điều này có thể giải thích là do ở nhiệt độ cao, quá trình phân hủy đường trong mật ong tăng, từ đó, hàm lượng HMF tăng lên. Độ ẩm của khối bột nhìn chung giảm dần khi tăng nhiệt độ đầu vào, nguyên nhân là do sự bay hơi dung môi diễn ra nhanh chóng và triệt để khi tăng nhiệt độ. Như vậy, khoảng biến thiên nhiệt độ đầu vào được lựa chọn để đưa vào thiết kế thí nghiệm là từ 160 oC – 180 oC. 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ phun sấy đến hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF trong bột phun sấy Tiến hành pha các dung dịch phun sấy với các tỷ lệ cố định: - Nước/ chất rắn trong dung dịch phun sấy là 1,5 - Chất mang/ mật ong: 2 - Tiến hành phun sấy ở nhiệt độ đầu vào là 170 oC, tốc độ bơm lần lượt: 440, 640, 840, 1040, 1240 (ml/ giờ). Kết quả thu được được trình bày ở bảng 3.3 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tốc độ phun sấy lên hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF (n=3) Tốc Hàm lượng HMF (mg/ Hiệu suất (%) Độ ẩm (%) độ kg) bơm (ml/ MD GA MD GA MD GA giờ) 26,61± 31,28± 55,72± 58,21± 3,77± 4,75± 440 1,37 1,49 1,28 1,36 0,55 0,31 33,71± 38,41± 49,61± 57,72± 3,23± 4,38± 640 1,59 1,23 1,89 1,54 0,31 0,52 34,18± 45,54± 52,43± 57,34± 3,64± 4,81± 840 1,25 1,56 2,01 2,01 0,42 0,32 34,21± 54,56± 54,56± 55,61± 3,33± 3,88± 1040 1,57 1,51 1,51 1,34 0,51 0,63 32,16± 58,23± 53,69± 54,35± 3,61± 3,69± 1240 1,36 1,73 1,38 1,56 0,61 0,42 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 27 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
36. Theo kết quả khảo sát, tốc độ phun sấy có ảnh hưởng đáng kể lên hiệu suất thu hồi sản phẩm và hàm lượng HMF của bột mật ong. Điều này có thể được giải thích như sau: tốc độ phun sấy có tác động lớn đến lưu lượng dòng nguyên liệu, năng suất thiết bị và cả nhiệt độ khí đầu ra. Tốc độ phun sấy tăng đồng nghĩa với thời gian lưu của vật liệu sấy trong buồng sấy giảm, bột không được sấy kĩ, phần hạt ẩm dính lại trong buồng sấy tăng lên dẫn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm sau quá trình sấy phun giảm. Đối với hàm lượng HMF, khi tăng tốc độ phun sấy đồng nghĩa với việc thời gian lưu các hạt tiểu phân sẽ ngắn hơn, từ đó ít chịu tác động của nhiệt độ trong buồng sấy, chính vì thế mà HMF có hàm lượng giảm dần theo tốc độ phun. Do đó, tốc độ phun sấy được lựa chọn là một thông số đầu vào trong thiết kế thí nghiệm bới khoảng biến thiên từ 640 – 1040ml/ giờ. 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hàm lượng chất rắn trong dịch phun sấy lên hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF của bột mật ong. Tiến hành pha các dung dịch phun sấy với các thông số sau: - Tỷ lệ chất mang/ mật ong là 2 - Tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lần lượt khảo sát ở các tỷ lệ : 1; 1,5; 2; 2,5; 3. - Tiến hành phun sấy ở nhiệt độ đầu vào 170 oC, tốc độ phun 800ml/ giờ. Kết quả được trình bày ở bảng 3.4 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên hiệu suất và hàm lượng HMF (n=3) Tỷ lệ Hiệu suất (%) Hàm lượng HMF (mg/ Độ ẩm (%) nước/ kg) chất MD GA MD GA MD GA rắn 24,61± 30,28± 55,72± 58,21± 3,27± 4,05± 1 1,35 1,67 2,02 1,46 0,33 0,30 33,71± 38,41± 50,61± 57,72± 3,31± 4,38± 1,5 1,71 1,52 1,34 1,62 0,34 0,22 36,18± 45,54±1, 52,43± 57,34± 3,71± 4,71± 2 1,37 31 1,56 2,01 0,52 0,39 35,21± 54,56± 53,73± 55,61± 3,80± 4,88± 2,5 1,45 1,37 1,34 1,21 0,29 0,53 3 26,16± 32,23± 53,69± 54,35± 4,01± 5,09± 1,23 1,56 1,89 1,53 0,31 0,52 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 28 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
37. Hàm lượng nước trong dịch phun ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm của quá trình phun sấy cũng như chất lượng của sản phẩm phun sấy. Điều này có thể giải thích như sau: hàm lượng nước trong dung dịch phun càng lớn, độ nhớt của dung dịch phun sẽ càng giảm, các giọt chất lỏng được phân cắt dễ dàng hơn, do đó sấy khô dễ dàng hơn, từ đó hiệu suất thu hồi sản phẩm sẽ cao hơn, tuy nhiên ở những công thức có hàm lượng nước quá cao (tỷ lệ 3), độ ẩm của khối bột thu được sau khi phun sẽ lớn, bột sẽ hút ẩm nhanh và dễ dính nhớt, vón cục dẫn tới lượng sản phẩm thu hồi bị hao hụt do dính bám vào thành bình. Nhìn vào kết quả khảo sát ban đầu ở bảng 3.4 cho thấy hàm lượng HMF biến thiên không quá lớn khi tăng dần tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun. Do đó, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun được đưa vào trong thiết kế thí nghiệm với khoảng biến thiên là 1,5 đến 2,5. 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối hợp của tá dược chất mang với mật ong trong dịch phun lên hiệu suấ, độ ẩm và hàm lượng HMF. Tiến hành pha các dung dịch phun sấy với tỷ lệ tá dược/ mật ong lần lượt là 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; hàm lượng nước/ chất rắn được giữ cố định ở mức 2, phun sấy ở nhiệt độ đầu vào là 170oC, tốc độ phun sấy 800ml/ giờ. Kết quả được trình bày ở bảng 3.5 Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược/ mật ong đến hiệu suất và hàm lượng HMF (n=3) Tỷ lệ Hiệu suất (%) Hàm lượng HMF (mg/ Độ ẩm (%) chất kg) mang/ mật MD GA MD GA MD GA ong 25,32± 31,28± 52,82± 58,21± 3,57± 4,15± 0,5 1,13 1,54 1,63 1,38 0,32 0,31 27,16± 38,41± 51,83± 59,72± 3,61± 4,48± 1 1,39 1,38 1,57 1,65 0,44 0,32 29,13± 45,54± 52,65± 58,98± 3,76± 4,71± 1,5 1,34 1,58 1,49 2,05 0,52 0,49 33,47± 54,56± 52,93± 57,61± 4,09± 4,89± 2 1,37 1,36 1,45 1,34 0,46 0,43 2,5 32,16± 55,23± 52,79± 58,03± 4,31± 4,48± 1,58 1,29 2,02 1,89 0,31 0,52 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 29 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
38. Mật ong là một sản phẩm có độ kết dính cao, chính vì lí do này, rất nhiều khó khăn gặp phải khi tiến hành phun sấy mật ong, việc kết hợp mật ong với maltodextrin hay gôm arabic giúp cho dung dịch phun sấy có nhiệt độ hóa gương cao hơn, từ đó giảm khả năng các hạt bột bám và bị giữ lại trong buồng phun sấy. Tỷ lệ bổ sung chất mang vào dịch trước sấy phun có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng mật ong trong sản phẩm. Khi tỷ lệ bổ sung chất mang thấp, tính kết dính của dịch phun vẫn chưa được cải thiện nên sản phẩm bám nhiều lên thành thiết bị làm quá trình sấy phun thực hiện khó khăn và hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp. Khi tăng tỷ lệ chất mang thì quá trình sấy phun được thực hiện dễ dàng hơn, tuy nhiên lượng bổ sung thêm quá nhiều sẽ làm tăng độ nhớt của dịch phun, tỷ trọng của dịch phun sẽ tăng lên, các hạt chất lỏng sẽ có kích thước lớn, chưa đủ thời gian để làm khô và rơi xuống đáy của buồng sấy, đồng thời hàm lượng mật ong trong bột phun sấy thu được thấp. Theo kết quả khảo sát từ bảng 3.5 độ ẩm và tỷ lệ hàm lượng HMF trong bột mật ong nhìn chung không chịu ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang/ mật ong. Do đó, tỷ lệ bổ sung chất mang/ mật ong của dịch phun được lựa chọn vào trong thiết kế thí nghiệm với khoảng biến thiên từ 1 đến 2. 3.4. Tối ưu hóa công thức phun sấy và các thông số kỹ thuật trong quá trình phun. 3.4.1. Thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả: Sau khi khảo sát sơ bộ và lựa chọn một số yếu tố thuộc quy trình và thành phần công thức, để thiết kế thí nghiệm chúng tôi chọn các biến đầu vào như sau: Nhiệt độ đầu vào (oC) Có thể thay đổi từ 160 – 180 Tốc độ phun Có thể thay đổi từ 640–1040ml/ giờ Tỷ lệ chất mang/ mật ong Có thể thay đổi từ 1 - 2 Tỷ lệ nước/ chất rắn trong Có thể thay đổi từ 1,5 – 2,5 dịch phun Loại tá dược chất mang Maltodextrin hoặc gôm Arabic Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 30 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
39. Bảng 3.6: Kí hiệu và các ứm c của biến độc lập Các biến định lượng Mức dưới Mức cơ Mức trên Biến Kí hiệu Đơn vị (-1) bản (0) (1) o Nhiệt độ đầu vào X1 C 160 170 180 ml/ giờ Tốc độ bơm X2 640 840 1040 Tỉ lệ tá dược/ mật ong X3 - 1 1,5 2 Tỷ lệ nước/ chất rắn X4 - 1,5 2 2,5 trong dịch phun Các biến định tính Biến Kí hiệu Mã hóa các mức Gôm Maltodextrin Loại tá dược X5 Arabic (0) (1) Với mục tiêu bào chế được bột mật ong với hiệu suất cao và đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng, các biến phụ thuộc được chọn và yêu cầu của chúng được trình bày ở bảng 3.7. Bảng 3.7 : Kí hiệu và các ứm c của biến phụ thuộc Biến phụ thuộc Kí hiệu Đơn vị Yêu cầu Hiệu suất phun sấy Y1 % Max Độ ẩm bột phun sấy Y2 % Min Min Hàm lượng HMF trong bột phun sấy Y3 mg/ kg < 80 Do có 1 biến định tính là X5 (loại tá dược), thiết kế D-optimal được modde khuyến cáo và sử dụng ở đây. Sử dụng phần mềm MODDE 8.0 để thiết kế thí nghiệm, với 4 biến định lượng và một biến định tính cho 26 thí nghiệm và 3 thí nghiệm ở tâm, kết quả được trình bày ở bảng 3.8 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 31 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
40. Bảng 3.8: Bảng thiết kế thí nghiệm STT Nhiệt Tốc độ Tỷ lệ Tỷ lệ Loại tá dược độ(oC) bơm (ml/ TD/MO nước/chất rắn giờ) 1 180 1040 1 2,5 Maltodextrin 2 160 640 1 1,5 Gôm arabic 3 160 1040 2 2,5 Maltodextrin 4 170 640 1,5 2 Gôm arabic 5 180 920 2 2,5 Gôm arabic 6 180 640 2 1,5 Gôm arabic 7 170 840 1,5 2 Gôm arabic 8 160 640 2 1,5 Maltodextrin 9 160 760 1 1,5 Maltodextrin 10 180 1040 1,6 2,5 Gôm arabic 11 160 640 1 2,5 Maltodextrin 12 160 1040 1 1,8 Maltodextrin 13 170 840 1,5 2,5 Maltodextrin 14 180 640 2 2,5 Maltodextrin 15 160 1040 1,3 1,5 Maltodextrin 16 180 640 1 2,5 Gôm arabic 17 160 1040 1 2,5 Gôm arabic 18 180 1040 2 1,5 Maltodextrin 19 180 1040 2 1,5 Maltodextrin 20 160 640 2 2,5 Gôm arabic 21 170 840 2 2 Maltodextrin 22 180 1040 2 2,2 Gôm arabic 23 170 840 1,5 2 Gôm arabic 24 170 840 1,5 2 Gôm arabic 25 160 1040 2 1,5 Gôm arabic 26 166 1040 1 1,5 Maltodextrin 27 160 840 1,5 2 Gôm arabic 28 180 1040 1 1,5 Gôm arabic 29 173 1040 2 2,5 Gôm arabic Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 32 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
41. Tiến hành bào chế bột mật ong theo phương pháp ghi ở mục 2.2.2. Sau khi bào chế xong, bột mật ong được tiến hành đánh giá hiệu suất, độ ẩm và hàm lượng HMF theo phương pháp ở mục 2.2.3. Kết quả được trình bày ở bảng 3.22. Bảng 3.9: Kết quả đánh giáhi ệu suất, độ ẩm, hàm lượng HMF của bột phun sấy tiến hành theo thí nghiệm thiết kế STT Y1(%) Y2(%) Y3 (mg/kg) 1 33,52 3,41 68,31 2 46,27 5,52 51,73 3 29,78 4,67 54,52 4 57,37 4,92 62,31 5 57,10 5,01 62,69 6 45,76 4,87 60,01 7 58,03 5,14 63,14 8 29,53 3,62 48,94 9 28,92 3,67 57,01 10 55,85 5,07 61,01 11 33,27 4,98 56,02 12 31,54 3,71 60,32 13 33,34 4,45 62,18 14 35,02 3,52 65,13 15 30,23 3,65 59,96 16 71,17 3,82 61,71 17 54,78 5,89 61,04 18 32,67 4,02 63,76 19 32,67 4,02 63,76 20 52.17 4,05 52,89 21 34,45 4,31 60,53 22 51,09 5,04 62,77 23 57,37 4,84 62,08 24 57,31 4,92 62,31 25 47,98 5,02 57,84 26 28,02 3,68 60,25 27 57,91 5,01 62,69 28 51,20 5,02 58,06 29 49,95 4,76 58,39 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 33 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
42. Nhận xét: Sự thay đổi tỉ lệ các thành phần trong công thức và các thông số quy trình ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, hàm ẩm, hàm lượng HMF của bột mật ong phun sấy. Hàm lượng HMF sau phun sấy tăng đáng kể so với mẫu mật ong nguyên liệu ban đầu, hiệu suất phun sấy có sự khác biệt tương đối lớn giữa 2 loại tá dược chất mang khác nhau. • Phân tích sự phù hợp của mô hình thiết kế: - Xử lý bằng phần mềm FormRules v2.0. Dữ liệu phân tích bảng ANOVA của các biến đầu ra như trong bảng 3.10 Bảng 3.10: Giá trị dữ liệu phân tích của các biến đầu ra. Các biến đầu ra Y1 Y2 Y3 2 Giá trị Radj 0,98 0,84 0,98 P (fREGR, fREGR, fRESID) 0,05 nên các thí nghiệm có độ lặp lại tốt. Giá trị độ lặp lại cao chứng tỏ thí nghiệm được kiểm soát tốt và ít sai số ngẫu nhiên. 2 - Giá trị Radj > 0,8 nên mô hình xây dựng phù hợp với thí nghiệm đã làm. Như vậy phương trình hồi quy có thể mô tả mối tương quan của các biến đầu vào và các biến đầu ra. 2 - Giá trị Q của Y1, Y3 đều lớn hơn 0,7 chứng tỏ mô hình dự đoán tốt các thí nghiệm của 2 biến này trong tương lai, của Y2 bé hơn 0,7 nên mô hình dự đoán chưa tốt các thí nghiệm đối với biến này trong tương lai. Xử lý số liệu bằng phần mềm Formrules v2.0 mô tả mối quan hệ giữa biến đầu vào và đầu ra. FormRule được sử dụng để quan sát sự ảnh hưởng của các biến đầu vào đến các biến đầu ra, sử dụng hệ thống Neurofuzzy. 3 thí nghiệm ở tâm được chọn làm test data để đánh giá sự lặp lại của thí nghiệm. Mô hình được sử dụng là Minimum Descriptor Length (MDL), một mô hình được dùng phổ biến và được khuyên dùng trong FormRule. Các thông số khác được giữ nguyên ở chế độ thiết lập trước. Kết quả thể hiện ở bảng 3.3 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 34 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
43. Bảng 3.11: Ảnh hưởng của các biến độc lập và các biến phụ thuốc Biến phụ thuộc Hàm lượng Biến độc lập Hiệu suất Độ ẩm HMF Tốc độ phun + - - Nhiệt độ đầu vào + + + Tỷ lệ chất nước/ chất rắn + + + Tỷ lệ chất mang/ mật ong + - - Loại Tá dược + + - - không ảnh hưởng + ảnh hưởng 3.4.2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng thông qua mặt đáp Mặt đáp được vẽ bởi 2 biến đầu vào và 1 biến đầu ra. Các biến đầu vào khác được cố định tại giá trị trung bình hoặc gôm arabic: Nhiệt độ đầu vào = 170 oC, tốc độ bơm = 840ml/ giờ, tỷ lệ nước/ chất rắn = 2, tỷ lệ tá dược/ mật ong = 1,5. 3.4.2.1 Ảnh hưởng của các biến đầu vào đến hiệu suất • Khi sử dụng chất mang là maltodextrin (%) Hình 3.1: Mặt đáp biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ tá dược / mật ong và tỷ lệ nước/ chất rắn lên hiệu suất phun sấy trong trường hợp sử dụng chất mang là maltodextrin. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 35 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
44. Nhận xét: Mặt đáp được biểu diễn ở hình 3.5 cho thấy: - Khi tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun trong khoảng 1,5 – 2 thì hiệu suất tỷ lệ thuận với tỷ lệ nước/ chất rắn, trong khi ở tỷ lệ từ 2 – 2,5 thì hiệu suất tỷ lệ nghịch với tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun. Điều này có thể được giải thích như sau: Khi tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun tăng lên, độ nhớt của dung dịch phun sấy sẽ giảm, các giọt phun sấy sẽ có kích thước tiểu phân vô cùng bé, chính vì thế mà sự bay hơi diễn ra nhanh hơn, các hạt bột bị đẩy ra khỏi buồng phun sấy với tốc độ nhanh hơn, tuy nhiên khi tỷ lệ nước/ chất rắn tăng lên quá cao, hàm lượng nước trong mỗi giọt phun sấy sẽ tăng, quá trình bay hơi dung môi sẽ diễn ra chậm và khó khăn hơn, từ đó lượng các hạt tiểu phân bị đẩy ra ngoài buồng sấy sẽ ít đi, dẫn đến giảm hiệu suất phun sấy. - Tỷ lệ maltodextrin/ mật ong trong khoảng từ 1 – 1,5 tỷ lệ thuận với hiệu suất, trong khi ở tỷ lệ 1,5 – 2 tỷ lệ nghịch với hiệu suất phun sấy. Điều này có thể là do khi tỷ lệ maltodextrin/ mật ong tăng thì tỷ lệ chất tan trong mỗi giọt phun sương sẽ lớn, tạo ra các hạt bột phun sấy có khối lượng lớn nên hiệu suất tăng. Nhưng khi tỷ lệ maltodextrin/ mật ong tăng quá cao, độ nhớt của dịch phun sấy sẽ tăng lên, các giọt chất lỏng bị phân cắt khó khăn hơn, bột phun sấy hình thành được sẽ bị dính chặt vào thành buồng phun mà không bị đẩy ra, từ đó hiệu suất thu hồi sản phẩm giảm. (%) oC ml/giờ Hình 3.2: Mặt đáp biểu hiện sự ảnh hưởng của tốc độ bơm và nhiệt độ lên hiệu suất phun sấy trong trường hợp chất mang là maltodextrin Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 36 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
45. Nhận xét: - Nhìn chung, tốc độ bơm tỷ lệ nghịch với hiệu suất phun sấy, điều này có thể là do khi tốc độ bơm tăng đồng nghĩa với thời gian lưu của vật liệu sấy trong buồng sấy giảm, lượng hơi nước thoát ra từ dịch phun ít hơn làm độ ẩm tăng, phần hạt ẩm dính lại trong buồng sấy tăng dẫn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm sau quá trình sấy phun giảm. - Ở khoảng nhiệt độ từ 160 – 170 oC, hiệu suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ, trong khi ở nhiệt độ từ 170 – 180oC, hiệu suất tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Điều này có thể được giải thích như sau: Khi nhiệt độ tăng cao, quá trình bay hơi dung môi diễn ra nhanh, các hạt thu được có độ ẩm thấp, khả năng bám dính vào thành bình ít, giảm lượng bột không thể thu hồi trong buồng sấy, dẫn đến hiệu suất tăng, tuy nhiên khi nhiệt độ tăng lên quá cao, hạt thu được sẽ có kích thước rất nhỏ và nhẹ, dẫn tới bị thất thoát theo luồng khí ra, do vậy mà hiệu suất giảm đi. • Khi sử dụng chất mang là Gôm arabic % oC Hình 3.3: Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên hiệu suất phun với gôm arabic. Nhận xét: - Tương tự như với maltodextrin, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun trong khoảng 1,5 – 2 tỷ lệ thuận với hiệu suất phun sấy, trong khi ở khoảng 2 – 2,5 tỷ lệ nghịch với hiệu suất phun. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 37 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
46. - Nhiệt độ đầu vào tỷ lệ thuận với hiệu suất phun, điều này có thể là do sự bay hơi dung môi diễn ra nhanh chóng, hạt có độ ẩm thấp, giảm thiểu sự bám dính, tăng lượng thu hồi, dẫn đến hiệu suất tăng. 3.4.2.2 Ảnh hưởng của các biến đầu vào đến độ ẩm (%) ( oC) Hình 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên độ ẩm của khối bột khi phun với gôm arabic. (%) ( oC) Hình 3.5: Ảnh hưởng nhiệt độ, tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun lên độ ẩm của khối bột khi phun với maltodextrin. Nhận xét: Mặt đáp ở hình 3.4 và 3.5 cho thấy: - Tỷ lệ nước/ chất rắn trong dịch phun tỷ lệ thuận với độ ẩm khối bột, điều này là do hàm lượng nước cao làm độ ẩm tăng. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 38 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
47. - Nhiệt độ tỷ lệ nghịch với độ ẩm khối bột do nhiệt độ càng cao, sự bay hơi nước diễn ra nhanh và hiệu quả, dẫn đến hàm lượng nước trong khối bột giảm, từ đó độ ẩm của khối bột giảm. 3.4.2.3 Ảnh hưởng của các biến đầu vào đến hàm lượng HMF (mg/ kg) ( 0C) Hình 3.6: Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ nước/ chất rắn và nhiệt độ lên hàm lượng HMF (mg/ kg) (0C) Hình 3.7: Mặt đáp thể hiện ảnh hưởng của tốc độ bơm, nhiệt độ đầu vào lên hàm lượng HMF. Nhận xét: Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 39 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
48. Mặt đáp được biểu diễn ở hình 3.6 và 3.7 cho thấy : - Nhiệt độ đầu vào tỷ lệ thuận với hàm lượng HMF trong bột mật ong phun sấy, vì khi nhiệt độ tăng lên, quá trình phân hủy đường trong mật ong được tăng cường, từ đó làm tăng hàm lượng HMF trong bột mật ong. - Tốc độ phun sấy khi tăng từ 640ml/ giờ - 850ml/ giờ, hàm lượng HMF giảm dần tuy nhiên khi tốc độ phun sấy tăng lên từ 850ml/ giờ - 1040ml/ giờ, hàm lượng HMF lại có xu hướng tăng lên. Điều này có thể được giải thích như sau: Khi tốc độ phun sấy tăng lên, thời gian lưu của các hạt tiểu phân trong buồng sấy sẽ ngắn, nhanh chóng bị đẩy ra khỏi buồng, chính vì thế mà các hạt sẽ ít chịu tác động của nhiệt độ phun sấy, quá trình phân hủy đường trong mật ong được hạn chế, hàm lượng HMF giảm đi. Khi tốc độ phun sấy tăng lên ở ngưỡng quá cao, kích thước của các giọt chất lỏng tăng, sự bay hơi nước không hiệu quả, dẫn độ ẩm khổi bột tăng, đây là một yếu tố quan trọng làm tăng hàm lượng HMF trong sản phẩm thu được. 3.4.3. Lựa chọn công thức tối ưu để bào chế Qua kết quả xử lý của phần mềm INForm 3.2, thu được công thức tối ưu, sau đó tiến hành bào chế công thức tối ưu theo phương pháp mục 2.2.2, đánh giá bột phun sấy thu được từ công thức tối ưu trên một số chỉ tiêu. Bảng 3.12: Kết quả tối ưu hóa bằng phần mềm INForm 3.2 Công thức tối ưu Nhiệt độ (oC) 172.25 Tốc độ bơm (ml/ giờ ) 820 Tỷ lệ Tá dược/ mật ong 1,45 Tỷ lệ Nước/ Chất rắn trong 1,75 dịch phun Loại Tá Dược Gôm arabic Kết quả dự đoán Hiệu suất (%) 58,13 Hàm ẩm (%) 4,6 Hàm lượng HMF (mg/kg) 54,53 Kết quả thực tế Hiệu suất (%) 57,36±1,13 Hàm ẩm (%) 4,34±0,74 Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 40 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
49. Hàm lượng HMF (mg/kg) 54,36±1,26 Nhận xét: Kết quả dự đoán tương đối sát với kết quả thực tế, đánh giá ban đầu cho thấy, hiệu suất phun sấy với gôm arabic khá cao. Hàm lượng HMF vẫn nằm trong giới hạn cho phép ( không quá 80 mg/kg ). Bột mật ong thu được từ công thức tối ưu có màu trắng, hơi vàng, có mùi thơm đặc trưng của mật ong, vị ngọt, tơi, xốp. Hình 3.8: Bột mật ong thu được theo công thức tối ưu Kết quả đánh giá khối lượng riêng biểu kiến, kích thước hạt, độ trơn chảy của bột mật ong thu được theo công thức tối ưu như sau: Khối lượng riêng biểu kiến 0,87 g/ml Kích thước hạt 96,51% khối bột qua rây 355 Độ trơn chảy Góc nghỉ: 39,5 oC Bột mật ong thu được có khối lượng riêng biểu kiến 0,87 mg/ml cho thấy bột có độ xốp tương đối cao, tốc độ trơn chảy tương đối tốt với góc nghỉ 38,5 oC. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 41 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
50. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã thu được một số kết quả sau: 1. Lựa chọn được phương pháp bào chế để bào chế được bột mật ong phun sấy và đánh giá được sự ảnh hưởng của các thông số quy trình cũng như các thành phần trong công thức đến một số tiêu chí, đặc tính của bột: Hiệu suất, hàm ẩm, hàm lượng HMF. 2. Xây dựng được công thức tối ưu cho bột mật ong phun sấy cùng với các thông số kỹ thuật của quá trình phun: Loại Tá dược: Gôm arabic Tỷ lệ tá dược/ mật ong: 1,45 Tỷ lệ nước/ chất rắn: 1,75 Tốc độ phun: 820ml/h Nhiệt độ đầu vào: 170oC KIẾN NGHỊ Để tiếp tục hoàn thiện đề tài nghiên cứu, chúng tôi xin có một số đề xuất sau: ❖ Tiếp tục khảo sát các yếu tố khác thuộc thành phần công thức và quy trình bào chế ảnh hưởng đến đặc tính khác của bột mật ong. ❖ Xây dựng tiêu chuẩn và đánh giá độ ổn định của bột mật ong phun sấy. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU 42 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
51. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt 1. Bộ Y Tế (2015), "Bộ Y tế (2015), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia đối với mật ong". 2. Bộ Y Tế (2009), "Dược điển Việt Nam tái bản lần thứ 4", Nhà xuất bản Y học, Hà Nội. 3. Lê Tấn Lợi, Lý Trung Nguyên, Phạm Ra Băng (2016), "Nghiên cứu và đánh giá chất lượng mật ong trong vùng trồng tràm và vùng trồng keo lai tại rừng U Minh Hạ, Cà Mau", Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 47, pp. 22-31. 4. Lê Đức Ngọc (1999), "Xử lý số liệu và kế hoạch hoá thực nghiệm", Đại học Quốc gia Hà Nội, pp. 44 - 82. 5. Nguyễn Xuân Nam, Lý Thanh Đăng, Huỳnh Ngọc Oanh, Phan Phước Hiền (2017), "Phân tích so sánh một số chỉ tiêu chất lượng của mật ong khai thác ở miền Nam và Tây Nguyên", Tạp chí khoa ọh c Nông nghiệp. 10, pp. 102-105. 6. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5267-1 (2008). Tài liệu Tiếng Anh 7. A., Lewis G. (2002), Optimization Methods, Encyclopedia of Pharmaceutical Technolog, 1922 – 1937. . 8. Alimentarius, Codex (1998), Draft revised for honey at step 6 of the Codex Procedure. CX 5/10.2, CL 1998/12-S. 9. Alvarez-Suarez, José M, et al. (2014), "The composition and biological activity of honey: a focus on Manuka honey", Foods. 3(3), pp. 420-432. 10. Attanzio, Alessandro, et al. (2016), "Monofloral honeys by Sicilian black honeybee (Apis mellifera ssp. sicula) have high reducing power and antioxidant capacity", Heliyon. 2(11), p. e00193. 11. Bath, Parminder Kaur and Singh, Narpinder (1999), "A comparison between Helianthus annuus and Eucalyptus lanceolatus honey", Food Chemistry. 67(4), pp. 389-397. 12. Bhandari, Bhesh R, et al. (1998), "Co-crystallization of honey with sucrose", LWT-Food Science and Technology. 31(2), pp. 138-142. 13. Bogdanov, Stefan, "Honey in Medicine: A Review". Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
52. 14. Bogdanov, Stefan, et al. (2008), "Honey for nutrition and health: a review", Journal of the American College of Nutrition. 27(6), pp. 677-689. 15. Bogdanov, Stefan, Ruoff, Kaspar, and Oddo, Livia Persano (2004), "Physico-chemical methods for the characterisation of unifloral honeys: a review", Apidologie. 35(Suppl. 1), pp. S4-S17. 16. Celik, Metin and Wendel, Susan C (2005), "Spray drying and pharmaceutical applications", Handbook of pharmaceutical granulation technology. 2. 17. Chow, JoMay (2002), "Probiotics and prebiotics: a brief overview", Journal of Renal Nutrition. 12(2), pp. 76-86. 18. Cornara, Laura, et al. (2017), "Therapeutic properties of bioactive compounds from different honeybee products", Frontiers in pharmacology. 8, p. 412. 19. Escriche, Isabel, et al. (2014), "Suitability of antioxidant capacity, flavonoids and phenolic acids for floral authentication of honey. Impact of industrial thermal treatment", Food chemistry. 142, pp. 135-143. 20. Fell, RD (1978), "Color grading of honey", American Bee Journal. 118(12), pp. 782-&. 21. Gilmour, Steven G (2006), "Response surface designs for experiments in bioprocessing", Biometrics. 62(2), pp. 323-331. 22. González-Miret, Maria Lourdes, et al. (2005), "Multivariate correlation between color and mineral composition of honeys and by their botanical origin", Journal of agricultural and food chemistry. 53(7), pp. 2574-2580. 23. Hermosı́n, Isidro, Chicon, Rosa M, and Cabezudo, M Dolores (2003), "Free amino acid composition and botanical origin of honey", Food Chemistry. 83(2), pp. 263-268. 24. Kayacier, Ahmed and Karaman, Safa (2008), "Rheological and some physicochemical characteristics of selected Turkish honeys", Journal of Texture Studies. 39(1), pp. 17-27. 25. Krell, Rainer (1996), Value-added products from beekeeping, Food & Agriculture Org. 26. Kretavičius, Justinas, et al. (2010), "Inactivation of glucose oxidase during heat-treatment de-crystallization of honey", Žemdirbystė (Agriculture). 97(4), pp. 115-122. 27. Lamoudi, Lynda, Chaumeil, Jean Claude, and Daoud, Kamel (2013), "PLGA Nanoparticles loaded with the non-steroid anti-inflammatory: Factor Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
53. influence study and optimization using factorial design", International Journal of Chemical Engineering and Applications. 4(6), p. 369. 28. Meo, Sultan Ayoub, et al. (2017), "Role of honey in modern medicine", Saudi journal of biological sciences. 24(5), pp. 975-978. 29. Morice, André (2003), Mixture containing honey, at least one essential oil and/or at least one essential oil derivative, Google Patents. 30. Murugesan, Ramesh and Orsat, Valérie (2012), "Spray drying for the production of nutraceutical ingredients—a review", Food and Bioprocess Technology. 5(1), pp. 3-14. 31. Nobuhiko, A, Katsuya, N, and Nagataka, Y (1992), "Honey containing powder and its production", Japanese Patent, JP4148654. 32. Okoh, OO, Sadimenko, AP, and Afolayan, AJ (2010), "Comparative evaluation of the antibacterial activities of the essential oils of Rosmarinus officinalis L. obtained by hydrodistillation and solvent free microwave extraction methods", Food chemistry. 120(1), pp. 308-312. 33. Olaitan, Peter B, Adeleke, Olufemi E, and Iyabo, OO (2007), "Honey: a reservoir for microorganisms and an inhibitory agent for microbes", African health sciences. 7(3). 34. Pérez, Rosa A, et al. (2002), "Analysis of volatiles from Spanish honeys by solid-phase microextraction and gas chromatography− mass spectrometry", Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50(9), pp. 2633-2637. 35. Rao, Pasupuleti Visweswara, et al. (2016), "Biological and therapeutic effects of honey produced by honey bees and stingless bees: a comparative review", Revista Brasileira de Farmacognosia. 26(5), pp. 657-664. 36. Rodrigues, A David (2001), Drug-drug interactions, CRC Press. 37. Rudnic, Edward M (1980), "Some aspects of formulation and optimization of tablet disintegrants in direct compression systems". 38. Samarghandian, Saeed, Farkhondeh, Tahereh, and Samini, Fariborz (2017), "Honey and health: A review of recent clinical research", Pharmacognosy research. 9(2), p. 121. 39. Samborska, Katarzyna and Czelejewska, Monika (2014), "The influence of thermal treatment and spray drying on the physicochemical properties of Polish honeys", Journal of food processing and preservation. 38(1), pp. 413-419. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark
54. 40. Samborska, Katarzyna, Gajek, Paulina, and Kamińska-Dwórznicka, Anna (2015), "Spray drying of honey: the effect of drying agents on powder properties", Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 65(2), pp. 109-118. 41. Silva, Tania Maria Sarmento, et al. (2013), "Phenolic compounds, melissopalynological, physicochemical analysis and antioxidant activity of jandaíra (Melipona subnitida) honey", Journal of Food Composition and Analysis. 29(1), pp. 10-18. 42. Suhag, Yogita and Nanda, Vikas (2016), "Optimization for spray drying process parameters of nutritionally rich honey powder using response surface methodology", Cogent Food & Agriculture. 2(1), p. 1176631. 43. Terrab, Anass, et al. (2003), "Characterisation of Moroccan unifloral honeys using multivariate analysis", European food research and technology. 218(1), pp. 88-95. 44. Turkot, Victor A, Eskew, RK, and Claffey, JB (1960), "A continuous process for dehydrating honey", Food Technology, pp. 387-390. 45. Umesh Hebbar, H, Rastogi, NK, and Subramanian, R (2008), "Properties of dried and intermediate moisture honey products: A review", International Journal of Food Properties. 11(4), pp. 804-819. 46. Yoshihide, H and Hideaki, H (1993), "Production of honey powder", Japanese Patent No JP5049417. Copyright © School of Medicine and Pharmacy, VNU PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark