Đề tài Bột nhân sâm hòa tan

Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 1 MỤC LỤC Phần 1: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU ..........................................................4 I. Nhân sâm - Loại rễ cây kỳ diệu ...........................................................................4 II. Lịch sử phát triển cây nhân sâm .......................................................................4 III. Cây nhân sâm ....................................................................................................5 IV. Các loại sâm .....................................................................................................6 V. Các dạng thuốc sâm ...........................................................................................8 VI. Các thành phần trong nhân sâm.......................................................................8 1. Các hợp chất saponin .................................................................................9 2. Polyacetylen ...............................................................................................17 3. Glucid.........................................................................................................19 4. Acid hữu cơ ................................................................................................19 5. Lipid ...........................................................................................................19 6. Các hợp chât chứa nitơ...............................................................................19 7. Vitamine.....................................................................................................19 8. Một số hợp chất khác .................................................................................19 VII. Chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu................................................................20 1. Nhân sâm....................................................................................................20 2. Maltodextrin...............................................................................................20 Phần 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ....................................................................21 I. Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất bột nhân sâm hòa tan .........................21 II. Giải thích quy trình công nghệ...........................................................................22 1. Xử lý sơ bộ .................................................................................................22 2. Nghiền ........................................................................................................23 3. Trích ly .......................................................................................................28 4. Lọc .............................................................................................................30 5. Cô đặc bốc hơi ...........................................................................................33 6. Phối chế......................................................................................................36 7. Sấy phun.....................................................................................................34 8. Sấy thăng hoa .............................................................................................42 9. Nghiền mịn.................................................................................................45 10. Tạo hạt......................................................................................................46 11. Đóng gói...................................................................................................48 III. So sánh 2 quy trình công nghệ ..........................................................................51 IV. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ...........................................................................52 V. Thành tựu công nghệ..........................................................................................53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................61 Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 2 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Cấu trúc của oleanane...................................................................................9 Bảng 2: Cấu trúc của protopanaxadio ........................................................................10 Bảng 3: Cấu trúc của protopanaxatriol ......................................................................11 Bảng 4: Đặc tính vật lý ..............................................................................................12 Bảng 5: Phần trăm saponin ở các tuổi sâm khác nhau ...............................................13 Bảng 6: Lượng saponin trong các bộ phận khác nhau của cây nhân sâm ..................13 Bảng 7: Thành phần saponin trong rễ chính ..............................................................13 Bảng 8: Thành phần saponin trong các rễ phụ...........................................................13 Bảng 9: Thành phần saponin trong lá nhân sâm ........................................................14 Bảng 10: Thành phần saponin trong hoa Nhân sâm ..................................................14 Bảng 11: Thành phần saponin trong quả nhân sâm ...................................................14 Bảng 12: Thành phần của saponin trong Hồng sâm và Bạch sâm .............................16 Bảng 13: Thành phần lipid trong nhân sâm ...............................................................19 Bảng 14: Ảnh hưởng giữa tỷ lệ dung môi và mẫu đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin ....................................................................54 Bảng 15: Ảnh hưởng của thời gian bức xạ đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin ..............................................................................................55 Bảng 16: Ảnh hưởng của năng lượng bức xạ đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin .............................................................................................................55 Bảng 17: So sánh hiệu suất thu hồi và hàm lượng saponin qua số lần trích ly .........................................................................................................56 Bảng 18: So sánh các phương pháp trích ly ...............................................................56 Bảng 19: So sánh các phương pháp trích ly thông qua hàm lượng ginsenoside..................................................................................................57 Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 3 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Củ nhân sâm..................................................................................................4 Hình 2: Cây nhân sâm ................................................................................................5 Hình 3: Các giai đoạn phát triển của cây từ 1-4 năm tuổi .........................................6 Hình 4: Nhân sâm, bạch sâm và hồng sâm ................................................................8 Hình 5: Công thức cấu tạo một số hợp chất polyacetylene ........................................18 Hình 6: Thiết bị rửa phun...........................................................................................23 Hình 7: Máy nghiền trục ............................................................................................24 Hình 8: Thiết bị trích ly bộ lọc (bộ khuếch tán) ........................................................28 Hình 9: Sơ đồ quá trình trích ly nhiều bậc .................................................................29 Hình 10: Thiết bị lọc khung bản ................................................................................32 Hình 11: Khung và bản lọc ........................................................................................32 Hình 12: Thiết bị cô đặc chân không một cấp dạng màng rơi ...................................35 Hình 13: Thiết bị bình khuấy trộn bằng cánh khuấy .................................................37 Hình 14: Đầu phun ly tâm..........................................................................................39 Hình 15: Buồng sấy ...................................................................................................40 Hình 16: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy phun.....................................41 Hình 17: Đồ thị p – t của nước...................................................................................42 Hình 18: Sơ đồ thiết bị sấy thăng hoa ........................................................................44 Hình 19: Thiết bị nghiền chậu con lăn .......................................................................47 Hình 20: Thiết bị tạo hạt ............................................................................................48 Hình 21: Thiết bị đóng gói .........................................................................................50 Hình 22: So sánh các phương pháp trích ly bằng phương pháp phân tíchTLC ..............................................................................................58 Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 4 BỘT NHÂN SÂM HÒA TAN PHẦN 1: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU I. Nhân sâm - Loại rễ cây kỳ diệu: Sâm là tên gọi khái quát chỉ một số loại cây thân thảo mà củ và rễ được sử dụng làm thuốc từ rất lâu đời tại nhiều nước châu Á, thuộc nhiều chi họ khác nhau nhưng chủ yếu là các loại thuộc chi Sâm, các loại củ sâm có hình dáng hao hao giống hình người, đặc biệt là nhân sâm. Nhân sâm có tên khoa học là Panax ginseng C.A.Meyer - là một loại cây thuộc Araliaceae (Ngũ gia bì), có nhiều loại nhân sâm với các tên khoa học khác nhau, tuy nhiên loại có tác dụng được khoa học kiểm chứng là loại nhân sâm Panax ginseng. Các nhà khoa học đã tìm ra trong nhân sâm có chứa nhiều thành phần khác nhau, tuy nhiên ginsenosides, chính là thành phần quyết định tác dụng của nhân sâm. Đây chính là chất có khả năng tạo ra những ảnh hưởng tích cực đối với sức khỏe. II. Lịch sử phát triển của cây nhân sâm: Kể từ thời xa xưa nhất của lịch sử Trung Quốc (3000 năm trước Tây lịch) Nhân sâm đã được nhắc nhở tới như là một thần dược. Y sư Đào Hoằng Cảnh (452-536) đã viết về Nhân sâm như sau: Nhân sâm mọc trong khe núi, được dùng để trị ngũ thương, an thần, giảm xúc động, trị hồi hộp, làm sáng mắt, tăng thần và gia tăng trí năng. Dùng lâu sẽ làm gia tăng tuổi thọ. Sở dĩ có tên nhân sâm vì củ nhân sâm có hình dạng giống con người. Tới đời Tùy Đường, triều đình cho thành lập Thái y viện để nghiên cứu chính thức về y học, cho thiết lập những vườn cây thuốc, trong đó có việc trồng sâm tại Mãn Châu nhất là khu vực Cát Lâm. Tới thế kỷ 18 đến đầu thế kỷ 20, nhà Thanh coi sâm là một món quốc cấm, triều đình dành toàn bộ việc khai thác, chế biến; sâm bán ra ngoài rất ít nên giá rất cao. Bởi vì vậy nên thương nhân mới chuyển sang buôn bán sâm Bắc Mỹ, mở ra một kỷ nguyên trồng trọt, thu nhặt và chế biến loại dược thảo này. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 5 Ngoài Trung Quốc, nhiều quốc gia Á châu khác cũng có sâm như Triều Tiên, Nhật Bản. Chính nhờ ảnh hưởng của Trung Quốc truyền sang Triều Tiên, rồi từ Triều Tiên sang Nhật Bản, từ đó dược thảo chính yếu là nhân sâm được phổ biến rộng rãi. Nhân sâm được trồng nhiều kể cả Bắc lẫn Nam Triều Tiên. Ngày nay Triều Tiên là một nước sản xuất nhân sâm có hạng trên thế giới. Đầu thế kỷ 17, linh mục Pére Jartous thuộc dòng tên ở Trung Hoa đã nghiên cứu nhân sâm mọc hoang, đăng tải trên tạp chí Triết học của Hiệp hội hoàng gia Luân Đôn năm 1914, ông đã mô tả chi tiết những cây nhân sâm lại kèm theo hình vẽ nên người Âu Châu mới nhận ra rằng không phải tại Trung Hoa mới có giống cây huyền bí này mà ở Bắc Mỹ cũng có nhiều dã sâm mọc khắp nơi trong rừng núi. Đó là thời kỳ người ta bắt đầu khai thác sâm Âu Mỹ thường gọi là sâm Hoa Kỳ. Theo người Trung Quốc, loại rễ kỳ lạ này có thể chữa khỏi mọi bệnh tật, từ mệt mỏi đến ung thư. Vì vậy mà chúng đã được sử dụng từ 7.000 năm nay. Có thời nhân sâm được coi là quý và hiếm đến nỗi ở Trung Quốc chỉ có hoàng đế mới được phép thu giữ loại rễ này. Xuất khẩu nhân sâm sang nước khác bị coi là trọng tội và bị xử tử hình. Người Trung Quốc và người Tartar đã đánh nhau đổ máu vì những vùng đất có nhân sâm mọc, và một lãnh chúa Tartar đã từng xây cả một bức tường bao quanh một quận để canh giữ những cây nhân sâm mọc trong đó. Một hoàng đế Trung Hoa đã từng trả một khoản tiền tương đương 25.000 đô la để có được một củ nhân sâm Mãn Châu. Ngày nay, nhân sâm vẫn là loại cây thuốc đắt nhất thế giới. III. Cây nhân sâm: Cây nhân sâm là loại cây sống lâu năm, mọc trong khe núi , cao chừng 0,6m. Rể mẫm thành củ to, lá mọc vòng, có cuống dài, lá kép gồm nhiều lá chét mọc thành hình chân vịt. Nếu cây mới được một năm thì cây chỉ có một lá với 3 lá chét, nếu cây nhân sâm được 2 năm cũng chỉ một lá với năm lá chét, riêng sâm Trung Quốc có thể có bảy lá chét. Nếu 3 năm thì có 2 lá kép, 4 năm có 3 lá kép. Nếu 5 năm trở lên thì có 4-5 lá kép, tất cả đều có 5 lá chét hình trứng, mép lá chét có răng cưa sâu. Hình 1: Cây nhân sâm Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 6 Bắt đầu từ năm thứ 3 trở đi, cây nhân sâm mới có hoa, kết quả. Hoa xuất hiện vào mùa hạ. Cụm hoa hình tán mọc ở đầu cành, mọc giữa vòng lá kép mang rất nhiều hoa nhỏ, hoa màu trắng hay xanh nhạt, 5 cánh hoa, 5 nhị, bầu hạ 2 núm. Quả mọng hơi dẹp to bằng hạt đậu xanh, khi chín có màu đỏ, trong chứa 1 tới 2 hạt, quả sâm Việt Nam đa số có chấm đen ở đỉnh và chủ yếu có 1 hạt, còn sâm Trung Quốc thường chứa 1-2 hạt, một số ít quả có chấm đen. Hạt cây sâm năm thứ 3 chưa tốt, thường người ta bấm bỏ đi Đợt cây được 4-5 năm mới để ra quả và lấy hạt làm giống. IV. Các loại sâm: Y học cổ truyền (YHCT) xếp Sâm là vị thuốc đứng đầu trong các vị thuốc bổ : sâm, nhung, quế, phụng. Có nhiều loại sâm: Nhân sâm (Panax Ginseng – Araliaceae): được mô tả sớm nhất, theo lịch sử YHCT của Trung Quốc từ 3000 năm trước Công nguyên, Nhân sâm đã được nói đến như là một thần dược trong “Thần nông bản thảo” của vua Thần nông. Nhân sâm là loại củ có hình dáng giống hình người, nên một số vị thuốc khác có hình dáng tương tự cũng được gọi là Sâm, và hơn thế nữa nhân sâm là một vị thuốc bổ, nên các vị thuốc khác có tác dụng bổ cũng được gọi là Sâm. Để phân biệt thường người ta gọi thêm tên địa phương hoặc màu sắc vào như:  Đảng sâm (Codonopis sp. Campanulaceae): mọc và sản xuất ở Thượng Đảng  Huyền sâm (Sorophularia Miq. Scrophulariaceae): có màu đen  Đan sâm (Salviae multiorrhizae Lapiataceae): có màu đỏ  Bố chính sâm (Hibicus sagittifolius Malvaceae): mọc và sản xuất ở Bố Trạch Hình 2: Các giai đoạn phát triển của cây từ 1-4 năm tuổi Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 7  Sa sâm (Launae pinnatifida Compositae/Adenophora verticulata): “sa” là cát, sâm này mọc ở vùng đất cát  Thổ cao ly sâm (Talinum crassifolium Portulacaceae)  Nam sâm (Schefflera octophylla Araliaceae)  Sâm rừng (Boerhaavia respens L.Nyctaginaceae)  Bàn long sâm (Spiranthes sinesis Orchdaceae)  Điền thất nhân sâm (sâm tam thất, Panax Pseudo Ginseng)  Sâm Nhật Bản (Panax Joponicum) dùng để thay thế khi không có Nhân sâm, có tác dụng bổ Tỳ – Vị  Sâm Hoa Kỳ (Panax Quinquefolium): còn gọi là sâm Bắc Mỹ. Năm 1984, nhà nghiên cứu Albert Leung ở Mỹ đã phân biệt hiệu năng giữa sâm Hoa Kỷ và Nhân sâm như sau: sâm Hoa Kỳ được coi là có tính mát, tính hàn, gần như đối nghịch với Nhân sâm có tính ấm hay nhiệt. Dùng sâm Hoa Kỳ vào mùa hè nhằm giải nhiệt, hạ hỏa  Sâm Tây Bá Lợi Á (Siberia Ginseng) còn gọi là sâm Liên Xô  … Tất cả các loại nêu trên đều có tác dụng bổ, nhưng việc sử dụng không đơn giản, có loại đã được nghiên cứu, có loại còn được dùng theo kinh nghiệm, nhưng quan trọng khi sử dụng phải nắm vững được dược tính của nó, nếu không, không những không hiệu quả mà đôi khi còn nguy hại. Theo y học cổ truyền, 5 loại Sâm dùng để trị bệnh cho 5 tạng trong cơ thể là: Nhân Sâm bổ Tỳ. Sa Sâm bổ phế. Huyền Sâm (hay nguyên sâm) bổ Thận. Đan Sâm (hay Xích-Huyết Sâm) bổ Tâm. Quyền Sâm (hay Tử Sâm) bổ Can Sâm trồng tại xứ Cao-Ly (Triều Tiên) được đánh giá là tốt nhất. Người ta đã thử lấy giống sâm Hàn Quốc đi trồng ở nơi khác với cấu tạo đất và điều kiện khí hậu tương đương (sâm Hoa kỳ) nhưng vẫn không có được sản phẩm tốt tương đương. Sâm tốt là nhân sâm Triều Tiên (Panax Ginseng C.A.Meyer) được thu hái từ năm thứ sáu, khi hái không làm rễ bị đứt. Hai loại nổi tiếng nhất (theo cách chế biến) là:  Hồng sâm: là những củ sâm to nhất, màu trắng ngà còn nguyên rễ nhỏ, màu đẹp, giống hình người. Cách chế biến: chọn những củ sâm to, trên 37g, rửa sạch đất cát, cho vào nồi hấp bằng hơi nước từ 1 giờ 20 phút tới 1 giờ 30 phút. Nhiệt độ hấp 80 – 90oC, sau đó sấy khô ở 60 – 70oC trong 6 – 7 giờ hoặc 50 – 60oC trong 8 – 10 giờ. Sau khi chế biến thì nhân sâm có thành phần tinh bột trong rễ bị chính và khi khô thì thể chất trở nên trong suốt như sừng, có màu hồng, mùi thơm, vị ngọt hơi đắng. Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 8  Bạch sâm: là sâm tốt nhưng không đạt tiêu chuẩn như hồng sâm. Trước hết cắt bỏ rễ con, cạo sạch vỏ mỏng, sau đó phơi nắng cho khô, đem sửa lại cho giống hình người rồi lại phơi tiếp (hoặc sấy) cho khô hẳn. Mặt cắt ngang có màu trắng ngà và xốp, có mùi thơm, vị ngọt, hơi đắng. Trong mỗi loại lại có nhiều hạng tốt xấu khác nhau. Từ hạng nhất (thiên), hạng nhì (địa), hạng ba (hảo), hạng tư (vĩ), lại còn có loại to, nhỏ, vụn v.v... Bạch sâm, Hồng sâm là loại được bào chế bằng cách chưng cách thủy qua một dung dịch thuốc bắc. Ngoài ra còn có sâm của nhiều nước khác trên thế giới như Liên xô (cũ), Nhật Bản, Trung Quốc, Hoa kỳ… Tại Việt Nam, có hai loại sâm được xếp vào loại sâm thật, đó là sâm Việt Nam (Panax Vietnamensis) còn gọi là sâm K5 và sâm Tam thất (Panax pseudogingseng) mà các sản phẩm đặc chế từ hai loại sâm này đang được nhiều người tín nhiệm. V. Các dạng thuốc sâm: Ngoài sản phẩm hàng đầu là sâm củ, Hàn quốc tận dụng thế mạnh để sản xuất nhiều dạng thuốc chứa sâm như sâm lát (ngậm hoặc pha trà), trà sâm (hoà tan), thuốc bổ đa sinh tố kết hợp với sâm, rượu bổ sâm… Ngoài ra còn có các thức ăn bổ dưỡng (health food) chứa sâm. Việt Nam cũng khai thác rất nhiều các loại thuốc chứa sâm như sâm nhung đại bổ, sâm qui tinh, đại bổ trường sinh tửu, sâm kỳ bá bổ tinh, sâm nhung kiện lực…. Hình 3: nhân sâm tươi (trái), bạch sâm (giữa) và hồng sâm (phải) Đề tài: Bột nhân sâm hòa tan 9 VI. Các thành phần trong nhân sâm: Thân rể và củ chứa 32 hợp chất saponin triterpene, trong đó có 30 chất là saponin dammarane, là thành phần hoạt chất có tác dụng sinh học chủ yếu của sâm. Hàm lượng saponin toàn phần rất cao đến 10,75% ở thân rể cây mọc hoang. Còn có 7 hợp chất polyacetylene, 17 acid béo trong đó có acid palmitic, stearic, oleic, linoleic và linolenic, 17 acid amin trong đó có đủ 8 loại acid amin cần thiết cho cơ thể, 20 nguyên tố vi lượng trong đó có Fe, Mn, Co, Se, K. Các thành phần khác là glucid, tinh dầu… 1. Các hợp chất saponin: Saponin được hiểu như là hoạt chất chính tạo nên những công dụng của nhân sâm. Sâm càng có nhiều thành phần này thì càng tốt. Saponin là một loại glycoside - nhóm hợp chất tự nhiên thường gặp trong các loài thực vật, nhưng saponin trong nhân sâm có cấu trúc rất khác so với saponin của các loài thực vật khác- điều đó giải thích tại sao nhân sâm có tác dụng chữa bệnh hơn hẳn. Hợp chất saponin thường được cấu tạo từ 2 phần:  Phần đường : glycol, phổ biến là D-glucose, D-galactose, L-arabinose, acid galactunoic, acid D-glucuronic...  Phần phi đường : aglycol ( còn gọi là sapogenin), là phần chính của hợp chất saponin. Phần aglycol của saponin có trong nhân sâm được chia thành 3 loại: protopanax