Biện pháp tiền xử lý và tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ khoai lang tím

Abstract

In this study, the pretreatment of purple sweet potato peel was conducted (steaming at 100^oC for 4 min or not steaming combined drying at 50^oC for 4 hours and control sample) to increase extraction efficiency of anthocyanin compounds. Optimization of purple sweet potato peel (Ipomoea batatas (L.) Lam) anthocyanins extraction was investigated using Response Surface Methodology (RSM), with ethanol concentrations (60, 70, 80%) at different extraction temperatures (40, 50, 60°C) and time (30, 45, 60 min). The combined effects of extraction conditions on anthocyanin content were studied using a three-level three-factor Box–Behnken design. The results showed that steaming of purple sweet potato peel at temperature of 100°C for 4 min, then drying at 50°C for 4 hours could increase extraction efficiency (anthocyanin content was 0.2%, increased 7 times compared to the control sample 0.03%). RSM was used to optimize the extraction parameters. The second order polynomial equation obtained (R² = 0.94) indicated that extraction time mostly affected the extraction yield (as anthocyanin content). The optimal conditions (temperature, time and ethanol concentration) for extraction of anthocyanin were 51^oC, 44 min and 68%, respectively. The experimental value of anthocyanin content was 0.274%. The experimental responses were reasonably closed to the predicted responses (R²= 0.93) and the optimum conditions of the extraction process were verified.

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, biện pháp tiền xử lý nguyên liệu (vỏ khoai lang tím) được thực hiện (sấy mẫu ở 50^oC trong 4 giờ cùng với hấp ở 100^oC trong 4 phút/hoặc không hấp cùng với mẫu đối chứng) nhằm tăng hiệu quả trích ly hợp chất anthocyanin. Tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin từ khoai lang tím sử dụng mô hình bề mặt đáp ứng đã được thực hiện với nồng độ ethanol (60, 70, 80%) ở các nhiệt độ (40, 50, 60^oC) và thời gian khác nhau (30, 45, 60 phút). Ảnh hưởng kết hợp của điều kiện trích ly đến hàm lượng anthocyanin được nghiên cứu thiết kế theo mô hình Box-Behnken với ba nhân tố và ba mức độ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, vỏ khoai lang tím được hấp ở nhiệt độ 100°C trong 4 phút, sau đó sấy ở 50°C trong 4 giờ có thể tăng hiệu quả trích ly (hàm lượng anthocyanin đạt được cao nhất là 0,2%, gấp 7 lần so với mẫu đối chứng). Phương pháp bề mặt đáp ứng đã được sử dụng tốt để tối ưu hóa các thông số khai thác. Phương trình đa thức bậc 2 thu được (R² = 0,94) cho thấy thời gian, nhiệt độ và nồng độ ethanol ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả trích ly (thể hiện bằng hàm lượng anthocyanin). Các điều kiện tối ưu (nhiệt độ, thời gian và nồng độ ethanol) đạt được là 51^oC, 44 phút và 68%, tương ứng. Giá trị thực nghiệm của hàm lượng anthocyanin là 0,274%. Sự tương thích giữa các giá trị thực nghiệm và dự đoán từ mô hình (P value <0,01) được tìm thấy. Các điều kiện tối ưu của quá trình trích ly cũng đã được kiểm định.