nghiên cứu trích ly dầu hạt gấc momordica cochinchinensis bằng ethanol và bước đầu nghiên cứu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly bằng dung môi nước

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (996.75 KB, 100 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA </b>

PHAN THANH DUY

<b>NGHIÊN CỨU TRÍCH LY DẦU HẠT GẤC </b>

<i><b>(MOMORDICA COCHINCHINENSIS) BẰNG ETHANOL VÀ </b></i>

<b>BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TIỀN XỬ LÝ NHIỆT KẾT HỢP ENZYME ĐỂ TRÍCH LY BẰNG DUNG MƠI NƯỚC </b>

Chun ngành: Cơng nghệ thực phẩm Mã số: 8540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Cơng trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG – HCM </b>

Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS.TS. Đống Thị Anh Đào

5. Ủy viên, Thư ký: PGS.TS. Nguyễn Thị Lan Phi

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa.

<b>KỸ THUẬT HÓA HỌC </b>

PGS. TS. Mai Huỳnh Cang PGS. TS. Nguyễn Quang Long

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA </b>

<b>CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc </b>

<b>NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

Ngày, tháng, năm sinh: 09/03/1997 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101

<i><b>I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu trích ly dầu hạt gấc (Momordica Cochinchinensis) bằng </b></i>

ethanol và bước đầu nghiên cứu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly bằng dung

<i>môi nước/ Research on seed oil recovery from Gac fruit (Momordica cochinchinensis) </i>

by ethanol and initial research on heat pretreatment combined with enzymes for extraction with water solvent.

<b>II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: </b>

1. Tổng quan về nguyên liệu, các phương pháp trích ly dầu bằng dung môi, enzyme và các nghiên cứu liên quan.

2. Khảo sát các tính chất hóa lý của nguyên liệu.

3. Khảo sát các yếu tố của q trình trích ly có và khơng có tiền xử lý nhiệt nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng ethanol.

4. Khảo sát các yếu tố của q trình trích ly có và khơng có tiền xử lý nhiệt ngun liệu ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng phương pháp enzyme – nước.

5. Phân tích tính chất hóa lý của sản phẩm dầu hạt gấc.

<b>III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2023 </b>

<b>IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2023 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS. Đống Thị Anh Đào </b>

<i> TP. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 20…. </i>

<b>TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới GS.TS Đống Thị Anh Đào - người đã trực tiếp hướng dẫn, quan tâm, động viên và chỉ bảo tận tình cho tơi trong suốt q trình làm đề tài luận văn thạc sĩ, cảm ơn cô đã giúp cho tơi có thêm kiến thức chun mơn, xây dựng nền tảng vững chắc phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu.

Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, tạo điều kiện từ nhà trường và Quý Thầy Cô củaBộ môn Công nghệ thực phẩm, cơ Nguyễn Thị Ngun – quản lý phịng thí nghiệm B10, các cán bộ phòng Sau đại học – trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Tơi xin cảm ơn và bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc về sự hỗ trợ đó.

Tơi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, các bạn cùng khóa 2021 đã hỗ trợ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu khoa học và hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp thạc sĩ.

Với sự cố gắng thực hiện nghiên cứu một cách nghiêm túc nhưng do còn hạn chế về kiến thức nên bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự đóng góp và đưa ra ý kiến của quý thầy cô để bài báo cáo của tơi được hồn thiện hơn.

Tơi xin chân thành cảm ơn.

<i>TP. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng … năm 20….. </i>

Phan Thanh Duy

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Hạt gấc là một nguồn phụ phẩm dồi dào trong ngành chế biến các sản phẩm từ thịt gấc với lượng dầu dồi dào và là một nguyên liệu tiềm năng để khai thác dầu trong tương lai. Với mục đích tận dụng nguồn phụ phẩm để khai thác dầu hạt gấc cũng như so sánh các phương pháp trích ly dầu mang lại hiệu suất thu hồi cao để chọn làm phương pháp phù hợp ứng dụng trong công nghiệp, nghiên cứu này tập trung vào nghiên cứu phương pháp trích ly dầu hạt gấc bằng ethanol và enzyme – nước, so sánh giữa phương pháp có và khơng có tiền xử lý nhiệt nguyên liệu.

Kết quả cho thấy khi trích ly dầu hạt gấc bằng ethanol (không tiền xử nhiệt nguyên liệu) ở nồng độ ethanol 99,5% (v/v), nhiệt độ trích ly 80 ℃, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/20 (w/v), thời gian trích ly trong 6 giờ thì hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc đạt được là 51,867 ± 0,306 %. Khi kết hợp tiền xử nguyên liệu ở nhiệt độ chần 90℃ trong thời gian 6 phút và lạnh đông ở nhiệt độ -18℃ trong thời gian 48 giờ thì hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc tăng 2,40 % và rút ngắn thời gian trích ly xuống 4,5 giờ so với phương pháp khơng có kết hợp tiền xử lý nguyên liệu.

Đối với phương pháp enzyme – nước, hỗn hợp enzyme gồm cellulase với hàm lượng 16 (U/g chất khô nguyên liệu) và pectinase với hàm lượng enzyme 80 (U/g chất khô nguyên liệu), tỉ lệ nguyên liệu/dung dịch nhũ hóa là 1:30 (w/v) ở pH 4,5, nhiệt độ thủy phân là 50ºC trong thời gian thủy phân 4 giờ thì hiệu suất dầu thu hồi đạt cao nhất là 23,58 ± 0,22 % (w/w) tương ứng với 23,58 g dầu trong 100 g nguyên liệu. Khi kết hợp tiền xử lý nhiệt nguyên liệu bằng phương pháp chần ở nhiệt độ 90℃ trong thời gian 6 phút và phương pháp lạnh đông ở nhiệt độ -18℃ trong 48 giờ với tỷ lệ 2 cellulase (32 U/g chất khô nguyên liệu) : 1 pectinase (80 U/g chất khô nguyên liệu) với các thơng số tối ưu về điều kiện trích ly ở nhiệt độ 50 ℃, pH 4,5 trong thời gian 4 giờ với tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch nhũ hóa là 1/30 (w/v) thì hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc đạt 45,533 ± 0,057%.

Nghiên cứu còn cho thấy tiềm năng trong việc tận dụng hạt gấc để sản xuất dầu. Dầu được sản xuất từ nguồn nguyên liệu theo 2 phương pháp này có trị số peroxide là

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

6,30 ± 0,04 ÷ 7,77 ± 0,06 meq O2/kg dầu còn về trị số acid là 1,25 ± 0,05 ÷ 1,51 ± 0,05 mg KOH/g dầu. Cả hai giá trị này đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép đối với dầu thực vật. Bên cạnh đó, thành phần acid béo trong dầu hạt gấc chứa tỉ lệ cao acid stearic với 46,79 – 47,23%. Ngoài ra, bên cạnh các acid đặc trưng trong hạt có dầu, dầu hạt gấc còn chứa một lượng acid béo đầy tiềm năng khác như omega-3, omega-6.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>ABSTRACT </b>

Gac seeds are a rich source of by-products in the gac meat product processing industry with abundant oil and are a potential raw material for oil exploitation in the future. With the aim of taking advantage of by-product sources to exploit gac seed oil as well as comparing oil extraction methods that bring high recovery efficiency to choose a suitable method for industrial application, this study focuses on Research on the method of extracting gac seed oil using ethanol and enzyme - water, comparing the method with and without heat pretreatment of raw materials.

The results showed that when extracting gac seed oil with ethanol (without heating the raw material) at an ethanol concentration of 99,5% (v/v), extraction temperature 80℃, raw material/solvent ratio 1/ 20 (w/v), the extraction time is 6 hours, the recovery efficiency of gac seed oil is 51,867 ± 0,306%. When combining raw material pretreatment at blanching temperature of 90℃ for 6 minutes and freezing at -18℃ for 48 hours, the efficiency of gac seed oil recovery increases by 2,40% and shortens the time extraction down to 4,5 hours compared to the method without material pretreatment.

pre-For the enzyme-water method, the enzyme mixture includes cellulase with a content of 16 (U/g dry material) and pectinase with an enzyme content of 80 (U/g dry material), ratio of raw materials/solution. Emulsification is 1:30 (w/v) at pH 4.5, hydrolysis temperature is 50ºC during hydrolysis time of 4 hours, the highest oil recovery yield is 23,58 ± 0,22% (w/w) corresponds to 23,58 g of oil in 100 g of material. When combining heat pretreatment of raw materials by blanching at 90℃ for 6 minutes and freezing at -18℃ for 48 hours with a ratio of 2 cellulases (32 U/g of raw dry matter) : 1 pectinase (80 U/g dry material) with optimal parameters of extraction conditions at temperature 50℃, pH 4,5 for 4 hours with raw material/emulsion ratio The chemical concentration is 1/30 (w/v), the recovery efficiency of gac seed oil reaches 45,533 ± 0,057%.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Research also shows the potential for utilizing gac seeds to produce oil. Oil produced from raw materials by these two methods has a peroxide value of 6,30 ± 0,04 ÷ 7,77 ± 0,06 meq O2/kg of oil and an acid value of 1,25 ± 0,05 ÷ 1,51 ± 0,05 mg KOH/g oil. Both of these values are within the allowable standards for vegetable oil. Besides, the fatty acid composition in gac seed oil contains a high proportion of stearic acid with 46,79 – 47,23%. In addition, besides the typical acids in oilseeds, gac seed oil also contains other potential fatty acids such as omega-3, omega-6.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Đống Thị Anh Đào. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực và không sao chép từ bất cứ một nguồn nào, dưới bất cứ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng yêu cầu.

<i>TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20….. </i>

Phan Thanh Duy

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

1.2. Mục tiêu của đề tài ... 2

1.3. Nội dung nghiên cứu ... 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ... 3

2.1. Tổng quan về nguyên liệu gấc ... 3

2.1.1. Phân loại khoa học và nguồn gốc của gấc ... 3

2.1.2. Đặc điểm sinh thái và phân loại của gấc ... 4

2.4. Các phương pháp thu nhận dầu ... 12

2.4.1. Trích ly dầu hạt gấc bằng phương pháp dung mơi ... 13

2.4.2. Trích ly dầu bằng dung môi ethanol ... 16

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

2.4.3. Phương pháp thủy phân bằng enzyme... 18

2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ... 21

2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ... 21

2.5.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ... 22

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 24

3.1. Nguyên liệu và hóa chất: ... 24

3.1.1. Nguyên liệu ... 24

3.1.2. Hóa chất ... 24

3.1.3. Enzyme ... 25

3.2. Dụng cụ và thiết bị: ... 26

3.3. Phương pháp nghiên cứu ... 27

3.3.1. Sơ đồ nghiên cứu ... 27

3.3.2. Quy trình thực hiện ... 28

3.3.3. Khảo sát thành phần nguyên liệu: ... 30

3.3.4. Bố trí thí nghiệm về khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly dầu hạt gấc bằng ethanol ... 30

3.3.5. Bố trí thí nghiệm về bước đầu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly dầu hạt gấc bằng dung môi nước ... 32

3.3.6. Các phương pháp phân tích được sử dụng trong nghiên cứu ... 37

3.3.7. Phương pháp phân tích số liệu ... 37

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ... 38

4.1. Kết quả phân tích hạt gấc ... 38

4.1.1. Kết quả phân tích tính chất vật lý, hóa học của hạt gấc ... 38

4.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng phương pháp ethanol ... 39

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ ethanol (v/v) trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu .... 39

4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu ... 40

4.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ ngun liệu/dung mơi trích ly (w/v) đến hiệu suất thu hồi dầu ... 42

4.2.4. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu ... 43

4.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng dung môi ethanol ... 44

4.2.6. Ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng dung môi ethanol ... 45

4.2.7. Ảnh hưởng của thời gian lạnh đông nguyên liệu (kết hợp với chần) đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng dung môi ethanol ... 46

4.3. Kết quả nghiên cứu bước đầu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly dầu hạt gấc bằng dung môi nước ... 47

4.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng cellulase enzyme bổ sung ... 47

4.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng pectinase enzyme bổ sung ... 48

4.3.3. Ảnh hưởng của sự kết hợp 2 enzyme bổ sung ... 50

4.3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch nhũ hóa ... 52

4.3.5. Ảnh hưởng của pH ... 53

4.3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân ... 55

4.3.7. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân ... 56

4.3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi bằng enzyme trong dung môi nước ... 57

4.3.9. Ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi bằng enzyme trong dung môi nước ... 58

4.4.3. Ảnh hưởng của thời gian lạnh đông ... 59

4.4.5. Ảnh hưởng của sự kết hợp giữa chần và lạnh đông ... 60

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

4.4.6. Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme kết hợp với tiền xử lý chần và lạnh

đông nguyên liệu ... 61

4.4. Phân tích thơng số hóa lý của dầu hạt gấc ... 62

4.4.1. Chỉ số acid và chỉ số peroxide của dầu hạt gấc ... 62

4.4.2. Phân tích thành phần acid béo trong dầu hạt gấc ... 63

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ... 65

5.1. Kết luận ... 65

5.2. Kiến nghị ... 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 67

PHỤ LỤC ... 70

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Bảng 2.1. Tên gọi của gấc theo các ngôn ngữ khác nhau ... 3Bảng 2.2: Đặc điểm của gấc nếp và gấc tẻ ... 6Bảng 2.3: Thành phần carotenoid có trong màng gấc (mg/100g) ... 6Bảng 2.4: Hàm lượng các acid béo có trong màng gấc (tính theo % so với hàm lượng tổng acid béo) ... 7Bảng 3.1: Một số hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu ... 24Bảng 3.2: Một số dụng cu, thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu ... 26Bảng 3.3: Bố trí các thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 30Bảng 3.4: Bố trí các thí nghiệm khảo sát các phương pháp tiền xử lý nhiệt nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 31Bảng 3.5: Bố trí thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly dầu hạt gấc bằng enzyme và dung môi nước ... 33Bảng 3.6: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý nhiệt nguyên liệu kết hợp enzyme để trích ly dầu hạt gấc bằng dung môi nước ... 35Bảng 3.7: Các nghiệm thức của tỷ lệ enzyme bổ sung ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 37Bảng 4.1: Các chỉ tiêu phân tích liên quan đến hạt gấc ... 38Bảng 4.2: So sánh kết quả thí nghiệm có và khơng có tiền xử lý nguyên liệu ... 47Bảng 4.3: Hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc khi thực hiện kết hợp tiền xử lý nhiệt chần và lạnh đông nguyên liệu ... 60Bảng 4.4: Chỉ số AV, PV của dầu hạt gấc có tiền xử lý chần và lạnh đơng ... 62Bảng 4.5: Thành phần các acid béo có trong dầu hạt gấc<small> (*)</small> ... 63

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Hình 2.1. Cấu tạo quả gấc ... 5Hình 2.2. Hạt gấc ... 5Hình 2.3. Cơ chế hoạt động của cellulase trong q trình thủy phân cellulose, mơ tả sự phối hợp giữa các endoglucanase, exoglucanases và β-glucosidases ... 10Hình 2.4. Hoạt động của enzyme trong thành tế bào và quy trình tách dầu tự do ... 19Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thực nghiên cứu ... 28Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ ethanol %(v/v) trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu ... 40Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng dung môi ethanol... 41Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ ngun liệu/dung mơi trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 42Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng dung môi ethanol... 43Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng ethanol ở các thời gian trích ly khác nhau ... 44Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian chần nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng ethanol ở các thời gian trích ly khác nhau ... 45Hình 4.7. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian lạnh đông nguyên liệu (kết hợp với chần) đến hiệu suất thu hồi dầu bằng ethanol ở các thời gian trích ly khác nhau... 46Hình 4.8. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của hàm lượng cellulase enzyme bổ sung đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 48Hình 4.9. Biểu đồ thể hiện hàm lượng enzyme pectinase bổ sung ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 49Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của sự kết hợp enzyme đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 51

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung dịch nhũ hóa đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 52Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 53Hình 4.13. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 55Hình 4.14. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 56Hình 4.15. Biểu đồ thể hiện hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ở các nhiệt độ chần nguyên liệu khác nhau ... 58Hình 4.16. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của các điều kiện thời gian chần khác nhau đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 59Hình 4.17. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian lạnh đông nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 60Hình 4.18. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme bổ sung khi kết hợp tiền xử lý nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ... 61

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

SUFAs Saturated fatty acids

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề </b>

Tại Việt Nam, gấc là loại thực vật được sử dụng nhiều trong ẩm thực và y học nhờ vào giá trị dinh dưỡng đặc biệt là giàu tiền vitamin A. Gấc không chỉ là loại thực vật quen thuộc với cuộc sống hàng ngày, gấc cịn có rất nhiều công dụng tốt cho sức khỏe. Loại quả này hiện được chế biến thành nhiều sản phẩm như thực phẩm chức năng xuất khẩu sang các nước trên thế giới. Trong quá trình chế biến các sản phẩm từ gấc, phần hạt và vỏ được loại bỏ hay chỉ được sử dụng như phương thuốc trong y học cổ truyền. Hạt gấc chiếm khoảng 16% trọng lượng quả và là một nguồn nguyên liệu giàu lipid với hàm lượng hơn 50% và được xem như một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuất dầu thực vật. Vì vậy, việc tìm ra phương pháp trích ly thích hợp nhằm tận dụng tối đa các thành phần trong hạt gấc là cần thiết để tạo ra một sản phẩm dầu thực vật mới bên cạnh các loại có mặt trên thị trường.

Đã có nhiều nghiên cứu và công bố khoa học trên thế giới cũng như trong nước liên quan đến gấc chủ yếu đi từ phần thịt quả và lớp màng hạt. Song song đó là một số ít những nghiên cứu được thực hiện trên hạt gấc nhưng chủ yếu là về các hoạt chất hóa thực vật của nó. Tuy nhiên, hiện tại Việt Nam cũng như trên thế giới chưa quan tâm nhiều đến việc thu nhận dầu từ nguồn phụ phẩm tiềm năng như hạt gấc. Có nhiều phương pháp trích ly dầu từ các nguồn dầu tự nhiên như sử dụng dung môi hữu cơ, chất lỏng siêu tới hạn, hoặc phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của enzyme. Mỗi phương pháp đều có những thách thức riêng và đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật đặc thù. Trong đó, phương pháp thu nhận dầu có sự hỗ trợ của emzyme và dung môi ethanol là một trong những giải pháp tiềm năng để ứng dụng ở các nước đang phát triển và đã được sử dụng rộng rãi để khai thác dầu của nhiều loại hạt. Do

<i>đó, “Nghiên cứu trích ly dầu hạt gấc (Momordica Cochinchinensis) bằng ethanol </i>

<i>và bước đầu nghiên cứu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly bằng dung mơi nước” được thực hiện với mục tiêu vừa tận dụng được nguồn phụ liệu giàu tiềm </i>

năng, giảm thiểu các vấn đề về mơi trường, đa dạng hóa sản phẩm cũng như nâng cao giá trị kinh tế của cây trồng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Khảo sát phương pháp trích ly dầu hạt gấc bằng ethanol và phương pháp enzyme kết hợp với dung mơi nước khi có và khơng có tiền xử lý nhiệt nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc. Từ đó, so sánh được phương pháp trích ly dầu hạt gấc phù hợp.

<b>1.3. Nội dung nghiên cứu </b>

Nội dung luận văn tập trung vào các nghiên cứu sau:

- Tổng quan về nguyên liệu, các phương pháp trích ly dầu bằng dung môi, enzyme và các nghiên cứu liên quan.

- Khảo sát các tính chất hóa lý của ngun liệu.

- Khảo sát các yếu tố của q trình trích ly có và khơng có tiền xử lý nhiệt nguyên liệu ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng ethanol.

- Khảo sát các yếu tố của q trình trích ly có và khơng có tiền xử lý nhiệt ngun liệu ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng phương pháp enzyme kết hợp dung môi nước.

- Phân tích tính chất hóa lý của sản phẩm dầu hạt gấc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về nguyên liệu gấc </b>

<b>2.1.1. Phân loại khoa học và nguồn gốc của gấc </b>

Phân loại khoa học:

Giới (Kingdom) : Plantae Bộ (Order) : Cucurbitales Họ (Familia) : Cucurbitaceae Chi (Genus) : Momordica

Loài (Species) <i>: Momordica cochinchinensis </i>

<i> Nguồn gốc: Gấc có tên khoa học Momordica cochinchinensis, là một loại </i>

cây thân thảo, dây leo được trồng ở khắp các quốc gia trong khu vực Đông Nam Á và Đông Bắc Úc, bao gồm: Thái Lan, Lào, Myanmar, Campuchia và Việt Nam. Hiện nay, cây gấc được gọi với nhiều tên gọi khác nhau theo các ngôn ngữ ở bảng sau: [1]

Latin <i>Momordeca cochinchinensis Spreng Muricia cochinchinensis Luor Muricia mixta Roxb </i>

Anh <i>Spiny bitter gourd </i>

Sweet gourd Cochinchin gourd Trung Quốc Mộc miết tử Nhật Bản <i>Kushika </i>

Mokubetsushi Thái Lan Fak Khaao Việt Nam Gấc

Ở Việt Nam cây gấc thường được trồng bằng hạt hoặc bằng đoạn dây bánh tẻ vào tháng 2 đến tháng 3 âm lịch, ra hoa vào tháng 6 đến tháng 8, kết quả từ tháng 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

đến tháng 11. Người ta trồng loại cây này có thể một lần nhưng thu hoạch trong nhiều năm, sản phẩm thu hoạch là quả chín, màng bao quanh hạt dùng để ép dầu và hạt dùng để làm thuốc. Gần đây Gấc được quan tâm và bắt đầu trồng nhiều ở các khu vực như Thái Bình, Hịa Bình, Cần Thơ, An Giang, Hậu Giang, Vĩnh Long, Kiên Giang, Tiền Giang, Đồng Nai, Tây Ninh và Đăk Nông.

Đặc điểm sinh thái:

Cây gấc là một loài cây thân leo lâu năm, chiều dài của cây có thể dài đến 15m. Cây được chia làm cây đực và cây cái riêng biệt. Thân cây có tiết diện góc, nhờ các tua cuốn ở nách lá mà cây bám vào các cọc cây hoặc thân cây khác để leo rất ra.

Lá cây mọc so le, to khoảng bằng bàn tay và có màu xanh. Lá mọc so le, có 5 thuỳ màu lục sẫm, gốc hình tim, lúc đầu có lơng ở mặt trên, sau nhẵn; gân 5 hình chân vịt, mép lá ngun hoặc có răng thưa khơng đều; cuống lá dài 2-3 cm, có tuyến ở phần giáp với gốc lá; tua cuốn to, đơn.

3-Hoa đực và hoa cái riêng trên cùng một cây; hoa đực mọc ở kẽ lá, lá bắc hình thận to và rộng; đài có ống ngắn, các thùy hình tam giác nhọn, màu lam sẫm; tràng 5 cánh, màu trắng hoặc ngà vàng, hình trứng thn, có lơng dày ở mặt trong; nhị 5; hoa cái có lá bắc nhỏ, bầu xù xì.

Quả hình bầu dục hoặc hình trứng, có cuống mập, đầu tù hoặc hơi nhọn, dài 12-17cm, mặt ngồi có rất nhiều gai nhọn, khi chín màu đỏ; hạt dẹt, màu đen hoặc xám đen, vỏ ngồi rất cứng có răng tù ở mép, dày 5 - 6 mm. Mùa hoa quả tháng 7 – 12. Quả gấc sẽ chín sau khoảng 5 tháng cỡ từ khi cây ra hoa. Lúc còn non quả gấc sẽ có màu xanh, khi chín sẽ dần chuyển sang màu vàng, màu cam rồi màu đỏ. Quả gấc có vị nhẹ, phần thịt gấc có màu đỏ cam. Bên trong quả gấc có cùi quả màu vàng và màng hạt màu đỏ. Vào mùa gấc, mỗi cây gấc có thể cho ra từ 30 – 60 quả và mùa thu hoạch thường kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>Kích thước quả </b> Quả thường to Trung bình hoặc nhỏ

<b>Vỏ quả </b> Ít gai, dai to Nhiều gai, gai nhỏ và nhọn

Khi chín có màu đỏ cam, bổ ra bên trong vàng tươi, hạt được bao bọc một lớp màng dày có màu đỏ.

Bên trong thịt gấc có màu vàng nhạt, lớp màng bao bọc hạt mỏng và đỏ nhạt hơn gấc nếp.

<b>2.1.3. Thành phần hóa học của gấc </b>

Trong thành phần hóa học của thịt gấc giàu thành phần dinh dưỡng như: carotenoid, acid béo thiết yếu và các hợp chất khác như vitamin tan trong chất béo như α - tocopherol (vitamin E), hợp chất phenolic, flavonoid và vitamin C. [2]

Gấc chứa hàm lượng carotenoid cao đặc biệt là lycopen và β-caroten ở tất cả các bộ phận (màng hạt, cùi và vỏ) lên đến 500 mg/100 g. Bảng bên dưới tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến thành phần carotenoid có trong gấc:

<b>Bảng 2.3: Thành phần carotenoid có trong màng gấc (mg/100g) Nguồn tham khảo </b>

<b>Thành phần carotenoid Tổng hàm lượng carotenoid β - carotene Lycopene </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>Bảng 2.4: Hàm lượng các acid béo có trong màng gấc (tính theo % so với hàm lượng tổng acid béo) </b>

<b>Thành phần acid béo có trong màng gấc </b>

<b>Hàm lượng (%) theo các nguồn Vuong </b>

<b>Ishida et al., 2004) </b>

<b>Bruno et al., </b>

<b>Acid béo bão hòa (Saturated Fatty Acids - SUFAs) </b>

Palmitic

(16:0) <sup>22,04 </sup> <sup>29,20 </sup> <sup>17,31 24,76 30,10 </sup>Stearic

(14:0) <sup>7,20 </sup> <sup>7,70 </sup> <sup>7,45 </sup> <sup>6,72 </sup> <sup>5,10 </sup>Myristic

(14:0) <sup>0,89 </sup> <sup>0,50 </sup> <sup>0,22 </sup> <sup>0,42 </sup> <sup>0,80 </sup>Arachidic

<b>Acid béo bão hòa đơn (Monounsaturated Fatty Acids - MUFAs) </b>

Oleic

(18:1Δ<small>9</small> ) <sup>34,76 </sup> <sup>32,30 </sup> <sup>59,50 49,18 44,50 </sup>Palmitoleic

(16:1Δ<small>9</small>) <sup>0,27 </sup> <sup>0,30 </sup> <sup>0,18 </sup> <sup>0,43 </sup> <sup>- </sup>

<b>Acid béo bão hòa đa (Polyunsaturated Fatty Acids - PUFAs) </b>

Linoleic

(18:2Δ<small>9,12</small>) <sup>32,06 </sup> <sup>28,10 </sup> <sup>13,98 17,65 19,60 </sup>α-linoleic

- Chất béo có trong hạt gấc chứa carotenoid và các chất dinh dưỡng tan trong chất béo lợi ích cho cơ thể.

- Nhờ hàm lượng các chống oxy hóa cao mà gấc có khả năng tăng cường hệ miễn dịch và có tác dụng tốt với những bệnh nhân bị các bệnh về tim mạch, ung thư, đục thủy tinh thể, thoái hóa điểm vàng.

+ Đối với mắt: gấc chứa các chất dinh dưỡng tốt cho mắt như vitamin E, carotene và lycopene, vitamin C, kẽm. Ngoài ra, Lutein và Zeaxanthin có trong gấc

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

β-là hai chất tạo nên sắc tố màu vàng trong hoàng điểm võng mạc của con người, giúp giảm nguy cơ bị đục thủy tinh thể.

+ Bổ sung vitamin A: nhờ có nồng độ β-carotene (tiền vitamin A) cao mà dầu gấc giúp hỗ trợ ngăn ngừa và điều trị thiếu vitamin A. Ngăn chặn tình trạng quáng gà, chống lại các bệnh truyền nhiễm.

+ Chống lão hóa: các chất chống oxy hóa trong gấc có khả năng làm giảm sự mất cân bằng oxy hóa, chống lại q trình lão hóa của cơ thể.

+ Chăm sóc da: beta-carotene và lycopene giúp da khỏe mạnh và đẹp hơn, làm sáng da, cải thiện nếp nhăn, bảo vệ da khỏi q trình lão hóa.

Hạt gấc chiếm khoảng 16,8% trọng lượng của quả, là sản phẩm phụ của ngành chế biến gấc. Hạt gấc có hình hơi dẹt, màu đen, mép có răng cưa, nhiều đường vân lõm, vỏ cứng, nhìn giống con ba ba nên còn gọi là con ba ba gỗ.

Việc đa dạng các sản phẩm từ gấc trên thị trường và nhu cầu của người sử dụng dẫn đến gia tăng tỷ lệ trồng, chế biến gấc để lấy phần vỏ, màng gấc làm cho số lượng lớn hạt gấc được thải ra bên ngoài dưới dạng phụ phẩm của ngành cơng nghiệp chế biến gấc. Chúng thường thải bỏ tồn bộ, dẫn đến tác động tiêu cực đến môi trường và lãng phí các thành phần đầy tiềm năng của chúng như chất béo, vitamin A, E, chất ức chế trypsin, saponin và các hợp chất phenolic.

Thành phần đặc trưng của gấc là giàu β-carotene và lycopene. Hạt và mảng vỏ gấc chứa một lượng lớn acid béo. Đặc biệt là acid oleic, acid palmitic, acid stearic và acid linoleic. [4]

Về thành phần hố học, nhân hạt gấc tương đối khơ nước (6% nước), nhưng lại có nhiều dầu (55,3% chất béo), 16,6% protein, 2,9% glucid, 1,8% tanin và 11,7% chất không xác định được, các enzyme photphatase, invertase, peroxydase.

Hạt gấc có tác dụng chữa mụn nhọt, tiêu thũng, dùng trong những trường hợp ngã, bị thương, sang độc rất hiệu quả. Theo dân gian, hạt gấc đem đốt vỏ ngoài cháy thành than (nhân bên trong chỉ vàng chưa cháy thành than), cho vào cối giã nhỏ, cứ khoảng 30 - 40 hạt thì cho 400 - 500 mL rượu trắng vào ngâm để dùng dần. Dùng rượu hạt gấc bơi vào chỗ sang chấn có tác dụng tốt gần như mật gấu và đã được

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

mệnh danh cây gấc là “cây mật gấu”. Đã có một số đề tài nghiên cứu khoa học chứng minh về tác dụng chống viêm giảm đau và làm lành tổn thương của hạt gấc trên thực nghiệm. Hiện nay, có nhiều các sản phẩm bào chế đông y chứa mộc miết tử, tuy nhiên các sản phẩm thường dựa trên kinh nghiệm gia truyền và tiến hành thủ công mà chưa có nghiên cứu bài bản nào về kỹ thuật bào chế từ vị dược liệu quý này.

<b>2.3. Enzyme </b>

<b>2.3.1. Cellulase enzyme </b>

➢ Định nghĩa và phân loại:

Cellulase enzyme xúc tác quá trình thủy phân các liên kết β -1,4-glycoside của cellulose và chuyển hóa cellulose thành các monomer. [5]

Cellulose thường được phân thành ba loại theo khả năng xúc tác:

- Endoglucanase (EG; 1,4-D-glucan-4-glucanohydrolase) thủy phân liên kết β-1,4-glucoside nội phân tử, tạo ra các oligosacaride có độ dài khác nhau.

- Exocellobiohydrolase (CBH; 1,4-D-glucan glucohydrolase) thủy phân đầu khử hoặc đầu không khử của chuỗi cellulose để giải phóng cellobiose là sản phẩm chính.

- β-glucosidase (BG; D-glucoside glucohydrolase) thủy phân cellobiose, arylglucopyranoside và cellodextrin để tạo ra glucose. [6]

➢ Nguồn thu nhận: Cellulase được phân lập từ các chủng nấm, vi khuẩn và nấm men khác nhau. Trong số các cellulase đặc trưng nhất, nấm là nhóm vi sinh vật tạo ra cellulase, vì chúng có thể sử dụng các con đường thứ cấp và mang lại hoạt

<i>tính cellulase cao hơn. Các chi nấm như Aspergillus và Trichoderma được biết đến </i>

là nguồn sản xuất cellulase phổ biến. Một số chủng nấm khác biểu hiện hoạt tính

<i>cellulase tiềm năng bao gồm Penicillium echinulatum, Rhizopus oryzae và </i>

<i>Myceliophthora thermophila. Từ vi khuẩn có Cellulomonas sp., Cellvibrio sp., Microbispora sp., Thermomonospora sp., Clostridium sp., và Ruminococcus sp. </i>

<i>được báo cáo như các chi sản xuất cellulase mạnh. Bên cạnh đó cịn có Mesophiles, </i>

<i>thermophiles và psychrophiles. [7] </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

➢ Cấu trúc hóa học: Phần lớn các cellulase có cấu trúc hai miền đặc trưng với miền xúc tác và miền liên kết cellulose (hay còn được gọi là mô-đun liên kết carbohydrate được kết nối thông qua một peptide liên kết). Miền lõi hoặc miền xúc tác chứa vị trí xúc tác trong khi miền liên kết giúp liên kết enzyme với cellulose. [8]

➢ Cơ chế hoạt động: Các endoglucanase (EG) rạo ra vết cắt trong chuỗi polymer cellulose để lộ đầu khử và đầu không khử, tạo điều kiện cho exocellobiohydrolase (CBH) tác động lên đầu khử và đầu khơng khử này để giải phóng các đơn vị cellooligosaccharides và cellobiose. Lúc này, β - glucosidase (BG) tách các cellobiose, quá trình thủy phân đến đây là kết thúc glucose được hình thành. [8]

<i>Hình 2.3. Cơ chế hoạt động của cellulase trong q trình thủy phân cellulose, mơ tả sự phối hợp giữa các endoglucanase, exoglucanases và β-glucosidases </i>

<b>➢ Ứng dụng: Cellulase được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học như </b>

ethanol sinh học bằng cách sử dụng các chất nền lignocellulose. Cellulase cũng có thể được sử dụng để trong ngành công nghiệp thực phẩm đồ uống như nước ép trái cây, trích ly dầu ơ liu, xử lý rượu vang và để cải thiện chất lượng của các sản phẩm bánh mì trong ngành công nghiệp thực phẩm. Bên cạnh đó, chúng cũng được sử dụng cho quá trình sinh học của denim và đánh bóng sợi cellulose trong ngành dệt may. Đồng thời, cellulase được ứng dụng để tái sử dụng giấy thải trong ngành công nghiệp giấy cũng như cải thiện khả năng tiêu hóa của thức ăn chăn nuôi. [5]

<b>2.3.2. Pectinase enzyme </b>

➢ Định nghĩa và phân loại:

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Enzyme pectic còn được gọi là pectinase hoặc enzyme pectinolytic, có khả năng thủy phân các chất pectic phức tạp khác nhau. Các enzyme này được phân thành ba loại chính bao gồm protopectinase, esterase và depolymerase trên cơ sở cơ chế hoạt động của chúng đối với chất nền. [9]

(1) Protopectinase phân hủy protopectin khơng hịa tan để tạo ra pectin hòa tan. (2) Esterase: ester xúc tác quá trình khử ester của pectin để loại bỏ methoxy ester. Pectinesterase là các enzyme giúp tách methoxyl và acetyl dư lượng khỏi pectin, dẫn đến sự hình thành acid polygalacturonic.

(3) Depolymerase xúc tác sự phân cắt liên kết α-1,4-glycosid trong gốc acid galacturonic của các chất pectic.

D-Dựa trên ưu tiên cơ chất, cơ chế phân cắt và chế độ phân tách (ngẫu nhiên hoặc cuối cùng) của các liên kết glycoside, các depolymease có thể được chia thành các loại khác nhau:

(1) Polymetylgalacturonase (PMGs), xúc tác cho quá trình phân cắt thủy phân của liên kết α-1,4-glycosid của pectin, bao gồm endo-PMG và exo-PMG.

(2) Polygalacturonase (PG), xúc tác quá trình thủy phân liên kết α-1,4- glycoside trong acid pectic bao gồm endo-PG và exo-PG.

(3) Các lyase polymetylegalaccturonate (PMGL), xúc tác cho sự phân hủy pectin bằng cách phân tách chuyển hóa, bao gồm endo-PMGL và exo-PMGL.

(4) Lyase polygalacturonate (PGL), xúc tác cho sự phân cắt liên kết α-1,4- glycosidic trong acid pectic bằng cách chuyển hóa, bao gồm endo-PGL và exoPGL.

Hầu hết các chế phẩm thương mại là hỗn hợp của pectin esterase, polygalacturonase và pectin lyase. [10]

➢ Nguồn thu nhận: Các chủng nấm, vi khuẩn và nấm men khác nhau được sử dụng để sản xuất pectinase. Trong số các chủng nấm, Aspergillus và Penicillium là

<i>những giống sản xuất pectinase chính. Ở vi khuẩn, các chủng như Chryseobacterium </i>

<i>indologenes, Bacillus subtilis, Pectobacterium carotovorum và Sclerotium rolfsii </i>

cũng được báo cáo là những loài sản xuất pectinase hiệu quả. [5]

➢ Cấu trúc hóa học: ất cả các cấu trúc được hiển thị theo một hướng như nhau với đầu cuối N ở dưới cùng và đầu cuối C ở trên cùng. Ba bộ nếp gấp β, PB1, PB2 và

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

PB3 tạo nên nếp gấp được tô đậm khác nhau, theo thứ tự độ đậm nhạt tăng dần. Mỗi cấu trúc bao gồm một miền duy nhất của các sợi β song song gấp lại thành một hình trụ lớn về phía bên phải. Nếp gấp miền, được gọi là β-helix song song. Hình trụ trung tâm bao gồm bảy đến chín vịng xoắn ốc hồn chỉnh và có hình lăng trụ do sự sắp xếp độc đáo của ba sợi song song trong mỗi vòng xoắn. Sự khác biệt về cấu trúc trong các vòng lặp được cho là có liên quan đến sự khác biệt tinh tế trong các đặc tính enzyme và q trình thuỷ phân. [11]

➢ Ứng dụng: Pectinase đã được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất khác nhau, chẳng hạn như chế biến sợi thực vật, lên men trà và cà phê, xử lý nước thải công nghiệp,...Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, pectinase được sử dụng trong chế biến nước trái cây, làm chất tăng cường màu sắc và năng suất, cũng như nâng cao hiệu quả trong quá trình nghiền. Ngồi ra, pectinase cịn được sử dụng trong các loại cây trồng lấy sợi/khử gôm, làm hỗn hợp enzyme để sản xuất thức ăn chăn nuôi, làm sạch virus thực vật, trong trích ly dầu và làm chất rũ hồ trong ngành dệt may. [5]

<b>2.4. Các phương pháp thu nhận dầu </b>

Ba phương pháp trích ly dầu được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp trích ly cơ học, hóa học/dung môi và enzyme. Bên cạnh đó, trích ly dung mơi tăng tốc (accelerated solvent extraction), trích ly chất lỏng siêu tới hạn và phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng cũng thường được sử dụng. Mỗi phương pháp trích ly dầu đều có những ưu điểm và hạn chế riêng: trích ly dầu từ hạt mè sử dụng n-hexane làm dung môi thu được sản lượng dầu lớn nhất so với trích ly cơ học và enzyme. Tuy nhiên, sử dụng hexane làm dung mơi trích ly có tác động tiêu cực đến môi trường.[12] Trích ly có hỗ trợ vi sóng có thể so sánh với các kỹ thuật trích ly hiện đại thay thế khác về tính đơn giản và chi phí cho thiết bị rẻ. Nhưng nó yêu cầu cần thực hiện các xử lý bổ sung cho dầu (lọc hoặc ly tâm) để loại bỏ cặn rắn, sử dụng phương pháp này cịn có thể gây oxy hóa chất béo do sử dụng năng lượng cao. Trích ly dầu bằng phương pháp enzyme thân thiện với môi trường nhưng mất nhiều thời gian hơn do tốc độ trích ly dầu bằng phương pháp này rất chậm so với phương pháp trích ly bằng dung mơi. Trong khi trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn, dầu được sản

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

xuất có độ tinh khiết rất cao và thời gian cần thiết cũng rất ngắn; tuy nhiên, chi phí vận hành và đầu tư cao hơn. [13]

Trong khai thác dầu thương mại, trích ly bằng dung mơi và ép cơ học là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, nhưng trích ly bằng dung môi hiệu quả hơn về mặt thu hồi dầu. Khi trích ly bằng dung mơi, sản lượng dầu có thể bị ảnh hưởng bởi loại dung mơi được sử dụng, kích thước hạt của bột nguyên liệu, nhiệt độ trích ly, tỷ lệ dung môi trên bột nguyên liệu, thời gian trích ly và độ ẩm của bột nguyên liệu được trích ly. [14]

<b>2.4.1. Trích ly dầu hạt gấc bằng phương pháp dung mơi </b>

Có thể sử dụng nhiều dung mơi khác nhau để trích ly dầu từ hạt thực vật. Hexan, eter dầu mỏ, ete dietyl, ethanol, n-heptan, isopropanol, axeton, cloroform, metanol và 1-butanol là một số dung môi được báo cáo là được sử dụng phổ biến nhất để trích ly dầu [15], [7]. Hiệu quả khai thác dầu, tác động môi trường, khả năng tái tạo của các dung mơi trích ly cũng như các hợp chất tự nhiên được trích ly từ các dung mơi khác nhau là khác nhau. Vì vậy, việc lựa chọn dung mơi trích ly dầu là một trong những khâu quan trọng nhất trong q trình trích ly dầu bằng phương pháp hóa học.

Trích ly dung mơi là một kỹ thuật phổ biến được ứng dụng cả trong cơng nghiệp và trong phịng thí nghiệm. Nó có thể được sử dụng cho mục đích phân tách bằng cách sử dụng trích ly chọn lọc hoặc cho mục đích cơ đặc. Q trình trích ly có thể áp dụng cho mẫu lỏng (trích ly lỏng lỏng, LLE), mẫu rắn (trích ly rắn lỏng, LSE), mẫu khí và mẫu bán rắn.

Trích ly dung mơi được định nghĩa là một q trình di chuyển vật liệu từ pha này sang pha khác nhằm mục đích tách một hoặc nhiều hợp chất ra khỏi hỗn hợp. Trong trường hợp trích ly hạt có dầu, dầu thực vật thô được tách bằng dung môi từ bột bao gồm protein và carbohydrate. Hiện nay hexan là dung mơi được các nhà chế biến hạt có dầu lựa chọn với lượng dung môi hao hụt trong quá trình vận hành nằm trong khoảng từ 0,757 đến 7,57 lít trên mỗi tấn hạt. Tuy nhiên, sự tăng giá từ 6 đến 8 lần trong thập kỷ qua trở thành yếu tố chính ảnh hưởng tiêu cực đến quy trình trích ly hạt có dầu. Các vấn đề về độc tính và mơi trường, một

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

số vụ nổ và hỏa hoạn thảm khốc đã thúc đẩy việc tìm kiếm các dung mơi thay thế.

<b>➢ Thuyết hòa tan: </b>

Một nguyên tắc chung cho sự hịa tan của các vật liệu, đó là "like dissolves like" có nghĩa là chất tan khơng phân cực dễ hịa tan hơn trong dung mơi khơng phân cực, trong khi chất tan phân cực dễ hòa tan hơn trong dung môi phân cực [13]. Tuy nhiên, một số dung mơi phân cực có thể hịa tan một số chất tan không phân cực, chẳng hạn như chất béo trung tính có thể hịa tan trong methanol. Năng lượng cần thiết để phá vỡ các tương tác giữa dung môi và dung môi có thể lớn; nhưng, năng lượng thu được trong tương tác chất tan-dung môi vẫn lớn hơn.

Quá trình trích ly sử dụng dung mơi thường tiến hành ở nhiệt độ gần nhiệt độ sôi của dung môi, làm giảm độ nhớt của dầu và cải thiện khả năng hịa tan của dầu trong dung mơi, đảm bảo hiệu quả của q trình [4]. Việc trích ly được thực hiện bằng cách ngâm hạt trong dung môi được liên tục khuấy đảo, luân lưu. [16]

<b>➢ Thuộc tính của dung mơi lý tưởng để trích ly hạt có dầu </b>

Có rất nhiều đặc tính mong muốn của dung môi phù hợp để trích ly dầu thực vật từ hạt có dầu nhưng thường không tồn tại dung môi lý tưởng. [11]

Các yêu cầu tính chất vật lý và hóa học đối với dung môi bao gồm: khả năng sử dụng dung mơi mới trong thiết bị hiện có hoặc chi phí trang bị thêm, các tác động đến lợi nhuận như cơng suất trích ly, chi phí năng lượng.

<i>a. Khả năng hòa tan cao đối với chất béo trung tính ở nhiệt độ cao: đây là </i>

thuộc tính quan trọng nhất của dung mơi. Nhìn chung, sử dụng nhiệt độ cao sẽ tạo điều kiện trích ly nhanh hơn. Một dung mơi có độ hòa tan cao ở nhiệt độ cao và độ hòa tan thấp ở nhiệt độ phịng có thể được mong muốn, bởi vì sự tách pha của dầu khỏi dung môi sẽ xảy ra mà không cần phải bay hơi.

<i>b. Dung môi không độc hại: dung môi được sử dụng không độc hại với môi </i>

trường và đối với động vật hoặc con người khi phần bã sau trích ly được sử dụng làm thức ăn chăn ni hoặc thực phẩm.

<i>c. Tính chọn lọc của dung môi: đây cũng là một đặc tính rất quan trọng; </i>

nhưng độ chọn lọc mong muốn có thể khác nhau đối với các loại cây trồng, hạt có

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

dầu và các sản phẩm cuối cùng mong muốn. Khi mối quan tâm chỉ liên quan đến dầu, nên sử dụng dung môi chỉ trích ly chất béo trung tính và để lại phospholipid, acid béo tự do, sáp và sắc tố trong hạt. Ngoại trừ trong một số trường hợp khi phospholipid được thu hồi cho mục đích kinh tế từ dầu thơ dưới dạng lecithin để sử dụng làm chất nhũ hóa.

nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt hóa hơi, điểm sơi, độ hịa tan của dầu, độ nhớt, trọng lượng riêng và độ phân cực ảnh hưởng đến sự dễ dàng và lượng năng lượng cần thiết để thu hồi dung môi. Tuy nhiên, các dung mơi phân cực hơn có thể bị protein hấp thụ mạnh thơng qua liên kết hydro, gây khó khăn cho việc tái thu hồi dung môi.

<i>e. Khả năng không bắt lửa hoặc khả năng bắt lửa thấp: đây là đặc tính mong </i>

muốn để giảm nguy cơ cháy nổ, đặc biệt là các mối nguy hiểm liên quan đến việc trích ly hexan.

<i>f. Độ ổn định của dung môi: dung mơi trích ly phải ổn định với nhiệt, ánh </i>

sáng và nước. Việc tái chế là cần thiết và dung môi phải chịu được các chu kỳ gia nhiệt, hóa hơi và làm mát lặp đi lặp lại.

<i>g. Dung mơi trích ly khơng được phản ứng với dầu và bột: các vấn đề tương </i>

tác giữa dung môi và sản phẩm xảy ra trong quá trình sử dụng trichloroethylene để trích ly đậu nành. Dung môi này đã phản ứng với protein để tạo thành các hợp chất độc hại đối với gia súc và có thể gây chết.

<i>h. Dung môi không được phản ứng với thiết bị: một số dung mơi ăn mịn </i>

đường ống và các thành phần kim loại, đồng thời hòa tan các ion kim loại có thể gây đổi màu và mất mùi vị trong dầu. Vịng đệm trong thiết bị có thể bị hư hỏng, các bộ phận bằng nhựa và ống có thể trở nên giịn do tiếp xúc với một số dung mơi

<i>i. Dung mơi có độ tinh khiết cao: dung mơi càng tinh khiết thì đặc tính hoạt </i>

động càng đồng đều và càng ít lẫn chất độ như dư lượng benzen trong hexan thương mại. Dung mơi có thể là hỗn hợp của một số hợp chất do đó việc đun sôi hoặc chưng cất phải tiến hành trong dải nhiệt độ bao gồm các điểm sôi của các

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

thành phần. Tổn thất cao xảy ra khi sử dụng dung mơi có dải sơi rộng. Nồng độ cao của các hợp chất có độ sơi thấp có thể dẫn đến thất thốt do rị rỉ và thốt ra ngồi qua bình ngưng; trong khi đó, nồng độ cao của các hợp chất có độ sơi cao có thể dẫn đến tổn thất do dư lượng dung môi trong dầu và bột. Việc tăng nhiệt để loại bỏ các dung môi tốn kém năng lượng và có thể ảnh hưởng xấu đến giá trị bột và màu dầu.

<i>j. Độ hòa tan nhẹ trong nước: Vì hơi nước thường trực tiếp được sử dụng để </i>

loại bỏ vết dung mơi cịn sót lại từ bột và dầu. Khả năng tách dung môi khỏi hỗn hợp dung mơi - nước được tăng cường nếu độ hịa tan trong nước thấp của dung mơi.

<b>2.4.2. Trích ly dầu bằng dung môi ethanol </b>

Bên cạnh yếu tố về an toàn, kinh tế, một số yếu tố ảnh hưởng trong q trình trích ly đã được nghiên cứu như: bản chất của dung mơi, kích thước hạt và các điều kiện trích ly như nhiệt độ, áp suất, ... Sau khi khảo sát các điều kiền tối ưu để trích dầu từ hạt thì dung mơi n-Hexan mang lại hiệu suất cao nhất. Nó có nhiệt độ sơi tương đối thấp (69<small>o</small>C), có nguồn gốc từ dầu mỏ thường được sử dụng để trích ly dầu thực vật do đặc tính khơng phân cực và thu hồi đơn giản. Ngồi ra, nó thể hiện tính chọn lọc cao đối với dầu và ẩn nhiệt hóa hơi khá thấp (330 kJ/kg), cho phép bay hơi dễ dàng, mang lại hiệu quả vượt trội so với trích ly cơ học về năng suất và chất lượng dầu. Lượng dầu bị hao hụt sau khi trích ly bằng hexan có hàm lượng thấp hơn 3% so với 8–9% trong bánh ép ở cùng nhiệt độ vận hành, trong khi nhiệt độ cao hơn được yêu cầu để tối đa hóa sản lượng dầu chỉ trong q trình trích ly cơ học.

Tuy nhiên, hexan đã được coi là một chất có hại: rất dễ cháy; có hại, gây kích ứng, và nguy hiểm cho môi trường. Tiếp xúc lâu dài với N-hexane thương mại (40–60%) có thể gây rối loạn hệ thần kinh trung ương và các vấn đề về sinh sản. Do đó đã có những quy định nghiêm ngặt về việc sử dụng N-hexane trong trích ly dầu và chất béo.

Một số nghiên cứu đã được thực hiện, nhằm mục đích thay thế hexane bằng các hydrocacbon khác hoặc rượu làm dung môi để khai thác dầu. Isopropanol và ethanol là những dung mơi hứa hẹn nhất để trích ly dầu từ hạt bông và đậu tương.

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Trong đó, ethanol được lựa chọn trở thành dung mơi thay thế vì nó rẻ tiền và có thể được sản xuất bằng cách lên men từ một hoặc nhiều loại vật liệu sinh học sử dụng công nghệ đơn giản và do đó nó được dán nhãn là “tự nhiên” hoặc “tái tạo sinh học”. Ngoài ra, mặc dù dễ cháy nhưng loại cồn này được công nhận là không độc hại và có ít rủi ro trong q trình xử lý hơn hexan. Ngoài ra, việc sử dụng ethanol làm dung mơi trích ly cũng tránh được các vấn đề độc tính trong thức ăn chăn ni. Những thuộc tính này đã thúc đẩy nghiên cứu đánh giá việc tối ưu hóa quy trình trích ly dầu bằng ethanol - dung môi phân cực cao hơn hexan, được lựa chọn làm dung mơi trích ly xanh

Theo Gandhi và cộng sự, ethanol là một dung mơi có khả năng phân hủy sinh học, khơng độc hại, có tiềm năng trích ly dầu lớn, có khả năng thay thế n-hexan mà không làm giảm năng suất và đã được cho phép sử dụng cho thực phẩm theo chỉ thị 2009/32/CE. Đặc biệt, nó là những nguồn tài nguyên có thể tái tạo và được phân loại là dung môi xanh thân thiện với môi trường.

Hơn nữa ethanol phân cực hơn hexane với khả năng trích ly các thành phần phi lipid như carbohydrate, hợp chất phenolic hoặc glucosinolate được coi là thành phần kháng dinh dưỡng của hạt cải dầu. Do đó, việc sử dụng chúng cho phép giải độc bột hạt cải dầu. Tuy nhiên, một số hạn chế cho đến nay đã hạn chế việc cơng nghiệp hóa loại dung mơi này. Đặc biệt, chúng được đặc trưng bởi khả năng hòa tan dầu thấp ở nhiệt độ trích ly thơng thường. Khả năng trộn lẫn của dầu là < 2% trọng lượng trong ethanol azeotropic ở 50°C. Để tăng hiệu suất thu hồi dầu của các rượu này, q trình trích ly cần thực hiện ở điểm sôi của dung môi với nhiệt độ khá cao 78<small>o</small>C, do đó có thể làm biến đổi chất lượng dầu.

Độ hòa tan của dầu trong ethanol phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm lượng nước. Ở nhiệt độ >70<small>o</small>C, dầu đậu nành có thể hịa tan trong ethanol gần như tuyệt đối ở tất cả các tỷ lệ. Ở nồng độ cồn thấp hơn, khả năng hòa tan trong dầu giảm đi đáng kể và khơng đạt được khả năng hịa tan hồn tồn ngay cả ở điểm sơi. Tuy nhiên, độ hịa tan của dầu trong ethanol 95% (hỗn hợp azeotropic với nước) có thể được đưa vào áp dụng thực tế bằng cách vận hành ở áp suất đủ để đưa nhiệt độ lên 90<small>o</small>C.

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Vì ethanol tuyệt đối có đặc tính khử nước nên việc làm khơ hạt trước khi trích ly là rất quan trọng để giảm sự hấp thụ nước, nếu không sẽ làm mất khả năng trích ly dầu của dung môi.

<b>2.4.3. Phương pháp thủy phân bằng enzyme </b>

Giới thiệu

Phương pháp thu nhận dầu bằng cách thủy phân vách tế bào nhờ sự hỗ trợ của enzyme là một phương pháp thay thế cho các phương pháp trích ly dầu truyền thống, dựa trên đặc tính khơng hòa tan của dầu trong dung dịch nước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trích ly và thu hồi dầu sau đó một cách dễ dàng. Q trình sử dụng enzyme mang lại những lợi ích so với các phương pháp trích ly dầu thông thường, do thường thực hiện ở điều kiện ôn hịa, phương pháp này có thể giữ lại các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ cao và pH khắc nghiệt. Dù việc sử dụng enzyme làm tăng sản lượng dầu, nhưng nó vẫn thấp hơn so với sản lượng khi sử dụng phương pháp trích ly bằng dung mơi. Việc sử dụng các enzyme cho phép tách các thành phần mục tiêu với các đặc tính khơng thay đổi, giảm thiểu khả năng ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng về hương vị và mùi.

Phương pháp này cũng mang lại những ưu điểm như điều kiện quá trình an tồn khơng có chất độc hại, sản xuất đồng thời dầu và protein ăn được với mức độ hư hỏng thấp. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm trên, nhược điểm chính của phương pháp này là hiệu suất thu hồi dầu thấp, thời gian xử lý lâu, chi phí cao do bản thân enzyme cũng cần bổ sung vào với một lượng đáng kể (thường >1% khối lượng hạt có dầu), hiện tượng nhũ tương hóa cần được xử lý để thu được dầu cuối cùng.

Nguyên lý

Cấu trúc của hạt có dầu rất phức tạp, các phức hợp và các mô tế bào khác nhau bao quanh lá mầm và phơi. Những rào chắn này có chức năng là bảo vệ phôi và dự trữ năng lượng. Lá mầm là một mơ thực vật có chức năng dự trữ năng lượng, giàu protein và đặc biệt là lipid, đây là nguồn năng lượng chính cho sự phát triển của cây trong tương lai. Các lipid được gói gọn trong các oleosome trong tế bào riêng biệt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Quá trình thu nhận dầu từ hạt có dầu chủ yếu bao gồm việc phân tán hạt có dầu đã xay vào nước và cung cấp động lực để giải phóng dầu khỏi các tế bào. Để thu hồi dầu hoặc chất béo được lưu trữ bên trong tế bào, cần phải vượt qua các rào cản phức tạp bắt đầu từ vách thứ cấp (vách tế bào bổ sung ở một số loài) và sau đó qua vách tế bào, đây là rào cản quan trọng nhất. Nó được cấu tạo chủ yếu từ cellulose, hemicellulose, pectin và cuối cùng là oleosome. Mỗi thành tế bào có một thành phần nhất định, được tổ chức theo một cấu trúc phức tạp có thể bị phân hủy bởi các enzyme cụ thể. Các thể protein được phân bố khắp tế bào và có các kích thước hạt khác nhau tùy thuộc vào thành phần và cấu trúc của thành tế bào hạt có dầu. Các thể protein này chứa khoảng 60-70% tổng số protein có trong hạt có dầu. Q trình ly tâm là cần thiết trong các bước xử lý cuối cùng để tách dầu tự do khỏi hỗn hợp huyền phù. Phương pháp phá vỡ vách tế bào nhờ sự hỗ trợ của enzyme bao gồm một chuỗi các giai đoạn được tóm tắt trong hình 2.4. Quá trình bao gồm nghiền, bổ sung dung dịch đệm, bổ sung enzyme, điều chỉnh nhiệt độ, khuấy đảo trong thời gian thích hợp. Sau đó ly tâm để tách bã hạt sau thủy phân và tách chất béo thô khỏi dung dịch huyền phù.

<i>Hình 2.4. Hoạt động của enzyme trong thành tế bào và quy trình tách dầu tự do </i>

Các yếu tố ảnh hưởng:

➢ Kích thước hạt của vật liệu chứa dầu: kích thước hạt quyết định diện tích bề mặt tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất cũng như dung mơi trích ly. Kích thước hạt phù hợp hỗ trợ quá trình xâm nhập của enzyme vào tế bào, tạo điều kiện cho quá trình phá vỡ cấu trúc tế bào, nâng cao hiệu quả thu nhận. Việc làm giảm kích thước hạt được tiến hành trong nghiên cứu này thông qua biện pháp nghiền, xay xát.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

➢ Tỷ lệ enzyme/cơ chất: nồng độ enzyme cao hơn dẫn đến sự tương tác lớn hơn giữa enzyme và cơ chất, do đó thúc đẩy q trình phân hủy thành tế bào và phá vỡ nhiều liên kết -1,4- glucoside trong cellulose hơn. Hầu hết các tác giả đã báo cáo các xu hướng tương tự khi sản lượng dầu tăng lên đến nồng độ enzyme nhất định, sau đó khi nồng độ enzyme cao hơn là tốc độ phản ứng ổn định hoặc giảm, điều này có thể là do sự bão hòa của chất nền, tạo sự cạnh tranh giữa các enzyme làm giảm khả năng phản ứng của enzyme đối với cơ chất. Việc kết hợp nhiều enzyme cellulase, pectinase để phá vỡ tế bào thực vật là rất cần thiết bởi vì cấu trúc thành tế bào hạt có dầu gồm các sợi cellulose gắn với hemicellulose, các sợi kết hợp thành phức hợp các chất pectic nối với protein cấu trúc, kết quả tác dụng của enzyme cellulase và pectinase sẽ tạo điều kiện thuận lợi. cho việc giải phóng cơ chất, hỗ trợ quá trình thủy phân diễn ra tối ưu từ đó nâng cao hiệu quả thu nhận.

➢ Tỷ lệ nước/nguyên liệu: nước được sử dụng trong q trình trích ly khơng chỉ đóng vai trị là mơi trường mà cịn đi vào vật liệu chứa dầu và thay đổi hoạt độ nước của nó. Độ ẩm thu được của vật liệu chứa dầu có thể hỗ trợ phản ứng thủy phân, khuếch tán và tính di động của các enzyme và sản phẩm. Mặt khác, độ ẩm rất thấp dẫn đến sự hình thành các huyền phù dày có thể ngăn cản các enzyme thâm nhập hiệu quả vào chất nền.

➢ pH: Enzyme đạt được hoạt động tối đa ở giá trị pH thích hợp. Tuy nhiên, pH tối ưu của một số enzyme nằm trong khoảng pH đẳng điện của protein phụ thuộc vào bản chất protein của hạt chứa dầu vì protein rất khó hịa tan trong phạm vi pH này, q trình giải phóng dầu có thể bị ức chế. Do đó, giá trị pH được sử dụng không những phải thuận lợi cho hoạt động của các enzyme mà còn phải cách xa điểm đẳng điện của protein. Đây là một lý do khác khiến nhiều tác giả cân nhắc sử dụng hỗn hợp các enzyme thể hiện hoạt tính cao ở các giá trị pH cách xa điểm đẳng điện và vẫn hiệu quả để trích ly dầu. Nhìn chung, việc lựa chọn lựa chọn độ pH thích hợp ảnh hưởng quan trọng đến sản lượng dầu và các thành phần khác trong q trình trích ly.

➢ Nhiệt độ: bên cạnh hoạt động trong một phạm vi pH hẹp, enzyme cũng hoạt động trong một khoảng nhiệt độ hẹp. Phạm vi nhiệt độ tối ưu cho quá trình

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

thủy phân bằng enzyme là từ 40 - 55⁰C, do đó nhiều tác giả sử dụng nhiệt độ thủy phân nằm trong phạm vi này. Theo các nghiên cứu đã công bố, hàm lượng dầu chỉ tăng lên đến nhiệt độ nhất định, sau đó là tốc độ phản ứng thủy phân tăng ổn định hoặc giảm dần. Do đó, bên cạnh hàm lượng dầu, các đặc tính chất lượng dầu cũng phải được xem xét khi lựa chọn nhiệt độ của q trình trích ly.

➢ Thời gian: sự phân hủy của các thành phần vách tế bào có thể được tăng cường bằng cách kéo dài thời gian thủy phân. Tuy nhiên, khoảng thời gian này quá dài có thể dẫn đến chất lượng dầu thấp hơn, sử dụng nhiều năng lượng hơn cũng như tạo ra các sản phẩm khơng mong muốn. Ngồi ra, thời gian thủy phân cũng là một trong những nhược điểm của phương pháp trích ly này. Nhìn chung, mặc dù sản lượng dầu có thể tăng theo thời gian, và chất lượng dầu cũng có thể bị ảnh hưởng.

➢ Tốc độ khuấy: tốc độ khuấy phá vỡ các rào cản cơ học, tạo điều kiện thuận lợi cho sự truyền khối và giảm thời gian ủ. Tốc độ khuấy cũng giúp thu được các giọt dầu có kích thước lớn dễ tách ra khỏi hỗn hợp ban đầu. Song song đó, việc khuấy trộn có thể tạo thành một hệ nhũ tương ổn định, gây khó khăn cho quá trình tách dầu. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn tốc độ khuấy thích hợp sẽ mang lại sản lượng dầu cao nhất có thể, xem xét cả dầu được thu hồi và độ ổn định của nhũ tương khi kết thúc q trình trích ly.

<b>2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước 2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước </b>

Le và các cộng sự (2018) đã tiến hành nghiên cứu nhằm xác định đặc điểm của hạt gấc và khảo sát tính chất hóa lý của dầu hạt gấc được trích ly bằng carbon dioxide siêu tới hạn (SC-CO<small>2</small>) và hexane (Soxhlet). Kết quả thu nhận được: nhân hạt gấc chiếm 66,4  2,7% khối lượng hạt, dầu 53,02  1,27%. Dầu được trích ly bằng phương pháp SC-CO<small>2 </small>có chất lượng cao hơn dầu được trích ly bằng Soxhlet đối với các tiêu chí quan trọng, chẳng hạn như peroxide (0,12  0,02 so với 1,80  0,01 meq O<small>2</small>/kg dầu), acid béo tự do (1,74  0,12 so với 2,47  0,09 mg KOH /g dầu) và giá trị chất khơng xà phịng hóa (33,2  1,5 so với 52,6  2,4 g/kg). Dầu thu được có màu vàng nhạt, đẹp và khả năng chống oxy hóa cao hơn được đo bằng

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

DPPH (52,69  0,06 so với 42,98  0,02 mol Trolox đương lượng/g dầu) và ABTS (2,10  0,12 so với 1,52  0,06 mol Trolox tương đương/g dầu). Ngoài ra, chất khơng xà phịng hóa cao trong dầu, đặc biệt là trong dầu trích ly bằng dung mơi và Soxhlet, có thể hữu ích cho mục đích y tế. [17]

Bên cạnh đó, một nghiên cứu khác về thành phần FA và Tocopherol của hạt có dầu Việt Nam được thực hiện bởi Bertrand Matthausa và các cộng sự đã đưa ra kết quả về lượng dầu hạt gấc là 52,7g/100g hạt, trong đó lượng acid béo được tìm thấy trong hạt gấc được cho là 58,6g/100g. [18]

<b>2.5.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới </b>

Hiện nay, trên thế giới đa số các nghiên cứu đến hạt gấc chủ yếu tập trung vào các hợp chất có hoạt tính như phân lập saponin, các yếu tố sinh thần kinh, các peptide có chức năng ngăn ngừa sự phát triển của tế bào ung thư. Có thể nói rằng bên cạnh các hợp chất hóa thực vật, hạt gấc còn là một nguồn tài nguyên sản xuất dầu đáng được quan tâm. Tuy nhiên, chỉ mới một vài nghiên cứu được thực hiện để đánh giá hàm lượng và khả năng trích ly dầu từ đối tượng này. Trong đó, Ishida cùng các cộng sự đã phân tích thành phần acid béo và caroten trong quả gấc, bao gồm cả hạt (còn màng). Hàm lượng carotenoid được phân tích bằng HPLC pha đảo và phương pháp tách các đồng phân cis và trans của các carotenoit chính trong loại quả này. Hạt chứa chủ yếu là acid stearic (60,5%), một lượng nhỏ acid linoleic (20%), oleic (9%) và palmitic (5-6%), arachidic, cis-vaccenic, linolenic và palmitoleic, acid eicosa-11- enoic và acid eicosa-13. [19]

Một nghiên cứu khác được thực hiện bởi Jing và các cộng sự về khả năng sản xuất dầu diesel sinh học từ hạt gấc. Trong nghiên cứu này, các tính chất vật lý và

<i>hóa học khác nhau của dầu hạt M. cochinchinensis (MCSO) và dầu diesel sinh học </i>

thu được từ MCSO đã được phân tích để nghiên cứu tính khả thi của việc sản xuất dầu diesel sinh học với MCSO làm nguyên liệu thô. Kết quả hàm lượng dầu trong

<i>nhân hạt M. cochinchinensis lên tới 50,82%. Tỷ trọng, trích ly suất, acid béo tự do </i>

và trị số acid của MCSO lần lượt là 0,92 g/mL, 1,50, 0,11 mg KOH/g và 0,23 mg KOH/g. Kết quả cho thấy rằng có thể sản xuất dầu diesel sinh học với MCSO làm nguyên liệu. Acid béo của MCSO chủ yếu bao gồm acid stearic (53,29%), acid

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

linoleic (21,40%), acid oleic (16,09%), acid palmitic (5,44%) và các thành phần phụ là acid cis-11- eicosenoic (2,49%), α acid-linolenic (0,67%) và acid arachidic (0,63%).

</div>