Nghiên Cứu Công Nghệ Sản Xuất Chế Phẩm Orzanol Từ Cám Gạo Để Chế Biến Thực Phẩm Chức Năng

GI O

V

OT O

B N NG NGHI P VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT N M

NGUYỄN THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ɤORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
CHỨC NĂNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015


GI O

V
HỌ

OT O

B N NG NGHI P VÀ PTNT

VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT N M

NGUYỄN THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ɤORYZANOL TỪ CÁM GẠO ĐỂ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
CHỨC NĂNG

CHUYÊN NGÀNH: KHO HỌ M I TRƢỜNG
MÃ SỐ: 60.44.03.01

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN XUÂN THÀNH

HÀ NỘI, 2015


LỜI

M ĐO N

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận
này là trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này
đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi
rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Học viên

Nguyễn Thị Dung

i


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện tại Viện ơ điện nông nghiệp
và ông nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn của Th.S. Nguyễn Đức Tiến –
Viện

ơ điện nông nghiệp và

Xuân Thành –

ông nghệ sau thu hoạch và PGS.TS. Nguyễn

ộ môn Vi sinh vật – Khoa Môi trư ng, Học viện Nông

nghiệp Việt Nam
ể hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi đã
nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy giáo, cô giáo, gia đình
và bè bạn xung quanh.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Xuân Thành – ộ môn Vi
sinh vật – Khoa Môi trư ng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã hướng dẫn,
động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn tới ThS. Nguyễn Đức Tiến – Trưởng
ộ môn Nghiên cứu phụ phẩm và Môi trư ng nông nghiệp – Viện ơ điện nông
nghiệp và ông nghê sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong
quá trình thực hiện đề tài.

ồng th i, tôi xin được cảm ơn các anh, chị ở ộ môn Nghiên cứu phụ
phẩm và Môi trư ng nông nghiệp – Viện

ơ điện nông nghiệp và

ông nghệ

sau thu hoạch đã hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
uối cùng tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè đã là nguồn động viên, giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu những l i cảm ơn chân thành nhất.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Học viên

Nguyễn Thị Dung

ii


MỤC LỤC
L i cam đoan ............................................................................................................ i
L i cảm ơn .............................................................................................................. ii
Mục lục ...................................................................................................................iii
anh mục bảng biểu.............................................................................................. vii
anh mục hình ....................................................................................................... ix
anh mục chữ viết tắt ............................................................................................. x
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
HƢƠNG 1. TỔNG QU N TÀI LIỆU .............................................................. 3
1.1. ám gạo nguyên liệu ...................................................................................... 3
1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam ................................................................. 10
1.3. ác ứng dụng của cám gạo .......................................................................... 12

1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi. ............................................... 12
1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu ........................................................................ 12
1.3.3. ám gạo dùng xử lý nước thải ................................................................ 12
1.3.4. ám gạo dùng làm đẹp ........................................................................... 13
1.3.5. ác ứng dụng khác của cám gạo ............................................................ 13
1.4. ác vấn đề ô nhiễm môi trƣờng phát sinh trong quá trình sản xuất ...... 13
1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản
vật liệu............................................................................................................... 13
1.4.2. ác nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất ....................... 13
1.4.3. hất thải rắn. ........................................................................................... 14
1.4.4. Khí thải ................................................................................................... 14
1.5. Kiểm soát ô nhiễm trong toàn bộ quy trình sản xuất ɤ- oryzanol từ cám gạo.14
1.5.1. ác phương pháp xử lý nước thải ........................................................... 14
1.5.1.1. Hồi lưu nước thải ............................................................................. 14
1.5.2. Xử lý chất thải rắn và khí thải................................................................. 14
1.4. ɤ- oryzanol..................................................................................................... 14
1.4.1. Thành phần và cấu tạo của ɤ - oryzanol ………………………………14
1.4.2. Hoạt chất sinh học ɤ- oryzanol ............................................................... 18
1.4.2.1. ặc tính chống oxy hóa ................................................................... 18
1.4.2.2. Tác dụng với cholesterol và giảm tăng lipit máu. ........................... 19
1.4.2.3. iều tiết hoocmon kích thích tuyến giáp ........................................ 20
1.4.2.4. Hiệu lực với bệnh mãn kinh ............................................................ 20

iii


1.4.2.5. Làm trắng da, kích hoạt của tuyến bã nh n, tăng khả năng chịu
nhiệt của da và chống dị ứng. ....................................................................... 21
1.4.2.6. Hiệu lực với bệnh ung thư ............................................................... 22
1.4.2.7. Hiệu ứng chống viêm ...................................................................... 23

1.4.2.8. Những thuộc tính sinh lý khác 33 ................................................... 23
1.4.3. Trao đổi chất và hấp thu ɤ- oryzanol ...................................................... 25
1.4.4. Tính an toàn của ɤ- oryzanol . ................................................................ 25
1.4.4.1. Tính an toàn về độc cấp tính ........................................................... 25
1.4.4.2. Tính an toàn về độc mãn tính. ......................................................... 25
1.4.4.3. Tính an toàn về khả năng gây quái thai. .......................................... 25
1.4.4.4. Tính an toàn về mức độ gây ung thư. .............................................. 26
1.4.4.5. Tính an toàn về mức độ kích ứng da. .............................................. 26
1.4.5. Ứng dụng, đóng gói và bảo quản chế phẩm ɤ- oryzanol . ...................... 26
1.4.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ɤ- oryzanol ..................................... 27
1.4.6.1. Trên thế giới .................................................................................... 27
1.4.6.2. Trong nước ...................................................................................... 30
1.5. Phƣơng pháp trích ly 28 .............................................................................. 31
HƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN ỨU ................. 34
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................... 34
2.2. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 34
2.2.1. ịa điểm .................................................................................................. 34
2.2.2. Th i gian ................................................................................................. 34
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 34
2.3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol ..................................... 34
2.3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo để sản xuất thực phẩm chức năng .............................................................. 34
2.3.3. ánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản
xuất ɤ- oryzanol ................................................................................................ 34
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 34
2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................... 34
2.4.1.1. Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol .. 34
2.4.1.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ
cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng .................................................. 36

iv


2.4.2. ác chỉ tiêu nghiên cứu .......................................................................... 40
2.4.2.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu ............................................................ 40
2.4.2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng ɤ- oryzanol .............................. 41
2.4.2.3. Xác định hiệu suất trích ly ............................................................... 43
2.4.2.4. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu kim loại nặng ..................................... 44
2.4.2.5. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật ............................................ 44
2.4.2.6. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................... 44
HƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 46
3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol ........................................ 46
3.1.1. Xác định hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo Khang dân,

ắc

thơm, p6 ............................................................................................................ 46
3.1.2. Xác định phương pháp xử lý cám gạo cho trích ly ɤ- oryzanol từ cám
gạo ..................................................................................................................... 46
3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm cám gạo nguyên liệu đến hiệu xuất
trích ly ɤ- oryzanol . ..................................................................................... 47
3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo để sản xuất thực phẩm chức năng .............................................................. 48
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ
cám gạo ............................................................................................................. 48
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly ɤoryzanol từ cám gạo .......................................................................................... 49
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất triết ly ɤ- oryzanol từ cám gạo .. 50
3.2.4. Ảnh hưởng của th i gian đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo
bằng ethanol. ..................................................................................................... 51
3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960 đến hiệu suất

trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ......................................................................... 52
3.2.6. Xây dựng quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ............................. 53
3.2.7. Nghiên cứu tinh chế, tạo chế phẩm ɤ- oryzanol ..................................... 55
3.2.7.1. Xác định lượng NaOH cho xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo: ... 55
3.2.7.2. Xác định th i gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo .................. 55
3.2.7.3. Xác định th i gian sấy hỗn hợp xà phòng. ...................................... 55
3.2.7.4. Xác định th i gian trích ly ɤ- oryzanol bằng ethanol từ xà phòng: ..... 56

v


3.2.7.5. Tách sáp và thu ɤ- oryzanol từ dịch trích ly .................................... 56
3.2.7.6. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . ...................................................... 57
3.2.8. Ảnh hưởng của các yếu tố khác đến quá trình tinh chế tạo chế phẩm ɤoryzanol từ cám gạo .......................................................................................... 58
3.2.8.1.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu ɤ- oryzanol kết
tinh trong acetone ......................................................................................... 58
3.2.8.2. Nghiên cứu xác định th i gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến
hiệu xuất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone .......................................... 60
3.2.8.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol ................................................ 61
3.2.9. ánh giá chỉ tiêu an toàn thực phẩm ɤ- oryzanol theo TCVN ............... 63
3.2.9.1. ác chỉ tiêu lý hóa ........................................................................... 63
3.2.9.2. ác chỉ tiêu vi sinh vật ................................................................... 63
3.2.9.3. Hàm lượng kim loại nặng ................................................................ 64
3.2.9.4. Hàm lượng các chất không mong muốn.......................................... 64
3.2.10. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám
gạo. .................................................................................................................... 64
3.2.11. ánh giá hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của công nghệ sản xuất chế phẩm
ɤ- oryzanol từ cám gạo ..................................................................................... 68
3.2.12. hi phí cho sản xuất ở quy mô pilot: .................................................... 69
3.2.13. Tính chi phí cho sản xuất 1 kg chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo: ...... 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 71
TÀI LIỆU TH M KHẢO .................................................................................. 73
PHỤ LỤ 1: THIẾT BỊ VÀ HÓ
HẤT ........................................................ 76
PHỤ LỤ 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ............................................ 77
PHỤ LỤ 3: PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ........................................... 87

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
STT

Tên hình

Trang

ảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo ............................................................... 5
ảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô 10 .......................................................... 5
ảng 1.3. ác chất chống oxy hóa có trong cám gạo ................................................. 7
ảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo. ................ 9
ảng 1.5. ác thành phần của ɤ- oryzanol 35 .......................................................... 17
ảng 1.6. Tác động của ɤ- oryzanol về các triệu chứng mãn kinh và rối loạn
chức năng ................................................................................................. 21
ảng 3.1. Hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo giống lúa Khang dân,
ắc thơm, P6 ............................................................................................ 46
ảng 3.2. Ảnh hưởng th i gian sấy và độ ẩm nguyên liệu đến hàm lượng hoạt
chất ɤ- oryzanol trích ly ........................................................................... 47
ảng 3.3. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly ................................ 49
ảng 3.4. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly................................ 50

ảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám
gạo bằng ethanol. ..................................................................................... 51
ảng 3.6. Ảnh hưởng của th i gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol
từ cám gạo bằng ethanol .......................................................................... 52
ảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 96 0 đến hiệu
suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ........................................................ 52
ảng 3.8. Xác định th i gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 900C ............... 55
ảng 3.9.Ảnh hưởng th i gian sấy đến độ ẩmcủa xà phòng sau khi sấy.................. 56
ảng 3.10. Ảnh hưởng của th i gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol
từ hỗn hợp xà phòng ................................................................................ 56
ảng 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤoryzanol tinh thể. ..................................................................................... 59

vii


ảng 3.12. Ảnh hưởng th i gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất
thu hồi ɤ- oryzanol kết tinh. ..................................................................... 60
ảng 3.13. Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hoá của sản phẩm ............................... 63
ảng 3.14 .Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm ..................... 63
ảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm ................. 64
ảng 3.16. Hàm lượng các chất không mong muốn ................................................ 64
ảng 3.17. hi phí sản xuất 568 gam chế phẩm ɤ- oryzanol ................................... 69
ảng 3.18. Tính sản phẩm phụ thu được trong mô hình sản xuất ɤ- oryzanol : ....... 70

viii


DANH MỤC HÌNH

STT

1.1.

Tên hình

Trang

ám gạo ...................................................................................................... 3

1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa ........................................................................ 4
1.3. ấu trúc phân tử của ɤ- oryzanol ............................................................... 15
1.4.

ác cấu trúc hóa học và các thành phần chính của ɤ- oryzanol ............... 16

1.5. on đư ng chuyển hóa sinh học của ɤ- oryzanol ...................................... 24
1.6. Tinh chế ɤ- oryzanol ................................................................................. 28
1.7. Quy trình thu hồi ɤ- oryzanol từ phần xà phòng ...................................... 29
2.1. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol ................................................................... 45
3.1. Quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ................................ 54
3.2. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . ................................................................. 57
3.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol .......................................................... 62
3.4. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo ............ 66

ix


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DNA

Deoxyribonucleic axit

EDTA

Ethylenediaminetetraacetic axit

EU

European Union – Liên minh Châu Âu

GS

Giáo sư

HDL

High Density Lipoprotein – Lipoprotein tỷ trọng cao

HSTL

Hiệu suất trích ly

HIV

Human Immunodeficiency Virus – Vius suy giảm miễn dịch

HPV

Human Papilloma Virus – Virus gây ung thư cổ tử cung

HBV

Hepatitis B – Virus viêm gan B

SC – CO2

Supercritical Carbon dioxide – CO2 siêu tới hạn

TS

Tiến sĩ

TPA

Tissue Plasminogen Activator – Mô hoạt hóa plasminogen

TSH

Thyroid Stimulating Hormone – Hoocmon kích thích tuyến giáp

TRH

Thyrotropin Releasing Hormone – Nhân tốt giải phóng hoocmon
thyritropin

WHO

World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới

x

MỞ ĐẦU
Việt Nam với gần 80% dân số sống bằng nghề nông, vì vậy trong sản
xuất nông nghiệp chúng ta đã sản xuất ra 1 lượng lớn nông sản, trong đó cây lúa
là một cây lương thực chủ đạo đáp ứng nhu cầu của hơn 90 triệu dân và một phần
dành cho xuất khẩu.
Do cấu tạo đặc thù của hạt thóc, vì vậy trong quá trình chế biến đã tạo
ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm.

ây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho

nhiều hoạt động chế biến khác nhau. Với trên 9 triệu ha đất nông nghiệp, trong
đó có hai vùng đồng bằng phì nhiêu đó là vùng đồng bằng Sông Cửu Long và
đồng bằng sông Hồng. Hai vùng này là vùng trồng lúa được xếp vào loại tốt nhất
của thế giới. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ
đồng ( giá trị so với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008. Nền nông nghiệp
chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước (Theo cục thống kê Việt Nam 2009).
Chính vì thế nông nghiệp vẫn là nghành kinh tế quan trọng của Việt Nam hiện
nay. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông,
lâm nghiệp và thủy sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30%
trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là xuất khẩu lúa
gạo, đã giúp Việt Nam là nước đúng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo.
Ngoài ra còn có những nông sản quan trọng khác như cà phê, sợi bông, đậu
phộng....
Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về các
bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ
trấu, cám gạo.... Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương
ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi
trư ng sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trư ng cho các tỉnh đang có thế mạnh

về sản xuất nông nghiệp.
Trong quá trình chế biến lúa đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm
hiện nay chưa sử dụng hiệu quả. Với lượng cám gạo chiếm khoảng 10% so với
lúa, thì cám gạo thải ra hàng năm trong các cơ sở chế biến của nước ta ước

1


khoảng trên 45 triệu tấn tấn cám gạo.

ây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho

hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng
trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… , vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối
ưu.

ây chính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trư ng gián tiếp

đang được công chúng và các nhà quản lý môi trư ng quan tâm tìm cách xử lý.
Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và
hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để chế biến
thực phẩm chức năng” được chọn làm đề tài luận văn.
 Mục đích nghiên cứu
Sử dụng cám gạo sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol đạt chỉ tiêu an toàn vệ
sinh thực phẩm để chế biến thực phẩm chức năng đạt TCVN.
 Yêu cầu của đề tài
- Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol
- Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanoltừ cám gạo để sản
xuất thực phẩm chức năng

-

ánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản

xuất ɤ- oryzanol

2


hƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cám gạo nguyên liệu
Trong quy trình xay xát và chế biến gạo, sau khi thu được sản phẩm chính
là gạo thì còn một sản phẩm phụ có giá trị sử dụng khá cao và có giá thành rất
thấp - đó chính là cám gạo. Từ th i xa xưa ngư i ta đã biết sử dụng cám gạo làm
thức ăn chăn nuôi, sau này cùng với sự phát triển của xã hội loài ngư i và sự tiến
triển của khoa khoa học kỹ thuật ngư i ta đã khai thác sử dụng cám gạo vào
những mục đích khác nhau như lấy dầu làm dầu ăn, làm thực phẩm chức năng,
thu nhận hoạt chất sinh học có trong cám gạo, làm mỹ phẩm, làm môi trư ng
nuôi cấy vi sinh vật…
Cám gạo thư ng có dạng bột mềm và mịn. Cám gạo có màu sáng mùi
thơm đặc trưng. ám gạo chiếm khoảng 10 – 12% khối lượng lúa. Và là hỗn hợp
của lớp vỏ ngoài hạt gạo và lớp aloron.

ược thu hồi dưới 2 dạng: Cám khô và

cám ướt. ám khô được sấy thêm lần nữa để bảo quản lâu hơn, cám ướt sẽ được
bán cho các cơ sở nuôi cá da trơn làm thức ăn ngay.

Hình 1.1. Cám gạo

3


Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa
Trong cám gạo có chứa 15 – 20% dầu cám gạo, dầu cám gạo thô có
khoảng 4% phần không xà phòng hóa, trong đó bao gồm phytosterol, sterolesters,
rượu triterpene, hydrocarbon, và tocopherols. ɤ- oryzanol khoảng 2% trong dầu
cám gạo thô, những phần không xà phòng hóa đã được chứng minh có hoạt tính
sinh học, tích cực dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe (Orthoefer, F.T. 1996).
Phần không xà phòng hóa trong dầu cám gạo có thể trên 5% trong dầu cám gạo
thô, khoảng 1,5 % trong dầu cám gạo đã tinh luyện, trong khi hầu hết các loại
dầu thực vật khác khoảng 0,3 - 0,9 % trong dầu đã tinh luyện. Nhiều nghiên cứu
đã chứng minh phần không xà phòng hóa, đặc biệt là ɤ- oryzanol đóng vai trò
quan trọng về hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe (Seetharamaiah, G.S., and
Chandrsekhara, N. 1988). Thành phần hóa học của cám gạo ở bảng sau:

4


Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo
Thành phần

ám trắng

Cám

Protein thô (% )

12,0 – 15,6

11,8 – 13,0

hất béo thô (%)
Sợi thô (%)

15,0 – 19,7
7,0-11,4

10,1-12,4
2,3-3,2

Carbohydrate (%)
Tro thô (%)
Canxi (mg/g)

31,1-52,3
6,6-9,9
0,3-1,2

51,1-55,0
5,2-7,3
0,5 - 0,7

Magie (mg/g)
Photpho (mg/g)

5,0-13,0
11,0-25,0

6,0-7,0

10,0-22,0

Phytin phot pho (mg/g)
Silica (mg/g)
Kẽm (mg/g)

9,0-11,0
6,0- 11,0
43,0-25

12,0-17,0
2,0-3,0
17,0-90,0

Vitamin B1(mg/g)
Vitamin B2(mg/g)
Niaxin(mg/g)

12,0-24,0
1,8-4,3
267-499

3,0-19,0
1,7-2,4
224-389

(Nguồn: Orthoefer, F.T. 1996)
Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô
Thành phần

Phần trăm %

Lipid có thể hóa xà phòng
Trung hòa lipit
hất béo iglycerides
hất béo Monglycerides
Axit béo Tự do
ác loại sáp
Glycolipids
Phospholipid

90- 96
88-89
3-4
6-7
2-4
3-4
6-7
4-5

hất không xà phòng hóa lipid
Phytosterol
Este sterol
Rượu Triterpene
Hydrocacbon
Tocopherols

4,2
43
10

28
18
1
(Nguồn: Cheruvanky, R. 2003)

5


* Các chất chống oxy hóa, vitamin trong cám gạo
Trong cám gạo chứa hơn 70% hợp chất chống oxy hóa và là một trong
những nguồn giàu vitamin

tự nhiên. ác chất dinh dưỡng quan trọng khác là

tocopherol, tocotrienol, carotenoid, phytosterol, chất xơ và axit amin thiết yếu.
Ngoài những thành phần có giá trị như lycopene, flavonoid, niacin, β – canotene,
lutein/zeaxanthin, choline, inositol, biotin, phytosterol, arabinogalacta, phytate
thì cám gạo còn chứa hợp chất đặc biệt quan trọng đó là ɤ- oryzanol .
Một số thành phần quyết định hoạt tính sinh học của cám gạo
- ɤ- oryzanol , tocopherol, tocotrienol, phytosterol:
Là các chất chống oxy hóa mạnh chống lại các gốc tự do, nguyên nhân
gây ung thư, điều chỉnh nội tiết tố ở ngư i già, giảm triệu chứng chống nhấp
nháy, giảm cholesterol, duy trì khả năng của não và bảo vệ chống lại bệnh
Alzheimer, điều chỉnh hệ thống nội tiết tố cho ngư i già.
- Vitamin E :
ám gạo giúp cân bằng hệ thần kinh, chống lại bệnh Alzheimer, duy trì
khả năng của não.Vitamin E có ngăn chặn sự oxy hóa các axit béo chưa no trong
màng tế bào, giảm tổn thương cơ bắp trong khi và sau khi luyện tập thể dục.
- Vitamin B:
Giúp chống oxy hóa, quy định lượng đư ng trong máu, giảm triệu chứng

trầm cảm, bảo vệ bộ nhớ, tim mạch.
- Lycopene:
ó hiệu quả gấp 2 lần β – carotene trong việc kiểm soát gốc tự do. Ngoài
ra còn có tác dụng tăng cư ng tính miễn dịch.
- Alanine:
Là nguồn năng lượng quan trọng cho các mô cơ, não và hệ thần kinh. Tăng
cư ng hệ miễn dịch bằng cách sản xuất kháng thể. Hỗ trợ chuyển hóa đư ng và axit
hữu cơ.
- Niacin:
Là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng kích hoạt các hệ thống men
tiêu hóa, là cần thiết để chuyển đổi thức ăn thành năng lượng sinh học.

6


- Các chất sterol:
ó nguồn gốc thực vật từ lâu được biết đến như tác nhân làm giảm sự hấp
thu cholesterol do nó cạnh tranh với cholesterol trong việc tạo hỗn hợp vận
chuyển qua thành ruột. 3g sterol mỗi ngày ở chế độ dinh dưỡng sẽ làm giảm hấp
thu cholesterol đến 50%.
- Flavonoids:
ó khả năng nắm bắt và loại bỏ các gốc tự do và để điều chỉnh các enzym.
Bảng 1.3. ác chất chống oxy hóa có trong cám gạo
ác chất chống oxy hóa có trong cám gạo:
ɤ- oryzanol
(2200-3000ppm)

ɤ- oryzanol không phải là một
thành phần duy nhất. Nó là
một hỗn hợp của 20 thành

phần có tính chất chống oxi

Polyphenols
Ferulic axit
-Lipoic axit
Methyl ferulate
-Coumaric axit
-inapic axit

hóa khác nhau.
Cycloartenol trans-ferulate

Isovitexin

Cycloartenol cis-ferulate
Cycloartanol trans-ferulate
Cycloartanol cis-ferulate
Cycloeucalenol trans-ferulate
Cycloeucalenol cis-ferulate
24-Methylenecycloartanol
trans-ferulate
24-Methylenecycloartanol cisferulate

Metal Chelators
Magnesium (62508440)
Calcium (303-500)
Phosphorous (1470017000)

24-Methylcholesterol transferulate
24-Methylcholesterol cisferulate

-Sitosterol trans-ferulate
-Sitosterol cis-ferulate

Proanthocyanidins

Carotenoids
(0.9-1.6ppm)
-Carotene
-Carotene
Lycopene
Lutein
Zeaxanthine
Phytosterols (21loại )
(2230-4400ppm)

7

B-Vitamins
Thiamin (22-31)
Riboflavin (2.5-3.5)
Niacin (370-660)
Pantothenic axit (36-50)
Pyridoxine (29-42)
Betaine
Dimethyl glycine
Inositol (12000-18,800)
Biotin (0.1-2.2)
Choline (930-1150)
Folic axit (0.20-0.30)
Phytates (1500-1750)

Polysaccharides
Cycloartenol-ferulic axit
glycoside
Diferulic axit complex
Diferulic axit-calcium
complex
Hemicelluloses
Arabinogalactan
Arabinoxylan
Xyloglucan
Proteoglycan


ác chất chống oxy hóa có trong cám gạo:
Sitostenol trans-ferulate

-Sitoster l

-Sitostenol cis-ferulate

Campesterol

Glycoprotein
Arabinofuranoside

Stigmasterol trans-ferulate
Stigmasterol cis-ferulate

Stigmasterol
Sitostenol

Phospholipids
Phosphatidylserine

Stigmastenol trans-ferulate
Stigmastenol cis-ferulate

-Avinasterol

Campesterol trans-ferulate
Campesterol cis-ferulate

Sterol glucoside
Acylsterol glucoside

-Stigmastenol

Tocopherols và Tocotrienols Oligoglycosylsterol
(220-320ppm)
Monoglycosylsterol
Tocopherols và tocotrienols
Cellotetraosylsitosterol
thuộc về nhóm hóa chất tương
tự nhưng tồn tại trong 10 hình
thức khác nhau đồng phân có
tính chất chống oxi hóa khác
nhau

Methylsterol
Dimethylsterol

Gramisterol
Isofucosterol
Obtusifoliol

- Tocopherol

28-Homotyphasterol
28-Homosteasteronic
axits
6-Deoxycastasterone
β -Amyrin

-Tocopherol
-Tocopherol
-Tocopherol
- Tocopherol
Desmethyl-tocotrienol
Didesmethyl

tocotrienol

Lysophosphatidylethano
lamine
Enzymes
Glutathione peroxidase

Catalase
Coenzyme Q10

Branosterol

-Tocopherol

Lysophophatidylcholine

Methionine reductase
Superoxide dismutase
Polyphenol oxidase

-Tocopherol
-Tocopherol

PhosphatidylCholine
Phosphatidylethanolami
ne

Aspartate amino
transferase
Isozyme AAT-1 &
AAT-2

Amino Axits
Tryptophan (2100)
Histidine (3800)
Methionine (2500)
Cystein (336-448)
Cystine (336-448)
Arginine (10800)
(Nguồn: Friedman M. 2013)

8


*Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo.
Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dƣỡng quan trọng trong cám gạo.
Dinh dƣỡng
B-Carotene

Lycopene

Lợi ích cho sức khỏe
Thị giác tinh hơn, tăng trưởng thai nhi, bảo vệ tim mạch
và ung thư
hống oxy hóa, bảo vệ đư ng tiêu hóa

Lutein/Zeaxanthin

Thị giác tinh hơn

Gamma-Ozyzanol

Giảm cholesterol, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch khỏi
bị hư hỏng gốc tự do. Xây dựng cơ thể

Vitamin B

Năng lượng sản xuất, chất chống oxy hoá cơ chế, quy
định lượng đư ng trong máu, bảo vệ tim mạch, trầm cảm,
protien tổng hợp

Choline

hức năng gan, phát triển trí não, tim mạch và bộ nhớ

Inositol

hức năng gan, trầm cảm

Biotin
Vitamin E
Folic Axit
Co Enzyme Q-10

Thúc đẩy mạnh mẽ móng tay, tóc khỏe mạnh, và quản lý
bệnh tiểu đư ng
hất chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, tiểu đư ng quản lý
Giảm bớt những huyết tố khiếm khuyết ống thần kinh
ảo vệ tim mạch, giảm cân, tăng cư ng hiệu suất

Amino Axit Complex

Ít gây dị ứng protein cấu hình, dễ tiêu hóa

Phytosterol

Làm giảm sự hấp thụ cholesterol

Arabinogalactan

Tăng cư ng hệ thống miễn dịch, tăng cư ng hoạt động

probiotic

Phytates

Tăng độ bền và khả năng vận chuyển oxy, tăng cư ng hệ
thống miễn dịch

9


1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam
Tại

S L, với khoảng 4 triệu tấn cám gạo mỗi năm, một nguồn nông

sản dồi dào mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

ây là

nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng
như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… ,
vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu.
Cám gạo chứa rất nhiều chất bổ dưỡng như đạm, béo, xơ, vitamin

1,

khoáng chất… cám xay, xát ra không được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại, một số
dưỡng chất cần thiết bị phân hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng, sinh ra độc tố.
Cám sẽ có mùi ôi hay còn gọi là hôi dầu, gây ô nhiễm môi trư ng và ảnh hưởng
đến đ i sống sinh hoạt.

Bên cạnh đó còn có hoạt đoạt động của máy xay lúa góp phần gây ô
nhiễm môi trư ng cục bộ. Dù nhà máy không thải ra chất thải lỏng, nhưng tại
nhiều cơ sở xay xát lúa gạo hiện nay vẫn âm thầm gây ô nhiễm môi trư ng cục
bộ khá nghiêm trọng trên khu vực. Vỏ trấu từ các nhà máy xả trực tiếp ra môi
trư ng bên ngoài, bụi cám bay vung vãi khắp nơi, gây ô nhiễm môi trư ng
nghiêm trọng, khi hoạt động còn xả trực tiếp vỏ trấu xuống kênh mương, bụi cám
không được xử lý bằng biện pháp gom gọn hoặc phun sương, mà xả trực tiếp ra
môi trư ng qua các ống dẫn, luôn vượt mức từ 5 đến 10 lần độ chuẩn cho phép,
ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, cũng như sản xuất của ngư i dân). Bụi
quá nhiều trong không khí, không những gây lắng mà còn tạo ra hàm lượng bụi
lơ lửng rất cao ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp và tuần hoàn. Nếu hít phải không
khí ô nhiễm con ngư i phát sinh nhiều bệnh tật ở mắt, mũi, đư ng hô hấp từ dị
ứng, viêm nhiễm tới ung thư phế quản hay ung thư phổi. Nếu nồng độ khí độc
vượt quá mức chịu đựng của cơ thể, con ngư i có thể bị ngộ độc cấp tính và
nguy hiểm đến tính mạng.
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn,
phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo. Trong cám gạo có rất nhiều chất xơ,
chất xơ làm hạn chế khả năng tiêu hóa, tác động lên hệ enzyme tiêu hóa của vật
nuôi và cũng làm tăng số vi khuẩn trong ruột non. Chiều dài ruột non ở lợn

10


khoảng 18m trong khi ở gia cầm là 120cm, do đó th i gian di chuyển trong
đư ng tiêu hóa ở lợn sẽ lâu hơn. iều này giúp làm tăng khả năng khu trú vi sinh
vật của ruột non. Hoạt lực của vi sinh vật trong ruột non được ước tính theo sự
sản sinh của axít béo bay hơi (VFA). Rõ ràng hoạt lực vi khuẩn gia tăng xảy ra ở
ruột non khi lợn ăn thức ăn có hàm lượng xơ cao. Mặt khác, do một số dưỡng
chất chưa được tiêu hóa hết sẽ đi xuống ruột già, làm kích thích quá trình lên men
vi sinh ở đây. o chất xơ hút nước nhiều gây nên môi trư ng thuận lợi cho các vi

sinh vật có hại phát triển và đồng th i với lượng nước tích tụ nhiều tạo áp lực
làm tăng nhu động ruột, đẩy thức ăn đi nhanh xuống ruột già khi thức ăn không
được tiêu hóa hoàn toàn. Ảnh hưởng không tốt đối với môi trư ng. Thông
thư ng, khẩu phần nhiều xơ sẽ rất khó cân đối về mặt dinh dưỡng. Khi nhu cầu
dinh dưỡng không được thỏa mãn đầy đủ sẽ kích thích lợn ăn nhiều và thải ra
nhiều phân hơn, do đó làm tăng ô nhiễm môi trư ng trong chăn nuôi. Mặt khác,
do khả năng giữ nước của chất xơ khá cao nên lượng phân thải ra thư ng rất ẩm
ướt, gây khó khăn cho việc dọn rửa, vận chuyển và xử lý chất thải. Vì những hạn
chế do chất xơ gây ra nên việc sử dụng cám gạo trong khẩu phần ăn của lợn
không thể đạt được kết quả như mong đợi.
Các nhà khoa học nổi tiếng trong nước và thế giới đã khẳng định về mặt
dinh dưỡng cám trích ly lợi thế vượt trội hơn so với các loại cám thông thư ng.
Cám ly trích có ẩm độ thấp, giàu đạm, vitamin và khoáng chất, hàm lượng dầu
thấp, th i gian tồn trữ lên đến 1 năm và hoàn toàn không có độc tố aflatoxin.
Ngoài ra, cám ly trích còn có nhiều tác động tích cực đến chất lượng và sản
lượng philê, độ tăng trưởng, tỉ lệ sống của cá nuôi. Cám trích ly dầu rất thích hợp
trong phối chế thức ăn chăn nuôi, thủy sản do độ kết dính cao, ít hao tốn, giúp
giảm thiểu ô nhiễm môi trư ng. Các thành phần hóa học của cám trích ly có
nhiều ưu điểm hơn so với cám sấy thông thư ng. Trong quá trình trích ly cám
gạo có một lượng dung môi thải từ quá trình trích ly thư ng được thu gom để
chưng cất, thu hồi thành dung môi sạch để sử dụng lại. Việc thu hồi dung nhằm
giảm thiểu sự ô nhiễm môi trư ng, tiết kiệm chi phí và th i gian chiết.

11


Từ sự cấp bách cần giải quyết vấn đề cám gạo, nguồn phụ phẩm lớn của
cả nước.

húng tôi tiến hành sử dụng cám gạo trích ly sản xuất chế phẩm ɤ-

oryzanol để chế biến thực phẩm chức năng, đóng góp vào sự phát triển ngành
nông nghiệp Việt Nam.
1.3. Các ứng dụng của cám gạo
1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi.
ám đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính cho cá, cung cấp một lượng
lớn vitamin, khoáng, chất béo và protein.

ối với loại cám gạo chăn nuôi thì phải

pha trộn thêm một số chất nữa để đạt đủ mức dinh dưỡng cần thiết được yêu cầu
trong chăn nuôi.
1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu
Ngoài là thức ăn cho chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng vào các lĩnh
vực khác.

ây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào với thành phần dinh

dưỡng tốt. ám chứa nhiều chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe con ngư i.
ám có chứa nhiều vitamin và chất béo chưa bão hòa rất tốt cho sức khỏe. Vì
vậy ở các nước phát triển, cám được dùng trích ly dầu. ầu cám sau khi thu được
có rất nhiều ứng dụng như các loại dầu thông thư ng khác.

ầu cám cũng có thể

được cho vào các loại thực phẩm với tác dụng bổ sung thêm các chất béo không
no mà cơ thể không tự tổng hợp được. Với lượng vitamin E và nhóm

dồi dào,

dầu cám cũng được ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm và y học làm các loại kem
dưỡng gia hoặc thực phẩm chức năng.
1.3.3. Cám gạo dùng xử lý nước thải
Tận dụng các nguyên liệu đ i thư ng là cám gạo, đất sét, phụ phẩm và
chế phẩm EM. ược biết chế phẩm này thành phần bao gồm rất nhiều các loài vi
sinh vật có lợi khác nhau trong đó có một số thuộc nhóm vi khuẩn lactic, vi
khuẩn quang hợp, nấm men, nấm mốc... sống cộng sinh và có khả năng góp phần
phân hủy các chất có trong nước thải. Hỗn hợp này được tạo thành hình tròn vi
sinh vật trong sản phẩm sẽ lấy thức ăn trong nước thải và làm sạch mùi hôi của
nước. hế phẩm EM có thể thay thế bằng vỉ đư ng hoặc mật mía. Ngư i dân có
thể dễ dàng thực hiện tại gia đình.

12


1.3.4. Cám gạo dùng làm đẹp
ùng để làm đẹp và chăm sóc sức khỏe. Thành phần dưỡng chất trong
cám gạo rất cao nên có tác dụng rất tốt trong việc dưỡng da trắng sáng cũng như
được dùng để ăn uống như các loại ngũ cốc khác.
1.3.5. Các ứng dụng khác của cám gạo
ên cạnh đó cũng được sử dụng vào nhiều mục đích khác như:

ùng làm

nước rửa chén tự nhiên - do không sử dụng hóa chất để pha chế nên rất thân thiện
với môi trư ng, sản xuất dầu diesel,
ó thể thấy rằng cám gạo, ngoài làm thức ăn chăn nuôi, cám gạo có thể
được sử dụng vào khai thác các hoạt chất sinh học của nó để làm thực phẩm,
nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm...

ây là một nguồn nguyên liệu

rẻ và dồi dào Nếu khai thác được các tiềm năng sinh học vốn có của nó sẽ làm
tăng giá trị cho cám gạo hơn gấp nhiều lần.
1.4. ác vấn đề ô nhiễm môi trƣờng phát sinh trong quá trình sản xuất
1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo
quản vật liệu
Trong quá trình vận chuyển cám gạo từ nhà máy xay sát đến các kho, bãi
chứa cần phải đảm bảo thuận tiện, nhanh nhất về mặt th i gian, để đảm bảo chất
lượng cám gạo không bị ôi khét, dầu hóa... Hạn chế việc rơi vãi cám trên đư ng
vận chuyển và nhiều nguyên nhân khách quan dẫn đến việc thất thoát nguyên
liệu.
ám sau khi xay sát cần có biện pháp lưu trữ tối ưu để được lâu. Tránh đổ
đi gây lãng phí và ô nhiễm môi trư ng.
1.4.2. Các nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất
Trong quá trình sản xuất gamma oryzanol từ cám gạo dùng rất nhiều nước.
o đó lượng nước thải phát sinh ra được phân loại như sau:
 Nước thải loại 1: Là nước thải từ các cột ngưng tụ tạo chân không của
thiết thiết bị trích ly, cô và sấy chân không.
nhiễm rất nhẹ.

ây là loại nước thải bị ô

ó thể dùng quay vòng để làm mát bộ sinh hàn cho máy

trích ly.
 Nước thải loại 2:Là nước rửa vệ sinh khu vực nơi sản xuất, nước xả đáy
nồi cô, nước thải phòng thí nghiệm, nước rò rỉ đư ng ống, vệ sinh máy

13