(TIỂU LUẬN) đồ án CÔNG NGHỆ BIÊN DỊCH ANH VIỆT tài LIỆU CHUYÊN NGÀNH CHỦ đề TINH CHẾ dầu cám gạo BẰNG CÔNG NGHỆ ENZYME

Enzymatic Stabilizing phương pháp enzyme Năm 1994, RIBUS® thành công trong việc ứng dụng công nghệ enzyme đã được cấp bằng sáng chế của mình để ổn định chất lượng cám gạo trên nguyên lý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ BIÊN DỊCH ANH VIỆT TÀI LIỆU CHUYÊN NGÀNH

CHỦ ĐỀ: TINH CHẾ DẦU CÁM GẠO BẰNG CÔNG NGHỆ ENZYME

Sinh viên thực hiện : Trần Thị Khánh Ly

Giảng viên hướng dẫn: ThS Đoàn Thị Thanh Thảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

Họ và tên sinh viên: Trần Thị Khánh Ly

Lớp: CNTP 52B

Ngành học: Công Nghệ Thực Phẩm

1 Tên đề tài: Biên dịch anh việt tài liệu chuyên ngành chủ đề: Tinh chế dầu cám

gạo bằng công nghệ enzyme.

Lời giới thiệu

Ổn định chất lượng cám gạo bằng phương pháp enzyme.

Khử gum trong dầu cám gạo bằng phương pháp enzyme.

Khử axit trong dầu cám gạo bằng phương pháp enzyme.

Thông qua bộ môn TP Huế, ngày… tháng… năm 2021

Giáo viên hướng dẫn Trưởng bộ môn CNTP

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

ThS Đoàn Thị Thanh Thảo

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ so sánh quy trình tinh chế dầu cám gạo bằng phương pháp hóa học với phương

pháp vật lý 11

Hình 2 Vị trí hoạt động của các loại enzyme phospholipase khác nhau 12

Hình 3 Sơ đồ quy trình khử gum bằng quy trình EnzyMax® 17

Hình 4 Quá trình tinh chế dầu cám gạo điển hình bằng phương pháp enzyme 33

: Phosphatidyl cholin: Axit phosphatidicPA

LAT

NHP

P

: Lysophospholipid acyltransferase: Nonhydratable phospholipid: Photpho

Enzyme là chất xúc tác sinh học đa năng

được sản xuất bởi động vật, thực vật và vi

Enzymes are versatile biocatalystsproduced by animals, plants, and

sinh vật Giống như các chất xúc tác khác,

enzyme xúc tác các phản ứng đến trạng thái

cân bằng nhanh hơn thông qua quá trình tự

hạ thấp năng lượng tự do

microorganisms Like other catalysts,enzymes catalyze reactions to itsequilibrium position more quickly throughlowering its free energy

Tuy nhiên, so với các chất xúc tác khác,

enzyme có những ưu điểm riêng là độ đặc

hiệu cao, hiệu quả cao và hoạt động trong

điều kiện nhẹ nhàng Trong những thập kỷ

qua, các enzyme đã được sử dụng rộng rãi

trong ngành công nghiệp thực phẩm như làm

bánh, sản xuất và chế biến nước trái cây, nấu

bia và các sản phẩm bơ sữa, để cải thiện kết

cấu, hương vị, giá trị dinh dưỡng và thời hạn

sử dụng, hoặc để cải thiện năng suất và độ an

toàn của quy trình, thông qua xúc tác các

phản ứng hóa học khác nhau

However, as compared with other catalysts,enzymes have the unique advantages ofhigh specificity, high efficiency, and mildreaction conditions During the pastdecades, enzymes have been widely used

in food industry such as baking, fruit juiceproduction and processing, brewing, anddairy, to improve texture, flavor, nutritionalvalue, and shelf life, or to improve processyield and safety, through catalysis ofdifferent chemical reactions

Ứng dụng thương mại của enzyme trong chế

biến dầu và chất béo đã phát triển nhanh

chóng do ngày càng quan tâm đến các quy

trình an toàn hơn và sự khả dụng của các

enzyme thương mại mới Mối quan tâm đặc

biệt này tập trung vào quá trình khử gum

bằng phương pháp enzyme Phương pháp

này ngày càng trở nên phổ biến trong những

năm gần đây để thay thế các quá trình khử

gum truyền thống Đồng thời, các quá trình

khác như là quá trình khử axit, quá trình trao

đổi este và quá trình ổn định chất lượng cũng

sử dụng phương pháp enzyme

The commercial application of enzymes inoil and fat processing has developedrapidly due to growing interest in milderprocesses and availability of newcommercial enzymes Special interests arefocused on enzymatic degumming, whichhas become increasingly popular in recentyears to replace traditional degummingprocesses, followed by enzymatic

enzymaticdeacidification,

interesterification (EIE), and enzymaticstabilizing

2 ỔN ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CÁM GẠO

BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME

.1 Lời giới thiệu

2 ENZYMATIC STABILIZING OF RICE BRAN

Cám gạo là một sản phẩm giàu chất dinh

dưỡng từ quá trình xay xát gạo

Rice bran is a nutrient-rich byproduct fromrice milling

Lipid chiết xuất từ cám gạo có khả năng bị

thủy phân bởi các enzyme nội sinh trong quá

trình xay xát, điều này làm giảm khả năng

ứng dụng của cám

Lipids extracted from rice bran are liable tohydrolysis by endogenous enzymes duringthe milling process, which decreases itsvalue for further application

Các báo cáo cho thấy hàm lượng axit béo tự Reports show that free fatty acid (FFA)

do (FFA) trong dầu cám gạo (RBO) được

chiết xuất từ cám thô chưa qua xử lý sẽ tăng

đáng kể lên 47,5% sau 30 ngày bảo quản

content of rice bran oil (RBO) fromuntreated raw bran would dramaticallyincrease to 47.5% after 30 days of storage.Khi so sánh với các phương pháp xử lý hóa

học phổ biến (chiết xuất dung môi, điều

chỉnh pH, v.v.), xử lý nhiệt (ép đùn, chiếu xạ

ánh sáng nhìn thấy, vi sóng) và đông lạnh

sâu, thì các phương pháp hóa sinh (tức là ổn

định chất lượng bằng phương pháp enzyme)

ít được nghiên cứu do còn có những hạn chế

trong công nghiệp

In comparison to popular methods ofchemical treatment (solvent extraction, pHadjustment, et al.), heat treatment(extrusion, visible light irradiation,microwave, et al.) and deep freezing,biochemical methods (i.e., enzymaticstabilizing) are seldom studied due to itslimitation on industrialization

Tuy nhiên, do đặc điểm của enzyme là thực

hiện các phản ứng trong điều kiện nhẹ nhàng

giúp bảo toàn được thành phần dinh dưỡng

và các thành phần có hoạt tính sinh học trong

cám gạo nên các quá trình có sử dụng

enzyme ngày càng được sử dụng phổ biến

However, enzymatic processes arebecoming increasingly popular due to theirability to preserve nutrient composition andbioactive components in rice bran due totheir mild reaction conditions

2.2 Ổn định chất lượng cám gạo bằng 2.2 Enzymatic Stabilizing

phương pháp enzyme

Năm 1994, RIBUS® thành công trong việc

ứng dụng công nghệ enzyme đã được cấp

bằng sáng chế của mình để ổn định chất

lượng cám gạo trên nguyên lý bất hoạt không

đảo ngược enzyme ôi hóa dầu béo trong cám

gạo bằng cách sử dụng enzyme antilipase

Phương pháp này vẫn giữ nguyên được

thành phần dinh dưỡng chức năng trong cám

sau khi thực hiện quá trình ổn định chất

lượng cám gạo

In 1994, RIBUS® successfully applied itspatented enzymatic technology on rice branstabilizing by irreversibly inactivating itslipolytic enzyme using an antilipaseenzyme with intact functional nutrientsthrough stabilizing treatment

A protease of ENZECO Fungal Proteasebrand concentrate, an enzyme fermentedfrom various fungi, was involved as theantilipase enzyme

Một chế phẩm protease concentrate từ hãng

sản xuất protease có nguồn gốc từ nấm mốc

ENZECO là chế phẩm lên men từ các loại

nấm có vai trò như là enzyme antilipase

As a result of stability treatment,Kết quả của việc sử dụng enzyme trên trong

việc ổn định chất lượng cám gạo cho thấy

rằng quá trình oxi hóa và ôi hóa dầu béo

trong cám được kìm hãm đáng kể Điều đó

thể hiện ở việc thời gian bảo quản của cám

consequent oxidation and rancidity oflipids were strongly prohibited Hugeimprovement can be observed in terms ofextended shelf life from a few days to morethan a year

gạo có thể kéo dài từ vài ngày cho đến hơn

một năm Stable, functional, rich lipids from rice

bran unlocked value and possibility onlipids posttreatment for food or personalcare products

Một khi cám gạo giàu chất béo mà có tính ổn

định và có tính chức năng thì sẽ nâng cao giá

trị sử dụng và tiềm năng ứng dụng của chất

béo này trong thực phẩm và các sản phẩm

chăm sóc cá nhân The enzymatic stabilizing process mainly

includes the following steps:

Quá trình ổn định chất lượng bằng phương

pháp enzyme chủ yếu bao gồm các bước sau: (1) First, a mixture of antilipase enzyme,

rice bran, and water is formed

(1) Đầu tiên, phối trộn hỗn hợp các thành

phần bao gồm enzyme antilipase, cám gạo và

nước (2) Then, the mixture was kept at a certaintemperature for a period of time to

deactivate the lipolytic enzyme

(2) Sau đó, giữ hỗn hợp trên ở nhiệt độ nhất

định trong một khoảng thời gian để khử hoạt

tính của enzyme phân giải lipid (3) Finally, the obtained oil was dried to acertain moisture content.(3) Cuối cùng, làm khô dầu thu được đến

một độ ẩm nhất định Althoughenzymatic stabilization process is alreadyRIBUS®-implemented

industrialized, this process is seldom useddue to scattering distribution of bran source

in small amounts, such as in China

Mặc dù quy trình ổn định chất lượng cám

gạo bằng phương pháp enzyme do RIBUS®

thực hiện đã được công nghiệp hóa, nhưng

quy trình này ít được sử dụng do nguồn cám

phân bố rải rác với số lượng nhỏ, điển hình

như ở Trung Quốc

Additionally, except RIBUS®, no otherapplications on enzymatic stabilizing havebeen reported, and the dominatingapproach is extrusion

Ngoài ra, ngoài công ty RIBUS® thì không

có một ứng dụng enzyme nào khác trong

việc ổn định chất lượng cám, mà chủ yếu là

Các quy trình khử gum truyền thống như khử

gum bằng nước, khử bằng axit và khử bằng

kiềm có tổn thất dầu cao hoặc có dư lượng

phospholipid cao Khử gum bằng phương

pháp enzyme là một công nghệ tương đối

mới đã xuất hiện trong 20 năm qua

Traditional degumming processes likewater degumming, acid degumming, andalkaline degumming have either high oillosses or high residue phospholipids.Enzymatic degumming is a relatively newtechnology that emerged in the past 20years

Việc sử dụng enzyme như một tác nhân phụ

trợ trong quá trình xử lý tách gum dầu thực vật Treatment, the benefit of using enzymes as

có nhiều lợi ích, chẳng hạn như quá trình này

giúp giảm thiểu lượng dầu tổn thất và nước

thải, đồng thời giảm giá thành vận hành Hơn

nữa, việc sử dụng enzyme trong phương pháp

này vẫn cho phép tiếp tục sử dụng được quá

trình tinh chế bằng phương pháp vật lý thông

qua việc giảm hàm lượng photpho xuống dưới

auxiliary agents in degumming vegetableoils is that it reduces total oil loss andwaste water, as well as operating costs, yetenabling physical refining by lowering theresidue phosphorus (P) to <10 mg/kg (Fig.1) (List, 2009)

10mg/kg (Hình 1) (Danh sách, 2009)

Quá trình khử gum bằng phương pháp

enzyme đã được một số bài báo đánh giá chi

tiết về tất cả các khía cạnh, trong đó, lợi thế

chính của quá trình này là chuyển đổi gần

như tất cả các chất gum thành dạng có thể

hydrat hóa, do đó khử gum bằng phương

pháp enzyme có khả năng tổn thất thấp nhất

so với các phương pháp khử gum khác

There are already several review articleselaborating all aspect of enzymaticdegumming, meanwhile the key advantagefor the enzymatic degumming process isthat the process converts almost all thegums to their hydratable form, thereforeenzymatic degumming has the lowest yieldloss amongst all the different degummingmethods

So sánh giữa quá trình khử gum dầu cám gạo bằng phương pháp enzyme với quá trình khử gumbằng nước, bằng axit hoặc bằng kiềm

Hình 1 Sơ đồ so sánh quy trình tinh chế dầu cám gạo bằng phương pháp hóa học với phương

pháp vật lý, bao gồm khử gum dầu cám gạo bằng phương pháp enzyme Dầu đã qua quá trình tinh chế, tẩy màu và khử mùi, tinh chế, tẩy màu, khử mùi; axit béo tự do (Danh sách 2009).

In comparison with water/acid degumming or alkali

Fig 1 Flow chart comparing chemical refining to physical refining, including enzymatic

degumming RBD, refined, bleached, deodorized; FFA, free fatty acid (List, 2009).

Enzyme phospholipase là các enzyme đặc

hiệu của phospholipid Quá trình khử gum

bằng phương pháp enzyme đề cập đến việc

sử dụng các enzyme phospholipase để thủy

phân một phần phospholipid, chuyển đổi

phospholipid không có khả năng hydrat hóa

thành lysophospholipid có khả năng hydrat

hóa và giúp loại bỏ khỏi pha nước dễ dàng

hơn bằng quá trình ly tâm Có một số loại

enzyme phospholipase, bao gồm enzyme

Enzymes specific for phospholipids areknown as phospholipases Enzymaticdegumming refers to usage ofphospholipases to hydrolyze part ofphospholipids, converting nonhydratablephospholipids to hydratablelysophospholipids, and making it easier toeliminate from the water phase bysubsequent centrifugation There areseveral types of phospholipases, includingphospholipase A1 (PLA1), phospholipaseA2 (PLA2), phospholipase B (PLB),phospholipase C (PLC), and phospholipase

(PLA1),(PLA2),(PLB),

enzymeenzymeenzyme

C (PLC) và enzymephospholipase D (PLD)

Hình 2 Vị trí hoạt động của các loại Fig 2 The acting sites of different

phospholipases.

enzyme phospholipase khác nhau.

Enzyme phospholipase A1 và enzyme

phospholipase A2 lần lượt thủy phân liên kết

este ở vị trí sn1 và sn2

PLA1 and PLA2 hydrolyze the ester bond

in the sn1 and sn2 sites, respectively

Sau đó, nhóm hydroxyl làm cho phân tử liên

kết với nước và dễ dàng tách khỏi dầu

Then, the hydroxyl group makes themolecule affinitive to the water and easilyseparated from oils

Enzyme phospholipase B có thể thủy phân cả

hai vị trí sn1 và sn2, tạo ra hai nhóm

hydroxyl, có ái lực lớn hơn nhiều với nước

PLB can hydrolyze both sn1 and sn2 sites,generating two hydroxyl groups, whichhave much more affinity to water

Enzyme phospholipase C là một enzyme

phospholipase mới Enzyme phospholipase

C chỉ thủy phân một nửa gốc photphat không

mong muốn, giữ lại diacylglycerol (DAG) có

thể được xử lý như dầu Như vậy enzyme

phospholipase C không chỉ loại trừ phần

không mong muốn mà còn làm tăng sản

lượng dầu của quá trình

PLC is a novel phospholipase It onlyhydrolyzes the undesired phosphatemoiety, leaving diacylglycerol (DAG) thatcan be actually treated as oil Thus PLC notonly excludes the undesired part, but alsoincreases oil yield of the process

Enzyme phospholipase D trong hạt có nhiệm

vụ phá hủy phosphatidylcholine (PC) và hình

thành axit phosphatidic (PA) trong quá trình

bảo quản và chế biến Enzyme phospholipase

D ít được sử dụng trong quá trình khử gum

dầu ăn

PLD is present in seeds and is responsiblefor destruction of phosphatidylcholine (PC)and formation of phosphatidic acid (PA)during storage and processing PLD is oflittle use in the edible oil degummingprocess

Các loại phospholipase khác nhau được sử

dụng trong quá trình khử gum bằng enzyme

được liệt kê trong Bảng 1

Various phospholipases used in enzymaticdegumming processes are listed in Table 1

3.3 Quá trình khử gum bằng phương

pháp enzyme 3.3 Enzymatic Degumming Processes

Quá trình khử gum bằng phương pháp

enzyme ở quy mô công nghiệp đầu tiên là

quá trình Lurgi’s EnzyMax® được đưa ra

vào năm 1992, sử dụng enzyme

phospholipase A2 của lợn

The first industrial enzymatic degummingprocess was Lurgi’s EnzyMax® processlaunched in 1992, which utilized a porcinephospholipase A2

Quy trình cổ điển này bao gồm một số bước

quan trọng (xem Hình 3): This classical process consists of several

important steps (see Fig 3):

▪ Điều chỉnh nhiệt độ cho phản ứng enzyme;

▪ Adjusting the temperature for enzymereaction;

▪ Bổ sung axit xitric và giữ trong một khoảng

▪ Adding citric acid and retention for athời gian;

Bổ sung natri hydroxit đến độ pH tối ưu dự

kiến cho enzyme;

Thêm enzyme và nước vào dầu rồi trộn

Separating the gum from the oil in the

Làm nóng dầu đến nhiệt độ tối ưu để tách

ra trong máy ly tâm;

▪

▪ Tách chất gum khỏi dầu trong máy ly tâm

centrifuge

Ứng dụng của enzyme phospholipase A2 ở lợn

không kéo dài do còn hạn chế về sự sẵn có

Application of porcine phospholipase A2did not last long due to its limitedavailability

Sau đó, Novozymes đã phát triển Lecitase®

Novo, là enzyme phospholipase A1 thu được

từ F oxysporum Enzyme mới này, thu được

thông qua quá trình lên men, đã mở ra khả

năng sử dụng liều lượng cao hơn và giảm chi

phí cho enzyme Sau đó, Lecitase® Ultra,

phiên bản cập nhật của Lecitase® Novo đã

được phát triển với độ ổn định nhiệt và pH

được cải thiện Purifine®, một enzyme

phospholipase loại enzyme phospholipase C,

cũng được phát triển cùng lúc Mặc dù

enzyme phospholipase C có ưu điểm duy

Then, Novozymes developed Lecitase®Novo, which is a PLA1 phospholipase

obtained from F oxysporum This new

enzyme, obtained through fermentation,opened the possibility for higher dosagesand lower costs for enzymes Later,Lecitase® Ultra, an updated version ofLecitase® Novo with improved thermaland pH stability, was developed.Purifine®, a PLC-type phospholipase, wasalso developed at the same time AlthoughPLC has the unique advantage of oil yield

nhất là cải thiện năng suất dầu, nhưng kết improvement, the result demonstrated that

only PC and PE could be split off byPurifine® This indicated that oil that hasbeen treated with Purifine® requiresfurther degumming treatment

quả đã chứng minh

và

rằng chỉphosphatidylcholine phosphatidyl

etanolamin mới có thể được tách ra bởi

enzyme phospholipase C Điều này cho thấy

rằng dầu đã được xử lý bằng enzyme

phospholipase C cần được xử lý khử gum

thêm Another enzymatic process is the Danisco

process, which utilizes lysophospholipid acyltransferase (LAT) that acts on allphosphatides by catalyzing the transfer of anacyl moiety from the sn-2 position in aphosphatide to a nonesterified sterol orstanol Because the transferred acyl moiety isnot lost as FFA, esterified sterol is not lostduring vacuum steam stripping, and thelysophosphatides retain less oil duringdegumming processing, the LAT- catalyzedtransesterification increases the final oilyield However, the degree of oil yieldincrement depends on the type of oil beingtreated

Một quy trình xử lý bằng phương pháp

enzyme khác là quy trình Danisco, sử dụng

lysophospholipid acyltransferase (LAT) hoạt

động trên tất cả các phosphatide bằng cách

xúc tác chuyển một gốc acyl từ vị trí sn-2

trong phosphatide thành sterol hoặc starol

chưa được este hóa Bởi vì gốc acyl được

dịch chuyển không bị mất đi như axit béo tự

do, sterol được este hóa không bị mất trong

quá trình tách hơi chân không và các lyso

photphat giữ lại ít dầu hơn trong quá trình

khử gum, quá trình chuyển hóa bằng xúc tác

lysophospholipid acyltransferase làm tăng

sản lượng dầu cuối cùng Tuy nhiên, mức độ

gia tăng sản lượng dầu phụ thuộc vào loại

dầu được xử lý

Bảng 1 Các loại enzyme phospholipase khác nhau được sử dụng trong quá trình khử gum

bằng phương pháp enzyme.

Table 1 Various phospholipases used in enzymatic degumming processes

Các nhà nghiên cứu cũng đã cố gắng sử dụng

enzyme phospholipase B để khử dầu ăn khi

xem xét hoạt động thủy phân cụ thể của

enzyme này Một số loại enzyme

Researchers have also tried to use PLB todegum edible oils considering the specifichydrolysis activity of PLB PLBs from

Pyrococcus furiosus, Thermotoga

phospholipase B từ Pyrococcus furiosus,

Thermotoga letae và Pseudomonas

lettingae, and Pseudomonas fluorescens

were expressed in Escherichia coli or P.

pastoris systems in the lab by various

researchers

fluorescens được biểu hiện trong hệ thống

Escherichia coli hoặc P pastoris trong

phòng thí nghiệm bởi các nhà nghiên cứu

khác nhau

Mặc dù một số loại enzyme phospholipase B

thể hiện tác dụng khử gum hiệu quả trên các

loại dầu ăn khác nhau, nhưng việc sử dụng

enzyme phospholipase B trong công nghiệp

hóa rất khó khăn do mức độ biểu hiện thấp

trong quá trình lên men

Although some PLBs exhibited ffectivedegumming effects on various edible oils,industrialization of PLB is difficult due tolow expression level during fermentation

Do enzyme phospholipase A, enzyme

phospholipase B và enzyme phospholipase C

có những điểm yếu tương ứng, nên việc đề

xuất ý tưởng kết hợp một số enzyme

phospholipase với nhau là điều tất yếu

Given that PLA, PLB, and PLC haverespective weak points, it is natural topropose the idea of combining severalphospholipases together

Dayton and Galhardo (2015) described theuse of a combination of PLC and PLAenzymes for complete hydrolysis ofphospholipids in a degumming process Asynergy between the two different types ofenzymes was discovered, even when reactionconditions were not optimal for both Thereaction time was reduced to 30 min to 1hthrough use of a combination of enzymes

Dayton và Galhardo (2015) đã mô tả việc sử

dụng kết hợp các enzyme phospholipase C và

enzyme phospholipase A để thủy phân hoàn

toàn phospholipid trong quá trình khử gum

Sức mạnh tổng hợp giữa hai loại enzyme khác

nhau đã được phát hiện ngay cả khi điều kiện

phản ứng không tối ưu cho cả hai Thời gian

phản ứng được giảm xuống còn 30 phút đến 1

giờ thông qua việc sử dụng kết hợp các

enzyme

Hình 3 Sơ đồ quy trình khử gum bằng quy trình EnzyMax® (Dijkstra, 2010).

Fig 3 EnzyMax® degumming process flow diagram (Dijkstra, 2010).

3.4 Khử gum trong dầu cám gạo bằng 3.4 Enzymatic Degumming of RBO phương pháp enzyme

Dầu cám gạo không giống với các loại dầu

thực vật khác vì có chứa hàm lượng axit béo

tự do cao cùng với hàm lượng sáp, các thành

phần không xà phòng hóa, lipid phân cực và

sắc tố cao bất thường Để giữ lại càng nhiều

chất dinh dưỡng như oryzanol càng tốt, cần

phải khử axit bằng phương pháp vật lý thay

vì trung hòa hóa học, vì oryzanol sẽ bị loại

trừ trong quá trình trung hòa hóa học do có

bản chất là axit yếu

RBO differs from other vegetable oilsbecause of its higher FFA content alongwith its unusually high contents of wax,unsaponifiable constituents, polar lipids,and pigments To retain as much nutrientssuch as oryzanol as possible, physicaldeacidification rather than chemicalneutralization is needed, as oryzanol will

be excluded during chemical neutralizationdue to its weak acid nature

Các phương pháp khử gum bằng nước truyền

thống không thể giảm hàm lượng photpho

xuống dưới 10 mg/kg Điều này gây bất lợi

vì các thành phần chứa photpho tạo ra sự cố

định màu trong dầu cuối khi dầu tiếp xúc với

nhiệt độ cao hơn của quá trình tinh chế vật

lý

Traditional water-based degummingmethods cannot reduce the P content below

10 mg/kg, which is disadvantageous as containing components cause color fixation

P-in the fP-inal oil durP-ing exposure to highertemperatures of physical refining

Enzymatic degumming turned out to be thebest process for reducing the phosphorouscontent of crude RBO < 5 mg/kg Incomparison to a traditional degummingprocess, enzymatic degumming of RBOhas advantages such as:

Khử gum bằng phương pháp enzyme là quá

trình tốt nhất để giảm hàm lượng phốt pho

của dầu cám gạo thô xuống dưới 5 mg/kg So

với các quá trình khử gum truyền thống, thì

quá trình khử gum trong dầu cám gạo bằng

phương pháp enzyme có những ưu điểm

như: ▪ Better utilization of byproducts such asgums and waxes;

Decreased oil losses due to elimination ofchemical neutralization;

▪ Sử dụng các sản phẩm phụ như gum và sáp

tốt hơn;

Giảm tổn thất dầu do loại bỏ được quá trình

trung hòa hóa học;

Giảm sự mất dầu ở trong chất gum;

Bảo quản tốt chất oryzanol; waste water;Environmental-friendly process with lessQuy trình thân thiện với môi trường hơn do ▪ Less oil loss through water washing.

có lượng nước thải ít hơn; Although RBO is different from other oils

in various aspects, the general process forenzymatic degumming of RBO is similar toother oils

▪ Khi rửa bằng nước thì tổn thất dầu ít hơn

Mặc dù dầu cám gạo có nhiều khía cạnh

không giống như các loại dầu khác, nhưng

quy trình chung để khử gum dầu cám gạo

bằng phương pháp enzyme cũng tương tự

như ở các loại dầu này Both liquid and immobilized enzymes havebeen investigated for RBO degumming in

past years, however only liquid enzymes

Cả hai loại enzyme lỏng và cố định đều đã

được nghiên cứu để khử gum dầu cám gạo

trong những năm qua, tuy nhiên hiện nay chỉ

có enzyme lỏng được bán trên thị trường để

ứng dụng trong công nghiệp

are now commercially available forindustrial application

3.4.1 Liquid Enzyme

In 2002, Roy et al made the first attempt ofenzymatic degumming with crude RBO byapplying Lecitase® Novo and EnzyMax®process The P levels of crude RBO (403mg/kg) and water-degummed oil (60mg/kg) were only reduced to 15–18mg/kgafter enzymatic degumming But afterbleaching of the enzymatic degummedRBO, the P levels was reduced to < 5mg/kg, making it suitable for physicalrefining

3.4.1 Enzyme lỏng

Năm 2002, Roy và cộng sự đã nỗ lực để thực

hiện quá trình khử gum ở dầu cám gạo thô

lần đầu tiên bằng phương pháp enzyme

thông qua việc áp dụng quy trình Lecitase®

Novo và EnzyMax® Mức dư lượng photpho

của dầu cám gạo thô (403 mg/kg) và dầu đã

khử gum bằng nước (60 mg/kg) chỉ giảm

xuống còn 15-18 mg/kg sau khi khử gum

bằng phương pháp enzyme Nhưng dầu cám

gạo đã khử gum bằng phương pháp enzyme

sau khi tẩy màu sẽ có mức dư lượng photpho

giảm xuống dưới 5 mg/kg, phù hợp cho quá

trình tinh chế vật lý To simplify the enzymatic degummingprocess, a new enzymatic degumming

process for pretreatment of RBO waspublished in a patent in 2004, where citricacid and sodium hydroxide were addedtogether with phospholipase A1; althoughsometimes no citric acid or sodiumhydroxide was added The enzymaticdegumming process could reduce P content

to < 5 mg/kg after bleaching and dewaxing

Để đơn giản hóa quá trình khử gum bằng

phương pháp enzyme, một quy trình khử

gum bằng phương pháp enzyme mới dùng để

xử lý sơ bộ dầu cám gạo đã được công bố

trong một sáng chế vào năm 2004, trong đó

axit citric và natri hiđroxit được thêm vào

cùng với enzyme phospholipase A1; mặc dù

đôi khi không được thêm axit citric hoặc

natri hydroxit Quá trình khử gum bằng

phương pháp enzyme có thể làm giảm hàm

lượng photpho xuống dưới 5 mg/kg sau khi

tẩy màu và khử sáp

In 2008, Jahani et al optimized the processconditions for enzymatic degumming ofRBO by employing Lecitase® Ultra Fourprocessing factors affecting residual P andFFA content were identified: hydrolysistime, temperature, added water, andenzyme dosage

Năm 2008, Jahani và cộng sự đã tối ưu hóa

các điều kiện của quy trình khử gum dầu

cám gạo bằng phương pháp enzyme thông

qua việc áp dụng quy trình Lecitase® Ultra

Xác định bốn yếu tố ảnh hưởng đến dư

lượng photpho và hàm lượng axit béo tự do

là: thời gian thủy phân, nhiệt độ, nước bổ

sung và liều lượng enzyme

Amongst the individual variables, reactiontime had the maximum effect on P content,which decreased by increasing reactiontime

Trong số các yếu tố riêng lẻ đó, thời gian

phản ứng có ảnh hưởng lớn nhất đến hàm

lượng photpho, khi tăng thời gian phản ứng

thì hàm lượng photpho sẽ giảm

Hydrolysis temperature showed significantquadratic effect on residual P contentbecause higher temperature increasedenzyme hydrolytic activity, but attemperatures over 50°C the enzyme lostactivity because of denaturation

Nhiệt độ thủy phân cho thấy ảnh hưởng quan

trọng bậc hai đến hàm lượng photpho còn lại

vì nhiệt độ cao hơn làm tăng hoạt tính thủy

phân của enzyme Ở nhiệt độ trên 50°C,

enzyme sẽ bị biến tính làm mất hoạt tính The added water had a negative effect on

residual P content in the degummed oil due

to the hydrolase nature of the enzyme anddirect contribution of water in thehydrolysis of phospholipids Moreover, thelinear effect of reaction time andtemperature, and the quadratic effect of theenzyme dosage on FFA content, dominatedthe other variables whereas reaction timehad the maximum influence on FFAcontent and process temperature had anegative effect on FFA content Atoptimum operating conditions of 4.07hreaction time, 50 mg/kg enzyme dosage,

Nước bổ sung vào có ảnh hưởng tiêu cực đến

hàm lượng photpho còn lại trong dầu đã khử

gum do bản chất hydrolase của enzyme và sự

đóng góp trực tiếp của nước trong quá trình

thủy phân phospholipid Hơn nữa, ảnh hưởng

tuyến tính của thời gian, nhiệt độ phản ứng,

và ảnh hưởng bậc hai của liều lượng enzyme

lên hàm lượng axit béo tự do, chi phối các

yếu tố khác Trong đó, thời gian phản ứng có

ảnh hưởng lớn nhất và nhiệt độ quá trình sẽ

ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng axit béo

tự do Ở điều kiện hoạt động tối ưu: thời gian

phản ứng 4,07h, liều lượng enzyme 50

mg/kg, 1,5 mL nước/ 100 g và nhiệt độ phản

ứng 49,2°C, hàm lượng photpho và axit béo

tự do của dầu đã khử gum được tìm thấy

lần lượt là 8,86 mg/kg (dầu thô, 196,25

2

.86 mg/kg (crude oil, 196.25 mg/kg) and.01 g/100 g as oleic acid (crude oil, 1.6g/100 g as oleic acid), respectively

Manjula et al assessed the efficacy ofenzymatic degumming by using thirdgeneration PLA1, Lecitase® Ultra from

Thermomyces lanuginose/ F oxysporum

with different qualities of crude RBO in

Manjula và cộng sự đã đánh giá hiệu quả của

quá trình khử gum dầu cám gạo thô bằng

phương pháp enzyme thông qua việc sử dụng

enzyme phospholipase A1 thế hệ thứ ba,

Lecitase® Ultra từ nấm Thermomyces

lanuginose / F oxysporum với các chất

lượng khác nhau vào năm 2011 Hàm lượng

photpho trong dầu cám gạo thô và dầu cám

gạo đã khử gum bằng nước sau khi khử gum

bằng phương pháp enzyme giảm lần lượt từ

2011 The P content in the oil was reducedfrom 390 to ~10 mg/kg and 128 to 9mg/kg, respectively, for crude RBO andwater-degummed RBO after enzymaticdegumming

However, P content in the acid-degummedRBO could only be reduced to the extent of31mg/kg The residual excess added

390 xuống khoảng 10 mg/kg và 128 đến 9

mg/kg phosphoric acid trapped in nonhydratable

phospholipids (NHP) present in the aciddegummed oil could be an effectiveinhibitor for phospholipase, reducing thesubstrate binding and hence the extent ofhydrolysis of substrate

Tuy nhiên, hàm lượng photpho trong dầu cám

gạo đã khử gum bằng phương pháp axit chỉ có

thể giảm xuống mức 31 mg/kg Lượng axit

photphoric được bổ sung dư thừa ở dầu đã khử

gum bằng phương pháp axit bị giữ lại trong

các phospholipid không có khả năng hydrat

hóa (NHP) có thể là chất ức chế hiệu quả đối

với enzyme phospholipase, do đó làm giảm

liên kết cơ chất và mức độ thủy phân của cơ

chất

Attempts were also made on enzymaticdegumming of RBO in a hexane mediumbecause hexane is the common solventused for the extraction of oil from oil seedsand pressed cakes However, thedegumming efficiency was not comparable

to oil-phase degumming possibly due toinhabitation of organic solvent and poorcontact between the miscella and aqueousphase

Các nỗ lực cũng được thực hiện trên quá

trình khử gum dầu cám gạo bằng phương

pháp enzyme trong môi trường hexan vì

hexan là dung môi phổ biến được sử dụng để

chiết xuất dầu từ hạt có dầu và bánh ép Tuy

nhiên, hiệu quả của quá trình khử gum không

thể so sánh với quá trình khử gum bằng pha

dầu có thể là do sự tồn tại của dung môi hữu

cơ và sự tiếp xúc kém giữa miscella và pha

nước

To reuse the enzymes, the authorsproposed an integrated approach bycombining enzymatic treatment andmembrane separation to explore thepossibility of recycling/reusing the enzyme

in the process

Để tái sử dụng các enzyme, các tác giả đã đề

xuất một cách tiếp cận tích hợp bằng cách

kết hợp xử lý enzyme và tách màng để khám

phá khả năng tái chế / tái sử dụng enzyme

trong quá trình này

As previously described, the use of acombination of PLC and PLA enzymescould lead to complete hydrolysis ofphospholipids as well as increased oilyield

Như đã mô tả ở trước, việc sử dụng kết hợp

các enzyme phospholipase C và enzyme

phospholipase A có thể dẫn đến quá trình

thủy phân hoàn toàn các phospholipid cũng

như tăng sản lượng dầu

Jiang et al systematically investigated theapplications of PLC and PLA1 in thedegumming process of different kinds ofcrude oils including RBO Results showedthat a citric acid pretreatment followed bydouble-enzyme (PLC+PLA1) degummingprocess efficiently reduced the P contentand maintained the maximal oil yield ofmost oil samples Considering differenteffects of PLC, PLA1, and the quality ofdifferent crude oils, it was also suggestedthat specific enzymatic degumming process

Jiang và cộng sự đã nghiên cứu một cách có

hệ thống các ứng dụng của enzyme

phospholipase C và enzyme phospholipase

A1 trong quá trình khử gum của các loại dầu

thô khác nhau bao gồm cả dầu cám gạo Kết

quả cho thấy rằng quá trình xử lý sơ bộ bằng

axit citric sau đó là quá trình khử gum bằng

enzyme kép (enzyme phospholipase C +

enzyme phospholipase A1) đã làm giảm hàm

lượng photpho một cách hiệu quả và duy trì

sản lượng dầu tối đa của hầu hết các mẫu

dầu Xem xét các ảnh hưởng khác nhau của

should be selected In the case of RBO, acitric acid pretreatment followed by PLA1hydrolysis generated degummed RBO with

< 10 mg/kg P, whereas the addition of PLCbesides PLA1 helped to increase the oilyield by 0.4% (see Table 2)

enzyme phospholipase C, enzyme

phospholipase A1, và chất lượng của các loại

dầu thô khác nhau, người ta cũng đề xuất

rằng nên chọn các enzyme đặc hiệu cho từng

quá trình khử gum Trong trường hợp dầu

cám gạo, quá trình xử lý sơ bộ bằng axit

citric sau đó là quá trình thủy phân bằng

enzyme phospholipase A1 tạo ra dầu cám

gạo đã khử gum với hàm lượng photpho nhỏ

hơn 10 mg/kg, trong khi việc bổ sung

enzyme phospholipase C bên cạnh enzyme

phospholipase A1 giúp tăng sản lượng dầu

lên 0,4% (xem Bảng 2)

Bảng 2 Hàm lượng phốt pho dư, sản lượng dầu và hàm lượng diacylglycerol sau khi khử gum

bằng các tác nhân khác nhau.

Hàm lượng photpho và diacylglycerol trong dầu cám gạo thô lần lượt là 392,6 ± 0,9 và 5,12 ± 0,26

Table 2 Residual phosphorus, oil yield, and DAG content after degumming with different

agents.

The initial P and DAG of crude RBO was 392.6 ± 0.9 and 5.12 ± 0.26 respectively

Vào năm 2017, Li và cộng sự đã chứng minh

rằng hàm lượng photpho của dầu cám gạo

thô có tính axit cao có thể giảm từ 229,7

mg/kg xuống 7,9 mg/kg bằng cách sử dụng

phương pháp khử gum được báo cáo bởi

Yang và cộng sự (2008), tương tự như quy

trình EnzyMax® sử dụng enzyme

phospholipase A1

In 2017, Li et al demonstrated that the Pcontent of a high acid crude RBO could bedecreased from 229.7 mg/kg to 7.9 mg/kgusing the degumming method reported byYang et al (2008), which was similar toEnzyMax® process employing PLA1

3.4.2 Immobilized Enzymes

At present, most enzymes used inindustrialized enzymatic degumming

3.4.2 Enzyme cố định

Hiện nay, hầu hết các enzyme được sử dụng ở

quá trình khử gum bằng phương pháp enzyme

trong công nghiệp hóa đều được xử lý trực tiếp

mà không có khả năng tái sử dụng Vì enzyme

là chi phí chính trong quá trình khử gum, do đó

nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng phát triển các

processes are disposed directly withoutpossibility of reuse As enzyme is the maincost in degumming process, manyresearchers have tried to develop varioustechniques to reuse enzymes and reduce

kỹ thuật khác nhau để tái sử dụng enzyme và

giảm chi phí Chiến lược chung để tái sử dụng

các enzyme là cố định enzyme bằng cơ chất dễ

phục hồi và tái sử dụng

cost The general strategy to reuse enzymes

is to immobilize them with substrates forease of recoverability and reusability

In 2008, Sheelu et al investigated theimmobilization of phospholipase A1 ingelatin hydrogel as well as its stability forRBO degumming The thermostability ofPLA1 was improved by immobilization,and the activity of the immobilizedphospholipase A1 became more pH-sensitive The immobilized enzyme wasused in a spinning basket bioreactor for 6recycles of RBO degumming without loss

of initial enzyme activity P content of thedegummed RBO could be reduced from

400 to 50–70mg/kg in each cycle Aftercharcoal treatment and dewaxing, a secondenzymatic treatment was needed to bringdown the P content to below 5 mg/kg

Năm 2008, Sheelu và cộng sự đã nghiên cứu

sự cố định của enzyme phospholipase A1

trong gelatin hydrogel cũng như tính ổn định

của enzyme phospholipase A1 đối với quá

trình khử gum dầu cám gạo Tính chịu nhiệt

của enzyme phospholipase A1 được cải thiện

bằng cách cố định, và hoạt động của enzyme

phospholipase A1 cố định trở nên nhạy cảm

hơn với pH Enzyme cố định được sử dụng

trong lò phản ứng sinh học quay trong 6 lần

tái khử gum dầu cám gạo mà không làm mất

hoạt tính của enzyme ban đầu Hàm lượng

photpho của dầu cám gạo đã khử gum có thể

giảm từ 400 xuống 50 - 70 mg/kg trong mỗi

chu kỳ Sau khi xử lý bằng than hoạt tính và

khử sáp, cần xử lý bằng phương pháp

enzyme lần thứ hai để giảm hàm lượng

photpho xuống dưới 5 mg/kg The enzyme carrier has also expanded into

nanomaterials such as nanopolymers, as thenanoparticle could provide a larger surfacearea for attachment of enzymes, leading tohigher enzyme loading and could be easilyand rapidly separated from the reactionmedium when placed in a magnetic field.The magnetic nanoparticles could alsoimprove the stability of the immobilizedbiomolecules

Chất mang dùng để cố định enzyme cũng đã

mở rộng thành các vật liệu nano như

nanopolyme, vì hạt nano có thể cung cấp

diện tích bề mặt lớn hơn để gắn các enzyme,

dẫn đến tải lượng enzyme cao hơn, có thể dễ

dàng và nhanh chóng tách khỏi môi trường

phản ứng khi đặt trong từ trường Các hạt

nano từ tính cũng có thể cải thiện tính ổn

định của các phân tử sinh học cố định

In 2013, Yu et al immobilized PLA1 ontomagnetic nanoparticles and achievedcomplete enzyme reusability through theunique separating capability of thesemagnetic nanoparticles Compared to thefree PLA1 process, the immobilized PLA1had a broader pH profile as well asimproved thermostability After 10 cyclesthrough the soybean oil degumming

Năm 2013, Yu và cộng sự đã cố định

enzyme phospholipase A1 vào các hạt nano

từ tính và đạt được khả năng tái sử dụng

enzyme hoàn toàn thông qua khả năng phân

tách độc đáo của các hạt nano từ tính này So

với quy trình sử dụng enzyme phospholipase

A1 tự do thì việc sử dụng enzyme

phospholipase A1 cố định có độ pH rộng hơn

cũng như khả năng ổn định nhiệt được cải

thiện Sau 10 vòng quay qua quy trình khử

gum dầu đậu nành ở 55°C, enzyme

phospholipase A1 cố định vẫn còn giữ lại

được hơn 80% hoạt tính ban đầu

process at 55°C, the immobilized PLA1still possessed >80% of its initial activity

The enzymatic degumming processinvolves interface reactions, thus theblending effect of oil and enzyme hasstrong influence in degumming effects

Quá trình khử gum bằng phương pháp

enzyme liên quan đến các phản ứng bề mặt,

do đó tác dụng hòa trộn của dầu và enzyme

có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hiệu quả khử

gum

Singhania et al investigated theimmobilization of the PLA1 from

Thermomyces lanuginosus and evaluated

the degumming efficiency of theimmobilized enzyme The calcium alginateimmobilized PLA1 showed ability toconquer mass transfer resistance at thelipid-water interface and increase theenzyme catalytic efficiency Although theimmobilized PLA1 was superior inremoving P content compared to its freeform, the residue P content was quite high(57.2 mg/kg for immobilized PLA1 and

Singhania và cộng sự đã nghiên cứu sự cố

định enzyme phospholipase A1 từ nấm

Thermomyces lanuginosus và đánh giá hiệu

quả khử gum của enzyme cố định Enzyme

phospholipase A1 cố định bằng canxi alginat

cho thấy khả năng chống lại sự chuyển khối

ở bề mặt phân cách lipid-nước và tăng hiệu

quả xúc tác của enzyme Mặc dù enzyme

phospholipase A1 cố định có ưu thế loại bỏ

hàm lượng photpho nhiều hơn so với enzyme

phospholipase A1 ở dạng tự do, nhưng hàm

lượng photpho dư lại khá cao (57,2 mg/kg

đối với enzyme phospholipase A1 cố định và

266.7 mg/kg for free PLA1), probably due

to no acid pretreatment before enzymaticdegumming Furthermore, the removal of Pcontent from oil was also accompanied by

a significant reduction in color andrestoration of iodine value to the desiredlevel

266,7 mg/kg đối với enzyme phospholipase

A1 tự do), có thể do không xử lý sơ bộ bằng

axit trước khi khử gum bằng phương pháp

enzyme Hơn nữa, việc loại bỏ hàm lượng

photpho khỏi dầu cũng đi kèm với việc giảm

đáng kể màu sắc và phục hồi giá trị iốt về

mức mong muốn 3.5 Section Summary

Enzymatic degumming is a new way ofdegumming edible oils and has nowbecome an accepted tool in variousvegetable oil refining due to its benefits in

3.5 Tóm tắt

Khử gum bằng phương pháp enzyme là một

phương pháp mới để khử gum dầu ăn và hiện

nay đã trở thành một phương pháp được

chấp nhận trong các quá trình tinh chế các

loại dầu thực vật khác nhau do đem lại nhiều

lợi ích trong việc giảm hàm lượng photpho

và thu hồi dầu Sự sẵn có của các enzyme

phospholipase thương mại như enzyme

phospholipase A1 và enzyme phospholipase

P reduction and oil recovery Theavailability of commercial phospholipasessuch as PLA1 and PLC from Novozymesand DSM/Verenium, respectively, enabledindustrial application of enzymaticdegumming The general enzymaticdegumming process first includes an acid