Đề Tài : Nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu béo và bột bơ loại béo từ trái bơ (avocado)

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ : NGHIÊN CỨU CÔNGNGHỆ SẢN XUẤT DẦU BÉO VÀ BỘT BƠ LOẠI BÉO TỪ TRÁI BƠ (AVOCADO Nội dung: - Giới thiệu kết quả khảo sát thành phần hoá học nguyên liệu, sự thay đổi hàm lượng dầu theo thời gian. - Sau thu hái, tạo sản phẩm trung gian pure trái bơ. Khảo sát khả năng tách dầu của các loại enzym và chất dầu trái bơ. - Khảo sát quá trình sấy bột bơ sau tách dầu. Nghiên cứu sản xuất bột dinh dưỡng và xây dựng tiêu chuẩn sản phẩm.

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

–––––––––––––––––––––––––––––––

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ

Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNGNGHỆ SẢN XUẤT DẦU BÉO

VÀ BỘT BƠ LOẠI BÉO TỪ TRÁI BƠ (AVOCADO)”

Chủ nhiệm Đề tài: VÕ TẤN HẬU

7319

23/4/2009

Hà Nội, 12-2008

1 TỔNG QUAN

1.1 Cơ sở pháp lý/xuất xứ của đề tài

Đây là đề tài tự đề xuất và thực hiện theo hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 140.08.RD/HĐ-KHCN được ký kết giữa Bộ Công Thương và Viện Công nghiệp Thực phẩm ngày 04/02/2008 (phụ lục 1)

1.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Trước đây trái bơ chủ yếu sử dụng ăn tươi và một phần nhỏ dùng chế biến sốt guacamole thì ngày nay các sản phẩm chế biến từ trái bơ đa dạng hơn nhiều như: bơ khoanh đông lạnh, purê bơ, kem bơ, bột trái bơ và đặc biệt là sản xuất dầu trái bơ có giá trị kinh tế cao Loại dầu này hiện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mỹ phẩm như là tác nhân giữ ẩm, lọc tia tử ngoại có hại cho da và giúp vết thương mau lành do khả năng tái tạo tế bào Ngoài ra các chuyên gia dinh dưỡng còn cho rằng dầu trái bơ tốt cho sức khỏe hơn dầu hướng dương cũng như dầu olive và nó được xếp hạng thứ 5 trong danh sách những dầu tuyệt hảo vì là tác nhân chống cholesterol Gần đây, các nhà dinh dưỡng cũng đã chứng minh khả năng làm giảm trọng lượng cơ thể (giảm cân) và giảm cholesterol của bột trái bơ loại béo trong mô hình thực nghiệm trên chuột Tuy nhiên hiện bột bơ loại béo sau quá trình trích ly dầu hiện vẫn chưa tận dụng làm thức ăn cho người mà chủ yếu dùng làm thức ăn gia súc

Ở nước ta cây bơ được trồng lần đầu tiên ở tỉnh Lâm Đồng do người Pháp đưa vào từ những năm 1940 Hiện nay những vùng sản xuất bơ chủ yếu ở nước ta thuộc các tỉnh như Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, Lâm Đồng, DakNong và DakLak với tổng diện tích 40.000 ha đang thu họach Mùa vụ chính thu họach trái bơ từ tháng 5 đến tháng 10 trong đó cao điểm từ tháng 6 đến tháng 8 và giá cả không ổn định, từ 8.000 đến 10.000

Cho đến nay trái bơ trong nước chưa được bảo quản và chế biến ở quy mô công nghiệp mà chỉ được dùng chủ yếu làm sinh tố bơ với nhu cầu không ổn định Do giá cả thấp vào mùa vụ chính đã làm nản lòng người trồng trọt, họ không còn muốn thu họach trái lúc cao điểm do không bù đủ chi phí nhân công

Với mong muốn góp phần nâng cao giá trị sử dụng trái bơ, một loại trái cây có giá trị kinh tế cao nhưng chưa được nghiên cứu bảo quản và chế biến có hệ thống ở nước ta, thiết nghĩ nhiệm vụ nghiên cứu đề tài là điều cần thiết

1.2.2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất dầu trái bơ đạt tiêu chuẩn sử dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và bột trái bơ loại béo có hàm lượng chất xơ cao

- Sử dụng bột trái bơ loại béo này làm nguồn nguyên liệu đầu vào trong quy trình sản xuất bột dinh dưỡng giàu chất xơ

1.3 Đối tượng và nội dung nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phần ăn được của trái bơ Từ phần ăn được này chúng tôi sẽ nghiên cứu công nghệ khai thác dầu trái bơ và tận dụng phần bã sau khi tách dầu để sản xuất bột trái bơ loại béo cũng như bột dinh dưỡng có hàm lượng chất xơ cao

1.3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, khảo sát nguyên liệu trái bơ Tạo sản phẩm trung gian purê bơ

- Nghiên cứu lựa chọn loại enzyme thích hợp nhằm gia tăng hiệu suất thu hồi dầu và tối ưu hóa các thông số quá trình

- Nghiên cứu tách dầu từ dịch sau xử lý enzyme và khảo sát các chỉ tiêu hóa lý

- Quy trình tạo sản phẩm bột bơ loại béo

- Nghiên cứu ứng dụng bột bơ loại béo vào sản xuất bột dinh dưỡng có hàm lượng chất xơ cao

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1 Tình hình trồng trọt, sản lượng và sử dụng trái bơ

1.4.1.1 Nguồn gốc phân bố, phân loại [1]

Theo các nhà khoa học, đa số các giống bơ hiện nay đều có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới Trung Mỹ như Mexico, Guatemala và quần đảo Antilles vì các khảo cứu người ta thường phát hiện những cây bơ mọc hoang dại trong những xứ này Cây

bơ được xếp vào loại thực vật có hoa, hai lá mầm và gồm rất nhiều giống thuộc họ Long não (Lauraceae) Phần lớn các giống trồng thương mại đều thuộc vào giống Mexico, giống Guatemala và giống Antilles (West Indian) Giống Guatemala và West

indian (Antilles) được xếp vào loài Persea americana Mill, giống Mexico được xếp vào loài Persea drymyfolia với các đặc tính quan trọng như sau:

Bảng 1 Đặc điểm phân biệt ba giống bơ

anique

Mỏng khoảng 0,8

mm

không sát thịt trái

Chịu rét tốt, chất lượng tốt

Guatemala Không

hôi

Dày từ 1,8mm

vào cơm

Chịu rét khá tốt

Antilles Không

hôi

Trung bình

từ 1,5mm

chín lắc kêu

Chịu nóng, chịu mặn tốt

1.4.1 2 Đặc điểm thực vật

lá một phần hoặc rụng hết khi cây trổ hoa, những đặc tính này chỉ có tính cách tạm thời

vì sau đó chồi non lại phát sinh ngay Trên đa số giống lá già chỉ rụng dần trong một thời gian khá dài vào mùa xuân nên cây lúc nào cũng xanh lá Lá lúc còn non thường

có lông mịn, màu hơi đỏ hoặc màu đồng nhưng đến khi trưởng thành, lá có màu xanh láng và dài Chiều dài lá rất thay đổi từ hình thuẫn đến hình dao Chóp lá thường bén nhọn nhưng có vài giống chóp lá hơi tròn

Hoa có màu xanh nhạt, hoặc xanh vàng, thường phát sinh thành chùm trên đoạn cuối cánh quả Khi hoa nở, hoa có đường kính 12-14mm Hoa có 12 nhị, nhưng chỉ có

9 nhị hoạt động, mỗi nhị mang 4 túi phấn Hoa chỉ có một nhụy và một tâm bì chứa một tiểu noãn Đa số các bộ phận của hoa có lông mịn

Trái bơ có trọng lượng và hình dáng khác nhau tùy giống: tròn, trứng, quả lê, thuỗn Trái có ba phần rõ rệt: vỏ thịt và hạt Bề dày và cấu tạo của vỏ thay đổi tùy giống Trái của những giống thuộc chủng Mexico thường có vỏ mỏng và láng, chủng Guatemala và Antilles thường có vỏ dày hơn Có giống trái vỏ sần sùi, có giống vỏ láng và đôi khi có sớ gỗ Màu sắc của vỏ trái biến động từ màu xanh sáng, màu xanh nhạt, xanh vàng, hoặc tím đến tím sẫm khi trái chín Thịt trái thường có màu vàng kem, vàng bơ, hoặc màu vàng sáng, có giống cho thịt trái có màu vàng xanh ở sát phần vỏ trái Thịt trái có hàm lượng dầu béo rất cao so với các loại trái khác

Hạt được 2 lớp vỏ lụa bao bọc, gồm có hai tử diệp hình bán cầu Giữa hai tử diệp có phôi hạt nằm về phía cuống trái, và khi hạt nẩy mầm, cây mầm sẽ mọc thẳng từ dưới lên theo trục thẳng đứng của hạt Mặt ngoài tử diệp (nội nhũ) trơn láng hoặc sần sùi tùy theo giống và hình dạng cũng biến động khá nhiều

Tỷ lệ giữa vỏ, thịt và hạt của trái cũng tùy thuộc nhiều vào giống; chẳng hạn như ở giống Lula, hạt chiếm đến 25% trọng lượng trái

1.4.1.3 Lịch sử trồng trọt

Bơ là một loại cây có nguồn gốc từ Mexico và Trung Mỹ Những nhà thám hiểm Tây Ban Nha xa xưa đã ghi lại rằng cây bơ được trồng từ Mexico đến Peru Nó được đưa vào Jamaica và Tây Ban Nha vào thế kỷ 17, đến California vào thế kỷ 19 Việc trồng bơ với mục đích thương mại bắt đầu tại California và Florida vào những năm 1930, sau đó là Ixrael, Nam Phi và Chi Lê Theo thống kê của tổ chức Lương nông Thế giới (FAO) [2], toàn thế giới có 63 nước sản xuất trái bơ với tổng diện tích 392,5 ngàn ha, tổng sản lượng 3,2 triệu tấn Các nước sản xuất chủ yếu và sản lượng trái bơ giai đoạn từ 2001-2005 như bảng 2

Bảng 2 Sản lượng trái bơ tươi của thế giới giai đoạn 2001-2005 (tấn)

trong đó cao điểm từ tháng 6 đến tháng 8 Hiện nay có khoảng 28 giống bơ đang được

trồng ở nước ta nhưng phổ biến nhất là loại sáp trái dài vỏ xanh, sáp trái dài vỏ tím và

sáp trái tròn vỏ xanh

1.4.1.4 Thành phần hóa học và sử dụng

Trái bơ là một trong những loại trái cây rất giàu chất dinh dưỡng Các khảo sát

hóa học cơm trái bơ đã được nhiều tác giả nghiên cứu và kết quả cho thấy rằng hàm

lượng protein, carbohydrat và lipid thay đổi tùy theo vùng sinh thái (nhiệt đới hay cận

nhiệt đới), giống bơ, độ chín cũng như thời gian thu hái Ngoài ra cơm trái bơ còn chứa

12 loại vitamin và nhiều khoáng chất cần thiết cho cơ thể con người Đặc biệt nó còn là

nguồn giàu β-sitosterol giúp giảm cholesterol, lutein có thể ngăn chặn ung thư đại tràng

và glutathion giúp cơ thể chống lại các chất sinh ung thư (bảng 3) [1, 4]

Bảng 3 Thành phần dinh dưỡng chính của 100 g cơm trái bơ tươi (USDA)

Thành phần dinh dưỡng chính

Protein Chất béo Carbonhydrat tổng -Xơ (dietary fiber)

g

2,2 17,0 6,0 1,5

Chất khoáng

Kali Phospho Canci Manhê Sắt

mg

340-723 20-80 10-15 40-60 0,5-2

Vitamin

β-caroten Vitamin B2 Vitamin B1 Cholin Folacin Vitamin C Vitamin E

Phytochemical

β-sitosterol

Ngoài giá trị dinh dưỡng, trái bơ còn có một số tác dụng dược lý đã được ghi nhận Theo y học cổ truyền nước ta [5], trái bơ có vị ngọt bùi, tính mát, nhiều chất dinh dưỡng, dễ tiêu hóa, làm cân bằng thần kinh, phục hồi sức khỏe, giúp an thai và ổn định

dạ dày, gan mật Kết hợp cơm trái bơ với mật ong và nghệ vàng dùng điều trị bệnh đau

dạ dày Nếu kết hợp cơm trái bơ với mật ong và hoa nhài là bài thuốc giúp cân bằng thần kinh Cơm trái bơ còn được sử dụng điều trị vết thương và kích thích mọc tóc Nó còn được sử dụng như một loại thực phẩm kích thích tình dục, thuốc điều kinh và trị bệnh lỵ, tiêu chảy [6]

Cơm trái bơ còn là nguồn cung cấp các chất trao đổi bậc hai có tác dụng phòng ngừa bệnh tật (chemopreventive agents) Các khảo sát hóa học cho thấy nó chứa hai nhóm hợp chất chính yếu là phenol và alkanol với nhiều hoạt tính sinh học thú vị Phenol là các hợp chất có một hoặc nhiều nhóm hidroxyl gắn trực tiếp trên vòng hương phương và thường hiện diện nhiều trong các loại rau quả Nhiều kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học cho thấy rằng các hợp chất này có tính kháng oxid hóa, giải độc, góp phần ngăn ngừa và giảm thiểu nguy cơ gây ra nhiều chứng bệnh khác nhau như tim mạch, ung thư, rối loạn tiêu hóa Khảo sát của Torres và cộng sự đã xác định được hàm lượng hợp chất phenol trong cơm trái bơ từ 1100 mg đến 1800 mg với các chất tiêu

biểu là (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2) và một số dẫn xuất axit benzoic như protocatechuic (3) [7]

O

OHOH

Một nhóm hợp chất khác cũng được xác nhận hiện diện trong cơm trái bơ là các alkanol với hoạt tính sinh học khá đa dạng Kết quả khảo sát thành phần hóa học kết

hợp sàng lọc hợp chất sinh học của nhiều tác giả cho thấy persenon A (4) có tác dụng

ức chế hoạt động của enzyme Acetil-CoA Carboxylase, một enzyme tối quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp axit béo và sự hoạt động thái quá của enzyme này sẽ gây

tích lũy mỡ ở người [8] Hợp chất này còn có tính kháng viêm do ức chế sự hình thành

tính ức chế sự tổn thương gan với 3 alkanol đã được xác định là

(2E,5E,12Z,15Z)-1-hidroxiheneicosa-2,5,12,15-tetraen-4-on (5), 2,12,15-trien-4-on (6) và (5E,12Z)-2-hydroxi-4-oxoheneicosa-5,12, -dien-1-yl acetat (7) [6]

(2E,12Z,15Z)-1-hydroxiheneicosa-HO

OO

Cơm trái bơ còn có hoạt tính ức chế sự phát triển của tế bào ung thư đại tràng

và vai trò của các chất có hoạt tính sinh học hòa tan trong chất béo đã được xác định [11] Kết quả khảo sát phần không xà phòng hóa của dầu cơm trái bơ cho thấy nó chứa hàm lượng cao nhóm carotenoid (lutein, zeaxanthin) cũng như vitamin E và chính những chất này đóng vai trò quan trọng cho hoạt tính nói trên

Trước đây trái bơ chủ yếu sử dụng ăn tươi và một phần nhỏ dùng chế biến sốt guacamole (có nguồn gốc từ Mexico và hiện nay rất phổ biến ở Châu Âu, Châu Mỹ) do nhiều khó khăn trong bảo quản và chế biến loại trái cây này Nếu các hợp chất trao đổi thứ cấp như đã trình bày có nhiều hoạt tính sinh học quý, tạo nên khả năng phòng chống bệnh tật vốn có ở cơm trái bơ thì ngược lại các hợp chất này lại là yếu tố chủ yếu tạo nên khó khăn trong chế biến nhằm đa đạng hóa các sản phẩm cũng như khắt phục tính mùa vụ của loại trái cây này Hai vấn đề chủ yếu mà các nhà chế biến trái bơ gặp phải đó là sự biến đổi màu nhanh chóng và vị đắng của sản phẩm phát sinh khi tiếp xúc với nhiệt Kết quả nhiều khảo sát khoa học cho thấy rằng cùng hiện diện diện với các hợp chất phenol trong cơm trái bơ là enzyme polyphenol oxidase (PPO) có khả

năng xúc tác cho phản ứng oxi hóa phenol thành quinon và các polime mang màu nâu đậm (hình 1) Vị đắng là do sự hình thành các alkanol trong quá trình thanh trùng sản

sản phẩm chế biến ảnh hưởng nghiêm trọng

R

OH

PPO O + 2R

Hình 1 Phản ứng oxit hóa phenol dưới xúc tác PPO

Cùng với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, nhiều giải pháp khắt phục những trở ngại trên đã được giải quyết và ngày nay các sản phẩm chế biến từ trái bơ trên thị trường đa dạng hơn nhiều Từ cơm trái bơ người ta có thể chế biến thành các sản phẩm như: bơ khoanh đông lạnh, purê bơ, kem bơ, bột trái bơ và đặc biệt là sản xuất dầu trái

bơ có giá trị kinh tế cao Loại dầu này hiện được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp

mỹ phẩm như là tác nhân giữ ẩm, lọc tia tử ngoại có hại cho da và giúp vết thương mau lành do khả năng tái tạo tế bào Từ dầu trái bơ có thể hydrogen hóa để tạo ra sản phẩm giống như bơ có màu xanh nhạt được gọi tên là avocado butter Sản phẩm này cũng có tính chất sàng lọc ánh sáng và giữ ẩm tốt cho da, đặc biệt đối với da khô và da bị thương tổn Nó còn thể hiện khả năng trải mỏng tốt trên da nên là thành phần lý tưởng cho các loại kem massage Theo ghi nhận của cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), hiện có trên 240 loại sản phẩm mỹ phẩm có dùng dầu trái bơ hoặc avocado butter trong công thức với hàm lượng từ 0,1-50% Thêm vào đó, các khảo sát hóa học dầu trái bơ cho thấy nó có thành phần axit béo tương tự dầu olive (Bảng 4) nên hiện nay nó được sử dụng thay thế dầu olive trong các công thức chế tạo nước sốt salat [12] Ngoài ra các chuyên gia dinh dưỡng còn cho rằng dầu trái bơ tốt cho sức khỏe hơn dầu hướng dương và dầu olive và nó được xếp hạng thứ 5 trong danh sách những dầu tuyệt hảo vì là tác nhân chống cholesterol [13]

Bảng 4 Thành phần acid béo trong dầu trái bơ so sánh với dầu olive (%)

(không tinh luyện)

Dầu olive (không tinh luyện) [14]

45 – 75

5 – 15 0,5 – 3

0 7,83 1,1 1,9 78,7 8,3 0,9 Trái bơ còn là nguồn cung cấp chất xơ cho con người Chất xơ thực phẩm là một trong những thành phần thực phẩm không bị thủy phân bởi hệ enzyme tiêu hoá và chúng thường có nguồn gốc từ sản phẩm nông nghiệp như trái cây, rau, củ, … Nhiều kết quả nghiên cứu khoa học gần đây cho thấy tiêu dùng chất xơ trong bữa ăn hàng ngày rất có lợi cho sức khỏe, góp phần làm giảm nguy cơ mắc các chứng bệnh mãn tính như béo phì, tim mạch, tiểu đường, rối loạn tiêu hóa, viêm loét ruột kết và ung thư đại tràng [15] Tuy nhiên do tính tiện lợi của các loại thực phẩm chế biến sẵn trong xã hội công nghiệp hiện đại, hàm lượng chất xơ do con người thu nhận được từ nguồn thực phẩm tươi ngày một giảm đi Kết quả nghiên cứu của các nhà dinh dưỡng cho thấy bột trái bơ loại béo có khả năng làm giảm trọng lượng cơ thể (giảm cân) và giảm cholesterol trong mô hình thực nghiệm trên chuột [16] Cũng theo nghiên cứu này, hàm lượng protein và chất xơ của bột trái bơ loại kiệt béo bằng phương pháp trích ly dung môi lần lượt là 12,8% và 43,4 %, trong đó 75% chất xơ là không hòa tan (celulose và lignin) và 25% hòa tan (hemicelulose và pectin)

Theo Hiệp Hội bệnh tiểu đường Mỹ (ADA) [17], hàm lượng chất xơ khuyến nghị cho một người trưởng thành khoảng 25-30 gam/ngày cũng như trong một dịch vụ thực phẩm (1 cup = 253 gam) nếu có chứa dưới 2,5 gam chất xơ gọi là kém; từ 2,5-4,9 gam chất xơ là tốt và trên 5 gam chất xơ gọi là cao

1.4.2 Kỹ thuật khai thác dầu thực vật và sự phát triển

Có hai phương pháp phổ biến lấy dầu từ nguồn nguyên liệu thực vật là ép cơ học và trích ly bằng dung môi với hexan là dung môi được sử dụng phổ biến Tuỳ thuộc vào hàm lượng dầu trong nguyên liệu mà các nhà chế biến có thể chọn lựa một trong hai kỹ thuật trên hoặc phối hợp cả hai phương pháp nhằm mục đích đạt hiệu suất

thực vật được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện nay được minh họa như trong hình 2

Dầu thô thu được từ quá trình trên phải trải qua quá trình tinh luyện gồm các công đoạn: khử gum (loại phosphatid và chất nhầy), trung hòa (loại các acid béo tự do), tẩy màu và cuối cùng là khử mùi trước khi sử dụng được cho chế biến thực phẩm [20] Tuy nhiên theo nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, dầu thu được bằng phương pháp

khoảng 80% các chất có hoạt tính sinh học trong dầu, đặc biệt là các phytosterol và

NghiềnChưng sấyÉpBánh dầu

Dầu ép Tách lắng Lọc

Dầu + d môi

Trích ly

Dầu thô

Bánh dầu+d môi Bánh dầu Thu hồi d môi

Hình 2 Phương pháp phổ biến trích dầu từ nguyên liệu có dầu

vitamin mà còn có thể tạo thành các acid béo dạng trans không tốt cho sức khoẻ con người [21] Để khắt phục tình trạng này, một phương pháp khác được thay thế là ép

tinh luyện nhưng hiệu suất thu hồi dầu rất thấp, hiệu quả kinh tế không cao Hiện nay trên thị trường có hai loại dầu ép nguội được bán ở hầu hết các cửa hàng thực phẩm sức khỏe là dầu extra virgin oil với chỉ tiêu chất lượng chủ yếu là hàm lượng acid béo

tự do (FFA) <1% và dầu virgin oil với hàm lượng acid béo tự do (FFA) từ 1-2% Cả

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, nhiều nhược điểm của quy trình khai thác dầu trên đã được nhìn nhận như: tiêu hao nhiều năng lượng, dễ gây cháy nổ

và gây ô nhiễm môi trường do sự phát tán của các dung môi hữu cơ cũng như chi phí đầu tư ban đầu cao, không thích hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở các nước chậm và đang phát triển Từ đó nhiều nổ lực tìm kiếm quá trình mới thay thế đã được nhiều nhà khoa học thực hiện Khởi đầu là việc dùng nước như là dung môi thay thế hexan phát triển vào những năm 1950 [22] Quá trình này đã khắt phục được nhược điểm về an toàn cháy nổ và ô nhiễm môi trường cũng như cho phép trích đồng thời dầu

và protein có trong hạt Tuy nhiên nó không thể áp dụng vào sản xuất ở quy mô công nghiệp do hiệu suất thu hồi dầu rất thấp Kế đến là công trình nghiên cứu của Sherba và cộng sự khi sử dụng enzyme thủy phân với mục đích phân đoạn dầu và protein từ hạt đậu nành không loại béo nghiền mịn vào những năm 1970 và dầu giải phóng ra được trích bằng eter dầu hỏa Phương pháp này cũng được thực hiện tiếp theo bởi Fullbrook trên hạt cải dầu cho hiệu suất tăng khoảng 50% và hạt đậu nành cho hiệu suất thu hồi dầu đạt đến 90% Bằng cách tiếp cận này, kết quả nghiên cứu trên hạt hướng dương, hạt bông vải, nhân cọ dầu đều cho thấy hiệu suất thu hồi dầu tăng đáng kể khi xử lý nguyên liệu bằng các enzyme thích hợp

sau khi xử lý enzyme hạt có dầu đã giới hạn việc áp dụng phương pháp này trong công nghiệp và nước trở thành dung môi tối ưu cho các nhà nghiên cứu phát triển vào thập niên 1980 [23-24] Nhiều kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực này cho thấy hiệu suất thu hồi dầu phụ thuộc vào các yếu tố quá trình như: tỷ lệ nước so với cơ chất (W/S), pH

dung dịch, loại enzyme sử dụng cũng như nhiệt độ và thời gian trích ly và các yếu tố này luôn thay đổi tùy theo bản chất cơ chất sử dụng Ngày nay có thể nói rằng quá trình trích dầu bằng nước kết hợp với xử lý enzyme nguyên liệu cùng với ly tâm dịch sau xử

lý có khả năng thay thế hoàn toàn kỹ thuật ép và trích ly bằng dung môi trong khai thác dầu thực vật và quy trình quy mô công nghiệp đầu tiên đã được áp dụng trong khai thác

dầu từ trái olive [25]

1.4.3 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài

1.4.3.2 Nước ngoài

Tương tự như các loại hạt có dầu, dầu trái bơ cũng được tách bằng phương

pháp ép bột trái bơ khô rồi trích ly tiếp theo bằng dung môi hữu cơ [26, 27] Dầu thô thu được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực mỹ phẩm và dùng chế tạo avocado butter

Cùng với sự phát triển kỹ thuật mới trong khai thác dầu thực vật, kỹ thuật trích bằng nước cũng được nghiên cứu áp dụng khai thác dầu từ trái bơ Khởi đầu là nghiên cứu của Buenrostro và cộng sự sử dụng enzyme trích ly dầu vào năm 1986 [28] Bằng phương pháp tối ưu hóa cổ điển, các tác giả đã xác định được các thông số tối ưu của quy trình trích dầu khi xử lý purê trái bơ với enzyme α-amylase: tỷ lệ enzyme/cơ chất =

hiệu suất thu hồi dầu đạt 70% khi ly tâm dung dịch sau xử lý enzyme 19.680 vòng/phút

Năm 1987, Werman và cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và nồng

độ muối NaCl trong trường hợp ly tâm cố định tại 9.600 vòng/phút [29] Kết quả khảo

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước thêm, pH và số vòng ly tâm đến hiệu suất thu hồi dầu từ trái bơ cũng được thực hiện bởi Bizimana và cộng sự vào năm 1993 [30] Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi dầu cao nhất đạt được với tỷ lệ nước/cơ chất = 5 lần, pH = 5,5 và số vòng ly tâm = 19.680 vòng/phút

Trong công nghiệp hiện nay, dầu trái bơ cũng có thể sản suất ở dạng extra virgin oil hay virgin oil bằng phương pháp ép nguội hoặc trích ly trong môi trường nước rồi phân tách dầu bằng ly tâm hay còn gọi là sự phân tách ly tâm [31] Phương pháp phân tách ly tâm sản xuất dầu trái bơ trong công nghiệp hiện nay được minh họa như trong hình 3

Hình 3 Sản xuất dầu bơ bằng phương pháp phân tách ly tâm

Trái bơNghiền thôNghiền mịnHỗn hợp

Ly tâm

(cả vỏ và hạt)

(hỗn hợp cả vỏ, hạt và cơm)Nước nóng

Dầu thôLọc tinh

RửaTách nướcDầu trái bơ

Chất rắn

Thức ăn gia súc

Bã thải + nước

Chất rắnThức ăn gia súc

Nước thải

Xử lý

Hình 3 Sản xuất dầu bơ bằng phương pháp phân tách ly tâm

Ngoài ra, các nghiên cứu ức chế quá trình hóa nâu gây ra bởi enzyme PPO của các sản phẩm chế biến từ trái bơ, đặc biệt là sản phẩm purê và guacamole cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm Khởi đầu là nghiên cứu của bates [32] khi dùng natri bisulfit và acid ascobic cho thấy chúng có tác dụng ức chế sự hóa nâu khi lưu trữ sản

khảo sát của Soliva và cộng sự [33] cho thấy acid ascobic kết hợp với acid sorbic cho

2 THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu

Dùng phương pháp mô hình hóa toán học kết hợp các phương pháp phân tích

hóa học và phân tích thiết bị để tối ưu hóa các thông số quá trình công nghệ cũng như

phân tích các chỉ tiêu sinh hóa nguyên liệu và sản phẩm Cụ thể như sau:

2.1.1 Xây dựng quy trình nghiên cứu

2.1.2 Phương pháp phân tích

- Phân tích hàm lượng chất béo bằng trích Soxhlet 24h, dung môi sử dụng là

eter dầu hỏa

Thêm bột đậu nành, bột sữa gầy và phụ gia

Trái bơTồn trữ Tách cơmNghiền

Tách nước

Dầu trái bơ

Sấy

Bột trái bơ loại béo

Phối trộn Sấy Bột dinh dưỡng

Hình 4 Sơ đồ quy trình công nghệ nghiên cứu

- Xác định nitơ tổng bằng phương pháp Kjeldahl Hàm lượng protein được tính bằng cách nhân lượng nitơ tổng với hệ số quy đổi 6,25

phương pháp thủy phân acid Xác định chất xơ tổng (TDF) bằng phương pháp trọng lượng theo AOAC 45.4.07 Từ đó carbohydrat tổng được tính bằng tổng của lượng đường tổng, lượng tinh bột và chất xơ tổng

- Xác định chỉ số acid và hàm lượng acid béo tự do theo TCVN 6127:1996

- Xác định chỉ số peroxit theo TCVN 6121:1996

- Xác định hàm lượng chất không xà phòng hóa theo TCVN 6123-1:1996

- Xác định thành phần acid béo bằng sắc ký khí theo AOCS Ce1e-91

- Xác định thời hạn sử dụng sản phẩm theo tiêu chuẩn ASTM F1980

Ngoài ra chúng tôi cũng sử dụng phần mềm EXCEL trong tính toán và xử lý các số liệu thực nghiệm cũng như chương trình DESIGN-EXPERT trong thiết kế thực nghiệm và tối ưu hóa các thông số quá trình

2.1.3 Phương pháp thực hiện

Xử lý nguyên liệu dùng phân tích:

Trái bơ tươi mua về (2kg) dùng dao bỏ vỏ và hạt Cơm trái bơ tươi được xắt thành những lát mỏng rồi lấy 20 g để xác định hàm ẩm, phần còn lại trải thành lớp

đến khô rồi xây mịn thành bột dùng để phân tích các chỉ tiêu hàm lượng chất béo, protein, đường tổng, tinh bột, chất xơ tổng và tro

Tồn trữ trái sau thu hái:

khoảng 500 gam xử lý như trên để xác định thời gian cho hàm lượng lipid tối ưu

độ phòng rồi đem ly tâm tách dầu Loại nước còn trong phần dầu thu được bằng

Trọng lượng dầu thu được

Sấy bột trái bơ loại béo:

Bột bơ thu được sau quá trình tách dầu có thể phối trộn trực tiếp để tạo bột dinh dưỡng hoặc sấy tạo bột trái bơ loại béo và lưu trữ nhằm đảm bảo ổn định nguyên liệu đầu vào sau này Quá trình sấy bột bơ loại béo được thực hiện bằng phương pháp sấy đối lưu với thiết bị sấy trong phòng thí nghiệm

- Điều kiện sấy

- Yếu tố khảo sát và đánh giá:

+Yếu tố đánh giá: Thời gian sấy (độ ẩm sản phẩm cuối cùng 5%)

Phương pháp thử lão hóa tăng tốc:

Khi đưa một sản phẩm thực phẩm ra thị trường yêu cầu đầu tiên là phải xác định được thời hạn sử dụng sản phẩm vì nếu sau thời gian này, sản phẩm có khả năng

bị suy giảm chất lượng và gây độc hại cho người tiêu dùng Để có số liệu thực tế về thời hạn này ở nhiệt độ thường, một sản phẩm phải mất rất nhiều thời gian trước khi đến được người tiêu dùng Giải pháp khắt phục trong trường hợp này là thử nghiệm lão hóa tăng tốc ở nhiệt độ cao, từ đó suy ra thời hạn sử dụng sản phẩm ở nhiệt độ thường

Nguyên lý: Kỹ thuật thử nghiệm lão hóa tăng tốc dựa trên giả định rằng các

phản ứng hóa học, kể cả các quá trình phân hủy vật chất tuân theo phương trình Arrhenius về ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Cụ thể khi tăng nhiệt độ lên

Tính toán:

Việc tính tốc độ lão hóa tăng tốc (AAR) và thời gian lão hóa tăng tốc (AATD) tại một nhiệt độ xác định trong thời gian sử dụng sản phẩm mong muốn là 1 năm theo phương trình sau:

AAR = Q10 (1)

AATD = DRTA/AAR (2)

Trong đó:

AATD Accelerated Aging Time Duration: Khoảng thời gian thử nghiệm tăng tốc DRTA Desired Real Time Aging: Sự lão hóa theo thời gian thực mong muốn

Từ phương trình (1) và (2), tương quan giữa thời gian và nhiệt độ thử nghiệm

với thời hạn sử dụng sản phẩm mong muốn là 1 năm như trong bảng 5

Bảng 5 Tương quan giữa nhiệt độ và thời gian thử nghiệm tăng tốc

Trong thử nghiệm này chúng tôi chọn thời gian lão hóa mẫu dầu trái bơ là 38

acid béo tự do (FFA) và chỉ số peroxid (Pv) Yêu cầu hai chỉ tiêu này phải đạt tiêu chuẩn dầu virgin oil (FFA ≤ 2% và Pv ≤ 20 meq/kg)

((AAT – AT) /10)

Ghi chú: Mỗi thí nghiệm trong phần 3.2.3 trên được thực hiện 3 lần Kết quả

là trung bình của 3 lần thí nghiệm đã nêu

2.2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng cho nghiên cứu

2.2.1 Thiết bị và dụng cụ

- Máy khấy từ và máy ly tâm phòng thí nghiệm (tốc độ 6000v/phút)

- Tủ sấy đối lưu cưỡng bức và sấy chân không

- Máy đốt và cất đạm bán tự động

- Hệ thống chiết Shoxlet

- Các dụng cụ thủy tinh như bình cầu, erlen, …

2.2.2 Nguyên vật liệu và hóa chất

- Trái bơ: Mua tại chợ đầu mối nông sản và chúng có nguồn gốc từ tỉnh Daklak Trái bơ được thương lái thu gom và chở về thành phố Hồ Chí Minh

- Các loại hóa chất dùng trong quy trình công nghệ được mua tại Cửa hàng Hóa Nam, 239/4-Lý Thường Kiệt-Tp Hồ Chí Minh

- Chế phẩm Enzym thương mại của Hãng Novozym mua tại Công ty TNHH

TM & DV Nam Giang, 133/11-Hồ Văn Huê-Tp Hồ Chí Minh Theo công bố của nhà sản xuất, đặc tính của các enzyme dùng trong nghiên cứu như trong bảng 6

Bảng 6 Đặc tính của các enzyme dùng nghiên cứu