Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách dầu hạt tía tô giàu omega 3 từ hạt tía tô

Vai trò, ứng dụng trong một số lĩnh vực khác Đã từ lâu, dầu hạt tía tô được sử dụng như một loại dầu ăn, dầu salat, nước sốt, làm phụ gia thực phẩm và chất bảo quản trong các nền văn hóa

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-*** -

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT

TÁCH DẦU HẠT TÍA TÔ GIÀU OMEGA-3 TỪ HẠT TÍA TÔ

Người hướng dẫn : TS Bùi Thị Bích Ngọc

Lớp : 1203

HÀ NỘI, THÁNG 5/2016

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Công nghệ sinh học – Viện Đại học Mở Hà Nội đã giảng dạy cho tôi nhiều kiến thức bổ ích trong thời gian học tập tại trường

Xin cảm ơn các anh chị ở Trung tâm Dầu, Hương liệu và Phụ gia thực phẩm thuộc Viện Công nghiệp thực phẩm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành đề tài

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn ở bên động viên, ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 23 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Vũ Tú Quỳnh Trang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY TÍA TÔ 3

1.2 DẦU HẠT TÍA TÔ 5

1.2.1 Tính chất hóa lý của dầu hạt tía tô 5

1.2.2 Thành phần của dầu hạt tía tô 6

1.2.3 Vai trò của dầu hạt tía tô đối với đời sống con người 7

1.2.3.1 Vai trò, ứng dụng trong lĩnh vực y học 7

1.2.3.2 Vai trò, ứng dụng trong một số lĩnh vực khác 9

1.2.4 Các phương pháp chiết tách dầu hạt tía tô 10

1.2.4.1 Phương pháp ép 10

1.2.4.2 Phương pháp trích ly 13

1.2.4.3 Các phương pháp khác 15

1.2.5 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ dầu tía tô trong và ngoài nước16 1.3 AXIT BÉO KHÔNG THAY THẾ OMEGA-3 18

1.3.1 Giới thiệu về axit béo không thay thế omega-3 18

1.3.2 Nguồn cung cấp axit béo không thay thế omega-3 19

1.3.3 Tác dụng của axit béo không thay thế omega-3 21

PHẦN II - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 NGUYÊN LIỆU,HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 25

2.1.1 Nguyên liệu 25

2.1.2 Hóa chất thí nghiệm 25

2.1.3 Dụng cụ, thiết bị 25

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.2.1 Phương pháp phân tích chất lượng nguyên liệu và sản phẩm 26

2.2.1.1 Xác định độ ẩm hạt tía tô 26

2.2.1.2 Xác định hàm lượng protein 27

2.2.1.3 Xác định hàm lượng tinh bột 29

2.2.1.4 Xác định hàm lượng xelluloza 30

2.2.1.5 Xác định hàm lượng dầu bằng phương pháp Soxhlet 31

2.2.1.6 Xác định chỉ số axít 32

2.2.1.7 Xác định chỉ số peroxyt 33

2.2.1.8 Xác định thành phần axít theo phương pháp AOCS Cele-91 34 2.2.2.Phương pháp công nghệ 35

2.2.2.1 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp khai thác dầu hạt tía tô giàu omega-3 từ hạt tía tô 35

2.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình chiết tách dầu hạt tía tô giàu omega-3 36

PHẦN III - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU HẠT TÍA TÔ 37

3.2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC DẦU HẠT TÍA TÔ 38

3.3 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH TRÍCH LY DẦU HẠT TÍA TÔ 39

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn nguyên liệu đến hiệu suất trích ly dầu hạt Tía tô 40

3.3.2 Nghiên cứu lựa chọn dung môi trích ly 41

3.3.3 Nghiên cứu lựa chọn số lần trích ly dầu hạt tía tô 42

3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất trích ly dầu 43

3.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly dầu tía tô 44

3.3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly dầu 46

3.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 46

3.5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRÍCH LY DẦU HẠT TÍA TÔ 49

KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các chỉ số hóa lý đặc trưng của dầu hạt tía tô 6

Bảng 1.2 Thành phần các axit béo trong dầu hạt tía tô 7

Bảng 1.3 Cấu trúc của axit béo không thay thế omega-3 điển hình 19

Bảng 1.4 Hàm lượng axít béo omega-3 có trong một số loại dầu thực vật 20

Bảng 1.5 Hàm lượng omega-3 của một số loại cá 21

Bảng 3.1 Hàm lượng một số thành phần chính trong hạt tía tô 37

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của các phương pháp khai thác đến hiệu suất thu nhận dầu tía tô 39

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của độ mịn nguyên liệu đến hiệu suất trích ly dầu 40

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của dung môi trích ly đến hiệu suất trích ly dầu 41

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của số lần trích ly đến hiệu suất trích ly dầu 43

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất trích ly dầu 44

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly dầu 45

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly dầu 46

Bảng 3.9 Một số chỉ tiêu chất lượng của dầu hạt Tía tô 47

Bảng 3.10 Thành phần axít béo trong dầu hạt Tía tô 48

Sơ đồ 1.3 Sự chuyển hóa các axit béo omega-3 trong cơ thể người 24

Sơ đồ 3.1 Quy trình công nghệ khai thác dầu hạt Tía tôbằng phương

pháp trích ly 49

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

1

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, đời sống con người ngày càng được cải thiện và nâng cao Con người quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ sức khỏe bằng cách dùng các thực phẩm sạch và cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể Trong những thập niên gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra tầm quan trọng của axit béo không no đa nối đôi omega-3 như axit α-linolenic (ALA), eicosapentaenoic (EPA) và docosahexaenoic (DHA) đối với sức khỏe con người Chúng được chứng minh là giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển trí tuệ của trẻ nhỏ, ngăn ngừa các bệnh tim mạch, thần kinh và trong nhiều liệu pháp điều trị các bệnh ung thư, mất trí nhớ, trầm cảm, Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các nguồn nguyên liệu giàu omega-3 đang là vấn đề được nhiều quốc gia quan tâm Trong đó, thực vật được coi là một ứng cử viên tiềm năng

Trong số các loại dầu thực vật, dầu hạt tía tô có hàm lượng axit béo omega-3 cao nhất (54-65%) Loài thực vật này được trồng phổ biến khắp cả nước, tuy nhiên, chúng chủ yếu được khai thác theo hướng lấy lá làm rau gia

vị hoặc làm thuốc.Hiện nay, việc nghiên cứu và khai thác dầu hạt Tía tô tại Việt Nam vẫn chưa có cơ sở nào thực hiện Các sản phẩm có chứa omega- 3

và omega- 6 đều phải nhập ngoại và có giá bán khá cao Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ chiết tách hỗn hợp axít béo omega-3 dầu từ hạt Tía tô có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm làm đa dạng hóa sản phẩm từ dầu hạt Tía

tô, góp phần cung cấp cho người tiêu dùng nội địa một sản phẩm quý đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng Tía tô Nhận thấy giá trị và tiềm năng phát triển của nguồn nguyên liệu sẵn có này, chúng tôi tiến hành

nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách dầu hạt tía

tô giàu omega-3 từ hạt tía tô”

Mục tiêu đề tài: Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách dầu hạt tía tô

giàu axit omega-3 từ hạt tía tô

2

Nội dung nghiên cứu:

- Phân tích và đánh giá chất lượng nguyên liệu hạt tía tô

- Xác định phương pháp khai thác dầu hạt tía tô giàu omega-3 từ hạt tía

tô

- Xác định các điều kiện công nghệ phù hợp với phương pháp chiết tách dầu hạt tía tô giàu omega-3

- Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách dầu hạt tía tô giàu omega-3

- Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm

3

PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY TÍA TÔ

Tía tô có tên khoa học là Perilla frutescens L Britton, thuộc chi Tía tô (Perilla L.), họ Bạc hà (Lamiaceae), bộ Hoa môi (Lamiales), phân lớp Hoa môi (Lamiidae), lớp Ngọc lan (Magnoliopsida), ngành Ngọc lan (Magnoliophyta)

Tía tôcó nguồn gốc từ vùng núi Ấn Độ và Trung Quốc Chúng được ghi nhận lần đầu trong thư tịch cổ của Trung Quốc vào thế kỷ thứ V-VI và du nhập Nhật Bản vào khoảng thế kỷ thứ VIII-IX Ngày nay, tía tô được nhân trồng ở nhiều nơi như Châu Á, Châu Âu và Châu Mỹ Tại Châu Á, tía tô được trồng hoặc mọc hoang chủ yếu ở vĩ độ từ 36 đến 42 độ vĩ bắc và được trồng hoặc mọc hoang trên núi cao Tía tô được phân bố dọc theo dãy Hymalaya của Ấn độ, Bhutan, Pakistan, Nepal và phía bắc Đông Nam Á như Campuchia, Lào, Myanmar, Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản và Đài Loan[13], [14], [15], [16] Gần đây, tía tô được đưa vào Châu Âu, Nga và Mỹ như một loại cây lấy dầu hoặc cây gia vị trồng trong vườn

Đặc điểm hình thái của cây tía tô: Cây thân thảo mọc đứng, cao 150cm Thân và cành vuông, màu xanh hay tím nhạt, có nhiều lông Lá đơn, mọc đối chéo chữ thập, phiến mỏng, hình trứng rộng hay gần tròn, cỡ 5-15 x 3-10cm, chóp lá nhọn, gốc tù, tròn hay hình nêm, mép xẻ răng cưa to và sâu,

50-2 mặt màu xanh hay tím nhạt, có lông; gân bên 6-8 đôi; cuống lá dài 50-2-5cm, đường kính 1,5-2mm, màu tím xanh Hoa màu trắng hay tím nhạt, mọc thành chùm ở đỉnh cành hoặc nách lá, dài 5-20cm, mỗi đốt mang 2 hoa mọc đối hình chữ thập Hoa lưỡng tính, mọc thẳng hoặc vòng, có cuống dài 1-3mm

Dựa trên đặc điểm hình thái và mục đích sử dụng, tía tô (Perilla

-Perilla frutescens var Crispa: khác với mô tả trên, thân cây gần như

nhẵn hay chỉ có lông rải rác ở

phần non, lá màu tím, xẻ răng cưa

sâu, thân có nhiều nhánh nhỏ, hạt

nhỏ và cứng, đài quả cũng có kích

thước nhỏ hơn Chúng thường

trồng làm thuốc, chưng cất tinh

dầu hoặc làm rau gia vị và rất

được ưa chuộng tại Nhật Ở nước

ta, thứ nàyphân bố ở hầu khắp các tỉnh và thành phố

-Perilla frutescens var Frutescens: đài quả lớn tới 1,1cm, đế và thân có

lông dài, dày, hạt lớn và mềm, có

hàm lượng dầu cao, thường được

trồng lấy hạt, ép lấy dầu Thứ này

phân bố chủ yếu ở độ cao

1300-1600m trên dãy Hoàng Liên Sơn

và một số tỉnh thành như Lào Cai,

Lạng Sơn, Hòa Bình Chúng được

5

dùng phổ biến tại Hàn Quốc

mặt dưới màu tím đỏ, thân xanh có

1.2 DẦU HẠT TÍA TÔ

1.2.1 Tính chất hóa lý của dầu hạt tía tô

Dầu thu được từ hạt tía tô có dạng lỏng, màu vàng nhạt, trong và có mùi thơm, tan nhẹ trong ethanol và không tan trong nước Các chỉ số lý hóa đặc trưng của dầu hạt tía tô được trình bày ở bảng 1.1

1.2.2 Thành phần của dầu hạt tía tô

Trong hạt tía tô, dầu chiếm khoảng 35-45% khối lượng hạt Dầu hạt tía

tô có thành phần chủ yếu là các triacylglycerol Ngoài ra, dầu hạt tía tô còn chứa các axit béo, polyphenol, flavone khác nhau (axit rosmarinic, luteonin, chrysoeriol, quercetin, cacehin, apegenin, shishonin) Trong đó, luteolin là hợp chất phenolic có tác dụng chống oxi hóa và kháng khuẩn mạnh nhất Hàm lượng phenolic trong dầu hạt tía tô đạt khoảng 80,56 ± 1.79µg /g Ngoài ra, trong dầu hạt tía tô còn chứa các hợp chất khác như axit caffeic, axit ascorbic, β-carotene, monotecpen alkaloids, citral, dillapiol, elemicin, limonene, myristicin, axit protocatechuic, perilladehyt, xanthin oxidase, các vitamin và muối khoáng[26]

- Các axit béo trong dầu tía tô gồm axit béo no, axit béo không no một nối đôi và axit béo không no đa nối đôi.Trong đó, axit béo không no thường chiếm tỉ lệ trên 90% Các axit béo không no đa nối đôi có hàm lượng cao nhất

là các axit béo omega như omega-3 (chủ yếu là axit α-linolenic), omega-6 (chủ yếu là axit linoleic) và omega-9 (axit oleic)

7

Bảng 1.2 Thành phần các axit béo trong dầu hạt tía tô[26]

- Ngoài các axít béo, trong thành phần dầu tía tô còn cả Vitamin E Đây

là một chất chống oxi hóa có cấu tạo gồm 4 dạng cấu hình (α, β, δ, γ) của 2 nhóm Tocopherol và Tocotrienol Cũng như nhiều loại dầu thực vật khác, vitamin E trong dầu hạt tía tô thường tồn tại ở dạng đồng phân chính là γ-tocopherol Năm 2012, Ozan Nazim Ciftci và cộng sự đã nghiên cứu và tính được tổng hàm lượng vitamin E trong dầu hạt tía tô là 734mg/kg, trong đó hàm lượng đồng phân γ-tocopherol là 691 mg/kg (chiếm 94,1% tổng hàm lượng vitamin E)

1.2.3 Vai trò của dầu hạt tía tô đối với đời sống con người

1.2.3.1 Vai trò, ứng dụng trong lĩnh vực y học

- Tác dụng trên hệ hô hấp: Năm 2000, Okamoto và cộng sự đã nghiên cứu về sự ảnh hưởng của dầu hạt tía tô với chức năng hô hấp của phổi và sự tạo thành leukotriene B4 (LTB4) và LTC4 bởi bạch cầu trên bệnh nhân hen phế quản Kết quả cho thấy dầu hạt tía tô có tác dụng điều trị bệnh hen vì làm giảm hoạt động của LTB4 và LTC4 sinh ra bởi bạch cầu và cải thiện chức năng hô hấp

- Tác dụng trên bệnh tim mạch: Năm 1999, Ezaki và cộng sự đã làm thử nghiệm lâm sàng về ảnh hưởng của việc sử dụng dầu hạt tía tô trên 20 người cao tuổi ở Nhật Bản trong vòng 3 tháng để đánh giá yếu tố nguy cơ trên

8

bệnh viêm mạch vành và nồng độ axit béo trong huyết tương Kết quả cho thấy có sự giảm cholesterol và triglyxerit trong máu, nồng độ axit α-linolenic (ALA) trong huyết tương tăng từ 0,8% lên 1,6%, nồng độ axit eicosapentaenoic (EPA) từ 2,5% lên 3,6% và axit docosahexanoic (DHA) tăng từ 5,3% lên 6,4% Nghiên cứu của Kim (1989) [10] và Lee cùng các cộng sự (1987) [11] cũng cho ra kết quả tương tự Điều này chứng tỏ dầu hạt tía tô có thể ngăn ngừa các bệnh mạch vành và giảm cục máu đông

- Tác dụng chống viêm: Dầu hạt tía tô giàu axit α-linolenic (ALA), làm giảm hoạt động của AA (axit arachidonic) trên màng tế bào, ức chế sự chuyển hóa axit này, đồng thời ức chế bạch cầu đơn nhân sản sinh cytokines Interleukin-1β và Tumor necrosis factor α (yếu tố hoại tử khối u α), một cytokine có vai trò quan trọng trong phản ứng đề kháng và gây sưng (Biosc Biotechnol Biochem số 68-2004)

- Tác dụng trên não bộ: Với liều lượng cao omega-3,dầu hạt tía tô có tác dụng ngăn chặn hoàn toàn nhiễm độc thần kinh gây ra bởi dopamine Vì Parkinson’s là bệnh gây ra bởi sự gián đoạn của hệ dopamine nên tác dụng này mở ra hướng đi mới trong việc ngăn chặn căn bệnh Parkinson’s Trong một thử nghiệm dùng mô thức quan sát các thay đổi về khả năng nhận thức, học hỏi, ghi nhớ theo tuổi tác, các nhà khoa học đã chia chuột làm 2 nhóm, một nhóm được cho thêm dầu tía tô vào thực đơn và một nhóm chế độ ăn không có α-linolenic Kết quả là nhóm được ăn dầu tía tô có khả năng học hỏi tốt hơn và hoạt động bình thường hơn, không quá khích so với nhóm đối chứng cho ăn uống không có α-linolenic (Journal of Nutrition Số 129-1999)

- Tác dụng với bệnh ung thư: Những thí nghiệm trên động vật đã chứng tỏ rằng dầu hạt tía tô tốt hơn dầu đậu nành và dầu cây rum trong việc

ức chế ung thư vú, ung thư ruột kết và ung thư thận Một thí nghiệm thuộc nhóm nghiên cứu trên với một lượng tương đối nhỏ dầu hạt Tía tô (chỉ chiếm 25% chất béo trong khẩu phần ăn) đã có ý nghĩa chống lại bệnh ung thư ruột

1.2.3.2 Vai trò, ứng dụng trong một số lĩnh vực khác

Đã từ lâu, dầu hạt tía tô được sử dụng như một loại dầu ăn, dầu salat, nước sốt, làm phụ gia thực phẩm và chất bảo quản trong các nền văn hóa châu Á.Điều đó đã được miêu tả trong các tài liệu cổ như “Shen Nong Ben Cao Jing” của Trung Quốc, “Dongeuibogam” của Hàn Quốc và “Engishikiten” của Nhật Bản (Chang, 1995)

Dầu hạt tía tô có đặc tính chống oxy hóa tuyệt vời, do đó, nó được sử dụng rộng rãi để cải thiện kết cấu và tông màu da, ngăn ngừa nếp nhăn, làm trẻ hóa làn da Massage thường xuyên với loại dầu này giúp da trở nên mịn màng, bớt khô và thô ráp Dầu hạt tía tô được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm tẩy da chết, sữa dưỡng thể, kem dưỡng da và muối tắm Dầu hạt tía tô cũng được biết là có đặc tính kháng khuẩn nên còn được sử dụng để hỗ trợ điều trị mụn trứng cá và các bệnh nhiễm khuẩn khác

Ngoài ứng dụng trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm, dầu hạt tía tô còn được sử dụng làm nhiên liệu, là nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất sơn, véc ni, thuốc nhuộm và mực in

Bã hay khô dầu tía tô còn lại sau khi ép chứa 34.8% chất đạm, 4.4% chất béo và nhiều khoáng chất như Calcium 0.56%, Phosphorus 0.47% và Nitrogen 6.14% nên có thể dùng làm thứa ăn gia súc, phân bón

10

1.2.4 Các phương phápchiết tách dầu hạt tía tô

Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp sản xuất dầu hạt tía tô khác nhau, tùy thuộc vào trình độ, quy mô, loại nguyên liệu và mục đích sử dụng mà người ta lựa chọn phương pháp sản xuất thích hợp Dưới đây là một

số phương pháp thường được sử dụng:

1.2.4.1 Phương pháp ép

Hạt tía tô được nghiền, cán thành bột để phá hủy cấu trúc mô, tế bào giúp dầu dễ giải phóng và tạo điều kiện thuận lợi cho các giai đoạn sau của chế biến cơ, nhiệt Bột tiếp tục được hấp, chưng, sấy ở nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để phá vỡ liên kết giữa dầu với các thành phần háo nước, đồng thởi làm thay đổi một phần về mặt hóa học, tăng chất lượng sản phẩm rồi đưa xuống máy ép Khi ép dưới tác dụng của ngoại lực thì nguyên liệu có sự liên kết bề mặt bên trong cũng như bên ngoài của các phân tử Vì vậy làm xuất hiện nhiều quá trình khác nhau nhưng có thể chia ra làm hai quá trình chủ yếu:

a Quá trình xảy ra đối với phần dầu

Đây là quá trình làm thoát dầu ra khỏi các khe vách giữa các bề mặt bên trong cũng như bên ngoài Quá trình xảy ra như sau: dưới tác động của lực nén cơ học, các phần tử chứa dầu bắt đầu biến dạng Các khoảng trống chứa dầu bị hẹp dần và đến khi lớp dầu dồn lại có chiều dày không đổi thì bắt đầu dầu thoát ra Những lớp dầu nằm trên bề mặt bị giữ lại bởi trường lực phân tử, cho nên chúng không linh động Những lớp dầu nằm cách xa bề mặt các phân tử, lực liên kết càng yếu Vì vậy, tốc độ ở giữa dòng dầu bao giờ cũng mạnh hơn ở sát bề mặt phân tử Tốc độ thoát dầu trung bình của dòng dầu phụ thuộc độ nhớt của các lớp dầu và áp suất chuyển động, độ nhớt càng

bé và áp suất chuyển động của các lớp dầu càng lớn, dầu thoát ra từ các khe vách càng nhanh Nhưng cần thấy rằng độ nhớt của dầu chỉ có khả năng làm chậm chứ không ngăn cản sự thoát dầu, do đó đoạn đường chảy dầu càng dài, dầu thoát ra càng chậm Sau khi phần lớn lượng dầu trong các ống thoát ra,

11

đường kính ống bị hẹp lại và nhỏ dần, cho đến khi các phân tử không biến dạng nữa Khi đó, dầu cũng không thoát ra nữa mặc dù lực ép có tăng lên Lượng dầu còn lại trong khô là do chúng định hướng vững chắc, giống như một lớp màng hấp thụ bền vững Chính lượng dầu này đặc trưng cho hàm lượng dầu của khô dầu

b Quá trình xảy ra đối với phần rắn

Khi các phân tử bắt đầu bị biến dạng thì nếu áp lực nén tăng lên, sự biến dạng xảy ra càng mạnh Nhưng khi các phân tử liên kết chặt chẽ với nhau, sự biến dạng không xảy ra nữa Nếu như trong các khe vách không bị giữ lại một ít dầu và áp lực còn có thể tăng lên nữa thì các phần tử nguyên liệu riêng biệt sẽ tạo thành một khối chắc, dính liền nhau Nhưng trên thực tế thì áp lực chỉ đạt đến một giới hạn nhất định, một lượng nhỏ dầu còn lại nằm giữa các chỗ tiếp giáp nhau cho nên khô dầu vẫn có tính xốp Đặc biệt, khi ra khỏi máy ép thì tính xốp lại tăng lên do sự giãn nở của các phần tử sau khi không bị nén nữa

Trong quá trình ép, khi lực nén càng cao sự biến dạng của các phân tử rắn xảy ra càng nhiều, dầu thoát ra càng nhanh và càng kiệt Tuy nhiên khi áp lực ép tăng lên làm tăng áp suất chuyển động của dòng dầu, các ống dẫn dầu nhanh chóng hẹp đi, trở lực của dòng dầu tăng lên làm nảy sinh hiện tượng bịt kín đường thoát dầu Hiện tượng này xảy ra càng rõ rệt đối với trường hợp ép bằng các loại máy ép thủ công và máy ép thủy lực vì nguyên liệu ép luôn luôn

ở trạng thái tĩnh, không được đảo trộn Điều đó cho ta thấy rằng đối với cơ cấu máy ép nhất định, khi áp lực ép vượt qua phạm vi thích hợp đều không đem lại một hiệu quả tách dầu nào Thí dụ đối với máy ép thủ công, sau khi

áp lực đạt đến mức nhất định, dầu chảy ra rất mạnh Nếu tiếp tục tăng áp lực, dầu tiếp tục chảy ra, nhưng đến khi áp lực tăng quá giới hạn chảy dầu, dù cho nguyên liệu còn dầu, dầu cũng không thoát ra nữa Đối với máy ép vít liên tục,

vì nguyên liệu trong máy ép luôn được đảo trộn, hiện tượng tắc ống dẫn dầu hầu

12

như không xảy ra, áp lực ép được tăng dần trong giới hạn thích hợp, tạo điều kiện cho quá trình thoát dầu

Do vậy, hiệu suất của quá trình ép dầu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Loại thiết bị ép: ép thủ công, ép thủy lực hay máy ép vít liên tục

- Phương thức ép: ép kiệt 01 lần hay ép kiệt 02 lần

- Đặc tính cơ học của nguyên liệu ép, những đặc tính kỹ thuật này do các công đoạn chuẩn bị nguyên liệu quyết định như: nghiền, chưng và sấy nguyên liệu để đảm bảo nguyên liệu có kích thước hạt, nhiệt độ, độ ẩm, tính dẻo, tính đàn hồi thích hợp cho quá trình thoát dầu

Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ khai thác dầu thực vật bằng

phương pháp ép được trình bày trong sơ đồ1.1

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ tổng quát công nghệ khai thác dầu thực vật bằng phương

13

Khi đưa vào sản xuất, phương pháp ép thường được sử dụng để tránh

sự có mặt của các dung môi độc hại trong dầu

1.2.4.2 Phương pháp trích ly

Quá trình trích ly dựa trên tính hòa tan tốt của dầu thực vật trong dung môi hữu cơ như xăng, hexan, cloroform,… Đây là một quá trình chuyển khối xảy ra do có sự chênh lệch nồng độ dầu trong nguyên liệu và dòng chảy bên ngoài

Nguyên liệu trước khi đưa vào trích ly cần qua công đoạn sơ chế nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly sau này Thông thường, nguyên liệu được sấy hoặc phơi khô, có thể nghiền nhỏ Đối với hầu hết các nguyên liệu, trước khi trích ly, nguyên liệu được sấy khô hoặc phơi nắng Nhiệt độ sấy và thời gian sấy có ảnh hưởng đáng kể tới chất lượng sản phẩm sau này Vì vậy, cần xác định thời gian và nhiệt độ sấy thích hợp để tránh gây tổn thất cũng như tránh làm biến đổi các thành phần trong nguyên liệu

Để trích ly tốt các sản phẩm dầu, cần phải lựa chọn dung môi thích hợp

và phương pháp trích ly cũng như cần xác định được các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình trích ly như nhiệt độ, thời gian, số lần trích ly, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi,…

Phương pháp trích ly được phân loại theo nhiều cách:

- Theo trạng thái của nguyên liệu, dung môi trong quá trình trích ly, ta có:

+ Trích ly tĩnh (ngâm chiết): ngâm nguyên liệu trong dung môi cho đến khi đạt nồng độ chất hòa tan bão hòa; trong suốt quá trình này, nguyên liệu và dung môi không được đảo trộn

+ Trích ly động: nguyên liệu và dung môi được đảo trộn nhờ cánh khuấy làm tăng sự tiếp xúc giữa hai pha để tăng hiệu suất và giảm thời gian trích ly

Vấn đề lựa chọn dung môi thích hợp cho quá trình trích ly một loại nguyên liệu nhất định là công việc cần thiết và hết sức quan trọng Tính chất căn bản và không thể thiếu được của dung môi trích ly là tính chất hòa tan chọn lọc, nghĩa là dung môi phải hòa tan tốt chất cần tách mà không hòa tan hoặc hòa tan rất ít các cấu tử khác không mong muốn Các loại dung môi thường được lựa chọn cho sản xuất dầu thực vật bằng phương pháp trích ly là: n-hexan, cloroform, diclometan,…

Sơ đồ tổng quát công nghệ khai thác dầu thực vật bằng phương pháp trích ly được trình bày trong sơ đồ1.2

1.2.4.3 Các phương pháp khác

Phương pháp enzim: sử dụng enzim thủy phân để phá hủy thành tế bào

và phân tử liên kết với dầu tạo điều kiện thuận lợi cho dầu thoát ra Các enzim thường được sử dụng là amylase, pectinase, protease, cellulase, hemicellulase,…

Dung môi hữu cơ Trích ly

Li tâm Khô bã

Sản phẩm dầu thực vật

16

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý enzim để tách dầu ra khỏi nguyên liệu: nhiệt độ, pH, loại nguyên liệu có dầu, tỷ lệ enzim/nguyên liệu, thời gian

Tuy nhiên, giá thành của các loại enzim thủy phân rất cao nên đòi hỏi chiphí sản xuất lớn Vì vậy, phương pháp này mới chỉ được áp dụng trên một

số loại nguyên liệu có dầu nhất định như dừa, hướng dương, đậu tương, Ngoài các phương pháp nêu trên, hai phương pháp mới có triển vọng trong công nghệ khai thác dầu thực vật là trích ly bằng CO2 siêu tới hạn (SCE) và phương pháp ép thủy lực có bổ sung CO2 lỏng (GAME) Trong phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn dầu được hòa tan trong CO2 sau

đó được tách ra khỏi nguyên liệu chứa dầu Tuy nhiên, khả năng hòa tan dầu trong CO2 là rất hạn chế và ở một số điều kiện nhất định, do đó phương pháp này không khả thi trong thực tế sản xuất dầu thực vật Trong công nghệ này

CO2 được hòa tan vào trong nguyên liệu trước khi ép Trong đó, việc hòa tan

CO2 làm giảm độ nhớt của dầu nên nâng cao hiệu suất ép Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp là đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, chi phí sản xuất rất cao

Mặc dù có nhiều phương pháp để lựa chọn song hiện nay gần 90% sản lượng dầu sản xuất trên toàn thế giới là sử dụng phương pháp ép do nó có ưu điểm vượt trội: thao tác đơn giản, chi phí sản xuất thấp và độ an toàn cao Phương pháp trích ly có ưu thế sử dụng khi hàm lượng dầu có trong nguyên liệu thấp (<20%) hoặc với nguyên liệu dầu có giá trị và nhạy cảm với nhiệt độ cao

1.2.5 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ dầu tía tô trong và ngoài nước

Tía tô hiện được xem là một cây công nghiệp đa dụng Hạt của nó được

ép để lấy dầu và đây là hiệu quả kinh tế quan trọng nhất của cây Từ hạt lấy được khoảng 35-45% dầu béo

17

Hiện nay, Việt Nam đang tập trung để sản xuất các loại dầu đặc sản có giá trị cao phục vụ cho công nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng nhưng chưa có nghiên cứu cũng như ứng dụng công nghệ sản xuất dầu hạt Tía

tô vào thực tế sản xuất Theo Vũ Xuân Phương (2000), tía tô gồm nhiều giống khác nhau, mọc tự nhiên và được trồng ở nhiều nơi trên cả nước nhưng tập trung nhiều ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Lào Cai, Lạng Sơn, Hòa Bình, Bắc Ninh, Bắc Giang…Ở miền Nam, tía tô được trồng nhiều ở Bình Chánh,

Củ Chi, Hóc Môn Ở miền Bắc, do nhu cầu sử dụng tía tô làm gia vị, cây được trồng quanh năm ở các vùng ngoại thành như Đông Dư ( Gia Lâm); Hoàng Liệt ( Thanh trì); Duyên Hà (Thanh Trì), Hà An ( Giang Biên, Long Biên); Vân Nội ( Đông Anh, Hà Nội )

Tía tô mới chỉ được trồng để làm rau và làm thuốc, hạt chủ yếu để làm giống mà chưa được sử dụng để tách chiết dầu nên sản lượng hạt tía tô còn rất thấp.Người tiêu dùng Việt Nam hiện nay còn rất xa lạ với dầu hạt tía tô, bởi vì chưa có một cơ sở trong nước nào sản xuất dầu hạt tía tô và dầu hạt tía tô cũng chưa từng xuất hiện trên thị trường dầu thực vật ở Việt Nam Việc nghiên cứu thành công quy trình công nghệ khai thác dầu hạt tía tô sẽ thúc đẩy việc tăng diện tích gieo trồng và sản lượng hạt tía tô trong tương lai Trong khi đó, một số nước trên thế giới như Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ đã tập trung xây dựng vùng nguyên liệu hạt tía tô để sản xuất dầu hạt tía tô có chất lượng cao phục vụ cho mục đích thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, Tại Nhật Bản, tía tô được trồng chủ yếu ở tỉnh Hokkai, Miyagi, Fukushima, Nagano, Tokyo, Shiga, Osaka, Nara, Hiroshima, Kyoto, Nagasaki, Wakayama, Kochi, Fukuoka, và Okinawa Sản lượng tía tô hàng năm tại Nhật là 10.000 tấn Ở Nhật Bản, tổng diện tích trồng tía tô năm 1995 vào khoảng 1.030 ha Trong đó, 1/10 diện tích là của vùng Hoccaido [19] Tại Hàn Quốc, tía tô được trồng chủ yếu ở các tỉnh Kangwon, Kyonggi, Kyongsangbuk, Chungchongnam, Chungchongbuk, Chollanam và Jeju Ngoài những ứng dụng trong y học, trong thực phẩm, tía tô còn được sử dụng như

18

một loại cây lấy dầu và cây gia vị Dầu từ tía tô được sử dụng phổ biến tương

tự dầu mè trong chế biến thực phẩm Tía tô được dùng như một trong những thành phần không thể thiếu trong ẩm thực Hàn Quốc [15].Diện tích trồng với mục đích sử dụng làm rau khoảng 850 ha, trong khi đó diện tích trồng để lấy hạt lên tới 24.000 ha năm 2005 ( Báo cáo thường niên của Bộ Nông Lâm Hàn Quốc) Trong những năm gần đây, sản lượng hạt tía tô trung bình hàng năm của Hàn Quốc vào khoảng 45.000 tấn với sản lượng khoảng 800kg/ha

Tại Trung Quốc, tía tô được trồng nhiều ở các tỉnh Yunnan, Zheng Ning, Guangdong và Guangxi Diện tích trồng hàng năm chỉ riêng tại tỉnh Zheng Ning là 110.000 ha với sản lượng hàng năm trên 10.000 tấn Tại nước này, tía

tô là một loại dược thảo cổ truyền trị cảm, nhức mỏi, ho suyễn và tạo hưng phấn Nó cũng là loại gia vị dân dã được sử dụng hết sức phổ biến trong điều chế thuốc đông y cũng như chế biến và bảo quản thực phẩm

Các nước trên cũng là những nước sản xuất dầu hạt tía tô chủ yếu của thế giới, trong đó Trung Quốc là nước sản xuất lớn nhất Công nghệ khai thác dầu hạt tía tô khá hiện đại Ngoài phương pháp ép, một số công ty còn ứng dụng công nghệ trích ly bằng CO2 siêu tới hạn [24] Công suất của một số công ty sản xuất dầu hạt tía tô ở Trung Quốc khá lớn: công ty thực phẩm bột Bắc Kinh (150 tấn/năm), công ty dược phẩm Thẩm Dương (1.000 tấn/năm), công

ty Jashi - Liaoning -Trung Quốc (200 tấn/năm), công ty Sơn Tây - Trung Quốc (10.000 tấn/năm),…[25]

1.3 AXIT BÉO KHÔNG THAY THẾ OMEGA-3

1.3.1 Giới thiệu về axit béo không thay thế omega-3

Axit béo không thay thế là các axit béo mà cơ thể không thể tự tổng hợp được, chỉ có thể lấy từ thực phẩm bên ngoài Trong đó, Omega-3 chính là một họ axit béo không thay thế rất quan trọng đối với cơ thể người [4]

Axit béo omega-3(ω-3) là một họ các axit béo không no đa nối đôi, chúng có nối đôi C=C ở vị trí cacbon thứ 3 tính từ đầu methyl của chuỗi phân

tử axit béo Tên gọi axit béo omega

phân tử của nó có đầu là nhóm cacboxyl:

và đuôi là nhóm methyl:

là cacbon omega Khoả

3 cacbon thì gọi là omega

omega-3 Trong các axit béo omega

(ALA), axit eicosapentaenoic (EPA) và axit

Cơ thể con ngườ

có thể có được ALA thông qua ch

EPA và DHA Tuy nhiên, hi

i axit béo omega-3 được giải thích là do trong c

u là nhóm cacboxyl: - COOH (vì vậy mới guôi là nhóm methyl: -CH3 Nhóm methyl đuôi có chứa cacbon

ảng cách từ cacbon omega đến nối đôi gầ

i là omega-3 và axit béo có cấu trúc loại này g

g các axit béo omega-3, quan trọng nhất là axit (ALA), axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA)

ời không thể tự tổng hợp được axit béo omega

c ALA thông qua chế độ ăn uống và sử dụng nó đEPA và DHA Tuy nhiên, hiệu suất tổng hợp EPA chỉ đạt 5-10% và DHA là

ứng nhu cầu của cơ thể, do đó cần cung c

u trúc của axit béo không thay thế omega-3 điể

Công thức cấu tạo

u từ thực vật chỉ chứa các axít béo không no có m

ó, chúng chỉ có omega-3 họ α-linolenic (ALA, C18:3)

u axit béo omega-3 là dầu hạt tía tô, dầu hạt lanh, d

19

i thích là do trong cấu trúc

i gọi là axit béo)

a cacbon được gọi

ần nhất nếu có

i này gọi là axit béo

t là axit α-linolenic docosahexaenoic (DHA)

c axit béo omega-3 nhưng

ng nó để tổng hợp ra 10% và DHA là

20

Bảng 1.4 Hàm lượng axít béo omega-3 có trong một số loại dầu thực vật [9]

TT Dầu thực vật Hàm lượng axit béo omega-3 (% so với

TFA có trong dầu thực vật)

Ngoài ra, một số loại rau xanh như súp lơ xanh, rau bina, cải xoăn, rau diếp,…và các loại trái cây như dâu tây, mâm xôi cũng chứa một lượng omega-3 đáng kể

- Nguồn gốc từ động vật:

Cá được coi là nguồn cung cấp axit béo không thay thế omega-3 truyền thống cho con người Omega-3 trong cá chủ yếu là axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA).Năm 2008, Patterson đã công bố hàm lượng axit béo omega-3 trên các đối tượng cá ngừ, cá hồi, cá thu, cá mòi và cá trích

21

Bảng 1.5 Hàm lượng omega-3 của một số loại cá [9]

Cá và dầu cá là nguồn cung cấp omega-3 dồi dào cho con người, song

cá không tự tổng hợp được omega-3 mà thu nhận từ thức ăn (tảo và sinh vật phù du) Chính vì vậy, các vi tảo cũng được coi là một nguồn tiềm năng để sản xuất omega-3 Các loại vi tảo như Crypthecodinium cohnii và Schizochytrium rất giàu axit docosahexaenoic (DHA), tảo nâu (tảo bẹ) chứa nhiều axit eicosapentaenoic (EPA)

1.3.3 Tác dụng của axit béo không thay thế omega-3

Hiện nay, các axit béo không thay thế omega-3 như axit α-linolenic (ALA), axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA)đang được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất bởi chúng có ảnh hưởng tích cực đến sức khỏe con người và động vật

Axit docosahexaenoic (DHA) đặc biệt quan trọng đối với chức năng của não 60% trọng lượng não người là chất béo, trong đó DHA chiếm trung bình 15-20%, tức là DHA chiếm từ 9-12% trọng lượng não của chúng ta Khi phân tích cấu trúc của não, các nhà khoa học thấy nó nằm trong thành phần cấu trúc màng tế bào thần kinh nên DHA còn được gọi là “gạch xây não người” Các nhà hóa học còn cho rằng, chế độ ăn giàu omega-3 là một trong

22

những yếu tố quan trọng giúp tổ tiên loài người trở thành người khôn ngoan (Homo sapiens) Thai nhi và trẻ nhỏ từ 0-2 tuổi có nhu cầu rất lớn về acid béo omega-3 vì cơ thể trẻ không thể tổng hợp DHA đủ nhanh để đáp ứng cho sự phát triển nhanh của não và võng mạc Một nghiên cứu của Đan Mạch đã xác nhận, những thai phụ dùng nhiều thức ăn có omega-3 sẽ sinh con có cân nặng tốt và ít khi bị sinh non Trẻ được nuôi bằng sữa mẹ trong ít nhất 9 tháng sẽ tiếp thu được khá nhiều omega-3, chất lượng trí tuệ sau 20-30 năm sẽ cao hơn những trẻ ít được bú mẹ

Nhiều công trình nghiên cứu chứng tỏ omega-3 làm giảm lượng triglycerid máu, giảm loạn nhịp tim, giảm tỷ lệ bệnh động mạch vành, giảm chứng nhồi máu cơ tim Người ta nhận thấy người Eskimo hiếm bị bệnh động mạch vành (động mạch vành bị hẹp bít do cặn mỡ) và dân tộc này ăn rất nhiều

cá có chứa acid béo omega-3 Từ năm 1963-1967, toàn bộ người Eskimo ở vùng Greenland chỉ có ba người bệnh động mạch vành Một nghiên cứu lớn ở Pháp cho thấy, những bệnh nhân có chế độ ăn giàu omega-3 có tỷ lệ tử vong trong vòng 2 năm sau nhồi máu cơ tim thấp hơn so với người theo chế độ Hội Tim mạch Mỹ khuyến cáo Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy, omega-3 giúp cơ thể tăng sức chịu đựng những thay đổi về nhịp tim, bảo vệ tim không

bị loạn nhịp Trong các họ axit béo omega-3, axit α-linolenic (ALA) có hiệu quả cao nhất trong điều trị bệnh tim mạch

Những tác động của omega-3 đến hành vi ứng xử cũng được chứng minh khá rõ Người ta đã thử loại bỏ hết omega-3 trong thức ăn của chuột và nhận thấy chúng đã thay đổi hoàn toàn hành vi sau vài tuần: trở nên lo lắng, hoảng hốt khi gặp hoàn cảnh khó khăn, thậm chí còn giảm cả hoạt động đùa nghịch với nhau Ngược lại, chế độ ăn giàu omega-3 của người Eskimo ở Bắc cực (16g dầu cá/ngày) sẽ làm tăng chất lượng của vùng não cảm xúc (tăng bài tiết các chất dẫn truyền thần kinh liên quan đến nghị lực và tính khí vui vẻ)

23

Omega-3 có khả năng ngăn chặn phản ứng quá mức của hệ miễn dịch gây ra các chứng viêm Nhóm nghiên cứu làm việc tại trường Đại học Dundee (Anh) đã mời 97 người mắc bệnh viêm đa khớp có độ tuổi từ 37-78 tham gia vào nghiên cứu về tác động của omega-3 với chứng viêm khớp bớt cứng và sưng Nhóm người này được sử dụng những thực phẩm giàu omega-3 trong 9 tháng liên tục Lượng omega-3 cung cấp cho họ tương ứng với 2,2g EPA và DHA Kết quả cho thấy 59% trong số họ đã giảm được 30% lượng thuốc AINS (thuốc chống viêm không có steroit) phải sử dụng Không chỉ vậy, bệnh còn có những dấu hiệu thuyên giảm rõ rệt [5]

Tiến sĩ Rasida của Viện đại học Rutgers và Trung tâm nghiên cứu ung thư Meinorial đã nghiên cứu tác dụng của dầu mỡ cá đối với ung thư vú và nhiếp hộ tuyến của chuột Kết quả là dầu mỡ cá chặn đứng sự này nở của nhọt ung thư Theo kết quả nghiên cứu của Trường Đại học Chichigan, dầu mỡ cá làm ngừng sự tăng trưởng của tế bào ung thư vú ở người được cấy trên chuột trong phòng thí nghiệm Các cuộc nghiên cứu tương tự ở Trường thuốc của Viện Đại học Rochester và Cornell đều cho ra kết quả như trên Tiến sĩ Kamtali kết luận: kết quả nghiên cứu cho thấy omega-3 có những đặc tính đáng được nghiên cứu và phát huy để nó trở thành loại thuốc ngừa và chống một số loại ung thư [23]

Nhóm axit béo omega-3 có vai trò quan trọng trong cấu trúc da và đặc biệt là tầng sừng, vì chúng ngăn ngừa hiện tượng mất nước giữa các lớp da,

do đó giúp da mềm mại, tươi trẻ

Axit α-linolenic (ALA) trong cơ thể, nhờ các hệ enzim đã chuyển hóa axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA) bằng cách bổ sung các nguyên tử cacbon và giảm độ bão hòa Động vật có vú chỉ có khả năng loại bỏ hydro từ các nguyên tử cacbon có chứa liên kết đôi và nhóm cacboxyl (sơ đồ1.3.) Quá trình oxy hóa các axit béo diễn ra trong ty thể hoặc peroxisome