Nghiên cứu công nghệ sản xuất hỗn hợp axit béo không no, không thay thế omega 3 và omega 6 từ nhân hạt hồ đào

Dầu hồ đào không chỉ được sử dụng trực tiếp làm dầu ăn bổ dưỡng mà còn được sử dụng làm nguyên liệu cung cấp các axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 để sản xuất mỹ phẩm,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS BÙI QUANG THUẬT

2 TS CUNG THỊ TỐ QUỲNH

HÀ NỘI - NĂM 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan trước Hội đồng chấm luận văn cao học, các nghiên cứu và kết quả đạt được trong đề tài này là hoàn toàn trung thực và do chính tôi thực hiện Các số liệu, kết quả của các công trình nghiên cứu khác được tham khảo đã có trích dẫn tài liệu tham khảo đầy đủ

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Xác nhận của người hướng dẫn Người viết cam đoan

PGS.TS Bùi Quang Thuật Lê Bình Hoằng

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Quang Thuật - Viện Công nghiệp Thực phẩm và TS Cung Thị Tố Quỳnh - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Viện Đào tạo Sau đại học, Khoa, Bộ môn, các thầy cô Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích

Xin cảm ơn Ban Lãnh đạo, các phòng ban trong Viện Công nghiệp thực phẩm

và đặc biệt là các đồng nghiệp thuộc Trung tâm Dầu, Hương liệu và Phụ gia thực phẩm

đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn

Xin cảm ơn tập thể Lớp Cao học công nghệ thực phẩm khoá 2008 - 2010, gia đình và người thân đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt khoá học này

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010

Học viên cao học

Lê Bình Hoằng

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục ảnh, sơ đồ

MỞ ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu về cây hồ đào 3

1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ hồ đào trong nước và trên thế giới 6

1.5 Giới thiệu về axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 18

1.6 Tác dụng của axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6

đối với con người

2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu 28

2.1.3 Dụng cụ, thiết bị 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1.5 Xác định hàm lượng dầu bằng phương pháp Shoxlet 34

2.2.1.6 Xác định thành phần axít béo theo phương pháp AOCS Ce1e-91 35

2.2.1.9 Xác định điểm nóng chảy trong ống mao dẫn hở 37

2.2.1.10 Phương pháp định tính urê trong sản phẩm hỗn hợp omega-3 và

omega-6

38

2.2.2.1 Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình khai

thác dầu hồ đào bằng phương pháp ép kiệt 01 lần

38

2.2.2.2 Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình thủy

phân dầu hồ đào bằng phương pháp hóa học

39

2.2.2.3 Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình làm

giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 bằng phương pháp tạo phức

với urê

41

2.2.3 Tối ưu hóa các quá trình bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 44

2.2.4 Sơ đồ khối các công việc được tiến hành trong Đề tài luận văn 45

3.1 Khảo sát lựa chọn chủng loại nhân hạt hồ đào cho sản xuất hỗn hợp axít

béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6

46

3.2 Nghiên cứu công nghệ khai thác dầu hồ đào 47

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mịn nguyên liệu đến hiệu suất ép dầu 48

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian chưng đến hiệu suất ép dầu 49

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hiệu suất ép dầu 49

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 53

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 54

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 55

3.2.4 Tối ưu hóa quá trình thủy phân dầu hồ đào bằng phương pháp quy

hoạch thực nghiệm

55

3.3 Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 61

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ urê/hỗn hợp axít béo thu được sau

quá trình thủy phân dầu hồ đào đến hiệu suất tách

61

3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ cồn/hỗn hợp axít béo đến hiệu suất tách 62

3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tách 63

3.3.4 Tối ưu hóa quá trình làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6

bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

63

3.4 Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm hỗn hợp axít béo không no,

không thay thế omega-3 và mega-6 của đề tài

70

3.4.3 Phân tích dư lượng urê, kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo

Trang Bảng 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ hạt hồ đào của các nước trên thế giới 7

Bảng 1.2 Các chỉ số hóa lý của dầu hồ đào 9 Bảng 1.3 Thành phần axít béo trong dầu hồ đào 9 Bảng 1.4 Thành phần các axít béo không no, không thay thế có trong một số

loại dầu thực vật

10

Bảng 1.5 Axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 điển hình 18

Bảng 3.1 Thành phần của nhân hạt hồ đào 46 Bảng 3.2 Thành phần axít béo của dầu hồ đào 47 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của độ mịn nguyên liệu đến hiệu suất ép dầu 48

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian chưng đến hiệu suất ép dầu 49

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hiệu suất ép dầu 50

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến hiệu suất ép dầu 51

Bảng 3.7 Kết quả phân tích dầu hồ đào thô 51

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 54

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 54

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân dầu hồ đào 55

Bảng 3.11 Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng 56

Bảng 3.12 Ma trận qui hoạch thực nghiệm 56

Bảng 3.14 Xác định giá trị các hệ số hồi qui 57

Bảng 3.15 Kết quả phân tích chất lượng hỗn hợp axít béo thu được sau quá

trình thủy phân dầu hồ đào

59 Bảng 3.16 Ảnh hưởng của tỷ lệ urê/hỗn hợp axít béo thu được sau quá trình 62

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức 63

Bảng 3.19 Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng 64

Bảng 3.20 Ma trận qui hoạch thực nghiệm 64

Bảng 3.22 Xác định giá trị các hệ số hồi qui 65

Bảng 3.23 Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm hỗn hợp axít

béo omega-3 và omega-6

70

Bảng 3.24 Thành phần axít béo của sản phẩm hỗn hợp omega-3 và omega-6 70

Bảng 3.25 Kết quả phân tích dư lượng urê, kim loại nặng và thuốc bảo vệ

thực vật nhóm clo hữu cơ trong sản phẩm hỗn hợp omega-3 và omega-6

71

Bảng 3.26 Kết quả phân tích chỉ số peroxyt của sản phẩm hỗn hợp axít béo

omega-3 và omega-6

72

Hình 1.1 Các hình ảnh về cây hồ đào (Juglans regia L.) 4

Hình 3.1 Biểu đồ bề mặt đáp ứng giữa hiệu suất thủy phân dầu hồ đào với

nồng độ cồn, thời gian và nhiệt độ thủy phân

58

Hình 3.2 Biểu đồ bề mặt đáp ứng giữa hiệu suất tạo phức với tỷ lệ urê/hỗn hợp

axít béo, tỷ lệ cồn/hỗn hợp axít béo và nhiệt độ

66

Sơ đồ 1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu thực vật bằng phương pháp ép 13

Sơ đồ 1.2 Qui trình tổng quát công nghệ sản xuất dầu thực vật bằng phương

pháp trích ly

15

Sơ đồ 1.3 Sự chuyển hóa của các axít béo omega-3 trong cơ thể con người 21

Sơ đồ 1.4 Qui trình tổng quát công nghệ thủy phân dầu thực vật bằng phương

pháp hoá học

23

Sơ đồ 2.1 Qui trình tổng quát công nghệ làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và

bằng phương pháp tạo phức với urê

42

Sơ đồ 2.2 Sơ đồ khối các công việc được tiến hành trong Đề tài luận văn 45

Sơ đồ 3.1 Qui trình công nghệ khai thác dầu hồ đào bằng phương pháp ép kiệt

Sơ đồ 3.3 Qui trình công nghệ làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 67

Sơ đồ 3.4 Qui trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo không no, không thay

thế omega-3 và omega-6 từ nhân hạt hồ đào

69

AA Axít arachidonic

AGL Axít gamma linoleic

ALA Axít α-linolenic

DGLA Axít dihomo-gamma-linoleic

KPH Không phát hiện

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam, dầu thực vật ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người, khi mức sống của người dân ngày càng cao thì nhu cầu sử dụng dầu thực vật càng tăng mạnh Có thể nói dầu thực vật đang thâm nhập sâu trong từng bữa ăn

và trong phong cách ăn uống của người dân Việt chúng ta Năm 2000, mức tiêu thụ bình quân dầu thực vật chỉ đạt 2,3 kg/người nhưng đến năm 2008 mức tiêu thụ này

đã lên đến 7,0 kg/người Do vậy, trong thời gian gần đây, ngành chế biến dầu thực vật của nước ta đã có bước phát triển mạnh mẽ với mức tăng trưởng hàng năm trên 20% [1] Sản lượng dầu thực vật trên cả nước năm 2009 đạt được khoảng 600 nghìn tấn Chúng ta không chỉ mở rộng và phát triển mạnh mẽ loại dầu ăn thông dụng (cooking oil) mà còn quan tâm phát triển các loại dầu đặc sản có giá trị cao (dầu salad, dầu chức năng) để phục vụ cho các món ăn cao cấp và làm nguyên liệu cho công nghiệp dược phẩm, thực phẩm chức năng Ví dụ như dầu màng gấc, dầu hạt bí, dầu hồ đào (dầu óc chó),…

Cây hồ đào có tên khoa học là Juglans regia L., có xuất xứ từ vùng

Hymalaya, sau được trồng phổ biến rộng khắp, sang cả Châu Âu và đã được du nhập vào nước ta từ rất nhiều năm trước Hạt hồ đào còn được gọi là hạnh đào, hoàng đào, óc chó, cát tuế tử,… Bộ phận có giá trị nhất của cây hồ đào nằm ở nhân hạt vì nó có chứa dầu 60-75% (trọng lượng khô) - loại dầu có những thành phần rất giá trị Đó là các axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6, chiếm 57-

78 % so với tổng các axít béo trong dầu Dầu hồ đào không chỉ được sử dụng trực tiếp làm dầu ăn bổ dưỡng mà còn được sử dụng làm nguyên liệu cung cấp các axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 để sản xuất mỹ phẩm, thực phẩm chức năng và dược phẩm Nhiều công trình khoa học đã chứng minh tác dụng dược lý của loại dầu này như hỗ trợ chữa bệnh rối loạn chuyển hoá lipit, huyết áp cao, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu,…

Nước sản xuất dầu hồ đào lớn nhất thế giới là Trung Quốc nhưng Mỹ lại là nước sử dụng loại dầu này nhiều nhất Hàng năm, Mỹ phải nhập khẩu từ Trung Quốc và các nước khác hàng nghìn tấn nhân hạt hồ đào để sản xuất hỗn hợp omega-

3 và omega-6 Viên nang omega-3 và omega-6 của Mỹ được lưu hành trên toàn thế giới với giá rất cao 75.000-100.000 đồng/vỉ 30 viên Trong khi đó, tại thị trường Việt Nam đã và đang xuất hiện ngày càng nhiều các sản phẩm dược phẩm và thực phẩm chức năng có chứa omega-3 và omega-6 nhưng hầu hết chúng đều được nhập

từ nước ngoài hoặc được sử dụng dưới dạng nguyên liệu thô Các sản phẩm này bước đầu đã lấy được lòng tin của người tiêu dùng và đã chiếm được một thị phần đáng kể trong thị trường dược phẩm và thực phẩm chức năng Việt Nam

Xuất phát từ những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ

sản xuất hỗn hợp axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 từ nhân hạt hồ đào (Juglans regia L.)”

Mục đích của Đề tài:

Xây dựng được qui trình công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 từ nhân hạt hồ đào cho hiệu suất thu nhận và chất lượng sản phẩm cao

Yêu cầu của Đề tài:

- Nghiên cứu công nghệ khai thác dầu hồ đào

- Nghiên cứu công nghệ thuỷ phân dầu hồ đào

- Nghiên cứu công nghệ làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6

- Phân tích và đánh giá chất lượng nguyên liệu, bán sản phẩm và sản phẩm đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về cây hồ đào

Cây hồ đào là loại cây lâu năm có nguồn gốc ở vùng Hymalaya và hiện được trồng nhiều nhất ở Trung Quốc, Mỹ và Ấn Độ Hồ đào có 8 chi và có khoảng

70 loài Hồ đào tái sinh bằng hạt tốt Cây mọc nhanh: một năm có thể có 0,4-0,6 m;

5 năm có thể cao 2-3 m; 25 năm có thể cao 15 m hay hơn Có nhiều cây hồ đào có thể cao tới 30 m, đường kính thân đạt tới 1-2 m Cây mọc từ 2 đến 10 năm có thể ra hoa kết quả tuỳ giống sớm hay muộn Sau 4-10 năm năng suất quả tương đối ổn định và cao Cây có thể sống 300-400 năm [6]

Hồ đào có thân gỗ lớn, rụng lá mùa đông Mầm non có lông Lá kép lông chim lẻ dài 13-30 cm, lá chét 5-6 đôi, hình trứng thuôn, nguyên hay hơi có răng, gần như không cuống, dài 7,5-20 cm, có 15-20 đôi gân Hoa đơn tính cùng gốc, có

lá bắc sớm rụng Cụm hoa đực dạng đuôi sóc, hoa đực có 30-40 nhị Cụm hoa cái gồm 1-3 hoa Bầu 1 ô, một noãn thẳng Quả hạch, bầu dục, màu xanh, nhẵn hay có lông, đường kính 3-4 cm Hạt có 2-4 thuỳ và nhăn nheo như óc con chó, chứa nhiều dầu, không nội nhũ Vỏ quả nạc, khi chín không nứt Mô tả về hồ đào được thể hiện trong hình 1.1

Hồ đào rụng lá tháng 11-12, ra lá non tháng 3, trổ hoa tháng 4-5 và quả chín tháng 9-10 Đây chính là thời điểm thu hoạch hạt hồ đào Hồ đào ưa sáng, thuộc hệ thực vật á nhiệt đới và ôn đới, chịu lạnh Vùng phân bố có nhiệt độ bình quân năm

từ 8 đến 180C là thích hợp nhất Hồ đào là cây chịu khô, lượng mưa năm thích hợp nhất là 400-1.200 mm, tuy nhiên cây vẫn sinh trưởng bình thường ở những nơi có

độ ẩm không khí cao và lượng mưa trên 1.500 mm của vùng nhiệt đới và á nhiệt đới [4] Cây hồ đào sinh trưởng tốt ở nơi đất sâu, thoát nước, đất trung tính hay hơi kiềm ở thung lũng núi đá vôi Mọc nhanh, 2 năm sau khi trồng đã bắt đầu có hoa Sau 4 năm, năng suất mới ổn định

Hồ đào có thể được trồng thẳng bằng hạt, bằng cây con, cắm cành, cành chiết

và ghép mắt Phương pháp trồng phổ biến là trồng hồ đào bằng hạt Hạt giống được

chọn từ những cây cao sản có tuổi 10-15 trở lên Quả sau khi thu hoạch, cần đánh đống nơi râm mát cho nứt vỏ để dễ tách hạt Hạt có thể bảo quản trong cát ẩm từ 40 đến 60 ngày Trước khi gieo cần ngâm hạt khoảng 1 tuần hoặc ủ ấm cho đến khi nứt nanh Gieo hạt vào mùa mưa Sau một năm có thể đánh cây con đi trồng Hố trồng phải đào trước ít nhất là nửa tháng để cho hả đất và khử trùng, kích thước hố 40 x

40 x 40 cm và có bón lót Việc chăm sóc hồ đào cũng như các cây công nghiệp và cây ăn quả khác Để đạt được năng suất cao 10-15 tấn/ha, người ta thường trồng hồ đào bằng gốc ghép và áp dụng các biện pháp thâm canh

Hình 1.1 Các hình ảnh về cây hồ đào (Juglans regia L.)

1.2 Công dụng của cây hồ đào

Từ rất nhiều thế kỷ trước, vỏ quả xanh, lá và vỏ cây hồ đào được sử dụng để nhuộm vải sợi cho nhiều màu nâu khác nhau Vỏ quả còn được dùng để sản xuất than hoạt tính Lá hồ đào còn được dùng làm thuốc se da, sát trùng, bổ và lọc máu Đôi khi lá cũng được dùng để chưng cất hương liệu Gỗ hồ đào được đánh giá cao trong kỹ nghệ sản xuất báng súng, tàu thuyền, máy bay, đặc biệt phần lúp (các u lồi) dùng làm các đồ mỹ nghệ quý giá vì có vân đẹp Ngoài ra, cây hồ đào còn được

sử dụng làm cây chủ thả cánh kiến Đông y xem hồ đào là vị thuốc nhuận táo, ôn phế, bổ khí huyết, chữa hư hàn, ho suyễn Thường người ta dùng với liều lượng từ

10-20g dưới dạng thuốc viên hay thuốc sắc Hồ đào là vị thuốc quý trong các thang thuốc về bổ thận, tráng dương, có tác dụng an thần [4]

Trung bình 1kg hạt hồ đào có khoảng 80 hạt Nhân chiếm 40% trọng lượng hạt, có các thành phần chính: dầu 60-75%, protein 15-16%, hydratcacbon 10-11%, hàm lượng tro 15%, các chất khoáng (Mg, Mn, P, Fe, ) và các vitamin như A, B2,

C và E, Hạt hồ đào là một trong 14 thực phẩm tốt nhất trong cuốn sách “Siêu thực phẩm” của TS Steven Pratt do hàm lượng axít béo omega-3 và omega-6 cao hơn so với các loại cây cho hạt như hạt dẻ, hạt điều, hạnh nhân,…

Ngoài ra, tác dụng của dầu hồ đào đối với da đã được biết đến và ngày nay

nó cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất mỹ phẩm Dầu hồ đào là thành phần chính của các sản phẩm kem dưỡng da, kem chống nhăn và chống lão hoá bởi đặc tính giữ ẩm cũng như khả năng phản ứng với các gốc tự do (theo Espin và cộng sự., 2000) [18] Việc sử dụng dầu hồ đào cho mục đích mỹ phẩm vì lý do hàm lượng axít béo không no cao và đặc biệt là axít linoleic và linolenic (theo Karleskind, 1996) [21] Những axít béo này không thể thiếu trong các công thức nước gội đầu, dầu tắm và các loại kem dưỡng da

Các nghiên cứu mới đây cho thấy trong hạt hồ đào có chứa một loại hoóc môn có tên là melatonin, có tác dụng phòng chống bệnh ung thư và các bệnh về tim mạch Melatonin là một loại hoóc môn giúp điều tiết chu kỳ ngủ và thức ở người Melatonin là nội tiết tố do tuyến yên sinh ra khi trời tối hoặc tắt đèn Hoạt động sản xuất hoóc môn này sẽ ngừng ngay khi có ánh sáng tới mắt [28]

Theo Giáo sư Tiến sỹ khoa Thần kinh Russel J Reiter thuộc Trung tâm nghiên cứu sức khoẻ của trường Đại học Texas ở San Antonio “Các thành phần trong hạt hồ đào sẽ làm giảm đáng kể bệnh ung thư, làm chậm hoặc giảm bớt sự hư hỏng của các tế bào thần kinh trong quá trình lão hoá như bệnh mãn tính về hệ thần kinh làm cho các cơ bị rung và yếu - bệnh Parkinson, bệnh tâm thần hay mất trí nhớ

- bệnh Alzheimer và làm giảm các bệnh có liên quan đến tim mạch” Ấn phẩm xuất

bản trên tạp chí Dinh dưỡng: Tạp chí Quốc tế về cơ sở và ứng dụng khoa học dinh

dưỡng với tiêu đề nghiên cứu “Melatonin trong hạt hồ đào và khả năng chống ôxi

hoá trong máu”

Melatonin lần đầu tiên được miêu tả có trong ngô, khoai tây và cà chua tuy nhiên với một lượng rất nhỏ Hồ đào chứa lượng melatonin lớn hơn rất nhiều nên nó

có nhiều tác dụng Melatonin được xem như là chất giúp con người có khả năng ngủ tốt hơn Ban đêm tuyến yên trong não tiết ra melatonin nhiều hơn ban ngày Khi con người già đi lượng melatonin tiết vào ban đêm giảm đi, thường gây ảnh hưởng đến giấc ngủ nên trong các thang thuốc chống mất ngủ bao giờ cũng có nhân hạt hồ đào Gốc tự do tăng lên trong khi hàm lượng melatonin lại giảm đi khi con người có tuổi Các nhà khoa học Mỹ đã thí nghiệm khi thêm melatonin vào khẩu phần của chuột con thì chúng có khả năng ngăn chặn sự hình thành của bệnh đục mắt Như vậy, việc phát hiện hồ đào chứa melatonin có ý nghĩa rất quan trọng

1.3 Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ hồ đào trong nước và trên thế giới

Nguyên liệu nhân hạt hồ đào ở Việt Nam rất sẵn có trên thị trường và được nhập khẩu chủ yếu từ Trung Quốc với số lượng lớn, giá dao động 80.000-150.000 đồng/kg Cây hồ đào được trồng chủ yếu ở một số tỉnh miền núi và trung du phía Bắc có khí hậu ôn hoà như Lạng Sơn, Cao Bằng, Hà Giang, Tuyên Quang, Lào Cai, Phú Thọ, Yên Bái song rải rác chưa thành vùng nguyên liệu Trong 5 năm gần đây, Trạm nghiên cứu Khảo nghiệm Giống thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam (Ba Vì-Hà Nội) đã trồng khảo nghiệm cây hồ đào và kết quả khảo nghiệm cho thấy cây hồ đào hoàn toàn thích nghi với các điều kiện sinh thái tại Việt Nam Chất lượng hạt và dầu hồ đào tốt Đây là tiền đề cho việc mở rộng sản xuất vì cây hồ đào

là cây trồng có giá trị kinh tế cao, góp phần giúp nông dân Việt Nam xoá đói giảm nghèo, đặc biệt là nông dân ở các vùng trung du và miền núi

Trong thời gian vừa qua, Uỷ ban nhân dân huyện Đồng Văn (Hà Giang) vừa liên kết với Tổng Công ty Cổ phần thương mại & xây dựng Hải Phòng triển khai dự

án trồng 2.500 cây hồ đào với diện tích trên 11,5 ha, tại 8 xã và thị trấn Phó Bảng (Đồng Văn) Dự án trồng cây hồ đào bắt đầu được triển khai từ đầu tháng 3 năm

2010 cho đến hết quý I của năm 2012 Đây là tiền đề cho những năm tới đầu tư mở

rộng diện tích đất canh tác lên từ 800-1.000 ha

Trên thế giới, hiện nay hồ đào được trồng nhiều ở Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ

và Đông Âu Ngoài ra, một số loài của loài cây này được trồng ở Tây Âu, Bắc Mỹ,

Bắc Châu Phi và Đông Á Hạt hồ đào đã trở nên nổi tiếng là loại thực phẩm có giá

trị bổ dưỡng, là loại nguyên liệu có giá trị cao, được sử dụng rất nhiều trong các

ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm Do vậy, việc sản xuất và

tiêu thụ hạt hồ đào có xu hướng tăng lên theo từng năm Tình hình sản xuất và tiêu

thụ tại một số nước sản xuất hạt hồ đào chính trên thế giới trong hai thời vụ gần đây

2007-2008 22 11.200 50 11.172

9 Australia

2008-2009 120 11.200 50 11.170 2007-2008 0 20.120 67 20.053

Qua bảng số liệu trên cho thấy sản lượng hạt hồ đào của toàn thế giới đã vượt

ngưỡng 1,1 triệu tấn Trung Quốc, Mỹ đứng đầu thế giới về sản xuất và tiêu thụ hạt

hồ đào

1.4 Dầu hồ đào

1.4.1 Tính chất hóa lý và thành phần hóa học

Dầu hồ đào thường nhận được bằng phương pháp ép nhân hạt hồ đào Ở điều

kiện bình thường, dầu hồ đào ở dạng lỏng, có màu vàng trong và loại dầu quí này

được sử dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm Dầu hồ đào được xem

là thức ăn rất tốt, dễ đồng hoá đối với cơ thể con người Về chất lượng, loại dầu này

còn quý hơn dầu ôliu, dầu vừng và dầu ngô

Dầu hồ đào dễ tan trong dung môi hữu cơ như ete petrol, cloroform,

n-hexan, nhưng không tan trong nước Các chỉ số hóa lý đặc trưng của dầu hồ đào

được trình bày ở bảng 1.2 [6]

Bảng 1.2 Các chỉ số hóa lý đặc trưng của dầu hồ đào

Bảng 1.3 Thành phần axít béo trong dầu hồ đào

Như vậy, hàm lượng axít béo không no, không thay thế chủ yếu có trong dầu

hồ đào là các axít linolenic (omega-3) và axít linoleic (omega-6) chiếm 57-78% so với tổng lượng các axít béo Với thành phần như vậy, dầu hồ đào thuộc nhóm dầu

có hàm lượng các axít béo không no, không thay thế lớn nhất Điều này được thể hiện trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Thành phần các axít béo không no, không thay thế có trong

Trong công nghệ sản xuất tinh dầu, dầu hồ đào được sử dụng như một dung môi hoà tan để chiết các loại tinh dầu đặc biệt là các loại tinh dầu hoa hồng, đinh hương và một số tinh dầu quí hiếm khác Dầu hồ đào không những được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm mà còn được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp khác Trong công nghiệp sản xuất sơn, dầu hồ đào được sử dụng

để chế sơn mỹ thuật Về mặt này dầu hồ đào được đánh giá cao hơn dầu lanh vì sơn được chế từ dầu hồ đào rất bền và trên bức tranh không có đường nứt Ngoài ra, dầu

hồ đào còn được sử dụng để sản xuất xà phòng chất lượng hảo hạng, mực in,…

1.4.2 Các phương pháp khai thác dầu thực vật

Trong công nghệ khai thác dầu thực vật hiện nay người ta thường sử dụng hai phương pháp ép và phương pháp trích ly (bằng dung môi hữu cơ) với những ưu nhược điểm riêng của chúng Tuỳ theo mỗi loại nguyên liệu và tính chất của sản phẩm dầu mà người ta lựa chọn được phương pháp khai thác thích hợp Ngoài ra, có thể sử dụng phương pháp enzim và phương pháp trích ly với CO2 siêu tới hạn

1.4.2.1 Phương pháp ép dầu

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 từ thoát ra từ các khe vách càng nhanh Nhưng cần thấy rằng độ nhớt của dầu chỉ có khả năng làm chậm chứ không làm 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, 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 nằm lại giữa các chỗ tiếp giáp nhau cho nên khô dầu vẫn có tính xốp, đặc biệt khi ra khỏi máy ép, 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 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, quá trình ép dầu (hiệu suất ép) phụ thuộc vào các yếu tố chính 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 công nghệ sản xuất dầu thực vật bằng phương pháp ép được trình bày tại sơ đồ 1.1

Photphatit

SP Dầu tinh chế

Nguyên liệu

phòng Rửa

Tẩy màu

Cặn khử mùi Khử mùi

Li tâm Bột nghiền

Lọc

Dung dịch kiềm

Nước nóng Than, đất hoạt tính

Than, đất hoạt tính

1.4.2.2 Phương pháp trích ly dầu bằng dung môi hữu cơ

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 hoặc không, Đối với hầu hết các nguyên liệu, trước khi trích ly, 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 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 tới khi đạt nồng

độ chất hoà tan bão hoà; 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

- Theo số bậc trích ly và chiều chuyển động của dung môi và nguyên liệu, ta có: + Trích ly một bậc: trong quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi chỉ tiếp xúc với nhau một lần trong một thiết bị trích ly

+ Trích ly nhiều bậc: trong quá trình trích ly, nguyên liệu là pha tĩnh nằm trong các thiết bị khác nhau, dung môi lần lượt chảy qua các lớp nguyên liệu ở các thiết bị sao cho đạt được bão hoà chất tan Dung môi có thể đi xuôi chiều hoặc ngược chiều so với nguyên liệu

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 hoà tan chọn lọc, nghĩa là dung môi phải hoà tan tốt chất cần tách mà không hoà tan hoặc hoà 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, ete petrol, dicloetan,

Nhìn chung, quy trình trích ly dầu thực vật được thể hiện trong sơ đồ 1.2

Sơ đồ 1.2 Qui trình tổng quát công nghệ sản xuất dầu thực vật

bằng phương pháp trích ly

Photphatit Dung môi hữu cơ

Nghiền

Dầu thô Thủy hóa

Li tâm Trung hòa

phòng Rửa

Tẩy màu

Cặn khử mùi Khử mùi

Bột nghiền

Lọc Dung dịch kiềm

Li tâm lọc

Nước nóng Than, đất hoạt tính

Than, đất hoạt tính

Khô

bã

Nước

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

Hiện nay ở Việt Nam mới chỉ có khảo sát quá trình trích ly dầu màng gấc bằng phương pháp enzim qui mô phòng thí nghiệm Dựa vào thành phần hoá học của màng gấc và chức năng thuỷ phân của mỗi loại enzim mà một số nghiên cứu đã

tiến hành sử dụng các loại enzim: Viscozym, Pectinex, Cellulast, Alcalase Sử dụng

một số loại enzim để phá vỡ các mô thực vật, thuỷ phân một số chất không tan, làm giảm độ nhớt của nguyên liệu, để dễ dàng tách dầu màng gấc và nâng cao hiệu suất thu hồi Tuy nhiên, sử dụng enzim cho khai thác dầu màng gấc được xem là không thích hợp vì trong nguyên liệu màng gấc các thành phần cellulose, tinh bột không nhiều Do đó chúng ít ảnh hưởng tới quá trình thoát dầu Mặt khác, giá thành của các loại enzim thuỷ phân rất cao nên đòi hỏi chi phí sản xuất lớn

1.4.2.4 Các phương pháp khác

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

Sử dụng phương pháp GAME tận dụng được khả năng hòa tan của CO2

trong dầu thực vật có thể lên đến 50% trọng lượng nguyên liệu và do đó làm giảm lượng CO2 cần sử dụng làm dung môi 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 Sau khi ép CO2 dễ dàng được loại ra khỏi dầu bằng quá trình giảm áp Ưu điểm phương pháp khai thác bằng ép thủy lực có bổ sung

CO2 lỏng với phương pháp khai thác dầu bằng CO2 siêu tới hạn là áp suất thấp hơn 10Mpa và lượng CO2 : nguyên liệu là 1:1 trong khi đó áp suất trích ly bằng CO2lỏng siêu tới hạn từ 40-70Mpa và lượng CO2 lỏng siêu tới hạn: 100kg/kg nguyên liệu Sử dụng công nghệ khai thác dầu bằng máy ép thủy lực có bổ sung CO2 tăng hiệu suất thu hồi dầu hơn 30% so với phương pháp ép thông thường Trong phương pháp này thì hiệu suất đối với nguyên liệu tách vỏ và nguyên liệu chưa tách vỏ là tương tự nhau Phương pháp ép thủy lực có bổ sung CO2 đạt hiệu suất cao nhất ở

1000C và ở áp suất ép 10Mpa 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 được sản xuất trên toàn thế giới là sử dụng phương pháp ép do phương pháp này

có ưu điểm vượt trội: thao tác đơn giản, chi phí sản xuất thấp và độ an toàn cao Phương pháp trích lycó ưu thế sử dụng khi hàm lượng dầu có trong nguyên liệu thấp (< 20%) hoặc đối với nguyên liệu dầu có giá trị và nhạy cảm với nhiệt độ cao,…

Đối với nguyên liệu nhân hạt hồ đào với hàm lượng dầu rất cao (> 70%) nên khai thác dầu bằng phương pháp ép kiệt 01 lần là phù hợp nhất Đây cũng là phương pháp chúng tôi lựa chọn để thực hiện các nội dung của đề tài Dầu hồ đào được ép kiệt 01 lần trên máy ép trục vít liên tục, qui mô nhỏ của Hàn Quốc (xem ảnh ở phụ lục) Do các chế độ chạy máy trong quá trình ép đơn giản nên chúng tôi không cần tiến hành khảo sát các điều kiện thao tác máy mà tập trung nghiên cứu chế độ xử lý nguyên liệu trước khi ép Bao gồm các công đoạn: nghiền, chưng và sấy nguyên liệu, đây là những yếu tố quan trọng và quyết định đến hiệu suất ép dầu hồ đào

1.5 Giới thiệu về axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6

Axít béo không thay thế là các axít béo đa nối đôi, cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn bên ngoài Có hai họ axít béo không thay thế quan trọng là omega-3 và omega-6 Đầu tiên chúng được gọi là vitamin F nhưng theo các công trình nghiên cứu gần đây đã chỉ ra chúng là các thành phần không thay thế nên chúng là các axít béo không thay thế thì đúng hơn là các vitamin [15]

Axít béo omega-3 (ω-3) là một họ các axít béo không no đa nối đôi và chúng

có nối đôi C=C ở vị trí cacbon thứ 3 tính từ đầu của chuỗi axít béo Trong các axít béo omega-3 quan trọng nhất là: axít α-linolenic (ALA), axít eicosapentaenoic (EPA) và axít docosahexaenoic (DHA)

Axít béo omega-6 (ω-6) là một họ các axít béo không no đa nối đôi, chúng

có nối đôi C=C ở vị trí cacbon thứ 6 tính từ đầu của chuỗi axít béo Các axít béo trong họ omega-6 là axít linoleic (AL), axít gamma linoleic (AGL), axít eicosadienoic, axít dihomo-gamma-linoleic (DGLA), axít arachidonic (AA) và axít docosadienoic Trong đó axít linoleic (C18:2)là axít béo omega-6 có chuỗi mạch ngắn nhất Axít Arachidonic (C20:4) có ý nghĩa sinh lý học quan trọng vì là tiền chất của tuyến tiền liệt và các phân tử hoạt động sinh lý trong cơ thể

Các nhà khoa học đã khẳng định được cấu trúc chính xác của các axít béo

thuộc họ omega-3 và omega-6 (Bảng 1.5) [26]

Bảng 1.5 Axít béo không no, không thay thế omega-3 và omega-6 điển hình

Axít linoleic (AL)

dù có những cơ chế bảo toàn cục bộ và hệ thống Sự thiếu DHA làm giảm hoạt động thần kinh của võng mạc, làm giảm độ nhạy của thị giác, làm thay đổi những phản ứng hành vi và gây ra những cơn khát bất thường và cả những phản ứng bất thường

về thính giác và khứu giác Những sự bất thường này có thể được gây ra do những hấp phụ bề mặt bị ảnh hưởng do thiếu DHA Khi được este hóa vào trong những photpholipit màng tế bào, DHA được chứng minh là đã làm thay đổi một cách đáng

kể nhiều tính chất cơ bản của màng tế bào bao gồm trật tự chuỗi acyl, độ lỏng, các hoạt động của pha, độ nén đàn hồi, tính thấm, sự hợp nhất và hoạt động của protein

Sự tương tác của DHA với những lipit khác trên màng, đặc biệt là cholesterol, có thể đóng một vai trò nổi bật trong việc điều hòa cấu trúc và chức năng cục bộ của màng Khoảng 2/3 não bộ được tạo nên từ những axít béo, chúng là thành phần cơ bản của màng tế bào, qua màng này sẽ diễn ra sự giao lưu, liên lạc với mọi tế bào thần kinh trong các vùng của não và cơ thể Nếu ăn nhiều thực phẩm chứa nhiều axít béo omega-3 và omega-6 thì màng tế bào não mềm mại, uyển chuyển và sự liên lạc giữa các tế bào não sẽ ổn định

Các nhà khoa học cho rằng, loại axít béo có nhiều trong thủy hải sản và dầu thực vật là một trong những yếu tố giúp tổ tiên loài người trở thành người khôn ngoan Họ cho rằng thức ăn của loài người sơ khai có chứa omega-3, omega-6 và

chúng đã cung cấp cho cơ thể nguồn nguyên liệu thích hợp để sản sinh ra các tế bào thần kinh có chất lượng tốt nhất, giúp con người sáng tạo ra công cụ sản xuất, ngôn ngữ và ý thức Như vậy, omega-3 và omega-6 đã góp phần tạo nên trí thông minh của con người

Omega-3 và omega-6 có khả năng ngăn chặn phản ứng của hệ miễn dịch gây

ra chứng viêm khớp bớt cứng và sưng, làm thuyên giảm các triệu chứng của bệnh này Các nhà khoa học Anh cho biết những người bị viêm đa khớp dùng 2,2 g EPA

và DHA sẽ tương đương với 30% thuốc chống viêm mà họ phải dùng trong điều trị hàng ngày Để có được kết luận này, nhóm nghiên cứu làm việc tại trường ĐH Dundee (Anh) đã mời 97 người mắc bệnh viêm đa khớp có độ tuổi từ 37-78 tham gia vào nghiên cứu Nhóm người này được sử dụng những thực phẩm giàu omega-3 trong 9 tháng liên tục Lượng omega-3 được cung cấp cho họ tương ứng với 2,2 g EPA và DHA Kết quả cho thấy 59% những người trên đã có thể giảm được 30% việc sử dụng thuốc AINS Điều tuyệt vời hơn là bệnh có những dấu hiệu thuyên giảm rõ rệt Bệnh viêm đa khớp là một dạng viêm khớp mãn tính được điều trị bằng các thuốc chống viêm không có chất xteroit (AINS)

Hỗn hợp omega-3 và omega-6 còn có tác dụng ngăn ngừa tiểu huyết cầu dính với nhau, ngăn ngừa cholesterol bám vào vách mạch máu do đó giúp mạch máu khỏi bị nghẽn, tránh được nguy cơ nhồi máu cơ tim Đặc biệt hai loại axít béo DHA và EPA có khả năng bảo vệ những tế bào tim không tham gia vào hoạt động nhanh của tim giúp giảm nguy cơ đột tử [30]

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 nảy nở của nhọt ung thư Theo kết quả nghiên cứu của Trường đại học Chichigan cho hay là dầu mỡ cá làm ngưng

sự tăng trưởng của tế bào ung thư vú lấy của người rồi cấy vào chuột trong phòng thí nghiệm Các cuộc nghiên cứu tương tự ở trường thuốc của Viện đại học Rochester và Cornell đều cùng có 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 có thể trở thành loại thuốc ngừa và chống một số loại ung thư [28].

Sau đây là sơ đồ chuyển hóa các axít béo omega-3 trong cơ thể con người

Axít α - linolenic (ALA, C18:3) ↓ Enzim ∆ - 6 khử no Axít stearidonic (C18:4) ↓ Enzim kéo dài mạch

∆8, ∆11, ∆14, ∆17 - Axít eicosatetraenoic (C20:4) ↓ Enzim ∆ - 5 khử no

∆5,∆8, ∆11, ∆14, ∆17 - Axít eicosapentaenoic (EPA, C20:5)

↓ Enzim kéo dài mạch

∆7,∆10, ∆13, ∆16, ∆19 - Axít docosapentanenoic (DPA, C22:5)

↓ Enzim ∆ - 4 khử no

∆4,∆7,∆10, ∆13, ∆16, ∆19 - Axít docosahexaenoic (DHA, C22:6)

Sơ đồ 1.3 Sự chuyển hóa của các axít béo omega-3 trong cơ thể con người

Qua sơ đồ 1.3, chúng ta thấy từ axít α-linolenic trong cơ thể con người nhờ các hệ enzim đã chuyển hóa thành DHA và EPA Các nhà khoa học cho rằng axít béo omega-3 trong dầu hồ đào còn tốt hơn trong dầu cá vì axít béo omega-3 trong dầu cá có phản ứng phụ, làm cho các phân tử tế bào trở nên không ổn định, dễ sản sinh các gốc ôxi tự do gây ung thư và làm xáo trộn insulin gây ra bệnh tiểu đường

1.7 Các phương pháp sản xuất hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 từ dầu thực vật

Công nghệ sản xuất hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 từ dầu thực vật được ứng dụng trên thế giới chủ yếu được thực hiện qua 02 công đoạn: thủy phân dầu thực vật và làm giàu hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 [19]

Công đoạn thuỷ phân dầu thực vật nhằm giải phóng các axít béo ra ở dạng tự

do Quá trình thuỷ phân dầu có thể được thực hiện theo phương pháp hoá học hoặc

đó hỗn hợp được chuyển đến phễu chiết và các axít béo được tách ra bằng dung môi n-hexan Lớp dung môi n-hexan có chứa các axít béo tự do được làm khô bằng muối Na2SO4 và dung môi n-hexan được thu hồi nhờ cô quay chân không

- Thủy phân dầu bằng phương pháp enzim: Cho dầu thực vật và dung dịch đệm photphat vào bình thuỷ tinh Thêm vào enzim lipase cố định Enzim lipase được trộn đều trong dung dịch đệm photphat Đậy bình bằng nắp cao su, bọc parafilm và

để vào tủ ấm ở nhiệt độ 400C, trong quá trình ủ ấm phải có khuấy từ Sau 24 giờ thuỷ phân hỗn hợp dịch được lọc tách enzim và chuyển đến phễu chiết và trích ly triệt để bằng n-hexan Sau đó cô quay dung dịch để thu hồi dung môi Phần tách ra được bảo quản cho đến khi tiến hành tinh chế hỗn hợp axít béo [17]

Thực tế sản xuất cho thấy phương pháp thủy phân dầu thực vật bằng phương pháp hóa học (xà phòng hóa) phù hợp với điều kiện sản xuất hơn và thường được sử dụng nhiều hơn Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp hơn nhiều so với phương pháp thủy phân bằng enzim Hiệu suất thủy phân của phương pháp này

vẫn đạt yêu cầu của thực tế sản xuất [32]

Sau đây là sơ đồ qui trình tổng quát công nghệ thủy phân dầu thực vật bằng phương pháp hóa học

Sơ đồ 1.4 Qui trình tổng quát công nghệ thủy phân dầu thực vật

Hỗn hợp xà phòng

và các chất không xà phòng hóa

Gia nhiệt

Li tâm

Dung dịch NaCl 3%

phương pháp khác nhau như: tách phân đoạn bằng li tâm phân tử, kết tinh phân đoạn

ở nhiệt độ thấp, chưng cất phân đoạn chân không và tạo phức với urê, nhưng trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng hai phương pháp chính như sau [19]:

- Phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp dựa vào sự khác biệt về điểm đông đặc (kết tinh) của các axít béo khi hoà tan trong dung môi phù hợp Phương pháp này thích hợp cho việc tách các axít béo no ra khỏi hỗn hợp axít béo không no Tuy nhiên, phương pháp kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp không tách được triệt để các axít béo no cũng như không thể tách được axít béo không no một nối đôi (như axít béo oleic) ra khỏi hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 Do vậy, hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 thu được từ phương pháp này có độ tinh sạch không cao

(thường chỉ đạt 60 - 70%)

- Phương pháp tạo phức với urê được dựa trên khả năng đặc biệt của urê khi tạo phức kết tinh với các axít béo no và axít béo không no một nối đôi (điều này không xảy ra đối với các axít béo không no đa nối đôi) Việc phát hiện ra khả năng tạo phức kết tinh của urê với các hợp chất hydrocacbon mạnh thẳng trong dung môi ethanol hoặc methanol được thực hiện bởi Bengen F và các cộng sự vào năm 1940 Phát hiện này được xem như là cuộc cách mạng trong công nghiệp hóa học dầu và

mỡ Kỹ thuật này rất hiệu quả trong việc làm tinh sạch các axít béo không no đa nối đôi từ dầu và mỡ Trong suốt thời gian nghiên cứu về sữa tác giả đã chỉ ra rằng urê cùng với cồn hoặc methanol tạo tinh thể với các hợp chất mạch thẳng nhưng không tạo tinh thể với các hợp chất có mạch nhánh hoặc mạch vòng Sau đó ông đã khái quát hóa hiện tượng này tới các hydrocacbon, các axít béo, các este, các rượu, các aldehit và keton Một số các nghiên cứu của nhóm Bengen đã được ứng dụng tại các công ty hóa dầu nhằm phân tách các hydratcacbon mạch thẳng và mạch vòng [22]

Theo Shucheng và các cộng sự [29], đây là phương pháp tách các axít béo no

và axít béo không no một nối đôi ra khỏi axít béo không no đa nối đôi dựa trên nguyên lý axít béo no và axít béo không no một nối đôi sẽ tạo thành phức kết tủa với urê Trong khi đó, các axít béo không no đa nối đôi thì không tạo phức kết tủa với urê Để thực hiện phản ứng tạo phức triệt để giữa urê với axít béo no, axít béo

không no một nối đôi thường sử dụng một trong các dung môi hữu cơ để hòa tan cả urê và axít béo như methanol, cồn hoặc 2-propanol vì khi đó có sự hiện diện methyl este hóa của axít béo hình thành tinh thể lục giác có lỗ rỗng ở giữa, với lỗ rỗng này một vài axít béo không no một nối đôi có thể lọt vừa khít Trong quá trình thực hiện phản ứng sẽ hình thành phức và kết tủa xuống trong khi các axít béo không no đa nối đôi sẽ ở lại trong dịch, từ dịch chiết chúng ta sẽ thu được hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 có độ tinh khiết cao hơn nhiều so với hỗn hợp ban đầu bằng cách cất thu hồi dung môi Do tính chất hóa học của urê tan tốt trong nước nên trong quá trình làm giàu dễ dàng loại được urê ra khỏi hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 bằng phương pháp rửa Tiếp đó hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 được làm khô bằng muối khan

Kỹ thuật tạo phức với urê đã được phát triển và trở thành công cụ hữu hiệu trong việc làm tinh sạch các axít béo không no đa nối đôi (omega-3 và omega-6) từ nguồn nguyên liệu dầu thực vật Với phương pháp này, có thể tinh sạch hỗn hợp axít béo omega-3 và omega-6 đạt từ 80-95%

1.8 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm có chứa omega-3

và omega-6 trong nước và trên thế giới

Ở Việt Nam đã có một số đề tài được nghiên cứu liên quan đến axít béo không no, không thay thế gồm có:

- Nghiên cứu khai thác chế biến mỡ cá basa thành dầu mỡ thực phẩm để ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm năm 1997-1998

- Nghiên cứu công nghệ tách axít béo không no từ mỡ cá basa ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm năm 2003

- Khảo sát thành phần lipit trong một số loài cá biển Việt Nam và nghiên cứu phương pháp làm giàu axít béo không no từ phế phụ phẩm của ngành chế biến hải sản năm 2004

Tại hội nghị tổng kết ngành Thủy sản 2008, Công ty Tài Nguyên SeaFood Nam Bộ cho biết Tài Nguyên SeaFood đang tiến hành nuôi 15.000 tấn cá tra omega-3 sau thành công trong việc xuất khẩu 300 tấn cá tra giàu omega-3 sang thị

trường Singapore, Hongkong và Đức Sản phẩm này là thành quả của dự án nghiên cứu khoa học được triển khai với sự tham gia nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam và các chuyên gia nước ngoài Theo bà Phan Thị Tuyết Mai (giám đốc công ty), cá tra giàu omega-3 sẽ là sản phẩm có giá trị cao có thể cạnh tranh được với các nước trong khu vực

Hiện nay trên thị trường Việt Nam đã xuất hiện nhiều sản phẩm thực phẩm chức năng có chứa omega-3 và omega-6 nhưng hầu hết chúng đều được nhập ngoại

và được sản xuất từ cá Các sản phẩm cùng loại được sản xuất từ nguồn thực vật vẫn còn hạn chế đặc biệt là sản xuất trong nước Đây cũng chính là những khó khăn

cho sự phát triển các sản phẩm có chứa omega của Việt Nam Trong khi đó, trên thị

trường thế giới lại có nhiều sản phẩm tăng cường thêm omega-3 và omega-6 như phomat có omega-3 làm từ sữa của những con bò được cho ăn khẩu phần có chứa nhân hạt hồ đào và DHA của cá Tương tự như sữa bò có omega-3 và omega-6, người ta cũng sản xuất ra một loại thịt lợn đặc biệt có nhiều omega-3, omega-6 bằng cách nuôi lợn với khẩu phần có chứa nhiều nhân hạt hồ đào Trứng gà tăng cường omega-3, sản xuất ra từ gà mái đã được nuôi bằng thức ăn hỗn hợp có trộn thêm 20% nhân hạt hồ đào Tại Canada, Công ty sữa Natrel cho trộn dầu hồ đào vào sữa

để tăng cường thêm omega-3 và omega-6 Công ty Neilson Dairy Oh thì sản xuất ra một loại sữa giàu omega-3 bằng cách cho trộn thêm DHA của cá vào thức ăn hỗn hợp dùng nuôi bò sữa Công ty Kraft tung ra thị trường loại mayonnaise có tăng

cường omega-3 và omega-6 bằng cách cho trộn thêm dầu hồ đào trong sản phẩm

Các sản phẩm thực phẩm và đồ uống có chứa các axít béo omega-3 và omega-6 đã thâm nhập được vào thị trường bán lẻ thế giới với tốc độ cao Từ năm

2003, hàng nghìn sản phẩm thực phẩm và đồ uống có chứa các axít béo omega được tung ra trên thị trường thế giới Các nhà sản xuất đã không chào bán hàng thực phẩm giàu omega cho đến cuối năm 2004, sau khi Cục Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm Mỹ ban hành các công bố về dinh dưỡng của các loại axít béo thì gần 1.300 sản phẩm mới giàu omega-3 và omega-6 được chào bán tại châu Âu và Bắc

Mỹ năm 2007 Đến năm 2008, các sản phẩm thực phẩm giàu omega được đưa ra

với khẩu hiệu Healthy halo” gồm 3 tiêu chí: nhận thức của cộng đồng về axít béo omega, tác dụng đã được khoa học chứng minh và sự hài lòng của người tiêu dùng khi mua các sản phẩm này Đối với các nước châu Âu, việc tiêu dùng các sản phẩm

bổ sung chất dinh dưỡng rất phát triển đặc biệt là các sản phẩm từ dầu cá, dầu lanh

và dầu hồ đào Đã có khoảng 723 sản phẩm thực phẩm và đồ uống có chứa

omega-3 và omega-6 được người tiêu dùng chấp nhận, đặc biệt ở các vùng Bắc Âu và Scandinavia có lượng người tiêu dùng là lớn nhất Thị trường thế giới về các sản phẩm thực phẩm và đồ uống giàu omega-3, omega-6 đã đạt giá trị 4,6 tỷ đôla Mỹ vào cuối năm 2007 và được Packaged Facts ước đạt trên 7 tỷ đô la Mỹ vào năm

2011 Tốc độ tăng trưởng hàng năm trong giai đoạn 2003-2007 đạt 60,7% Tính riêng tại thị trường châu Âu mức tiêu thụ omega-3 và omega-6 đã đạt 195 triệu đôla vào năm 2004, đạt 316 triệu đôla vào năm 2009 và dự đoán tới năm 2014 là 1,3 tỷ đôla Tốc độ tăng trưởng ước tính tăng khoảng 23,6%/năm [25]

CHƯƠNG 2

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu

- Bình cầu các loại gắn với sinh hàn hồi lưu

- Phễu chiết, phễu lọc, cốc đong, ống đong và bình tam giác các loại

- Pipet các loại, giấy lọc, nhiệt kế các loại

- Buret các loại

- Bình định mức 500ml và 1000ml

- Bình đựng mẫu

- Máy xay KIKA MF10

- Sàng có đường kính lỗ các loại

- Thiết bị cô quay chân không Buchi

- Thiết bị xác định hàm lượng dầu của hãng Velp, Italia

- Thiết bị khuấy từ có gia nhiệt và điều khiển tự động

- Máy li tâm Biofuge Primo

- Thiết bị ép thủy lực

- Máy ép dầu qui mô nhỏ Hàn Quốc

- Thiết bị làm lạnh

- Tủ hút Kottermann - Germany

- Tủ sấy tự động khống chế nhiệt độ Memmerr Model 500 D06061

- Cân phân tích, cân kỹ thuật

- Một số thiết bị và dụng cụ thuỷ tinh khác

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp phân tích

2.2.1.1 Phương pháp xác định độ ẩm [11]

Độ ẩm của mẫu được xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi

Cách tiến hành: Cân chính xác 10 g mẫu, sau đó sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi Độ ẩm được xác định theo công thức:

m1 – m2

W = x 100 (%)

m1

Trong đó: W: Độ ẩm của mẫu, %

m1: Khối lượng nguyên liệu ban đầu, g

m2: Khối lượng nguyên liệu sau khi sấy, g

2.2.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột [5]

Hàm lượng tinh bột được xác định dựa trên nguyên tắc: Dưới tác dụng của axít, tinh bột bị thuỷ phân tạo thành đường glucoza Xác định hàm lượng đường glucoza tạo thành rồi nhân với hệ số 0,9 ta được hàm lượng tinh bột

- Cân 2g nguyên liệu đã được nghiền nhỏ và biết trước độ ẩm Chuyển nguyên liệu vào cốc thủy tinh cùng với 100ml nước cất, dùng đũa thuỷ tinh khuấy đều để loại bỏ đường tan trong khoảng 45 - 60 phút Sau đó lọc tinh bột bằng phễu có giấy lọc và rửa tinh bột nhiều lần bằng nước cất Chuyển phễu lọc sang bình cầu 250 ml, dùng đũa thuỷ tinh chọc thủng giấy lọc, chuyển tinh bột xuống bằng nước cất (chính xác 100ml) Hút 10ml dịch thuỷ phân và 2 ml HCl 6N vào bình cầu, lắp hệ thống ống sinh hàn Đặt bình cầu vào nồi cách thuỷ đun ở nhiệt độ 70 - 800C trong khoảng 2,5

- 3 giờ, thỉnh thoảng lắc đều Sau khi kết thúc thuỷ phân tinh bột, làm nguội bình, trung hoà dung dịch thuỷ phân bằng NaOH 10%, với chất chỉ thị là phenolphtalein đến khi có mầu hồng thì dừng lại Sau đó thêm CH3COOH 10% đến khi mất mầu hồng để dung dịch thuỷ phân đã được trung hoà có độ axít yếu Chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức 100ml, thêm nước cất đến vạch định mức của bình Khuấy đều, lọc dung dịch - dung dịch lọc trong suốt để định lượng đường khử (glucoza)

- Định lượng đường khử bằng phương pháp Ixekuzt: Lấy 2 bình tam giác: bình 1 (mẫu đối chứng), bình 2 (mẫu thí nghiệm):