dầu bí ngô– quy trình chế biến sự thay đỏi thành phần hóa học trong quá trình rang hạt bí ngô

Nghiên cứu sự thay đổi thành phần hóa học của hạt bí ngô trong quá trình rang để sản xuất dầu hạt bí ngô...6 a Nguyên liệu chính...6 b Các hóa chất khác...7 IV... Sự đa dạng của axit béo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

I TỔNG QUAN 3

1 Giới thiệu về quả bí ngô 3

2 Tính chất và ứng dụng của dầu hạt bí ngô 3

I Qui trình sản xuất dầu hạt bí ngô 4

1 Qui trình sản xuất 4

2 Thuyết minh quy trình sản xuất 5

III Nghiên cứu sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô và sự thay đổi thành phần trong quá trình rang hạt bí ngô 6

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô 6

a) Nguyên liệu 6

b) Các hóa chất khác 6

2 Nghiên cứu sự thay đổi thành phần hóa học của hạt bí ngô trong quá trình rang để sản xuất dầu hạt bí ngô 6

a) Nguyên liệu chính 6

b) Các hóa chất khác 7

IV Phương pháp nghiên cứu 7

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô 7

a) Các bước tiến hành 7

b) Trình bày chi tiết 8

2 Sự thay đổi của các thành phần hóa học trong quá trình rang hạt bí ngô 10

a) Các bước tiến hành 10

b) Trình bày chi tiết 10

V Kết quả 12

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô 12

2 Thay đổi thành phần hóa học tro 14

3 ng quá trình rang để chế biến dầu hạt bí ngô 14

VI Kết luận 21

TÀI LIỆU THAM THẢO 22

I TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về quả bí ngô

Bí đỏ có tên khoa học là Cucurbita pepo thuộc họ Cucurbitaceae, có nguồn gốc từ

Trung Mỹ Bí đỏ là loại cây thân thảo được trồng ở khắp nơi, tập trung từ vùng đồngbằng đến các cao nguyên có cao độ 1.500m, thích nghi với điều kiện khí hậu ở vùngnhiệt đới Bí đỏ là cây chịu úng kém nhưng khả năng chịu hạn khá cao Đây là loạicây được trồng để lấy quả, hoa và ngọn để làm rau ăn Hạt được dùng làm thựcphẩm và thuốc chữa bệnh giun sán

Chi Cucurbita L có khoảng 25 loài, được chia thành 2 loại: giống bí mùa đông

(winter pumkin) và giống mùa hè( summer pumkin).Khí hậu, thổ nhưỡng và yếu tố

di truyền có ảnh hưởng đến thành phần axít béo, đặc biệt là yếu tố di truyền tạo nên

sự khác nhau về thành phần axít béo của hạt

2 Tính chất và ứng dụng của dầu hạt bí ngô

Dầu của hạt bí ngô (Cucurbita pepo L.) là một thực phẩm đặc trưng của khu vựcphía nam nước Áo (Styria), nước Áo đã được phê duyệt của Ủy ban Liên minh châu

Âu là một 'tên địa lý được bảo hộ' (Schottel, 1996)

Thành phần các chất dinh dưỡng trong hạt bí ngô:

50-100 kg hạt bí ngô Sau khi nghiền, hạt sẽ được rang và sau đó được ép ở nhiệt độcao

Một số nghiên cứu về thành phần của hạt bí đỏ cho thấy tiềm năng khai thác dầu

từ loại nguyên liệu này Với tỷ lệ dầu khá cao (30-40%), trong đó hơn 70% là cácaxít béo không no (chủ yếu là axít linoleic - trên 50%) có tác dụng giảm cholesteroltrong máu ngăn ngừa các bệnh về tim mạch Ngoài ra, hạt bí đỏ còn có các hoạt chấtsinh học Δ7-phytosterol có vai trò ngăn ngừa sự phát triển của tuyến tiền liệt ởngười cao tuổi, các chất chống oxi hóa như vitamin E và carotenoid có vai trò duytrì và cải thiện sức khỏe Dầu hạt bí đỏ có hàm lượng cao các axít béo thiết yếu, cácvitamin và phytosterol nên nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm

và dược phẩm Các hàm lượng của vitamin E, đặc biệt là £-tocopherol rất cao

I Qui trình sản xuất dầu hạt bí ngô

1 Qui trình sản xuất

2 Thuyết minh quy trình sản xuất

f) Ép

Mục đích: tách dầu

Do tác dụng của lực ép trong máy ép trục để tách dầu ra khỏi bánh ép

Nhiệt độ của khối nguyên liệu có thể tăng, cấu trúc tế bào nguyên liệu bị phá vỡ.g) Thành phẩm

Dầu sau khi thu được sẽ được đem đi chế biến tùy theo mục đích sử dụng

III Nghiên cứu sự đa dạng của axit béo trong

hạt bí ngô và sự thay đổi thành phần trong

quá trình rang hạt bí ngô

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô

và rậm từ Nga, Đức, Hungary và Mỹ, dẫn đến sự biến đổi gen và kiểu hình cao hơn nhiều so với các giống nguyên thủy

b) Các hóa chất khác

Tất cả các hóa chất và dung môi (ví dụ như hexane) được sử dụng được mua

từ Merck (Darmstadt, Đức) Các vật liệu liên quan (axit béo) được mua từ Nu Check Prep, (USA) Các boron trifluoride-methanol phức tạp (dung dịch 20% trong methanol) sử dụng cho chiết xuất của các axit béo đã được mua từ Merck

2 Nghiên cứu sự thay đổi thành phần hóa học của hạt bí ngô trong quá trình rang để sản xuất dầu hạt bí ngô.

a) Nguyên liệu chính

Là hạt bí ngô thu được sau quá trình rang, các thành phần chất thơm tăng lên mộtcách đáng kể, mang lại nhiều lợi ích về sức khỏe và thương mại Chính điều này đãthúc đẩy tiến hành nghiên cứu này

b) Các hóa chất khác

2-Methylpropanal, 2-butenal (E), 3-methylbutanal, 2-methylbutanal, pentanal,hexanal, 2-hexenal (E), 2- heptenal (E), nonanal, phenylacetaldehyd, 2,3-butandione, 2-butanone , 1-penten-3-ol, 3-methyl-1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol,2-methyl-furan, 2-pentylfuran, 2-furancarboxaldehyde, 2-furanmethanol, 3-(methylthio) - propanal , 2-methylpyrazine, 2,5-dimethylpyrazine, 2-acetylpyrrole

và 2-etyl-3,6-dimethylpyrazine, cũng như 1,2,3-trichloropropane như tiêu chuẩn nội

bộ, được mua từ Aldrich, Vienna, Áo Benzaldehyde và 2-methyl-1-butanol đượcmua từ Merck, Vienna, Áo Phenylethanol và 2-ethylpyrazine được mua từ Fluka,Vienna, Áo Tất cả các hợp chất tham khảo là có độ tinh khiết ít nhất 98%.Methanol (độ tinh khiết nhỏ nhất 99,5%) được mua từ Promochem, Wesel, Đức

IV Phương pháp nghiên cứu

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô

a) Các bước tiến hành

Trồng bí ngô Xác định hàm lượng dầu Chiết xuất của axit béo Phân tích GC Xác định và định lượng

b) Trình bày chi tiết

Trồng bí ngô Dòng bí ngô L convar, citrullina var styriaca thường có hạt

màu xanh đậm và cành dài Những dòng này được lai với hạt giống dòng nhạt màu, chân dài và rậm từ Nga, Đức, Hungary và Mỹ, dẫn đến sự biến đổi gen

và kiểu hình cao hơn nhiều so với các giống nguyên thủy 100 dòng (F4 đến F6) được sử dụng trong nghiên cứu này đã được lựa chọn từ 400 dòng được trồng vào năm 1993 Sự gieo hạt đã được thực hiện vào năm 1994 ba hạt vào mỗi hố Sau khi lớn, chỉ có một cây giống còn lại Mỗi lô chứa bốn cây Để

Xác định hàm lượng dầu Việc xác định hàm lượng dầu đã được thực hiện sau

khi đông khô hạt (Waring Blendor, Hà Lan) qua đêm.5g hạt giống được chiết

làm bay hơi dung môi (2 h, RT, 2,5 kPa), hàm lượng dầu được đem xác định trọng lượng.

Hình 2 Box-Lô về phân bố dầu và hàm lượng axit béo trong hạt của 100 dòng

bí ngô Các dữ liệu được biểu thị ở đồ thị chỉ mức độ của các phânvị thứ 25 và

75 Dòng bên trong các hộp đánh dấu phân vị thứ 50 Các thanh giới hạn chỉ

ra dòng 10 và 90, những vòng tròn đánh dấu một trong hai percentiles thứ 5 và thứ 95 hoặc tất cả các dữ liệu bên ngoài là dòng thứ 10 và thứ 95

Chiết xuất của axit béo Các dẫn xuất đã được thực hiện theo.Dùng 150 mg

dầu chiết xuất, 4 ml NaOH 0,5 M trong MeOH được thêm vào và đun nóng trong hơi nước trong 5 phút cho đến khi các chất béo đã bị phân giải Sau đó 5

ml của boron trifluoride-methanol phức tạp đã được thêm vào và đun hồi lưu trong 2 phút Đối với chiết xuất dùng xăng dầu, dung dịch muối bão hòa được thêm vào Pha hữu cơ được sử dụng để phân tích GC.

Phân tích GC Các sắc ký khí là một HP 5890 với một tỉ lệ (tỷ lệ phân chia

của 1:30) phun và phát hiện một ngọn lửa ion hóa (FID) Nó được kết nối một máy tính và các phần mềm An Innowax HP (30 mx 0,32 mm ID) Cột mao quản với độ dày màng của 50 lm đã được sử dụng Các chương trình nhiệt độ

Nhiệt độ phun là 250 oC và nhiệt độ của máy phát hiện là 280 oC Ống mang khí He 5,0 đã được sử dụng ở áp suất không đổi là 100 kPa.

Xác định và định lượng Để nhận dạng của các đỉnh trong sắc ký đồ, thời gian

lưu tương đối, với axit palmitic methyl ester là 1, đã được sử dụng Đối với tính toán của hàm lượng axit béo, phương pháp DGF [8] đã được sử dụng Tính toán tương quan Các mối tương quan được tính theo phương trình :

Rang và lấy mẫu

Sự chiết các hợp chất dễ bay hơiSắc ký khí kết hợp với Khối phổ (GC-MS)

Xác định và bán định lượng

b) Trình bày chi tiết

Quy trình rang và các mẫu hạt bí ngô

Quá trình rang được thực hiện trong một xưởng dầu nơi dầu hạt bí ngô được sảnxuất cho mục đích thương mại 60kg hạt bí ngô sau khi rang được xay trong một

máy xay đá, nước (8l) và muối (300g) được thêm vào Sau khi xay xát và đồng nhấtcác hạt, các mẫu đầutiên (khoảng 30g) được thu hồi 60kg hạt xay được đun nóngtrong chảo với một máy sấy đượcthiết lập ở nhiệt độ 150oC và khuấy liên tục Trongquá trình rang, mỗi 10 phút, một mẫu hạt bí ngô được rút ra, mỗi khi một mẫu đượclấy từ các chảo rang, nhiệt độ của các hạt trong chảo được đo bằng cách sử dụngmột nhiệt kế hồng ngoại (Quicktemp 826 T4, Testo, Vienna, Áo) nó là một thiết bị

đo lường hợp vệ sinh mà không cần tiếp xúc với thực phẩm Tại mỗi thời điểm lấymẫu, khoảng 30g hạt bí ngô nghiền và chế biến được thực hiện.Các mẫu ngay lậptức được làm lạnh đến 0oC trong một bình đá băng Sau khi đưa mẫu đến phòng thínghiệm, mất khoảng 1 h, các mẫu được đông lạnh sâu và lưu giữ tại -70oC trước khiphân tích các hợp chất dễ bay hơi

Sự chiết các hợp chất dễ bay hơi

Việc chiết pha rắn (HSSPME) đã được sử dụng cho việc kiểm tra tất cả các mẫu Sửdụng sợi CarboxenTM / polydimetylsiloxan (chiều dài sợi 1 cm, độ dày 0,75 mm),(Supelco, Bellefonte, PA, USA) Các sợi được điều hòa tại 280oC dưới dòng heli ítnhất 30 phút trước phép đo đầu tiên Để tách các chất dễ bay hơi, khoảng 250 mgmẫu hạt bí ngô đã được đưa vào một lọ có thể tích 40 ml 0,5 g NaCl, 1ml nước cất

và 10 ml dung dịch của 1,2,3-trichloropropane (58 mg / l trong H2O / CH3OH) như

là tiêu chuẩn nội bộ đã được quy định Các mẫu được khuấy đều với một máy khuấy

từ ở 50oC trong 10 phút sau đó được chuyển trực tiếp vào cổng bơm sử dụng các hệthống GC-MS các hợp chất đã được chiết từ chất xơ trong tiêm lót và tập trung vàophần đầu của trụ phân tích Các chất xơ SPME còn lại trong lỗ chích tái điều hòatrong toàn bộ GC chạy trước khi nó được tiếp xúc với các khoảng trống của các mẫutiếp theo

Sắc ký khí kết hợp với Khối phổ (GC-MS)

Đối với các phép đo GC-MS, một hệ thống điều khiển (HP G1800A GCD) đã được

sử dụng Cột mao dẫn sử dụng là một HP 5 (liên kết ngang 5% cột phenyl metylsiloxane, chiều dài 30 m, bên trong có đường kính 0,25 mm, độ dày 1 mm) Cácđiều kiện như sau: Áp suất đầu cột 0,54 bar, nhiệt độ từ -30 C (giữ thời gian ít nhất 1phút) từ 10oC đến 250oC (giữ thời gian ít nhất 5 phút) Phương thức tiêm Splitless đãđược sử dụng, van tách được mở sau 2 phút.Một ống lót SPME đặc biệt với đườngkính trong 0,75 mm được sử dụng để cải thiện chiều rộng, đặc biệt là đối với cáchợp chất biến động cao

Xác định và bán định lượng

Đối với việc xác định các hợp chất dễ bay hơi, các mẫu được phân tích bằng

GC-MS dưới điều kiện thí nghiệm nêu trên Khối phổ được so sánh với những cái thuđược từ các hợp chất tham khảo nếu có, cũng như với các dữ liệu tìm thấy trong cáctài liệu (tài liệu tham khảo tương ứng được đưa ra trong Bảng 2) và từ một cơ sở dữliệu khối phổ thuộc về thương mại có sẵn (Wiley 275) Ngoài ra, chỉ số duy trì tuyếntính nhiệt độ(RI) được tính toán theo phương trình của van den DOOL và Kratz(1963; Farkas, Lê Que're', Maarse, & Kovac, 1994) và so sánh với dữ liệu RI từ chỉ

số cơ sở dữ liệu lưu trữ riêng của chúng tôi (Farkas et al., 1994) Các chỉ số duy trìcho các hợp chất quan tâm được đưa ra trong Bảng 2

Nồng độ tương đối của các hợp chất được điều tra được tính toán bằng cách liên hệvới các vùng tiêu chuẩn nội bộ, 1,2,3-trichloropropane (m / z 110), tới các vùng củacác khối đặc trưng của các hợp chất quan tâm Tỷ lệ m / z dùng để bán định lượng,các hợp chất này được đưa ra trong Bảng 2.Cỡ mẫu được chuẩn hóa đến một khốilượng mẫu là 250 mg Nồng độ tương đối được thêm vào ghi nhận như là tươngđương với các tiêu chuẩn nội bộ (TCP-equiv.)

V Kết quả

1 Sự đa dạng của axit béo trong hạt bí ngô

Các axit béo chiếm ưu thế được tìm thấy trong những hạt giống của 100 dòng làpalmitic (CT6: o, 9,5-14,5%), stearic (C1 s: o, 3,1-7,4%), oleic (C18: 1, 21,0-46,9

%) và linoleic (C18: 2, 35,6-60,8%) axit Hàm lượng của các axit béo khoảng 98,7% Hàm lượng dầu thay đổi từ 41,8% đến 54,9% Sự phân bố của tất cả các axitbéo được tìm thấy sẽ được hiển thị trong bảng 1

98,1-Hình 3 Sự tương quan của oleic acid linoleic và bão hòa để UN-axit béo bão hòa

Hình 4 tương quan của axit oleic và linoleic liên quan đến ngày thu hoạch với khoảng tin cậy (95%).

Axit myristoleic (C14: 1), ll, acid 14-eicosadienoic (C2o: 2), acid linoleichomogamma (C2o: s), acid arachidonic (C2o: 4) và axit nervonic (C24: 1) không cómặt trong bất kỳ mẫu vật nào Các mối tương quan của các hàm lượng dầu và hàmlượng axit béo và các mối tương quan giữa các axit béo được trình bày trong Bảng

1 Sự tương quan của hàm lượng dầu với bất kỳ loại axit béo là rất thấp Điều này cónghĩa rằng các thành phần acid béo là độc lập với năng suất dầu

Hình 3 cho thấy mối tương quan tốt của axit linoleic acid oleic (r = 0,984) và cácaxit béo bão hòa và acid béo không bão hòa (r = 0,997) Điều này cho thấy sự hìnhthành acid linoleic trực tiếp bằng cách khử acid oleic, và rằng sự hình thành acidoleic là có thể bị giới hạn bởi các thông số động học Mối tương quan này phản ánhcác hoạt động khác nhau trong đường sinh sản.

Vụ thu hoạch bắt đầu vào ngày 05 Tháng Chín 1994 và được hoàn thành vào ngày

24 tháng 10 năm 1994 Những quả bí ngô cần một thời gian dài để chín và được thuhoạch rất muộn cho thấy một hàm lượng cao của acid linoleic, như có thể thấy tronghình 4 Điều này có thể là do khí hậu lạnh hơn trong năm đó thường dẫn đến loạidầu có hàm lượng cao các axit béo không bão hòa đa và có thể phản ánh các hoạtđộng cao hơn của ODS ở nhiệt độ thấp hơn

Trong 100 dòng của giống bí ngô, một tập hợp dòng cha mẹ và con cháu dòng hiểnthị bất kỳ đặc điểm nổi trội Việc so sánh các kết quả được tóm tắt trong Bảng 2 Cóthể thấy, hàm lượng axít palmitic thấp và hàm lượng axit stearic là cao hơn so vớicác dòng bố mẹ Hàm lượng của dầu, axit oleic và axit linoleic là ở giữa các giá trịcủa dòng bố mẹ

2 Thay đổi thành phần hóa học tro

3 ng quá trình rang để chế biến dầu hạt bí ngô

Mục đích của nghiên cứu này không phải là để cung cấp dữ liệu định lượng củacác hợp chất dễ bay hơi, mà để theo dõi sự thay đổi nồng độ trong quá trình xử lýnhiệt của các hạt bí ngô sau nghiền Một số lượng tương đối nhiều của các hợp chất

có thể được xác định trong khoảng trống của hạt bí ngô thuộc các andehit, xeton,rượu và các dẫn xuất furan, cũng như các hợp chất lưu huỳnh và các hợp chất N-hetero-cyclic Bảng 2 liệt kê các hợp chất, nhóm vào các lớp hợp chất, bao gồm cácchỉ số duy trì các hợp chất và các tỉ số m / z đã được sử dụng để theo dõi những thayđổi nồng độ Mối liên quan về nồng độ sau thời gian rang khác nhau, các điều kiệnphù hợp với tiêu chuẩn được đưa ra trong

Bảng 2

Các hợp chất được xác định trong khoảng trống của hạt bí ngô nghiền và rang sửdụng HS-SPME chuẩn bị mẫu và GC-MS để xác định mối tương quan về nồng độ.Mười một aldehydes đã được xác định trong các mẫu, các nồng độ của các hợp chất2-methylpropanal, 3-methylbutanal, 2-methylbutanal và phenylacetaldehyd chắcchắn bắt nguồn từ suy thoái Strecker đã tăng đáng kể trong quá trình rang, đặc biệt

là trong 20 phút cuối cùng của quá trình khi nhiệt độ tăng lên trên 100C

Khi bắt đầu của quá trình rang, chưa có sự tăng mạnh nồng độ của methylpropanal, 3-methylbutanal và 2-methylbutanal sau đó nồng độ tăng lên đáng

2-kể Thực tế này cũng có thể được nhìn thấy từ ( hình 2)

Hình 2 Nồng độ của các sản phẩm của quá trình suy thoái Strecker trong quá trìnhrang

Chúng tôi cho rằng gia nhiệt chủ yếu của các mẫu dẫn đến sự bay hơi của cácandehit có trong hạt bí ngô trước quá trình rang, hơn nữa nhiệt của các hạt dẫn đếnkhả năng tăng tốc của phản ứng suy thoái Strecker và sự hình thành của các hợpchất ở nồng độ tương đối cao Benzaldehyde, được coi là một sản phẩm thoái hóacủa các aminophenylalanine acid

Hai hợp chất lưu huỳnh được xác định trong hạt bí ngô là dimethylsulfide và (methylthio) –propanal cũng có thể là sự khởi đầu của quá trình suy thoái Strecker.Trước đây, Balance (1961) mô tả việc hình thành các hợp chất của sản phẩm suythoái Strecker bắt nguồn từ methionine, và đây cũng là một quá trình phản ứng lítưởng để làm nền tảng cho quá trình khảo sát Nhiệt ban đầu của các hạt dẫn đến