Nghiên cứu chiết tách dầu dừa tinh khiến từ dừa tươi và đánh giá khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---***--- PHẠM TUẤN ĐẠT NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH DẦU DỪA TINH KHIẾT TỪ DỪA TƯƠI VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA DẦU DỪA TỚI M

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-*** -

PHẠM TUẤN ĐẠT

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH DẦU DỪA TINH KHIẾT TỪ DỪA TƯƠI

VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA DẦU DỪA TỚI

MỘT SỐ LOẠI VI KHUẨN GÂY BỆNH

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Phạm Tuấn Đạt

Đề tài luận văn: Nghiên cứu chiết tách dầu dừa tinh khiết từ dừa tươi và đánh giá khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học

Mã số SV: CA150045

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 26/04/2017 với các nội dung sau:

- Bổ sung tổng quan các phương pháp nghiên cứu đã công bố về khả năng kháng khuẩn của dầu dừa

- Bổ sung giá thành dầu dừa trong và ngoài nước

- Bổ sung kết quả phân tích sai khác thống kê tin cậy theo SPSS

- Bổ sung ảnh đĩa petri với các vòng kháng khuẩn của dầu dừa bảo quản ở 3

và 6 tháng

- Chỉnh sửa các lỗi chính tả, lỗi đánh máy

Hà Nội, Ngày 05 tháng 05 năm 2017

Giáo viên hướng dẫn

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em với sự giúp đỡ của tập thể các nhà khoa học, luận văn có sử dụng một phần kết quả do em là đồng

tác giả thực hiện trong Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu chiết tách dầu dừa tinh

khiết bằng công nghệ không gia nhiệt” Mã số ĐM.08.NT/13

Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực, khách quan, một phần của luận văn đã công bố trên các tạp trí khoa học em là đồng tác giả, các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc

Tập thể giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Phạm Tuấn Đạt

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo PGS.TS Nguyễn Thị Minh

Tú – Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm – Đại học Bách Khoa Hà Nội, TS Nguyễn Phương – Trung tâm Sinh học Thực nghiệm – Viện Ứng dụng Công nghệ đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy Cô của Viện Công nghệ Sinh học

và Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã dạy bảo, giúp đỡ

em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn đến Lãnh đạo Trung tâm Sinh học Thực nghiệm – Viện Ứng dụng Công nghệ đã tạo điều kiện cho em thực hiện các thí nghiệm và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện luận văn

Cuối cùng, em xin tỏ lòng biết ơn gia đình nội, ngoại, vợ, con em và bạn bè

đã động viên, cổ vũ, khích lệ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả luận văn

PHẠM TUẤN ĐẠT

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 5

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu dừa trên thế giới và Việt Nam 5

1.1.1 Đôi nét về cây dừa và các sản phẩm từ dừa trên thế giới và Việt Nam 5

1.1.2 Công nghệ sản xuất VCO trên thế giới và Việt Nam 6

1.1.2.1 Công nghệ sản xuất VCO trên thế giới 6

1.1.2.2 Công nghệ sản xuất VCO ở Việt Nam 13

1.1.3 Nguyên lý tách VCO bằng phương pháp ly tâm 16

1.1.3.1 Ly tâm 16

1.1.3.2 Tách pha bằng ly tâm 17

1.2 Giá trị dưỡng dược của VCO 19

1.3 Khả năng kháng khuẩn của dầu dừa 21

1.3.1 Cơ chế kháng khuẩn chung 22

1.3.2.Cơ chế kháng khuẩn của dầu dừa 23

1.3.3 Một số các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới về khả năng kháng khuẩn của dầu dừa 24

1.3.4 Giới thiệu chung về vi khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa 25

1.3.4.1 Staphylococcus aureus 25

1.3.4.2 Pseudomonas aeruginosa 26

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 29

2.1 Nguyên liệu 29

2.2 Thiết bị chính sử dụng 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Xác định các thông số kỹ thuật tách và thu nhận VCO từ sữa dừa 30

2.3.2 Phương pháp vật lý 31

2.3.2.1.Xác định tỷ lệ thu hồi dầu 31

2.3.2.2.Phương pháp xác định độ ẩm của dầu 32

2.3.3 Phương pháp hóa lý 32

2.3.4 Đánh giá chất lượng của VCO 34

2.3.5 Xác định khả năng thủy phân của dầu dừa bởi enzyme lipase 35

2.3.5.1 Xác định khả năng ức chế vi khuẩn của dầu dừa 35

2.3.5.2 Xác định điều kiện bảo quản của dầu dừa đối với độ bền hoạt tính kháng khuẩn 36

2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37

3.1 Nghiên cứu chiết tách VCO từ sữa dừa 37

3.1.1 Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hiệu quả tách ly tâm 37

3.1.2 Xác định ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 1 37

3.1.3 Xác định ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 2 38

3.1.4 Xác định ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 3 39

3.1.5 Đánh giá chất lượng của VCO 41

3.1.6 Xác định và so sánh hàm lượng axít béo trong các loại VCO 43

3.2 Đánh giá khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh 49

3.2.1 Xác định mức độ thủy phân của dầu dừa bằng enzym lipase 49

3.2.2 Nghiên cứu đánh giá khả năng ức chế của dầu dừa lên sinh trưởng của vi khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa 51

3.2.2.1 Đánh giá khả năng ức chế của dầu dừa lên sinh trưởng của vi khuẩn 51

Staphylococcus aureus 51

3.2.2.2.Đánh giá khả năng ức chế của dầu dừa lên sinh trưởng của vi khuẩn 52

Pseudomonas aeruginosa 52

3.2.3 Nghiên cứu thời gian bảo quản của VCO đối với độ bền hoạt tính kháng khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa 54

4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

APCC: Asian and Pacific Coconut Community (Hiệp hội dừa Châu Á-Thái Bình Dương)

BHI: Brain heart infusion

BKHN: Bách khoa Hà Nội

BK TPHCM: Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

CO: Coconut oil (Dầu dừa)

DNA: Deoxyribo nucleic acid

HDL: High density lipoprotein

HIV: Human Immunodeficiency Virus (Hội chứng suy giảm miễn dịch ở người) KPH: Không phát hiện

LDL: Low density lipoprotein

MH: Mueller hinton

NRI: Natural Resources Institute

RBD: Refining bleaching deodorizing

RNA: Acid ribonucleic

PABA: Poly aminobenzoic acid

PBS: Phosphate buffer saline

PCR: Polymerase chain reaction

SARS: Severe acute respiratory syndrom (Hội chứng hô hấp cấp tính)

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

VCO: Virgrin Coconut Oil (Dầu dừa tinh khiết)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hiệu suất tách ly tâm 37

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 1 38

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 2 39

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 3 39

Bảng 3.5: So sánh đánh giá chất lượng VCO của đề với tiêu chuẩn của 42

APCC và Phi-líp-pin 42

Bảng 3.6: So sánh thành phần, hàm lượng các axít béo có trong VCO1, VCO2, VCO3 với các tiêu chuẩn hiện hành 47

Bảng 3.7: Trị số axít của VCOH 50

Bảng 3.8 Hoạt tính kháng khuẩn của dầu dừa lên sinh trưởng của 51

Staphylococcus aureus theo thời gian thủy phân 51

Bảng 3.9 Hoạt tính kháng khuẩn của dầu dừa lên sinh trưởng của 53

Pseudomonas aeruginosa theo thời gian thủy phân 53

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Giá trị xuất khẩu các sản phẩm chế biến từ dừa 6

Hình 1.2: Tách dầu ở áp suất thấp 9

Hình 1.3: Công nghệ sản xuất VCO theo qui mô hộ gia đình 10

Hình 1.4: Công nghệ sản xuất VCO bằng phương pháp lên men 11

Hình 1.5: Sản xuất VCO theo công nghệ ly tâm 2 pha 11

Hình 1.6: Ly tâm tách cream dừa và váng sữa dừa 12

Hình 1.7: Công nghệ sản xuất VCO sử dụng hệ thống ly tâm 3 pha 13

Hình 1.8: Hệ thống ly tâm 3 pha 13

Hình 1.9: Hình ảnh kính hiển vi điện tử của vi khuẩn Staphylococcus aureus 25

Hình 1.10: Hình ảnh kính hiển vi điện tử của vi khuẩn 27

Pseudomonas aeruginosa 27

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ chiết tách VCO từ sữa dừa 40

Hình 3.2: Sắc ký đồ VCO1 44

Hình 3.3: Sắc ký đồ VCO 2 45

Hình 3.4: Sắc ký đồ VCO 3 46

Hình 3.5 Vòng vô khuẩn của VCO và VCOH đối với Staphylococcus aureus 52

sau 14 giờ thủy phân 52

Hình 3.6 Vòng vô khuẩn của VCO và VCOH đối với Pseudomonas aeruginosa sau 14 giờ thủy phân 54

Hình 3.7: Ảnh hưởng của thời gian tới độ bền hoạt tính của VCO đối với 55

Hình 3.8 Vòng kháng khuẩn của VCO và VCOH đôi với Staphylococcus aureus 55

sau 3 tháng bảo quản 55

Hình 3.9 Vòng kháng khuẩn của VCO và VCOH đôi với Staphylococcus aureus 55

sau 6 tháng bảo quản 55

Hình 3.10: Ảnh hưởng của thời gian tới độ bền hoạt tính của VCO đối với Pseudomonas aeruginosa 56

Hình 3.11 Vòng kháng khuẩn của VCO và VCOH đôi với 56

Pseudomonas aeruginosa sau 3 tháng bảo quản 56

Hình 3.12 Vòng kháng khuẩn của VCO và VCOH đôi với 56

Pseudomonas aeruginosa sau 6 tháng bảo quản 56

1

MỞ ĐẦU

Dầu dừa tinh khiết (VCO_Virgrin Coconut Oil) là một loại dầu thiên nhiên được chiết xuất từ quả dừa già VCO được sử dụng làm nguyên liệu chính trong các ngành mỹ phầm, dược phẩm, thực phẩm chức năng, sản phẩm tẩy rửa hay chăm sóc

cá nhân… VCO được các chuyên gia y tế các nước khuyên dùng nhờ các công dụng tuyệt vời như chữa bệnh, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp da, tóc …

Thành phần hóa học của VCO chủ yếu là các axít béo bão hòa, đa số là chuỗi trung bình gọi là triglyceride, chúng có khả năng cung cấp năng lượng cho cơ thể một cách nhanh chóng và khả năng kháng khuẩn rất mạnh mẽ Trong axít béo của VCO chủ yếu là axít lauric chiểm tỷ lệ cao nhất 45-52% ngoài ra còn có các axít như: axít myristic, axít palmitic, axít caprylic, axít stearic và axít caproic, các thành phần này thay đổi tùy theo tuổi của cây dừa, điều kiện trồng trọt và địa phương Trước đây khoa học hiểu sai về VCO, chỉ những năm gần đây khi mà khoa học, kỹ thuật phát triển đạt trình độ cao, dưới nghiên cứu của các ngành như: dinh dưỡng học, dược học, y học, hóa sinh học…cho thấy việc sử dụng các loại dầu, mỡ chứa các axít béo bão hòa có mạch carbon trung bình ở mức độ cân đối sẽ giúp cho quá trình chuyển đổi từ cholesterol có hại (LDL) sang cholesterol có lợi (DHL) qua

đó sẽ tốt cho tim mạch So sánh các chất béo có trong VCO với sữa người các nhà khoa học cho thấy có sự tương đồng, ngoài ra trong VCO có chứa tới 45-52% (tổng hàm lượng chất béo) là axít lauric, loại axít béo này có tính kháng khuẩn cao và cũng được tìm thấy trong sữa người (6,2% trong hàm lượng chất béo), sữa bò (2,9%) và sữa dê (3,1%) Khi vào cơ thể axít lauric biến thành hợp chất monolaurrin với tác dụng chống các loại virút có lớp vỏ lipít chẳng hạn như SARS và HIV [3][26][30]

Nghiên cứu về VCO các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều chất có tính dược lý đặc thù của loại dầu này như: phytonutrient, tocopherol (Vitamin E) và phytosterol vốn là chất bảo vệ tim, chống ung thư… Các chất này bị mất trong khi chế biến theo phương pháp tinh luyện Các nghiên cứu cho thấy chất béo mạch carbon trung bình

2

(C8-C12) trong VCO có cấu trúc tương tự như chất béo tìm thấy trong sữa mẹ giúp tăng sức đề kháng cho trẻ VCO sở hữu khả năng kháng viêm, kháng khuẩn và chống oxy hóa, chúng bảo vệ con người tránh bị xơ vữa động mạch và bệnh tim mạch, bảo vệ cơ thể chống bệnh tim mạch bằng cách làm tăng mật độ cao lipoprotein (HDL), kích thích quá trình trao đổi chất, ngăn cản chứng béo phì, cải thiện giá trị dinh dưỡng của thực phẩm bằng cách tăng khả năng hấp thụ các vitamin, khoáng chất và các amino axít [17][18][22][31]

Từ năm 2001, khi lần đầu tiên VCO được một công ty dược thảo mang từ líp-pin sang Mỹ, nhu cầu của VCO tăng đều hàng năm ở Mỹ và lan sang nhiều quốc gia khác như Canada, Úc, Anh Quốc VCO là dòng sản phẩm mới nhất của chuỗi sản phẩm từ dừa mà Phi-líp-pin giới thiệu ra thế giới Ngày nay, nhiều quốc gia khác như Ấn Độ, In-đô-nê-xi-a, Fiji, Niu-ghi-nêcũng xuất khẩu VCO bởi vì giá trị kinh tế của nó cao gấp 400-500% giá trị xuất khẩu dầu dừa thông thường Hiện tại nhu cầu về VCO vẫn còn cao hơn cung bởi vì hầu hết được sản xuất theo quy mô nhỏ [15]

Phi-Tại Việt Nam công nghệ sản xuất VCO chủ yếu bằng phương pháp ép từ cùi dừa khô nên chất lượng thường kém và khó có thể xuất khẩu sang các thị trường nước ngoài Vì vậy việc nghiên cứu để đưa ra được công nghệ sản xuất VCO từ dừa tươi, đáp ứng được đủ các chỉ tiêu xuất khẩu nhằm nâng cao giá trị cho cây dừa Việt Nam là rât cần thiết

Hiện nay các bệnh nhiễm trùng vẫn là một trong nhưng nỗi lo đối với con người Việc sử dụng kháng sinh trong phòng và trị các bệnh nhiễm trùng đem lại nhiều thành công và hiệu quả kinh tế to lớn Tuy nhiên việc sử dụng kháng sinh không đúng theo phác đồ đã tạo ra những dòng vi khuẩn kháng kháng sinh Hiện tượng này đang ngày càng gia tăng trong nhiều loại vi khuẩn gây bệnh và là một vấn đề nóng của toàn cầu trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng gây ra bởi nhiều

vi sinh vật Vi khuẩn gây đề kháng kháng sinh làm giới hạn khả năng điều trị nhiễm trùng, một số dẫn đến tử vong do vi khuẩn gây bệnh đề kháng với hầu hết các kháng sinh đang điều trị Chính vì vậy việc tìm kiếm ra những kháng sinh mới luôn thu hút

3

sự quan tâm của các nhà khoa học Các chất có nguồn gốc từ tự nhiên luôn là một nguồn giải pháp an toàn thay thế cho các thuốc hóa học tổng hợp Các sản phẩm từ thiên nhiên hiện nay đang được ưa chuộng bởi tính an toàn, ít có tác dụng phụ khi

sử dụng Từ cơ sở khoa học và thực tiễn trên em tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu chiết tách dầu dừa tinh khiết từ dừa tươi và đánh giá khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh”

* Mục tiêu của đề tài:

- Xây dựng được quy trình tách và thu nhận VCO từ trái dừa đạt tiêu chuẩn quốc tế

- Đánh giá được khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới 2 chủng vi khuẩn

Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa

* Nội dung thực hiện của đề tài:

1 Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ chiết tách VCO từ dừa tươi

- Xác định một số thông số công nghệ chiết tách VCO từ sữa dừa

+ Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hiệu quả tách ly tâm

+ Xác định ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 1

+ Xác định ảnh hưởng của tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 2

+ Xác định ảnh hưởng cuả tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 3

+ Xây dựng qui trình công nghệ chiết tách VCO từ dừa tươi

- Xác định một số chỉ tiêu hóa lý, hoá học của VCO và so sánh với các mẫu VCO trên thị trường theo tiêu chuẩn APCC (Asian and Pacific Coconut Community-Hiệp

hội dừa Châu Á-Thái Bình Dương)

- Xác định các thành phần axít béo của VCO và so sánh với các mẫu VCO trên thị trường theo tiêu chuẩn APCC

2 Đánh giá khả năng kháng khuẩn của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh

- Xác định mức độ thủy phân của dầu dừa bằng enzyme lipase

- Nghiên cứu đánh giá khả năng ức chế của dầu dừa lên sinh trưởng của hai vi

khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa

4

- Nghiên cứu thời gian bảo quản của dầu dừa đối với hoạt tính kháng khuẩn của hai

vi khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa

5

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu dừa trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Đôi nét về cây dừa và các sản phẩm từ dừa trên thế giới và Việt Nam

Cây dừa tên khoa học là Cocos Nucifera L thuộc họ Cau (Arecaceae) là một

trong các cây lấy dầu quan trọng nhất thế giới phân bố rộng từ vĩ độ 20 Bắc xuống tận vĩ độ 20 Nam của đường xích đạo với tổng diện tích 12,47 triệu ha được trồng tại 93 quốc gia, trong đó các quốc gia thuộc Hiệp hội dừa Châu Á - Thái bình dương chiếm tới 10,762 triệu ha Ở khu vực Đông Nam Á, các quốc gia có diện tích và sản lượng dừa lớn chủ yếu là Phi-líp-pin, In-đô-nê-xi-a, Thái Lan, Ma-lai-xi-a và Việt Nam

Ở Việt Nam, dừa là loại cây trồng quen thuộc, nhất là ở các tỉnh từ Thanh Hóa trở vào Các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Bến Tre, Đồng Tháp, Kiên Giang, Long An…có diện tích trồng dừa lớn Cho đến nay, Bến Tre vẫn là tỉnh dẫn đầu cả nước về dừa cả về diện tích và sản lượng: khoảng 45.000 ha về diện tích với sản lượng trên 250 triệu trái/năm

Cây dừa có thể tạo ra được rất nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao trong đó quả dừa là bộ phận quan trọng nhất của cây dừa, vỏ quả làm chỉ sơ dừa, gáo dừa sản xuất than hoạt tính, nước dừa sản xuất thạch dừa, cùi dừa hay còn gọi là cơm dừa có thành phần hóa học: 40-52% nước, 3,0-4,3% protein, 9-10% cacbohydrate tổng số, 2,1-3,4% xenlulozơ, 34,7-38,0% lipít và 0,8-1,9% tro [35] Hàm lượng lipít (chất béo) trong cơm dừa chiếm tỷ lệ khá cao nên cơm dừa được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất dầu dừa Các nhà khoa học đã xác định được trên 10 loại axít béo có trong dầu dừa chủ yếu là các chất béo bão hòa có mạch carbon trung bình [1][19][29]

* Các sản phẩm chủ yếu từ quá trình chế biến dừa:

- Cơm dừa nạo sấy

- Sữa dừa

- Bột sữa dừa

6

- Dầu dừa (CO, VCO)

- Khác: Than hoạt tính, thủ công mỹ nghệ, nước dừa, thạch dừa, kẹo dừa…

* Giá trị xuất khẩu các sản phẩm từ dừa của thế giới và Việt Nam (Hình 1.1)

Hình 1.1: Giá trị xuất khẩu các sản phẩm chế biến từ dừa

Theo hình 1.1 quốc giá xuất khẩu VCO lớn nhất là Phi-líp-pin với trên 80% tổng giá trị xuất khẩu các sản phẩm từ dừa, tiếp theo là hai nước In-đô-nê-xi-a và Niu-ghi-nê với trên 60% Các nước còn lại bao gồm: Việt Nam, Sri Lanka, Thái Lan lại chủ yếu xuất khẩu dừa quả, cơm dừa nạo sấy và dầu dừa thô

1.1.2 Công nghệ sản xuất VCO trên thế giới và Việt Nam

1.1.2.1 Công nghệ sản xuất VCO trên thế giới

Công nghệ sản xuất dầu dừa của thế giới mới được quan tâm từ 2001 đến nay Theo tổng kết của Hiệp hội dừa Thế giới để sản xuất VCO có 04 phương pháp [20]:

1 Phương pháp ép ướt: VCO thu được bằng lắng, lọc tự nhiên hoặc gia nhiệt

để loại bỏ nước (phương pháp này chỉ áp dụng qui mô gia đình, sản xuất nhỏ) Chất

Indonesia

Philippines

PNGViệt Nam

Sri Lanka

Thái Lan

4 Phương pháp ly tâm không gia nhiệt: Việc tách VCO được thực hiện trên hệ thống ly tâm siêu tốc (10.000-15.000 vòng/phút) Hệ thống gồm 03 thiết bị ly tâm nối tiếp nhau liên hoàn để tách dầu dừa từ sữa dừa Phương pháp này được thực hiện ở qui mô công nghiệp năng suất 3000-15.000lít/ca) Hiện nay công nghệ này được Phi-líp-pin và Thái Lan đang áp dụng Chất lượng sản phẩm tốt, giữ được hầu hết các thành phần tự nhiên có giá trị trong VCO Chính vì vậy mà Phi-líp-pin là nước xuất khẩu VCO đứng đầu Thế giới (trên 840.000 tấn/năm).Tiêu chuẩn dầu dừa VCO của Phi-líp-pin tương đương với tiêu chuẩn VCO của APCC [40]

Công nghệ sản xuất VCO đang được quan tâm trong những năm gần đây và có

su hướng phát triển mạnh do nhu cầu của thị trường ngày càng gia tăng Điểm khác biệt lớn nhất trong công nghệ sản xuất VCO so với công nghệ sản xuất dầu dừa trước đây là quá trình thu nhận dầu dừa không qua chế biến nhiệt ở nhiệt độ cao hoặc hóa chất chính vì vậy công nghệ sản xuất có sự khác biệt đáng kể [27]

Tại các nước trồng dừa việc sản suất dầu VCO hiện nay là không giống nhau tùy thuộc vào trình độ khoa học kỹ thuật và mức độ đầu tư ở mỗi quốc gia có thể tóm tắt như sau:

8

- Công nghệ sản xuất VCO ở Ma-lai-xi-a

+ Chuẩn bị mẫu: Quả dừa tươi được lựa chọn có chất lượng đồng đều, quả ở giai đoạn thu hái Thịt dừa sau đó được tách ra, nghiền và ép để tạo sữa dừa

+ Xử lý sữa dừa: Để tránh nhiễm khuẩn, sữa dừa sau khi ép ra được bảo quản

ở điều kiện lạnh (-5 oC) Ngoài ra, sữa dừa được để qua đêm cho sự phân tách pha thành nước và thể sữa Quá trình này là yếu tố quan trọng nhằm thu được lượng dầu cao nhất Sau đó, mẫu được chuyển qua khâu xử lý bằng sóng vi ba (microwave) + Xử lý bằng sóng vi ba: Nhiều khoang chiếu có đường kính 35x35x35cm3được sử dụng cho quá trình này Ngoài ra nó còn được trang bị bình thủy tinh 2 lít

để đựng mẫu Thiết bị trên được kết nối với máy tính để kiểm soát thời gian, nhiệt

độ và cài đặt công suất Nhiệt độ được sử dụng cho quá trình này giao động trong khoảng 40 – 60 oC, thời gian khoảng 10 – 60 phút Công suất được sử dụng ở 500 –

1000 W cho qui mô nhỏ và > 1000 W cho qui mô lớn

+ Tách dầu: Sau quá trình xử lý bằng sóng vi ba, dầu được tách ra qua quá trình lọc và hệ thống tách bằng trọng lực [32]

- Công nghệ sản xuất VCO ở các quốc gia thuộc quần đảo Thái Bình Dương [16]

+ Phương pháp ép dầu ở áp suất thấp (hình 1.2)

Phương pháp này được nghiên cứu ra bởi các nhà nghiên cứu từ Viện tài nguyên thiên nhiên của Anh và đã được phát triển, giới thiệu công nghệ cho các nước ở quần đảo Thái Bình Dương và một vài nước ở Châu phi VCO được tách ra

ở áp xuất thấp (khoảng 460 psi) và độ ẩm nguyên liệu vào khoảng 10 – 13% (phương pháp tách truyền thống sử dụng áp suất khá cao, khoảng trên 1600 psi và

độ ẩm nguyên liệu là 3 – 4%)

9

Hình 1.2: Tách dầu ở áp suất thấp [16]

Thịt dừa nghiền nhỏ (cơm dừa) được làm khô bởi thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời (không phải phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời) hoặc sấy bằng không khí nóng Điểm thuận lợi lớn nhất của phương pháp này là VCO có thể được tạo ra chỉ trong vòng 4 giờ từ khi bắt đầu đến khi kết thúc vì vậy đảm bảo độ tươi cao VCO sản xuất theo quá trình ép ở áp suất thấp có độ nhớt thấp hơn VCO sản xuất từ quá trình ép ở áp xuất cao

+ Phương pháp ép dầu ở áp suất cao

Công nghệ này yêu cầu sử dụng máy sấy và trục đùn áp suất cao VCO sản xuất theo cách này có chứa hầu hết các chất tạo gôm có trong dừa tươi nên độ nhớt

và bóng của nó khá cao Vì vậy nó chủ yếu được sử dụng cho sản xuất xà phòng, thuốc hay các sản phẩm chăm sóc da

Theo cách này, thịt dừa được làm nhỏ tới kích thước khoảng 3 mm sử dụng máy nghiền dao, sau đó được sấy khô đến độ ẩm 3 – 4% ở nhiệt độ khoảng 70 –

75oC Dầu sau đó được tách ra từ thiết bị ép đùn ở áp suất cao, kết hợp hệ thống làm lạnh nhanh Trong quá trình ép, nguyên liệu cho vào vẫn nóng nên cho phép dầu được tách và chảy nhanh hơn tăng hiệu quả sản xuất Sau quá trình lắng và lọc sẽ thu được VCO

10

+ Tách dầu dừa qui mô hộ gia đình (hình 1.3)

Đây là phương pháp sản xuất VCO truyền thống, đơn giản và được sử dụng ở qui mô hộ gia đình, khá phổ biến ở các nước thuộc quần đảo Thái Bình Dương Khác biệt cơ bản là việc kiểm soát nhiệt để giữ cho dầu không bị chuyển sang màu vàng

Hình 1.3: Công nghệ sản xuất VCO theo qui mô hộ gia đình [16]

- Công nghệ sản xuất VCO bằng phương pháp lên men tại Châu phi

Công nghệ ngày được giới thiệu ở vài quốc gia Châu phi qua một chương trình đào tạo bắt đầu từ năm 2006 được tài trợ bởi APCC Hiện tại, đây là công nghệ được sử dụng hầu hết ở qui mô hộ gia đình tại Fiji

11

Hình 1.4: Công nghệ sản xuất VCO bằng phương pháp lên men [16]

- Công nghệ sản xuất VCO qui mô công nghiệp ở Phi-líp-pin

Để thu nhận dầu dừa từ cùi dừa ướt qui mô công nghiệp cần phải có hệ thống

ly tâm Hiện nay có 2 kiểu ly tâm khác nhau: ly tâm 2 pha (lỏng-lỏng) và ly tâm 3 pha (lỏng-lỏng-rắn)

Quá trình ly tâm 2 pha

Hình 1.5: Sản xuất VCO theo công nghệ ly tâm 2 pha [16]

12

Công nghệ này tương đối đơn giản và dễ dàng áp dụng trên qui mô công nghiệp, sữa dừa được tách từ thịt dừa đã được cắt nhỏ qua thiết bị ép dạng trục quay, được lọc để loại bỏ phần chất rắn qua thiết bị lọc sử dụng sàng thép không rỉ Sau đó, sữa được cho qua thiết bị ly tâm 2 pha để tách riêng phần cream dừa (pha dầu) từ váng sữa (pha nước) Cream dừa sau đó được gia nhiệt để làm đông tụ protein sử dụng hệ thống kiểm soát nhiệt độ Sử dụng thiết bị lọc hút chân không để tách riêng phần dầu và protein sau khi đông tụ VCO sau đó được làm khô (tách nước) sử dụng thiết bị cô chân không

Hình 1.6: Ly tâm tách cream dừa và váng sữa dừa [16]

Quá trình ly tâm 3 pha:

Quá trình ly tâm 3 pha (lỏng – lỏng – rắn) được cho là đơn giản hơn quá trình

ly tâm 2 pha Sữa dừa được lọc qua hệ thống ly tâm 3 pha, trong đó dầu được tách

ra khỏi các thành phần khác của sữa dừa dưới tác dụng của lực ly tâm ở khoảng 10.000 vòng/phút

Mức đầu tư cho hệ thống ly tâm 3 pha khá cao, thiết bị tối thiểu hiện nay đang được sử dụng trên qui mô công nghiệp có khả năng sản xuất 800 lít/giờ (tương đương khoảng 3500 quả/giờ)

13

Hình 1.7: Công nghệ sản xuất VCO sử dụng hệ thống ly tâm 3 pha [16]

Hình 1.8: Hệ thống ly tâm 3 pha 1.1.2.2 Công nghệ sản xuất VCO ở Việt Nam

Tại Việt Nam, Bến Tre được coi là chợ dừa của Đồng bằng sông Cửu long với 13% các doanh nghiệp của tỉnh hoạt động trong lĩnh vực sản xuất và chế biến các sản phẩm từ dừa với 29 loại sản phẩm khác nhau như: cơm dừa nạo sấy, bột sữa dừa, than hoạt tính, than thiêu kết, kẹo dừa, chỉ xơ dừa…, qua đó thể hiện vai trò

14

của cây dừa đối với nền kinh tế của Bến Tre là rất lớn Giống dừa của Bến Tre khá phong phú và đa dạng, năng suất cao, đạt trung bình 427 triệu quả/năm Kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm từ dừa của Bến Tre năm 2011 đạt 159,3 triệu USD, chiếm 43,22% toàn Tỉnh

Các nước nhập khẩu dừa và các sản phẩm từ dừa của Bến Tre gồm: Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản… Tuy nhiên, con số trên chưa phản ánh đúng thực tế và tiềm năng phát triển ngành dừa của Bến Tre Tình hình sản xuất, chế biến, tiêu thụ và xuất khẩu các sản phẩm từ dừa Bến Tre vẫn gặp phải nhiều khó khăn, đời sống của người trồng dừa, doanh nghiệp chế biến dừa rất lao đao trong vài năm gần đây [3]

Các doanh nghiệp sản xuất và chế biến dừa của Bến Tre chủ yếu ở dạng qui

mô nhỏ, nông hộ Công nghệ áp dụng chủ yếu là cũ, thấp và lâu đời do đó năng suất

và chất lượng các sản phẩm chế biến, đặc biệt là các sản phẩm xuất khẩu chưa cao nên gặp khó khăn trong việc tiếp cận các thị trường khó tính như Mỹ, Đức… Các sản phẩm xuất khẩu chủ yếu ở dạng thô làm nguyên liệu cho các quá trình sản xuất khác của nước ngoài Ngoài ra, việc thiếu các nghiên cứu khoa học chuyên sâu về thành phần, hàm lượng, chất lượng, đặc tính của các thành phần trong quả dừa do

đó gây khó khăn trong việc quảng bá hình ảnh, đăng ký sở hữu chất lượng, nhãn hàng hóa của các doanh nghiệp sản xuất Các doanh nghiệp chế biến dừa chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tế và truyền thống, thiếu các bằng chứng khoa học cụ thể, thiếu sự trợ giúp của khoa học, kỹ thuật, đặc biệt là công nghệ, thiết bị mới phục vụ cho chế biến tạo giá trị gia tăng cho sản phẩm

Hiện nay trên thị trường Việt Nam có 03 loại dầu dừa:

- Dầu dừa thô (Crude Coconut Oil): Dầu dừa thô được ép từ cùi dừa khô (bao gồm đủ loại cùi dừa khô cũ, mới…) theo một số phương pháp ép khác nhau như ép biên, ép trục hay ép thủy lực Do chế biến bằng phương pháp này không loại trừ đươc độc tố aflatoxin, nên dầu dừa thô không dùng ăn trực tiếp

15

- Dầu dừa tinh luyện (Refined Coconut Oil): được sản xuất từ dầu dừa thô, sau quá trình tinh chế, khử màu và khử mùi (RBD – refining, bleaching, deodorizing) thu dầu dừa thành phẩm Trong quá trình RBD, việc xử lý nhiệt được áp dụng trong suốt giai đoạn khử mùi Nhiệt được sử dụng ở giải nhiệt cao giữa 204 – 245 oC, nên dầu dừa tinh luyện sẽ mất đi Vitamin E và một số chất có tính dược lý

- Dầu dừa tinh khiết (VCO - Virgrin Coconut Oil) còn gọi là dầu dừa nguyên

chất hay dầu dừa nguyên sinh, được tách chủ yếu từ cùi dừa tươi qua công đoạn tạo sữa dừa, việc tách dầu phần kem từ sữa dừa tươi và phá vỡ dạng thể sữa của kem bằng quá trình lắng, lọc hoặc ly tâm tùy thuộc vào qui mô sản xuất Quá trình này không có tác động của hóa chất hay nhiệt độ cao nên dầu dừa thu được có tính chất hoàn toàn tự nhiên, tùy vào công nghệ và thiết bị mà chất lượng VCO khác nhau Thực tế hiện nay sản phẩm VCO của các doanh nghiệp Việt Nam sản xuất ra chủ yếu phục vụ trong nước, chưa đạt tiêu chuẩn xuất khẩu (tiêu chuẩn của APCC) Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và sản xuất VCO cũng đã được quan tâm trong vài năm trở lại đây Một vài công ty cũng đã đầu tư công nghệ của Thái Lan cho sản xuất VCO, tuy nhiên, do hạn chế về sự hiểu biết công nghệ chiết tách VCO nên mức độ đầu tư còn chưa đồng bộ và đúng yêu cầu để thu được VCO đạt chuẩn quốc

tế, VCO sản xuất chủ yếu phục vụ nhu cầu trong nước Bên cạnh đó do thiếu căn cứ thông tin khoa học, các doanh nghiệp Việt Nam gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận, quảng bá sản phẩm VCO với đối tác nước ngoài [1][3][4] Cũng có một số các công trình nghiên cứu về dầu dừa được các nhà khoa học trong nước tiến hành, điển hình là: TS Nguyễn Minh Nguyệt, Viện nghiên cứu Dầu và Cây có dầu đã nghiên

cứu chiết xuất VCO thành công bằng enzym cytolase Giải pháp của đề tài đã được

giải thưởng sáng tạo khoa học kỹ thuật TP HCM 2001 Công nghệ đã chào bán tại

Techmart 2003 giá 100.000.000 VNĐ, qui mô sản xuất thử nghiệm Thực tế đến

nay chưa có một cơ sở nào tại Bến Tre áp dụng công nghệ này để sản xuất VCO cho kinh doanh [2]

Ngoài ra nhiều Viện, Trường (Đại học BKHN, Đại học BK TPHCM, Viện hóa, Viện công nghiệp thực phẩm…) nghiên cứu về VCO tuy nhiên các nghiên cứu

tài: “Nghiên cứu quy trình tách chiết, thành phần, cấu trúc và tính chất hóa học của

dầu dừa nguyên sinh và định hướng ứng dụng trong y dược” do TS Lê Ngọc Hùng

chủ trì Giải pháp của đề tài lựa chọn theo phương pháp ép khô (phương pháp 2) qui

mô phòng thí nghiệm nếu kết quả áp dụng sản xuất qui mô công nghiệp chất lượng VCO rất khó ổn định theo tiêu chuẩn APCC

Hiện nay có rất nhiều công ty sản xuất và thương mại hóa sản phẩm dầu dừa tinh khiết Tuy nhiên các sản phẩm này hầu hết chưa đủ điều kiện để xuất khẩu Năm 2013, Trung tâm Sinh học Thực nghiệm - Viện Ứng dụng Công nghệ được

giao nhiệm vụ nằm trong chương trình đổi mới công nghệ quốc gia có tên: “Nghiên

cứu chiết tách dầu dừa tinh khiết bằng công nghệ không gia nhiệt” với mục tiêu

xây dựng được dây chuyền sản xuất và quy trình công nghệ chiết tách dầu dừa tinh khiết bằng công nghệ không gia nhiệt qui mô công nghiệp

1.1.3 Nguyên lý tách VCO bằng phương pháp ly tâm

1.1.3.1 Ly tâm

Ly tâm là một quá trình tách riêng các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau trong một hỗn hợp lỏng không đồng nhất, dưới tác dụng của lực ly tâm Hỗn hợp dùng cho ly tâm thường có dạng nhũ tương hoặc huyền phù Trong quá trình ly tâm, cấu tử có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa tâm nhất, còn cấu tử có khối lượng riêng nhỏ nhất thì tập trung ở vùng gần tâm nhất Tốc độ lắng tạo thành lớp của các cấu tử phụ thuộc vào vận tốc quay và bán kính quay của máy ly tâm Chât lượng sản phẩm sau khi ly tâm, độ phân tách, độ tinh khiêt của từng lớp cấu tử sau khi tách phụ thuộc vào tốc độ lắng

17

Kỹ thuật ly tâm được ứng dụng rất hiệu quả trong việc tách béo các thực phẩm dạng sữa, ly tâm là phương pháp chiết tách tốt nhất để ứng dụng cho chế biến VCO

1.1.3.2 Tách pha bằng ly tâm

Quá trình ly tâm có cùng nguồn gốc với quá trình lắng Lắng được thực hiện bởi trọng lực còn ly tâm được thực hiện bởi lực ly tâm Trong một hỗn hợp nhũ tương có 2 pha lỏng gồm pha lỏng nặng là nước (cùng các chất tan trong nước) và pha lỏng nhẹ là dầu, trong đó pha liên tục là nước, thì sự khác biệt về khối lượng riêng dẫn tới tách pha, có thể vận dụng phương trình Stoke vào trường hợp lực ly tâm thay vì trọng lực để tính tốc độ lắng như sau :

- Tốc độ tách của giọt dầu trong nhũ tương dưới tác động của trọng lực được xác định theo phương trình Stoke như sau:

2

l p

g

Trong đó:

Vg - tốc độ tách của giọt dầu trong nước dưới tác dụng của trọng lực(m/s)

d - đường kính giọt dầu (m)

p - khối lượng riêng của nước (kg/m3)

l - khối lượng riêng của dầu (kg/m3)

 - độ nhớt của pha liên tục (nước) (kg/m.s)

g - gia tốc trọng trường ( g=9,81m/s2)

- Tốc độ tách của giọt dầu trong nhũ tương, huyền phù dưới tác động của lực ly tâm

được xác định theo công thức sau:

2

l p

r 2

Trong đó:

18

Vc - tốc độ tách của giọt dầu trong pha lỏng dưới tác dụng của lực ly tâm(m/s)

d - đường kính giọt dầu (m)

p - khối lượng riêng của nước (kg/m3)

l - khối lượng riêng của dầu (kg/m3)

 - độ nhớt của pha liên tục (nước) (kg/m.s)

 phụ thuộc vào bán kính quay và tốc độ vòng Giả sử máy ly tâm có bán kính

quay bằng 0,1m, tốc độ quay bằng 10.000 vòng/ph, tính ra tốc độ vòng tính theo

10.000 vòng/ph sẽ nhanh hơn 11.174 lần so với lắng dưới tác dụng của trọng lực,

19

cũng có nghĩa là lực ly tâm (trong trường hợp này) mạnh gấp 11 nghìn lần trọng lực [40]

1.2 Giá trị dưỡng dược của VCO

Mức độ no và độ dài các mạch carbon của các axít béo có trong dầu thực vật hay mỡ động vật quyết định đặc tính và công dụng tương ứng của nó đối với sức khỏe con người Chất béo càng no, mạch carbon càng dài thì càng cứng và nhiệt độ nóng chảy càng cao Dầu dừa là một trong những loại dầu đặc trưng nhất bởi vì nó chứa tỷ lệ cao nhất các axít béo mạch trung bình với chiều dài mạch carbon C8-C12 Dầu dừa được tổng hợp rất khác biệt trong cơ thể người so với các loại chất béo no và không no khác Các axít béo mạch trung bình trong dầu dừa chiếm khoảng 64%, trong đó axít lauric (C12) là thành phần chủ yếu chiếm tỷ lệ cao từ 47-53% tùy thuộc vào từng giống dừa [25]

Đặc tính vật lý có ý nghĩa nhất của dầu dừa làm nó khác biệt nhất so với các loại chất béo khác, đó là nó không mềm dần theo nhiệt độ tăng mà nó chuyển khá đột ngột từ trạng thái đặc sang lỏng trong một biên độ nhiệt độ hẹp Về khía cạnh này, dầu dừa có đặc điểm gần giống với bơ cacao Dầu dừa ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ khoảng >270C và đông đặc ở nhiệt độ 220C tương tự như bơ ở các nước

ôn đới [40]

Từ rất lâu, dầu dừa nói chung và VCO nói riêng đã được sử dụng trong thực phẩm và phi thực phẩm Trong công nghệ hóa dầu, sử dụng VCO thay cho dầu dừa tinh luyện có nguồn gốc từ cơm dừa khô truyền thống sẽ làm gia tăng chất lượng sản phẩm bởi vì đặc tính chống dị ứng của nó Những phát hiện thú vị về những ứng dụng của VCO được ghi nhận rất khác biệt và có giá trị sử dụng cao hơn dầu dừa truyền thống đó là [28]:

- Dầu xả cho tóc và làm ẩm da

- Dầu nền cho các sản phẩm chăm sóc da và mỹ phẩm khác

- Dầu nền cho các sản phẩm dầu xoa bóp, massage

- Thực phẩm chức năng và thực phẩm dinh dưỡng

20

Theo các nhà khoa học của Viện nghiên cứu Splash, định nghĩa thực phẩm dinh dưỡng có nghĩa là loại thực phẩm có thành phần thực phẩm tự nhiên có ích cho sức khỏe hoặc có khả năng giúp làm giảm các nguy cơ nhiễm các bệnh mãn tính vượt khỏi chức năng dinh dưỡng cơ bản của nó Nói một cách đơn giản, thực phẩm dinh dưỡng là những chất không chỉ có giá trị về dinh dưỡng mà còn tốt cho sức khỏe VCO được xem như một loại thực phẩm dinh dưỡng theo một số kết quả nghiên cứu sau :

- Chất béo mạch carbon trung bình (C8-C12) trong dầu dừa có cấu trúc tương tự như chất béo tìm thấy trong sữa mẹ giúp tăng sức đề kháng cho trẻ Nó cũng có tác dụng tương tự trên người lớn

- VCO sở hữu khả năng kháng viêm, kháng khuẩn và chống oxy hóa, chúng bảo vệ con người tránh bị xơ vữa động mạch và bệnh tim mạch

- VCO là nguồn chất béo năng lượng thấp duy nhất của thế giới

- VCO ngăn cản hoạt động của các chất gây ung thư

VCO có rất nhiều giá trị nên đang được chú tâm để phát triển bởi giá của VCO cao hơn rất nhiều so với các loại dầu dừa thông thường Dầu dừa thô có giá: 17.000đồng/lít, dầu dừa tinh luyện giá: 30.000đồng/lít, VCO nội địa giá:

21

450.000đồng/lít, công ty Coconut Oil UK hiện đang chào bán VCO 100% với giá

£14.97/lọ 440ml khoảng 1.170.000đồng/1lit

1.3 Khả năng kháng khuẩn của dầu dừa

Trong dầu dừa có rất nhiều axít béo chuỗi trung bình trong đó có 3 axít: axít lauric, axít capric và axít caprylic là có giá trị cao hơn hẳn Dầu dừa đã được nghiên

cứu cho thấy khả năng kháng lại các vi khuẩn gây bệnh như: Escherichia coli,

Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Proteus vulgaris, Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes, Streptococcus agalactiae, Salmonella spp [21]

Dầu dừa còn được bổ sung vào mỹ phẩm ở nồng độ từ 5% - 40% cho thấy hoạt

động kháng khuẩn tốt đối với các chủng Pseudomonas aeruginosa, E coli, P

vulgaris, B subtilis, S aureus, C albicans, A niger và S aureus [23] Năm 2005,

Trường đại học Georgetown – Mỹ đã có công trình nghiên cứu các đặc tính kháng khuẩn của hai loại dầu: oregano và dầu dừa Nghiên cứu invitro được thực hiện trên

chủng Staphylococcus aureus và theo dõi trên chuột Nghiên cứu này cho thấy dầu

dừa là tác nhân kháng khuẩn an toàn cho công tác phòng chống và điều trị

Staphylococcus aureus và nhiều bệnh nhiễm trùng khác Dầu dừa làm đồ uống cũng

rất tốt cho bệnh nhân tả bởi hàm lượng axít lauric trong đó có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây viêm loét dạ dày, viêm xoang, sâu răng, ngộ độc thực phẩm hay nhiễm trùng đường tiểu [22] Ở Philippines dầu dừa được bổ sung vào kháng sinh để giúp giảm triệu chứng của bệnh viêm phổi ở trẻ em

Nghiên cứu chỉ ra rằng thành phần chính có khả năng kháng khuẩn của dầu dừa là axít lauric, đặc biệt là tồn tại dưới dạng monoglycerides (monolaurin) [21] Tuy nhiên, axít lauric trong dầu dừa lại tồn tại dưới dạng triglycerides Nhưng, cả người và động vật đều có thể chuyến hóa axít lauric trong dầu dừa thành dạng monolaurin dưới tác nhân enzym lipaza Monolaurin có hoạt tính sinh học lớn hơn nhiều lần axít lauric trong việc kháng vi khuẩn Do đó, khả năng kháng khuẩn của dầu dừa còn phụ thuộc vào tỷ lệ chuyển hóa thành monolaurin Monolaurin đã được chứng minh là có hiệu quả ức chế đối với sự sinh trưởng của các chủng

Staphylococcus aureus kháng kháng sinh Ngoài ra, monolaurin còn làm bất hoạt

8 trong 15 bệnh nhân giảm lượng virút sau 6 tháng sử dụng dầu dừa [38].

1.3.1 Cơ chế kháng khuẩn chung

Cơ chế kháng khuẩn chung của các hoạt chất từ tự nhiên chủ yếu dựa vào một trong các quá trình sau [23]:

- Ức chế quá trình tổng hợp thành vi khuẩn gồm có penicillin, bacritracin, vancomycin Do tác động lên quá trình tổng hợp vách nên làm cho thành tế bào vi khuẩn bị yếu dễ bị các đại thực bào phá vỡ khi đổi áp suất thẩm thấu

- Phá vỡ màng tế bào chất bán thấm của tế bào: gồm có colistin, polymyxin, gentamicin, amphoterricin β Chúng gắn vào màng, làm hư hỏng tính nguyên vẹn của màng dẫn đến màng bị phá vỡ và gây dung giải tế bào

- Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein:

+ Nhóm aminoglycoside gắn với receptor trên tiểu phần 30s của ribosome làm cho quá trình dịch mã không còn chính xác

+ Nhóm chloramphenicol gắn rRNA 23S nằm trên đơn vị ribosome 50s của ribosome ức chế enzyme peptidyl/ transferase ngăn cản việc gắn các axít amin mới vào chuỗi polypeptide

+ Nhóm macrolides và lincoxinamid gắn với tiểu phần 50s của ribosome làm ngăn cản quá trình dịch mã các axít amin đầu tiên của chuỗi polypeptide

- Ức chế quá trình tổng hợp axít nucleic:

23

+ Nhóm Rifampin gắn với enzyme RNA polymerase ngăn cản quá trình phiên

mã RNA thông tin

+ Nhóm quinolone ức chế tác dụng của enzyme DNA gyrase làm cho hai mạch đơn của DNA không thể duỗi xoắn làm ngăn cản quá trình nhân đôi của DNA

+ Nhóm ức chế các con đường trao đổi chất sulfamide có cấu trúc giống PABA (poly aminobenzoic axít) có tác dụng cạnh tranh PABA và ngăn cản quá trình tổng hợp axít nucleotid

+ Nhóm trimethoprim tác động vào enzyme xúc tác cho quá trình tạo nhân purin làm ức chế quá trình tạo axít nucleic

1.3.2.Cơ chế kháng khuẩn của dầu dừa thủy phân

Khi thủy phân dầu dừa sẽ cho ra các axít béo, axít béo chiếm nhiều nhất trong dầu dừa là axít lauric (C12) ngoài ra còn một số axít béo trung bình khác trong dầu dừa Các axít béo này có tác dụng rất quan trọng đối với sự ức chế vi khuẩn phát triển, các chế phẩm từ axít lauric có thể bảo vệ da khỏi bị nhiễm trùng Monolaurin hiện đang được sử dụng như một GRAS (Generally Recognirzed As Safe) Đây là 1 chất nhũ hóa đã được phê duyệt bởi Cục Thực phẩm và Quản lý dược Hoa Kỳ, nó được coi là một hợp chất không gây độc hại ngay cả ở liều lượng tương đối cao Tuy nhiên đây là hợp chất không tan trong nước, do đó nó phải được hòa tan trong môi trường thích hợp thì mới có tác dụng đối với cả vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm, đặc bệt là ở điều kiện pH thấp

Một trong những nhược điểm của dầu dừa là độ tan kém Dầu dừa nguyên chất

có thành phần hóa học phức tạp và kích thước phân tử trong dầu lớn khó khuếch tán vào môi trường thạch Các triglyceride cần phải được thủy phân để tạo ra các monolaurin Lúc này kích thước của monolaurin mới đủ nhỏ để có thể dễ dàng xâm nhập vào màng tế bào.Các nghiên cứu hiện nay cũng đã chứng minh cơ chế kháng khuẩn của monolaurin là tác động vào màng tế bào vi khuẩn Các màng cấu trúc đóng vai trò quan trọng đối với các chức năng của tế bào cho việc xâm nhập, vận

24

chuyển hoặc hấp thụ thức ăn Cơ chế kháng khuẩn của monolaurin là làm bất hoạt các vi khuẩn bằng cách phá vỡ màng tế bào của lớp màng lipít kép [17] Khi chức năng này thay đổi sẽ dẫn đến mất tính chất bán thấm của màng dẫn đến tiêu diệt tế bào vi khuẩn

1.3.3 Một số các công trình nghiên cứu đã công bố trên thế giới về khả năng kháng khuẩn của dầu dừa

Trên thế giới đã có một số các công trình nghiên cứu về khả năng kháng

khuẩn của của dầu dừa tới một số loại vi khuẩn gây bệnh như Staphylococcus

aureus, Salmonella thypi, Escherichia coli,…

Năm 2014 Floriana Sundari Loung và đồng nghiệp của trường đại học Sumatera Utara - In-đô-nê-xi-a đã tiến hành nghiên cứu và so sánh khả năng kháng khuẩn của dầu dừa với dầu cọ Mục tiêu của nghiên cứu là xác định hoạt tính kháng khuẩn của dầu dừa và dầu cọ thủy phân bằng enzyme, hai loại dầu này có hình thành sản phẩm phức hợp của lauric và monolaurin Qúa trình thủy phân được thực hiện bằng enzyme lipase Dầu đã thủy phân sau đó được kiểm tra hoạt tính kháng

khuẩn kháng lại: Staphylococcus aureus, Salmonella thypi, Escherichia coli sử

dụng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch với giấy thấm có đường kính 6mm Hoạt tính kháng khuẩn được thực hiện trên dầu dừa và dầu cọ, dầu dừa dầu cọ thủy phân, tại các nồng độ 25%, 50%, 75%, 100% Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu được so sánh đối chứng với chloramphenicol (30 microgam) và Tetracyline (30 microgam) Kết quả cho thấy thời gian thủy phân tối ưu là 14giờ Hoạt tính kháng khuẩn của dầu dừa và dầu cọ tương đương nhau và ở mức thấp Khi tăng nồng độ dầu dừa thủy phân và dầu cọ thủy phân thì hoạt tính kháng khuẩn cũng tăng theo

Hoạt tính kháng Staphylococcus aureus cao hơn kháng Salmonella thypi,

Escherichia coli

Tại Ấn Độ, có một số nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của dầu dừa, trong

đó các axít béo chuỗi trung bình như axít lauric được công bố kết quả cho thấy dầu

dừa có khả năng ức chế sự sinh trưởng của nhiều vi khuẩn như Chlamydia

trachomatis, Helicobacter pylori, Neisseria gonorrhoeae và nấm Candida albicans

25

Hoạt tính kháng khuẩn dựa vào quá trình thủy phân enzym của dầu dừa cũng được

nghiên cứu trong cơ thể sống, nó làm giảm số lượng vi khuẩn Salmonella spp và đã

được thử nghiệm thành công trên chuột [21] Nguyên nhân là do axít lauric khi đi vào cơ thể được chuyển đổi sang monolaurin có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, có khả năng tiêu diệt những vi khuẩn gây bệnh, nấm, virút, ký sinh trùng và nó cũng là tác nhân kháng khuẩn được tìm thấy trong sữa mẹ

1.3.4 Giới thiệu chung về vi khuẩn Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa

1.3.4.1 Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus thuộc họ Staphylococcaceae, là những vi khuẩn hình

cầu, tế bào xếp thành hình chùm nho không di động, gram dương, đường kính 0,7 - 1µm Đây là vi khuẩn hiếu khí hay kị khí tùy tiện Thành tế bào kháng với lysozyme

và nhảy cảm với lysotaphin, một chất có thể phá hủy cầu nối pentaglycin của tụ cầu

Staphylococcus aureus có khả năng phát triển trong khoảng nhiệt độ rất rộng từ 7 –

480C, với nhiệt độ tối ưu là 30 - 450C; khoảng pH 4,2 – 9,3, với độ pH tối ưu là 7 – 7,5 và trong môi trường chứa trên 15% NaCl Ngoài ra chúng còn có khả năng bám dính tốt trên nhiều loại tế bào và máy móc thiết bị giúp gia tăng tính kháng của tụ cầu với sự sấy khô và lọc thấm Chính nhờ những đặc điểm trên giúp

Staphylococcus aureus có sự phân bố rộng, chúng có mặt ở da, màng nhày, tóc và mũi của người và động vật máu nóng

Hình 1.9: Hình ảnh kính hiển vi điện tử của vi khuẩn Staphylococcus aureus

26

Hầu hết các dòng Staphylococcus aureus đã kháng với nhiều loại kháng sinh khác nhau, ngoại trừ vancomycin và những dòng này ngày càng tăng Những dòng

MRSA (Methicilin Resistant Staphylococcuc aureus) rất phổ biến và hầu hết các

dòng này cũng kháng lại nhiều loại kháng sinh khác Trong phòng thí nghiệm,

người ta đã tìm thấy plasmid kháng vancomycin ở Enterococcus faecalis có thể chuyển sang Staphylococcus aureus ngay trong điều kiện ngoài tự nhiên hay trong đường tiêu hóa Ngoài ra Staphylococcus aureus còn kháng với chất khử trùng và chất tẩy uế [24]

Staphylococcus aureus gây ra nhiều bệnh nhiễm trùng, tạo mủ và gây sản sinh độc tố ở người Vi khuẩn xâm nhập qua những chỗ xây xước trên bề mặt da như mụn, gây ra nhiều bệnh truyền nhiễm nghiêm trọng như: viêm phổi, viêm vú, viêm

tĩnh mạch, viêm màng não, viêm xương tủy, viêm màng trong tim Staphylococcus

aureus cũng là nguyên nhân chủ yếu của việc nhiễm trùng vết mổ và nhiễm trùng

do dụng cụ y khoa Staphylococcus aureus còn gây độc thực phẩm do tạo độc tố ruột enterotoxin trong thực phẩm và gây hội chứng sốc độc tố do chúng tạo ra siêu kháng nguyên trong máu [24]

1.3.4.2 Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa thuộc họ Pseudomonadaceae, là trực khuẩn hiếu

khí, gram âm, có tế bào thẳng hoặc hơi cong nhưng không xoắn, 2 đầu tròn, kích thước 0,5 – 1µm x 1,5 - 5 µm, là loài không sinh bào tử, hiếu khí tuyệt đối Nhiệt độ tối ưu ở 370C, phát triển được ở nhiệt độ 50C - 420C, pH thích hợp là 7,2 – 7,5 có

thể chịu được pH từ 4,5 – 9) Pseudomonas aeruginosa phân bố rộng trong tự nhiên

như đất, nước, trên bề mặt động thực vật, đặc biệt là trong mỗi trường ẩm ướt chúng sinh sôi và phát triển rất mạnh Trong tự nhiên người ta tìm thấy chúng trên bề mặt nhiều loại rau quả, trên cơ thể và phân một số động vật Trong cơ thể người,

Pseudomonas aeruginosa hiện diện thường xuyên trong đường tiêu hóa và một số

nơi ẩm ướt trong cơ thể như da, niêm mạc, vùng dưới cánh tay… Ngoài ra chúng còn có khả năng sinh trưởng trong các môi trường hạn chế sự có mặt của các vi sinh

vật khác như chất khử trùng, thuốc mỡ, xà phòng, nước cất…

27

Hình 1.10: Hình ảnh kính hiển vi điện tử của vi khuẩn

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa là loại vi khuẩn gây bệnh cơ hội như khi cơ thể bị

suy giảm miễn dịch, bị bệnh ác tính hoặc mãn tính, khi dùng corticoid lâu dài, việc

sử dụng kháng sinh tùy tiện, sử dụng các dụng cụ thăm khám hoặc các vết bỏng, vết thương hở… Chúng có thể gây ra nhiều bệnh khác nhau: gây viêm màng trong tim, viêm đường hô hấp, viêm phổi, nhiễm trùng đường máu, đường tiết niệu, viêm màng não mủ và áp xe não, viêm tủy xương, viêm tai, gây bệnh hóa sừng ở mắt, gây nhiễm trùng da, mô mềm…

Pseudomonas aeruginosa xâm nhiễm vào trong mắt thường gây ra những tổn

thương giác mạc, sự nhiễm này thường liên quan đến việc sử dụng kính áp tròng Ở Việt Nam, theo kết quả nghiên cứu tại viện mắt trong vòng khoảng 20 năm trở lại

đây, Pseudomonas aeruginosa là nguyên nhân của 70% các trường hợp xét nghiệm

vi khuẩn dương tính trong viêm loét giác mạc do vi khuẩn sau chấn thương nông nghiệp

Tóm lại:

- Việc sản xuất dầu dừa tinh khiết VCO ở Việt Nam chưa được quan tâm về công nghệ cũng như thiết bị ở qui mô công nghiệp nên hạn chế trong việc nâng cao hiệu suất, chất lượng, giá trị gia tăng cho các sản phẩm từ dừa Đề tài áp dụng qui trình

ly tâm 3 pha tốc độ cao để tách chiết và thu nhận VCO

28

- Có rất ít công trình nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng cũng như khả năng kháng

khuẩn của dầu dừa nên hạn chế trong việc sử dụng chăm sóc sức khỏe cộng đồng

Đề tài sử dụng phương pháp khuếch tán trễn đĩa thạch đối với 2 chủng vi khuẩn

Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa

b, Chủng chuẩn Staphylococcus aureus VTCC-B-658, Pseudomonas aeruginosa VTCC-B-657 được cung cấp bởi bảo tàng giống chuẩn Vi sinh vật – Viện Vi sinh

vật và công nghệ sinh học Chủng được tăng sinh từ ống chủng gốc, trên môi trường BHI ở 370C trong 24 giờ

Môi trường BHI

- Máy đo tốc độ vòng quayHIOKI FT3406

- Hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS - Gas Chromatography Mass

Spectrometry)

30

- Các dụng cụ trong phòng thí nghiệm nuôi cấy vi sinh vật: đĩa petri, ống nghiệm, bông không thấm nước, bình tam giác, cốc đong, phễu lọc, pipet pasteur…Nồi khử trùng SA-3000VL của hãng STUDY – Đài Loan, box cấy, bếp điện, cân phân tích,

tủ ấm, bộ cấy phiên bản 32 giếng, màng lọc petri film, khoanh giấy lọc khuếch tán

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Xác định các thông số kỹ thuật tách và thu nhận VCO từ sữa dừa

- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hiệu quả tách ly tâm

+ Tốc độ ly tâm cố định 21.000vòng/phút

+ Nhiệt độ khảo sát ở 300C, 350C, 400C, 450C và 500C, lựa chọn nhiệt độ thích hợp thông qua việc xác định các thông số: Tỷ lệ thu hồi pha dầu Yo (%)

Tỷ lệ nước trong dầu Wo (%)

Tỷ lệ dầu trong nước Ow (%) + Thời gian ly tâm 10 phút

- Xác định tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 1

+ Lấy 30 lít sữa dừa cho 1 lần thí nghiệm

+ Nhiệt độ sữa dừa: 450C

+ Tốc độ ly tâm khảo sát ở 9.000vòng/phút , 12.000vòng/phút, 15.000vòng/phút, 18.000vòng/phút và 21.000 vòng/phút

+ Xác định tốc độ ly tâm thích hợp thông qua đánh giá các chỉ số:

Tỷ lệ thu hồi pha dầu Yo (%) so với lượng sữa dừa

Tỷ lệ nước trong dầu Wo (%)

Tỷ lệ dầu trong nước Ow (%) + Thời gian ly tâm 15 phút

- Xác định tốc độ ly tâm tới hiệu quả tách dầu lần 2

+ Lấy 10 lít dầu đã được tách ở lần 1 cho 1 lần thí nghiệm