Tình hình tận dụng phế phẩm từ cây điều trong ngành công nghiệp sản xuất hạt điều

Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn là loại cây nhiệt đới có giá trị kinh tế cao ở Viêt Nam và một số quốc gia khác trên thế giới. Bài viết trình bày tình hình tận dụng phế phẩm từ cây điều trong ngành công nghiệp sản xuất hạt điều.

TÌNH HÌNH TẬN DỤNG PHẾ PHẨM TỪ CÂY ĐIỀU TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT HẠT ĐIỀU Nguyễn Thị Cẩm Mi Hồ Thị Hồng Thi* (*) Viện Khoa học Ứng Dụng HUTECH, Trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: ThS Trần Thị Ngọc Mai TĨM TẮT Cây điều có tên khoa học Anacardium occidentale Linn loại nhiệt đới có giá trị kinh tế cao Viêt Nam số quốc gia khác giới Ngành công nghiệp sản xuất hạt điều mang lại giá trị kinh tế cao bên cạnh thải mơi trường lượng lớn phế liệu nguồn nguyên liệu tạo sản phẩm khác phục vụ cho ngành khác thực phẩm, thuốc nhuộm, chất kết dính, dược phẩm, thuốc trừ sâu, nhựa, cao su, Trái điều với vỏ hạt điều phế liệu từ ngành sản xuất điều bước tạo vị riêng cho từ góp phần nâng cao giá trí điều Từ khóa: điều, ngành công nghiệp sản xuất hạt điều, phế phẩm từ trái điều GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VÈ CÂY ĐIỀU Điều hay gọi Đào lộn hột, tên tiếng Anh Cashew tên khoa học Anacardium occidentale Linn Điều nhiệt đới, thường xanh quanh năm, thân thường cao từ 5-10 m, đơn nguyên hình trứng trịn mọc so le cuống ngắn Hoa nhỏ màu trắng mọc thành chùm, có hai phần phân biệt giả thật bên có nhân điều Hình 1: Cây điều (Anacardium occidentale Linn) Cây điều có nguồn gốc từ Đơng Bắc Nam Phi (Brasil), Đơng Nam Venezuela sau phân bố rộng rãi khắp giới nhờ nhà thám hiểm Bồ Đào Nha vào năm 1500 Nhiều năm trở lại điều biết đến trồng có giá trị kinh tế nước ta Ở Việt Nam, điều du nhập vào Việt Nam từ năm 1980, sau chọn loại cơng nghiệp đa mục đích, phủ xanh đất trống đồi trọc 427 trồng rộng rãi tỉnh khu vực Đông Nam Bộ, Tây Nguyên Duyên hải Nam Trung Bộ như: Bình Phước, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Thuận, Lâm Đồng, Đắk Lắk, Đắk Nơng,… Tổng diện tích điều Việt Nam năm 2021 đạt 297.000 ha, 99,7 % so với năm 2020 Theo Cục Xuất nhập (Bộ Cơng Thương), tính đến q I/2021 xuất hạt điều ước đạt 108 nghìn Việt Nam nước xuất hạt điều lớn giới Điều đồng nghĩa với việc năm ngành công nghiệp sản xuất hạt điều Việt Nam thải bỏ môi trường lượng lớn phụ phế phẩm (trái điều, vỏ hạt điều, điều, vỏ thân điều,…) Ví dụ khoảng 85% lượng trái điều thải bỏ sau thu hoạch năm tức khoảng triệu Tất chúng tận dụng để nghiên cứu tạo sản phẩm phục vụ cho ngành cơng nghiệp khác TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ PHẾ LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT HẠT ĐIỀU Với nhu cầu ngày cao giới hạt điều kéo theo phát triển ngành công nghiệp sản xuất hạt điều Sự phát triển vơ tình thải bỏ mơi trường nhiều loại phế liệu, nguồn nguyên liệu để tạo đa dạng loại sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp khác như: thực phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, chất chống mối, thuốc diệt ấu trùng, dược phẩm, chất kết dính, nhựa,… Thực phẩm Với nhiều chất khác vitamin, khoáng, chất xơ,… phế liệu từ ngành công nghiệp sản xuất hạt điều ứng dụng tạo sản phẩm bảng 1: Bảng 1: Ứng dụng phế liệu ngành sản xuất hạt điều thực phẩm STT Nguyên liệu Phương pháp Sản phẩm Tài liệu tham khảo Dịch ép điều Lên men Rượu vang Trakul Prommajak, Vỏ lụa hạt điều Lên men Enzyme tannase Noppol Leksawasdi, Quả thịt điều Gia nhiệt, lên men Pectin Bã thịt điều sau ép Lên men Enzyme tannase Chất lỏng vỏ hạt Dẫn xuất Cardanol, Chất màu thực phẩm điều phenolic (E102, E110,…) Quả thịt điều Hấp phụ kết tinh Glucose fructose Nithiya Rattanapanone, 428 2014 Araújo et al., 2011 Thuốc nhuộm Một số nhà nghiên cứu báo cáo việc chiết xuất chất tạo màu thuốc nhuộm từ phận điều vỏ lụa, điều chất lỏng từ vỏ hạt điều (CNSL) (Balgude Sabnis, 2014; Patil cộng sự, 2015; Muhammadu cộng sự, 2017) CNSL dẫn xuất ngun liệu thơ tuyệt vời để tạo màu điều chế thuốc nhuộm Cardanol kết hợp diamine amin thơm diazo hóa dẫn đến tổng hợp số loại thuốc nhuộm Thuốc nhuộm tìm thấy hịa tan hiệu xăng nhiều dung môi hữu thơng thường Các thành phần thuốc nhuộm hoạt tính chuyển từ trái naphthaquinone, anthraqinone indigoid M-toluidine anilin sử dụng để điều chế phenol dị vòng Thuốc trừ sâu Sử dụng nhiều thuốc trừ sâu tổng hợp làm ảnh hưởng đến sức khỏe nghiêm trọng mối đe dọa đến môi trường, việc sử dụng thuốc trừ sâu CNSL giải pháp hiệu hợp lý Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ CNSL kiểm soát sâu bệnh hại trồng Thành phần hoạt động CNSL báo cáo ức chế phát triển xâm nhiễm gây trùng dịch hại, chúng thể thuốc trừ sâu sinh học CNSL cho kết tương đương với dầu thực vật hóa chất Người ta quan sát thấy xử lý CNSL tỷ lệ nảy mầm 92%, tương tự hiệu xử lý monocrotophs hạt giống (Raja, 2015) Các nhà nghiên cứu ảnh hưởng thuốc trừ sâu việc ức chế phát triển Gliocladium sp Trichoderma sp sợi nấm phương pháp invitro Kết nghiên cứu kết luận nồng độ 2,5% thuốc trừ sâu thực vật từ vỏ điều giảm thiểu sợi nấm Gliocladium sp Trichoderma sp tăng 21,04% 22,73%, với gia tăng chiết xuất vỏ hạt điều Hơn nữa, người ta báo cáo thuốc trừ sâu tự nhiên nồng độ 10,0% có tác dụng ức chế Gliocladium sp Trichoderma sp sợi nấm trở thành 49,35% 54,98% (Bande cộng sự, 2018) Chiết xuất vỏ điều nồng độ 2,5% báo cáo có tác dụng sốt bệnh thối trái, nồng độ 3,5% thuốc trừ sâu thực vật kiểm soát phát triển nấm Phytophthora palmivora giảm 87,67% bệnh thối nồi ca cao Chiết xuất từ 2,5% chất lỏng vỏ hạt điều báo cáo làm giảm bệnh thối trái ca cao từ 64,16–71,02% Chiết xuất thô vỏ hạt điều thể độc tính nấm Coriolopsis polyzona, Pycnoporus sanguineus, Ganoderma lucidum Lenzites palisoti tác nhân gây thối rữa Khi thử nghiệm nồng độ khác nhau, hầu hết mức CNSL thể hoạt tính kháng nấm mạnh Khi nồng độ CNSL tăng lên, tỷ lệ ức chế tăng lên hiệu diệt nấm tốt đạt nồng độ 1600 ppm (Adetogun Adegeye, 2003) Chế phẩm diệt ấu trùng gây bệnh CNSL tập hợp đặc tính sinh học trị liệu, báo cáo có độc tính diệt ấu trùng chống lại muỗi thuộc giống Aedes, kiểm tra lây truyền dịch bệnh sốt xuất huyết, sốt chikungunya, vi rút zika bệnh liên quan giun bạch huyết bệnh phù voi (De Sousa Leite eft al., 2019) CNSL thuốc diệt ấu trùng tự nhiên nên chống lại mơi trường sức khỏe 429 người liên quan mối đe dọa sử dụng nhiều thuốc diệt ấu trùng tổng hợp, cụ thể organophosphates, organochlorines, diflubenzuron pyrethroids (cypermethrin deltamethrin) Thuốc diệt côn trùng tổng hợp hóa chất gây rối loạn nội tiết gây tác hại sức khỏe người môi trường (Broiou et al., 2019) Những tác động bao gồm làm gián đoạn phát triển sinh sản tình dục, vơ sinh nam, rối loạn nội tiết tố, bất ổn định gen hệ gen dẫn đến tăng khả mắc bệnh ung thư, tỷ lệ mắc bệnh cryptorchidism hypospadias cao (Vani cộng sự, 2018) Giá trị LC50 CNSL kỹ thuật báo cáo 51 ppm, cardanol cardol phân lập từ CNSL cho thấy giá trị LC50 32,9 14,2 ppm, tương ứng Chống mối mọt CNSL có chứa đặc tính chống mối diện cardol acid anacardic gây chết mối cao (Asogwa et al., 2007) CNSL thành công thay hóa chất độc hại làm giảm gánh nặng hóa chất độc hại cypermethrin, aldrin, permethrin, bifenthrin, fenvalerate, fenitrothion, chlorpyrifos, imidacloprid, đồng naphthenate, heptachlor, acid boric chlordane,… yếu tố sinh học phi sinh học khơng có mục tiêu mơi trường Các hóa chất độc hại bị cấm nước phát triển Hoa Kỳ nước Châu Âu, nước phát triển sử dụng (Kamble et al., 2017; Karak et al., 2014; Asogwa et al., 2007) CNSL không độc hại có nhiều tự nhiên, việc thay CNSL thuốc diệt mối thương mại làm giảm đáng kể chi phí thuốc diệt mối với việc giảm việc sử dụng không kiểm sốt bừa bãi hóa chất độc hại kiểm soát mối lĩnh vực khác (Kamble et al., 2017) Dược phẩm Các sản phẩm phụ trình chế biến hạt điều chứng minh chúng kho chứa hợp chất chức có đặc tính y học có tiềm chữa bệnh đa dạng nêu bảng 2: Bảng 2: Ứng dụng phế liệu ngành công nghiệp sản xuất hạt điều dược phẩm STT Nguyên liệu Hợp chất hoạt tính Norfenefrine, Dịch chiết vỏ hạt điều Metaraminol, Etilefrine, Fenoprofene, Racemic phenylephrine Acid Anacardic, Chức sinh học Tài liệu tham khảo Dẫn truyền thần kinh, chống hạ huyết áp, cường giao cảm, co mạch, giãn đồng tử, giãn Shi et al., 2019 tim, thuốc kích thích Chống ung thư, chống vi Dịch chiết vỏ Cardol, Cardanol khuẩn, chữa lành vết thương, De Sousa Leite et hạt điều chữa nhiễm trùng da chống al., 2019 Methyl cardol oxy hóa 430 Polyphenol acid Dịch chiết vỏ anacardic dẫn xuất hạt điều bán tổng hợp (benzyl Tác dụng giảm đau Hamad, Mubofu, 2015 amin) Lá điều Lá điều Diclorometan Chữa lành vết thương (β-ocimene α-copaene Hoạt chất chống viêm, chống δ-cadienol) nhiễm độc gen chống ung thư Sisterol, alkaloid, De Sousa Leite et al., 2016 De Sousa Leite et al., 2016 Diệt côn trùng, diệt ấu trùng, Vỏ thân tannin acid chống dẫn truyền thần kinh, De Sousa Leite, điều chống viêm, chống oxy hóa, 2019 anacardic giảm căng thẳng Chất kết dính CNSL biết đến chất tự nhiên để tạo thành chất kết dính với khả chống nước chống cắt vượt trội sực lực Rất nhiều nghiên cứu thực để làm sáng tỏ hiệu CNSL vật liệu kết dính ảnh hưởng việc uốn cong sợi khác đặc tính lưu biến chất kết dính tạo thành CNSL sử dụng để tổng hợp nhạy cảm với nhiệt áp suất chất kết dính sử dụng để dán phản xạ để dán cao su thành sợi (Lubi et al., 2000) Chất kết dính dựa CNSL làm kỳ diệu ngành gỗ, chất dính dựa CNS-xylen-HCHO chất thải nơng nghiệp xơ dừa Ván dăm chống cháy tạo với việc bổ sung hàn the chất kết dính CNSL Cịn ván ép chống cháy tạo cách kết hợp amoni photphate ammonium dihydrogen phosphate diammonium hydro phosphate CNSL-HCHO Chất kết dính ván ép chất lượng cao tạo cách oxy hóa CNSL với KMNO4 MnO2 100oC, phản ứng với HCHO tạo hợp chất với CuCl2 (Lubi et al., 2000) Keo dán gỗ lắng lạnh gốc nhựa CNSL-phenol formaldehyde có chứa 10–12 acid paratoluenesulfonic làm chất làm cứng đề xuất lựa chọn tuyệt vời thay keo tổng hợp Bằng cách ngâm tẩm loài gỗ cấp thấp nhựa CNSL, chất lượng lồi gỗ nâng cấp Khơng chất kết dính ván ép ván dăm mà chất kết dính ván ép ngoại thất phát triển từ CNSL 431 Nhựa cao su CNSL giải pháp thay tuyệt vời cho việc giảm bớt lượng phục dầu hỏa dùng cho sản xuất nhựa tổng hợp diện thành phần phenolic khác Các chất dẫn xuất CNSL có tiềm lớn để sử dụng rộng rãi hợp chất cao su Nhựa CNSL CNSLF báo cáo có tác dụng điều chỉnh độ bền kéo độ giãn dài đứt chất lưu hóa cao su tự nhiên Chất lỏng vỏ hạt điều phosphoryl hóa (PCNSL) chất tiền polyme hỗ trợ cải thiện khả xử lý đặc tính lý cao su tự nhiên chất phụ gia đa chức PCNSL hoạt động chất phụ gia đa chức nhóm photphat hylic chuỗi bên béo kỵ nước (Menon et al., 2002) Cardanol, thành phần alkyl phenol có nguồn gốc từ CNSL, phản ứng với formaldehyde cách trùng hợp ngưng tụ để tạo thành nhựa cardanol-formaldehyde (CF) Nhựa CF có tính chất đặc biệt chịu nhiệt độ cao, độ cứng bề mặt cao, chống lại hóa chất chất tẩy rửa Phản ứng xúc tác acid mol fomanđehit với mol cardanol thu novolak, loại nhựa nhiệt dẻo hai bậc, phản ứng xúc tác với bazơ mol fomanđehit/mol cardanol tạo nhựa loại cộng hưởng (Hu et al., 2013) Thay nhựa phenol-fomanđehit novolak cao su tự nhiên lưu hóa làm chất độn gia cường thay cho muội than silica, cải thiện tính chất học sản phẩm cao su KẾT LUẬN Sản phẩm ngành chế biến hạt điều hạt điều có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp tất acid amin thiết yếu Phế liệu trình chế biến hạt điều nguyên liệu phế thải lại có tiềm vơ lớn để sản xuất số sản phẩm thuốc nhuộm, etanol, dược phẩm, dầu diesel, Chất lỏng từ vỏ hạt điều, bã thịt điều sau ép vỏ lụa hạt điều lên nguồn tự nhiên để thu sản phẩm cao cấp Ứng dụng đa dạng sản phẩm phụ từ hạt điều đời sống đòi hỏi nhiều nghiên cứu chi tiết khả ứng dụng chúng lĩnh vực khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Adetogun, A.C., Adegeye, O.A., 2003 In vitro evaluation of cashew nut shell liquid (CNSL) as a fungicide against wood rotting basidiomycetes Moor J Agric Res (1), 131-134 [2] Araújo, S.M., Silva, C.F., Moreira, J.J.S., Narain, N., Souza, R.R., (2011) Biotechnological process for obtaining new fermented products from cashew apple fruit by Saccharomyces cerevisiae strains J Ind Microbiol Biotechnol 38 (9), 1161–1169 [3] Asogwa, E.U., Mokwunye, I.U., Yahaya, L.e., Ajao, A.A., 2007 Evaluation of cashew nut shell liquid (CNSL) as a potential natural insecticide against termites (soldider and workers castes) Res.J Appl Sci (9), 939-942 [4] Bande, L.O.S., Gusnawaty, H.S., Trisulpa, L., 2018 Botanical pesticides effect from shells of bean’s cashew nut on biological agents of Trichoderma sp And gliocladium sp In IOP Conference Series February Earth Environ Sci Trans R Soc Edinb 122 (1), 012047 IOP Publishing 432 [5] Balgude, D., Sabnis, A.S., 2014 CNSL: an environment frendly alternative for the modern coating industry J Coat Technol Res 11(2), 169-183 [6] Briou, B., Caillol, S., Robin, J.J., Lapinte, V., 2019 Non- endocrine disruptor effect for cardanol based plasticizer Ind Crops Prod 130, 1-8 [7] De Sousa Leite, A., Islam, M.T., Paz, M.F.C.J., Júnior, A.L.G., da Silva Oliveira, G.L., Cito, A.M.D.L., de Carvalho Melo, A.A.A., Lopes, J.A.D., 2019 Cytogenotoxic and mu-tagenic profiling of cashew nut shell liquids and cardanol Clin Phytoscience (1), 37 [8] De Sousa Leite, A., Islam, M.T., Paz, M.F.C.J., Júnior, A.L.G., da Silva Oliveira, G.L., Cito, A.M.D.L., de Carvalho Melo, A.A.A., Lopes, J.A.D.,2016 Pharmacological properties of cashew (Anacardium occi-dentale) Afr J Biotechnol 15 (35), 1855 -1863 [9] Hu, L., Zhou, Y., Liu, R., Zhang, M., Yang, X., 2013 Synthesis of foaming resol resin modified with oxidatively degraded lignosulfonate, Ind Crops Prod 44, 364-366 [10] Hamad, F.B., Mubofu, E.B., 2015 Potential biological applications of bio- based anacardic acid and their derivatives Int J Mol J Mol Sic 16 (4), 8569-8590 [11] Kamble, K.J., Thakor, N.J., Sawant, A.A., 2017 Development of cash- ewnut shell liquid based termiticides by using chemicals International Journal of Engineering Technology Science and Research (10), 2394- 3386 [12] Lubi, M.C., Thachil, E.T., 2000 Cashew nut shell liquid (CNSL)-a versatile monomer for polymer synthesis Des Monomers Polym (2), 123-153 [13] Menon, A.R.R., Aigbodion, A.L., Pillai, C.K.S., Mathew, N.M., Bhagawan, S.S., 2002 Processability characteristics and physico- mechanical properties of natural rubber modified with cashewnut shell liquid and cashewnut shell liquid- formaldehyde resin Eur Polym J 38 (1), 163-168 [14] Raja, K., 2015 Comparative performance on insecticidal and oviposition deterrence of cashew nut shell liquid (CNSL) on bruchids (Callosobruchus chinensis L.) in cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) seed Journal of Biopesticides (2),147 [15] Shi, Y., Kamer, P.C., Cole- Hamilton, D.J., 2019 Synthesis of pharmaceutical drugs from cardanol derived from cashew nut shell liquid Green Chem 21 (5), 1043-1053 [16] Trakul Prommajak, Noppol Leksawasdi, Nithiya Rattanapanone, 2014, Biotechnological Valorization of Cashew Apple: A review, CMU J Nat Sci 10.12982 [17] Vani, J.M., Monreal, M.T.F.D., Auharek, S.A., Cunha- laura, A.L., de Arruda, E.J., Lima, A.R., da Silva, C.M., Anotoniolli-Silva, A.C.M.B., de Lima, D.P., Beatriz, A., Oliveira, R.J., 2018 The mixture of cashew nut shell liquid and castor oil results in an efficient productive performance or DNA integrity PloS One 13 (3) 433 ... chúng tận dụng để nghiên cứu tạo sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp khác TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ PHẾ LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT HẠT ĐIỀU Với nhu cầu ngày cao giới hạt điều. .. dược phẩm, chất kết dính, nhựa,… Thực phẩm Với nhiều chất khác vitamin, khoáng, chất xơ,… phế liệu từ ngành công nghiệp sản xuất hạt điều ứng dụng tạo sản phẩm bảng 1: Bảng 1: Ứng dụng phế liệu ngành. .. ngành công nghiệp sản xuất hạt điều Sự phát triển vơ tình thải bỏ mơi trường nhiều loại phế liệu, nguồn nguyên liệu để tạo đa dạng loại sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp khác như: thực phẩm,