Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Vi bao dầu cám gạo bẳng phương pháp sấy phun

Vì vậy, trong nghiên cứu này dầu gạo đã được tiến hành vi bao băng cáchsử dụng phương pháp sây phun với mục tiêu là tạo ra một loại bột từ dầu cám gạo, cócác thành phân dinh dưỡng của dầ

MỞ DAUTÔNG QUAN

1.1.1 Thành phan hóa học Cám gạo là phụ phẩm chính thu được sau khi xay xát lúa gạo và thường chiếm 10% trọng lượng hạt lúa Hạt lúa chứa xấp xi 20% vỏ cứng, 10% cám và mam, 70% phân nội nhũ (hình 1.1) [1] Cám gạo được hình thành từ lớp vỏ nội nhũ, nam, phôi của hạt và một phan từ tâm.

Vỏ bao Nucellus Lớp aleurone

Hình 1.1: Các thành phan cầu tạo chính của hạt lúa gao Cám chứa nhiều dau va đạm trong đó béo chiếm khoảng 15 — 20%, protein 12

— 16%, glucid 31 — 52%, chất xơ 7 — 11% cùng nhiều khoáng, vitamin E, gamma oryzanol Hàm lượng protein, xơ và tro có chứa trong cám gạo được so sánh với một số cám ngũ cốc khác trong bang 1.1 [1].

Bang 1.1: So sánh thành phan các hợp chất (%, khối lượng) có trong cám gạo với các loại cam ngũ coc khác ở độ âm 14%.

Thành phân (%) Cám gạo Cám lúa mì Cám bắp | Cám lúa mạch

Tro 66—9,9 4,0-6,5 19-34 42 e Enzyme và tính bền của cám gạo Cám gạo có chứa nhiều enzyme hoạt động, đặc biệt là lipase, lipoxygenase và peroxidase, hầu hết déu rất quan trọng bởi vi chúng ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian bao quản cua cám gạo.

Lipase: thúc đây sự thủy phân của dầu trong cám thành glycerol và acid béo tự do (FFA), sự bất 6n của cám gạo từ lâu đã gan liền với hoạt động của enzyme này.

Trong cám còn nguyên vẹn có chứa các acid béo tự do 2-4% Tốc độ hình thành FFA phụ thuộc vào điều kiện môi trường, nếu môi trường bảo quản có độ âm cao thì có từ 5-10% acid béo tự do hình thành mỗi ngày Lượng FFA được hình thành trong một tháng lưu trữ cám có thé lên đến 70% Lipase bị bat hoạt bang cách gia nhiệt ở 60°C, trong 15 phút Enzyme lipoxygenase có liên quan đến quá trình oxy hóa của các acid béo không bão hòa Hoạt động lipoxygenase cao nhất là ở trong phần mâm Sự hư hỏng cám do các enzyme lipoxygenase va peroxidase được thé hiện qua sự gia tăng chỉ số peroxide và acid, sự giảm chỉ số iode của dầu Các enzyme này đều bị vô hoạt bởi nhiệt độ Nhiệt độ bất hoạt cho lipase và các enzyme liên quan khác phụ thuộc vào độ am Ở độ âm 4%, nhiệt độ bất hoạt cho lipoxygenase là 40°C, lipase là 55°C va peroxidase là 70°C [1].

Các phương pháp dé làm bền cám gạo như sấy khô, gia nhiệt 4m, trong đó làm bên cám gạo bang phương pháp gia nhiệt ướt hiệu quả hon trong khai thác dầu so với việc say khô và gia nhiệt ướt làm enzyme bị bat hoạt vĩnh viễn, ít ton thất dinh dưỡng cho cám Dầu sau khi thu được sẽ có màu sắc sáng trong hơn và chất lượng tốt hơn.

Cám đã được 6n định có thé được lưu trữ trong thời gian dai, tuy nhiên việc khai thác nên được tiễn hành trong vòng một tháng dé dầu có chat lượng tốt nhất.

1.1.2 Thực trạng tình hình khai thác va sw dụng cam gao

Sản lượng lúa trên toàn thế giới đạt trên 700 triệu tan vào năm 2011 [3] chiếm hơn một phan tư tong trữ lượng lương thực Cám gạo chiếm khoảng 8 - 10% trọng lượng hat lúa, bình quân trong một năm trên thé giới có khoảng hơn 70 triệu tan cám gạo thu được trong quá trình xay xát lúa gạo Cám gạo chứa hau hết lượng dau và phân lớn lượng đạm, các chất khoáng, vitamin, và chất xơ tiêu hóa được trong hạt thóc Hàm lượng dau trong cám gạo ước tính khoảng 18% Nếu như được khai thác hiệu quả thì hàng năm lượng dầu thô thu được từ cám xấp xỉ 13 triệu tấn.

Trên thế giới đã có không ít quốc gia đã có nhiều khai thác với nguồn cám gạo hiện nay, băng cách chế biến nguồn phụ phẩm này thành nhiều sản phẩm có giá trị khác Ở Thái Lan, từ cám gạo có thể tạo ra các sản phẩm như dầu gạo tinh luyện và các sản phẩm phụ từ quá trình tinh luyện, phần cám gạo tách béo dùng làm thức ăn cho động vật, acid béo và xà phòng Hiện tại, các công ty chế biến lúa gạo còn có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao hơn nữa đó là furfural silicon, tocotrienol, tocopherol, gamma oryzanol và furelic acid Tiềm năng khai thác cám gạo thành các sản phẩm có giá trị được thể hiện trong hình 1.2 [2].

Trong nước ta, sản lượng lúa gạo năm 2012 đạt hơn 27 triệu tấn, ước tính lượng cám gạo thải ra hàng năm trong các cơ sở chế biến khoảng 3 triệu tan [3], mặc dù có hàm lượng dinh dưỡng và các chất có hoạt tính sinh học khá cao nhưng hiện nay lượng cám gạo này ở nước ta nay đang được sử dụng chủ yếu để làm thức ăn chăn nuôi, chỉ một lượng nhỏ cám gạo được dùng cho các ứng dụng trong thực phẩm như dùng để sản xuất dầu cám gạo, bã cám gạo sau trích ly dầu được bồ sung làm thức ăn gia súc Hiện nay ở nước ta đã có một số nhà máy sản xuất dầu cám gạo dé tiêu thụ trong nước và xuất khâu Tuy nhiên, số lượng cám được đưa vào chế biến còn chưa đáng kể, chỉ khoảng 300.000 tắn/năm.

Trong nước cũng có một số tác giả đã nghiên cứu khai khác gamma oryzanol từ cám, trong đó nhóm tác giả Nguyễn Đức Tiến - Viện Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch đã nghiên cứu công nghệ sản xuất gamma oryzanol từ cám gạo làm nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng Trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm, kết quả thu được là đã chiết xuất được 568g gamma oryzanol từ 120 kg cám gạo Nhiều dé tài nghiên cứu tách chiết, tinh chế gamma oryzanol từ cám gạo đang được thực hiện ở các trường đại học, các trung tâm nghiên cứu trên cả nước, nhưng gamma oryzanol hiện nay chủ yếu tập trung vào lĩnh vực mỹ phẩm, thực phẩm chức năng Vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về việc làm thế nao dé đưa gamma oryzaol vào thực phẩm dùng hàng ngày, sản xuất đơn giản và sử dụng hiệu quả hơn. kê

[ uo2IJIS } 4 \ ị [ [Pin } [ obs uIĐ^) ] C= we | BURT} Oẩf) | | J Á y [ oy) ned ] ĩ f f — h ` [men qun xa| [ yo Suny) | [I0 PĐV } [ des ) — ` y, [Ieuamoso Le ouI22ÁIlo Ke [ mms Ie /T— > ` ` + Iowottioo1 Je jouezAIo-A |4 ( spIdIo2ÁTé ie ` ` y,⁄ ⁄ ơ rrssoxtg fe proe 21In1⁄9,1 k4 mớ jouesoostod ) (_ ⁄ >

Hình 1.2: So dé khai thác các sản p 4 4 h âm có giá tri từ gạo, cám gạo va ^ d 4

1.2 Dầu cám gạo 1.2.1 Thành phan hóa học

Dầu cám được trích ly từ cám gạo có chứa 89,2% chất béo trung tính, 6,8%, glycolipid và 4,0% phospholipid Oleic, linoleic va palmitic là các acid béo chính trong dầu cám gạo Thành phần acid béo của lipid không tinh bột gồm có khoảng 22% acid palmitic, 38% acid oleic, và 35% acid linoleic theo khối lượng (Bang 1.2) [1] Dau cám gạo bên nhiệt hơn các loại dầu khác, có điểm bốc khói là 254°C, do đó thích hợp để sử dụng trong các quá trình có gia nhiệt cao như chiên, xào.

Bảng 1.2: Các loại lipid chính của dau thô được trích ly từ cám gạo và thành phan acid béo của chúng [1].

Thành phan acid béo (%, khối lượng) Phan |Khôi | 14:0 | 16:0 |18:0 | 18:1 | 18:2 | 18:3 | 20:0 |Bão | Không loai luong hoa bão Lipid | (%) hoa TL 20,1 | OAO | 22,21 | 2,21 | 38,85 | 3458 11,14 | 0.61 | 25,43 | 74,57 NL | 89.2 | 043 | 23.41 | 1,88 | 37,24 | 35,29 | 1,07 | 0,68 | 2640 | 73,6 GL |6,8 0,09 | 27,34 | 0,28 136.45 | 35,76 | 0,18 27,61 | 72,39 PL 40 0,11 | 22,13 | 0,16 | 38,11 | 39,32 | 0,17 22,40 | 77,60

TL: béo tổng; NL: chat béo trung tinh (chat béo không phân cực va các acid béo tự do), GL: glycolipids; PL: Phospholipids.

Dau cám thô có chứa 4,2% chất không xà phòng hóa trong tổng hàm lượng chất khô của dau, trong đó bao gồm chất chống oxy hóa và vi chất dinh dưỡng như các vitamin E (tocopherols và tocotrienols), gamma oryzanol (chất chống oxy hóa có nhiều nhất trong dầu cám), phytosterols, polyphenols và squalene (chất có vai trò rất quan trọng trong tổng hợp các sterol trong cơ thể Trong khi đó chất không xà phòng hóa trong các loại dầu khác chỉ từ 1-2% Do chứa nhiều các chất chống oxy hóa nên dau cám có thời hạn sử dụng lâu hơn các loại dầu khác Các cầu phan trong dầu cám có giá trị dinh dưỡng rất cao, ngoài ra còn giúp làm giảm lượng cholesterol trong máu Nhiéu nghiên cứu đã chứng minh việc sử dụng dau cám trong chê độ dinh dưỡng làm các chat LDL cholesterol (cholesterol xấu) va triglyceride trong máu giảm di, HDL cholesterol (cholesterol tốt cho co thể) tăng lên, kìm chế sự kết tụ tiểu cầu và ngăn chặn các bệnh về tim mạch.

Các thành phan của dau cám gạo thô được sản xuất theo phương pháp trích ly băng hexane được thể hiện trong bảng 1.3 [1].

Bang 1.3: Thành phan của dầu cám gạo thô Loại chất béo Phần trăm Chất béo xà phòng hóa 90 — 96

Triacylglycerols 83 — 86 Diacyglycerols 3-4 Monoacylglycerols 6—7 Acid béo tự do 2-4 Sáp 6—7 Glycolipids 6—7 Phospholipids 4—5

Chat béo không xà phòng hóa 4—2

Phytosterols 43 Sterol esters 10 Triterpene alcohols 28 Hydrocarbons 18 Tocopherols 1

1.2.2 Gamma oryzanol trong dau cámGamma oryzanol có trong cám gạo, thóc nảy mam, cám đại mach, ngô nảy mam Chi trong cám gạo mới có hàm lượng gamma oryzanol nhiều hơn cả, còn ở cám từ các loại ngũ cốc khác hàm lượng gamma oryzanol rất thấp Gamma oryzanol lần đầu tiên được tinh sạch từ khối xà phòng từ quá trình tinh luyện dầu gạo Nó là một hỗn hợp các ester ferulate của triterpene alcohol và các sterol, gamma oryzanol chiếm 1,5-2,9% trong dầu cám gạo Có điểm nóng chảy là 138,5°C Hàm lượng gamma oryzanol phụ thuộc vào nhiều loại hạt gạo khác nhau với gạo hạt dài là 6.42mg/g và gạo hạt vừa ở 5,17mg/g Các thành phan sterol của gamma oryzanol là các campesterol, sitosterol, cycloartenol và 24 — methylene cycloartenol, chiếm khoảng 80% % gamma oryzanol [1], [4].

H3COL U~ US 3 pe Z iy : so H;ạCO > A > ris [ J ~ °

HO 28 29 HO“ TM a) cycloartenol furelate b) campesterol furelate

HCO SL t J HạCO Qa oN `.

HoZZ HO ^Z c) — sitosrol ferulate d) 24 — methylene cycloartenol ferulate

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu đề tài e Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu tạo ra một hợp chất dạng bột từ dầu cám gạo. °e Mục tiêu cụ the:

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vi bao dầu cám gạo bằng phương pháp sấy phun để tạo ra sản phẩm bột béo từ dầu cám gạo.

2.2 Nguyên vật liệu nghiên cứu

2.2.1 Dầu cám gạo Dau cám sử dụng trong nghiên cứu nay được trích ly từ cám gạo lay từ các nhà máy xay lúa ở Tiền Giang, cám gạo phải mới (thời gian lưu trữ không quá 5 giờ kế từ lúc vừa xay xong) cám còn mùi thơm, không có mùi ôi dầu Cám có độ âm 11-

Cám gạo sau khi thu nhận từ các nhà máy xay xát sẽ được hấp ở nhiệt độ 90 — 100°C, thời gian 10 phút để vô hoạt diệt các enzyme gây hư hỏng dầu như lipase, lipoxygenase va peroxidase có trong cám, ngăn cản sự oxy hóa và làm 6n định dau cám sau này Sau khi hấp vô hoạt enzyme xong chuyển qua say cám ở nhiệt độ là 60°C đến khi độ 4m đạt 5 — 6% Tiến hành trích ly thu dầu bang cách dùng dung môi hexane, tỉ lệ dung môi : cám là 3:1 (w/w) [20], trích ly ở nhiệt độ thường, thời gian trích ly là 12 giờ Sau khi trích ly xong đem hỗn hợp dung môi và dầu sau trích ly đi chưng cất làm bay hơi dung môi dựa vào nhiệt độ bốc hơi khác nhau giữa dầu và dung mồi (Hình 2.1).

Từ 10kg cám gạo trích ly theo quy trình ở hình 2.1 thì lượng dầu thu được là Ikg dầu cám, hiệu suất quá trình trích ly đạt xấp xi 70% Dau thô trích ly từ cám có độ âm 0,05%, chỉ số acid 6,5 + 0,5 (mg KOH/g dau), chỉ số PoV 5 + 0,5 (meq/kg dau), hàm lượng gamma oryzanol 1,78 + 0,02%(w/v), hàm lượng phospholipid và sáp 7,18%(w/v).

Hình 2.1: Quy trình trích ly dau từ cám gạo bang n-hexane 2.2.2 Chat bao

Maltodextrin (MD), whey protein concentrate 75% (WPC) va natri caseinate

(NaCas) là các loại chat bao được sử dụng trong nghiên cứu nay. e Maltodextrin

Maltodextrin được mua từ công ty TNHH Mai Quang Anh, nhập khẩu từ Trung Quốc với các chỉ tiêu chất lượng được thé hiện trong bảng 2.1.

Bảng 2.1: Một số tiêu chuẩn kỹ thuật của maltodextrin Thông số sản pham Đơn vị tính Gia tri Độ âm %