Nghiên cứu chiết xuất dầu dừa tinh khiết bằng phương pháp enzym

51 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SINH - HĨA HỌC VÀ HÌNH THÀNH CHAT BÉO TRONG CƠM DỪA 3.1.1 KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SỈNH HĨA HỌC CỦA QUẢ DỪA * Quả chín khô n: số mẫu, Min: trị số nhỏ nhất, Max: trị số lớn nhất, STDEV: Độ lệch chuẩn, cv%: Hệ số biến sai Biểu đồ 3.1: Tỉ lệ % hợp phần dừa ũ2 Bảng 3.1: Trọng lượng phận * Quả Gáo Xơ Nước Cơm dừa dừa tươi n 100 100 100 100 100 Trọng lượng (g); 1.120 - Trung bình STDEV 1.160 280 1620 565 235 153,8 41,7 14,64 18,84 280 460 490 410 410 88 32,2 65,81 19,02 Ồo cv% 2.500 249,67 140 160 k - Max 480 'Õ—4 - Min Theo kết khảo sát (bảng 3.1, biểu đồ 3.1), đừa Ta xanh có trọng lượng trung bình 1.620g, phần vỏ xơ nặng 565g, gáo 235g, nước dừa 410g cơm dừa tươi 410g Tỉ lệ cơm dừa chiếm khoảng 25% trọng lượng quả, thấp đa sô" giông dừa lai tạo, đặc biệt giống dừa cao An Độ (33%) [106] thành phần câu tạo cơm dừa, kết phân tích (bảng 3.2) cho thây ngồi thành phần chủ yếu dầu (34,19 ± 0,72%), cơm dừa có chất có giá trị dinh dưỡng khác protein (4,19 ± 0,18%) đường (đường tổng sô" 3,80 ± 0,17%) Thành phần polysaccharide không tan xác định theo thực nghiệm 10,71+0,69% ũ2 Bảng 3.2: Kết phân tích thành phẩn hóa học cơm dữa Thành phần % cơm dừa tươi Nước 46,06 ± 2,46 Dầu 34,19 ±0,72 Protein 4,19 ± 0,18 Đường tổng số 3,80 ±0,17 Polysaccharide 10,71 ±0,69 Qua khảo sát thay đổi thành phần cơm dừa theo tuổi (bảng 3.3), xác định tuổi ưưởng thành dừa ỉ tháng giai đọ an hàm lượng chất khô cơm dừa đạt mức cao (53,94 ± 2,46%) Sự tổng hợp protein cơm dừa giảm dần theo tháng tuổi, dầu ngược lại Hàm lượng dầu cơm dừa tăng đần đến mức cao (63,38 ± 1,34%) vào lúc dừa đạt 11 tháng; khai thác dầu dừa, cần thu hái giai đoạn thích hợp 11 tháng tuổi 53 Về màu sắc vỏ quả, kết khảo sát (hình 3.1) cho thấy dừa có vỏ màu xanh giai đoạn non đến 8, tháng tuổi Được 10 tháng vỏ bắt đầu xuất đốm nâu vết nâu loang đần phủ gần kín giai đoan ỉ tháng, Đến 12 tháng tuổi vỏ khơ hồn tồn Bảng 3.3: Sự thay đổi thành phần cơm dừa theo tuổi Dầu Tuổi dừa (tháng) Chất khô (%) Protein (% chất khô) 35,58 ± 1,41 9,84 ± 0,12 51,20 ±2,61 39,47 ± 2,23 9,20 ± 0,31 59,35 + 1,70 10 46,17+ 3,14 8,79 ± 0,81 62,90 ±1,11 11 53,94 + 2,46 7,77 ± 0,33 63,38 ± 1,34 12 50,13 ±2,45 7,10 ± 0,30 62,23 ±1,21 - 0,9918 0,8149 Hệ số tương quan 0,9147 (% chất khơ) Hình 3.1: Sự thay đổi màu sắc vỏ theo tháng tuổi (Tuổi theo thứ tự từ xuống từ trái qua: 8, 9, 10, 11, 12 tháng) Hình 3.2: Ảnh bố' dọc dừa -> 12 tháng tuổi (Tuổi theo thứ tự từ xuống từ trái qua: 8, 9, 10, 11, 12 tháng) 55 3.1.2 KHẢO SÁT CÁC THẢNH PHAN CỬA DẦU Để xác định thành phần acid béo dầu dừa, chúng tôỉ tiến hành trích ly dầu, methyl ester hóa phân tích máy sắc ký khí Kết biểu thị biểu đồ 3.2, bảng 3.4 Biểu đồ 3.2: Sự phân bô" acid béo cơm dừa 56 Bảng 3.4: Thành phần acid béo dầu dừa Thành phần acid béo Chuỗi carbon Hàm lượng (%) Kết phân tích PCFARRD *** 2” r (1990) [94] ƯCA P (1990 ) [124 ] Acid béo bão hòa: Caproic C6 - - Caprylic C8 7,23 8,20 Capric CIO 6,00 5,90 Lauric C12 Myristic C14 Palmitic C16 8,04 Stearic C18 4,61 Frédérique Bertrand (1994) [135] - 0,50 0-2 4,10 8,20 8,00 7-10 4,78 7,20 6,40 4-11 50,05 48,10 43,98 47,30 48,50 45-51 18,86 17,76 20,14 17,00 17,60 17-20 8,49 11,55 8,90 8,40 4-9 3,06 2,63 2,30 2,50 1-5 1,01 1,00 - Acid béo khơng bão hòa: Palmitoleic Oleic C16= 4,59 7,02 8,37 6,30 6,10 2-11 0,62 1,48 3,46 1,90 1,50 0-1 94,79 91,51 87,18 90,90 Tổng acid béo bão hòa 5,21 8,50 12,84 9,20 Tổng acid béo khơng bão hòa 63,28 52,86 62,70 Tổng acid béo C662,20 C12 Lớp cơm dừa phía (0 - 5mm) Lớp cơm dừa (5 - lOmm) " Lớp vỏ nâu (10-1 lmm) 91,90 Linoleic C18" C182= 7,60 63,40 Đã có nhiều báo cáo thành phần acid béo dầu dừa tronơ có giơng dừa Ta xanh [8], [94], [124], [135] Trong nghiên cứu khảo sát chi tiết thành phần 57 acid béo vị trí khác dừa Khi lây mẫu phân tích, cơm dừa tách thành lớp: lớp vỏ nâu cùnơ lớp tronơ tiếp xúc với nước dừa lớp trung gian lại Theo Pascual Cunanan [93], dầu vỏ nâu giàu acid béo khơng bão hòa dầu cơm dừa trắng Kết khảo sát giống dừa Ta xanh Bến Tre cho thấy có khác biệt thành phần acid béo vị trí khác cơm dừa (biểu đồ 3.2) Tổng lượng acid béo khơng bão hòa giảm dần từ vùng vỏ nâu bao cơm dừa (12,84%) vào (5,21%); hàm lượng triglyceríd mạch ngắn đến trung bình (C6 đến 02) biến thiên theo hướng ngược lại: cao vùng (63,28%), thấp vùng vỏ nâu cơm dừa (52,86%) Kết đặc biệt có ý nghĩa sử dụng khai thác hợp lý nhằm nâng cao giá trị kinh tế dừa thành phần aciđ béo yếu tơ" quan trọng tạo nên tính chất giá trị dừa Dầu dừa có độ bão hòa cao, tổng acid béo bão hòa chiếm 87,18% đến 94,79% Độ bão hòa cao tạo nên tính bền dầu dừa so với loại dầu thực vật khác nên thường ứng dụng rộng rãi công nshiệp chế biến thực phẩm cần có thời gian bảo quản lâu (các loại bánh crackers, bánh cookies, sữa bột, sữa đặc ), thực phẩm chiên rán, snack [124] Sư khác chủ yếu acid béo chiều dài chuỗi carbon Kết phân tích cho thấy dừa chứa tỉ lệ đáng kể acid béo mạch ngắn đến trung bình C6 - 02 (52,86% đến 63,28%) Các acid béo mạch ngắn có trọng lượng phân tử nhỏ nên thể dễ đồng hóa hấp thu, tạo lượng tốt chất béo nhóm triglyceride bão hòa mạch dài [124] Khi nghiên cứu khả tiêu hóa hâp thu chất béo thể người, nhà khoa học nhận acid béo mạch dài khó tiêu hóa hiệu hấp thu giảm tuần lễ đầu trẻ sơ sinh Ngược lại, chất béo có chuỗi carbon ngắn trung bình (rất giàu chất béo dừa) hấp thu tốt, nuay đốì với thể trẻ sinh non [124] Vì người ta sử dụng công thức pha trộn dầu thực vật sản xuất sản phẩm dinh dưỡng dành cho trẻ em để cung cấp thành phần 58 acid béo tương tự sữa mẹ Hiện dầu dừa nguồn cung cấp MCT (Medium Chain Triglycerid) chủ yếu công thức sữa, sản phẩm dinh dưỡng đặc biệt [74] Acid béo chủ yếu dầu dừa acỉd lauric (C12) chiếm 44 - 50% Điều cho thấy tầm quan trọng dầu dừa đôi với công nghệ sản xuất mỹ phẩm chất tẩy rửa acỉd béo chất tạo bọt cho xà phồng Kêt nghiên cứu Nguyễn Trung Phong cộng [13] với giống dừa công nghiệp dừa PB121 dừa Ta, thu thập Bến Tre Long An, cho thấy khác biệt đáng kể thành phần acid béo giông dừa khảo sát Padolina cộng [90] khảo sát giông dừa Philippines kết tương tự 3.2 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐlỂiM ENZYM CỦA CƠM DỪA VÀ PHổI DỪA 5.2.1 KHẢO SÁT Sự HÌNH THÀNH PHổỉ DỪA: Quả dừa thuộc loại hạch, cấu tạo từ vào có vỏ hạt Phần phơi nhũ có phơi nhũ lỏng nước dừa phồi nhũ đặc cơm dừa Phơi dừa trưởng thành có hình trụ, nằm cơm dừa, lỗ mẫm Lúc nảy mầm, vùng đầu gần mầm mọc dài ra, kéo chồi rễ mầm chui lỗ mầm, phần bên phát triển thành khơi hành gọi phổi dừa Phổi dừa có vaỉ trò hấp thu chất dinh dưỡng để nuồi Đó thể xốp, phát triển thể tích nhanh theo phát triển chồi [135] Kết khảo sát mối tương quan chiều cao chồi kích thước phổi dừa (bảng 3.5, hình 3.3, 3.4, 3.5, 3.6) cho thây phổi dừa phát triển đầy đủ (chiếm hết thể tích khoang) chiều cao chồi đạt 30 cm 59 Bảng 3.5: Chiều cao chồi kích thước phổi dừa STT Chiều cao Thể tích Thể tích chồi (cm) khoang phổi dừa 7-10 dừa 3± , (cm ) 15 -20 384 ±44,5 30-40 422 ± 15,3 (cm3) 11 + 17,1 319 ± 11 , 422 ± 15,3 60-70 415 ±25,0 415 ±25,0 Tỉ lệ thể tích phổi dừa khoang dừa (%) 31,1 83,1 100 100 đồng Dừa Thái binh dương châu Ả (APCC) [115] o o Loại Tiêu chuẩn chất lượng Loại (Dầu tinh luyện) (RBDO) 3.4 L1 Đặc trưng dầu VCO: Loại (Dầu chưa tinh o V1 cT chế) Dầu vco định nghĩa theo tự điển Merriam - Webster “Dầu tươi, không bị hư hỏng, đặc biệt không bị thay Độ ẩm (%) 0,25 0,10 0,10 đổi tác động ngườr (trích dẫn [63]) FFÀ (% acid lauric) 0,10 0,10 Dầu cvo hiểu theo nghĩa thông thường dầu sản xuất từ cơm dừa tươi, khơng qua q trình tẩy màu, tẩy Chỉ sơ' iod 7,5 - 9,5 7,5 - 9,5 7,5 “ 9,5 mùi, cơng nghệ sản xuất khống dùng hóa chât nhiệt độ cao, khơng chứa latoxin, giữ lại đặc điểm tự nhiên, giàu Chỉ sơ' xà phòng hóa 255 255 255 acid lauric acid béo diện tự nhiên sữa mẹ, giúp phát triển làm tăng cường hệ thông miễn dịch trẻ sơ Màu (Y + 5R)b 2 sinh, chứa MCT chất dễ tiêu hóa chuyển hóa thành lượng thể người [74] a Tiêu chuẩn dầuh Y: YCO: bảng, R: 3.16 Dầu tinh34.1,2 luyện, tẩy màu, tẩy mùi màu vàng màu đỏ (thang màu Loviboncỉ) Bảng 3.16: Tiẽu chuẩn quô"c tế dành cho đầu dừa đưực đề xuất Cộng 3.4.I.3 Tiêu chuẩn ngun liệu cơng nghệ: Để chiết xuất dầu vco đạt tiêu chuẩn nói trên, nguyên liệu công nghệ cần phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Cơm dừa dạng tươi, không bị nhiễm mốc - Cơng nghệ khơng dùng hóa chất, khơng dùng kháng sinh, khồng có yếu tố* ỉàm tăng hàm lượng acid béo tự ỉàm tăng số* màu dầu - Không cần sử dụng chất bảo quản Có nhiều phương pháp ứng dụng enzym để làm tăng hiệu suất chiết tách loại dầu thực vật dùng enzym amylase, protease, pectinase, celluỉase, hemicellulase (mannanase) Tuy nhiên chế phẩm enzym thương mại biết đểu có màu (nâu nhạt đến sậm), đáp ứng yêu cầu nguyên liệu để sản xuất dầu vco có đủ tiêu chuẩn cần đạt Chế phẩm Ep thu nhận từ phổi dừa chứa sắc tô" vàng tan dầu, làm nhiễm màu dầu Chế phẩm Ec thu nhận từ cơm dừa có đặc điểm hồn tồn trắng, thích hợp cho ứng dụng chiết tách đầu VCO , chọn để nghiên cứu bước 3.4.2, KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CẤC ĐIỀU KIỆN xử LÝ NGUYÊN LIỆU ĐẾN HIỆU SUẤT THƯ NHẬN DẦư DỪA 3.4.2.I Khảo sát ảnh hưởng ĩiều lượng enzym: biểu đồ 3.7, hình 3.8 Biểu đồ 3.7: Ấnh hưởng liều lượng enzym đến hiệu suâ't thu nhận dầu dừa Nghiên cứu xử lý nguyên liệu dừa với chế phẩm Ec liều lượng 0%, 0,5%, 1%, , % , 2% 2,5% trọng lượng cơm dừa, tương ứng với số* đơn vị hoạt độ hemiceliulase 0, 40, 80, 120, 160 200 ƯĨ/lOOg chất khô nguyên liệu cơm dừa Kết đánh giá hiệu suất thu nhận dầu dừa tinh khiết (VCO) sau; thí nghiệm xử lý Ec, hiệu suất thu nhận dầu dừa tăng rõ rệt so với đối chứng Hiệu suất thu nhận đầu dừa đạt cao (67,3%) thí nghiệm với liều lượng Ec 80ƯI/100g cơm dừa, tăng 93,8% so vổi đốì chứng khơng xử lý enzym (hiệu suất thu nhận dầu 34,72%) Tuy nhiên tăng liều lượng Ec lên cao hiệu suất thu nhận dầu dừa tăng khơng đáng kể Có thể giải thích nguyên nhân lầ chất protein enzym Protein có mơi trường kết hợp với dầu tạo thành nhũ tương bền vững, làm cản trở trình tách dầu dạng tự dẫn đến hiệu suất thu hồi dầu giảm Một sô" tác giả khác có nghiên cứu biện pháp làm tăng hiệu suất tách dầu cách sử dụng hỗn hợp nhiều loại enzym amylase, protease, pectinase, cellulase, mannanase, có lẽ nhằm mục đích cản trở q trình tạo nhũ tương dầu protein Theo báo cáo Christensen cộng [51], nâng hiệu suất tách đầu gần 100% hỗn hợp enzvm SP-249 Gamanase, liều lương enzym tổng cộng ỉà 6-12%, 50' đơn vị hoạt độ SPS-ase 70 ƯI sô' đơn vị hoạt độ galactomannase 20 X 10 Ul/lOOg chất Tuy nhiên vân đề giá thành chất lượng sản phẩm dầu dừa Để thu nhận chế phẩm enzym có hoạt tính cao thiết phải có q trình tinh cơng phu tốn Do cần có cân đốì chi phí đầu tư, chi phí sản xuất giá trị sản phẩm đầu Mặt khác, chất lượng dầu dừa tạo thành, theo báo cáo này, hàm lượng acid béo tự (FFA) dầu đến 3,5%, cao dầu dừa thô chiết tách phương pháp ép học (không đạt tiêu chuẩn dầu VCO) 3.42*2 Khảo sát ảnh hưởng pH: biểu đồ 3.8, hình 3.9 Biểu đồ 3.8: Ẩnh hưởng xử lý pH đến hiệu suất thu nhận dầu dừa Kết khảo sát ảnh hưởng xử lý pH đến hiệu suất thu nhận dầu dừa với thí nghiệm pH 4, 5, ố 7, thu kết sau: điều kiện pH 5, hiệu suất thu nhận dầu dừa thấp đáng kể so với điều kiện pH Kết phù hợp với kết nghiên cứu đặc điểm Ec, chế phẩm enzym hoạt động thích hợp pH Ngồi ra, tác giả khác có kết tương tự nghiên cứu chiết chất béo từ nhân hạt Butyrospermun parkiỉ [110], [111] Y B Che Man cộng [48] nghiên cứu với hỗn hợp enzym cellulase, a- amylase, polygalacturonase, protease (hãng Novo) thu hiệu suất thu hồi dầu cao pH 7, pH 5, 6, thấp pH Kết thử nghiệm Kvvaku Tano- Debrah cộng [113] với chế phẩm Sumizyme-C (hỗn hợp enzym ceỉlulase hemicellulase thu nhận từ loài Trỉchoderma reseei) cho thấy xử lý enzym pH hiệu suất thu hồi dầu thấp so với xử lý pH Mặc dù pH tối thích enzym vừa kể (thu nhận từ loài Aspergilius Trichoderma) nằm vùng pH acid (3-4,5) ứng dụng chiết tách dầu thực vật người ta thu kết trái ngược Giải thích điều có tác giả cho có lẽ pH acid khơng thuận lợi cho việc tạo thành nhũ tương dầu nước Nguyên tắc phương pháp tách dầu có liên quan đến tạo thành nhũ tương Điều có nghĩa ỉà ảnh hưởng pH ỉên hiệu suất thu hồi dầu thay đổi tùy theo phương pháp chiết tách dầu sau giai đoạn xử lý enzym Nguồn nước sử dụng nghiên cứu nước lọc qua cột nhựa trao đổi ion (nhựa resin), có pH khoảng lân cận 7, khoảng pH thích hợp cho hoạt tính Ec hiệu suất tách dầu Do việc sử dụng loại nước để chiết dầu không cần phải điều chỉnh pH 3.4.23 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ: biểu đồ 3.9, hình 3.10 Biểu đồ 3.9: Ẩnh hưởng xử lý nhiệt độ đến hiệu suất thu nhận dầu dừa Việc khảo sát ảnh hưởng xử lý nhiệt độ đến hiệu suất thu nhận dầu dừa thực vđi nhiệt độ 40°c, 50°c, 60°c 70°c Theo kết thực nghiệm, hiệu suất thu nhận dầu dừa cao (72%) đạt thí nghiệm xử lý nhiệt độ 50°C; nhiên khơng có khác biệt có ý nghĩa thơng kê so với thí nghiệm xử lý nhiệt độ khác Kết nghiên cứu nội dưng trước (mục 3.3.3.2) xác định nhiệt độ tốì thích cho hoạt tính hemicellulase Ec 70°c thực tế ứng dụng, có lẽ việc xử lý ỏ nhiệt độ thời gian dài (ó giờ) làm hoạt tính enzvm giảm nhanh so với xử lý ỏ nhiệt độ thấp Hơn nữa, ta biết thành phẩn câu tạo vách tế bào cơm dừa gồm có 60% hemicellulose (galactomannane) 30% cellulose [142] Chế phẩm Ec có vai trò thủy phân vách tế bào chứa dầu cơm dừa, tạo điều kiện cho dầu dễ Ec có nguồn gốc enzym nội sinh diện tự nhiên nội nhũ dừa, có hoạt tính hemicellulase cellulase điều kiện 70°c khơng thích hợp cho cellulase nên kết cuối hiệu suâ^t thư nhận dầu dừa không khác biệt so với xử lý 40, 50 60°c Hình 3.7: Chế phẩm tủa enzym thu nhận từ dịch chiết cơm dừa phổi dừa (Thứ tự từ trái qua phải: chế phẩm Ec, chế phẩm Ep) Hình 3.8: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xử lý cytolase đến hiệu suất tách dầu (Thứ tự từ trái qua phải: xử lý cytolase 1%, đơi chứng) Hình 3.9: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xử lý pH đến hiệu suất tách dầu (Thứ tự từ trái qua phải: pH 4, 5, 6, 7) Hình 3.10: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xử lý nhiệt độ đến hiệu suất tách dầu (Thứ tự từ trái qua phải: 40°c, 50°c, 60°c, 70°C) 3.4.3 KHẢO SÁT THAY Đổi HÀM LƯỢNG ACID BÉO Tự DO TRONG DẦU: Kết biểu đồ 3.10 Biểu đồ 3.10: Hiệu suất thu nhận hàm lượng acid béo tự dầu dừa theo thời gian xử lý enzym 'o X ã Để theo dõi ảnh hưởng trình xử lý enzym đến chất lượng dầu odừa, chúng tơi thực thí nghiệm ■ ngâm ủ nguyên liệu cơm dừa với dung dịch enzym (liều lượng 80UI/100g cơm Õ dừa, tỉ lệ nước/dừa 2/1, nhiệt độ 350°C) khoảng thời gian từ đến giờ, sau ly tâm tách dầu Ọ phân tích hàm lượng acid béo tự 'V -3 tách dầu nhiều Tuy nhiên (FFA) Kết thi nghiệm cho thấy thời gian xử lý enzym lâu hiệu suất V trình ngâm ủ làm tăng FFA dầu có tiếp xúc dầu và