Nghiên cứu chiết xuất dầu hạt gấc (Momordica cochinchinensis) bằng dung môi hữu cơ (ethanol) và tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly bằng dung môi nước

Kết quả phân tích tính chất vật lý, hóa học của hạt gấc Kết quả phân tích tính chất hạt gấc được thể hiện qua bảng 4.1

Chỉ số peroxide cũng là một yếu tố chất lượng quan trọng để đánh giá chất lượng của dầu béo. Cụ thể, chỉ số peroxide biểu thị mức độ bị oxy hóa của chất béo. Kết quả khảo sát được chỉ số peroxide của dầu thô trong hạt gấc đạt giá trị 5,03±0,04 (meq O2/kg dầu), giá trị này tuy cao hơn so với chỉ số peroxide trong nghiên cứu về “Tính chất hóa lý của hạt gấc(Momordica cochinchinensis(Lour.) Spreng) và dầu của chúng được trích ly bằng phương pháp Soxhlet và Carbon Dioxide siêu tới hạn” do A V.

Sự có mặt của tocopherols trong dầu hạt gấc (được tìm thấy trong dầu hạt gấc với nồng độ 274 mg/100 g dầu) cũng có thể góp phần vào khả năng chống lại quá trình oxy hóa lipid của dầu. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc.

Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc bằng phương pháp ethanol

Ngoài ra, theo nghiên cứu trích ly dầu hạt đậu nành bằng dung môi ethanol cho thấy, lượng lipid tăng dần theo nồng độ cồn, do độ hòa tan của cả protein và carbohydrate trong nước cao. Tuy nhiên, trích ly ở nhiệt độ 85°C giảm so với ở 80oC , khác biệt có ý nghĩa thống kê.Sự gia tăng nhiệt độ được cho là tạo điều kiện cho sự phá vỡ thành tế bào, tạo ra một khoảng trống là không gian di cư cho các tế bào chứa dầu. Nhiệt độ cũng làm giảm độ nhớt của dầu và làm đông tụ protein, tạo điều kiện cho sự giải phóng dầu từ các tế bào vào khoảng trống giữa các nhân.Những kết quả thu được trong thí nghiệm này cho thấy rằng sự gia tăng nhiệt độ > 80oC ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất.

Trong quá trình tăng nhiệt chần lên cao hơn mức tối đa của hạt gấc, hạt gấc sẽ trương nở nhiều hơn, tế bào bị phá vỡ nhiều hơn, một lượng nhỏ dầu trong hạt sẽ hòa vào nước chần làm cho hiệu suất thu hồi dầu giảm. Nhận xét: Với kết quả được thể hiện ở biểu đồ và bảng số liệu trên cho thấy, ở nhiệt độ chần 90℃, thời gian chần 3 phút và 6 phút ở các mốc thời gian trích ly khác nhau đều có xu hướng tăng. Từ thời gian chần 9 phút đến 15 phút, hiệu suất thu hồi dầu ở mốc thời gian trích ly khác nhau đều có xu hướng giảm dần so với các giá trị hiệu suất thu hồi ở thời gian chần 6 phút.

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian lạnh đông nguyên liệu (kết hợp với chần) đến hiệu suất thu hồi dầu bằng ethanol ở các thời gian trích ly khác nhau Nhận xét: Từ kết quả được thể hiện trong bảng 4.5 và biểu đồ hình 4.7 cho thấy khi kết hợp giữa chần nguyên liệu với các thông số thích hợp (ở hai thí nghiệm. Thời gian trích ly (giờ). trên) và lạnh đông nguyên liệu ở - 18℃ trong các khoảng thời gian khác nhau thì hiệu suất thu hồi dầu hạt gấc ở các mốc thời gian trích ly khác nhau đều có xu hướng tăng dần. Qua kết quả so sánh trên, có thể thấy được khi kết hợp chần và lạnh đông nguyên liệu trước khi trích ly sẽ rút ngắn thời gian trích ly được 1,5 giờ và tăng hiệu suất thu hồi dầu tăng lên 2,40 %.

Kết quả nghiên cứu bước đầu tiền xử lý nhiệt kết hợp enzyme để trích ly dầu hạt gấc bằng dung môi nước

Nhìn chung, đối khi không có sự có mặt của enzyme, quá trình trích ly dầu không có hiệu quả do các phân tử dầu bên trong nhân hạt không có sự tương tác với dung môi nước sử dụng vì vậy lượng dầu tồn tại sau quá trình thủy phân hầu như rất thấp chủ yếu sinh ra trong quá trình chần nhờ nhiệt độ cao. Kết quả này có thể được giải thích rằng do enzyme cellulase, pectinase hỗ trợ xúc tác phân hủy các lipopolysacarit phức tạp trong thành tế bào thực vật, phá vỡ thành tế bào giúp cho quá trình giải phóng các phân tử chứa dầu bên trong dễ dàng hơn. Vậy lựa chọn sử dụng hàm lượng enzyme cellulase 16 (U/g chất khô nguyên liệu), pectinase với hàm lượng 80 (U/g chất khô nguyên liệu) để thực hiện các thí nghiệm tiếp theo vừa đảm bảo tối ưu hóa chi phí kinh tế cho các quá trình nghiên cứu vừa đảm bảo hiệu quả khả năng thu hồi dầu.

Các nghiên cứu sử dụng kết hợp pectinase và cellulase cho kết quả tương tự về hàm lượng dầu đã được công bố: Tabtabaei và các cộng sự (2013) đã áp dụng hỗn hợp cellulase, hemicellulase và pectinase để nâng cao năng suất trích ly dầu từ mù tạt vàng. Nguyên nhân chủ yếu là do trong quá trình thủy phân, dung dịch nhũ hóa không chỉ đóng vai trò là môi trường phản ứng mà còn đi vào vật liệu chứa dầu, tăng độ ẩm vật liệu, hỗ trợ phản ứng thủy phân tạo điều kiện cho sự khuếch tán và tính di động của enzyme. Vì những lý do trên, hàm lượng dầu tăng dần khi pH từ 3,5 - 4,5 và đạt giá trị cao nhất tại pH 4,5, giá trị vừa nằm trong pH tối thích của enzyme cellulase và pectinase vừa nằm trong độ pH acid hỗ trợ quá trình thủy phân của của cellulose và polysaccaride ở thành tế bào, tạo điều kiện giải phóng các giọt dầu bên trong.

Khi pH càng tăng, vượt qua khoảng giá trị tối thích với hoạt tính của enzyme, cấu trúc của enzyme thay đổi theo giá trị pH, giảm khả năng liên kết với cơ chất nên hiệu quả phản ứng thủy phân giảm, kết quả là hàm lượng dầu thu được giảm dần từ 22,67  0,16 % tại pH 4,5 xuống còn 15,31. Tất cả đều cho kết luận trên rằng cũng tương tự như pH mỗi enzyme đều có một giá trị nhiệt độ hoạt động tương thích, nhiệt độ thích hợp có thể tạo ra hàm lượng dầu cao hơn, trong khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình thủy phân. Tuy nhiên, khi kéo dài thời gian thủy phân lên 6h, hiệu suất thu hồi dầu thu được thay đổi không đáng kể, vì nồng độ cơ chất đã được cố định, enzyme đã xúc tác với hầu hết cơ chất, nên hiệu quả thu được không đáng kể để phản ứng enzyme diễn ra sau đó.

Phân tích thông số hóa lý của dầu hạt gấc

Vì vậy, giá trị này càng thấp, chất lượng dầu càng cao, chứng tỏ việc thu nhận dầu có sự hỗ trợ của enzyme mang lại chất lượng dầu cao hơn vì nhiệt độ của quá trình thu nhận dầu là thấp hơn. Nguyên nhân chủ yếu do ở nhiệt độ cao hơn trong quá trình thu nhận dầu dẫn đến sự phân hủy và oxy hóa triacylglycerol sinh ra các acid béo tự do trong dầu. Tương tự như lượng acid béo, về mặt hóa học, chỉ số peroxide là phép đo quá trình oxy hóa sơ cấp các nhóm hydroxyl của chất béo không bão hòa trong dầu bởi oxy phân tử thành hydroperoxide và peroxide.

Các thành phần acid béo có trong dầu hạt gấc thu nhận từ phương pháp trích bằng ethanol và tiền xử lý nhiệt nguyên liệu kết hợp enzyme để trích ly bằng dung môi nước được trình bày ở bảng 4.9. Theo kết quả phân tích, 17 thành phần acid béo đã được phát hiện, bao gồm acid béo bão hòa (SFA), acid béo không bão hòa đơn (MUFA) và acid béo không bão hòa đa (PUFA). Trong số các SFA, acid stearic C18:0 là phổ biến nhất, sau đó là acid palmitic C16:0, các acid béo bão hòa còn lại bao gồm acid undecanoic, acid myristic, acid pentadecanoic, acid margaric, acid arachidic, acid lignoceric với giá trị nhỏ hơn 1% mỗi loại.

Nhìn chung, mức độ không bão hòa của acid béo ảnh hưởng đến thời gian bảo quản của sản phẩm dầu do khả năng bị oxy hóa của dầu, tạo thành mùi ôi. Thành phần các acid béo tương tự trong dầu hạt gấc thu nhận bằng phương pháp trích ly bằng dung môi hexan đã được báo cáo bởi Jing và cộng sự (2022), nhưng tỷ lệ acid béo được tìm thấy hơi khác nhau. Những khác biệt về thành phần acid béo của dầu có thể là do sự khác biệt trong phương pháp trích ly được sử dụng trong cả hai nghiên cứu hoặc do trạng thái của hạt.