Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Phôi lúa mì Phôi lúa mì là phụ phẩm thu được sau khi xay xát bao gồm lớp vỏ nội nhũ, mầm phôi của hạt, cũng như một phần lớp vỏ cám chiếm khoảng 17% trọng lượng hạt lúa mì. Phôi lúa mì có màu sáng, đẹp và có mùi đặc trưng chứa nhiều xơ, khoáng, protein và dầu chiếm 9 – 13%.1 Cấu tạo hạt lúa mì Tình hình khai thác, chế biến Sự tiêu thụ lúa mì của thế giới ngày càng tăng, nhu cầu sử dụng thực phẩm tăng cao là nguyên nhân chính dẫn đến tổng tiêu thụ lúa mì tăng. Theo Cục Xúc Tiến Thương Mại thì tổng tiêu thụ lúa mì thế giới mùa vụ 2013 – 2014 được dự báo tăng ở mức 696,1 triệu tấn, cao hơn 1,4% so với mùa vụ năm 2012 – 2013. Tiêu thụ lúa mì thế giới trên đầu người sẽ ổn định ở mức 67kg/năm, trong đó chiếm tỷ lệ lớn ở các nước phát triển.
Dự báo sản lượng tiêu thụ lúa mì toàn cầu mùa vụ 2014 – 2015 dự báo đạt tới 699 triệu tấn, tăng 1,6% so với năm trước. Niên vụ 2009 – 2010, nước ta nhập khẩu 2,1 triệu tấn lúa mì các loại, trong đó 1,5 triệu tấn được xay xát và 0,6 triệu tấn được thải ra làm thức ăn gia súc. Bột mì xay xát trong nước phần lớn là nhằm đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm và thức ăn chăn nuôi trong đó 40 – 45% được dùng để làm mì ăn liền, 30% được dùng làm bánh mì, khoảng 10% được sử dụng làm bánh quy 1 và các loại bánh khác, 15 – 20% còn lại sử dụng sử dụng cho ngành công nghiệp thức ăn gia súc. Phần làm thức ăn gia súc chủ yếu là phôi và cám khoảng 0,6 triệu tấn/ năm chiếm 1/3 tổng sản lượng nhập khẩu của Việt Nam đây là con số không nhỏ để nghĩ đến việc tách dầu từ phôi lúa mì để thu được sản phẩm dầu phôi lúa mì đạt chất lượng tốt và gia tăng giá trị của phế phẩm ngành xay xát lúa mì.2 Dầu phôi lúa mì Dầu phôi lúa mì được trích ly từ phôi lúa mì.
Nó có giá trị dinh dưỡng cao bởi nó đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng lẫn có tác dụng tốt đến sức khỏe. Dầu phôi lúa mì có chứa 92% axit béo không bão hòa trong tổng lượng axit có trong dầu phôi lúa mì. Đặc biệt là linoleic chiếm khoảng 55% tổng hàm lượng axit tổng trong dầu phôi lúa mì, Axit linoleic, axit béo thiết yếu là một trong các axit béo không bảo hòa quan trọng nhất trong thực phẩm của con người vì nó ngăn ngừa các bệnh tim mạch, tiếp đến là oleic và palmitic cũng là các axit béo quan trọng [1][2][3][4]. Các axit béo trong dầu phôi lúa mì so sánh với các loại dầu như đậu tương (C18:1,25%, C18:2, 51%, C18:3, 9%) và hướng dương (C18: 1, 17%, C18: 2, 72%).
Hàm lượng acid oleic của dầu mầm lúa mì gần bằng so với các loại dầu thực vật khác, chẳng hạn như dầu hướng dương (23,6%), dầu đậu tương (24,9%), hoặc dầu ngô (23,8%).Các loại axit này trong dầu phôi lúa mì có tác dụng giảm cholesterol trong máu, ngăn ngừa các cơn đau tim [4] Thành phần axit béo trong dầu phôi lúa mì thể hiện ở bảng 1.1: Thành phần hóa học của acid béo trong dầu mầm lúa mì [1] Acid béo Hàm lượng (%) (w/w) C14 myristic 0,13 0,23 C15 pentadecanoic 0,16 0,45 C16 palmitic 17,42 0,18 C16:1 Palmitoleic 0,23 0,22 C18:1n -9t eliadic 0,85 0,11 C18:1n-9c cis oleic 16,14 0,16 C18:2n-6t trans linoleic 0,71 0,1 2 C18:2n-6c cis linoleic 55,05 0,15 C18:3n-3 linoleic 7,95 0,44 C21 heneicosylic 1,36 0,25 Tổng số bão hòa 19,07 Tổng số không bão hòa 80,93 n6/n3 6,92 Oleic/linoleic 0,29 Nghiên cứu Jamieson và Baughman cho thấy mẫu dầu lúc đầu chứa 5,56% acid béo tự do sau khi bảo quản một năm đã có 43,8% acid béo tự do. Trái ngược với các nghiên cứu trước đây các nhà nghiên cứu sau đó phát hiện ra rằng dầu mầm lúa mì có phẩm chất tuyệt vời bởi sự gia tăng nhỏ số lượng các acid béo tự do, ngay cả khi bảo quản từ một đến ba năm sau khi khai thác, các đặc tính hóa lý của dầu phôi lúa mì ở bảng 1. Ngoài ra chiết trong dầu mầm lúa mì cũng chiếm vitamin A,D, E rất cao theo bảng 1.2: Hàm lượng vitamin A,D,E trong dầu mầm lúa mì [5] Dầu phôi lúa mì Hàm lượng (mg/kg) Vitamin A 268,6 Vitamin E 1281,7 Vitamin D3 9,3 Bảng 1.3: Đặc tính hóa lý của dầu mầm lúa mì [5] Chỉ số Giá trị Chỉ số khúc xạ 1,42 Màu (hấp phụ ở bước sóng 1,35 0,22 420nm) Khối lượng riêng 0,9257 0,44 Chỉ số acid (mg/g dầu) 13,88 0,33 Chi số xà phòng (mg/g 191,22 0,15 3 dầu) Chỉ số ester (mg/g dầu) 177,34 0,18 Chỉ số Iodine (g I2/100g 115,47 0,22 dầu) Chỉ số peroxide (meq 16,35 0,13 O2/kg dầu) 1.1 Các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dầu phôi lúa mì Dầu phôi lúa mì thương thẩm được trích ly bằng dung môi n – hexane, thường chứa các axit amin không thay thế, không tổng hợp được trong cơ thể như (tryptophan, methionine, leucine, valine, isoleucine) các axit béo tự do không bão hòa (omega – 3, omega – 6, omega – 9), các vitamin tan trong dầu E, A, D3, và các khoáng chất. Trong đó axit béo không bão hòa như linoleic, oleic, palmitic chiếm khoảng 80% tổng các axit béo tự do có trong dầu, axit linoleic (omega – 6) 45 – 60% (w/w), axit linolenic (omega – 6) khoảng 11%, axit oleic khoảng 12 – 30%, các axit có lợi tới hoạt động của tim mạch, tiêu hóa, thần kinh, nội tiết và sinh sản, tham gia quá trình điều hòa và chuyển hóa lipit, thanh lọc độc tố trong cơ thể, ngoài ra còn chứa lượng khá nhỏ các axit béo bão hòa (palmitic 14 – 17%, stearic 0,5 – 2,3% ).
Dầu phôi lúa mì còn là nguồn giàu α – tocopherol, β – tocotrienol có hàm lượng cao nhất trong hạt lúa mì khoảng 2680 – 3050 ppm [6]. Tocols bão hòa ba nhánh còn tocotrienol không bão hòa ba nhánh. R1, R2 và R3 được thay thế bằng gốc CH3 là α – tocopherol và α – tocotrienol. Nếu R1 được thay thế bằng H và R2,R3 thay thế bằng CH3là β – tocopherol và β – tocotrienol.2: Tocopherols trong dầu phôi lúa mì 1.1 Vitamin E trong dầu phôi lúa mì Vitamin E trong dầu phôi lúa mì là một chất chống oxy hóa.
Vitamin E là vitamin tan trong dầu cấu trúc gồm một nhân chromanol và một dây phytyl cho chứa 16 cabon. Số lượng carbon và vị trí nhóm metyl trên nhân chromatol cho ra các loại tocopherol khác nhau. với nhóm hydroxyl có thể cung cấp nguyên tử hiđrô để khử các gốc tự do và nhóm R (phần còn lại của phân tử) kỵ nước để cho phép thâm nhập vào các màng sinh Phản ứng khử gốc tự do thể hiện ở hình 1.3: Phản ứng của tocopherol với gốc tự do 1.2 Các acid béo không no trong dầu phôi lúa mì Dầu phôi lúa mì chứa hàm lượng axit béo không no cao linolenic (thuộc nhóm omega – 6) và các axit béo α – linolenic (thuộc nhóm omega – 3) được coi là rất cần thiết cho cơ thể [11]. Theo Ribarova et al [12], các axit béo không bão hòa phải chiếm 10% tổng năng lượng ăn vào cho một chế độ ăn uống.
Hơn nữa, omega- 3 có thể có thể hỗ trợ điều trị trầm cảm và tâm thần phân liệt [13], omega – 6 có khả năng làm giảm cholesterol trong máu. Một số nghiên cứu khoa học đã chỉ ra 5 rằng axit béo n – 3 có lợi ích cho việc giảm nguy cơ bệnh mạch vành. Nó cũng được đánh giá bằng tỷ lệ n3 / n6 tỷ lệ cao sẽ giảm đi 10 lần nguy cơ bệnh mạch vành gây tử vong [14].Dầu phôi lúa mì cũng có hàm lượng axit béo không bão hòa và không bão hòa đa rất cao và một n3 / n6 tỷ lệ axit béo (1/7) có tác dụng rất tốt ngăn ngừa nguy cơ bệnh mạch vành.3 Tổng quan nhũ tương 1. Khái niệm Hệ nhũ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau mà một pha lỏng (pha phân tán) có mặt dưới dạng những hạt giọt nhỏ còn chất lỏng kia dưới dạng pha liên tục (hình 1.
Phần lớn hệ nhũ tương trong thực phẩm thuộc một trong hai kiểu: - Các giọt dầu trong nước: D/N (O/W) (dầu trong nước) - Các giọt nước trong dầu: N/D (W/O) (nước trong dầu).4: Các hệ nhũ tương trong thực phẩm 1.2 Phân loại nhũ tương theo kích thước hạt phân tán Kích thước hạt nhũ tương nằm trong khoảng micromet hình 1.5, vi nhũ tương (microemulsions) là hệ nhũ tương có kích thước hạt trong khoảng 1 – 100nm, ổn định nhiệt động tạo thành một cách tự nhiên, không có sự thay đổi về số lượng, phân bố kích thước và sắp xếp không gian của giọt trong khoảng thời gian thử nghiệm, trái ngược với vi nhũ tương là nhũ tương thô (macroemulsions) hay còn gọi là hệ nhũ (emulsions) yêu cầu năng lượng cho sự hình thành nhũ tương và không bền nhiệt động và chỉ ổn định trong một thời gian nhất định [16] [17].5: Kích thước hạt trong hệ nhũ và vi nhũ tương 1.3 Các liên kết trong nhũ tương và sự hợp giọt 1.1 Các tương tác kỵ nước và ưa nước Những phân tử nước là những phân tử có cực trong đó các nguyên tử Hydro tích điện dương và nguyên tử Oxy tích điện âm trong phân tử nước. Các nguyên tử Hydro tích điện dương của phân tử nước này liên kết mạnh mẽ với các nguyên tử Oxy tích điện của nguyên tử nước khác và ngược lại hình thành các liên kết hydro như hình 1.6: Liên kết hydro trong nước [19] Khi trong mẫu có các ion là một hợp chất phân cực hay có một bề mặt tích điện, các phân tử nước sẽ quay đầu trái cực với các phân tử để bao xung quanh các ion hay các hợp chất phân cực này quá trình này gọi là hydrat hóa. Ngược lại, khi 7 các phân tử không phân cực như một chuỗi hydrocacbon các phân tử nước sẽ sắp xếp như một cái khung bao xung quanh phân tử không phân cực này (hình 1.7) để giảm thiểu liên kết hydro trong nước không được liên kết. Chất không phân cực như vậy gọi là chất kỵ nước chúng có xu hướng cụm lại thành giọt lớn hơn và lớn hơn.7: Liên kết giữa nước và các chất không phân cực [20] 1.2 Quá trình hợp giọt Các tương tác kỵ nước ở mục 1.1 là một trong những lý do chính giải thích hệ nhũ tương không bề nhiệt động.
Những tương tác kỵ nước này tạo lực hút giữa các hạt phân tán, kết quả là các giọt có xu hướng kết giọt tạo thành các giọt lớn hơn, như hình 1.