Đặt vấn đề Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất dầu thực vật đã, đang phát triển mạnh mẽ và trở thành một ngành quan trọng. Dầu thực vật chiếm một vị trí quan trọng không chỉ trong ngành công nghiệp thực phẩm mà còn trong các ngành công nghiệp khác nhƣ mỹ phẩm, nhiên liệu,…Việc sử dụng các nguyên liệu có nguồn gốc từ tự nhiên nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, đồng thời tăng tính an toàn cho các sản phẩm. Dầu hạt đu đủ với hàm lƣợng dinh dƣỡng cao ( acid oleic chiếm trên 70%) là một nguồn dầu thực vật có tiềm năng ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Phƣơng pháp tiền xử lý vi sóng đã và đang đƣợc nghiên cứ nhƣ là một phƣơng pháp thay thế cho xử lý bằng nhiệt.
Phƣơng pháp này đƣợc xem là kỹ thuật đơn giản và thỏa các yêu cầu về sản phẩm dầu thực vật chất lƣợng cao cùng với các khía cạnh dinh dƣỡng cao trong số các phƣơng pháp khác nhau và mới nhất sẵn có. Có rất nhiều nghiên cứu chiết dầu hạt đu đủ, tuy nhiên chƣa có nghiên cứu nào ứng dụng vi sóng trong quy trình chiết dầu hạt đu đủ, đồng thời xây dựng mô hình tối ƣu hóa. Chính vì vậy, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu trích ly dầu và các hợp chất Polyphenol trong dầu hạt đu đủ (Carica Papaya)” làm đề tài nghiên cứu, nhằm tối ƣu hiệu suất chiết và thành phần phenolic trong dầu hạt đu đủ. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu của luận án là dầu hạt đu đủ và các hợp chất Polyphenol có trong dầu hạt đu đủ.
Trong đề tài này tôi thực hiện các quá trình chiết và phân tích các tính chất hóa lý, khả năng kháng oxi hóa, hàm lƣợng polyphenol tổng tại Trung tâm nghiên cứu lọc hóa dầu – ĐH Bách Khoa TPHCM. Phân tích thành phần acid béo của dầu tại Viện Hóa học TPHCM. Nội dung nghiên cứu Khảo sát hiệu suất của các phƣơng pháp chiết khác nhau. 9 Phân tích tính chất hóa lý (chỉ số acid, xà phòng hóa) của dầu chiết bằng dung môi ethanol Phân tích thành phần acid béo (trên từng mẫu ở những điều kiện khác nhau) của dầu chiết bằng ethanol.
Định lƣợng polyphenol và đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của dầu (DPPH) Tối ƣu hóa quy trình chiết đạt hiệu suất cao nhất Tối ƣu hóa quy trình chiết đạt hàm lƣợng polyphenol cao nhất 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CÂY ĐU ĐỦ 1.1 Thông tin chung về cây đu đủ. Cây đu đủ thuộc họ: Caricacea, bộ: Parietals và loài: Carica papaya. Đủ đủ có tên khoa học là Carica papaya L. Cây đu đủ có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới ở châu Mỹ, cụ thể là phía nam Mexico và gần vùng Trung Mỹ.
Hiện tại cây đu đủ đƣợc trồng rộng rãi tại nhiều vùng nhiệt đới trên toàn thế giới. Đặc biệt, Ấn Độ và Brazil là những nƣớc có sản lƣợng đu đủ cao nhất thế giới.[1] Brazil chiếm 12,74% sản lƣợng đu đủ thế giới. Ngày nay, Brazil là nƣớc sản xuất trái cây lớn thứ hai, sản xuất trên 1.696 tấn /năm, chỉ sau Ấn Độ. Ở Việt Nam, đu đủ trồng phổ biến ở nhiều nơi, trồng quanh vƣờn, trồng xen cây lâu năm hoặc trồng thành vƣờn chuyên đều cho năng suất nhất định.
Đây là một loài cây thân thảo phát triển nhanh, có tuổi thọ ngắn, thân thẳng, có chiều cao từ 2-10m. Thân có hình trụ xốp, rỗng, có màu xám hoặc nâu xám, đƣờng kính 10- 30cm Hầu hết rễ đu đủ là loại rễ bang, đâm nhánh ngang mạnh khi gặp điều kiện thuận lợi,nhƣng mọc xuống sâu kém, rễ mềm và rất dễ bị úng nƣớc. Cần tạo lớp mặt đất tơi xốp, dễ thoát nƣớc, giàu dinh dƣỡng để giúp rễ phát triển tốt.[2] Cây có nhiều loại hoa khác nhau: hoa đủ đực, cái và lƣỡng tính. Xu hƣớng giới tính thay đổi khi đƣợc kích thích bởi các yếu tố khí hậu, nhƣ hạn hán hay nhiệt độ môi trƣờng thay đổi.
Khuynh hƣớng hoa đực xuất hiện khi nhiệt độ tăng cao. Cây lƣỡng tính cho loại quả mong muốn nhất nên đƣợc ƣa thích hơn cây đực và cây cái. Hoa đu đủ cái và lƣỡng tính có màu trắng ngà, cuống ngắn gắn trực tiếp trên thân chính. Còn hoa đu đủ đực thƣờng đƣợc phân biệt dựa vào bông có kích thƣớc nhỏ hơn và mọc trên thân nhánh dài.
Lá đu đủ: mọc xen kẽ, tập trung ở ngọn, cuống lá dài, đƣờng kính 25-75cm, mịn màng, hình dạng lá lƣợn song hoặc có rìa sâu. Lá cây có màu xanh đậm, bề mặt có gân trắng đục, chiều dài lá 25-100cm, dày 0,5-1,5cm. Lá chia 7-11 thùy, và đôi khi các thùy này chia thành nhiều thùy nhỏ. Gân lá nổi rõ ở mặt dƣới.
11 Trung bình từ 3-5 ngày cây sẽ mọc một lá từ ngọn thân. Lá đu đủ dễ bị gãy, rách. Cần chú ý bảo vệ bộ lá vì số lá tỷ lệ thuận với số phát hoa mọc ra ở nách lá, khả năng đậu trái, độ lớn trái và năng suất thu hoạch.[2] Quả và hạt đu đủ: thƣờng hình trụ lớn, nặng 0,5-2kg, dài 15-30cm, đƣờng kính từ 10- 20cm. Khi còn non, vỏ quả có màu xanh, cứng và giàu chất nhựa trắng.
Khi chín, vỏ quả màu vàng óng. Quả gồm hai phần: thịt quả và khoang trung tâm. Thịt quả có màu vàng cam, mềm. Khoang trung tâm chứa một lƣợng lớn hạt giống chiếm khoảng 15% trọng lƣợng ƣớt của quả.
Tỷ lệ thành phần của quả đu đủ điển hình: hạt (8,5%), vỏ (12%) và thịt (79,5%).1 thể hiện các phần của cây đu đủ. Cây đu đủ Lá đu đủ Hoa đủ đủ đực Hoa đu đủ cái 12 Quả đu đủ Thịt và hạt đu đủ Hình 1. Hoa, lá, quả và hạt đu đủ. Trong mỗi quả lƣợng hạt ít hay nhiều phụ thuộc việc thụ phấn và điều kiện ngoại cảnh tác động.
Nếu đƣợc thụ phấn tốt, mỗi quả có trên 1000 hạt nhƣng cũng có quả chỉ có ít hạt ở phần cuống, hoặc có quả không có hạt. Trái đu đủ trung bình có 300-500 hạt. Trái đu đủ già thƣờng có khoảng 60-70% hạt sẽ mọc thành cây. Hạt già có màu đen hoặc xám và thƣờng chìm trong nƣớc.1 Thành phần của từng bộ phận của đu đủ Bộ phận Thành phần Chất đạm, béo, xơ, carbohydrate, khoáng: canxi, photpho, sắt, Quả vitamin C, thiamine, vitamin B2, niacin và carotene, các amino acid, acid citric và acid malic (trái xanh) N-butyric acid, n-hexanoic và n-octanoic acid, lipid, myrisitc, Dịch quả linoleic, linonelic và cis-vaccenic và acid oleic Các acid béo, chất đạm thô, xơ thô, dầu đu đủ, carpaine, Hạt benzylisothiocynate, benzylglucosinolate, glucotropacolin, benzylthiourea, hentriacontane, B-sitosterol, enzyme myrosin Rễ Carposide và enzyme myrosin Alkalodi carpain, pseudocarpain, và dehyrocarpaine, vitamin Lá C và E Vỏ cây B-sitosterol, glucose, fructose, sucrose và xylitol Enzyme proteolytic, papain và chemopapain, glutamine, Nhựa chymopapain A,B và C, peptidase A và B và lysozymes 1.2 Những công dụng của cây đu đủ Đu đủ là một nguồn cung cấp nhiều chất dinh dƣỡng cần thiết cho cơ thể, các bộ phận khác của cây cũng đƣợc nghiên cứu nhƣ một phƣơng pháp điều trị tiềm năng cho nhiều loại bệnh tật dựa trên các công dụng truyền thống của nó.
Các công dụng có thể kể tới của các bộ phận của cây nhƣ: - Đu đủ xanh là một nguồn cung cấp enzyme papain dồi dào, enzyme này đƣợc ứng dụng nhiều trong mỹ phẩm và thực phẩm. - Nhựa tƣơi dung để loại bỏ mụn, nhọt, tàn nhang, ngoài ra nó còn đƣợc sử dụng nhƣ thuốc tẩy giun, sán. - Lá cây: trị số xuất huyết, chống sốt rét và chống co mạch khi dùng pha trà uống, hỗ trợ tiêu hóa. - Quả: thuốc nhuận tràng, trị khó tiêu, giảm khả năng lên cơn đau tim và đột quỵ.
- Bột quả là thành phần cơ bản của nhiều loại kem dƣỡng da và dầu gội đầu 14 1.2 GIỚI THIỆU DẦU HẠT ĐU ĐỦ 1.1 Thông tin chung Hiện nay, đu đủ đƣợc trồng chủ yếu để tiêu thụ tƣơi và sản xuất papain; ngoài ra, nó có thể đƣợc chế biến thành thạch, mứt, kẹo và dƣa chua, nhƣng hạt đu đủ thƣờng bị loại bỏ và chƣa có giá trị sử dụng. Hạt đu đủ hiện là chất thải sinh khối trong các đơn vị chế biến trái cây. Tuy nhiên, tƣ xa xƣa, ngƣời ta đã sử dụng hạt đu đủ nhƣ một loại gia vị thay thế hạt tiêu đen do hƣơng vị cay nồng, có hoạt tính bảo vệ thận (đã đƣợc thử nghiệm trên chuột); hoạt tính kháng khuẩn và đặc biệt hiệu quả đối với E. Ngoài các thành phần đã nêu trên thì Marfo, Oke và Afolabi (1986) còn xác định đƣợc một lƣợng đáng kể Calcium và Phosphorus trong thành phần hạt.
Tuy nhiên, các chất độc hại nhƣ glucosinolate, phytate… cũng đƣợc tìm thấy trong thành phần hạt.2 Hàm lƣợng các chất trong hạt đu đủ[4] Hàm lƣợng (%) Thành phần Marfo et al. Puangsri et al. Malacrida et al. Ẩm 6,2 ± 0,05 7,2 ± 0,0 6,43 ± 0,12 Lipid 28,3 ± 1,04 30,7 ± 0,7 29,16 ± 0,88 Protein 27,8 ± 0,04 28,3 ± 0,8 25,63 ± 0,29 Tro 3,50 ± 0,36 8,2 ± 0,1 8,27 ± 0,01 Carbohydrate và chất xơ 11,67 25,6 30,51 Từ thành phần trên, hạt đu đủ là một tiềm năng của protein, chất xơ và dầu, trong đó thành phần dầu béo chiếm nhiều nhất.
Vì vậy để sử dụng đu đủ hiệu quả hơn và hạn chế lƣợng chất thải, cần nghiên cứu sử dụng hạt đu đủ nhƣ một nguồn dầu. Dầu hạt đu đủ có thể ăn đƣợc vì nó có nhiều triacylglycerol có lợi (tức là triolein >37%) và acid béo không no (acid oleic >70%). Bên cạnh đó, dầu hạt đu đủ tƣơng đối ổn định với khả năng kháng oxi hóa cao[7] 15 Hình 1. Hạt đu đủ trƣớc và sau khi sấy Với xu hƣớng toàn cầu về sử dụng chất thải rắn và tạo giá trị gia tăng cho sản phẩm nông nghiệp, việc khai thác dầu từ hạt đu đủ có thể làm tăng giá trị kinh tế và tận dụng đƣợc cho một lƣợng lớn hạt giống thƣờng bị loại bỏ trong quá trình chế biến.
Việc sử dụng và khai thác dầu từ hạt đu đủ, với khả năng chống oxy hóa sẽ cung cấp sản phầm đặc biệt cho thị trƣờng dầu thực vật, nói riêng cũng nhƣ sản phẩm công nghiệp và thực phẩm, nói chung.2 Tính chất hóa lý dầu hạt đu đủ Tính chất hóa lý của dầu thể hiện những đặc trƣng cơ bản của dầu, đồng thời xác định chất lƣợng và độ ổn định trong quá trình oxi hóa của dầu. Các chỉ tiêu hóa lý đã đƣợc thể hiện: Bảng 1.3 Tính chất hóa lý dầu hạt đu đủ Chỉ tiêu hóa lý Giá trị Chỉ số iodine (g I2.100 g-1) 79,95 ± 1,25 Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH. g-1) 196,40 ± 1,37 Acid béo tự do (%) 1,27 ± 0,07 Chỉ số acid (mg KOH.g-1) 2,53 ±0,08 Thành phần không xà phòng hóa (%) 1,35 ± 0,14 Chỉ số peroxide (mEq.