MỞ ĐẦU Lipid là một tập hợp các chất béo có nguồn gốc từ động vật và thực vật. Các chức năng sinh học chính của chất béo là dự trữ năng lượng, tham gia cấu trúc màng tế bào, dẫn truyền tín hiệu, hấp thu các vitamin A, D, E, K và carotenoid. Do vậy chất béo có vai trò quan trọng đối với dinh dưỡng và sức khỏe.[16] Hầu hết lipid có trong thực phẩm ở dạng triacylglycerol, cholesterol và phospholipid. Các axít béo no (triacylglycerol) trong thức ăn được tích trữ ở mô mỡ và có năng lượng cao hơn so với các axít béo không no.
Các axít béo mạch dài như glycero-phospholipid tham gia cấu trúc lớp đôi lipid của màng tế bào vì vậy thành phần axít béo trong khẩu phần ăn ảnh hưởng đến chức năng của tế bào do có ảnh hưởng đến thuộc tính của màng. [6] Các steroid (gồm cholesterol và các dẫn xuất) là thành phần quan trọng của lipid màng có vai trò như các hormon và các phân tử truyền tín hiệu trong tế bào. Các nghiên cứu gần đây khẳng định các axít béo không no không làm tăng mức độ cholesterol và LDL (Low Density Lipoprotein) trong máu. Việc sử dụng các axít béo không no sẽ duy trì mức độ bình thường của cholesterol trong máu giúp ngăn ngừa các bệnh về tim mạch và các nguy cơ gây xơ vữa động mạch.[6] Con người rất cần các axít béo thiết yếu như axít linoleic (omega -6) và axít α- linolenic (omega-3) vì không thể tổng hợp được.
Axít linoleic có ở hầu hết các loại dầu thực vật, còn axít α-linolenic có ở các loại rau xanh, các loại hạt hoặc quả (quả lanh, quả hồ đào, đậu nành) và dầu cá. Hiện nay, nguồn cung cấp chất béo dùng làm thực phẩm chủ yếu từ các nguyên liệu truyền thống như đậu nành, mè, đậu phộng…Việc khai thác các loại dầu thực vật ngày càng được quan tâm nhằm sử dụng có hiệu quả các axít béo không no thiết yếu phục vụ nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Một số nghiên cứu về thành phần của hạt bí đỏ cho thấy tiềm năng khai thác dầu từ loại nguyên liệu này. Với tỷ lệ dầu khá cao (30-40%), trong đó hơn 70% là các axít béo không no (chủ yếu là axít linoleic - trên 50%) có tác dụng giảm cholesterol trong máu ngăn ngừa các bệnh về tim mạch.
Ngoài ra, hạt bí đỏ còn có các hoạt chất sinh học ∆7-phytosterol có vai trò ngăn ngừa sự phát triển của tuyến tiền liệt ở người cao tuổi, các chất chống oxi hóa như vitamin E và carotenoid có vai trò duy trì và cải thiện sức khỏe. Dầu hạt bí đỏ có hàm lượng cao các axít béo thiết yếu, các vitamin và phytosterol nên nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Vì vậy nhóm đề tài tiến hành “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất dầu từ hạt bí đỏ bằng phương pháp enzym” nhằm nâng cao hiệu suất tách chiết và bảo tồn các chất dinh dưỡng có trong dầu. Đây là một kỹ thuật tương đối mới ở Việt nam có tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn do tiết kiệm chi phí sản xuất và chi phí đầu tư, không gây độc đối với môi trường sản xuất.
Cơ sở xuất xứ của đề tài Đề tài được thực hiện theo Quyết định số 1999/QĐ-KHCN ngày 03/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Công thương về việc giao kế hoạch Khoa học Công nghệ năm 2008 cho Viện Công nghiệp thực phẩm và hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển số 141.RD/HĐ-KHCN ngày 04/02/2008 giữa Bộ Công thương và Viện Công nghiệp thực phẩm. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài Ở Việt nam, bí đỏ được trồng rất phổ biến để làm rau ăn, hạt bí đỏ thường được phơi khô, rồi rang để làm thực phẩm. Mặc dù chưa có số liệu thống kê về sản lượng và vùng chuyên canh nhưng hạt bí đỏ thì rất sẵn có và đây là nguồn nguyên liệu chứa dầu rất giá trị. Vì vậy, việc nghiên cứu tách chiết dầu hạt bí đỏ dùng làm thực phẩm, dược phẩm là rất cần thiết.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng qui trình công nghệ sản xuất dầu hạt bí đỏ đạt tiêu chuẩn dùng trong thực phẩm. Phạm vi và nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: ứng dụng công nghệ sinh học trong chế biến thực phẩm. Các nội dung nghiên cứu gồm: - Điều tra, đánh giá và xác định nguồn nguyên liệu hạt bí đỏ, xây dựng tiêu chuẩn nguyên liệu. - Nghiên cứu xác định loại enzym thích hợp cho quá trình thu nhận dầu hạt bí đỏ.
Xác định các điều kiện công nghệ sử dụng enzym trong chiết tách dầu. - Xây dựng qui trình công nghệ, thiết bị sản xuất dầu từ hạt bí đỏ bằng phương pháp enzym. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Giới thiệu chung về cây bí đỏ Bí đỏ có tên khoa học là Cucurbita pepo.
thuộc họ Cucurbitaceae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ. Bí đỏ là loại cây thân thảo được trồng ở khắp nơi, tập trung từ vùng đồng bằng đến các cao nguyên có cao độ 1.500m, thích nghi với điều kiện khí hậu ở vùng nhiệt đới. Bí đỏ là cây chịu úng kém nhưng khả năng chịu hạn khá cao. Đây là loại cây được trồng để lấy quả, hoa và ngọn để làm rau ăn.
Hạt được dùng làm làm thực phẩm và thuốc chữa bệnh giun sán. có khoảng 25 loài, được chia thành 2 loại: giống bí mùa đông (winter pumpkin) gồm các giống: C. argyrosperma Huber và giống bí mùa hè (summer pumpkin) chủ yếu là C. 7 Khí hậu, thổ nhưỡng và yếu tố di truyền có ảnh hưởng đến thành phần axít béo, đặc biệt là yếu tố di truyền tạo nên sự khác nhau về thành phần axít béo của hạt.
Ở Việt Nam có một số giống bí đỏ được trồng phổ biến như: [27] - Giống bí Vàm Răng: được trồng ở các tỉnh Kiên Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng. Trái tròn dẹp, có khía, nặng 3-5 kg, trái già màu vàng, vỏ hai da, cùi dầy, màu vàng tươi. - Giống bí trái dài Buôn Mê Thuột: trồng ở vùng miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Trái bầu dục, dài, nặng 1-2 kg, vỏ có màu vàng xanh hay vàng, trơn láng hay sần sùi, cùi mỏng, màu vàng tươi đến vàng cam.
- Giống bí hạt đậu F1- 979: do Công ty liên doanh hạt giống Đông Tây lai tạo, được trồng ở tỉnh Vĩnh Phúc. Cây phân nhánh mạnh, phát triển tốt. Quả có độ đồng đều, tỷ lệ đậu quả cao, trọng lượng quả 0,8-1,2 kg. Ruột quả đặc, màu vàng cam, ngọt và ít hạt.
- Giống bí trái dài F1-125: là giống bí cao sản do Công ty liên doanh hạt giống Đông Tây lai tạo, quả hình thuôn dài, thời gian sinh trưởng mạnh. Ruột đặc màu vàng cam, vị ngọt, bở, trọng lượng 2-3 kg. Vỏ quả màu xanh, cứng và có phấn phủ. Do vậy việc bảo quản và vận chuyển rất thuận lợi.
Ưu điểm của giống F1-125 là khả năng thích ứng tốt, có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau. Tuy nhiên, giống này có nhược điểm là dễ bị thối quả. - Giống bí cô tiên: do Công ty giống cây trồng Nông Hữu (Đồng Nai) cung cấp. Cây ngắn ngày, sinh trưởng khỏe, có khả năng kháng vi-rút.
Trọng lượng quả 1,1-1,2 kg, thịt quả dày, màu cam. - Giống bí đỏ Delica: giống nhập ngoại của công ty Takis (Nhật Bản), quả tròn, vỏ màu xanh đậm, không có khía được trồng ở Đức Trọng (Lâm Đồng) và Lục Nam (Bắc Giang). Thịt quả màu vàng đỏ, ăn rất dẻo, ngon, ngọt, bùi, độ đường 10-12o, trọng lượng từ 2-2,5 kg. Thời vụ: bí đỏ được trồng quanh năm, thông thường có hai vụ chính: mùa khô và mùa mưa.
Vào mùa khô, hạt được gieo vào tháng 11 đến tháng 1, thu hoạch vào tháng 3 - 4; mùa mưa gieo hạt từ tháng 5-6, thu hoạch vào tháng 8-9. Công dụng: Quả bí đỏ chứa 88,3 - 87,2% nước; protein 1,33 - 1,4%; lipid 0,43 - 0,5%; đường 2,81%; caroten, xanthophin, chất xơ, các nguyên tố vi lượng như sắt, mangan,.Quả bí chủ yếu được dùng làm rau, nấu súp, nấu chè. Hạt bí đỏ (chủ yếu là giống Cucurbita pepo L. maxima Duch) được dùng làm thực phẩm, nấu ăn hoặc làm thuốc ở các nước Châu Âu và Châu Á.
Hạt bí đỏ được sử dụng như một dược liệu truyền thống trị giun sán, là một trong những thực phẩm chứa các axít béo thiết yếu và phytosterol trị bệnh u tuyến tiền liệt. Đặc điểm, thành phần sinh hóa của hạt bí Hạt bí chứa 39,25% protein thô; 27,83% dầu thô; 4,59% tro và 16,84% chất xơ; giá trị tương ứng lần lượt trong nhân hạt bí là 39,22; 43,69; 5,14 và 2,13%. Độ ẩm trong hạt cũng như trong nhân hạt ở mức thấp lần lượt là 5,97 ± 0,32% và 6,27±1,36% (Kamel và cộng sự, 1982). Bảng 1: Các thành phần có trong hạt bí đỏ và nhân hạt bí đỏ C.
maxima [21] Thành phần (%) Trong hạt Trong nhân Protein thô 39,25 + 0,66 39,22 + 2,46 Dầu thô 27,83 + 0,91 43,69 + 3,92 Tro tổng số 4,59 + 0,16 5,14 + 1,23 Xơ thô 16,84 + 0,81 2,13 + 0,57 Carbohydrate 11,48 + 2,53 9,82 + 2,70 Protein: Hàm lượng protein thô chiếm khoảng 35% trong đó albumin và globulin là 2 thành phần chính chiếm khoảng 59% protein tổng số. Các chất ức chế trypsin có trọng lượng phân tử thấp (cấu trúc gồm 3 cầu disulfide) được xác định. Bảng 2: Thành phần các axít amin trong nhân hạt bí đỏ C. Các axít amin có hàm lượng thấp nhất là methionine và tryptophan trong khi các axít amin như arginine, glutamic và aspartic lại rất dồi dào.
Bột hạt bí đỏ có hàm lượng các axít amin (ngoại trừ lysine) cao hơn hẳn so với bột đậu nành. Lipid: Hàm lượng dầu thô trong nhân hạt bí đỏ chiếm từ 41-59%, phụ thuộc vào sự đa dạng di truyền. Dầu thô chiết xuất từ hạt bí đỏ có 7 lớp lipid xuất hiện khi phân tích bằng sắc ký lớp mỏng gồm: hydrocarbon (0,62%), triglyceride (94,5%), axít béo tự do (1,44%), 9 steroid (1,01%), diglyceride (0,39%), monoglyceride (0,93%) và phospholipide (1,09%). Triglyceride là phân đoạn lipid chính trong dầu hạt bí đỏ.[22] Thành phần axít béo của dầu hạt bí đỏ ảnh hưởng bởi điều kiện gieo trồng, điều kiện sinh trưởng và mức độ chín.
Hạt của giống Cucurbita pepo sub sp pepo var styriaca chứa hơn 80% axít béo không no (chủ yếu là các axít béo nhiều nối đôi) chủ yếu là linoleic, oleic, palmitic và stearic chiếm 98,1 - 98,7% trong tổng số axít béo. Ngoài các axít béo trên còn 1 lượng vết (<0,5%) các axít béo khác như 16:1, 18:3, 20:4, 20:0, 22:6, 24:0. Với những protein và lipid trong nhân hạt cũng như thành phần các chất béo, các axít amin của nó như trên thì nhân hạt bí hứa hẹn sẽ là sản phẩm được khai thác thương mại.
