CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU VỀ LẠC (ĐẬU PHỘNG) Lạc, còn được gọi là đậu phộng (tên khoa học là Arachis hypogea) là một loại cây thực phẩm thuộc họ đậu có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ. Lạc là cây thân thảo có thân cao tư 3-50 cm. Lá mọc đối kép hình lông chim với bốn lá chét kích thước lá chét dài 1-7 cm và rộng 1-3 cm.
Hoa dạng hoa đậu điển hình màu vàng có điểm gân đỏ, cuống hoa dài 2-3 cm. Sau khi thụ phấn, quả phát triển thành dạng quả dài 3-7 cm chứa 1-4 hạt và quả thường nằm dưới đất để phát triển [7]. Ở Việt Nam lạc được trồng hầu hết các tỉnh thành trong cả nước, tuy nhiên tập trung nhiều khu vực miền Trung với nhiều giống lạc khác nhau.1 Một số sản phẩm được chế biến từ lạc [7] a. bơ lạc Luan van 6 Những năm trước đây, lạc được chủ yếu dùng trong các bữa ăn trong gia đình, tuy nhiên những năm gần đây lạc được dùng nhiều với các sản phẩm khác nhau như dầu lạc, bơ lạc, kẹo….
và nhu cầu về đa dạng sản phẩm ngày càng cao. Do đó, đòi hỏi các quy trình công nghệ chế biến ngày càng phát triển theo nhu cầu của thị trường. Ở một số nước như Mỹ, Canada người ta ít khi ăn lạc sống, mà thường rang lên với muối hoặc làm bơ đậu phộng và đặc biệt là chế biến bánh kẹo và dầu. Lạc thường được dùng để làm dầu lạc, bột và protein do đặc tính và hàm lượng dinh dưỡng của nó.
Ngoài ra còn để làm món tráng miệng, các loại bánh kẹo, đồ ăn nhẹ và nước sốt. Không chỉ có hương vị thơm ngon mà lạc còn rất giàu protein, chất béo, và các dưỡng chất quan trọng khác. Một số sản phẩm chính được chế biến từ hạt lạc thể hiện như trong hình 1. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng lạc có thể hữu ích cho việc giảm cân và góp phần làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch.
Cấu tạo của hạt lạc gồm màng mỏng bao bọc bên ngoài và phôi với 2 lá mầm, độ lớn của hạt thay đổi tùy giống và điều kiện ngoại cảnh. Hạt lạc có hình tròn, bầu dục dài hay ngắn, phần tiếp xúc với hạt bên cạnh thường thẳng (Hình 2. Trong một quả, hạt ở ngăn trước dài và nhỏ, hạt ở ngăn sau ngắn và to. Số hạt trên một quả thay đổi tùy thuộc vào giống thường từ 2-4 hạt, ít chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh.
Hạt lạc (đậu phộng) Luan van 7 1.2 CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÓ TRONG HẠT LẠC Tùy thuộc vào giống và điều kiện trồng mà thành phần hóa học của hạt lạc có sự thay đổi, tuy nhiên các thành phần chính và giá trị dinh dưỡng của hạt lạc được thể hiện như trong bảng 1. Giá trị dinh dưỡng của hạt lạc [7] Thành phần Khoảng dao động (%) Trung bình(%) Am 3.5 Protein: Lạc chứa 26 – 29% protein có giá trị dinh dưỡng cao dù các amino acid như lysine, methionine và threonine có hàm lượng thấp. Aspartic acid, glutamic acid và arginine chiếm 45% tổng lượng amino acid trong đậu phộng, trong đó methionine, tryptophan và cystein là những amino acid có hàm lượng thấp. Tuy nhiên các nhà khoa học đã nghiên cứu và thu được protein giàu methionine (MRP) với hàm lượng methionine là 2.9% và cystine là 10.
Những phân tử protein này có khối lượng phân tử khoảng 118kDa và điểm đẳng điện giữa pH 5. Hầu hết protein trong hạt đậu phộng ở dạng acid protein trong tự nhiên khi tinh sạch và xác định tính chất của arachin và conarachin. Trong khi đó, basic protein trong đậu phộng là các thành phần hỗn tạp, không đồng nhất và chỉ chiếm khoảng 1% lượng protein tổng có trong hạt đậu phộng. Thành phần các acid amin cao có trong basic protein là lysine (8.9%), methionine (1%), thấp là aspartic acid (5.3%) và glutamic acid (5.6%) khi so sánh với protein tổng có trong hạt đậu phộng.
Các basic protein được tìm thấy dưới Luan van 8 dạng glycoprotein nó gồm cả dạng tự nhiên (3.5%) lẫn dạng amino sugars (0. Protein đậu phộng hòa tan từ pH 2 – 10, hòa tan kém nhất tại điểm đẳng điện (pH = 4. Hơn 95% protein hòa tan tại pH dưới 2. Sự hiện diện của NaCl với nồng độ cao sẽ làm giảm khả năng hòa tan của protein, thường là tại pH acid.
Thành phần hàm lượng Amino acid của hạt lạc [7] Amino acid Hàm lượng (mg/g protein) Alanine 33.18 Luan van 9 Lipid: Lạc có hàm lượng lipid rất cao (47 – 50%), Acid béo chủ yếu trong đậu phộng là acid oleic. Hàm lượng acid oleic trong đậu phộng cao hơn bắp và đậu nành nhưng ít hơn dầu olive. Đặc biệt dầu lạc có khoảng 7% các acid béo mạch dài C-20 archidic, C-22 behenic, C-24 lignoceric là những acid béo đặc trưng chỉ có chủ yếu trong dầu lạc. Hàm lượng glycerides trong dầu lạc chiếm khoảng 96% tổng hàm lượng dầu.
Các glycerides được cấu tạo nên chủ yếu từ các acid béo như palmitic, oleic và linoleic. 80% glycerides trong dầu phộng được tạo nên từ các acid béo không no. Các glycerid trong dầu phộng chứa 3 acid béo chính: - Acid oleic:43-65% - Acid linoleic:20-37% - Acid palmitic:14-20% Các thành phần khác: Acid phytic và muối phytate thường hiện diện trong lá mầm, đóng vai trò là nguồn dự trữ phosphate. Bột đậu phộng sau khi tách béo chứa 1.
Nếu những chất này hiện diện trong thực phẩm thì sẽ kết hợp với các cation hóa trị 2 như Ca, Fe, Zn, Mg… và làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Mặc dù có những ý kiến lo ngại về sự hấp thụ phytate, nhưng một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng acid phytic đóng vai trò quan trọng trong việc làm giảm hàm lượng glucose trong máu, làm giảm hàm lượng cholesterol cũng như làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư (Shahidi, 1997). Tuy nhiên, sự hiện diện của acid phytic sẽ gây ra một số vấn đề trong quá trình sản xuất protein từ đậu phộng bởi vì phytate có khả năng tương tác với protein và làm giảm khả năng hòa tan của protein. Phức hợp phytate – protein không hòa tan trong môi trường acid.
Ngoài ra, trong đậu phộng còn có một hàm lượng đáng kể các hợp chất phenolic. Các hợp chất phenolic có khả năng tác dụng với protein. Những hợp chất phenolic thường gặp trong đậu phộng là: acid phenolic (caffeic, vanillic, syringic, coumaric) hoặc tannins thường tồn tại dưới dạng tự do, ester hoặc các dạng liên kết khác. Trong 1g bột đậu phộng tách béo, hàm lượng acid phenolic và các hợp chất phenolic khác lần lượt là 1756 – 2033 μg và 50 – 120 μg.
Những chất này sẽ gây ra mùi vị không mong muốn, làm sậm màu, cũng như làm giảm giá trị của các khoáng chất (Naczk and Shahidi, 1997). Phương pháp làm giảm hàm lượng phenolic chủ yếu tập trung vào việc tối thiểu hóa sự tương tác giữa phenolic và protein sau đó loại phenolic ra khỏi protein do sự khác nhau về khả năng hòa tan cũng như kích thước. Việc trích ly với dung môi có Luan van 10 tính acid như acetone và acidic butanol làm giảm hàm lượng phenolic hiệu quả nhất. Tuy nhiên phương pháp này sẽ làm biến tính protein cũng như làm giảm khả năng hòa tan của protein.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN LẠC Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở NƯỚC TA 1.
Tình hình sản xuất và chế biến lạc trên thế giới Lạc (Arachis hypogaea L.) là cây trồng nhiệt đới có nguồn gốc phát sinh từ châu Mỹ, là cây công nghiệp ngắn ngày, cây thực phẩm và cũng là cây có dầu quan trọng. Trong số các loại cây có dầu ngắn ngày, lạc xếp thứ 2 sau đậu tương về diện tích và sản lượng, xếp thứ 13 trong các loại cây thực phẩm, xếp thứ 4 về nguồn dầu thực vật và thứ 3 về các loại cây trồng cung cấp protein.3 Diện tích, năng suất và sản lượng lạc trên thế giới các năm 2008-2010 (Nguồn: FAOSTAT, 2012) Theo FAOSTAT, đến hết năm 2016, cây lạc đã và đang được gieo trồng trên 100 quốc gia khác nhau và 15 nước có diện tích trồng lạc lớn là Ấn Độ, Trung Quốc, Nigeria, Sudan, Senegan, Indonesia, Công gô, Mỹ.Trong đó, Ấn Độ là nước có diện tích lớn nhất thế giới (4,69 triệu ha) và chủ yếu phát triển sản xuất ở những vùng đất khô hạn, dựa vào nước trời. Trung Quốc là nước đứng thứ hai sau Ấn Độ về diện tích Luan van 11 trồng lạc với 4,60 triệu ha, chiếm 19,1% tổng diện tích trồng lạc của thế giới nhưng sản lượng lạc lại đứng hàng đầu thế giới đạt 16,48 triệu tấn, chiếm 37,5% tổng sản lượng toàn thế giới. Tính đến năm 2016, diện tích lạc trên toàn thế giới khoảng 26,54 triệu ha, sản lượng 43,91 triệu tấn và năng suất bình quân 16,55 tạ/ha.
Năng suất lạc bình quân trên thế giới còn thấp, tuy nhiên, so với thời điểm năm 1990, năng suất lạc bình quân trên thế giới của năm 2016 tăng 41,3%. Năng suất lạc giữa các quốc gia trên thế giới có sự chênh lệch rất lớn. Trong năm 2016, các quốc gia có năng suất lạc bình quân cao là Malaysia đạt 110,1 tạ/ha, Israel đạt 73,9 tạ/ha, Nicaragua đạt 55,3 tạ/ha, Palestine đạt 51,6 tạ/ha và đảo Síp đạt 49,2 tạ/ha, trong khí đó, các quốc gia có diện tích gieo trồng lạc lớn nhưng năng suất vẫn còn rất thấp là Nigeria đạt 12,3 tạ/ha, Ấn Độ đạt 14,0 tạ/ha. Việc ứng dụng nhanh các tiến bộ kỹ thuật về giống và biện pháp canh tác để nâng cao năng suất lạc trên diện rộng phải kể đến Trung Quốc, Mỹ, Ai Cập và Nicaragua.
Tại Trung Quốc, năng suất lạc năm 1961 là 8,9 tạ/ha, đến năm 1991 đạt 21,9 tạ/ha (tăng 146,1%), đến năm 2009 đạt 33,6 tạ/ha (tăng 277,5%) và đến năm 2016 đạt 36,8 tạ/ha với diện tích 4,6 triệu ha. Tại Nicaragua, năng suất lạc năm 1961 là 10,0 tạ/ha, đến năm 1991 đạt 22,9 tạ/ha (tăng 129,5 %), đến năm 2009 đạt 51,8 tạ/ha (tăng 418,0%) và đến năm 2016 đạt 61,3 tạ/ha với diện tích là 0,04 triệu ha (tăng 453,0%). Tại Mỹ, năng suất lạc năm 1961 là 13,3 tạ/ha, đến năm 1991 đạt 27,4 tạ/ha (tăng 106,0%) và đến năm 2009 đạt 38,3 tạ/ha (tăng 188,0%) và đến năm 2016 đạt 48,0 tạ/ha với diện tích là 0,54 triệu ha (tăng 230,8%). Theo nhận định của các nhà khoa học, tiềm năng nâng cao năng suất và sản lượng lạc ở các nước còn rất lớn cần phải khai thác.
Trong khi năng suất lạc bình quân của thế giới mới đạt trên 1,5 tấn/ha. Ở Trung Quốc, thử nghiệm trên diện hẹp đã thu được năng suất khoảng 12 tấn/ha, cao hơn 8 lần so với năng suất bình quân của thế giới. Trên diện tích rộng hàng chục hecta, năng suất lạc có thể đạt 9,6 tấn/ha.