Tài liệu Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm oryzanol từ cám gạo để chế biến thực phẩm chức năng

1.4.2.3. Điều tiết hoocmon kích thích tuyến giáp....................................... 20 1.4.2.4. Hiệu lực với bệnh mãn kinh.......................................................... 20 1.4.2.5. Làm trắng da, kích hoạt của tuyến bã nhờn, tăng khả năng chịu nhiệt của da và chống dị ứng. .................................................................... 22 1.4.2.6. Hiệu lực với bệnh ung thư ............................................................ 23 1.4.2.7. Hiệu ứng chống viêm ................................................................... 23 1.4.2.8. Những thuộc tính sinh lý khác 33 ................................................. 24 1.4.3. Trao đổi chất và hấp thu ɤ- oryzanol.................................................... 26 1.4.4. Tính an toàn của ɤ- oryzanol ............................................................... 26 1.4.4.1. Tính an toàn về độc cấp tính ......................................................... 26 1.4.4.2. Tính an toàn về độc mãn tính........................................................ 26 1.4.4.3. Tính an toàn về khả năng gây quái thai......................................... 27 1.4.4.4. Tính an toàn về mức độ gây ung thư............................................. 28 1.4.4.5. Tính an toàn về mức độ kích ứng da. ............................................ 28 1.4.5. Ứng dụng, đóng gói và bảo quản chế phẩm ɤ- oryzanol ...................... 28 1.4.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ɤ- oryzanol.................................... 30 1.4.6.1. Trên thế giới................................................................................. 30 1.4.6.2. Trong nước................................................................................... 34 1.5. Phương pháp trích ly 28 ........................................................................... 35 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 38 2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 38 2.2.1. Địa điểm.............................................................................................. 38 2.2.2. Thời gian ............................................................................................. 38 2.3. Nội dung nghiên cứu................................................................................. 38 2.3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol ................................... 38 2.3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng............................................................ 38 2.3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol ............................................................................................ 39 2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 39 iv 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................. 39 2.4.1.1. Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol.. 39 2.4.1.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng ................................................ 40 2.4.2. Các chỉ tiêu nghiên cứu ....................................................................... 45 2.4.2.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu ......................................................... 45 2.4.2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng ɤ- oryzanol............................. 45 2.4.2.3. Xác định hiệu suất trích ly ............................................................ 48 2.4.2.4. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu kim loại nặng.................................... 49 2.4.2.5. Phân tích, đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật.......................................... 49 2.4.2.6. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................ 49 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................... 51 3.1. Xác định mẫu cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol ...................................... 51 3.1.1. Xác định hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo Khang dân, Bắc thơm, p6 ........................................................................................................ 51 3.1.2. Xác định phương pháp xử lý cám gạo cho trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ................................................................................................................ 51 3.1.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm cám gạo nguyên liệu đến hiệu xuất trích ly ɤ- oryzanol ................................................................................... 52 3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng............................................................ 53 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất trích ly Ǵ- oryzanol từ cám gạo......................................................................................................... 53 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly ɤoryzanol từ cám gạo ...................................................................................... 54 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất triết ly ɤ- oryzanol từ cám gạo . 56 3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol. ................................................................................................. 57 v 3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960 đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ...................................................................... 58 3.2.6. Xây dựng quy trình trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ............................ 59 3.2.7. Nghiên cứu tinh chế, tạo chế phẩm ɤ- oryzanol ................................... 61 3.2.7.1. Xác định lượng NaOH cho xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo:... 61 3.2.7.2. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo................. 61 3.2.7.3. Xác định thời gian sấy hỗn hợp xà phòng. .................................... 61 3.2.7.4. Xác định thời gian trích ly ɤ- oryzanol bằng ethanol từ xà phòng: .... 62 3.2.7.5. Tách sáp và thu ɤ- oryzanol từ dịch trích ly .................................. 63 3.2.7.6. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . .................................................... 63 3.2.8. Ảnh hưởng của các yếu tố khác đến quá trình tinh chế tạo chế phẩm ɤoryzanol từ cám gạo ...................................................................................... 64 3.2.8.1.Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone...................................................................................... 65 3.2.8.2. Nghiên cứu xác định thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤ- oryzanol kết tinh trong acetone ........................................ 67 3.2.8.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol.............................................. 68 3.2.9. Đánh giá chỉ tiêu an toàn thực phẩm ɤ- oryzanol theo TCVN .............. 70 3.2.9.1. Các chỉ tiêu lý hóa ........................................................................ 70 3.2.9.2. Các chỉ tiêu vi sinh vật ................................................................ 70 3.2.9.3. Hàm lượng kim loại nặng ............................................................. 72 3.2.9.4. Hàm lượng các chất không mong muốn........................................ 72 3.2.10. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo. ............................................................................................................... 72 3.2.11. Đánh giá hiệu quả kinh tế- kỹ thuật của công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo .................................................................................. 77 3.2.12. Chi phí cho sản xuất ở quy mô pilot:.................................................. 78 vi 3.2.13. Tính chi phí cho sản xuất 1 kg chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo: ..... 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 82 PHỤ LỤC 1: THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT...................................................... 85 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ .......................................... 86 PHỤ LỤC 3: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ......................................... 96 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Tên hình Trang Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo ............................................................ 5 Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô 10 ........................................................ 5 Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo ............................................... 7 Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo. ............... 9 Bảng 1.5. Các thành phần của ɤ- oryzanol 35 ........................................................ 17 Bảng 1.6. Tác động của ɤ- oryzanol về các triệu chứng mãn kinh và rối loạn chức năng ............................................................................................. 21 Bảng 3.1. Hàm lượng ɤ- oryzanol trong mẫu cám gạo giống lúa Khang dân, Bắc thơm, P6 ........................................................................................ 51 Bảng 3.2. Ảnh hưởng thời gian sấy và độ ẩm nguyên liệu đến hàm lượng hoạt chất ɤ- oryzanol trích ly ........................................................................ 52 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly .............................. 54 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của loại dung môi đến hiệu suất trích ly .............................. 55 vii Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol. .................................................................................. 56 Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo bằng ethanol ....................................................................... 57 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ethanol 960 đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo ...................................................... 58 Bảng 3.8. Xác định thời gian xà phòng hóa dịch trích ly cám gạo ở 900C .............. 61 Bảng 3.9.Ảnh hưởng thời gian sấy đến độ ẩmcủa xà phòng sau khi sấy................. 62 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly ɤ- oryzanol từ hỗn hợp xà phòng ............................................................................. 62 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu ɤoryzanol tinh thể. .................................................................................. 65 Bảng 3.12. Ảnh hưởng thời gian làm lạnh kết tinh ɤ- oryzanol đến hiệu xuất thu hồi ɤ- oryzanol kết tinh. .................................................................. 67 Bảng 3.13. Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý hoá của sản phẩm.............................. 70 Bảng 3.14 .Kết quả phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm .................... 70 Bảng 3.15. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong sản phẩm ................ 72 Bảng 3.16. Hàm lượng các chất không mong muốn.............................................. 72 Bảng 3.17. Chi phí sản xuất 568 gam chế phẩm ɤ- oryzanol .................................. 78 Bảng 3.18. Tính sản phẩm phụ thu được trong mô hình sản xuất ɤ- oryzanol : ...... 79 viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1. Cám gạo .................................................................................................. 3 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa ..................................................................... 4 1.3. Cấu trúc phân tử của ɤ- oryzanol ............................................................ 15 1.4. Các cấu trúc hóa học và các thành phần chính của ɤ- oryzanol .............. 16 1.5. Con đường chuyển hóa sinh học của ɤ- oryzanol .................................... 25 1.6. Tinh chế ɤ- oryzanol.............................................................................. 32 1.7. Quy trình thu hồi ɤ- oryzanol từ phần xà phòng..................................... 33 2.1. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol ................................................................ 50 3.1. Quy trình công nghệ trích ly ɤ- oryzanol từ cám gạo .............................. 60 3.2. Quy trình tinh chế ɤ- oryzanol . .............................................................. 64 3.3. Quy trình tạo chế phẩm ɤ- oryzanol........................................................ 70 3.4. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo............ 75 ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DNA Deoxyribonucleic axit EDTA Ethylenediaminetetraacetic axit EU European Union – Liên minh Châu Âu GS Giáo sư HDL High Density Lipoprotein – Lipoprotein tỷ trọng cao HSTL Hiệu suất trích ly HIV Human Immunodeficiency Virus – Vius suy giảm miễn dịch HPV Human Papilloma Virus – Virus gây ung thư cổ tử cung HBV Hepatitis B – Virus viêm gan B SC – CO2 Supercritical Carbon dioxide – CO2 siêu tới hạn TS Tiến sĩ TPA Tissue Plasminogen Activator – Mô hoạt hóa plasminogen TSH Thyroid Stimulating Hormone – Hoocmon kích thích tuyến giáp TRH Thyrotropin Releasing Hormone – Nhân tốt giải phóng hoocmon thyritropin WHO World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới x MỞ ĐẦU Việt Nam với gần 80% dân số sống bằng nghề nông, vì vậy trong sản xuất nông nghiệp chúng ta đã sản xuất ra 1 lượng lớn nông sản, trong đó cây lúa là một cây lương thực chủ đạo đáp ứng nhu cầu của hơn 90 triệu dân và một phần dành cho xuất khẩu. Do cấu tạo đặc thù của hạt thóc, vì vậy trong quá trình chế biến đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho nhiều hoạt động chế biến khác nhau. Với trên 9 triệu ha đất nông nghiệp, trong đó có hai vùng đồng bằng phì nhiêu đó là vùng đồng bằng Sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng. Hai vùng này là vùng trồng lúa được xếp vào loại tốt nhất của thế giới. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng ( giá trị so với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008. Nền nông nghiệp chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước (Theo cục thống kê Việt Nam 2009). Chính vì thế nông nghiệp vẫn là nghành kinh tế quan trọng của Việt Nam hiện nay. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp và thủy sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là xuất khẩu lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước đúng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Ngoài ra còn có những nông sản quan trọng khác như cà phê, sợi bông, đậu phộng.... Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản còn đọng lại vấn đề về các bãi chứa, đầu ra cho các phế phẩm nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu, cám gạo.... Số liệu hàng trăm ngàn tấn nông sản xuất khẩu hàng năm, tương ứng với con số gấp nhiều lần như thế về phế phẩm nông nghiệp thải ra môi trường sẽ là vấn nạn đe dọa ô nhiễm môi trường cho các tỉnh đang có thế mạnh về sản xuất nông nghiệp. Trong quá trình chế biến lúa đã tạo ra một lượng lớn cám gạo phụ phẩm hiện nay chưa sử dụng hiệu quả. Với lượng cám gạo chiếm khoảng 10% so với lúa, thì cám gạo thải ra hàng năm trong các cơ sở chế biến của nước ta ước 1 khoảng trên 45 triệu tấn tấn cám gạo. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… , vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu. Đây chính là một trong những nguồn thải gây ô nhiễm môi trường gián tiếp đang được công chúng và các nhà quản lý môi trường quan tâm tìm cách xử lý. Chính vì thế mà cần có những phương pháp những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào hiện nay và đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol từ cám gạo để chế biến thực phẩm chức năng” được chọn làm đề tài luận văn. Mục đích nghiên cứu Sử dụng cám gạo sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanol đạt chỉ tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm để chế biến thực phẩm chức năng đạt TCVN. Yêu cầu của đề tài - Xác định thành phần và chất lượng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol - Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm ɤ- oryzanoltừ cám gạo để sản xuất thực phẩm chức năng - Đánh giá hiệu quả kinh tế quy trình công nghệ tận dụng cám gạo để sản xuất ɤ- oryzanol 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cám gạo nguyên liệu Trong quy trình xay xát và chế biến gạo, sau khi thu được sản phẩm chính là gạo thì còn một sản phẩm phụ có giá trị sử dụng khá cao và có giá thành rất thấp - đó chính là cám gạo. Từ thời xa xưa người ta đã biết sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi, sau này cùng với sự phát triển của xã hội loài người và sự tiến triển của khoa khoa học kỹ thuật người ta đã khai thác sử dụng cám gạo vào những mục đích khác nhau như lấy dầu làm dầu ăn, làm thực phẩm chức năng, thu nhận hoạt chất sinh học có trong cám gạo, làm mỹ phẩm, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật… Cám gạo thường có dạng bột mềm và mịn. Cám gạo có màu sáng mùi thơm đặc trưng. Cám gạo chiếm khoảng 10 – 12% khối lượng lúa. Và là hỗn hợp của lớp vỏ ngoài hạt gạo và lớp aloron. Được thu hồi dưới 2 dạng: Cám khô và cám ướt. Cám khô được sấy thêm lần nữa để bảo quản lâu hơn, cám ướt sẽ được bán cho các cơ sở nuôi cá da trơn làm thức ăn ngay. Hình 1.1. Cám gạo 3 Hình 1.2. Sơ đồ lớp cám trong hạt lúa Trong cám gạo có chứa 15 – 20% dầu cám gạo, dầu cám gạo thô có khoảng 4% phần không xà phòng hóa, trong đó bao gồm phytosterol, sterolesters, rượu triterpene, hydrocarbon, và tocopherols. ɤ- oryzanol khoảng 2% trong dầu cám gạo thô, những phần không xà phòng hóa đã được chứng minh có hoạt tính sinh học, tích cực dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe (Orthoefer, F.T. 1996). Phần không xà phòng hóa trong dầu cám gạo có thể trên 5% trong dầu cám gạo thô, khoảng 1,5 % trong dầu cám gạo đã tinh luyện, trong khi hầu hết các loại dầu thực vật khác khoảng 0,3 - 0,9 % trong dầu đã tinh luyện. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh phần không xà phòng hóa, đặc biệt là ɤ- oryzanol đóng vai trò quan trọng về hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe (Seetharamaiah, G.S., and Chandrsekhara, N. 1988). Thành phần hóa học của cám gạo ở bảng sau: 4 Bảng 1.1. Thành phần hoá học của cám gạo Thành phần Cám Cám trắng Protein thô (% ) 12,0 – 15,6 11,8 – 13,0 Chất béo thô (%) Sợi thô (%) 15,0 – 19,7 7,0-11,4 10,1-12,4 2,3-3,2 Carbohydrate (%) Tro thô (%) 31,1-52,3 6,6-9,9 51,1-55,0 5,2-7,3 Canxi (mg/g) Magie (mg/g) Photpho (mg/g) 0,3-1,2 5,0-13,0 11,0-25,0 0,5 - 0,7 6,0-7,0 10,0-22,0 Phytin phot pho (mg/g) Silica (mg/g) 9,0-11,0 6,0- 11,0 12,0-17,0 2,0-3,0 Kẽm (mg/g) Vitamin B1(mg/g) 43,0-25 12,0-24,0 17,0-90,0 3,0-19,0 Vitamin B2(mg/g) Niaxin(mg/g) 1,8-4,3 267-499 1,7-2,4 224-389 (Nguồn: Orthoefer, F.T. 1996) Bảng 1.2. Thành phần của dầu cám gạo thô Thành phần Phần trăm % Lipid có thể hóa xà phòng Trung hòa lipit 90- 96 88-89 Chất béo Diglycerides 3-4 Chất béo Monglycerides Axit béo Tự do 6-7 2-4 Các loại sáp Glycolipids 3-4 6-7 Phospholipid Chất không xà phòng hóa lipid 4-5 4,2 Phytosterol Este sterol 43 10 Rượu Triterpene 28 Hydrocacbon Tocopherols 18 1 (Nguồn: Cheruvanky, R. 2003) 5 * Các chất chống oxy hóa, vitamin trong cám gạo Trong cám gạo chứa hơn 70% hợp chất chống oxy hóa và là một trong những nguồn giàu vitamin B tự nhiên. Các chất dinh dưỡng quan trọng khác là tocopherol, tocotrienol, carotenoid, phytosterol, chất xơ và axit amin thiết yếu. Ngoài những thành phần có giá trị như lycopene, flavonoid, niacin, β – canotene, lutein/zeaxanthin, choline, inositol, biotin, phytosterol, arabinogalacta, phytate thì cám gạo còn chứa hợp chất đặc biệt quan trọng đó là ɤ- oryzanol . Một số thành phần quyết định hoạt tính sinh học của cám gạo - ɤ- oryzanol , tocopherol, tocotrienol, phytosterol: Là các chất chống oxy hóa mạnh chống lại các gốc tự do, nguyên nhân gây ung thư, điều chỉnh nội tiết tố ở người già, giảm triệu chứng chống nhấp nháy, giảm cholesterol, duy trì khả năng của não và bảo vệ chống lại bệnh Alzheimer, điều chỉnh hệ thống nội tiết tố cho người già. - Vitamin E : Cám gạo giúp cân bằng hệ thần kinh, chống lại bệnh Alzheimer, duy trì khả năng của não.Vitamin E có ngăn chặn sự oxy hóa các axit béo chưa no trong màng tế bào, giảm tổn thương cơ bắp trong khi và sau khi luyện tập thể dục. - Vitamin B: Giúp chống oxy hóa, quy định lượng đường trong máu, giảm triệu chứng trầm cảm, bảo vệ bộ nhớ, tim mạch. - Lycopene: Có hiệu quả gấp 2 lần β – carotene trong việc kiểm soát gốc tự do. Ngoài ra còn có tác dụng tăng cường tính miễn dịch. - Alanine: Là nguồn năng lượng quan trọng cho các mô cơ, não và hệ thần kinh. Tăng cường hệ miễn dịch bằng cách sản xuất kháng thể. Hỗ trợ chuyển hóa đường và axit hữu cơ. - Niacin: 6 Là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng kích hoạt các hệ thống men tiêu hóa, là cần thiết để chuyển đổi thức ăn thành năng lượng sinh học. - Các chất sterol: Có nguồn gốc thực vật từ lâu được biết đến như tác nhân làm giảm sự hấp thu cholesterol do nó cạnh tranh với cholesterol trong việc tạo hỗn hợp vận chuyển qua thành ruột. 3g sterol mỗi ngày ở chế độ dinh dưỡng sẽ làm giảm hấp thu cholesterol đến 50%. - Flavonoids: Có khả năng nắm bắt và loại bỏ các gốc tự do và để điều chỉnh các enzym. Bảng 1.3. Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo: ɤ- oryzanol (2200-3000ppm) Polyphenols Ferulic axit -Lipoic axit ɤ- oryzanol không phải là một Methyl ferulate thành phần duy nhất. Nó là -Coumaric axit một hỗn hợp của 20 thành phần có tính chất chống oxi -inapic axit hóa khác nhau. Cycloartenol trans-ferulate Cycloartenol cis-ferulate Cycloartanol trans-ferulate Cycloartanol cis-ferulate Cycloeucalenol trans-ferulate Cycloeucalenol cis-ferulate 24-Methylenecycloartanol Isovitexin Proanthocyanidins Metal Chelators Magnesium (62508440) Calcium (303-500) Phosphorous (1470017000) Carotenoids trans-ferulate (0.9-1.6ppm) 24-Methylenecycloartanol cis-Carotene ferulate -Carotene 24-Methylcholesterol transLycopene ferulate Lutein 24-Methylcholesterol cisZeaxanthine 7 B-Vitamins Thiamin (22-31) Riboflavin (2.5-3.5) Niacin (370-660) Pantothenic axit (36-50) Pyridoxine (29-42) Betaine Dimethyl glycine Inositol (12000-18,800) Biotin (0.1-2.2) Choline (930-1150) Folic axit (0.20-0.30) Phytates (1500-1750) Polysaccharides Cycloartenol-ferulic axit glycoside Diferulic axit complex Diferulic axit-calcium complex Hemicelluloses Arabinogalactan Các chất chống oxy hóa có trong cám gạo: -Sitosterol trans-ferulate Phytosterols (21loại ) (2230-4400ppm) -Sitosterol cis-ferulate -Sitoster l Sitostenol trans-ferulate Campesterol -Sitostenol cis-ferulate Stigmasterol Sitostenol ferulate Stigmasterol trans-ferulate -Avinasterol Stigmastenol cis-ferulate Campesterol trans-ferulate Sterol glucoside Acylsterol glucoside -Stigmastenol Campesterol cis-ferulate Oligoglycosylsterol Tocopherols và Tocotrienols Monoglycosylsterol Cellotetraosylsitosterol (220-320ppm) Tocopherols và tocotrienols Methylsterol thuộc về nhóm hóa chất tương Dimethylsterol tự nhưng tồn tại trong 10 hình Gramisterol thức khác nhau đồng phân có Isofucosterol Obtusifoliol Branosterol -Tocopherol axits -Tocopherol 6-Deoxycastasterone β -Amyrin -Tocopherol -Tocopherol - Tocopherol ne Lysophophatidylcholine Lysophosphatidylethano lamine Enzymes Glutathione peroxidase Methionine reductase Catalase - Tocopherol -Tocopherol Phospholipids Phosphatidylserine PhosphatidylCholine Phosphatidylethanolami Superoxide dismutase Polyphenol oxidase 28-Homotyphasterol 28-Homosteasteronic -Tocopherol Xyloglucan Proteoglycan Glycoprotein Arabinofuranoside Stigmasterol cis-ferulate Stigmastenol trans-ferulate tính chất chống oxi hóa khác nhau Arabinoxylan Coenzyme Q10 Aspartate amino transferase Isozyme AAT-1 & AAT-2 Amino Axits Tryptophan (2100) Histidine (3800) Methionine (2500) Desmethyl-tocotrienol Cystein (336-448) Didesmethyl tocotrienol Cystine (336-448) Arginine (10800) (Nguồn: Friedman M. 2013) 8 *Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo. Bảng 1.4. Lợi ích của một số chất dinh dưỡng quan trọng trong cám gạo. Dinh dưỡng Lợi ích cho sức khỏe B-Carotene Thị giác tinh hơn, tăng trưởng thai nhi, bảo vệ tim mạch và ung thư Lycopene Chống oxy hóa, bảo vệ đường tiêu hóa Lutein/Zeaxanthin Thị giác tinh hơn Gamma-Ozyzanol Giảm cholesterol, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch khỏi bị hư hỏng gốc tự do. Xây dựng cơ thể Vitamin B Năng lượng sản xuất, chất chống oxy hoá cơ chế, quy định lượng đường trong máu, bảo vệ tim mạch, trầm cảm, protien tổng hợp Choline Chức năng gan, phát triển trí não, tim mạch và bộ nhớ Inositol Chức năng gan, trầm cảm Biotin Thúc đẩy mạnh mẽ móng tay, tóc khỏe mạnh, và quản lý bệnh tiểu đường Vitamin E Chất chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, tiểu đường quản lý Folic Axit Giảm bớt những huyết tố khiếm khuyết ống thần kinh Co Enzyme Q-10 Bảo vệ tim mạch, giảm cân, tăng cường hiệu suất Amino Axit Complex Ít gây dị ứng protein cấu hình, dễ tiêu hóa Phytosterol Làm giảm sự hấp thụ cholesterol Arabinogalactan Tăng cường hệ thống miễn dịch, tăng cường hoạt động probiotic Phytates Tăng độ bền và khả năng vận chuyển oxy, tăng cường hệ thống miễn dịch 9 1.2. Hiện trạng cám gạo ở Việt Nam Tại ĐBSCL, với khoảng 4 triệu tấn cám gạo mỗi năm, một nguồn nông sản dồi dào mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp Việt Nam. Đây là nguồn nguyên liệu rất có giá trị cho hoạt động chế biến, thức ăn thủy sản cũng như việc trích ly dầu cám gạo, sử dụng trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm… , vẫn chưa có một biện pháp lưu trữ tối ưu. Cám gạo chứa rất nhiều chất bổ dưỡng như đạm, béo, xơ, vitamin B1, khoáng chất… cám xay, xát ra không được tiêu thụ ngay, ứ đọng lại, một số dưỡng chất cần thiết bị phân hủy làm giảm giá trị dinh dưỡng, sinh ra độc tố. Cám sẽ có mùi ôi hay còn gọi là hôi dầu, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt. Bên cạnh đó còn có hoạt đoạt động của máy xay lúa góp phần gây ô nhiễm môi trường cục bộ. Dù nhà máy không thải ra chất thải lỏng, nhưng tại nhiều cơ sở xay xát lúa gạo hiện nay vẫn âm thầm gây ô nhiễm môi trường cục bộ khá nghiêm trọng trên khu vực. Vỏ trấu từ các nhà máy xả trực tiếp ra môi trường bên ngoài, bụi cám bay vung vãi khắp nơi, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, khi hoạt động còn xả trực tiếp vỏ trấu xuống kênh mương, bụi cám không được xử lý bằng biện pháp gom gọn hoặc phun sương, mà xả trực tiếp ra môi trường qua các ống dẫn, luôn vượt mức từ 5 đến 10 lần độ chuẩn cho phép, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, cũng như sản xuất của người dân). Bụi quá nhiều trong không khí, không những gây lắng mà còn tạo ra hàm lượng bụi lơ lửng rất cao ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp và tuần hoàn. Nếu hít phải không khí ô nhiễm con người phát sinh nhiều bệnh tật ở mắt, mũi, đường hô hấp từ dị ứng, viêm nhiễm tới ung thư phế quản hay ung thư phổi. Nếu nồng độ khí độc vượt quá mức chịu đựng của cơ thể, con người có thể bị ngộ độc cấp tính và nguy hiểm đến tính mạng. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn, phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật xay xát gạo. Trong cám gạo có rất nhiều chất xơ, chất xơ làm hạn chế khả năng tiêu hóa, tác động lên hệ enzyme tiêu hóa của vật nuôi và cũng làm tăng số vi khuẩn trong ruột non. Chiều dài ruột non ở lợn 10 khoảng 18m trong khi ở gia cầm là 120cm, do đó thời gian di chuyển trong đường tiêu hóa ở lợn sẽ lâu hơn. Điều này giúp làm tăng khả năng khu trú vi sinh vật của ruột non. Hoạt lực của vi sinh vật trong ruột non được ước tính theo sự sản sinh của axít béo bay hơi (VFA). Rõ ràng hoạt lực vi khuẩn gia tăng xảy ra ở ruột non khi lợn ăn thức ăn có hàm lượng xơ cao. Mặt khác, do một số dưỡng chất chưa được tiêu hóa hết sẽ đi xuống ruột già, làm kích thích quá trình lên men vi sinh ở đây. Do chất xơ hút nước nhiều gây nên môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật có hại phát triển và đồng thời với lượng nước tích tụ nhiều tạo áp lực làm tăng nhu động ruột, đẩy thức ăn đi nhanh xuống ruột già khi thức ăn không được tiêu hóa hoàn toàn. Ảnh hưởng không tốt đối với môi trường. Thông thường, khẩu phần nhiều xơ sẽ rất khó cân đối về mặt dinh dưỡng. Khi nhu cầu dinh dưỡng không được thỏa mãn đầy đủ sẽ kích thích lợn ăn nhiều và thải ra nhiều phân hơn, do đó làm tăng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi. Mặt khác, do khả năng giữ nước của chất xơ khá cao nên lượng phân thải ra thường rất ẩm ướt, gây khó khăn cho việc dọn rửa, vận chuyển và xử lý chất thải. Vì những hạn chế do chất xơ gây ra nên việc sử dụng cám gạo trong khẩu phần ăn của lợn không thể đạt được kết quả như mong đợi. Các nhà khoa học nổi tiếng trong nước và thế giới đã khẳng định về mặt dinh dưỡng cám trích ly lợi thế vượt trội hơn so với các loại cám thông thường. Cám ly trích có ẩm độ thấp, giàu đạm, vitamin và khoáng chất, hàm lượng dầu thấp, thời gian tồn trữ lên đến 1 năm và hoàn toàn không có độc tố aflatoxin. Ngoài ra, cám ly trích còn có nhiều tác động tích cực đến chất lượng và sản lượng philê, độ tăng trưởng, tỉ lệ sống của cá nuôi. Cám trích ly dầu rất thích hợp trong phối chế thức ăn chăn nuôi, thủy sản do độ kết dính cao, ít hao tốn, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các thành phần hóa học của cám trích ly có nhiều ưu điểm hơn so với cám sấy thông thường. Trong quá trình trích ly cám gạo có một lượng dung môi thải từ quá trình trích ly thường được thu gom để chưng cất, thu hồi thành dung môi sạch để sử dụng lại. Việc thu hồi dung nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí và thời gian chiết. 11 Từ sự cấp bách cần giải quyết vấn đề cám gạo, nguồn phụ phẩm lớn của cả nước. Chúng tôi tiến hành sử dụng cám gạo trích ly sản xuất chế phẩm ɤoryzanol để chế biến thực phẩm chức năng, đóng góp vào sự phát triển ngành nông nghiệp Việt Nam. 1.3. Các ứng dụng của cám gạo 1.3.1. Sử dụng cám gạo làm thức ăn chăn nuôi. Cám đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính cho cá, cung cấp một lượng lớn vitamin, khoáng, chất béo và protein. Đối với loại cám gạo chăn nuôi thì phải pha trộn thêm một số chất nữa để đạt đủ mức dinh dưỡng cần thiết được yêu cầu trong chăn nuôi. 1.3.2. Sử dụng cám gạo lấy dầu Ngoài là thức ăn cho chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng vào các lĩnh vực khác. Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào với thành phần dinh dưỡng tốt. Cám chứa nhiều chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe con người. Cám có chứa nhiều vitamin và chất béo chưa bão hòa rất tốt cho sức khỏe. Vì vậy ở các nước phát triển, cám được dùng trích ly dầu. Dầu cám sau khi thu được có rất nhiều ứng dụng như các loại dầu thông thường khác. Dầu cám cũng có thể được cho vào các loại thực phẩm với tác dụng bổ sung thêm các chất béo không no mà cơ thể không tự tổng hợp được. Với lượng vitamin E và nhóm B dồi dào, dầu cám cũng được ứng dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm và y học làm các loại kem dưỡng gia hoặc thực phẩm chức năng. 1.3.3. Cám gạo dùng xử lý nước thải Tận dụng các nguyên liệu đời thường là cám gạo, đất sét, phụ phẩm và chế phẩm EM. Được biết chế phẩm này thành phần bao gồm rất nhiều các loài vi sinh vật có lợi khác nhau trong đó có một số thuộc nhóm vi khuẩn lactic, vi khuẩn quang hợp, nấm men, nấm mốc... sống cộng sinh và có khả năng góp phần phân hủy các chất có trong nước thải. Hỗn hợp này được tạo thành hình tròn vi sinh vật trong sản phẩm sẽ lấy thức ăn trong nước thải và làm sạch mùi hôi của 12 nước. Chế phẩm EM có thể thay thế bằng vỉ đường hoặc mật mía. Người dân có thể dễ dàng thực hiện tại gia đình. 1.3.4. Cám gạo dùng làm đẹp Dùng để làm đẹp và chăm sóc sức khỏe. Thành phần dưỡng chất trong cám gạo rất cao nên có tác dụng rất tốt trong việc dưỡng da trắng sáng cũng như được dùng để ăn uống như các loại ngũ cốc khác. 1.3.5. Các ứng dụng khác của cám gạo Bên cạnh đó cũng được sử dụng vào nhiều mục đích khác như: Dùng làm nước rửa chén tự nhiên - do không sử dụng hóa chất để pha chế nên rất thân thiện với môi trường, sản xuất dầu diesel, Có thể thấy rằng cám gạo, ngoài làm thức ăn chăn nuôi, cám gạo có thể được sử dụng vào khai thác các hoạt chất sinh học của nó để làm thực phẩm, nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm... Đây là một nguồn nguyên liệu rẻ và dồi dào Nếu khai thác được các tiềm năng sinh học vốn có của nó sẽ làm tăng giá trị cho cám gạo hơn gấp nhiều lần. 1.4. Các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất 1.4.1.Quá trình thất thoát nguyên, vật liệu trong khâu vận chuyển, bảo quản vật liệu Trong quá trình vận chuyển cám gạo từ nhà máy xay sát đến các kho, bãi chứa cần phải đảm bảo thuận tiện, nhanh nhất về mặt thời gian, để đảm bảo chất lượng cám gạo không bị ôi khét, dầu hóa... Hạn chế việc rơi vãi cám trên đường vận chuyển và nhiều nguyên nhân khách quan dẫn đến việc thất thoát nguyên liệu. Cám sau khi xay sát cần có biện pháp lưu trữ tối ưu để được lâu. Tránh đổ đi gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. 1.4.2. Các nguồn nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất gamma oryzanol từ cám gạo dùng rất nhiều nước. Do đó lượng nước thải phát sinh ra được phân loại như sau: Nước thải loại 1: Là nước thải từ các cột ngưng tụ tạo chân không của thiết thiết bị trích ly, cô và sấy chân không. Đây là loại nước thải bị ô 13