Tình hình tận dụng phế phẩm từ cây điều trong ngành công nghiệp sản xuất hạt điều

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn là loại cây nhiệt đới có giá trị kinh tế cao ở Viêt Nam và một số quốc gia khác trên thế giới. Bài viết trình bày tình hình tận dụng phế phẩm từ cây điều trong ngành công nghiệp sản xuất hạt điều.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tình hình tận dụng phế phẩm từ cây điều trong ngành công nghiệp sản xuất hạt điều

TÌNH HÌNH TẬN DỤNG PHẾ PHẨM TỪ CÂY ĐIỀU TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT HẠT ĐIỀU Nguyễn Thị Cẩm Mi và Hồ Thị Hồng Thi* (*) Viện Khoa học Ứng Dụng HUTECH, Trường Đại học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Trần Thị Ngọc Mai TÓM TẮT Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn là loại cây nhiệt đới có giá trị kinh tế cao ở Viêt Nam và một số quốc gia khác trên thế giới. Ngành công nghiệp sản xuất hạt điều mang lại giá trị kinh tế cao nhưng bên cạnh đó cũng thải ra môi trường một lượng lớn phế liệu và đây chính là nguồn nguyên liệu tạo ra các sản phẩm khác nhau phục vụ cho các ngành khác như thực phẩm, thuốc nhuộm, chất kết dính, dược phẩm, thuốc trừ sâu, nhựa, cao su,..... Trái điều cùng với vỏ hạt điều là các phế liệu từ ngành sản xuất điều đang từng bước tạo ra vị thế riêng cho mình từ đó góp phần nâng cao giá trí của cây điều. Từ khóa: cây điều, ngành công nghiệp sản xuất hạt điều, phế phẩm từ trái điều 2. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VÈ CÂY ĐIỀU Điều hay còn được gọi là Đào lộn hột, tên tiếng Anh là Cashew và tên khoa học là Anacardium occidentale Linn. Điều là cây nhiệt đới, thường xanh quanh năm, thân cây thường cao từ 5-10 m, lá đơn nguyên hình trứng tròn đều mọc so le cuống ngắn. Hoa nhỏ màu trắng mọc thành chùm, quả có hai phần phân biệt là quả giả và quả thật bên trong có nhân điều. Hình 1: Cây điều (Anacardium occidentale Linn) Cây điều có nguồn gốc từ Đông Bắc Nam Phi (Brasil), Đông Nam Venezuela sau đó được phân bố rộng rãi khắp thế giới nhờ các nhà thám hiểm Bồ Đào Nha vào những năm 1500. Nhiều năm trở lại đây cây điều được biết đến là cây trồng có giá trị kinh tế ở nước ta. Ở Việt Nam, cây điều du nhập vào Việt Nam từ những năm 1980, sau đó được chọn là loại cây công nghiệp đa mục đích, phủ xanh đất trống đồi trọc và 427
được trồng rộng rãi ở các tỉnh khu vực Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Duyên hải Nam Trung Bộ như: Bình Phước, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Thuận, Lâm Đồng, Đắk Lắk, Đắk Nông,… Tổng diện tích cây điều của Việt Nam năm 2021 đạt 297.000 ha, bằng 99,7 % so với năm 2020. Theo Cục Xuất nhập khẩu (Bộ Công Thương), tính đến quý I/2021 xuất khẩu hạt điều ước đạt 108 nghìn tấn. Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu hạt điều lớn nhất trên thế giới. Điều này đồng nghĩa với việc mỗi năm ngành công nghiệp sản xuất hạt điều của Việt Nam đã thải bỏ ra môi trường một lượng lớn phụ phế phẩm như (trái điều, vỏ hạt điều, lá điều, vỏ thân cây điều,…). Ví dụ như khoảng 85% lượng trái điều được thải bỏ sau thu hoạch hằng năm tức khoảng 1 triệu tấn. Tất cả chúng đang được tận dụng để nghiên cứu và tạo ra các sản phẩm phục vụ cho các ngành công nghiệp khác. 2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ PHẾ LIỆU NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT HẠT ĐIỀU Với nhu cầu ngày càng cao của thế giới về hạt điều kéo theo sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất hạt điều. Sự phát triển này đã vô tình thải bỏ ra môi trường nhiều loại phế liệu, đây là một nguồn nguyên liệu để tạo ra đa dạng các loại sản phẩm phục vụ cho các ngành công nghiệp khác nhau như: thực phẩm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, chất chống mối, thuốc diệt ấu trùng, dược phẩm, chất kết dính, nhựa,… Thực phẩm Với nhiều chất khác nhau như vitamin, khoáng, chất xơ,… phế liệu từ ngành công nghiệp sản xuất hạt điều đã được ứng dụng tạo ra các sản phẩm như bảng 1: Bảng 1: Ứng dụng phế liệu ngành sản xuất hạt điều trong thực phẩm. STT Nguyên liệu Phương pháp Sản phẩm Tài liệu tham khảo 1 Dịch ép quả điều Lên men Rượu vang Trakul Prommajak, 2 Vỏ lụa hạt điều Lên men Enzyme tannase Noppol Leksawasdi, Nithiya Rattanapanone, 3 Quả thịt điều Gia nhiệt, lên men Pectin 2014 4 Bã thịt điều sau ép Lên men Enzyme tannase Chất lỏng vỏ hạt Dẫn xuất Cardanol, Chất màu thực phẩm 5 Araújo et al., 2011 điều phenolic (E102, E110,…) 6 Quả thịt điều Hấp phụ và kết tinh Glucose và fructose 428
Thuốc nhuộm Một số nhà nghiên cứu đã báo cáo việc chiết xuất chất tạo màu hoặc thuốc nhuộm từ các bộ phận của cây điều như vỏ lụa, quả điều và chất lỏng từ vỏ hạt điều (CNSL) (Balgude và Sabnis, 2014; Patil và cộng sự, 2015; Muhammadu và cộng sự, 2017). CNSL và các dẫn xuất của nó là một nguyên liệu thô tuyệt vời để tạo màu và điều chế thuốc nhuộm. Cardanol là sự kết hợp của diamine và amin thơm được diazo hóa dẫn đến tổng hợp một số loại thuốc nhuộm mới. Thuốc nhuộm được tìm thấy là có thể hòa tan hiệu quả trong xăng và nhiều dung môi hữu cơ thông thường. Các thành phần thuốc nhuộm hoạt tính cũng được chuyển từ trái cây là naphthaquinone, anthraqinone và indigoid. M-toluidine và anilin được sử dụng để điều chế phenol dị vòng. Thuốc trừ sâu Sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu tổng hợp làm ảnh hưởng đến sức khỏe nghiêm trọng và các mối đe dọa đến môi trường, vì vậy việc sử dụng thuốc trừ sâu như CNSL là một giải pháp hiệu quả và hợp lý. Thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ CNSL có thể kiểm soát sâu bệnh hại cây trồng. Thành phần hoạt động của CNSL được báo cáo là có thể ức chế sự phát triển của sự xâm nhiễm gây ra côn trùng và dịch hại, do đó chúng thể hiện như thuốc trừ sâu sinh học. CNSL cho kết quả tương đương với dầu thực vật và hóa chất. Người ta quan sát thấy rằng xử lý CNSL tỷ lệ nảy mầm 92%, tương tự như hiệu quả của xử lý monocrotophs trên hạt giống (Raja, 2015). Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của thuốc trừ sâu trong việc ức chế sự phát triển của Gliocladium sp. và Trichoderma sp. sợi nấm bằng phương pháp invitro. Kết quả nghiên cứu kết luận rằng nồng độ 2,5% thuốc trừ sâu thực vật từ vỏ điều có thể giảm thiểu sợi nấm của Gliocladium sp. và Trichoderma sp. lần lượt tăng 21,04% và 22,73%, cùng với sự gia tăng của chiết xuất vỏ hạt điều. Hơn nữa, người ta báo cáo rằng thuốc trừ sâu tự nhiên ở nồng độ 10,0% có tác dụng ức chế Gliocladium sp. và Trichoderma sp. sợi nấm lần lượt trở thành 49,35% và 54,98% (Bande và cộng sự, 2018). Chiết xuất vỏ điều ở nồng độ 2,5% đã được báo cáo là có tác dụng soát bệnh thối trái, nồng độ 3,5% của thuốc trừ sâu thực vật này kiểm soát sự phát triển của nấm Phytophthora palmivora và giảm 87,67% bệnh thối nồi trên cây ca cao. Chiết xuất từ 2,5% chất lỏng vỏ hạt điều cũng được báo cáo là làm giảm bệnh thối trái ở cây ca cao từ 64,16–71,02%. Chiết xuất thô của vỏ hạt điều thể hiện độc tính của nấm đối với Coriolopsis polyzona, Pycnoporus sanguineus, Ganoderma lucidum và Lenzites palisoti là những tác nhân gây thối rữa. Khi thử nghiệm ở các nồng độ khác nhau, hầu hết các mức CNSL đều thể hiện hoạt tính kháng nấm mạnh. Khi nồng độ CNSL tăng lên, tỷ lệ ức chế cũng tăng lên và hiệu quả diệt nấm tốt nhất đạt được ở nồng độ 1600 ppm (Adetogun và Adegeye, 2003). Chế phẩm diệt ấu trùng gây bệnh CNSL là một tập hợp các đặc tính sinh học và trị liệu, nó đã được báo cáo là có độc tính hoặc diệt ấu trùng chống lại muỗi thuộc giống Aedes, do đó kiểm tra sự lây truyền của các dịch bệnh như sốt xuất huyết, sốt chikungunya, vi rút zika và các bệnh liên quan như giun chỉ bạch huyết hoặc bệnh phù voi (De Sousa Leite eft al., 2019). CNSL là thuốc diệt ấu trùng tự nhiên nên nó có thể chống lại môi trường và sức khỏe con 429
người liên quan các mối đe dọa do sử dụng quá nhiều thuốc diệt ấu trùng tổng hợp, cụ thể là organophosphates, organochlorines, diflubenzuron và pyrethroids (cypermethrin và deltamethrin). Thuốc diệt côn trùng tổng hợp là các hóa chất có thể gây rối loạn nội tiết gây tác hại đối với sức khỏe con người và môi trường (Broiou et al., 2019). Những tác động này bao gồm làm gián đoạn sự phát triển sinh sản và tình dục, vô sinh nam, rối loạn nội tiết tố, sự bất ổn định về gen hệ gen dẫn đến tăng khả năng mắc bệnh ung thư, tỷ lệ mắc bệnh cryptorchidism và hypospadias cao (Vani và cộng sự, 2018). Giá trị LC50 của CNSL kỹ thuật được báo cáo là 51 ppm, trong khi cardanol và cardol phân lập từ CNSL cho thấy giá trị LC50 là 32,9 và 14,2 ppm, tương ứng. Chống mối mọt CNSL có chứa các đặc tính chống mối do sự hiện diện của cardol và acid anacardic gây chết ở mối cao (Asogwa et al., 2007). CNSL đã thành công thay thế các hóa chất độc hại do đó đã làm giảm gánh nặng của các hóa chất độc hại như cypermethrin, aldrin, permethrin, bifenthrin, fenvalerate, fenitrothion, chlorpyrifos, imidacloprid, đồng naphthenate, heptachlor, acid boric và chlordane,… các yếu tố sinh học và phi sinh học không có mục tiêu của môi trường. Các hóa chất độc hại này bị cấm ở các nước phát triển như Hoa Kỳ và các nước Châu Âu, nhưng ở các nước đang phát triển vẫn đang sử dụng (Kamble et al., 2017; Karak và et al., 2014; Asogwa et al., 2007). CNSL không độc hại và có rất nhiều trong tự nhiên, do đó việc thay thế CNSL trong thuốc diệt mối thương mại có thể làm giảm đáng kể chi phí thuốc diệt mối cùng với việc giảm việc sử dụng không được kiểm soát và bừa bãi các hóa chất độc hại trong kiểm soát mối trong các lĩnh vực khác nhau (Kamble et al., 2017). Dược phẩm Các sản phẩm phụ của quá trình chế biến hạt điều đã chứng minh chúng là một kho chứa các hợp chất chức năng có đặc tính y học và có tiềm năng chữa bệnh đa dạng được nêu trong bảng 2: Bảng 2: Ứng dụng phế liệu ngành công nghiệp sản xuất hạt điều trong dược phẩm. Hợp chất hoạt tính STT Nguyên liệu Chức năng Tài liệu tham khảo sinh học Norfenefrine, Dẫn truyền thần kinh, chống Metaraminol, Dịch chiết vỏ hạ huyết áp, cường giao cảm, 1 Etilefrine, Shi et al., 2019 hạt điều co mạch, giãn đồng tử, giãn Fenoprofene, Racemic tim, thuốc kích thích phenylephrine Acid Anacardic, Chống ung thư, chống vi Dịch chiết vỏ Cardol, Cardanol và khuẩn, chữa lành vết thương, De Sousa Leite et 2 hạt điều Methyl cardol chữa nhiễm trùng da và chống al., 2019 oxy hóa 430
Polyphenol như acid Dịch chiết vỏ anacardic và dẫn xuất Hamad, Mubofu, 3 Tác dụng giảm đau hạt điều bán tổng hợp (benzyl 2015 amin) Diclorometan De Sousa Leite et 4 Lá điều Chữa lành vết thương al., 2016 (β-ocimene α-copaene Hoạt chất chống viêm, chống De Sousa Leite et 5 Lá điều và δ-cadienol) nhiễm độc gen và chống ung al., 2016 thư Sisterol, alkaloid, Diệt côn trùng, diệt ấu trùng, Vỏ thân cây tannin và acid chống dẫn truyền thần kinh, De Sousa Leite, 6 điều anacardic chống viêm, chống oxy hóa, 2019 giảm căng thẳng Chất kết dính CNSL được biết đến như một chất nền tự nhiên để tạo thành chất kết dính với khả năng chống nước và chống cắt vượt trội sực lực. Rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để làm sáng tỏ hiệu quả của CNSL như vật liệu kết dính và ảnh hưởng của việc uốn cong các sợi khác đối với các đặc tính lưu biến của chất kết dính được tạo thành. CNSL cũng được sử dụng để tổng hợp nhạy cảm với nhiệt và áp suất chất kết dính hiện được sử dụng để dán các tấm phản xạ cũng như để dán cao su thành sợi (Lubi et al., 2000). Chất kết dính dựa trên CNSL có thể làm kỳ diệu trong ngành gỗ, chất dính dựa trên CNS-xylen-HCHO là chất thải nông nghiệp như xơ dừa. Ván dăm chống cháy được tạo ra với việc bổ sung hàn the trong chất kết dính CNSL. Còn ván ép chống cháy được tạo ra bằng cách kết hợp amoni photphate và ammonium dihydrogen phosphate hoặc diammonium hydro phosphate trong CNSL-HCHO. Chất kết dính ván ép chất lượng cao đã được tạo bằng cách oxy hóa CNSL với KMNO4 hoặc MnO2 ở 100oC, phản ứng với HCHO và tạo hợp chất với CuCl2 (Lubi et al., 2000). Keo dán gỗ lắng lạnh gốc nhựa CNSL-phenol formaldehyde có chứa 10–12 acid paratoluenesulfonic làm chất làm cứng được đề xuất là một sự lựa chọn tuyệt vời thay vì keo tổng hợp. Bằng cách ngâm tẩm các loài gỗ cấp thấp trong nhựa CNSL, chất lượng của các loài gỗ đã được nâng cấp. Không chỉ chất kết dính ván ép hoặc ván dăm mà chất kết dính ván ép ngoại thất cũng được phát triển từ CNSL. 431
Nhựa và cao su CNSL là một giải pháp thay thế tuyệt vời cho việc giảm bớt lượng phục dầu hỏa dùng cho sản xuất nhựa tổng hợp do sự hiện diện của các thành phần phenolic khác nhau. Các chất dẫn xuất của CNSL có tiềm năng lớn để được sử dụng rộng rãi trong hợp chất cao su. Nhựa CNSL và CNSLF cũng được báo cáo là có tác dụng điều chỉnh độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt của chất lưu hóa cao su tự nhiên. Chất lỏng vỏ hạt điều được phosphoryl hóa (PCNSL) là một chất tiền polyme hỗ trợ cải thiện khả năng xử lý và các đặc tính cơ lý của cao su tự nhiên như một chất phụ gia đa chức năng. PCNSL có thể hoạt động như một chất phụ gia đa chức năng do nhóm photphat hylic và chuỗi bên béo kỵ nước (Menon et al., 2002). Cardanol, một thành phần alkyl phenol có nguồn gốc từ CNSL, phản ứng với formaldehyde bằng cách trùng hợp ngưng tụ để tạo thành nhựa cardanol-formaldehyde (CF). Nhựa CF có những tính chất đặc biệt như chịu nhiệt độ cao, độ cứng bề mặt cao, chống lại hóa chất và chất tẩy rửa. Phản ứng dưới xúc tác acid của 1 mol fomanđehit với 1 mol cardanol thu được novolak, một loại nhựa nhiệt dẻo hai bậc, trong khi phản ứng xúc tác với bazơ dưới 1 mol fomanđehit/mol cardanol tạo ra nhựa loại cộng hưởng (Hu et al., 2013). Thay thế nhựa phenol-fomanđehit novolak trong cao su tự nhiên lưu hóa làm chất độn gia cường thay cho muội than và silica, cải thiện tính chất cơ học của các sản phẩm cao su. 3. KẾT LUẬN Sản phẩm chính của ngành chế biến hạt điều là hạt điều có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp tất cả các acid amin thiết yếu. Phế liệu của quá trình chế biến hạt điều mặc dù là một nguyên liệu phế thải nhưng lại có tiềm năng vô cùng lớn để sản xuất một số sản phẩm như thuốc nhuộm, etanol, dược phẩm, dầu diesel,.. Chất lỏng từ vỏ hạt điều, bã thịt điều sau ép và vỏ lụa hạt điều có thể nổi lên như một nguồn tự nhiên để thu được các sản phẩm cao cấp. Ứng dụng đa dạng của các sản phẩm phụ từ hạt điều trong đời sống đòi hỏi nhiều nghiên cứu chi tiết hơn về khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Adetogun, A.C., Adegeye, O.A., 2003. In vitro evaluation of cashew nut shell liquid (CNSL) as a fungicide against wood rotting basidiomycetes. Moor J. Agric. Res. 4 (1), 131-134. [2]. Araújo, S.M., Silva, C.F., Moreira, J.J.S., Narain, N., Souza, R.R., (2011). Biotechnological process for obtaining new fermented products from cashew apple fruit by Saccharomyces cerevisiae strains. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 38 (9), 1161–1169. [3]. Asogwa, E.U., Mokwunye, I.U., Yahaya, L.e., Ajao, A.A., 2007. Evaluation of cashew nut shell liquid (CNSL) as a potential natural insecticide against termites (soldider and workers castes). Res.J. Appl. Sci. 2 (9), 939-942. [4]. Bande, L.O.S., Gusnawaty, H.S., Trisulpa, L., 2018. Botanical pesticides effect from shells of bean’s cashew nut on biological agents of Trichoderma sp. And gliocladium sp. In IOP Conference Series. February. Earth Environ Sci. Trans. R. Soc. Edinb. 122 (1), 012047 IOP Publishing. 432
[5]. Balgude, D., Sabnis, A.S., 2014. CNSL: an environment frendly alternative for the modern coating industry. J. Coat. Technol. Res. 11(2), 169-183. [6]. Briou, B., Caillol, S., Robin, J.J., Lapinte, V., 2019. Non- endocrine disruptor effect for cardanol based plasticizer. Ind. Crops Prod. 130, 1-8. [7]. De Sousa Leite, A., Islam, M.T., Paz, M.F.C.J., Júnior, A.L.G., da Silva Oliveira, G.L., Cito, A.M.D.L., de Carvalho Melo, A.A.A., Lopes, J.A.D., 2019. Cytogenotoxic and mu-tagenic profiling of cashew nut shell liquids and cardanol. Clin. Phytoscience 5 (1), 37. [8]. De Sousa Leite, A., Islam, M.T., Paz, M.F.C.J., Júnior, A.L.G., da Silva Oliveira, G.L., Cito, A.M.D.L., de Carvalho Melo, A.A.A., Lopes, J.A.D.,2016. Pharmacological properties of cashew (Anacardium occi-dentale). Afr. J. Biotechnol. 15 (35), 1855 -1863. [9]. Hu, L., Zhou, Y., Liu, R., Zhang, M., Yang, X., 2013. Synthesis of foaming resol resin modified with oxidatively degraded lignosulfonate, Ind. Crops Prod. 44, 364-366. [10]. Hamad, F.B., Mubofu, E.B., 2015. Potential biological applications of bio- based anacardic acid and their derivatives. Int. J. Mol. J. Mol. Sic. 16 (4), 8569-8590. [11]. Kamble, K.J., Thakor, N.J., Sawant, A.A., 2017. Development of cash- ewnut shell liquid based termiticides by using chemicals. International Journal of Engineering Technology Science and Research 4 (10), 2394- 3386. [12]. Lubi, M.C., Thachil, E.T., 2000. Cashew nut shell liquid (CNSL)-a versatile monomer for polymer synthesis. Des. Monomers Polym. 3 (2), 123-153. [13]. Menon, A.R.R., Aigbodion, A.L., Pillai, C.K.S., Mathew, N.M., Bhagawan, S.S., 2002. Processability characteristics and physico- mechanical properties of natural rubber modified with cashewnut shell liquid and cashewnut shell liquid- formaldehyde resin. Eur. Polym. J. 38 (1), 163-168. [14]. Raja, K., 2015. Comparative performance on insecticidal and oviposition deterrence of cashew nut shell liquid (CNSL) on bruchids (Callosobruchus chinensis L.) in cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) seed. Journal of Biopesticides 8 (2),147. [15]. Shi, Y., Kamer, P.C., Cole- Hamilton, D.J., 2019. Synthesis of pharmaceutical drugs from cardanol derived from cashew nut shell liquid. Green Chem. 21 (5), 1043-1053. [16]. Trakul Prommajak, Noppol Leksawasdi, Nithiya Rattanapanone, 2014, Biotechnological Valorization of Cashew Apple: A review, CMU J. Nat. Sci 10.12982. [17]. Vani, J.M., Monreal, M.T.F.D., Auharek, S.A., Cunha- laura, A.L., de Arruda, E.J., Lima, A.R., da Silva, C.M., Anotoniolli-Silva, A.C.M.B., de Lima, D.P., Beatriz, A., Oliveira, R.J., 2018. The mixture of cashew nut shell liquid and castor oil results in an efficient productive performance or DNA integrity. PloS One 13 (3). 433