Nghiên cứu chiết dầu và thu nhận đường từ bã cà phê
,
,
,
&
*
Article Sidebar
Main Article Content
Tóm tắt
Mỗi năm có khoảng 6 triệu tấn bã cà phê thải ra môi trường. Bã cà phê chứa nhiều thành phần có giá trị như polysaccharide, protein và các hợp chất phenolic nhưng chưa được sử dụng hợp lý. Mục đích của nghiên cứu này là khai thác những sản phẩm có giá trị như dầu và đường có hoạt tính sinh học từ bã cà phê, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành công nghiệp cà phê đồng thời góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Dầu cà phê được chiết bằng bốn phương pháp khác nhau bao gồm ngâm chiết tĩnh, Soxhlet, sử dụng sóng siêu âm và chiết xuất có hỗ trợ vi sóng. Phần bã sau khi tách dầu sẽ tiếp tục được thủy phân bằng enzyme Cellulast và Viscozyme. Dịch thủy phân được phân tích thành phần đường đơn, hợp chất phenolic tổng số và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa. Kết quả cho thấy, phương pháp sử dụng sóng siêu âm cho hàm lượng dầu cao nhất 9,64%; dầu cà phê có tỷ trọng 0,94 kg/L; chỉ số acid 7,80 mg KOH/g; chỉ số xà phòng hóa 16,33 mg KOH/g và chỉ số este 8,57 mg KOH/g. Hiệu suất thủy phân cao nhất khi xử lý bã cà phê với 2% Viscozyme sau 24 giờ. Dịch thủy phân bã cà phê chứa 2016,4 mg/L đường khử bao gồm 464,2 mg/L mannose; 947,1 mg/L glucose và 256,3 mg/L galactose; 401,7 mg/L phenolic tổng số và hoạt tính chống oxy hóa tương đương 564,3 mg/L vitamin C. Kết quả nghiên cứu cho thấy, có thể thu nhận 96 kg dầu cà phê, 48 kg đường và 10 kg hợp chất phenolic từ 1 tấn bã cà phê khô.
Article Details
Tài liệu tham khảo
Al-Hamamre, Z., Foerster, S., Hartmann, F., Kroger, M., & Kaltschmitt, M. (2012). Oil extracted from spent coffee grounds as a renewable source for fatty acid methyl ester manufacturing. Fuel 96, 70-76. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.01.023
Anuar, K., Zin, M., Juhari, N. H., Hasmadi, M., Smedley, K. L., & Zainol, M. K. (2020). Influence of pectinase–assisted extraction time on the antioxidant capacity of Spent Coffee Ground (SCG). Food Research 4(6), 2054-2061. https://doi.org/10.26656/fr.2017.4(6).270
Bart, J. C. J., Palmeri, N., & Cavallaro, S. (2010). Emerging new energy crops for biodiesel production. In Bart, J. C. J., Palmeri, N., & Cavallaro, S. (Eds.). Biodiesel Science and Technology (226-284). Sawston, Cambridge: Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1533/9781845697761.226
Bhaturiwala, A. R., & Modi, H. A. (2020). Extraction of oligosaccharides and phenolic compounds by roasting pretreatment and enzymatic hydrolysis from spent coffee ground. Journal of Applied Biology & Biotechnology 8(4), 75-81. https://doi.org/10.7324/JABB.2020.80412
Chai, W. Y., Krishnan, U. G., Sabaratnam, V., & Tan, J. B. L. (2021). Assessment of coffee waste in formulation of substrate for oyster mushrooms Pleurotus pulmonarius and Pleurotus floridanus. Future Foods 4, 100075. https://doi.org/10.1016/j.fufo.2021.100075
Chiyanzu, I., Brienzo, M., García‐Aparicio, M., Agudelo, R., & Gorgens, J. (2014). Spent coffee ground mass solubilisation by steam explosion and enzymatic hydrolysis. Journal of Chemical Technology & Biotechnology 90(3)449-458. https://doi.org/10.1002/jctb.4313
Choi, B., & Koh, E. (2017). Spent coffee as a rich source of antioxidative compounds. Food Science and Biotechnology 26, 921-927. https://doi.org/10.1007/s10068-017-0144-9
Cruz, R., Cardoso, M. M., Fernandes, L., Oliveira, M., Mendes, E., Baptista, P., Morais, S., & Casal, S. (2012). Espresso coffee residues: A valuable source of unextracted compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60(32), 7777-7784. https://doi.org/10.1021/jf3018854
de Lonlay, P., & Seta, N. (2009). The clinical spectrum of phosphomannose isomerase deficiency, with an evaluation of mannose treatment for CDG-Ib. Biochimica Biophysica Acta 1792(9), 841-843. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2008.11.012
Efthymiopoulos, I., Hellier, P., Ladommatos, N., Kay, A., & Mills-Lamptey, B. (2019). Effect of solvent extraction parameters on the recovery of oil from spent coffee grounds for biofuel production. Waste Biomass Valorization 10(2), 253-264. https://doi.org/10.1007/s12649-017-0061-4
Goh, B. H. H., Ong, H. C., Chong, C. T., Chen, W.-H., Leong, K. Y., Tan, S. X., & Lee, X. J. (2020). Ultrasonic assisted oil extraction and biodiesel synthesis of Spent Coffee Ground. Fuel 261, 116121. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116121
Gonzalez, P. S., O’Prey, J., Cardaci, S., Barthet, V. J. A., Sakamaki, J., Beaumatin, F., Roseweir, A., Gay, D. M., Mackay, G., Malviya, G., Kania, E., Ritchie, S., Baudot, A. D., Zunino, B., Mrowinska, A., Nixon, C., Ennis, D., Holey, A., Millan, D., McNeish, I. A., Sansom, O. J., Edwards, J., & Ryan, K. M. (2018). Mannose impairs tumour growth and enhances chemotherapy. Nature 563(7733), 719-723. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0729-3
Hanif, M., Harahap, F. A. U., Heru, H., Darni, Y., & Ginting, S. Br. (2019). Extraction and characterization of coffee oil from instant-coffee waste. Jurnal Bahan Alam Terbarukan 8(1), 59-64. https://doi.org/10.15294/jbat.v8i1.18619
Hibbert, S., Welham, K., & Zein, S. H. (2019). An innovative method of extraction of coffee oil using an advanced microwave system: in comparison with conventional Soxhlet extraction method. SN Applied Sciences 1, 1467. https://doi.org/10.1007/s42452-019-1457-5
Hu, X., Shi, Y., Zhang, P., Miao, M., Zhang, T., & Jiang, B. (2016). d-Mannose: Properties, Production, and Applications: An Overview. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15. doi: 10.1111/1541-4337.12211
Istiningrum, R. B., Saepuloh, A., Jannah, W., & Aji, D. W. (2017). Measurement uncertainty of ester number, acid number and patchouli alcohol of patchouli oil produced in Yogyakarta 1823(1), 020080. https://doi.org/10.1063/1.4978153
Jenkins, R. W., Stageman, N. E., Fortune, C. M., & Chuck, C. J. (2014). Effect of the type of bean, processing, and geographical location on the biodiesel produced from waste coffee grounds. {Energy Fuels} 28(2), 1166-1174. https://doi.org/10.1021/ef4022976
Jooste, T., Garcia-Aparicio, M. P., Brienzo, M., van Zyl, W. H., & Gorgens, J. F. (2013). Enzymatic hydrolysis of spent coffee ground. {Applied Biochemistry Biotechnology} 169(8), 2248-2262. https://doi.org/10.1007/s12010-013-0134-1
Kyriakides, R., Jones, P., & Somani, B. K. (2020). Role of D-mannose in the prevention of recurrent urinary tract infections: evidence from a systematic review of the literature. {European Urology Focus} 7(5), 1166-1169. https://doi.org/10.1016/j.euf.2020.09.004
Mata, T. M., Martins, A. A., & Caetano, N. S. (2018). Bio-refinery approach for spent coffee grounds valorization. {Bioresource Technology} 247, 1077-1084. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.09.106
Mussatto, S. I., Machado, E. M. S., Martins, S., & Teixeira, J. A. (2011). Production, composition, and application of coffee and its industrial residues. {Food and Bioprocess Technology} 4(5), 661. https://doi.org/10.1007/s11947-011-0565-z
Nguyen, Q. A., Cho, E. J., Lee, D. S., & Bae, H. J. (2019). Development of an advanced integrative process to create valuable biosugars including manno-oligosaccharides and mannose from spent coffee grounds. {Bioresource Technology} 272, 209-216. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.10.018
Obruca, S., Benesova, P., Petrik, S., Oborna, J., Prikryl, R., & Marova, I. (2014). Production of polyhydroxyalkanoates using hydrolysate of spent coffee grounds. {Process Biochemistry} 49(9), 1409-1414. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2014.05.013
Osorio-Arias, J., Delgado-Arias, S., Cano, L., Zapata, S., Quintero, M., Nuñez, H., Ramírez, C., Simpson, R. & Vega-Castro, O. (2020). Sustainable management and valorization of spent coffee grounds through the optimization of thin layer hot air-drying process. {Waste and Biomass Valorization} 11, 5015-5026. https://doi.org/10.1007/s12649-019-00793-9
Passos, C. P., Rudnitskaya, A., Neves, J. M. M. G. C., Lopes, G. R., Evtuguin, D. V., & Coimbra, M. A. (2019). Structural features of spent coffee grounds water- soluble polysaccharides: Towards tailor-made microwave assisted extractions. {Carbohydrate Polymers} 214, 53-61. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.02.094
Puri, M., Sharma, D., & Barrow, C. J. (2012). Enzyme-assisted extraction of bioactives from plants. {Trends in Biotechnology} 30(1), 37-44. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2011.06.014
Rocha, M. V. P., de Matos, L. J. B. L., de Lima, L. P., da Silva Figueiredo, P. M., Lucena, I. L., Fernandes, F. A. N., & Gonçalves, L. R. B. (2014). Ultrasound-assisted production of biodiesel and ethanol from spent coffee grounds. {Bioresource Technology} 167, 343-348. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.06.032
Rochín Medina, J., Ramirez, K., Rangel-Peraza, J., & Bustos-Terrones, Y. A. (2018). Increase of content and bioactivity of total phenolic compounds from spent coffee grounds through solid state fermentation by Bacillus clausii. {Journal of Food Science and Technology} 55. doi: 10.1007/s13197-017-2998-5
Seo, H. S., & Park, B. H. (2019). Phenolic compound extraction from spent coffee grounds for antioxidant recovery. {Korean Journal of Chemical Engineering} 36(2), 186-190. https://doi.org/10.1007/s11814-018-0208-4
Sluiter, A., Hames, B., Ruiz, R., Scarlata, C., Sluiter, J., & Templeton, D. (2005). Determination of ash in biomass. {Labolatory Analytical Procedure - National Renewable Energy Laboratory}.
Trinh, T. P. L., Choi Y. S. & Bae, H. J. (2018). Production of phenolic compounds and biosugars from flower resources via several extraction processes. {Industrial Crops and Products} 125, 261-268. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.09.008
Woldesenbet, A. G., Woldeyes, B., & Chandravanshi, B. S. (2016). Bio-ethanol production from wet coffee processing waste in Ethiopia. {SpringerPlus} 5(1), 1903-1903. doi: 10.1186/s40064-016-3600-8
Wu, H., Zhang, W., & Mu, W. (2019). Recent studies on the biological production of D-mannose. {Applied Microbiology and Biotechnology} 103, 8753-8761. https://doi.org/10.1007/s00253-019-10151-3.