Tận dụng phế phẩm nông nghiệp

Mới đây, các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) do TS Lê Ngọc Trâm Anh đứng đầu đã phát triển thành công quy trình sản xuất axit lactic từ hạt mít đơn giản và hiệu quả cao.

Axit lactic là một trong những axit hữu cơ quan trọng với nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong ngành thực phẩm và đồ uống. Axit lactic được sử dụng làm chất bảo quản, điều chỉnh pH, tăng cường hương vị cũng như duy trì màu sắc rực rỡ cho trái cây và rau quả…

Đây là sản phẩm an toàn khi sử dụng và không gây hại cho sức khỏe con người khi tuân thủ các liều lượng sử dụng phù hợp. Ngoài ra, axit lactic có thể được sử dụng như chất xúc tác trong quá trình sản xuất polylactic và polyacrylic acid, đặc biệt trong lĩnh vực y tế để tạo ra các polymer phân hủy sinh học như các cấy ghép và chỉ khâu.

Axit lactic chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp hóa học hoặc sinh học. Phương pháp hóa học sử dụng các axit mạnh và tạo ra các chất thải có hại, gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp sản xuất axit lactic bằng sinh học sử dụng vi khuẩn lactic axit bacteria để lên men các nguyên liệu tự nhiên như đường, tinh bột hoặc các chất hữu cơ khác nhưng cách này tốn kém chi phí cao.

Nhận thấy có thể tạo ra axit lactic từ tinh bột, nhóm nghiên cứu đã tận dụng hạt mít (một chất thải rắn được thải ra từ các cơ sở chế biến thực phẩm) để thay thế nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất axit lactic.

Đặc biệt hơn, trong quá trình phân tích hạt mít, nhóm nghiên cứu phát hiện ra, trong hạt mít có chứa nhiều chất dinh dưỡng, bao gồm nồng độ tinh bột chiếm đến 86,7% và amylose chiếm 32,14%, các chỉ số này chính là nguyên liệu bền vững cho việc sản xuất axit lactic.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình sản xuất biến chất thải nông nghiệp thành nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất axit lactic. Hạt mít được rửa sạch để loại bỏ bụi bẩn, sau đó cho thêm dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường, công đoạn này giúp loại bỏ vỏ hạt mít một cách dễ dàng.

Sấy hạt khô và đem đi xay thành bột. Khi hạt mít được xay nhuyễn thành bột, nhóm nghiên cứu đã bổ sung hai loại vi khuẩn có lợi là Lactobacillus plantarum và Bacillus subtilis. Trong đó, vi khuẩn Lactobacillus plantarum là một loại có lợi thường được sử dụng trong các chế phẩm sinh học.

Chúng có thể tăng cường sự hoạt động của tế bào miễn dịch, tạo ra các chất kháng vi khuẩn và tạo một môi trường không thích hợp cho sự sống của vi khuẩn gây hại. Vi khuẩn Bacillus subtilis có khả năng tiết ra các enzyme tiêu hóa và tạo axit hữu cơ, giúp cải thiện quá trình lên men, thúc đẩy khả năng tiết ra amylase ngoại bào.

Rút ngắn thời gian tạo axit lactic

Theo TS Lê Ngọc Trâm Anh, việc bổ sung hai loại vi khuẩn có lợi vào bột hạt mít nghiền là điểm quan trọng mà nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra. Mục đích để cung cấp sự hỗ trợ cho quá trình đường hóa bằng cách chuyển đổi tinh bột phức tạp thành dextrin và glucose đơn giản hơn.

Những chất còn lại đóng vai trò chất nền của quá trình lên men Lactobacillus plantarum và Bacillus subtilis. Để 2 - 3 ngày sau, bột hạt mít sẽ tự động phân hủy và chuyển thành axit lactic và đường. Cuối cùng đem hỗn hợp này chiết xuất và thu được axit lactic.

So sánh với phương pháp sản xuất axit lactic hóa học, phương pháp của nhóm nghiên cứu là phương pháp tự nhiên và không sử dụng các hóa chất xúc tác hay chất bảo quản. Sản phẩm cuối cùng an toàn và không gây hại cho sức khỏe người sử dụng.

Thời gian sản xuất axit lactic bằng phương pháp hóa học có thể mất đến vài ngày tùy thuộc vào quy trình sản xuất và điều kiện thực hiện. Trong khi đó, phương pháp của nhóm nghiên cứu chỉ mất khoảng 24 tiếng để hoàn thành quá trình sản xuất.

Thành công của nghiên cứu góp phần giảm lãng phí thực phẩm, đồng thời giảm thiểu chất thải và ô nhiễm môi trường. Thay vì tiêu thụ nguồn nguyên liệu như mía, tinh bột ngô vốn đang ngày càng đắt đỏ do thiên tai và biến đổi khí hậu, việc sử dụng phụ phẩm quả mít giúp giảm áp lực lên nguồn tài nguyên tự nhiên. Quy trình đơn giản, hiệu quả, ít hóa chất và quy trình hơn, nhờ đó chi phí để tạo ra axit latic cũng rẻ hơn so với phương pháp thông thường.