Biến bã cà phê thành dầu, đường sinh học

Nhận thấy bã cà phê hàng năm thải ra môi trường lượng lớn, nhóm nữ sinh gồm Trần Lê Nhật Hạ, Hồ Mỹ Hạnh, Trần Thị Thanh Trúc và Huỳnh Nguyễn Phương Trang (ngành công nghệ sinh học) từ đầu năm 2020 tìm cách tận dụng.

Các nghiên cứu cho thấy, trong bã cà phê chứa nhiều dầu (7 – 16 %), polysaccharide (45 – 55%), protein (13 – 17%) và các hợp chất phenolic. Các thành phần này nếu chiết xuất được có thể ứng dụng sản xuất nhiều sản phẩm như mỹ phẩm, nước hoa, đường sinh học.

Nhật Hạ, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, trong bã cà phê, ngoài dầu còn chứa lượng lớn polysaccharide gồm galactomannan, arabinogalactan và cellulose. Thủy phân các loại polysaccharide này sẽ thu nhận được 4 loại đường đơn bao gồm mannose, galactose, glucose và arabinose. Kết quả phân tích thành phần dịch thủy phân cho thấy đường mannose chiếm tỉ lệ cao nhất khoảng 50%. Đây là một loại đường sinh học được chứng minh có lợi với hệ miễn dịch và bệnh nhân đái tháo đường, hạn chế nhiễm trùng đường tiết niệu và ức chế sự phát triển của khối u.

“Các loại đường này đều có thể chuyển hóa thành năng lượng, trong đó có mannose được biết đến như một loại đường có các đặc tính sinh học tốt, ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm”, Nhật Hạ nói.

Nhóm đã xây dựng quy trình sản xuất dầu và thu nhận đường từ bã cà phê quy mô phòng thí nghiệm với các bước chính: thu mẫu bã cà phê, sấy khô sau đó chiết dầu. Bã cà phê còn lại tiếp tục được xử lý và thủy phân bằng enzyme. Bước cuối cùng, nhóm thu dịch thủy phân, cô đặc dịch đường và sấy thăng hoa để thu đường.

Theo đại diện nhóm, công đoạn khó nhất là bước thủy phân để thu dịch đường. Giai đoạn này phải tiến hành trong thời gian dài và sử dụng các loại enzyme đặc hiệu. Hiện tại toàn bộ enzyme dùng trong nghiên cứu phải mua từ nước ngoài do một số loại không thương mại tại Việt Nam. Nhóm nghiên cứu tốn nhiều thời gian và chi phí để khảo sát để tìm được loại enzyme tối ưu.

Kết quả, từ 1 kg bã cà phê ban đầu nhóm có thể chiết xuất được khoảng 97g dầu và 104 g đường. Hiện, quy trình được cải tiến và thu nhận được hơn 200 g đường từ 1 kg bã cà phê. Phân tích các chỉ tiêu hóa lý cho thấy dầu cà phê phù hợp để sản xuất diesel sinh học. Tuy nhiên đường cà phê cần trải qua giai đoạn tinh sạch và đánh giá mới có thể sử dụng được.

Ưu điểm của nghiên cứu là sử dụng phương pháp chiết xuất dầu hiện đại, thời gian ngắn ở nhiệt độ thấp nên dầu cà phê giữ được hương thơm và thành phần không bị ảnh hưởng, có tiềm năng ứng dụng trên quy mô công nghiệp.

TS Trịnh Thị Phi Ly, Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, Đại học Nông Lâm TP HCM đánh giá, đây là hướng nghiên cứu có tính ứng dụng, tận dụng được nguồn phụ phẩm nông nghiệp sẵn có để tạo ra sản phẩm có giá trị cao hơn, không những đem lại lợi ích cho người nông dân mà còn hướng đến bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, sản phẩm dầu và đường của nhóm đều mới dạng thô chưa phù hợp với ứng dụng trong thực phẩm.

Ngoài ra, TS Ly cho rằng, hợp chất cao phân tử melanoidin có màu nâu gây ra hạn chế về màu sắc trong sản phẩm đường. Việc khử màu cho các sản phẩm từ bã cà phê để dùng làm thực phẩm đòi hỏi phải sử dụng kỹ thuật an toàn cho người tiêu dùng.

Bà gợi ý, nhóm cần tiếp tục cải thiện quy trình để hiệu suất thủy phân cao nhất và ứng dụng sản xuất trên quy mô lớn hơn và tinh sạch đường để thu được sản phẩm đường cà phê. Đây cũng là mong muốn và dự định của nhóm để có thể thu được sản phẩm đường cà phê ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm.

Hà An