Sản xuất axit lactic từ phần hạt mít thải bỏ

Dù tại Việt Nam, hạt mít từ lâu vẫn là một thức quà quen thuộc và được người dân sử dụng theo nhiều cách khác nhau như luộc, rang hay chế biến cùng các món ăn, thì trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới, hạt mít vẫn là một phế phẩm bị thải bỏ và chưa được tận dụng, dù cho chúng chiếm gần 1/5 tổng trọng lượng của quả mít.

“Quả mít không chỉ là một thực phẩm giàu chất dinh dưỡng có thể nuôi sống hàng triệu người, mà chúng tôi còn phát hiện ra rằng, hạt của nó thậm chí còn hứa hẹn nhiều tiềm năng trong việc cắt giảm chất thải và hóa chất trong các quy trình công nghiệp phổ biến hiện nay”, thông cáo báo chí của Đại học Nanyang dẫn lời nghiên cứu sinh tiến sỹ Lê Ngọc Trâm Anh. Nhận thấy những tiềm năng của phần hạt ở loại quả có rất nhiều ở Đông Nam Á này, đặc biệt là tiềm năng sản xuất axit lactic, các nhà khoa học ở Đại học Công nghệ Nanyang đã bắt tay vào nghiên cứu một kỹ thuật mới để tạo ra axit lactic hiệu quả hơn từ các hạt mít bỏ đi. Mới đây, kết quả nghiên cứu đã được nhóm công bố trong bài báo “Stimulation of lactic acid production and Lactobacillus plantarum growth in the coculture with Bacillus subtilis using jackfruit seed starch” trên tạp chí Journal of Functional Foods.

Tận dụng phế phẩm

Nếu không làm trong ngành công nghiệp thực phẩm, có lẽ bạn sẽ khó có thể tưởng tượng được vai trò không thể thiếu của axit lactic trong các giai đoạn sản xuất và bảo quản hầu hết các thực phẩm mà chúng ta sử dụng hằng ngày, chẳng hạn như bánh mì, sữa chua, phô mai, kim chi, dưa chua hay dưa cải bắp. Theo báo cáo của Công ty Nghiên cứu thị trường Statista (Đức), năm 2022, có khoảng 1,5 triệu tấn axit lactic đã được sản xuất trên toàn thế giới.

Axit này được thêm vào các sản phẩm sữa để tạo vị thơm, kiểm soát độ axit trong mứt và trái cây đóng hộp, đồng thời kéo dài thời hạn sử dụng của các sản phẩm thịt đóng gói. Đối với quá trình nướng bánh, axit lactic giúp cho bột có kết cấu và thể tích tốt hơn. Ngoài ra, axit lactic còn giúp nhũ hóa nước sốt, đồng thời duy trì màu sắc rực rỡ cho trái cây và rau quả.

Song, việc sản xuất axit lactic cho đến nay lại tồn tại nhiều bất cập. Theo nhóm nghiên cứu, các phương pháp công nghiệp hiện nay để sản xuất axit lactic rất tốn kém vì chúng thường đòi hỏi phải lên men các nguyên liệu thô như mía, tinh bột ngô và củ cải đường - các nguyên liệu vốn ngày càng đắt đỏ do lạm phát gia tăng, thiên tai, hay việc đất nông nghiệp đang trở nên khan hiếm. Theo nhóm nghiên cứu, chi phí nguyên liệu thô để sản xuất axit lactic chiếm hơn 34% tổng chi phí sản xuất. Bên cạnh đó, các phương pháp công nghiệp cũng tạo ra một lượng lớn các sản phẩm phụ và thải ra khí nhà kính khi không được xử lý đúng cách.

Do vậy, việc làm thế nào để tận dụng các “chất thải” nông nghiệp nhằm thay thế cho nguồn nguyên liệu thô đắt đỏ nói trên trở thành chủ đề thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Và hạt mít là một trong số các chất thải rắn đang liên tục được thải ra từ các cơ sở chế biến thực phẩm. Từ góc nhìn của nhóm nghiên cứu ở Đại học Nanyang, “hạt mít rất giàu chất dinh dưỡng, có hàm lượng tinh bột cao với tỉ lệ 86,7% và có khoảng 32,14% amylose, có thể trở thành nguyên liệu thô bền vững để sản xuất axit lactic”, nhóm cho biết lý do họ lựa chọn hạt của trái mít để phát triển kỹ thuật mới.

Từ loại hạt này, nghiên cứu sinh Trâm Anh và các đồng nghiệp đã thử nghiệm và phát triển thành công một quy trình sản xuất axit lactic mới với sự hỗ trợ của các vi khuẩn. Theo đó, để tạo ra axit lactic từ hạt mít, trước tiên nhóm nghiên cứu rửa sạch hạt, sau đó thêm natri hydroxit ở nhiệt độ phòng. Đây là một quy trình phổ biến để loại bỏ vỏ của trái cây và rau quả để đóng hộp, trước khi sấy khô hạt và xay chúng thành bột.

Sau đó, nhóm nghiên cứu bổ sung Lactobacillus plantarum - một loại vi khuẩn có lợi thường thấy trong chế phẩm sinh học - vào bột hạt mít. Bên cạnh đó, họ cũng sử dụng Bacillus subtilis - một loại vi khuẩn sinh học được công nhận có khả năng tiết ra amylase ngoại bào trong quá trình lên men - để hỗ trợ quá trình đường hóa thông qua việc chuyển đổi tinh bột phức tạp thành dextrin và glucose đơn giản hơn - những thành phần sau đó được sử dụng làm chất nền chính cho quá trình lên men của cả hai vi khuẩn. Sau khoảng hai ngày, bột hạt mít sẽ phân hủy thành đường và axit lactic - phần mà tiếp đó sẽ được chiết xuất trong quá trình lọc.

Cắt giảm chi phí sản xuất và chất thải thực phẩm

Với cách làm này, kết quả cho thấy, phương pháp do nhóm nghiên cứu phát triển giúp sản xuất axit lactic với ít hóa chất và quy trình hơn (do đó cũng rẻ hơn), đồng thời tạo ra lượng sản phẩm phụ không đáng kể và góp phần giảm lãng phí thực phẩm khi tận dụng được phần vốn bị bỏ đi của trái mít.

“Phương pháp sản xuất axit lactic từ hạt mít của chúng tôi là một thành công tiếp theo của Đại học Công nghệ Nanyang trong việc tìm ra những ứng dụng mới cho các sản phẩm vốn thường bị vứt đi. Việc tái chế những sản phẩm này để tạo ra axit lactic - một thành phần không thể thiếu trong gần như tất cả thực phẩm chúng ta ăn - là cơ hội để nâng cao hiệu quả xử lý trong chuỗi cung ứng thực phẩm, đồng thời giải quyết hai áp lực chính đối với ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay, đó là: chi phí sản xuất tăng cao và việc quản lý chất thải”, GS. William Chen - Giám đốc chương trình Khoa học và Công nghệ Thực phẩm (FST) của Đại học Công nghệ Nanyang - người đứng đầu dự án - cho biết trong thông cáo báo chí.


Quy trình sản xuất mới của nhóm nghiên cứu cũng đã nhận được sự đón nhận tích cực của một số đối tác của Đại học Công nghệ Nanyang. “Việc xây dựng một hệ thống thực phẩm an toàn, bền vững và công bằng hơn không chỉ đơn thuần là một lựa chọn mà là một điều cần thiết. Điều này cũng đòi hỏi phải khai thác toàn bộ sức mạnh của các nguyên liệu địa phương để đáp ứng nhu cầu về protein đang gia tăng trên toàn cầu, cũng như nhu cầu giảm chất thải và tối ưu hóa hơn nữa chuỗi cung ứng thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật. Với việc tận dụng hạt mít, phương pháp sản xuất axit lactic mới của nhóm nghiên cứu là một ví dụ thuyết phục về cách chúng ta có thể ‘tạo ra được nhiều hơn với ít nguồn lực hơn’”, bà Mirte Gosker - Giám đốc điều hành Viện Thực phẩm Tốt châu Á Thái Bình Dương - đánh giá.

Các nhà khoa học cho biết, họ sẽ tiếp tục nghiên cứu việc tối ưu hóa phương pháp sản xuất axit lactic để cải thiện hơn nữa năng suất và chất lượng của sản phẩm. Bên cạnh đó, nhóm cũng có kế hoạch mở rộng quy trình sản xuất thông qua hợp tác với các đối tác thực phẩm và đồ uống.
“Chúng tôi tự tin rằng kỹ thuật này có thể trở thành một công cụ hữu ích cho các công ty sản xuất axit lactic”, theo GS. Chen. Một mặt, phương pháp mới này đã sử dụng một số kỹ thuật sản xuất phổ biến đã được sử dụng trong các cơ sở chế biến thực phẩm, chẳng hạn như đông khô, lọc tinh bột, và chiết xuất axit lactic. “Mặt khác, nguyên liệu để sản xuất axit lactic của chúng tôi là một phế phẩm phổ biến - hạt mít. Nguyên liệu này có chi phí thấp hơn nhiều so với các nguyên liệu thô thường được dùng hiện nay như tinh bột ngô và củ cải đường”.

Dù theo GS. Chen, việc áp dụng phương pháp này có một thách thức, đó là làm thế nào để có thể đưa hạt mít đến các nhà sản xuất axit lactic, song, “thách thức này có thể được giải quyết dễ dàng thông qua việc thực hiện một số điều chỉnh trong chuỗi cung ứng thực phẩm”, ông cho biết.