(Đồ án hcmute) khảo sát vi bao dầu gấc bằng phương pháp sấy phun và nhỏ giọt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA VÀ THỰC PHẨM

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT

GVHD: ThS. ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG
ThS. LÊ HỒNG DU
SVTH: NGUYỄN KHẮC Q
MSSV: 11116052

SKL 0 0 3 9 2 9

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015

do an


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2015-11116052

KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG
PHƢƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT

GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG
Th.S LÊ HOÀNG DU
SVTH: NGUYỄN KHẮC QUÍ
MSSV: 11116052

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015

do an


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Khắc Q
Ngành: Cơng nghệ Thực phẩm
1. Tên khóa luận: Khảo sát vi bao dầu gấc bằng phƣơng pháp sấy phun và nhỏ giọt
2. Nhiệm vụ của khóa luận:
-

Tổng quan về gấc: thành phần dinh dƣỡng và hóa học của dầu gấc, giới thiệu sơ
lƣợc về các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu.

-

Khảo sát thông số cơng nghệ trong q trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, sự
ổn định hệ nhũ tƣơng.

-

Khảo sát khả năng vi gel dầu gấc qua các yếu tố: kích thƣớc hạt, khả năng vi bao,
tổn thất hoạt chất.

3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015
4. Ngày hồn thành khóa luận: 20/07/2015
5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 1: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung
Phần hƣớng dẫn: tồn bộ khóa luận
6. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 2:Th.S Lê Hồng Du
Phần hƣớng dẫn:thơng số cơng nghệq trình sấy phun
Nội dung và u cầu khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bởi
Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm
Tp.HCM, ngày

tháng

Trƣởng Bộ môn
(Ký và ghi rõ họ tên)

năm 2015
Ngƣời hƣớng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên)
i

do an


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ

thực phẩm trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho
em những kiến thức quý báu trong suốt những năm học qua và đã nhiệt tình giúp đỡ em
trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin gửi lịng biết ơn chân thành đến
cô Đặng Thị Ngọc Dung đã tạo điều kiện thuận lợi, tận tình hƣớng dẫn và truyền đạt những
kiến thức quý báu trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Và em xin cám ơn thầy Lê
Hồng Du, cám ơn thầy đã ln trao đổi, đƣa ra những nhận xét về vấn đề trong đồ án và
chia sẻ những kinh nghiệm để em có thể hồn thiện đồ án tốt hơn.
Bên cạnh đó, xin gửi lời cám ơn đến những ngƣời bạn lớp Công nghệ thực phẩm
khóa 2015, cám ơn các bạn đã ln bên trao đổi kiến thức và giúp đỡ nhau trong suốt q
trình làm khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng tất cả tình cảm và lòng biết ơn sâu sắc xin gửi về ba mẹ, gia đình, những
ngƣời đã cho em niềm tin và nghị lực trong cuộc sống và trong học tập.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2015
Nguyễn Khắc Quí

ii

do an


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của
riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã
đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.

Ngày

tháng
Ký tên

iii

do an

năm 2015


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ........................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ ii
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................iii
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................ ix
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ..................................................................................................... x
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. xii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 1
1.1.Cở sở lý thuyết ............................................................................................................. 1
1.1.1.Khái niệm ........................................................................................................................... 1
1.1.2.Phân loại............................................................................................................................. 1
1.1.3.Lịch sử ................................................................................................................................ 2
1.1.4.Vật liệu sử dụng cho công nghệ vi bao .......................................................................... 4
1.1.4.1.Vật liệu sử dụng làm chất vỏ ....................................................................................... 4
1.1.4.2.Vật liệu sử dụng làm lõi- Dầu Gấc ............................................................................ 10
1.1.5.Vi bao (vi cầu, microsphere) ......................................................................................... 15
1.1.6.Thành phần hạt vi bao .................................................................................................... 16
1.1.7.Quy trình .......................................................................................................................... 17
1.1.7.1.Tạo sƣơng ..................................................................................................................... 17
1.1.7.2.Trùng hợp nhũ tƣơng .................................................................................................. 18
1.1.7.3.Phƣơng pháp vi bao dựa trên sấy phun..................................................................... 19

1.1.8.Tính chất vật liệu vi bao ................................................................................................ 19
1.2.

Những kết quả nghiên cứu trong nƣớc .................................................................. 22

1.3.

Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc ......................................................................... 23

CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 24
2.1.

Nguyên liệu ........................................................................................................... 24

2.1.1. Soy protein isolate ......................................................................................................... 24
2.1.2.Polysaccharide................................................................................................................. 25
2.1.2.1.Maltodextrin ................................................................................................................. 25

iv

do an


2.1.2.2.Alginate ......................................................................................................................... 25
2.1.3.Dầu gấc............................................................................................................................. 26
2.2.Hóa chất và thiết bị.................................................................................................... 27
2.3.Sơ đồ nghiên cứu ....................................................................................................... 27
2.4.Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................... 29
2.4.1.Khảo sát phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun .......................................... 29
2.4.1.1.Khảo sát ảnh hƣởng của hệ nhũ tƣơng đến khả năng tạo hạt trong quá trình sấy

phun…………………. ............................................................................................................ 29
2.4.1.2.Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột và sự thay đổi màu
sắc trong quá trình sấy phun.................................................................................................... 31
2.4.2.Phƣơng pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt ........................................................... 32
2.4.2.1.Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ dầu gấc bổ sung đến thời gian sấy thăng hoa mẫu
sau nhỏ giọt…………. ............................................................................................................. 32
2.4.2.2.Khảo sát khả năng vi bao dầu gấc sau nhỏ giọt và sấy thăng hoa ........................ 32
2.4.2.3.Xác định sự thay đổi màu sắc của sản phẩm sau quá trình sấy thăng hoa ........... 33
2.4.2.4.Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự oxy hóa của dầu gấc ............................ 34
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ......................................................................... 35
3.1.

Phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun .................................................... 35

3.1.1.Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng của hệ nhũ tƣơng đến hiệu suất sấy phun: độ pH,
độ nhớt…………. ..................................................................................................................... 35
3.1.2.Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột và thay đổi màu sắc
trong quá trình sấy phun .......................................................................................................... 42
3.1.2.1.Khảo sát ở mức nhiệt độ đầu vào 1400C và 1500C ................................................. 42
3.1.2.2.Khảo sát ở mức nhiệt độ đầu vào 1600C và 1700C ................................................. 43
3.1.2.3.Khảo sát ở dãy nhiệt độ đầu vào 1800C và 1900C .................................................. 44
3.2.

Phƣơng pháp vi gel sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt...................................................... 47

3.2.1.Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ dầu gấc đến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ
giọt…………………. .............................................................................................................. 47
3.2.2.Khảo sát khả năng vi bao khi sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt........................................... 48
3.3.

Thí nghiệm sự thay đổi độ sáng hạt vi gel ............................................................ 50

3.4.

Đánh giá khả năng oxy hóa dầu gấc...................................................................... 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 55

v

do an


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) .......................... 15
Hình 1.2. Hình thái học của hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) ............ 16
Hình 1.3. Kỹ thuật tạo sƣơng .............................................................................................. 18
Hình 1.4. Các bƣớc cơ bản mô tả phƣơng pháp trùng hợp nhũ tƣơng(Microencapsulaton in
the Food Industry). ............................................................................................................... 19
Hình 1.5. Quá trình vi bao bằng phƣơng pháp sấy phun .................................................... 19
Hình 1.6. Một sản phẩm dầu gấc đƣợc sản xuất trong nƣớc ............................................... 22
Hình 2.1. Cấu tạo hóa học của alginate với β-D-mannuronic (M) và α-L-guluronic (G). .. 26
Hình 2.2. Các chuỗi poly-L-guluronate của alginate liên kết với nhau và cuộn
ngẫu nhiên tạo hình ruy-băng để liên kết với ion Ca2+. ....................................................... 26
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu toàn bộ nghiên cứu tiến hành trong bài .................................. 28
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn độ nhớt của các mẫu 1, 2, 3, 4, 5, 6 với các giá trị: .................. 35
Hình 3.2. Đồ thị thể hiện độ pH của các mẫu ..................................................................... 37
Hình 3.3. Hệ nhũ tƣơng của 6 mẫu chuẩn bị theo tỷ lệ Bảng 2.2 ....................................... 39
Hình 3.4. Ảnh chụp các mẫu trƣớc khi đem đi bảo quản lạnh 40C ..................................... 40

Hình 3.5. Ảnh chụp các mẫu từ 1 đến 6 sau thời gian bảo quản 12h trong ngăn lạnh 40C. 40
Hình 3.6. Mẫu chuẩn bị cho quá trình sấy phun ................................................................. 42
Hình 3.7. Kết quả sấy phun ở 2 mức nhiệt độ 1400C và 1500C .......................................... 42
Hình 3.8. Kết quả sấy phun ở 2 dãy nhiệt độ 1600C và 1700C ........................................... 43
............................................................................................................................................. 44
Hình 3.9. Lƣợng bột thu đƣợc sau sấy ở dãy nhiệt độ trên ................................................. 44
Hình 3.10. Sản phẩm sấy phun ở dãy nhiệt 1800C và 1900C .............................................. 45
............................................................................................................................................. 47
Hình 3.11. Mẫu hạt đã vi gel ............................................................................................... 47
Hình 3.12. Mẫu dầu gấc chứa 25ml .................................................................................... 48
Hình 3.13. Mẫu dầu gấc chứa 30ml .................................................................................... 48
............................................................................................................................................. 49
Hình 3.14. Mẫu dầu gấc chứa 15ml thành phẩm ................................................................ 49
Hình 3.15. mẫu chụp kính hiển vi điện tử quét sau khi vi gel hạt dầu gấc bằng alginate và
maltodextrin ......................................................................................................................... 50

vi

do an


Hình 3.16. Sơ đồ xác định khả năng tồn tại của dầu gấc sau thời gian 3 tuần bảo quản .... 52

vii

do an


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1.Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất kị nƣớc .................................... 4

Bảng 1.2. Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất ƣa nƣớc .................................. 5
Bảng 1.3. Các phƣơng pháp sử dụng trong microencapsulation (Microencapsulation in the
Food Industry)........................................................................................................................ 5
Bảng 1.4. Hàm lƣợng các chất có hoạt tính sinh học trong gấc (Tuyen Chan Kha và Minh
H. Nguyen, 2013)................................................................................................................. 11
Bảng 1.5. Hàm lƣợng carotene trong gấc và một số rau quả khác (Vuong et al., 2002). ... 12
Bảng 1.6. Thành phần acid béo trong màng hạt gấc (Tuyen Chan Kha, Minh H. Nguyen,
2013; Vuong, 2002) ............................................................................................................. 14
Bảng 1.7. Chỉ tiêu thành phần dầu gấc ................................................................................ 15
Bảng 2.1. Thành phần của các chế phẩm Soy protein ......................................................... 24
Bảng 2.2. Hàm lƣợng một số chất trong dầu gấc. ............................................................... 27
Bảng 2.3. Tỷ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu ........................................................ 29
Bảng 2.4. Độ nhớt các mẫu trƣớc khi đem sấy phun, tính giá trị trung bình theo 3 lần đo 30
Bảng 2.5. Thông số nhiệt độ đầu vào cần khảo sát trong quá trình sấy phun ..................... 31
Bảng 3.1. Độ nhớt các mẫu sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS............................ 36
Bảng 3.2. Sự khác nhau về độ nhớt giữa các mẫu so sánh .................................................. 36
Bảng 3.3. Độ pH của các mẫu trƣớc khi đem sấy phun, đo 3 lần và lấy giá trị trung bình . 37
Bảng 3.4. Khả năng tách lớp của các mẫu sau khoảng thời gian 4h, 8h, 12h khi bảo quản
trong ngăn lạnh 40C ............................................................................................................. 38
Bảng 3.5. Kết quả đo độ màu của mẫu sau nhỏ giọt và sấy thăng hoa ............................... 50
Bảng 3.6. Đo độ màu của dầu gấc nguyên liệu ................................................................... 51
Bảng 3.7. Sự khác biệt các thơng số tính tốn E, L*, a*, b* giữa các mẫu sấy và dầu . 51

viii

do an


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
PC: Protein Concentrate

PI: Protein Isolate
SPI: Soy Protein Isolate
MD: Maltodextrin
SE(M): Scanning Electron Microscope

ix

do an


TĨM TẮT KHĨA LUẬN
Quả gấc là một trong số ít các loại quả có hàm lƣợng carotenoids cao. Dầu gấc
đƣợc trích ly theo quy trình sản xuất cơng nghiệp, để thời gian bảo quản dầu duy trì lâu
hơn, chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Khảo sát một số phƣơng pháp vi bao dầu
gấc”. Với mục đích tăng cƣờng thời gian lƣu giữ carotenoids trong dầu gấc lâu hơn dựa
trên những phƣơng pháp bảo quản kỹ thuật hiện đại, chúng tôi tiến hành nhƣ sau:
Trƣớc tiên, tiến hành tổng quan cơ sở lý thuyết về kỹ thuật vi gel sử dụng phƣơng
pháp sấy phun và nhỏ giọt. Đồng thời giới thiệu về nguồn nguyên liệu sử dụng trong
nghiên cứu này, sau khi xác định các tính chất của nguyên liệu và cách thức chuẩn bị mẫu
sử dụng trong nghiên cứu chúng tôi tiến hành khảo sát theo các bƣớc:
-

Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng của hệ nhũ tƣơng đến hiệu suất sấy phun: độ
pH, độ nhớt, độ ổn định của hệ sau bảo quản lạnh 40C.

-

Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột và thay đổi màu sắc
của kỹ thuật vi gel sử dụng phƣơng pháp sấy phun: các giá trị khảo sát là
1400C, 1500C, 1600C, 1700C, 1800C và 1900C với các tỷ lệ mẫu chuẩn bị khác

nhau.

-

Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ dầu gấc dến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ
giọt với lƣợng dầu gấc lần lƣợt từ 15ml, 20ml, 25ml và 30ml.

-

Khảo sát khả năng dầu gấc có đƣợc vi bao khi tiến hành sử dụng phƣơng pháp
nhỏ giọt.

-

Khảo sát sự thay đổi độ sáng của mẫu sau vi gel bằng phƣơng pháp nhỏ giọt và
thời gian mẫu cịn tồn tại hoạt tính carotenoids.

Qua q trình tiến hành thực nghiệm, chúng tôi thu đƣợc kết quả nhƣ sau:
-

Phƣơng pháp sấy phun không cho hiệu suất thu hồi bột cao, màu sắc hạt vi bao
giảm dần khi tăng nhiệt độ từ 120÷1900C.

-

Một số yếu tố nhƣ độ nhớt, thời gian bảo quản trong ngăn lạnh ở 40C ảnh
hƣởng đến độ ổn định của hệ nhũ tƣơng nhƣ mẫu chứa 9% khối lƣợng chất khô
trong hệ.

-

Khảo sát tỷ lệ dầu gấc bổ sung vào hệ nhũ tƣơng cho thấy lƣợng dầu càng nhiều
từ 15÷30ml, thời gian sấy thăng hoa một mẫu đạt độ ẩm 12.8% là khá lâu, cụ
thể từ 36÷72h.

x

do an


-

Phƣơng pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt kết hợp sấy thăng hoa tạo ra hạt
vi bao có kớch thc t 10ữ30àm, nh ú vn gi li mu sắc đáng kể so với
mẫu dầu nguyên liệu.

-

Khảo sát thời gian tổn thất carotenoids trong gấc cho thấy sau ba tuần, lƣợng
lycopen và carotenoids vẫn còn tồn tại trong mẫu vi gel.

xi

do an


MỞ ĐẦU
1. Vấn đề
Khi chất lƣợng của cuộc sống đƣợc nâng cao thì nhu cầu của con ngƣời về việc sử
dụng các loại thực phẩm có hoạt tính sinh học ngày càng tăng, vấn đề sức khỏe và sắc đẹp

luôn đƣợc quan tâm hàng đầu. Do đó, nhiều nơi tổ chức các nghiên cứu, sản xuất đa dạng
thực phẩm chức năng, dƣợc phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, tuy nhiên vấn đề kéo dài thời
gian bảo quản hay nói cách khác là gia tăng tuổi thọ sản phẩm nảy sinh nhiều vấn đề. Đặc
biệt việc hạn chế tổn thất các hợp chất màu nhƣ carotenoids, flavonoids ln đƣợc quan
tâm.
Carotenoids nhóm chất nhạy cảm với nhiệt nhƣng là nguồn cung cấp giá trị dinh
dƣỡng và y dƣợc cao. Trong gấc nguồn carotenoids rất cao, đặc biệt là carotene và
lycopene. Chúng dễ nhạy cảm với nhiệt độ, oxy khơng khí, ánh sáng, tác nhân hóa
học,…bị mất đi trong q trình chế biến hoặc bảo quản. Nhằm tăng khả năng lƣu giữ chất
này lâu hơn, các nhà khoa học đề xuất nhiều biện pháp nhƣ dùng màng bao, các tác nhân
chất chống oxy hóa, sấy đối lƣu, sấy chân khơng, bảo quản lạnh...Trong nghiên cứu này,
chúng tôi sử dụng kỹ thuật sấy phun và nhỏ giọt dựa trên những nguyên vật liệu mới khơng
chỉ duy trì thời gian bảo quản các hoạt chất trong gấc lâu hơn mà còn mở ra triển vọng tạo
ra nguồn nguyên liệu đa dạng trong ngành vi bao thực phẩm.
2. Mục tiêu
-

Đa dạng hóa các phƣơng pháp bảo quản dầu gấc.

-

Nghiên cứu các phƣơng pháp tạo hạt khác nhau sấy phun, nhỏ giọt.

-

Chọn ra những tỷ lệ tối ƣu của chất bao làm tăng hiệu suất bảo quản carotenoids.

-

Xây dựng các thơng số thích hợp: nhiệt độ, tốc độ dòng nhập liệu.

3. Nội dung đề tài
-

Tổng quan về gấc: thành phần dinh dƣỡng và hóa học của dầu gấc, giới thiệu sơ
lƣợc về các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu.

-

Khảo sát thông số công nghệ trong quá trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, sự
ổn định hệ nhũ tƣơng.

-

Khảo sát khả năng vi gel dầu gấc qua các yếu tố: kích thƣớc hạt, khả năng vi bao,
tổn thất hoạt chất.

-

Thu thập, phân tích, nhận xét các kết quả đo đƣợc.

xii

do an


Đƣa ra những bàn luận, mở rộng vấn đề.

-

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết:
Tìm kiếm, tổng hợp, phân tích các bài báo khoa học trong và ngồi nƣớc có liên

-

quan.
Trao đổi các vấn đề, khó khăn và hƣớng đi với các chuyên gia, thầy cô.

-

Nguyên cứu thực tiễn:
-

Tiến hành làm thực nghiệm để thu thập thông số, xử lý kết quả có đƣợc.

-

Đề xuất lối đi mở rộng cho công nghệ vi bao.

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học

5.1.

Gấc là loại quả chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, những hợp chất này
chủ yếu trong lớp màng đỏ bao quanh hạt gấc. Màu đỏ và vàng cam cho thấy sự hiện diện
cao của nhóm carotenoids đặc biệt là carotene và lycopen. Carotenoids có tác dụng chống
oxy hóa, chống viêm, nâng cao hệ miễn dịch và nhiều công dụng khác. Quả gấc từ xƣa
đƣợc ngƣời dân sử dụng trong bữa ăn hằng ngày, từ công dụng tuyệt vời của gấc, các nhà

nghiên cứu nỗ lực đƣa nó vào quy trình cơng nghiệp tạo ra những sản phẩm nguồn dinh
dƣỡng cao và phổ biến mọi nơi. Đáp ứng nhu cầu trên, các nghiên cứu nhiều vật liệu mới
có thể vi bao dầu gấc và tính chất phù hợp đang đƣợc nghiên cứu rộng rãi. Với mục tiêu
vận dụng những phƣơng pháp vi bao nhƣ sấy phun, vi gel,…để duy trì, bảo vệ và phát huy
tiềm năng của loại quả này.
Ý nghĩa thực tiễn

5.2.

Đề tài phát triển nhằm phục vụ công việc nghiên cứu trong lĩnh vực bảo quản và
lƣu giữ các chất có hoạt tính sinh học trong gấc, tạo tiền đề cho quá trình ứng dụng sản
phẩm vào đời sống dễ dàng hơn, đƣa sản phẩm đến tay ngƣời tiêu dùng thật tiện lợi và đơn
giản trong sử dụng. Đề tài cũng tăng kiến thức trong lĩnh vực vi bao nguồn nguyên liệu tự
nhiên sản xuất ra các sản phẩm khác tƣơng tự, tránh lãng phí nguồn thực phẩm quý.

xiii

do an


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Cở sở lý thuyết
1.1.1.

Khái niệm

Vi bao (áp dụng trong ngành công nghệ thực phẩm) là quá trình bao phủ một chất
trong một chất khác, ở đây là các loại thực phẩm khác nhau đƣợc bảo vệ trong một lớp vỏ
và chúng sẽ đƣợc giải phóng sau khi sử dụng. Đặc biệt hơn, quá trình vi bao bao quanh các
hạt nhỏ, có thể là chất lỏng, khí hoặc rắn nằm phía trong lớp vỏ. Thơng thƣờng, vi bao

khơng sử dụng các viên nang có chiều dài lớn hơn 3mm. Q trình đóng gói này nằm trong
giới hạn từ 100÷1000nm đƣợc gọi là microencapsulation, giới hạn từ 1÷100nm thì đƣợc
gọi là nanocapsules hay nanoencapsulation (Thies, 1996).
Những vật liệu làm nên lớp vỏ vi bao thƣờng là khơng hịa tan và không phản ứng
với phần lõi bên trong. Lớp vỏ chiếm khoảng 1÷80% khối lƣợng của các viên nang siêu
nhỏ. Vỏ của vi nang có thể làm từ các vật liệu các loại đƣờng, gums, protein,
polysccharides tự nhiên và biến đổi, chất béo, sáp và polymers tổng hợp (Gibbs et al.,
1999).
Vi bao đƣợc sử dụng nhiều trong các ngành cơng nghiệp dƣợc phẩm, hóa chất, thực
phẩm và nơng nghiệp. Công nghệ vi bao phát triển nhằm bảo vệ thành phần bên trong
tránh tiếp xúc với các yếu tố bên ngồi nhƣ oxi, nhiệt độ, ánh sáng. Cơng nghệ này cịn
giúp giảm (hạn chế) mùi và màu sắc khơng mong muốn của vật liệu, tăng hiệu suất sản
phẩm.
1.1.2. Phân loại
Ngƣời ta phân vi bao thành 2 loại: vi nang (microcapsules) và vi cầu
(microspheres). Các nhóm dựa trên các phƣơng pháp sử dụng để sản xuất các vật liệu. Loại
thứ nhất, các microcapsule, đƣợc đặt tên nhƣ vậy bởi vì nó đã đƣợc xác định rõ hình thái
học vỏ lõi. Nang siêu nhỏ đƣợc tạo ra theo truyền thống chỉ bằng phƣơng thức hóa, hình
thành trong một bồn chứa đầy chất lỏng hoặc bình phản ứng dạng ống (Thies et al, 1996).
Loại thứ hai, các microsphere, đƣợc hình thành cơ học, thơng qua một q trình tạo sƣơng
hoặc q trình nghiền, nhờ đó mà các hoạt chất đƣợc giải ngân trong ma trận. Ngồi ra,
cịn có những phƣơng pháp lai của 2 loại trên, trong đó một hạt nền có thể đƣợc bọc trong
lớp vỏ có hình thái học.

1

do an


1.1.3. Lịch sử

Cơng nghệ vi bao có thể thể truy nguyên đến thời điểm khởi đầu của một trong
những kỹ thuật sấy phun. Công nghệ sấy phun lần đầu tiên đƣợc cấp bằng sáng chế vào
năm 1872 bởi Samuel Percy trong quá trình bảo quản sữa đặc (Percy, 1872). Percy vạch ra
một "kỹ thuật hút ẩm và phun đồng thời" cho việc cải thiện chất lỏng desolvating. Phát
minh mới của ông đã chứng minh rằng chất lỏng phun sƣơng có thể đƣợc trộn với khơng
khí (nƣớc nóng hoặc ở nhiệt độ mơi trƣờng xung quanh), nhờ đó làm khơ nhanh chóng sẽ
xảy ra, dẫn đến việc sản xuất các loại bột có độ ẩm thấp. Ứng dụng sấy cho dextrin, tinh
bột, và gelatin đƣợc trình bày trong bằng sáng chế. Mặc dù bằng sáng chế của Percy là
không đặc hiệu với kỹ thuật đóng gói, nó tạo cơ sở cho nhiều ngành cơng nghệ bao gói
trong tƣơng lai.
Ngay sau khi công bố bằng sáng chế của Percy, William Cains (Cains, 1875) đã
nhận đƣợc một bằng sáng chế về "Cải tiến thiết bị Sugar Coating dành cho bánh kẹo,
thuốc, vv" bằng sáng chế này mơ tả một phƣơng pháp bao gói vĩ mơ có thể đƣợc sử dụng
để bao bọc thực phẩm và các thành phần bánh kẹo, cũng nhƣ lớp phủ của thuốc. Kỹ thuật
bao phủ này thƣờng đƣợc gọi là "pan coating." Trong khi công nghệ này không trực tiếp
mở rộng để cấp vi mơ, nhƣng nó tạo ra nền tảng cơ bản cho quá trình phủ lớp thực phẩm
và tiền đề quan trọng cho ngày nay.
Việc sản xuất các viên nang gelatin khó khăn lần đầu tiên đƣợc báo cáo trong năm
1890. Tồn tại nhiều vấn đề xung quanh việc sản xuất trong những năm 1930. Những vấn
đề này bao gồm các viên nang bị rò rỉ và đo khơng chính xác các thành phần đang hoạt
động vì sự bao gồm của các bong bóng khơng khí trong q trình hàn kín. Nhƣ trích dẫn
của Scherer, "Sự hình thành của những viên nang theo cách này là một kỹ thuật tƣơng đối
mất thời gian bởi vì nó địi hỏi phải thao tác cẩn thận của ngƣời điều khiển các tấm gelatin,
và các sản phẩm tạo ra không chỉ thiếu tính thống nhất vì các lý do về yếu tố con ngƣời
tham gia, nhƣng chất lƣợng thấp kém lý do thực tế là nó là gần nhƣ khơng thể ngăn chặn
sự xâm nhập của khơng khí vào một số các viên nang hình thành trong mỗi khn nghiền
do thao tác bất cẩn của các nhà điều hành "(Scherer, 1934 ). Năm 1934, Scherer có bằng
sáng chế một q trình mà những vấn đề này có thể đƣợc giải quyết (Scherer, 1934). Kỹ
thuật này sử dụng một hệ thống các tấm trong đó một màng về gelatin sẽ đƣợc đặt trên mỗi
tấm với chất lỏng hoạt động nằm ở giữa và sau đó bịt kín. Scherer giới thiệu trên thế giới

2

do an


một cách mới về các hoạt chất sản xuất hàng loạt có thể đƣợc bọc và bảo vệ khỏi mơi
trƣờng. Những lợi thế khác của kỹ thuật này là đo đƣợc cải thiện của các hoạt chất và tránh
cả các bong bóng khí và tiềm năng cho các đƣờng nối bị rị rỉ.
Các kỹ thuật và hóa học minh họa bởi Scherer, tuy nhiên chƣa đƣợc chuyển sang
mức vi bao. Mãi cho đến năm 1957 có Barrett K. Green và Lowell Schleicher của Công ty
National Cash Register phát minh ra một kỹ thuật để sản xuất dầu hỏa có chứa các viên
nang cực nhỏ (Green và Schleicher, 1957).
Sau đó vào năm 1957, Horton E. Swisher khám phá các tính chất nhớt và đàn hồi
của các polysaccharides đƣợc sử dụng nhƣ chất liệu vỏ áp dụng vi bao hƣơng liệu rắn.
Swishermô tả kỹ thuật vi bao nhƣ sau:các polysaccharides đƣợc nóng chảy ra và pha trộn
với dòng hƣơng liệu lỏng. Thành phần tan chảy pha trộn này sau đó đƣợc ép đùn qua một
tấm cố định và ƣớp lạnh trong bồn chứa dung môi làm lạnh (Swisher, 1957). Kỹ thuật này
ngăn cản tƣơng tác với môi trƣờng, nhƣng không ngăn chặn các q trình hóa học có thể
diễn ra bên trong chất.
Vào giữa thập niên 1960, ngƣời ta tìm thấy các hạt vi bao hình thành nên cấu trúc
lyposome trong vánh tế bào. Nghiên cứu đầu tiên về lyposome và là ngƣời tiên phong là
Alec Bangham và nhóm của ơng (Bangham and Horne, 1962, 1964; Glauert et al., 1962;
Horne et al., 1963).
Năm 1970, Matson sáng tạo ra kỹ thuật đóng gói aminoplast, kỹ thuật này cải tiến
hơn kỹ thuật tạo giọt. Nhƣợc điểm kỹ thuật này là sử dụng gelatin có quá nhiều biến đổi,
dẫn đến vấn đề là làm sao phải kiểm soát đƣợc chất lƣợng (Matson, 1970).
Trƣớc năm 1970, công nghệ vi bao hầu hết chỉ là bảo vệ thành phẩm, nhƣng
phƣơng pháp này rất hạn chế, nhiều kỹ thuật phụ thuộc vào cơ khí. Đến giữa những năm
1980, hàng loạt sáng chế ra đời sử dụng vật liệu vỏ để bảo vệ thành phẩm nhất là các chất

hoạt tính cao. Lớp vỏ xốp đƣợc phát minh bởi (Lim and Moss, 1982; Won, 1987). Cơng
nghệ này có thể bảo quản thành phần bên trong nhƣ vitamins, dƣợc phẩm trong một thời
gian dài.
Ngun liệu sử dụng để bẫy có hình dạng là mạng tinh thể thông qua cơ chế nhiệt
động lực học sử dụng để phát triển khả năng giữ và bảo vệ các hoạt chất. Các nhà sáng chế
cho rằng phƣơng pháp này dùng trong đóng gói hƣơng vị, chất ngọt (Abrutyn et al., 1989).

3

do an


Từ khoảng những năm 1980 đến 2005, ngành công nghệ vi bao càng ngày cải tiến
về:Những cải thiện về: tính ổn định, tính thấm, khả năng trƣơng thích sinh học.Những cải
tiến kỹ thuật: sự tinh khiết vật liệu.
1.1.4. Vật liệu sử dụng cho công nghệ vi bao
1.1.4.1. Vật liệu sử dụng làm chất vỏ
Vật liệu làm chất bao sử dụng rất hạn chế trong ngành công nghệ thực phẩm. Hạn
chế này dựa trên các thành phần đƣợc cho phép sử dụng. Thơng thƣờng, để hình thành một
lớp vỏ bên ngồi chất chính thì phải xuất hiện sự khơng tƣơng thích giữa chất làm lớp phủ
và chất bên trong. Vật liệu ƣa nƣớc đƣợc dùng để bảo vệ các chất kị nƣớc bên trong. Nhiều
loại polysaccharide, protein và polyme đƣợc sử dụng làm vật liệu vi bao, chúng đƣợc liệt
kê trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1.Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất kị nƣớc
Polysaccharide

Polysaccharid

Polysaccharide

Proteins

Proteins

Polymers

s (unmodified)

s

s

(vegetable

(Animal)

(modified)

(gums)

)

Đƣờng

Dextrin

Gum Arabic

Soy

Gelatin

PEG

Tinh bột

Cyclodextrin

Alginate

Wheat

Casein

PVA

Glucose syrup

Tinh bột OSA

Carageenan

Corn

WPC

PVP

(zein)
Maltodextrin

Cellulose

Pectin

Cellulose
Derivatie
s
Caseinat

Chitosan

e
Chữ viết tắt: OSA, octenyl succinate; WPC, whey protein concentration; WPI, whey
protein isolate; PEG, polyethylene glycol; PVA, polyvinyl acetate; PVP, polyvinyl
pyrrolidone.

4

do an


Bảng 1.2.Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất ƣa nƣớc
Lipids

Các loại sáp

Polymers

Béo rắn

Sáp ông

Shellac

Hydrogenated fat

Paraffin wax

Ethyl cellulose

Glycerides

Sáp tinh thể nhỏ

Phospholipids

Sáp carnuba

Acid béo
Sterols của thực vật
Sorbitan esters
Bảng 1.3.Các phƣơng phápsử dụng trong microencapsulation (Microencapsulation in
the Food Industry)
Physical Methods

Chemical Methods

Sấy phun

Tách pha

Phun lạnh

Bay hơi dung môi

Đĩa quay/xoay

Coacervation

Sấy tầng sôi

Trùng hợp bề mặt

Ép đùn

Liposome

Coextrusion

Coextrusion

Vi bao phân tử

Nanoencapsulation

Trùng hợp nhũ tƣơng
a. Soy protein isolate

5

do an


Khái niệm
Theo định nghĩa của Association of American Feed Control Officials, Inc.
(AAFCO) thì SPI đƣợc sản xuất từ bột đậu nành đã tách vỏ, tách béo và loại hết những
phần khơng phải là protein và chứa ít nhất là 90% protein trên hàm lƣợng chất khô.
Protein đậu nành là một sản phẩm đƣợc chế biến bằng cách trích ly protein từ đậu nành với
hàm lƣợng protein cao (>90%), để cung cấp cho các nhà máy chế biến các sản phẩm thịt.
Protein đậu nành có tính năng cải thiện cấu trúc hay tạo cấu trúc trong các dạng sản phẩm
khác nhau (dạng gel, nhũ tƣơng...), có khả năng giữ nƣớc, liên kết các thànhphần chất béo,
protein...nhanh chóng nên đƣợc đƣa vào trực tiếp trong quá trình tạo nhũ tƣơng.
Protein isolate là protein đậu nành có hàm lƣợng protein cao nhất, đƣợc làm từ q
trình trích ly hạt đậu nành, loại bỏ hầu hết chất béo và carbohydrate. Kết quả thu đƣợc là
sản phẩm chứa trên 90% protein. Vì vậy, protein isolate có mùi vị trung tính so với các sản
phẩm protein đậu nành khác. Protein isolate từ đậu nành đƣợc sử dụng phần lớn trong công
nghiệp thực phẩm.
Phân loại
Protein concentrate (PC):đƣợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu giàu protein, đa loại
đi phần lớn các tạp chất phi protein và sản phẩm thơng thƣờng chứa tối thiểu từ 65%
protein trở lên (tính trên hàm lƣợng chất khô).
Protein isolate (PI):là sản phẩm protein đa qua tinh chế. PI cũng đƣợc sản xuất từ
nguồn nguyên liệu giàu protein, nhƣng đa đƣợc loại đi gần nhƣ toàn bộ các tạp chất phi
protein, sản phẩm chứa tối thiểu từ 90% protein trở lên.
Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
Protein isolate đƣợc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm với mục đích dinh
dƣỡng (tăng hàm lƣợng protein trong sản phẩm), cảm quan (ngon miệng hơn, hợp khẩu vị
hơn) và những lý do chức năng (cần thiết cho sự chuyển thành thể sữa, sự hấp thụ nƣớc,
chất béo, chất kết dính). Protein isolate đƣợc sử dụng trong cơng nghiệp sản xuất các sản

phẩm sau:
- Snacks
- Thức ăn nhanh từ ngũ cốc

6

do an


- Thực phẩm nƣớng
- Kem, sản phẩm bơ sữa.
- Công nghệ sản xuất thịt cá…
Quy trình tiêu chuẩn sản xuất soy protein isolate
Sơ đồ quy trình sản xuất soy protein isolate.

7

do an


Đậu nành

Làm sạch
Tạp chất
Nghiền, tách vỏ
Vỏ

Cán tạo bánh
(flaking)

Hexan

Trích ly

Tách hexan
Hexan

Kiềm

Hịa tan
Bã

Ly tâm
Bã

Acid

Kết tủa

Ly tâm
Dịch

Nƣớc

Rửa tủa

Kiềm

Trung hòa

Cặn

Sấy phun

Soy Protein

8

do an


b. Maltodextrin
Khái niệm
Maltodextrin là một polysacchride đƣợc sử dụng nhƣ chất phụ gia trong thực phẩm
có những ƣu điểm độ nhớt thấp ngay cả ở nồng độ cao và khả năng hịa tan tốt trong nƣớc.
Nó đƣợc sản xuất từ quá trình thủy phân tinh bột bằng cách dùng enzyme hoặc acid và tồn
tại thƣờng ở dạng bột màu trắng. Maltodextrin dễ tiêu hóa và hấp thụ nhanh nhƣ đƣờng
glucose, nó có thể ngọt hoặc khơng có mùi vị. Maltodextrin thƣờng dùng trong sản xuất
bánh kẹo và nƣớc ngọt, tuy nhiên cũng bắt gặp chúng trong các loại thực phẩm khác.
Maltodextrin thƣờng có chỉ số DE dƣới 20. Chỉ số DE là đại lƣợng chỉ khả năng
khử đối với chuẩn là 100% ở đƣờng glucose (dextrose), hay là số gam tƣơng đƣơng Dglucose trong 100gam chất khô của sản phẩm. Maltodextrin có khả năng tăng sự ổn định,
bảo vệ hạt dầu khỏi q trình oxi hóa (Kenyon, 1995). Sản phẩm có DE từ 4-7 đƣợc sử
dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy đƣợc dùng để bọc kẹo, bọc trái cây khi bảo quản,
đƣa vào kem, làm phụ gia cho các loại nƣớc xốt, làm chất độn tạo viên trong cơng nghiệp
dƣợc. Sản phẩm có DE từ 9-12 đƣợc dùng trong công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc biệt là
đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn riêng cho vận động viên thể thao, làm kẹo gum
mềm, làm chất trợ sấy, chất giữ hƣơng, yếu tố tạo hình. Sản phẩm có DE từ 15-18 đƣợc
làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ uống, đƣa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa
tan, làm vật mang các thành phần không phải đƣờng, làm tá dƣợc dính trong cơng nghệ
dƣợc phẩm.

Cấu tạo
Maltodextrin bao gồm các đơn vị D-glucose kết nối trong chuỗi có chiều dài biến
thiên. Các đơn vị glucose chủ yếu liên kết với α (1 → 4) glycosizit. Maltodextrin thƣờng
bao gồm một hỗn hợp của các chuỗi thay đổi độ dài từ 3-17 đơn vị glucose.
c. Alginate
Alginate là polysaccharide tự nhiên đƣợc chiết xuất từ các loài tảo khác nhau với
hai đơn vị cấu trúc là acid β-D-mannuronic và acid α-L-guluronic. Thành phần của các
chuỗi polymer khác nhau về số lƣợng và sự phân bố dựa theo nguồn gốc của loài tảo và
điều này ảnh hƣởng đến các thuộc tính chức năng của alginate khi đóng vai trị là vật liệu
tạo màng bao. Gel alginate đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực vi bao và calcium alginate
rất thích hợp cho vi bao vì nó đƣợc thực hiện đơn giản, khơng độc hại, tƣơng thích với yêu
9

do an


cầu sinh học và giá thành thấp (Arpa et al, 2013), (Rouley et al, 1999). Natri-alginate là vật
liệu thƣờng dùng nhất, phù hợp với tất cả các phƣơng pháp vi bao, và cũng thƣờng đƣợc sử
dụng kết hợp với các thành phần khác (Burgain et al, 2011). Natri-alginate đƣợc sử dụng
rộng rãi nhƣ một tác nhân tạo gel với các ion hóa trị hai nhƣ Ca2+, Ba2+ hoặc Sr2+ dƣới điều
kiện ơn hịa. Gel đƣợc hình thành bởi liên kết giữa acid guluronic với ion dƣơng, kết quả là
hình mạng lƣới khơng gian ba chiều. Mơ hình mơ tả tốt nhất về mạng lƣới này là mơ hình
quả trứng (egg-box model) (Simpson et al, 2004). Nhiệt độ cần để hoàn tan alginate trong
nƣớc là từ 600C đến 800C (Harnsilawat et al, 2006). Nhƣợc điểm của alginate là nhạy cảm
với môi trƣờng acid, thêm vào đó, hạt cầu thu đƣợc có cấu trúc rất rỗng. Tuy nhiên những
vấn đề này có thể đƣợc giải quyết bằng cách hòa trộn alginate với các hợp chất polymer
khác, màng vi bao bởi bổ sung các hợp chất khác sẽ làm thay đổi cấu trúc của alginate.
1.1.4.2. Vật liệu sử dụng làm lõi- Dầu Gấc
Dầu gấc là sản phẩm thu đƣợc sau khi trích ly quả gấc. Đây là loại quả đặc trƣng và
điển hình ở các quốc gia nhiệt đới. Nhiều nghiên cứu chứng minh rằng trong gấc chứa

nhiều chất hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là nhóm chất carotenoids, β-carotene (hơn
16mg/100g) và lycopen (50mg/100g), đƣợc tìm thấy nhiều nhất trong màng thịt có màu đỏ
gọi là màng hạt gấc ( Jittawan & Sirithon, 2010; Tran et al, 2008; Ishida et al, 2004; Vuong
King, 2003; Aoki et al., 2002; Vuong, 2000; Bauernfield, 1972). Ngồi ra, trong gấc cịn
có hàm lƣợng đáng kể α-tocopherol (vitamin E) (Vuong et al., 2006; Kuhnlein et al, 2004),
acid béo (Kuhnlei et al, 2004; Vuong et al, 2000). Lớp màng bao bọc quanh hạt gấc có
chiều dày 1-3mm, chiếm 25% khối lƣợng quả (Tran et al., 2008) đây là thành phần chính
đƣợc sử dụng nhƣ màu thực phẩm.

10

do an