Nghiên cứu quy trình sản xuất chất xơ thực phẩm từ nguồn nguyên liệu thực vật ứng dụng làm hoạt chất sinh học bổ sung vào thực phẩm ăn liền và thực phẩm chức năng

0

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
____________


BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ


Đề tài
NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHẤT XƠ THỰC PHẨM
TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT ỨNG DỤNG LÀM HOẠT CHẤT
SINH HỌC BỔ SUNG VÀO THỰC PHẨM ĂN LIỀN
VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG



Chủ nhiệm đề tài: Ths. Hồ Kim Vĩnh Nghi





7841
07/4/2010

HÀ NỘI 12/2009


1
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
____________

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

Đề tài
NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH SẢN XUẤT CHẤT XƠ THỰC PHẨM
TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT ỨNG DỤNG LÀM HOẠT
CHẤT SINH HỌC BỔ SUNG VÀO THỰC PHẨM ĂN LIỀN
VÀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
Thực hiện theo Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ
số 28.08.RDBS/HĐ-KHCN ký ngày 20 tháng 5 năm 2008 và số 036.09.RD-KHCN ký
ngày 25/2/2000 giữa Bộ Công Thương và Viện Công nghiệp thực phẩm


Chủ nhiệm đề tài: Ths. Hồ Kim Vĩnh Nghi
Các cộng tác viên: Ths. Nguyễn Thúy Hường
Ths. Khuất Thị Thủy
KS. Nguyễn Minh Thu
CN. Tô Lan Phương
KS. Nguyễn Thị Thà
Ths. Võ Tấn Hậu

HÀ NỘI 12/2009

0

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC

KÝ HIỆU VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU
1
TÓM TẮT NHIỆM VỤ
3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
4
I.1 Giới thiệu chung về chất xơ thực phẩm
4
I.1.1 Định nghĩa chất xơ thực phẩm 4
I.1.2 Nguồn gốc và phân loại
4
I.1.3 Đặc điểm một số loại chất xơ phổ biến
5
I.1.4 Nguồn cung cấp chất xơ
7
I.2 Tình hình nghiên cứu chất xơ trên thế giới
8
I.3 Tình hình nghiên cứu chất xơ ở Việt Nam

9
I.4 Qui trình công nghệ sản xuất chất xơ
10
I.4.1 Quy trình công nghệ sản xuất chất xơ không hòa tan (xenlulo) từ lõi dứa
10
I.4.2 Quy trình công nghệ sản xuất chất xơ hòa tan (pectin) từ phế liệu quả citrus
10
I.4.3 Qui trình công nghệ sản xuất chất xơ hòa tan (oligosaccharit) từ cám gạo
11
I.5 Giới thiệu một số công nghệ sấy chất xơ thực phẩm
12
I.5.1 Phân loại vật liệu sấy
12
I.5.2 Tác nhân sấy
12
I.5.3 Một số thiết bị sấy
13
I.6 Vai trò của chất xơ đối với sức khỏe con người
14
I.7 Nhu cầu chất xơ của con người
16
I.8 Ứng dụng chất xơ trong chế biến thực phẩm
17
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
19
II.1. Nguyên vật liệu thiết bị, dụng cụ và hóa chất
19
II.1.1 Nguyên liệu
19
II.1.2 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm

19
II.1.3 Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu
19
II.2. Phương pháp
20
II.2.1. Phương pháp xây dựng qui trình thu hồi IDF và SDF
20

1
II.2.2. Phương pháp xây dựng qui trình ứng dụng IDF và SDF vào một số thực phẩm
21
II.2.3. Các phương pháp phân tích hóa lý
22
II.2.4. Các phương pháp phân tích vi sinh
22
II.2.5 Phương pháp cảm quan
22
II.2.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm
24

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
25
III.1. Khảo sát thành phần nguyên liệu
25
III.2 Nghiên cứu phương pháp xử lý nguyên liệu
26
III.2.1 Xử lý bã dứa
26
III.2.2 Xử lý vỏ chanh dây
26

III.2.3 Loại lipit của cám gạo
26
III. 3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thu nhận IDF từ bã dứa
27
III.3.1. Ảnh hưởng của kích thước bã dứa
27
III.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch kiềm loãng và bã dứa
27
III.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch kiềm pH 9,5
28
III.4 Nghiên cứu thu nhận SDF
28
III.4.1 Nghiên cứu thu nhận SDFp từ vỏ chanh dây
28
III.4.2 Nghiên cứu thu nhận SDF từ cám gạo đã loại lipit
32
III.5 Nghiên cứu công nghệ sấy chất xơ thực phẩm
35
III.5.1 Nghiên cứu công nghệ sấy chất xơ không hòa tan 35
III.5.2 Nghiên cứu công nghệ sấy chất xơ hoà tan
36
III.5.2.1 Nghiên cứu công nghệ sấy chất xơ từ vỏ chanh dây
III.5.2.2 Nghiên cứu công nghệ sấy chất xơ từ cám gạo
36
38
III.6 Sản xuất thực nghiệm chất xơ hòa tan và không hòa tan
40
III.6.1 Sản xuất thực nghiệm chất xơ không hòa tan
40
III.6.2 Sản xuất thực nghiệm chất xơ hòa tan từ vỏ chanh dây

40
III.6.3 Sản xuất thực nghiệm chất xơ hòa tan từ cám gạo
41
III.6.4 Phân tích chất lượng sản phẩm chất xơ thực phẩm
42
III.7 Nghiên cứu công nghệ bảo quản chất xơ thực phẩm
42
III.8 Xây dựng quy trình ứng dụng chất xơ trong một số sản phẩm thực phẩm
45
III.8.1 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chất xơ vào sản phẩm bánh mỳ
45
III.8.2 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chất xơ vào sản phẩm nước ngọt pha
48

2
chế
III.8.3 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chất xơ vào sản phẩm xúc xích
52
III.8.4 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chất xơ vào sản phẩm cháo ăn liền
55
III.8.5 Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chất xơ vào sản phẩm thực phẩm
đường xông
56
III.8.6 Sản xuất thử nghiệm sản phẩm bổ sung chất xơ
59
III.9 Quy trình công nghệ
61
III.9.1 Quy trình công nghệ sản xuất chất xơ không tan
61
III.9.2 Quy trình sản xuất chất xơ hòa tan (pectin) từ vỏ chanh dây

63
III.9.3 Quy trình sản xuất chất xơ hòa tan (oligosaccharide) từ cám gạo
65
III.9.4 Quy trình ứng dụng chất xơ trong một số sản phẩm thực phẩm
67
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
71
TÀI LIỆU THAM KHẢO
73
PHỤ LỤC
77



3
KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

SDF (Soluble Dietary Fiber): Chất xơ hoà tan
IDF (Insoluble Dietary Fiber): Chất xơ không hoà tan
TDF (Total Dietary Fiber): Chất xơ tổng số
VSATTP: Vệ sinh an toàn thực phẩm
OS: Oligosaccharide
SDFo: Chất xơ hoà tan dạng oligosaccharide
SDFp: Chất xơ hoà tan dạng pectin
HPLC (High Performal Layer Chromotography): Sắc ký lỏng cao áp
Termamyl: Chế phẩm enzym α- amylaza
AMG: Chế phẩm enzym β-glucoamylaza
Celluclast: Chế phẩm enzym xenlulaza
Novozyme 188: Chế phẩm enzym β-glucoxidaza
Xylanase: Xylanaza

4
MỞ ĐẦU
Chất xơ là các chất có trong thành phần của vách tế bào thực vật (xenlulo,
hemixenlulo, pectin, lignin, inullin), các chất dự trữ, các chất bài tiết bên trong tế bào
ở dạng gôm, nhầy có chứa pectin hòa tan, arabanoza, các đường chức năng v.v [5].
Tùy thuộc vào tính tan, chất xơ được chia thành hai loại là chất xơ không hòa tan và
chất xơ hòa tan. Chất xơ không hòa tan bao gồm xenlulo, hemixenlulo và lignin. Chất
xơ hòa tan bao gồm pectin, inullin, các chất keo và các đường chức năng v.v.
Nguồn chất xơ cung cấp cho cơ th
ể con người chủ yếu là từ trái cây, rau ăn lá,
củ rễ, rau đậu, các loại đậu hạt, ngũ cốc và các lớp vỏ cám, cám gạo. Chất xơ không
hòa tan chủ yếu là xenlulo và các dẫn xuất của nó có mặt trong hầu hết các loại thực
vật. Chất xơ hòa tan có nhiều trong rau mồng tơi, rau đay, mướp, thanh long, hoàng
tinh, hột é (húng quế), hột é trắng (trà tiên), vỏ hột lười ươi, mủ trôm, rau câu, lá găng
v.v. [40]. Thành phần và t
ỉ lệ chất xơ của mỗi loại thực vật khác nhau là khác nhau.
Vai trò chính của chất xơ trong khẩu phần ăn là giúp cho hệ tiêu hóa luôn khỏe
mạnh. Ngoài ra nó cũng tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa khác, như giúp ổn
định hàm lượng đường và cholesterol trong máu. Theo Tổ chức Y tế thế giới thì tầm
quan trọng của chất xơ thực phẩm với sức khỏe con người có thể so sánh ngang bằng
với vai trò của vitamin, của các nguyên tố vi lượ
ng và khoáng chất [40].
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển của
nhiều loại rau quả cũng như các loại ngũ cốc. Bã thải của các quá trình chế biến dứa,
chanh dây và phần cám gạo còn lại sau khi xay xát thực sự là một nguồn nguyên liệu
có giá trị để sản xuất chất xơ.
Hiện nay việc tăng cường chất xơ trong bữa ăn hằng ngày trở
nên rất quan

trọng. Chất xơ được xem như là tác nhân loại bỏ các độc tố gây nên những căn bệnh
chết người như tim mạch, tiểu đường. Trước kia, người ta xem chất xơ là một chất trơ
không có giá trị dinh dưỡng vì không tiêu hoá được. Nhưng ngày nay các chuyên gia
đã chú ý đến vai trò của nó nhiều hơn trong khẩu phần ăn của con người. Dần dần chất
xơ được xem như là thành phần chính nhằm t
ăng cường sức khỏe lâu bền cho mọi
người đặc biệt dành cho những người cần giảm trọng lượng cơ thể.


5
Trong công nghiệp thực phẩm, chất xơ được sử dụng như một chất bổ sung
trong quá trình sản xuất các loại đồ uống, kẹo, các loại bánh nướng, sữa chua, các sản
phẩm sữa cho trẻ em. Với mong muốn nghiên cứu công nghệ thu nhận chất xơ từ phế
phụ liệu của các quá trình chế biến dứa, chanh dây và cám gạo. Năm 2008 - 2009, chủ
nhiệm đề tài đã được giao nhiệm v
ụ “Nghiên cứu quy trình sản xuất chất xơ thực
phẩm từ nguồn nguyên liệu thực vật ứng dụng làm hoạt chất sinh học bổ sung vào
thực phẩm ăn liền (súp ăn liền, bột làm bánh, đồ uống) và thực phẩm chức năng”.



6
TÓM TẮT NHIỆM VỤ

Xuất xứ của đề tài
Đề tài được thực hiện theo Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số:
28.08.RDBS/HĐ-KHCN ký ngày 20 tháng 5 năm 2008 giữa Bộ Công Thương và Viện
Công nghiệp thực phẩm và hợp đồng số 036.09.RD/HĐ-KHCN ký ngày 25 tháng 2
năm 2009 giữa Bộ Công Thương và Viện Công nghiệp thực phẩm (Chi tiết hợp đồng
tại phần phụ lục).

Nội dung nghiên cứu năm 2008
1. Lựa ch
ọn nguồn nguyên liệu để thu nhận chất xơ thực phẩm
2. Nghiên cứu phương pháp xử lý nguyên liệu.
3. Xác định các điều kiện thu nhận chất xơ thực phẩm dạng hòa tan.
4. Xác định các điều kiện thu nhận chất xơ thực phẩm dạng không hòa tan
Nội dung nghiên cứu năm 2009
1. Nghiên cứu hoàn chỉnh qui trình công nghệ sản xuất chất xơ thực phẩm:
- Nghiên cứu điề
u kiện sấy
- Nghiên cứu phối trộn tạo chế phẩm chất xơ ứng dụng cho các sản phẩm
thực phẩm khác nhau
- Nghiên cứu công nghệ bao gói, bảo quản chế phẩm
2. Ứng dụng bổ sung chế phẩm chất xơ vào sản xuất một số thực phẩm ăn liền
và chức năng.


7
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI
NƯỚC
I.1 Giới thiệu chung về chất xơ thực phẩm
I.1.1 Định nghĩa chất xơ thực phẩm
Chất xơ thực phẩm đã được xác định bao gồm lignin và các thành phần của thành tế
bào thực vật, các chất không bị thuỷ phân bởi các enzym của hệ tiêu hoá (Trowell,
1972). Các polysacarit thực vật được chia thành polysacarit không phải tinh bột và
polysacarit dạng tinh bột với các tính chất hoá lý khác nhau. Tinh bộ
t được xem như là
chất được thủy phân trong ruột non của người, vì vậy chất xơ thực phẩm chỉ bao gồm
lignin và các polysacarit không phải là tinh bột (NSP) (Cummings, 1981a; Bright -
See, 1988). Các polysacarit không phải tinh bột có thể chia thành xenlulo và các

polysacarit không phải xenlulo (NCP) như: Hemixenlulo, pectin, các chất keo, các chất
nhày (Southgate và cộng sự, 1978, Schneeman, 1986).
I.1.2 Nguồn gốc và phân loại
Chất xơ thực phẩm là hỗn hợp của các polysaccharit thực vật như là xenlulo,
hemixenlulo, pectin, chất keo, chất nhầy và lignin [1; 5; 8]. Chất xơ có nhiều trong trái
cây, ngũ
cốc, các loại rau, củ, quả, đậu. Mỗi loại rau quả chứa loại và lượng chất xơ
khác nhau, nếu loại nào càng nhiều bã và càng già thì chứa càng nhiều chất xơ. Chất
xơ hiện diện trong vỏ và thành tế bào thực vật. Trong tế bào thực vật, chất xơ được
chia thành hai loại là chất xơ không hòa tan (rất cứng và có dạng sợi) và chất xơ hòa
tan (nhầy, có dạng keo).
Chất xơ không hòa tan: Bao g
ồm xenlulo, hemixenlulo và lignin, chúng là thành phần
chính cấu tạo nên thành tế bào thực vật. Nguồn cung cấp chất xơ tốt nhất là cám gạo,
cám lúa mì, cám ngô, vỏ quả, các loại hạt, các quả có hạch và vỏ trái cây, các thực
phẩm nguyên hạt, các loại đậu đỗ sấy khô, cải bắp, củ cải, cà rốt, vỏ táo tây v.v. Chất
xơ không hòa tan có đặc tính thẩm thấu nước trong ruột, trương lên tạo điều kiện cho
chất bã thả
i dễ thoát ra ngoài [1; 15].
Chất xơ hòa tan: Bao gồm pectin, các chất keo và chất nhầy. Nguồn cung cấp chất xơ
hòa tan tốt nhất là các loại trái cây, các loại rau xanh, vỏ quả họ cam chanh, bã táo và
quả dâu tây, cám kiều mạch, đại mạch, cám gạo, vỏ hạt, các loại đậu sấy khô, sữa đậu
nành và các sản phẩm từ đậu nành v.v. Chất xơ hòa tan khi đi qua ruột sẽ tạo ra thể
đông làm chậm quá trình hấp thu một s
ố chất dinh dưỡng vào máu và cũng làm tăng
độ xốp, mềm của bã thải tiêu hóa [1; 15].

I.1.3 Đặc điểm một số loại chất xơ phổ biến

8

Pectin
Pectin là một loại chất xơ hòa tan trong nước. Pectin không cung cấp năng lượng
nhưng có nhiều giá trị trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Trong công nghệ thực phẩm, pectin được dùng để chế bánh kẹo cao cấp nhờ tính chất
dễ tan trong nước. Trong môi trường axit, pectin tạo keo vì vậy nó được dùng như một
tác nhân đông đặc, tác nhân làm tăng độ nhớt của dung dịch [34; 40].
Trong công nghệ dược phẩm, pectin được dùng chế thuốc u
ống, thuốc tiêm (bắp, dưới
da) để cầm máu trước và sau phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa. Chữa
chảy máu đường tiêu hóa, tiết niệu. Dung dịch pectin 5% còn được sử dụng như thuốc
sát trùng H
2
O
2
(nước oxy già) trong phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng (không gây
xót lại cầm máu tốt) hay thấm bông nhét vào chỗ nhổ răng để cầm máu. Trên thị
trường hiện có biệt dược Hacmophobin (Ðức) và Arhemapectin (Pháp). Bên cạnh đó,
pectin còn có vai trò trong việc điều trị giảm cân ở người béo phì do kéo dài thời gian
tiêu hóa thức ăn trong ruột, có tác dụng tăng hấp thu dưỡng chất trong thức ăn nhờ đó
tạo cảm giác no bụng kéo dài, giả
m năng lượng ăn vào.
Mặt khác, pectin có tác dụng hạ cholesterol, hạ LDL - loại cholesterol không có lợi
cho tim mạch. Ngược lại, pectin làm tăng HDL - chất có lợi cho tim mạch. Một chế độ
ăn uống hằng ngày giàu pectin (táo, bưởi, cam …) rất có lợi cho sức khỏe tim mạch,
giảm nhẹ tình trạng tăng cao lipit máu, đường máu, giảm bớt được liều lượng của các
thuốc dùng hằng ngày của bệnh nhân đái tháo đường, cao huyết áp hoặc
cholesterol/lipit máu cao.
Các oligosaccharit
Oligosaccharit là cacbohydrat, được cấu tạo từ 3 -10 phân tử đường đơn. Chúng bao
gồm: Gluco-, iso malto-, galato-, xylo-, inulo- và Fructo-oligosaccharit. Các

oligosaccharit loại thực phẩm được sản xuất hoặc bằng con đường thủy phân
polysaccharit thực vật bằng axit hoặc enzym hoặc được chuyển hóa từ các loại đường
nhờ enzym transglycosylation [19].
Các oligosaccharit chỉ chứa liên kết α- 1,4 glucosit được gọi là malto-oligosaccharit.
Khi chứa cả liên kết α- 1,4 và α- 1,6 glucosit chúng được gọi là oligosaccharit phân
nhánh hay isomaltooligosaccharit [38].
Các oligosaccharit được chia thành một số loại tùy thuộc vào cơ chất tạo ra nó.
Bảng 1.1. Một số chất xơ chuyển hoá và sinh tổng hợp
Thành phần chất xơ Nguồn thực phẩm chính
Fructooligosacarit
Chuyển hoá đường sacaro bằng enzym β-fructosidase của A. niger
Oligofructo Thủy phân bảng enzym một phần inulin thực vật
Galactooligosacarit Chuyển hoá bằng enzym dextransucrose từ vi khuẩn

9
Xylo-oligosacarit Thuỷ phân một phần xylan bằng enzym xylanase của Trichoderma sp.
Polydextrose Polime hoá nhiệt glucose với sorbitol và axit
Maltodextrin bền vững Xử lý tinh bột với kiềm nóng
Tinh bột bền vững Giảm hàm lượng tinh bột dạng amylose được sản xuất hoặc bằng con
đường thủy phân polysaccharit thực vật bằng axit hoặc enzym

Bảng 1.2 Các loại oligosaccharit khác nhau được sản xuất tại Nhật [31]

Tính chất chung của oligosaccharit [23]
- Giảm độ ngọt của cacbonhydrat
- Không bị phân hủy bởi các enzim trong dạ dày và ruột non
- Được sử dụng bởi nhóm vi khuẩn probiotic (Bifidobacteria)
- Làm thay đổi độ nhớt và điểm đông đặc của thực phẩm
- Tác động đến khả năng nhũ hóa, khả năng tạ
o gel và khả năng gắn kết của gel.

- Có khả năng ổn định hệ vi khuẩn
- Có thể thay thế chất mầu thực phẩm
- Đóng vai trò như chất giữ ẩm và kiểm soát hàm ẩm.
- Có tính chất tương tự như chất xơ thực phẩm
- Có giá trị calo thấp
- Đóng vai trò như tác nhân chống lại bệnh sâu răng.
Xenlulo
Xenlulo (chất x
ơ) là cacbonhydrat cơ thể không có khả năng tiêu hóa, được tìm thấy ở
lớp vỏ ngoài của các loại rau và trái cây. Chúng có tác dụng rất tốt trong việc ngăn
ngừa bệnh trĩ, viêm ruột kết, chứng táo bón và loại bỏ các cơ chất gây ung thư cho ruột
kết. Xenlulo được tìm thấy trong táo, các loại cải củ, các quả có hạch ở Brazil, cải
xanh, carot, các loại rau họ đậu, đỗ và ngũ cốc nguyên hạt.
Xenlulo là hợp chất t
ự nhiên khá bền, phần vô định hình không tan trong nước, bị
trương lên do hấp thụ nước, phần kết tinh có cấu trúc trật tự cao hơn, bền vững với tác
Chủng loại Tên thương phẩm
Oligosaccharit liên quan đến
tinh bột
Maltooligosaccharit: maltoza ~maltoheptaoza
Isomaltooligosaccharit: Isomaltoza; Panoza; Isomaltotrioza
Cyclodextrin (CDs): α- CD; β – CD; HP-β – CD; CD phân nhánh
Các oligosaccharit khác: Maltitol; Gentilooligosaccharit; Trehaloza;
Nigeroza; Cyclic tetrasacchrit
Oligosaccharit liên quan đến
đường saccaroza
Glycosylsucroza; Fructooligosaccharit; Palatinoza; Lactosucroza;
Xylsucroza; Raffinoza; starchyoza; Trehaluloza
Oligosaccharit liên quan đến
đường lactoza

Galactooligosaccharit; Lactosucroza; Lactuloza; Lactiol
Oligosaccharit từ các nguồn
khác
Xylooligosaccharit; Agarooligosaccharit; Mannooligosaccharit;
Chitin/chitosanoligosaccharit; Cyclofructan; Cyclodextran v.v

10
động vật lí, hoá học. Trong tế bào thực vật thì xenlulo liên kết chặt chẽ với
hemixenlulo, lignin, pectin. Dưới tác dụng của axít vô cơ loãng ở nhiệt độ và áp suất
cao thì xenlulo sẽ biến thành β-glucoza[39]. Việc bổ sung xenlulo vào khẩu phần ăn sẽ
gây cảm giác chóng no, hơn nữa nó chứa ít chất béo, trong dạ dầy chất xơ thường có
dạng gel vì vậy làm chậm quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng của hệ tiêu hóa nên cũng
gây cảm giác no lâu nh
ờ đó giảm nhu cầu ăn của người bệnh [6; 18; 25; 40; 41].
I. 1.4 Nguồn cung cấp chất xơ
Theo báo cáo của Trung tâm vi chất dinh dưỡng của Viện Linus Pauling năm loại thực
vật giàu chất xơ nhất đó là: Các loại rau đậu, cám lúa mì, quả mận khô, quả lê của
Châu Á và quả quinoa. Đáng chú ý nhất trong số các thực phẩm có nguồn gốc thực vật,
quả palmberry (Euterpe oleracea Mart.) của tộc người vùng Amazon, đã được phân
tích bởi hai nhóm nghiên cứu và kết quả là chúng có hàm lượng chất xơ thực phẩm từ
25-44% khối lượng ở dạng bột sấy khô [21].
Theo hiệp khuyến cáo của hội dinh dưỡng Mỹ một số thực phẩm giàu chất xơ nên
được sử dụng (bảng 1.3)
Bảng 1.3. Nguồn cung cấp chất xơ thực phẩm
Phân loại Nguồn cung cấp
Chất xơ hòa tan
- Rau họ đậu (đậu đỗ, đậu tương, các loại đậu khác)
- Các loại yến mạch, kiều mạch, đại mạch
- Các loại trái cây (đặc biệt là táo, chuối) và quả dâu
- Các loại rau xanh như cây bông cải xanh, carot

- Các loại rau củ như khoai tây, khoai mỡ và hành (vỏ của các
rau xanh này cung cấp chất xơ không tan)
- Vỏ hạt mã đề (chất xơ hòa tan dạng chất nhầy)
Chất xơ không tan
- Các thực phẩm nguyên hạt
- Cám của các loại ngũ cốc
- Các loại quả hạch và các loại hạt
- Các loại rau xanh như đậu xanh, súp lơ, cần tây
- Các loại vỏ trái cây bao gồm cả cà chua
Bảng 1.4.Thành phần chất xơ trong một số thực phẩm (g/100g)
(FAO/WHO 1997)
Hàm lượng chất xơ thực phẩm Thực phẩm Hàm ẩm
(%)
Polysacarit không
phải tinh bột
Chất xơ tổng số
Chuối 75,1 1,1 1,6
Đậu cove Pháp 13,3 4,7 ND
Đậu xanh 11,3 17,0 40,0
Khoai tây 79,0 1,3 1,8
Lúa mì 14,0 9,0 12,6
Ngô 21,0 ND 11,0
Gạo 11,8 2,0 3,5
Kiều mạch 8,9 6,8 10,3

11
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển của nhiều loại
rau quả cũng như các loại ngũ cốc. Tuy nhiên, để hạ giá thành sản phẩm, việc tận thu
được nguồn chất xơ từ phụ phẩm của các quá trình chế biến thực phẩm là rất có ý
nghĩa, vừa tiết kiệm công thu gom nguyên liệu vừa tạo ra một sản phảm có giá trị từ

phụ phẩm của các nhà máy.
I.2 Tình hình nghiên cứu chất xơ trên thế giới
Nhờ có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, chất xơ thực phẩm ngày càng
được chú ý nghiên cứu. Pilnik, W.; Voragen, A. G. J. năm 1970, đã nghiên cứu thu
nhận các cơ chất pectin từ quả táo [32]. Năm 1984, De Vries, J. A và cộng sự đã tiến
hành so sánh đặc điểm cấu trúc của pectin thu nhận từ táo và pectin thu từ vỏ quả
citrus [22]. Năm 1990, May, C. D. đã thu nhận pectin từ
vỏ cam ứng dụng trong chế
biến thực phẩm và dược phẩm [26]. Năm 2004, Chau, C. F.; Huang, Y. L. đã thu nhận
chất xơ không hòa tan từ hạt quả chanh dây [15].
Thompson, J.B (1984) và T. Prakongpan và cộng sự (2006) đã tiến hành nghiên cứu
sản xuất chất xơ thực phẩm và xenlulo từ lõi dứa. Chất xơ thực phẩm từ lõi dứa nhận
được bằng phương pháp trích ly bằng cồn. Xenlulo từ lõi dứa được sản xuất theo
phương pháp trích ly bằng dung dịch kiềm với một quá trình tẩy trắng. Tổng số chất
xơ thực phẩm và xenlulo thu được đạt 99,8% và 95,2% (so với lượng chất khô) và hoạt
độ nước của chúng là 0,25. Mẫu xenlulo từ lõi dứa chứa 91,2% xenlulo có pH 4,0
trong khi chất xơ thực phẩm từ lõi dứa có pH 6,2. Sản phẩm chất xơ có kích thước lớn
hơn thì có giá trị hơn sản phẩm có kích thước nhỏ do khả năng giữ
dầu, giữ nước và
pH, thể tích lắng và khả năng tạo nhũ tương. Cả hai sản phẩm trên đều có bề mặt lồi
lõm, khô ráp và thể hiện các chức năng nổi trội khi bổ sung vào các loại bánh rán, các
loại bánh nướng nhiều lớp và bánh hambeger thịt bò [37; 42].
Năm 2006, TS. Katrin Hasekopf, viện nghiên cứu Frauenhof IVV, Freising (Đức) đã
kết hợp với trường Đại học Mailand (Ý) và 11 nhà sản xuất thực phẩm và các chất phụ
gia
đã triển khai dự án sản xuất chất xơ thực phẩm từ đậu tương và ứng dụng trong các
sản phẩm thực phẩm như súp ăn liền, bột làm bánh, pizza, đồ uống, các loại xúc xích
v.v.
Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sản xuất chất xơ thực
phẩm như: Xu Yunshe (Trung Quốc) năm 1997 đã nghiên cứu thành công công nghệ

tách chiết chất xơ th
ực phẩm từ quả chuối. OUYANG Linghua , PU Biao , ZHANG
Xuemei , Li Siming (Đài Loan) 1996, đã nghiên cứu công nghệ tách chiết chất xơ thực
phẩm từ vỏ quả chanh. XU Guang-chao, YAO Hui-yuan (Đài Loan) 1997, đã nghiên
cứu thu nhận chất xơ thực phẩm từ hạt đậu tương. Cũng trong năm 1997, Yin Boxing ,
Sun Jian , Zhang Cuiying cũng đã nghiên cứu ứng dụng chất xơ thực phẩm trong sản

12
xuất sữa chua. ZHANG Yan-rong , ZHANG Ya-yuan , WANG Da-wei (1997), đã
nghiên cứu sử dụng chất xơ thực phẩm thu nhận từ ngô trong sản xuất bánh qui.
Trong những năm 1970 - 1975, Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu sản xuất chất xơ thực
phẩm dạng oligosaccharit. Vào đầu những năm 1980 đến cuối những năm 1990, cùng
với sự phát triển của công nghệ sản xuất enzim, một vài loại oligosaccharit đã được
s
ản xuất ở qui mô công nghiệp như: Maltooligosaccharit, Isomaltooligosaccharit,
Cyclodextrin (CDs), Fructooligosaccharit v.v. trong số các công trình nghiên cứu đó
phải kể đến một loạt các công trình nghiên cứu của Tiến sỹ Teruo Nakakuki [24; 35;
38].
I.3 Tình hình nghiên cứu chất xơ ở Việt Nam
Ở Việt nam, đã có một số công trình nghiên cứu về chất xơ thực phẩm được
công bố như: Nghiên cứu sản xuất pectin từ vỏ trái cây bằng phương pháp thủy phân
axit của các tác giả
Nguyễn Đăng Diệp – Phân Viện Công nghiệp Thực phẩm (Tp. Hồ
Chí Minh); Nghiên cứu công nghệ sản xuất pectin có chỉ số methoxyl thấp từ vỏ cam
của ThS. Nguyễn Thúy Hường, Viện Công nghiệp Thực phẩm (2007); Công trình
nghiên cứu sản xuất fructooligosaccharit từ đường saccaroza của TS. Trịnh Kim Vân,
Viện Công nghiệp Thực phẩm (2003); Nghiên cứu công nghệ sản xuất Cyclodextrin từ
tinh bột sắn của ThS. Đàm Lam Thanh, Viện Công nghiệp Thực phẩ
m (2005).
Trong vài năm gần đây, sản phẩm chất xơ thực phẩm đã được một số Viện

nghiên cứu và công ty ứng dụng để sản xuất thực phẩm chức năng cho bệnh nhân tiểu
đường, cho mục đích giảm cân, bổ sung chất xơ vào sản phẩm sữa, bột dinh dưỡng cho
trẻ em v.v. Tuy nhiên, các chế phẩm chất xơ sử dụng đều được nhập ngoạ
i. Việc sản
xuất chất xơ từ nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền trong nước hiện vẫn chưa được
nghiên cứu.
I.4 Qui trình công nghệ sản xuất chất xơ
Theo số liệu báo cáo của sở Khoa học và Công nghệ Bến Tre, vào mùa dứa ước
tính mỗi ngày, một nhà máy chế biến rau quả (làm nước cô đặc) cũng thải ra khoảng
50 tấn bã. Nếu số bã này đổ đi, phả
i mất chi phí khoảng 200 triệu đồng/năm. Công ty
cổ phần chế biến thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao là một trong 6 trung tâm chế biến
thực phẩm hiện đại và quy mô nhất ở nước ta. Năm 2001 công ty đã đầu tư vào 4 dây
chuyền đồ hộp, cô đặc, đông lạnh và nước quả với công suất 19.000 tấn sản
phẩm/năm. Năm 2007, tổng doanh thu ước đạt 120 tỷ đồ
ng, kim ngạch xuất khẩu 7
triệu USD. Sản phẩm chính của công ty là nước dứa cô đặc, nước dứa lạnh, nước vải
thiều, nước lạc tiên… Cùng với công nghệ này, hàng năm nhà máy thải ra hàng trăm
tấn bã dứa.

13
Theo Niên giám Thống kê 2007, sản lượng lúa của Việt nam năm 2006 là
35849,5 nghìn tấn [3], tương ứng với nó là khoảng 3584,95 nghìn tấn cám thải ra.
Theo số liệu báo cáo của công ty dầu thực vật Cái Lân xây dựng tại Cần Thơ (2004) và
khu công nghiệp Hiệp Phước (2007) với tổng năng suất hơn 200.000 tấn cám/năm qua
trích ly có hơn 170.000 tấn cám tách béo. Đây thực sự là nguồn nguyên liệu đầu vào rẻ
tiền, sẵn có để sản xuất chấ
t xơ của Việt Nam. Vì vậy các công nghệ tham khảo cũng
tập trung chủ yếu vào sản xuất chất xơ từ các nguyên liệu này.
I.4.1 Quy trình công nghệ sản xuất chất xơ không hòa tan (xenlulo) từ lõi dứa

[32;37]
Lõi dứa ép loại bỏ dịch, xay nhỏ. Ngâm trong dung dịch kiềm loãng, nóng. Ly tâm thu
bã xenlulo, rửa lại bằng nước nóng 3 lần. Rửa bằng cồn 70%, ly tâm và sấy khô.
Xenlulo từ lõi dứa có thể phải qua với một quá trình tẩy trắng. T
ổng số chất xơ thực
phẩm và xenlulo thu được đạt 99,8% và 95,2% (so với lượng chất khô). Mẫu xenlulo
từ lõi dứa chứa 91,2% xenlulo có pH 4,0 trong khi chất xơ thực phẩm từ lõi dứa có pH
6,2.
I.4.2 Quy trình công nghệ sản xuất chất xơ hòa tan (pectin) từ phế liệu quả citrus
[9; 22].
Cùi và bã citrus được rửa sạch, tách hạt, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm (50 – 60
0
C) để loại
bỏ các glucozit còn sót lại. Sau đó đưa nhiệt độ lên tới 95 – 98
0
C để làm mất hoạt tính
của enzim phân giải pectin.
Sau đó là giai đoạn tách chiết pectin bằng cách đun nóng trong nước chứa axit
(chlohydric, sulfuric). Thông thường, người ta dùng lượng nước gấp ba lần lượng vỏ
khô, pH =1,3 – 1,4; nhiệt độ 90 – 100
0
C và thời gian đun là khoảng 1 giờ. Quá trình
thủy phân kết thúc khi độ khô dung dịch đạt 2% (pectin 0,7 – 1,0%; đường 1,0 –
1,3%). Một ít tạp chất như tinh bột và protein lẫn với pectin sẽ được loại bỏ nhờ các
enzim phân giải. Việc xử lý này được thực hiện ở pH = 4,5 – 5 (điều chỉnh bằng dung
dịch natri cacbonat) và ở nhiệt độ 40 – 50
0
C.
Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iốt), điều chỉnh pH dung dịch tới 3 bằng
cách thêm axit xitric, rồi đưa nhiệt độ lên 80

0
C để làm mất hoạt tính của enzim. Dung
dịch có thể được làm mất màu nhờ anhydrit sulfurơ, rồi cho lọc ép bằng máy ép thuỷ
lực sau đó dung dịch pectin được làm sạch và lắng gạn, thu dung dịch pectin trong
suốt. Sau khi lọc lấy dung dịch rồi cô đặc đến độ khô 10% thu được chế phẩm pectin
với hàm lượng 4 – 5% đem bảo quản để nấu mứt. Cô đặc trong chân không ở nhiệt độ
55 – 60
0
C và độ chân không từ 600 mmHg trở lên. Sau khi cô đặc thì nâng nhiệt lên 75
– 79
0
C, rót vào bao bì và thanh trùng. Pectin cô đặc có thể bảo quản bằng SO
2
không

14
qua thanh trùng. Trung bình 100kg cùi quả cho 50 – 70 lít dung dịch pectin độ khô
10%.
Để thu pectin ở dạng bột người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic 95
0
C rồi lọc để
tách pectin khỏi hỗn hợp rượu – nước. Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn 90% (v/v),
đem sấy ở máy sấy chân không trục rỗng ở 60 –70
0
C đến khi độ ẩm còn 3 –4%, nghiền
nhỏ và đóng bao.
I.4.3 Qui trình công nghệ sản xuất chất xơ hòa tan (oligosaccharit) từ cám gạo
Cám gạo sau khi tách lipit được xử lý bằng enzim xenlulaza nồng độ 2% ở 50
0
C/3 giờ.

Tổng số hydratcacbon, đường khử, protein thô của dịch chiết sấy khô đạt 87,2%.
Mono và disaccharit chiếm hơn 50%, oligosaccharit không nhỏ hơn 25% [30].
Theo nghiên cứu của Trường Đại học Tổng hợp Tohoku (Nhật Bản) các polysaccharit
(thành phần chất xơ) của cám gạo đen có thể được trích ly bằng nước chưa bão hòa ở
nhiệt độ từ 20 – 260
0
C/ 5 phút [16].
Để thu nhận các oligosaccharit từ cám gạo, Ken Youn Li đã sử dụng phương pháp
thủy phân axit [17]. Theo Hashim M.A cám gạo được đun sôi trong dung dịch kiềm
loãng, sau đó được rửa và được đường hóa. Kiềm được dùng để hòa tan xylan. Quá
trình đường hóa được thực hiện bởi enzim beta 1-4 xylanaza. Sản phẩm chính của quá
trình này là xyloza, xylobioza, xylotrioza trong đó xylobioza chiếm ưu thế [19]. Iso-
maltooligosaccharit được sản xuất từ tinh bột, các iso-maltooligosaccharit thương mại
hiện nay được sản xuất bởi b
ốn công ty của Nhật Bản với sản lượng hơn 10.000
tấn/năm. Alpha amylaza và beta glucoxidaza được dùng để đường hóa tinh bột. Sản
phẩm chủ yếu chứa isomaltoza, panoza và isomaltotrioza [19].
Cám gạo được dùng để ép thu dầu cám và dùng làm thức ăn chăn nuôi. Theo Hamid-
Abdul & Luan, (2000) cám gạo cung cấp các chất giúp tăng cường sức khỏe chống lại
các bệnh mãn tính. Cũng theo tác giả này, chất xơ thực phẩm từ cám gạo tách dầu có
khả năng g
ắn với nước, khả năng gắn với chất béo và tạo nhũ tương cao hơn chất xơ
thương phẩm sản xuất từ củ cải đường [19].
Theo phương pháp truyền thống hầu hết các cơ chất chức năng từ cám gạo được tách
chiết bằng các dung môi hữu cơ như axeton, methanol và ethanol. Tuy nhiên, phương
pháp này mất nhiều thời gian và một số dung môi độc hại, nên phương pháp tách chiế
t
bằng nước kết hợp với nhiệt độ đã được thay thế phương pháp truyền thống [20]. Để
thu nhận các oligosaccharit từ cám gạo, Ken Youn Li đã xử dụng phương pháp thủy
phân axit [21], hoặc thủy phân bằng enzim xenlulaza, α-amylaza [30; 35]. Đây thực sự

là một nguồn sản xuất chất xơ thực phẩm có giá trị.
I.5 Giới thiệu một số công nghệ sấy chất xơ thực phẩ
m
I. 5.1 Phân loại vật liệu sấy

15
Theo quan điểm hoá lý, vật ẩm là một hệ liên kết giữa pha phân tán và môi trường phân
tán. Dựa theo tính chất lý học, người ta có thể chia vật ẩm ra thành ba loại:
- Vật liệu keo: là vật có tính dẻo, nước ở dạng liên kết. Các vật keo có đặc điểm
chung là khi sấy bị co ngót khá nhiều, nhưng vẫn giữ được tính dẻo. Ví dụ: gelatin,
pectin, các sản phẩm từ bột nhào, tinh bột
- Vật liệu xốp mao dẫn: Nướ
c ở dạng liên kết cơ học do áp lực mao dẫn. Vật liệu
này thường dòn hầu như không co lại và dễ dàng làm nhỏ (vỡ vụn) sau khi làm khô. Ví
dụ: đường tinh thể, muối ăn v.v
- Vật liệu keo xốp mao dẫn: Về cấu trúc các vật này thuộc xốp mao dẫn, khi hút ẩm
các mao dẫn của chúng trương lên, khi sấy khô thì co
lại. Loại vật liệu này chiếm phần
lớn các vật liệu sấy. Ví dụ: ngũ cốc, các hạt họ đậu, rau, quả v.v
I.5.2 Tác nhân sấy
Tác
nhân sấy là những chất dùng để mang hơi ẩm tách ra từ vật sấy.
Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát ra từ vật
sấy.
Nếu lượng ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy
tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và môi trường trong
buồng sấy và quá trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại. Do vậy, cùng với việc cung cấp
nhiệ
t cho vật để hoá hơi ẩm lỏng, cần phải sử dụng tác nhân sấy (như không khí, khói,
hơi quá nhiệt) để mang hơi ẩm ra khỏi buồng sấy. Trong đa số quá trình sấy, tác nhân

sấy còn làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật liệu sấy, vừa làm nhiệm vụ tải ẩm.
I.5.3 Một số thiết bị sấy
Phương pháp sấy đối lưu được sử dụng rộng rãi để
sấy chất xơ thực phẩm. Nguồn
nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu bằng cách
truyền nhiệt đối lưu. Quá trình sấy được thực hiện trong các thiết bị sấy như thiết bị
sấy buồng, sấy băng tải, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín và
thiết b
ị sấy phun.
* Thiết bị sấy phun:
Nguyên lý làm việc: Quá trình sấy thực hiện bằng cách phun vật liệu (chất lỏng) thành
hạt nhỏ và rơi tự do trong buồng sấy. Môi chất sấy (không khí nóng, khói v.v) được
thổi vào và chuyển động cùng với hạt vật liệu và sấy khô vật liệu. Nhờ quá trình phun
vật liệu thành hạt nhỏ (đường kính vài chục micron) nên bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu
và môi chất sấ
y rất lớn nên cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn (vài giây đến hàng
chục giây). Quá trình sấy tiến hành nhanh đến mức không kịp đốt nóng sản phẩm quá
nhiệt độ cho phép mặc dù nhiệt độ tác nhân sấy cao hơn nhiều. Sấy phun dùng để sấy
các dung dịch thành bột như: sữa, trứng, gelatin, albumin, nấm men.

16
* Thiết bị sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín: Là loại thiết bị sấy ở dải nhiệt độ thấp có thể
làm việc trong khoảng ±15
o
C so với môi trường, hiệu quả nhất ở 45
o
C. Nguyên lý
chính của thiết bị là: tuần hoàn tác nhân sấy ở nhiệt độ thấp, sản phẩm sau sấy có độ
ẩm tương đối thấp nhờ quá trình tách nước trực tiếp của không khí ẩm sau khi đi qua
buồng sấy (nhận ẩm của vật sấy) tiếp tục đi qua thiết bị bay hơi của hệ thống lạnh,

giảm nhiệt độ đến điểm đọng sươ
ng. Trạng thái của tác nhân lúc này có nhiệt độ thấp
và độ ẩm thấp tiếp tục hành trình đi qua thiết bị ngưng tụ để nhận nhiệt, như vậy nhiệt
độ nâng lên đến trạng thái ban đầu đồng thời độ ẩm tương đối giảm. Sự tuần hoàn kín
của tác nhân có độ ẩm tương đối thấp tạo động lực trao đổi ẩm với vật sấy, thự
c hiện
quá trình làm khô sản phẩm. Với tính năng ưu việt trên thiết bị sấy bơm nhiệt là loại
sấy sạch, do chế độ sấy nhiệt độ thấp nên chất lượng sản phẩm luôn giữ được màu sắc,
mùi vị và không làm thay đổi các tính chất cơ, lý, hóa của sản phẩm. Mặt khác do chế
độ sấy kín nên quá trình sấy không bị phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường như các
ph
ương pháp sấy thông thường khác.
- Thiết bị sấy bơm nhiệt bao gồm: Buồng sấy kín có cách nhiệt, cửa kiểm tra ra và vào
sản phẩm có gioăng kín, các khay chứa sản phẩm sấy dạng lưới. Hệ thống lạnh được
thiết kế làm việc ở chế độ tác nhân lạnh sôi bay hơi ở 0- 2
o
C, có thể điều khiển được
nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh thông qua điều khiển áp suất làm việc để khai thác năng
suất tối ưu và quá trình đọng sương cao nhất. Các thiết bị bay hơi và ngưng tụ được
lắp kín bên trong trên đường tuần hoàn các tác nhân sấy. Các thiết bị phụ khác như:
thiết bị ngưng tụ phụ đặt bên ngoài để có thể điều khiển thải nhi
ệt khi dư so với chế độ
công nghệ yêu cầu, thiết bị bay hơi phụ đặt bên ngoài nhằm bổ sung nhiệt khi cần
thiết, các thiết bị điều khiển và hiển thị bằng hệ vi xử lý kỹ thuật số: nhiệt độ sấy, độ
ẩm tác nhân sấy và các thiết bị khác. Toàn bộ hệ thống được thiết kế dạng khối đồng
bộ có thể di
động được đối với các thiết bị nhỏ dạng tủ hoặc cố định đối với các thiết
bị lớn dạng buồng hay tháp đứng.

I.6 Vai trò của chất xơ đối với sức khỏe con người

Chất xơ thực phẩm có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, nó có thể so sánh
ngang bằng với vai trò của vitamin, của các nguyên tố vi lượng và khoáng chất. Việc
đảm bảo đủ nhu cầu chất xơ hàng ngày để có chế độ dinh dưỡng hợp lý đã được Viện
Dinh dưỡng Việt Nam khuyến nghị. Việc ăn đủ chấ
t xơ có tác dụng tích cực đối với
sức khỏe bao gồm:
 Tác dụng làm giảm cholesterol máu
Trong quá trình lên men ở ruột, chất xơ hòa tan tạo ra các axít mạch ngắn như acetic,
propionic, butyric, giúp hạn chế và ngăn chặn sự tổng hợp cholesterol ở gan. Mặt khác,
chất xơ hòa tan còn có tác dụng hấp thụ cholesterol trong lòng ruột và đào thải ra

17
ngoài giúp giảm lượng cholesterol trong máu, chống xơ vữa động mạch, tạo sự lưu
thông tốt cho hệ tuần hoàn máu, giúp tim khỏe mạnh. Theo kết quả nghiên cứu của
Trường Khoa học về dinh dưỡng thuộc Đại học tổng hợp Deakin (Úc) đã công bố, các
chất xơ hòa tan có tác dụng làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu thông qua việc
gắn kết với các axit mật để phân hủy các chất béo có trong thức ăn và sau đó bài tiết
chúng ra ngoài. Theo k
ết quả nghiên cứu của Hall và các cộng sự (tạp chí dinh dưỡng
và sức khỏe của châu Âu 2005 số 59 trang 325), hàm lương cholesterol, lipoprotein
như LDL giảm 5% sau 4 tuần khi bổ sung 17-30g chất xơ từ cây họ đậu. Chất xơ hòa
tan như cám yến mạch, pectin, lúa mạch, đậu hạt, rau đậu, trái cây và rau có thể làm
giảm được 5-10% lượng cholesterol máu, có khi tới 25%; Ngoài ra chúng còn có tác
dụng tăng cường sự tạo thành các axit béo mạch ngắn và kích thích sinh trưởng của hệ
vi sinh vật hữ
u ích trong đường ruột, giảm sự có mặt của Clostridium (Johnson và các
cộng sự, tạp chí dinh dưỡng của Anh năm 2006, số 95 trang 372).
 Duy trì ổn định đường máu
Tác dụng quan trọng của chất xơ thực phẩm là hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh một số chất xơ hòa tan làm tinh bột lưu lại lâu trong

ruột, nhờ đó làm chậ
m quá trình hấp phụ glucoza từ ruột non vào máu, do đó làm
lượng đường trong máu không tăng cao đột ngột. Tinh bột chậm tiêu hóa còn tạo cảm
giác no, góp phần làm dịu đáp ứng đường huyết. Theo Trowell. H. C. (1975) và
Marlett J. Á. (2002), bệnh tiểu đường rất hiếm gặp ở những người sống ở các thị trấn
nhỏ của Châu Phi, những người ăn nhiều chất xơ, trong khi bệnh này lại rất phổ biến ở
các c
ư dân phương Tây, những người có khẩu phần ăn với hàm lượng chất xơ rất thấp
[25; 41].
 Chống táo bón
Tác dụng đáng chú ý nhất của chất xơ là giúp cải thiện chức năng ruột già, chống táo
bón và cung cấp năng lượng hoạt động cho tế bào ruột già. Chất xơ giúp giảm triệu
chứng một số bệnh liên quan đến táo bón và tiêu chảy cấp (như trĩ, mạch l
ươn, táo bón
ở phụ nữ mang thai, hội chứng đại tràng kích thích, bệnh túi thừa đại tràng và viêm đại
tràng mạn tính và giúp điều chỉnh rối loạn hoạt động ruột do tiêu chảy hay sau mổ ruột
già hoặc hồi tràng).
Chất xơ vào cơ thể có tác dụng thẩm thấu nước, nở to ra và làm tăng khối lượng bã
thải. Nó kích thích nhu động ruột non, ruột già co bóp mạnh làm tăng sự bài tiết và
chống táo bón một cách hiệu qu
ả. Mặt khác, chất xơ hòa tan khi được đưa vào lòng
ruột sẽ làm gia tăng sự lên men của hệ vi sinh vật có lợi cho đường ruột, đặc biệt là
Lactobacillus và Bifidus.
 Ngăn ngừa béo phì

18
Đối với những người mắc chứng béo phì, khi tăng hàm lượng chất xơ trong khẩu phần
ăn hàng ngày, đặc biệt là chất xơ hòa tan cho thấy có sự giảm đáng kể chất béo dư
thừa. Vì chất xơ dạng sợi thường có kích thước lớn nên khi ăn gây cảm giác chóng no
hơn nữa, nó chứa ít chất béo, trong dạ dầy chất xơ thường có dạng gel, vì vậy làm

chậm quá trình hấp thụ chất dinh d
ưỡng của hệ tiêu hóa, gây cảm giác no lâu nhờ đó
giảm nhu câu ăn của người bệnh.
Khi bị lên men bởi hệ vi sinh vật đường ruột, chất xơ hòa tan sinh ra một nguồn năng
lượng rất thấp 1Kcal/g, tuy nhiên vẫn đảm bảo cảm giác no nhờ khả năng trương nở
khi thẩm thấu nước, mặt khác với độ ngọt gần như bằng không nên không gây tích mỡ
tại các mô mỡ, do đ
ó mang lại hiệu quả rất cao cho việc ngăn ngừa bệnh béo phì.
 Các tác dụng khác
Các oligosaccharit có các chức năng sinh lý khác nhau. Con người không thể
tiêu hóa oligosaccharit bởi vì cơ thể chúng ta không sinh ra các enzim cần thiết để
chuyển hóa chúng. Thay vào đó chúng được lên men và được tiêu thụ bởi các vi khuẩn
đường ruột có lợi (Bifidobacteria) trong ruột kết. Vì vậy, oligosaccharit được coi là
“tiền chất kháng sinh” bởi vì chúng kích thích sự phát triển của vi khuẩn có ích (còn
gọi là các vi khuẩn Probiotic), làm tăng cường s
ự khỏe mạnh của hệ tiêu hóa, cân bằng
các vi sinh vật có lợi và có hại. Trong quá trình đồng hóa oligosaccharit, nhờ các vi
khuẩn ở ruột kết tạo ra các axit béo mạch ngắn, làm tăng sự hấp thụ canxi và magie
đồng thời kích thích sự phát triển các vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa [19; 25; 30;
40].
Ngoài các tác dụng trên, việc lên men của chất xơ hòa tan trong ruột còn hỗ trợ
hiệu quả cho việc tăng hấp thu canxi, magiê đồng thời sản sinh ra nhiều butyrat, là một
nguồ
n năng lượng quan trọng cung cấp cho cơ thể và cho các tế bào của hệ miễn dịch,
và các kháng thể IgA trong thành ruột, giúp ức chế khả năng phát triển của các vi
khuẩn gây bệnh đường ruột.
Bên cạnh đó, do làm giảm thời gian thức ăn lưu lại trong ruột nên chất xơ cũng
có tác dụng giải độc. Các nghiên cứu dịch tễ học cho hay lượng chất xơ trong khẩu
phần ă
n tỷ lệ nghịch với số ca bị tử vong do ung thư ruột kết. Việc bổ sung chất xơ

trong khẩu phần ăn cũng có tác dụng làm giảm hoặc kiểm soát được triệu chứng rối
loạn đường ruột do sình hơi như bệnh ruột thừa, sỏi mật, táo bón. Ở các nước có thói
quen sử dụng nhiều chất xơ trong bữa ăn, số lượng người mắ
c các chứng bệnh như:
ung thư ruột, bệnh tiểu đường và các bệnh liên quan đến động mạch vành ít hơn rất
nhiều so với các nước phương Tây.



19
I.7 Nhu cầu chất xơ của con người

Nhu cầu tiêu thụ chất xơ hàng ngày của con người phụ thuộc rất nhiều vào tuối tác và
giới tính và thói quen ăn uống của từng Quốc gia. Năm 1993, Ủy ban Châu Âu đưa ra
mức tiêu thụ chất xơ thực phẩm cho các nước thành viên trong khối cộng đồng chung
Châu Âu là từ 21- 25,3g/ngày. Người Mỹ trung bình một ngày tiêu thụ 14g chất xơ, ít
hơn mức được khuyến cáo. Năm 2005, trong sách vi
ết về khẩu phần ăn của người Mỹ
qui định, sử dụng 14g chất xơ/1000calo tiêu thụ. Như vậy, nếu một bữa ăn tiêu thụ
2500 calo, cần xấp xỉ 35g chất xơ. Dupin (1992) cho rằng người Pháp tiêu thụ 30 -40g
chất xơ /ngày. Một vài nước khác như: Đan Mạch, Thuỵ Sỹ có mức tiêu thụ chất xơ
thấp hơn, khoảng 25 -30g/ngày.
Đối với các nước kém phát triể
n lượng tiêu thụ khoảng 10 - 40 g/người/ngày chủ yếu
từ nguồn tinh bột, các loại ngũ cốc, rau họ đậu. Hội những người mắc bệnh tim mạch ở
Úc khuyến cáo mỗi người, mỗi ngày nên tiêu thụ vào khoảng 30 gram chất xơ. Theo
các chuyên gia Úc, trẻ nhỏ nên ăn khoảng 10 gam chất xơ mỗi ngày và cứ tăng thêm 1
tuổi thì nên bổ sung thêm 1 gam chất này. Đối với người cao tuổi, cùng với tuổi tác, hệ
tiêu hóa dần dần lão hóa nên việc bổ sung chất xơ trong khẩu phần thức ăn cũng đặc
biệt quan trọng.

Năm 2002, Ủy ban thực phẩm và dinh dưỡng thuộc hội đồng nghiên cứu hàn lâm khoa
học Quốc gia (Mỹ) đã ban hành qui định về việc bổ sung chất xơ vào thực phầm (bảng
1.4; 1.5).
Bảng 1.5. Mức tiêu thụ chất xơ thực phẩm ở một số quốc gia
(Cho và cộng sự, 1999)
Quốc
gia
Mức tiêu thụ Chủng
loại
Tổ chức qui định
27-40g TDF Thế
giới
16 -24g NSP
Tổ chức Y tế thế giới
Pháp 25 -30g DF Chuyên gia nghiên cứu về ruột của Pháp
Bỉ 26 -38g (nam giới)
19 -28 g (nữ giới)
DF Uỷ ban Quốc gia về dinh dưỡng
Anh 18g NSP Ban sức khoẻ cộng đồng
Đức 30g DF Hiệp hội dinh dưỡng Đức
Ý 19g TDF Viện dinh dưỡng Quốc gia
Mỹ 25g/2000 Kcal (Người lớn)
3 -20g (tuỳ thuộc lứa tuổi)
0,5g/BDW đến 25g/ngày (thanh niên)
DF Tổ chức sức khỏe Mỹ
Nhật 20 -25g TDF Bộ sức khoẻ và phúc lợi xã hội
Trong đó: DF: Chất xơ thực phẩm; TDF: Chất xơ tổng số; NSP: Polysacarit không phải tinh bột

20
Bảng 1.6. Nhu cầu sử dụng chất xơ theo độ tuổi và giới tính
Độ tuổi g chất xơ /ngày Độ tuổi g chất xơ /ngày
Trẻ em Phụ nữ mang thai
1-3 tuổi 19 ≤ 18 tuổi 28
4 -8 tuổi 25 18 + tuổi 28
Đàn ông Phụ nữ
9 -13 31 9 -13 26
14 – 18 38 14 - 18 26
19 – 50 38 19 – 50 25
51 + tuổi 30 51 + tuổi 21
Phụ nữ đang thời kỳ cho con bú
≤ 18 tuổi 29 18 + tuổi 29

I.8. Ứng dụng chất xơ trong chế biến thực phẩm
Chất xơ là những chất bền với nhiệt và duy trì sự ổn định trong suốt quá trình chế biến
thậm chí cả khi các thành phần đạt đến nhiệt độ sôi (trong sản xuất kẹo, bánh nướng,
hay ép đùn). Trong môi trường axit, chất xơ khá bền vững, vì vậy chúng còn được
dùng để bổ sung vào nước ép quả, hàm lượng chất xơ trong s
ản phẩm được duy trì ổn
định sau vài tháng tàng trữ. Trong chế biến thực phẩm, chất xơ được bổ sung vào với
mục đích làm tăng hàm lượng chất xơ. Chúng có thể được bổ sung vào nhiều loại sản
phẩm khác nhau như: Các loại đồ uống, kẹo, bánh nướng, các sản phẩm sữa, sản phẩm
chế biến từ ngũ cốc, các loại quả chế biến, các thực ph
ẩm bổ sung, các sản phẩm dinh
dưỡng đặc biệt. Chất xơ có thể được thêm vào với một lượng khá lớn mà không ảnh
hưởng đến tính chất lưu biến, mầu sắc và mùi vị của sản phẩm.
Bảng 1.8. Một số ứng dụng của chất xơ trong sản phẩm thực phẩm
Ứng dụng Chức năng Số lượng
trong sản

phẩm cuối
(g/kg)
Ước tính tiêu thụ
sản phẩm tương
đương ở Châu Âu
(g/người/ngày)
Ước tính tiêu thụ
sản phẩm tương
đương ở Anh
(g/người/ngày)
Sữa chua uống Chất ổn định 1-5 0,68 0,78
Đồ tráng miệng Chất nhũ tương 1-30 2,5 2,1
Các loại bánh
nướng
Chất đông đặc 1-10 18,56 55
Mỳ sợi Tác nhân chống dính 1-10 5,17 35
Cơm Tác nhân chống dính
Thực phẩm
đông lạnh
Tác nhân chống dính 0,5-10 12,8 43
Jelly Tác nhân chống dính 1-10 2,45 -
Kẹo
Chất ổn định, chất
đông đặc
1-10 3,48 7,14


21
CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM

II.1. Nguyên vật liệu thiết bị, dụng cụ và hóa chất

II.1.1 Nguyên liệu
- Bã dứa được thu mua từ nhà máy đồ hộp xuất khẩu Đồng Giao (Thanh Hóa).
- Vỏ chanh dây được thu mua từ nhà máy đồ hộp Tân Bình, tp. Hồ Chí Minh.
- Cám gạo được thu mua từ cơ sở xay xát gạo ở Tiền Giang và Hà Tây.

II.1.2 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm
- Cân phân tích
- Bộ c
ất Soxhlet
- Bể ổn nhiệt + máy lắc
- Máy li tâm
- Máy so mầu UV/Vis
- Hệ sắc ký khí lỏng cao áp (HPLC) và Sắc ký bản mỏng (TLC)
- Tủ sấy
- Máy sấy đối lưu tuần hoàn nhiệt
- Máy sấy phun
- Máy sấy lạnh khô (Free dryer)
- Máy nghiền

II.1.3. Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu
- Hóa chất dùng cho xử lý Ethanol 99%v/v, Axít HCl, NaOH
- Hóa chất dùng cho phân tích: Fe
2
(SO
4
)
3;
KMnO

4;
CuSO
4;
Potassium sodium
tartate ; (Rochelle salt); Thuốc thử Folin-Ciocalteau (Merck) ; Natri acetat ;
Na
2
CO
3
; Kali tetrate; NaHCO
3
v.v
- Các đường chuẩn: glucoza, xyloza, galactoza, xylooligosacharit,
galactooligosaccharit.
- Các hóa chất kiểm tra vi sinh vật: Cao nấm men; Malt extract; Pepton; Cao thịt
; Muối ăn; Cao gan; Thạch.
- Các chế phẩm enzim của Novo: Neutrase, Celluclast, Xylanase, Termamyl.

II.2. Phương pháp
II.2.1 Phương pháp xây dựng qui trình thu hồi IDF và SDF
Các bước xây dựng qui trình:

22
1. Khảo sát, đánh giá, lựa chọn các yếu tố thực nghiệm chính của qui trình, bao gồm:
khảo sát thành phần nguyện liệu, phương pháp xử lý nguyên liệu, khảo sát ảnh hưởng
của các yếu tố (độ pH, nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ axit, nồng độ enzym), lựa chọn phương
pháp sấy.
2. Thử nghiệm, đánh giá chất lượng sản phẩm
3. Xây dựng qui trình chính thức.
II.2.1.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu

- Thu thập các lọai nguyên liệu
- Xác định thành phần các loại nguyên liệu và so sánh hàm lượng chất xơ trong
các loại nguyên liệu.
- Kết quả nhằm định hướng phương pháp xử lý nguyên liệu tiếp theo.
II.2.1.2
Phương pháp xử lý nguyên liệu
Nguyện tắc
- Nghiên cứu loại bỏ dịch quả trong bã dứa bằng phương pháp chần, ép, tẩy trắng,
sấy 100
0
C/6 giờ [40 ; 42]
- Nghiên cứu phương pháp xử lý vỏ chanh dây: Chần khối vỏ chanh dây trong 5
phút ở 100
0
C bằng dung dịch axít xitric 5% nhằm vô hoạt polyphenoloxidase
[42]. Ép tách nước và sấy ở nhiệt độ 90
0
C/6 giờ [40]. Vỏ quả sau khi sấy khô
được nghiền nhỏ bằng máy nghiền búa, rây qua rây có kích thước lỗ sàng 1mm
và 2mm.
- Tiến hành loại bỏ lipit khỏi cám gạo trong bình Soxhlet sử dụng dung môi hexan
và ethanol [41].
II.2.1.3
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thu hồi IDF và SDF
Nguyên tắc:
- Điều chỉnh pH để phá vỡ điểm đẳng điện của nguyên liệu nhằm làm phân ly
các chất tan.
- Sử dụng pH axit hoặc enzym với thời gian và nhiệt độ thích hợp đủ để chuyển
hóa các chất không tan thành dạng hòa tan.
- Tách và thu hồi chất xơ không tan (chủ yếu là xenlulo và hemixenlulo), sấy loại

nước ta có IDF.
- Ph
ần dịch trong thu được sau khi tách chất xơ không tan được cô đặc, sấy loại
nước bằng các kỹ thuật sấy thông thường, ta có SDF.
II.2.1.4 Lựa chọn phương pháp thủy phân
 Phương pháp thủy phân axit loãng kết hợp với nhiệt độ cao
Đây là công nghệ cổ nhất để thủy phân các mô thực vật. Thường sử dụng dung
dịch axit sulfuric nồng độ 1% phản ứng liên tục ở nhiệt độ cao. Trong môi trường axit