Tận dụng và xử lý phế phụ liệu rượu vang từ thanh long đỏ

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
Viện Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm

  

XỬ LÝ PHẾ PHỤ LIỆU
NỘI DUNG TIỂU LUẬN

TẬN DỤNG VÀ XỬ LÝ PHẾ PHỤ
LIỆU RƯỢU VANG TỪ THANH
LONG ĐỎ
GVHD: LÊ HƯƠNG THỦY
SINH VIÊN THỰC HIỆN

MSSV

Lê Thị Cẩm Giang

13008441

Lê Minh Kiệt

13022331

Phan Thị Anh Khoa

13015931

Lê Thị Hằng

13025761

Lâm Thị Mỹ Huyền

13015161

L

LỚP: DHTP9A

TP. HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2017


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất rượu thanh long đỏ
Hình 2.2. Các dạng sản phẩm chất màu betacyanin từ củ cải đường
Hình 2.3.: Sự kìm hãm tế bào ung thư melanin B16F10 khi nuôi trong dịch trích
từ thịt và vỏ trái thanh long (a) và betanin(b)
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bột màu bentacyanin từ vỏ thanh long
Hình 3.2: Tủ sấy dụng cụ
Hình 3.3: Bể siêu âm
Hình 3.4: Thiết bị cô quay
Hình 3.4 Quang kế UV-Vis
Hình 3.6:Cấu tạo máy sấy phun
Hình 3.7.Hệ thống sấy phun (A) hai giai đoạn; (B): Có sử dụng băng tải

3

Hình 3.8: Sơ đồ quy trình thu nhận chế phẩm invertase từ bã nấm men
Hình 3.9: Tank chứa bã men
Hình 3.10:Máy ly tâm lọc
Hình 3.11. Sơ đồ quy trình sản xuất men khô và men tinh khiết từ bã nấm men
Hình 3.12:Máy sấy thăng hoa
Hình 3.13: Sơ đồ quy trình sản xuất thức ăn gia súc
Hình 3.14.Cân và đóng bao

Hình 3.15.Viên thành phẩm

Hình 3.16:Máy nghiền nhỏ giọt
Hình 3.17:Máy đảo trộn nằm ngang
Hình 3.18 :a.Thiết bị tạo viên

b. Thiết bị làm lạnh

Hình 3.19. Sơ đồ sản xuất dầu thực vật từ hạt thanh long
Hình 3.20: Thiết bị nghiền
Hình 3.21: Thiết bị chưng sấy
Hình 3.22: Thiết bị ép dầu
Hình 3.23: Sơ đồ quy trình sản xuất dầu
Hình 3.24. Mô hình bể thu gom
Hình 3.25. Mô hình bể điều hòa
Hình 3.26. Mô hình bể keo tụ
Hình 3.27. Mô hình bể lắng sơ cấp
Hình 3.28. Mô hình bể Aerotank

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần của vỏ thanh long

Bảng 2.2: Tính chất hóa lý của vỏ thanh long
Bảng 2. 3: Thành phần các poly saccharide trong vỏ thanh long
Bảng 2.4: Thành phần hóa học của nấm men
Bảng 2.5: Thành phần acid béo ( so với tổng acid béo) trong hạt của hai loại
Hylocerreuss polyrhizus và Hylocerreuss undatus
Bảng 2. 6: Thành phần tocopherol, acid phenolic và phytosterol của hạt thanh
long
Bảng 2. 7: Thành phần phân tích của men sấy khô
Bảng 2.8: Thành phần các vitamine trong Yeast extrac
Bảng 2.9:Thành phần chính của Yeast extract

5


Bảng 2.10:Thành phần các amino acid trong Yeast extract

7


1. TỔNG QUAN PHẾ PHỤ LIỆU TRONG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT RƯỢU THANH LONG ĐỎ
1.1.Tổng quan về hiện trạng xử lý, khối lượng và xu hướng tận dụng phế phụ liệu
vỏ thanh long và hạt thanh long
1.1.1. Hiện trạng xử lý
Việt Nam được đánh giá là một trong 4 quốc gia có trái thanh long nhiều nhất thế
giới. Hiện nay ở nước ta có hai vùng trồng thanh long xuất khẩu chính của cả nước là
Chợ Gạo (Tiền Giang) và Bình Thuận, trong đó Bình Thuận là tỉnh đứng đầu cả nước
về trái thanh long cả về sản lượng, diện tích, năng suất và chất lượng. Tổng diện tích
trồng thanh long của hai vùng này là 14 nghìn hecta, chiếm trên 90% tổng diện tích cả
nước.

Những năm gần đây thanh long luôn là loại trái cây có kim ngạch xuất khẩu ổn
định. Thanh long là một trong 40 mặt hàng xuất khẩu lợi thế của quốc gia đã được
Chính Phủ phê duyệt. Do đặc điểm khí hậu thuận lợi, thanh long ở Bình Thuận có thể
đạt năng suất tới 25 tấn/hecta. Chỉ tính riêng Bình Thuận, năm 2006 tổng sản lượng
trái thanh long đạt 130 nghìn tấn, trong đó xuất khẩu đạt 23 nghìn tấn thu về kim
ngạch gần 14 triệu USD. Hiện nay, Bình Thuận đã phát triển diện tích thanh long lên
đến gần 10 nghìn hecta.
Thanh long nước ta được xuất khẩu sang trên 20 thị trường trong đó các thị trường
lớn là Đài Loan, Trung Quốc, Hồng Kông, Singapore, Malaysia, Thái Lan… và một
số nước châu Âu. Thị trường châu Âu dù mới thâm nhập nhưng có triển vọng phát
triển, nhất là ở các nước Hà Lan, Pháp, Đức, Anh. Để tăng và mở rộng cũng như xâm
nhập vào nhiều thị trường hơn nữa thì Việt Nam đã xây dựng dự án GAP. Dự án thanh
long GAP đang hợp tác với các hộ trồng, nhà xuất khẩu và các cơ quan nhà nước nỗ
lực đạt chứng nhận EuroGAP và xây dựng chiến lược quảng bá để đẩy mạnh xuất
khẩu cũng như củng cố thương hiệu thanh long chất lượng cao của Việt Nam.
Nói tóm lại việc trồng cây thanh long, cùng với việc sản xuất các sản phẩm từ
thanh long luôn được quan tâm, đẩy mạnh, và nghiên cứu phát triển thương hiệu cũng
như đa dạng hóa các loại sản phẩm từ thanh long. Trái lại thì gần thì việc xử lý phế
phụ liệu vỏ thanh long,cũng như hạt thanh long từ các quy trình xuất các sản phẩm từ
thanh long chưa được quan tâm cao; và chỉ dừng lại ở mức độ với 1 vài bài nghiên
cứu về tách chiếc một vài chất từ vỏ và hạt.

9


1.1.2. Khối lượng vỏ thanh long
Từ trái thanh long có thể thu được từ 70÷80% phần có thể ăn được. Như vậy chỉ
tính riêng Bình Thuận, năm 2006 tổng sản lượng trái thanh long đạt 130 nghìn
tấn,điều này cũng tương đương với nghĩa sẽ có từ 26÷ 39 nghìn tấn vỏ được thải bỏ
ra từ trái thanh long trong năm này. Sản lượng Thanh Long của Bình Thuận đến

2015-2020 khoảng 390.000-400.000 tấn, việc cung cấp nguyên liệu cho chế biến
thuận lợi, như vậy sẽ có trung bình từ 79÷ 118.5 tấn vỏ (chưa tính những vùng khác
có trồng thanh long) .
1.1.3. Xu hướng tận dụng phế phụ liệu
Hiện nay song song với việc phát triển các sản phẩm chế biến từ thanh long, vấn đề
nghiên cứu thu hồi chất màu betacyanin có trong vỏ thanh long nhằm ứng dụng trong
công nghiệp thực phẩm là rất cần thiết; cũng như nghiên cứu trích ly đàu từ hạt thanh
long và nhiên cứu tách chiếc chất chống oxy hóa từ vỏ thanh long.
1.2.Tổng quan về hiện trạng xử lý, khối lượng và xu hướng tận dụng phế phụ liệu
từ quá trình lên men
Nấm men bia thuộc loài Saccharomyces cerevisiae, có hoạt tính enzyme invertase
này thường tập trung chủ yếu trong lớp không gian chu chất của tế bào nấm men
.Ngành công nghiệp sản xuất bia hàng năm thải ra một lượng rất lớn bã nấm men bia.
Trung bình sản xuất 100 lít bia sẽ thu được 2 lít bã nấm men với độẩm 88%. Hiện nay,
bã nấm men bia được sử dụng để sản xuất bột chiết nấm men (yeast extract) hoặc làm
thức ăn gia súc .Sản xuất chế phẩm invertase từ bã nấm men bia là một hướng nghiên
cứu mới tại Việt Nam. Trong công nghiệp thực phẩm như sản xuất nước giải khát,
kẹo... chế phẩm invertase thường được sử dụng để thủy phân đường sucrose tạo sản
phẩm đường nghịch đảo . Dung dịch đường nghịch đảo có độ ngọt cao hơn và ít bị
hiện tượng tái kết tinh đường hơn so với dịch đường sucrose .
Nấm men sử dụng trong sản xuất rượu thanh long đỏ thường dùng là nấm men
saccharomyces và thường xử dụng khoảng 20g/ L dịch [14]. Sau quá trình lên men
chính bã nấm men và bã thanh long sẽ được tách bỏ khỏi dịch lên men. Những bã men
này giàu protein , do vậy có thể nghiên cứu thu nhận chế phẩm invertase từ bã nấm
men này; hoặc có thể sản xuất men khô và men tinh khiết . Hiện hiên người đang
ngiên cưu để thu nhận chế phẩm invertase để làm nước chấm.
1.3.Tổng quan về hiện trạng xử lý, khối lượng và xu hướng tận dụng nước thải từ
các nơi sản xuất bia rượu
Bia được sản xuất tại Việt Nam cách đây trên 100 năm tại nhà máy Bia Sài Gòn và nhà
máy Bia Hà Nội. Hiện nay do nhu cầu của thị trường, chỉ trong một thời gian ngắn,

ngành sản xuất bia có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư vàmở
11


rộng các nhà máy bia có từ trước và xây dựng các nhà máy bia mới thuộc Trung ương
và địa phương, các nhà máy liên doanh với các hãng bia nước ngoài.
Hiện nay, cả nước có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ sở sản xuất bia với tổng
năng lực sản xuất đạt trên 800 triệu lít/năm. Trong số đó, bia địa phương sản xuất ở
311 cơ sở (chiếm 97,18% số cơ sở) nhưng sản lượng chỉ chiếm 37,41% sản lượng bia
cả nước (đạt 231 triệu lít) và đạt 60,73% công suất thiết kế. Công nghiệp sản xuất bia
đang là ngành tạo ra nguồn thu lớn cho ngân sách nhà nước và có hiệu quả kinh tế, vì
vậy trong mấy năm qua sản xuất bia đã có những bước phát triển khá nhanh. Do mức
sống tăng, mức tiêu dùng bia ngày càng cao. Năm 2000 có khoảng 81 triệu người và
đến năm 2005 có thể là 89 triệu người dùng bia. Do vậy mức tiêu thụ bình quân theo
đầu người vào năm 2005 dự kiến đạt 17 lít/người/năm (sản lượng bia đạt khoảng 1.500
triệu lít, tăng gấp 2 lần so với năm 2000). Bình quân lượng bia tăng 20% mỗi năm.
Công nghiệp sản xuất bia tạo nên một lượng lớn nước thải xả vào môi trường. Hiện
nay tiêu chuẩn nước thải tạo thành trong quá trình sản xuất bia là 8-14 l nước thải/lít
bia, phụ thuộc vào công nghệ và các loại bia sản xuất. Các loại nước thải này chứa
hàm lượng lớn các chất lơ lửng, COD và BOD dễ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy các
loại nước thải này cần phải xử lý trước khi xả ra nguồn nước tiếp nhận.

13


2. CÁC PHẾ PHỤ LIỆU TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG
THANH LONG ĐỎ
2.1. Quy trình sản xuất rượu vag thanh long đỏ
Thanh long
Vỏ

Xử lý sơ bộ

Ép
Xử lý pectinase
Đường, nước

Phối trộn

Bã
Enzim pectinase
Chất kích thích men

Thanh trùng
Làm lạnh
Nấm men

Lên men chính

Tách cặn

Bã

Lên men phụ
Tách cặn

Bã

Tàng trữ, lắng

Đóng chai

Sản phẩm

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất rượu thanh long đỏ

15


2.2. Các thành phần phế phụ liệu – Phân loại – Tính chất các phế phụ liệu
2.2.1. Các phế phụ liệu trong sản xuất rượu thanh long đỏ
Các phế phụ liệu trong sản xuất rượu thanh long đỏ gồm có như sau:
Vỏ thanh long trong quá trình xử lý sơ bộ
Trong quá trình tách cặn của lên men chính và lên men phụ có các phế phụ liệu
như: bã nấm men, bã trái thanh long ( thịt và hạt)
Nước thải trong sản xuất , như ở các công đoạn lên men chính và lên men phụ,
công đoạn thành phẩm và các công đoạn khác…
2.2.2. Phân loại- Tính chất của các phế phụ liệu
2.2.2.1Vỏ thanh long
Nghiên cứu trên thành phần tính chất hóa lý của vỏ thanh long (Hylocerreuss
polyrhizus) của các tác giả: Jamilah, B.Shu, C.E, Kharidah, M., Dzulkifly, M.A. và
Noranizan, A. (2011). Kết quả là vỏ chiếm khoảng 22% so với khối lượng toàn bộ trái,
được bỏ đi trong quá trình chế biến. Hàm ẩm khoảng 92.7% và chứa các chất rắn hòa
tan, protein, tro, chất béo.
Vỏ chứa hàm lượng cao sắc tố bentacyanin (150.46 mg/100g) và pectin (10.8%),
phát hiện có đường glucose, maltose và fructose nhưng không phát hiện sucrose và
galactose. Vỏ chứa nhiều chất sơ hòa tan và không tan, với tỷ lệ của chất xơ không hòa
tan so với chất sơ hòa tan là 3.8: 1.0
Bảng 2.1. Thành phần của vỏ thanh long
Tính chất

Gía trị (%)

Ẩm

92.65 ÷ 1.10

Protein

0.95 ÷ 0.15

Béo

0.10 ÷ 0.04

Tro

0.10 ÷ 0.01

Carbohydrate

6.20 ÷ 0.09

Bảng 2.2: Tính chất hóa lý của vỏ thanh long
Tính chất
Giá trị
Ph
5.06 0.01
0
Brix (TSS)

6.000.00
-1
Độ aix (Gl )
0.190.04
Betacyanin (mg/100g vỏ khô)
150.462.19
Nồng độ axit hữu cơ (%)
Oxalic
0.80
Citric
0.08
Malic
0.64

17


Succinic
Fumaric
Total acid

0.19
0.01
1.72

Bảng 2. 3: Thành phần các poly saccharide trong vỏ thanh long
Thành phần

Hàm lượng (%)

1.Pectin

10.17 ÷ 0.01

2.Starch

11.07 ÷ 0.03

3.Cellolose

9.25 ÷ 1.33

4.Lignin

37.18 ÷ 1.02

5.Sugars
-

Glucose

4.15 ÷ 0.03

-

Maltose

3.37 ÷ 0.01

-

Fructose

0.86 ÷ 0.02

-

Sucrose

Không phát hiện

-

Glactose

Không phát hiện

Total sugar

8.38
69.30 ÷ 0.53

6.Total dietary fiber
-

Insoluble

56.50 ÷ 0.20

-

Soluble

14.82 ÷ 0.42

2.2.2.2Nấm men ( Saccharomyces)
Men là một phế phẩm của sản xuất, được nằm lại trong thùng lên men, các hầm
chuawc sau khi lên men chính và lên men phụ. Nấm men dùng trong sản xuất rượu
thanh long đỏ có giá trị dinh dưỡng cao, và hàm lượng đáng chú ý của nấm men là
protein

Bảng 2.4: Thành phần hóa học của nấm men
Thành phần

Hàm lượng (%)

Nước

75

Chất chứa nito

14

Lipit

0.75

Chất hòa tan không chứa nito

8.25

Tro

2

19


Tính chất của nấm men: Trong sản xuất rượu thanh long đỏ thường xử dụng nấm
men Saccharomyces. Nấm men này thường có hai loại với tính chất như sau:
Nấm men nổi ( Saccharomyces cerevisies)

Nấm
men
carlbergensis)

chìm

(Saccharomyces

Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi
thường dính lại với nhau tạo thành như đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ
chuỗi các tế bào nấm men còn hình dạng yếu là hình cầu.
chủ yếu hình cầu hoặc ovan với kích thước
7 – 10 μ
Quá trình trao đổi chất của nấm men nổi Quá trình trao đổi chất của nấm men chìm
xảy ra mạnh trong quá trình hô hấp  sinh chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men
khối thu được nhiều hơn nấm men chìm.
chỉ sử dụng được 1/3 đường raffinoza

có thể sử dụng hoàn toàn đường raffinoza
Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu
hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.

Nấm men nổi nổi lên bề mặt dịch trong và Nấm men chìm lắng xuống đáy thiết bị khi
cuối quá trình lên men chính
kết thúc lên men chính.
Có 2 loại tuỳ thuộc khả năng kết lắng của
nó là nấm men bụi và nấm men kết bông.
Nấm men nổi lên men ở 14 - 250C.

Nấm men chìm có thể lên men 4 - 120C

S. cerevisiae không chứa gen MEL do đó Ở loài S. carlsbergensis có chứa các gen
không chuyển hoá được đường melibioza.
MEL. Các gen này tạo ra enzym ngoại bào
là a- galactosidaza (melibiaza) có khả năng
Có thể phát triển ở 370C
chuyển hoá đường melibioza.
Không thể phát triển ở 370C.
Khả năng tạo bào tử của nấm men chìm lâu
hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
2.2.2.3.Hạt thanh long
Nghiên cứu trên thành phần acid béo từ dầu trích từ hạt thanh long năm 2009 của
Abudul Aziz Ariffin và cộng sự cho thấy: Acid béo không thay thế linoleic và linolenic
chiếm một trăm đáng kể trong các acid béo không no từ dầu trích ly từ hạt thanh long.
Acid béo không thay thế là những acid quan trọng là những chất cần thiết cho sự trao
đổi chất ở động vật mà không thể tổng họp trong điều kiện in vivo.
Cả hai loại thanh long (Hylocerreuss polyrhizus và Hylocerreuss undatus) chứa

khoảng 50% acid béo không thay thế ( C18:2 (48%) và C18:3 (1.5%)) trong dầu trích
ly từ hạt trái thanh long. Acid linoleic, acid oleic và acid panmitic là 3 thành phần chủ
yếu trong hạt của hai loại thanh long.

21


Bảng 2.5: Thành phần acid béo ( so với tổng acid béo) trong hạt của hai loại
Hylocerreuss polyrhizus và Hylocerreuss undatus

Một kết quả nghiên cứu trên hạt trái thanh long của hai loài này năm 2010 sau đó
của Abdul Aziz Ariffin và cộng sự công bố thành phần của phytosterol và phenolic.
Trong nhóm tocopherol -tocopherol chiếm khoảng 73% trong hạt thanh long ruột
đỏ, và khoảng 65% trong thanh long ruột trắng. -tocopherol là tocopherol chính là dầu
olive (~93%). Dầu hướng dương (~96%), trong khi -tcoopherol chiếm ưu thế trong
dầu nành (~63%), và dầu cây cải dầu (~63%) (Degreyt, 1998). Nói chung, -tocopherol
chứa hơn 60% hàm lượng vitamin E với phần lớn dầu thực vật, trừ vài ngoại lệ như
dầu cọ.

Bảng 2. 6: Thành phần tocopherol, acid phenolic và phytosterol của hạt thanh
long

23


2.2.2.3Nước thải
Nước thải trong quy trình sản xuất rượu thanh long đỏ có thể được chia ra theo các
công đoạn như sau:
- Ở công đoạn lên men chính và lên men, nước thải ở đây sẽ chứa nhiều bã mengiàu protein và các chất khoáng ,vitamin, cũng như sắc tố màu đỏ của bã thanh long.
- Ở công đoạn thành phẩm: nước thải sẽ được thải ra từ các công đoạn như là lọc,

chiết block, rửa chai, thanh trùng chai…Nước thải này sẽ chứa các bột trợ lọc lẫn bã
men, lẫn rượu bị chảy ra ngoài.
- Ở các công đoạn khác, nước thải được thải ra từ các công đoạn phục vụ cho nhà
máy như là nước rửa bã, rửa thiết bị….
2.2.3. Hướng phát triển các sản phẩm mới tận dụng từ các phế phụ liệu trong sản
xuất rượu thanh long đỏ
2.2.3.1. Đối với phế phụ liệu vỏ thanh long
Trong vỏ thanh long có hàm lượng cao sắc tố bentacyanin: 150.46 mg/100g. Nó là
nhóm sắc tố betalain có màu đỏ - đỏ tím.
Betacyanin đơn giản nhất là betanidin được cấu tạo từ một đơn vị phân tử acid
betalamic liên kết với một phân tử cyclo-DOPA (Wyler và Dreiding, 1961).
 Tính chất vật lý và hóa học của betacyanin:
Sự tồn tại của hệ thống 6 nối đôi liên hợp trong betacyanin dẫn đến những tính
chất lý – hóa đặc trưng của hợp chất này.
Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc: Các phân tử betacyanin có khả năng hấp thụ bức
xạ khả kiến trong vùng từ 534 - 554 nm, tạo nên màu đỏ đến đỏ-tím.

25


Tính tan: Do phân tử chứa nhiều nhóm chức phân cực (- OH, - COOH, - NH) , các
sắc tố betacyanin đều dễ tan trong nước hay dung dịch etanol-nước,..
Tính không bền:
- Ảnh hưởng của pH:
Các betacyanin kém bền trong môi trường kiềm hay môi trường có hoạt độ nước
cao do bị thủy phân thành acid betalamic (có màu vàng) và amin (không màu):

Acid betalamic hình thành có thể tiếp tục bị phân hủy và mất màu:

Phân hủy tiếp

tục

Phản
Phảnứng sẫm
màu

sẫm

27


Ví dụ:

Trong môi trường kiềm betcyanin bị thủy phân giải phóng glucose và betanidin. Màu
sắc của betanin thay đổi theo pH như sau:
pH = 3,5 - 7,0: màu xanh lơ - đỏ (λmax = 537 nm). Đây là vùng pH mà betanin
bền màu nhất
pH < 3,5: màu tím-xanh lơ (λmax = 535 nm ở pH = 2)
pH > 7: màu tím-lơ đậm (λmax = 544 nm ở pH = 9).
Môi trường kiềm mạnh có thể làm betcyanin bị thủy phân thành betanidin (màu đỏ)
hay thành betaxanthin (màu vàng). Tuy nhiên, phản ứng thủy phân betacynin có tính
thuận nghịch. Khi thêm acid ascorbic, isoascorbic, metaphosphoric hoặc acid
gluconic vào dung dịch betanin bị thủy phân thì betcyanin được tái tạo trở lại và dung
dịch sẽ có màu sắc như ban đầu (Elbe và ctv., 1981; Bilyk và Howard, 1982)
Ảnh hưởng của ánh sáng, nhiệt, oxy không khí, độ ẩm:
Betacyanin bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng. Nhiệt độ càng cao thì tốc độ
phân hủy càng mạnh. Do đó, betacyanin thường chỉ dùng để tạo màu cho các thực
phẩm bảo quản lạnh như kem, sữa chua, thức uống từ sữa,…(Pasch và ctv., 1975).
Betcyanin cũng rất dễ bị oxy hóa khi có mặt trong các sàn phẩm có hàm lượng
nước cao hoặc chứa các ion kim loại (Ví dụ: Fe hay Cu). Các chất chống oxy hóa như

acid ascorbic và việc bao gói các sản phẩm có chứa betacyanin một cách thích hợp có
thể làm chậm quá trình lại. Tuy nhiên, betacynin không bị biến đổi khi thanh trùng sản
phẩm có chứa hàm lượng đường cao.
 Hướng phát triển sản phẩm mới tận dụng từ vỏ thanh long
Làm chất màu:
Như đã biết, các betalain/betacyanin mang lại sự đa dạng, phong phú về màu sắc
cho hoa của nhiều loài thực vật. Nhờ vậy, tạo nên sức hấp dẫn đối với các loải côn
trùng, giúp cho quá trình thụ phấn và phát tán hạt của thực vật được dễ dàng (Clement
và Mabry, 1996).
Nhờ có màu rất đẹp, các betalain được dụng làm chất màu trong công nghiệp
thực phẩm. Ở vùng Trung và Nam Mỹ từ lâu người dân địa phương từ lâu đã sử dụng
dịch chiết từ quả thanh long màu tím đỏ (Hylocereus polyrhizus) làm chất tạo màu
cho thực phẩm (Stintzing và ctv., 2002). Đặc biệt, betcyanin (chất màu có mã số
E162) được ứng dụng để tạo màu cho nhiều loại thực phẩm khác nhau như thịt, xúc

28


xích, thịt muối, kem lạnh, yaourt, các loại nước giải khát, các loại mứt, kẹo, các sản
phẩm từ cà chua,…
Trong quá trình bảo quản, thành phần betalain/betacyanin trong các dịch chiết sẽ
dần dần bị phân hủy do ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và hoạt độ nước. Do đó, các thực
phẩm chứa chất màu betalain dần dần bị phai màu hay mất màu tùy theo điều kiện
bảo quản. Do đó, các betalain/betacyanin có thể được thêm vào thực phẩm hay dược
phẩm để làm chỉ thị màu cho biết độ tươi hay độ mới của các sản phẩm này. Khi màu
của betalain bị chuyển thành màu nâu hay mất màu có nghĩa là các sản phẩm trên
được bảo quản không đúng cách và chất lượng đã bị biến đổi.
Nguồn betacyanin tự nhiên chủ yếu được khai thác thương mại hiện nay là củ
cải đường (Beta vulgaris). Dịch chiết betacyanin từ nguồn nguyên liêu này chứa
khoảng 95% betacyanin. Ngoài ra, cũng có một hàm lượng nhỏ sắc tố betaxanthin

(màu vàng), tuy nhiên màu này bị màu tím đỏ của betacyanin lấn át . Ngoài chất màu
betacyanin, dịch chiết củ cải đường còn có chứa các đường, muối hoặc các protein tự
nhiên. Do vậy, sau khi cô đặc, sản phẩm thô được tinh chế để loại bỏ các tạp chất này.
Ngoài ra, các acid thực phẩm (ví dụ: acid citric, lactic, L-ascorbic) có thể được thêm
vào làm tác nhân khống chế pH và chất ổn định. Sản phẩm betacyanin thương mại có
thể ở dưới dạng dịch chiết cô đặc hay ở dạng bột khô (bằng cách trộn chất mang thích
hợp với dịch chiết cô đặc rồi sấy phun). Các sản phẩm betacyanin thô và tinh chế đã
và đang được sử dụng rộng rãi làm phụ gia tạo màu với sản lượng hàng năm ở EU có
lúc lên đến gần 4000 tấn và đang có xu hướng ngày càng gia tăng.

Hình 2.2. Các dạng sản phẩm chất màu betacyanin từ củ cải đường
Hiện nay cũng có một số nghiên cứu sinh tổng hợp betacyanin bằng phương
pháp nuôi cấy mô sẹo tế bào củ cải đường (Mukundan và ctv., 1998, 2001; Akita và
ctv., 2002). Tuy vậy, sản phẩm chất màu thu được có giá thành quá cao nên không thể
ứng dụng thương mại.
Do dịch chiết củ cải đường có mùi đất và nồng độ nitrite và nitrate cao nên

29


không hấp dẫn người tiêu dùng nên gần đây đã xuất hiện xu hướng nghiên cứu chiết
betacyanin từ vỏ thanh long thay thế cho củ cải đường. Kết quả nghiên cứu cho thấy
đây cũng là nguồn betacyanin tiềm năng, có thể khai thác ứng dụng làm chất màu
thực phẩm.
Làm thực phẩm chức năng ngăn ngừa ung thư, chống xơ vữa động mạch; và
chất chống oxy hóa dùng cho thực phẩm.
Những nghiên cứu gần đây đã cho thấy củ cải đường là một trong 10 loại rau quả
có tác dụng oxy hóa mạnh nhất (Hanvorsen và ctv., 2002; Ou và ctv., 2002) và dịch
chiết củ cải đường có thể được sử dụng như là một phương thuốc ngăn ngừa ung thư
và chống xơ vữa động mạch. Điều này được giải thích là do củ cải đường chứa một

hàm lượng khá lớn betacyanin (300-600 mg/kg). Betacyanin có tác dụng như là một
chất chống oxy hóa nhờ khả năng bắt giữ các gốc tự do có thể làm đột biến tế bào và
gây ra những rối loạn trong sự trao đổi chất. Tác dụng chống oxy hóa rất tốt của
betacyanin cũng được giải thích bởi khả năng hấp thụ tốt betacyanin bởi thành ruột
non và sự gắn kết dễ dàng của betacyanin với màng tế bào do sự có mặt của nhóm
+

định chức cationic (-N H).
Thanh long còn được chú ý đến với hàm lượng các chất chống oxy hóa và có tính
kháng sinh. Kết quả nghiên cứu của Wu và cộng sự (2006) trên trái thanh long ruột đỏ
(H.polyrhizus) cho thấy:
Ở ruột và vỏ của thanh long có chứa một lượng đáng kể hợp chất phenolic, với
hàm lượng tương đương nhau. Kết quả đo bằng phép thử Folin-Ciocalteu cho thấy
tổng hàm lượng phenolic trong thịt trái là 42.4±0.04mg đương lượng acid galic/100g
khối lượng thịt trái, và trong vỏ trái là 39.7±5.39mg đương lượng acid galic
(GAE)/100g khối lượng vỏ. Hàm lượng flanoid trong thịt trái và vỏ không khác nhau
nhiều.
Quan hệ giữa hà lượng phenolic và khả năng chống oxy hóa của chúng trong vỏ
và thịt là quan hệ tuyến tính. Cơ chế chống oxy hóa của phenolic là bằng cách phản
ứng với góc tự do, tạo phức với xúc tác kim loại và lấy đi đi oxi. Betanin có nhóm
imino và nhóm hydroxyl góp phần tạo nên hoạt tính chống oxy hóa, có thể giải thích
một phần rằng vỏ có tính chất chống oxy hóa cao hơn là vì hàm lượng mức độ
betanin trong vỏ cao hơn. Hơn thế betanin cũng sẽ có ảnh hưởng lên hiệu quả kháng
sinh

30


Hình 2.3.: Sự kìm hãm tế bào ung thư melanin B16F10 khi nuôi trong dịch trích
từ thịt và vỏ trái thanh long (a) và betanin(b)

Nghiên cứu sử dụng vỏ quả thanh long sản xuất mứt nhuyễn
Nhóm nghiên cứu: Võ Thanh Tòng, Ngụy Lệ Hồng, Đàm Sao Mai, Viện Công
nghệ sinh học và thực phẩm đã nghiên cứu tìm ra ứng dụng mới của vỏ quả thanh
long, vốn là phế phẩm bị loại bỏ sau khi sử dụng. Nghiên cứu này sử dụng vỏ thanh
long làm nguyên liệu chính sản xuất mứt nhuyễn, vì vậy mang tính kinh tế cao. Mứt
quả sử dụng 0,3% enzyme pectinase, bổ sung 0,2% pectin cho kết quả cảm quan thị
hiếu cao. Sản phẩm hoàn toàn có thể phát triển theo quy mô công nghiệp.
Nghiên cứu ứng dụng vỏ quả thanh long để sản xuất mứt nhuyễn vừa làm tăng
giá trị thương phẩm của quả, vừa tạo ra một sản phẩm mới. Mứt nhuyễn là sản phẩm
được nhiều người ưa chuộng. Nó được chế biến từ quả tươi hoặc quả bán chế phẩm
nấu với đường đến độ khô 65-70%. Vỏ thanh long có hàm lượng pectin và betacyanin
cao rất phù hợp cho việc sản xuất mứt nhuyễn. Kết quả nghiên cứu đưa ra tỉ lệ thành
phần tối ưu cho việc chế biến mứt nhuyễn từ vỏ thanh long như sau: Ezyme pectinase
(0,3%) với thời gian xử lý 60 phút, nồng độ chất khô ban đầu của nguyên liệu (5055%), thời gian cô đặc (15-20 phút), hàm lượng pectin bổ sung (0,2%). Nhìn chung,
sản phẩm mứt nhuyễn vỏ thanh long chế biến theo quy trình trên đã đạt được một số
giá trình cảm quan về màu sắc, vị và cấu trúc. Điểm cảm quan thị hiếu sản phẩm nằm
ở mức tương đối thích.
2.2.3.2. Đối với phế phụ liệu bã nấm men
 Sản xuất men khô
Mục đích của việc sấy khô men tươi
Để giữ men không bị biến dạng hoặc lỏng
Giữ gìn và duy trì các thành phần của men

31


Giúp men đặc tính có thể bảo quản lâu dài
Giúp men có thêm đặc tính dễ sử dụng
Tăng cường tính chất có thể bảo quản lâu dài và tiêu diệt các vi khuẩn có hại.
Ứng dụng của men khô

Tại Nhật Bản, khoảng 1000 tấn men khô được sử dụng để làm thuốc dạng viên hoặc
bột, và người ta tính ra rằng giá trị cuối cùng của 1000 tấn men khô đó là vào khoảng
từ 3 đến 4 tỷ yên. Ngoài ra, men khô còn được sử dụng để làm nguyên liệu nuôi trồng,
nguyên liệu chế biến thực phẩm bổ dưỡng, hay là nguyên liệu chế biến thức ăn động
vật trên cạn và dưới nước.
Ngoài các tác dụng về thuốc hay dinh dưỡng nói trên,màng tế bào men được cấu tạo
từ gluagon và mannan, có tác dụng như sợi thực vật, tác dụng rất hữu hiệu, và người ta
đã từng công bố trong một thí nghiệp lên động vật rằng, nhờ vào khả năng tăng cường
miễn dịch , nó còn có tác dụng ngăn chặn bệnh ung thư.
Do xuất hiện thông tin, khi hòa lẫn sữa chua với men của rượu này, không những
không hề làm giảm lượng dinh dưỡng, người phát triển báo tốt, mà còn có tác dụng ăn
kiêng. Do vậy mà lượng tiêu thụ tăng hết sưc nhanh. Trong năm tài chính 2001, thực
phẩm dinh dưỡng là có doanh thu tăng nhanh nhất.
Bảng 2. 7: Thành phần phân tích của men sấy khô
Thành phần
Hàm lượng ( g/100g)
Protein
44.7
Total Fat
8
Total Carbonhydrates
28.7
Calories
414 cal/ 100g
Avaitable Lysin
2.7
Glucose
0.2
Sucrose
0.2

Crude Fiber
2.4
Moisture
5.0
Ash
5.4
Peosin Digestibility
91.8
(Willian Bio- Products)
 Sản xuất men chiết xuất
Men chiết xuất ngoài việc được ứng dụng làm chất dinh dưỡng, làm thuốc, chất
kích thích lên men các thành tố như acid amin, giấm ăn…, thuốc chữa các loại bệnh
động vật, nó còn được dùng làm gia vị tự nhiên để tăng thêm vị ngon của các món ăn.
Bản chất của quá trình sản xuất men chiết xuất chính là quá trình thủy phân nấm men
bánh mì hay phế liệu nấm men trong rượu này thành một hỗn hợp các chất như amino

32


acid, nucleotide, chuỗi peptide, protein, đường. vitamin và các hợp chất có vị thơm
ngon.
Giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất men chiết xuất là quá trình phá
vỡ vách tế bào nấm men. Có nhiều phương pháp để thực hiên như phương pháp hóa
học, phương pháp sử dụng enzyme hay cho nấm men tự nhiên phân trong môi trường
nước. Tuy nhiên người ta nhận thấy khi kết hợp nhiều phương pháp lại với nhau thì
thấy cho kết quả tốt hơn.
Một số sản phẩm tiêu biểu của men chiết xuất
Yeast extract được sản xuất bằng phương pháp tự phân hủy hay hóa giải của tế bào
nấm men trong rượu thanh long , tế bào nấm men bánh mì. Tuy nhiên, người ta thường
sản xuất nó từ nấm men bia ( hay men trong rượu thanh long đỏ) hơn, vì nấm men bia

được coi là nguyên liệu rẻ tiền hơn và có thể sản xuất với số lượng lớn. Yeast extract
được sản xuất từ nấm men bánh mì thường có hàm lượng carbohydrate cao hơn yeast
extract từ nấm men bia, nhưng hàm lượng protein lại thấp hơn. Yeast extra bao gồm
các hợp chất hòa tan của tế bào nấm men như : amino acid, nucleotide, peptide,
carbonhydrate, vitamin và đặc biệt là nguồn giàu vitamine và đặc biệt là nguồn giàu
vitamin B.
Bảng 2.8: Thành phần các vitamine trong Yeast extrac
Thành phần
Hàm lượng (g/g)
Thiamine (B1)
150
Riboflavin (B2)
60
Pyrdoxine (B5)
25
Cyanocobalamin (B12)
0.13
Pantothenic acid
40
Inóitol
2.8
Niacin
300
Biotin
0.13
Folic acid
0.33
(Sattake Kenji, 2002)
Bảng 2.9:Thành phần chính của Yeast extract
Thành phần

Hàm lượng (%)
Nito tổng
8- 12( tương đương 50-70%protein)
Nito amine
3.0 – 5.2
Carbohydrate
4 – 13
Lipd
Không có hoặc rất ít
(Satake Kenji, 2002)

Bảng 2.10:Thành phần các amino acid trong Yeast extract

33


2.2.3.3. Đối với phế phụ liệu hạt thanh long
2.2.3.4. Đối với phế phụ liệu nước thải

34


3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN PHẨM TỪ CÁC PHẾ PHỤ LIỆU CỦA
QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU THANH LONG ĐỎ
3.1. Quy trình sản xuất chất màu betacyanin từ vỏ thanh long
3.1.1.Quy trình sản xuất chất màu betacyanin từ vỏ thanh long
Vỏ thanh long phế thải

Xử lý thích hợp

Dung môi: etanol 40% (v/v) + vitamin C 0,01% (w/v)
Dmôi/N.Liệu: 20/1 (v/w)
Phương pháp chiết:
Siêu âm: 35 min/lần chiết; 450C ( hay: Ngâm chiết, t0phòng; 6 h/lầ
Chiết
Chiết 3 lần (trong tối)

Lọc
Dịch chiết betacyanin
Cô đuổi dung môi
(áp suất thấp; < 400C)
Dịch chiết betacyanin thô cô đặc

Tinh chế
Trộn với dung dịch maltodextrin

Sấy phun

35

Bột màu bentacyanin


Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sản xuất bột màu bentacyanin từ vỏ thanh long

3.1.2.Thuyết minh quy trình- Thông số kỹ thuật
Xử lý sơ bộ:
Vỏ thanh long đem cắt bỏ các phần không có màu đỏ (cuống, đầu, tai) và nạo bỏ
0
phần không màu bên trong. Sau đó, cắt thành miếng nhỏ, bảo quản lạnh (- 20 C) đến

khi chiết.
Thông số kỹ thuật:
- Đường kính miếng vỏ thah long: 2-3mm
0
- Nhiệt độ bảo quản: - 20 C
Giai đoạn chiết
Khi chiết cứ 1 kg vỏ thanh long tươi thì thêm vào 20 lít etanol 40% (v/v) chứa
0,01% (w/v) vitamin C. Tiến hành chiết betacyanin bằng cách siêu âm trong 35 phút
0
ở 45 C (hay ngâm ở nhiệt độ phòng trong 6 h). Sau thời gian trên, gạn lấy dịch chiết
và lặp lại quá trình trên thêm 2 lần nữa với phần bã còn lại. Tất cả các thao tác trên
đều thực hiện trong bóng tối.
Các dịch chiết betacyanin sau đó được gộp lại, lọc hút chân không để loại bỏ các tạp
chất lơ lửng.
Thông số kỹ thuật:
- Dung môi: etanol 40% (v/v) + vitamin C 0,01% (w/v)
- Dmôi/N.Liệu: 20/1 (v/w)
- Phương pháp chiết: Siêu âm: 35 min/lần chiết; 450C ( hay: Ngâm chiết,
t0phòng; 6 h/lần)
- Chiết 3 lần (trong tối)
Giai đoạn cô đặc betacyanin
Dịch chiết sau đó được đem cô đuổi dung môi bằng thiết bị cô quay dưới áp suất
0
thấp (tốc độ quay: 150 vòng/phút, nhiệt độ không quá 40 C) để tránh sự phân hủy
betacyanin. Khi cô đặc chú ý giảm áp suất từ từ xuống 100 mbar, sau đó tiếp tục
giảm dần xuống 40 mbar để tránh sự sôi trào quá mạnh của dịch chiết gây thất thoát
chất màu.
Sau khi đuổi dung môi, thu được dịch chiết thô chứa betacyanin cô đặc
Thông số kỹ thuật:
- Tốc độ quay: 150 vòng/phút.

36


0
- Nhiệt độ không quá 40 C.
- Áp suất : 100 mbar
Giai đoạn tinh chế betacyanin
Dịch chiết beacyanin cô đặc có thể được tinh chế bằng cách chiết betacyanin sang
0
cloroform. Sau đó, kết tinh betacyanin bằng cách thêm etanol 3/1 (v/v) và để ở 4 C
qua đêm. Gạn và rửa tinh thể betacyanin bằng etanol lạnh .
Hòa tan betacyanin tinh thể trong nước và bổ sung maltodextrin (tỷ lệ thích hợp).
Thông số kỹ thuật:
- Tỷ lệ thêm etanol 3/1 (v/v)
0
- Nhiệt độ: ở 4 C, thời gian: để qua đêm
Công đoạn sấy phun
Sấy phun hỗn hợp betacyanin-maltodextrin để thu bột màu betacyanin.
Tất cả các thao tác trên nên thực hiện trong bóng tối.
3.1.3.Dụng cụ và thiết bị
Dụng cụ: Bình nón, phễu lọc thủy tinh, ống nghiệm, ống đong, bình định mức, pipet,
bông y tế, giấy bạc.
Thiết bị:
 Cân kỹ thuật ± 1 g

 Cân phân tích :
Nguyên tắc của phép cân: là so sánh khối lượng m của một vật với khối lượng
chuẩn thông qua so sánh trọng lực tác dụng lên chúng.
Định nghĩa:Là một dạng cân điện tử tiểu ly dùng cho việc cân đo đong đếm, cân

phân tích có ưu điểm cho độ sai số cực kỳ nhỏ, với độ chính xác đến từng 0.1mg . Cân
phân tích chủ yếu dùng trong các phòng thí nhiệm (Cân phòng thí nghiệm), cân phân
tích dùng để cân sản phẩm và mẫu vật.
Ứng dụng:

37


Cân phân tích điện tử có khả năng cân thường rất nhỏ vì vậy nó được sử dụng để
cân phân tích các mẫu có khối lượng nhỏ, độ phân giải và chính xác cao, giá trị lớn, rất
thích hợp sử dụng trong các phòng thí nghiệm , các viện nghiên cứu, cơ sở y tế, thú ý,
viện nghiên cứu… cân khối lượng nhỏ độ chính xác cao.
Phân loại theo độ chính xác của cân
+ Cân thường (độ chính xác từ 0,1-0,2 mg)
+ Cân bán vi lượng( độ chính xác 0,01-0,02 mg)
+ Cân vi lượng (độ chính xác đến 0,001mg)
+ Cân siêu vi lượng (độ chính xác đến 10-6– 10-9)
Trong phòng thí nghiệm
Cân dùng cho các thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao thường là cân phân tích.
Trước đây cân phân tích thường có 2 loại: cân dao động tuần hoàn và cân dao động
không tuần hoàn.
Cân phân tích dao động tuần hoàn: nhược điểm là sự tắt dần dao động của đòn dây
xảy ra rất chậm. Vì vậy, cân trên loại này hay mất nhiều thười gian và rất mệt.
Cân phân tích dao động tuần hoàn: hiện đại hơn, dao động không điều hòa, cân
nhanh, bời vì nó có bộ phận hãm đòn cân và kim cân bằng từ.
Sau này, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, loại cân dao động tuần hoàn bị loại
bỏ hoàn toàn, chỉ sử dụng cân dao động không tuần hoàn. Đồng thời có một loại cân
mới xuất hiện đó là cân phân tích điện tử . với loại cân này có teher cân nhanh, chính
xác, ít bịu ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài hơn các loại cân trên.
Hướng dân sử dụng :Kỹ thuật cân trên cân phân tích điện tử gọi là kỹ thuật cân gián

tiếp để tránh đưa mẫu trực tiếp lên bàn cân làm tăng tuổi thọ cho cân.
Nguyên tắc cân các dạng hóa chất khác nhau:
- Kiểm tra tên hóa chất, nguyên liệu có đúng công thức cần pha chế, định lượng
- Nếu cân nhiều hóa chất trong công thức, cần có nhãn đánh dấu và ghi rõ tên,
khối lượng chất đã cân để tránh nhầm lẫn.
- Khi cầm các chai hóa chất, xoay nhãn vào long bàn tay(nếu chai có 1 nhãn),
xoay nhãn sang 2 bên (nếu chai có 2 nhãn).
- Lấy hóa chất rắn bằng vảy mica, carton….
- Lấy hóa chất lỏng bằng đũa thủy tinh, hoặc pipet, hoặc becher
- Các hóa chất dễ chảy lỏng ( KI, phenol..), chất oxy hóa manh (iod), hoặc chất
dẻo (vaselin, lanolin..) phải cân trên mặt kính đồng hồ.
- Các chất rắn cần nghiền, rây thì phải nghiền, ray trước khi cân
- Thêm bớt hóa chất nhẹ nhàng trước khi cân.

38