Luận văn tốt nghiệp Công nghệ thực phẩm: Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun lên hàm lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.21 MB, 42 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN
HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN VÀ HIỆU SUẤT VI
BAO CỦA BỘT SẤY PHUN BỤP GIẤM (HIBISCUS
SABDARIFFA L.)
Sinh viên thực hiện : Hồ Chí Bảo
Chuyên ngành
Tp.HCM, tháng 10 năm 2019
: Công nghệ thực phẩm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN
HÀM LƯỢNG ANTHOCYANIN VÀ HIỆU SUẤT VI
BAO CỦA BỘT SẤY PHUN BỤP GIẤM (HIBISCUS
SABDARIFFA L.)
Sinh viên thực hiện : Hồ Chí Bảo
Mã số sinh viên
: 1511543019
Lớp
: 15DTP1B
Chuyên ngành
: Công nghệ thực phẩm
Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Quốc Duy
Tp.HCM, tháng 10 năm 2019
TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM & MƠI TRƯỜNG
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 10 năm 2019
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Hồ Chí Bảo
Mã số sinh viên: 1511543019
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Lớp: 15DTP1B
1. Tên đề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN HÀM LƯỢNG
ANTHOCYANIN VÀ HIỆU SUẤT VI BAO CỦA BỘT SẤY PHUN BỤP GIẤM
(HIBISCUS SABDARIFFA L.)
2. Nhiệm vụ luận văn
-
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang lên hàm lượng
anthocyanin tổng của bột sấy phun bụp giấm;
-
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang lên hàm lượng
anthocyanin bề mặt của bột sấy phun bụp giấm;
-
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang lên hiệu suất vi
bao anthocyanin của bột sấy phun bụp giấm.
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 15/6/2019
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn: 15/9/2019
5. Người hướng dẫn:
Họ và tên
Học hàm, học vị
Đơn vị
Phần hướng dẫn
Nguyễn Quốc Duy ...... Thạc sĩ ............................BM CNTP ....................... 100%
Nội dung và yêu cầu của luận văn đã được thông qua bộ môn.
Trưởng Bộ môn
Người hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
ThS. Nguyễn Thị Vân Linh
ThS. Nguyễn Quốc Duy
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành, em
đã hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp của mình. Để có được thành công như ngày
hôm nay, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hỗ trợ của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Trước hết, em xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Quốc Duy về những
hướng dẫn và lời khuyên có giá trị. Em cảm thấy có động lực hơn trong suốt thời gian
thực hiện nghiên cứu. Thầy đã truyền cảm hứng cho em rất nhiều để hoàn thành dự án
này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và
Môi trường đã cung cấp cho em những thông tin, hướng đi và nền tảng kiến thức cần
thiết cho em đạt được những mục đích học tập của mình.
Em muốn cảm ơn các anh chị trong phòng thí nghiệm đã giúp đỡ em trong khoảng
thời gian qua. Nếu không có sự hiểu biết của anh chị về các thiết bị thì việc hoàn thành
dự án của em sẽ rất khó khăn. Cuối cùng, em dành một sự cảm ơn đến gia đình, bạn bè
cho một tình yêu thương và giúp đỡ ấy.
Em xin kính chúc Quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường và thầy
Nguyễn Quốc Duy dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục sứ mệnh trồng người cao đẹp
của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả của đề tài “Ảnh hưởng của điều kiện sấy phun lên hàm
lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm (Hibiscus
sabdariffa L.)” là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi đã thực hiện dưới sự hướng
dẫn của ThS. Nguyễn Quốc Duy. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận
văn là hồn tồn trung thực, không sao chép của bất cứ ai, và chưa từng được cơng bố
trong bất kỳ cơng trình khoa học của nhóm nghiên cứu nào khác cho đến thời điểm
hiện tại.
Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của
mình và chấp nhận những hình thức xử lý theo đúng quy định.
Tp.HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2019
Tác giả luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)
Hồ Chí Bảo
v
TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của điều kiện sấy phun bao gồm nhiệt độ sấy
phun và tỉ lệ chất mang maltodextrin lên hàm lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao
của bột sấy phun bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.) được khảo sát. Nhiệt độ đầu vào
được khảo sát ở 3 mức là 150°C, 160°C, 170°C và tỉ lệ giữa anthocyanin và chất mang
maltodextrin được khảo sát là 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100 (w/w). Hàm lượng
anthocyanin được xác định trên bề mặt (SAC) và trên toàn bộ (TAC) hạt vi bao
anthocyanin từ bụp giấm. Hai giá trị này được sử dụng để tính tốn hiệu suất vi bao
anthocyanin trong quá trình sấy phun bột bụp giấm. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm
lượng anthocyanin bề mặt (SAC) và hàm lượng anthocyanin tổng (TAC) giảm đáng kể
từ khoảng 22.3226.13 đến 5.258.57 (mg/L) và 75.6395.81 đến 56.4666.98 (mg/L)
khi tăng tỉ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) được khảo sát 1:50, 1:60, 1:70, 1:80,
1:90, 1:100 (w/w). Tại cùng mức tỉ lệ chất mang hàm lượng SAC giảm khi tăng nhiệt
độ sấy phun trong khoảng 150‒170°C. Tuy nhiên, ở những mức tỉ lệ chất mang cao
(1:90 và 1:100), việc tăng nhiệt độ sấy phun giúp lưu giữ hàm lượng anthocyanin trên
bề mặt hạt vi bao. Đối với hàm lượng TAC, nhiệt độ cao ảnh hưởng có lợi lên sự lưu
giữ anthocyanin trên toàn bộ hạt vi bao. Kết quả cho thấy tỉ lệ chất mang cao góp phần
bảo vệ hợp chất anthocyanin bên trong mang lưới chất mang tốt hơn lên đến 90.69%.
Mẫu bột sấy phun bụp giấm sử dụng chất mang với hàm lượng lớn hạn chế ảnh hưởng
bất lợi của nhiệt độ sấy phun lên tính ổn định của anthocyanin.
vi
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ........................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ iv
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................v
TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ............................................................. vi
MỤC LỤC ............................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. ix
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... xi
Chương 1.
MỞ ĐẦU.........................................................................................1
1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .......................................1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .........................................................................1
1.2.1 Mục tiêu tổng quát ...................................................................................1
1.2.2 Mục tiêu cụ thể.........................................................................................1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .........................................................................2
Chương 2.
TỔNG QUAN.................................................................................3
2.1 QUÁ TRÌNH VI BAO ..................................................................................3
2.1.1 Định nghĩa ................................................................................................3
2.1.2 Ưu điểm của vi bao ..................................................................................3
2.1.3 Cấu trúc hạt vi bao ...................................................................................4
2.1.4 Vật liệu vi bao ..........................................................................................5
2.1.5 Phương pháp sấy phun .............................................................................5
2.2 ANTHOCYANIN ..........................................................................................6
2.2.1 Định nghĩa ................................................................................................6
2.2.2 Cấu tạo .....................................................................................................8
2.2.3 Sự phân bố của anthocyanin ....................................................................8
2.2.4 Lợi ích của anthocyanin .........................................................................10
vii
2.3 NGUYÊN LIỆU HOA BỤP GIẤM ...........................................................10
2.3.1 Giới thiệu ...............................................................................................10
2.3.2 Lợi ích của hoa bụp giấm.......................................................................11
Chương 3.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........13
3.1 NGUYÊN LIỆU BỤP GIẤM .....................................................................13
3.2 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ – HÓA CHẤT ....................................................13
3.2.1 Dụng cụ - thiết bị ...................................................................................13
3.2.2 Hóa chất .................................................................................................15
3.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ..........................................15
3.3.1 Thời gian nghiên cứu .............................................................................15
3.3.2 Địa điểm nghiên cứu ..............................................................................15
3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................................................15
3.4.1 Quy trình trích ly đài hoa bụp giấm .......................................................15
3.4.2 Quy trình sấy phun dịch trích anthocyanin từ đài hoa bụp giấm ...........15
3.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .................................................................16
3.5.1 Xác định hàm lượng anthocyanin ..........................................................16
3.5.2 Xác định hàm lượng anthocyanin tổng của hạt vi bao (TAC) ...............16
3.5.3 Xác định hàm lượng anthocyanin bề mặt của hạt vi bao (SAC) ...........16
3.6 CƠNG THỨC TÍNH TOÁN ......................................................................16
3.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..........................................................16
Chương 4.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................18
4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN SAC VÀ TAC .....18
4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN ME .......................21
Chương 5.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .............................................24
5.1 KẾT LUẬN ..................................................................................................24
5.2 KHUYẾN NGHỊ .........................................................................................24
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................25
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Sự phụ thuộc màu sắc anthocyanin vào vị trí & nhóm thế [9] ........................7
Bảng 2.2 Anthocyanins trong một số loại cây phổ biến sử dụng làm thực phẩm [12] ...9
ix
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Cấu trúc của vi nang và vi cầu [7]. ...................................................................4
Hình 2.2 Mô tả hệ thống sấy phun điển hình [6]. ............................................................6
Hình 2.3 Cấu trúc cơ bản của các sắc tố anthocyanidin, trong đó Rx có thể là H [9].....7
Hình 3.1 Nguyên liệu hoa bụp giấm khô (Công ty Việt Hibiscus) ...............................13
Hình 3.2 Máy quang phổ UV-1800 (Shimadzu Schweiz GmbH) .................................14
Hình 3.3 Máy ly tâm 80-2 (Wincom Company Ltd.) ....................................................14
Hình 3.4 Máy đo màu CR-400 (Minolta Sensing Europe B.V.) ...................................14
Hình 3.5 Cân phân tích PA (OHAUS Instruments Co.,Ltd.) ........................................14
Hình 3.6 Máy cô quay chân không HS-2005V (JJS Technical Services) .....................14
Hình 3.7 Tủ sấy UN55 (Memmert GmbH + Co.KG) ...................................................14
Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin
(w/w) lên hàm lượng anthocyanin tổng (TAC) (mg/g DW) của bột bụp giấm sấy
phun .......................................................................................................................19
Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin
(w/w) lên hàm lượng anthocyanin bề mặt (SAC) (mg/g DW) của bột bụp giấm
sấy phun .................................................................................................................20
Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin
(w/w) lên hiệu suất vi bao anthocyanin ME (%) của bột bụp giấm sấy phun .......22
x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Thuật ngữ tiếng Anh
Thuật ngữ tiếng Việt
DW
On a dry weight
Theo chất khô
ACN
Anthocyanin
Anthocyanin
SAC
Surface anthocyanin content
Hàm lượng anthocyanin bề mặt
TAC
Total anthocyanin content
Hàm lượng anthocyanin tổng
ME
Microencapsulation efficiency
Hiệu quả vi bao
MD
Maltodextrin
Maltodextrin
DE
Dextrose equivalent
Đương lượng dextrose
rpm
Rounds per minute
Vòng/phút
xi
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay vấn đề an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng ngày càng
được quan tâm đến về việc sử dụng các chất màu tự nhiên hơn là các chất màu tổng
hợp trong thực phẩm. Rất nhiều các loại dịch được trính ly từ các loại rau, củ, quả có
màu sắc được tạo ra bởi các anthocyanin sử dụng cho chất màu thực phẩm.
Anthocyanin là chất màu tự nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, có khả
năng tan trong nước. Các anthocyanin có nhiều các hoạt tính sinh học có lợi cho sức
khỏe con người như: khả năng chống oxy hóa, các bệnh về tim mạch, hen suyễn [1].
Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid, có màu đỏ, đỏ tía, tím và xanh đậm có nhiều
trong các loại rau, hoa, quả, củ [2]. Các loại thực vật chứa nhiều anthocyanin như: bắp
cải tím, bụp giấm, dâu tằm, dâu tây. Anthocyanin tích tụ chủ yếu ở trong tế bào biểu bì
và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast.
Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0.1–1.11%
trong tổng hàm lượng chất khô. Trong các loài thực vật, hoa bụp giấm chứa nhiều các
anthocyanin có khả năng chống oxy hóa. Anthocyanin là phân nhóm của flavonoid và
cũng là các sắc tố tự nhiên có trong hoa của bụp giấm. Màu của anthocyanin thay đổi
theo pH. Các anthocyanin chính trong hoa bụp giấm là delphinidin-3-glucoside và
cyanidin-3-glucoside [3]. Tuy nhiên, anthocyanin thường không bền và dễ dàng bị suy
thối [2].Vì vậy, mục tiêu nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy
phun lên hàm lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm
(Hibiscus sabdariffa L.).
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.2.1 Mục tiêu tổng quát
Tạo ra nguồn chất màu tự nhiên, đa dạng nguồn chất màu giúp giảm thiểu việc lạm
dụng phẩm màu công nghiệp trong thực phẩm.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Hồn thiện quy trình sấy phun dịch trích từ đài hoa bụp giấm.
Mục tiêu nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng của điều kiện sấy phun lên hàm
lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm.
1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun ở 3 mức là 150°C, 160°C, 170°C lên
hàm lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm.
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất mang giữa anthocyanin:maltodextrin được khảo
sát 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100 (w/w) lên hàm lượng anthocyanin và hiệu suất
vi bao của bột sấy phun bụp giấm.
2
Chương 2. TỔNG QUAN
2.1 QUÁ TRÌNH VI BAO
2.1.1 Định nghĩa
Vi bao là quá trình trong đó các thành phần thực phẩm khác nhau có thể được lưu
trữ trong một vỏ hoặc lớp phủ bảo vệ và sau đó giải phóng. Cụ thể hơn, vi bao là quá
trình bao bọc các hạt nhỏ, chất lỏng hoặc chất khí trong một lớp phủ hoặc trong ma
trận. Theo truyền thống, vi bao không sử dụng viên nang có chiều dài lớn hơn 3 mm.
Các vi bao nằm trong phạm vi từ 100–1000 nm được phân loại là các vi bao. Các
thành phần nằm trong khoảng từ 1–100 nm được phân loại là nanocapsules hoặc
nanoencapsulation [4].
Thành phần được vi bao thường được gọi là hoạt chất, lõi, pha nội. Các vật liệu
bao bọc hoạt động thường được gọi là vỏ, tường, lớp phủ, pha ngoại, pha hỗ trợ hoặc
màng. Các vật liệu vỏ thường khơng hịa tan, khơng phản ứng với lõi và chiếm 1–80%
trọng lượng của viên nang. Vỏ của vi bao có thể được làm từ đường, gum, protein,
polysaccharide tự nhiên và biến tính, lipid, sáp và polymer tổng hợp [5].
Cơng nghệ vi bao được sử dụng rộng rãi để giúp ổn định các thành phần hoạt động
trong các sản phẩm thực phẩm như các sản phẩm liên quan đến hương vị, kẹo cao su,
kẹo, cà phê, chế phẩm sinh học, thực phẩm y tế, vitamin, khoáng chất hoặc enzyme.
Các nguyên tắc chi phối sự ổn định sản phẩm mong muốn có thể kiểm sốt thơng qua
cấu trúc của vi nang cung cấp để cải thiện hiệu suất trong các sản phẩm thực phẩm.
Ứng dụng chính của cơng nghệ vi bao là mang lại sự thay đổi hóa lý mong muốn
trong sản phẩm thực phẩm trong một khoảng thời gian mong muốn hoặc bằng cách sử
dụng một cơ chế kích hoạt thích hợp. Có một sự hiểu biết để cải tiến về sự tương tác
phần tử và các tính chất hóa lý của thành phần hoạt chất và thành phần vật liệu là rất
quan trọng để tạo ra một hệ thống động.
2.1.2 Ưu điểm của vi bao
Vi bao là một công nghệ được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp như dược
phẩm, hóa chất, thực phẩm và nơng nghiệp. Một lý do để sử dụng công nghệ vi bao là
bảo vệ thành phần khỏi sự phân hủy do tiếp xúc với các yếu tố môi trường như nước,
oxy, nhiệt và ánh sáng. Thông thường, điều này được thực hiện để cải thiện thời hạn
sử dụng của hoạt chất. Trong một số trường hợp, vi bao có thể được sử dụng để che
giấu mùi vị, mùi và màu sắc không mong muốn, do đó ngăn chặn sự ảnh hưởng xấu
3
đến chất lượng sản phẩm. Dễ xử lý là một lý do khác cho vi bao, vì nó có thể được sử
dụng như một phương pháp đơn giản để chuyển đổi một thành phần thực phẩm lỏng
thành dạng rắn. Vi bao có thể được sử dụng để ngăn chặn các phản ứng và tương tác
không mong muốn giữa các thành phần thực phẩm có hoạt tính và giữa các hoạt chất
và các thành phần thực phẩm. Vi bao cũng giảm tính dễ cháy và dễ bay hơi của các
thành phần thực phẩm khác nhau. Cuối cùng, vi bao có thể được sử dụng để kiểm soát
việc bổ sung một thành phần thực phẩm vào cơ thể [6]. Các thành phần thực phẩm
được vi bao sẽ có thể giữ tính ổn định trong suốt thời hạn sử dụng và điều kiện bảo
quản của nguyên liệu [6] .
2.1.3 Cấu trúc hạt vi bao
Hình thái học (hình thức và cấu trúc) của hạt vi bao được chia thành hai loại: vi
nang (microcapsule) và vi cầu (microsphere). Việc phân nhóm dựa trên phương pháp
được sử dụng để sản xuất vật liệu. Vi nang được đặt tên như vậy bởi vì nó có hình thái
vỏ lõi được xác định rõ. Theo truyền thống, các viên nang siêu nhỏ chỉ được tạo ra
bằng phương tiện hóa học. Trong quá trình này, vi nang được hình thành trong bể chứa
chất lỏng hoặc thiết bị phản ứng dạng ống [4]. Vi cầu được hình thành một cách cơ
học thơng qua q trình ngun tử hóa hoặc q trình nghiền, theo đó các thành phần
hoạt chất được phân bố trong ma trận [6].
Hình 2.1 Cấu trúc của vi nang và vi cầu [7].
Một vi nang bao gồm nhiều thành phần khác nhau trong đó các thành phần hoạt
tính và dạng ma trận polymer là hai thành phần quan trọng mà có thể kiểm sốt được
tốc độ kh́ch tán. Về hình dạng, khả năng tương thích hóa lý và nhiệt động lực học
của cả hai hoạt tính và ma trận polymer là rất quan trọng.
Trong các hệ thống thực phẩm, lớp vỏ vi bao có thể cung cấp các chức năng khác
nhau như bảo vệ các hoạt chất nhạy cảm như hương vị, vitamin, khoáng chất, chất béo
4
khơng bão hịa, các loại tinh dầu và muối từ oxy, nước và ánh sáng; xử lý thuận tiện
bằng cách chuyển đổi các chất lỏng khó sử dụng để xử lý thành dạng bột.
Từ góc độ hình học hoặc cấu trúc, các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định và giải phóng
là hình dạng, kích thước, hình dạng và tải trọng của các. Thêm vào đó, trọng lượng
phân tử, điện tích trên bề mặt, độ hòa tan, độ thấm nước và nhiệt độ là các thông số
quan trọng.
2.1.4 Vật liệu vi bao
Trong số các loại chất mang ưa nước được sử dụng trong lĩnh vực vi nang,
carbohydrate là nguyên liệu được sử dụng phổ biến nhất. Carbohydrate được phân
thành bốn loại: đường đơn hoặc monosaccharide (glucose và fructose), disaccharide
(sucrose và lactose), oligosaccharide (maltodextrin và dextrin), và polysaccharide (tinh
bột). Trong khi tất cả các loại carbohydrate có thể được sử dụng làm chất độn và chất
phụ gia, các saccharide chuỗi dài hơn được coi là phù hợp như một ma trận tường.
Polysaccharide thường được xem xét trong lớp vật liệu này. Polysaccharide cũng bao
gồm các loại tinh bột biến tính, trong đó polysaccharide được biến đổi cấu trúc và
thành phần để cung cấp các tính chất hịa tan, phân vùng và rào cản độc đáo cho thành
phần thực phẩm hoạt động.
Monosaccharide và disaccharide cung cấp cả độ nhớt thấp trong dung dịch và ảnh
hưởng đến hương vị của vi nang. Tuy nhiên, chúng không cung cấp khả năng nhũ hóa
các loại hương vị dầu. Kết quả là, một lượng nhỏ chất keo ổn định được sử dụng trong
sức mạnh tổng hợp. Theo bản chất của kích thước phân tử, mono- và disaccharide nhỏ
hơn và dễ dàng phù hợp với không gian kẽ để ngăn chặn sự hình thành ranh giới hạt
kết tinh hoặc tinh thể trong một polysaccharide, cho phép ổn định hơn hương vị của vi
nang. Nó được thiết lập tốt rằng bẫy của các loại dầu hương vị ở trạng thái vô định
hình mang lại sự ổn định cao hơn so với ma trận có độ kết tinh. Do đó, mono- và
disaccharide có trọng lượng phân tử thấp thường được sử dụng với vật liệu polymer
vốn đã thể hiện các đặc tính tinh thể. Lưu ý rằng carbohydrate phổ biến thể hiện các
điểm gel bao gồm agar, agarose, carrageenan, pectin, guar gum và Konjacs, tất cả đều
được coi là một lựa chọn thay thế cho gelatin.
2.1.5 Phương pháp sấy phun
Sấy phun là phương pháp mà chất lỏng hoặc hỗn hợp (slurry) được chuyển thành
dạng bột khô bằng cách nguyên tử hóa và được sấy khơ nhờ dịng khơng khí nóng. [8].
5
Hình 2.2 Mơ tả hệ thống sấy phun điển hình [6].
Một cấu hình chung cho sấy phun được thể hiện trong Hình 2.2. Ở đây, chất lỏng
được phun thành giọt ở phía trên cùng của buồng. Những giọt lỏng nhỏ đi vào dòng
chảy hỡn loạn của khơng khí nóng ở phía trên cùng của buồng cùng chiều với khơng
khí nóng được gọi là dòng chảy cùng chiều (cocurrent). Các pha lỏng được nhanh
chóng làm nóng và phân tử chất lỏng di chuyển lên bề mặt của giọt lỏng và chuyển
sang pha khí. Khi những giọt lỏng hóa rắn, chúng bị cuốn theo dịng khí nóng và di
chủn đến một buồng lắng xoáy tâm nơi các chất rắn di chuyển ra khỏi buồng và tạo
thành bột.
Tất cả các máy sấy phun đều sử dụng các thành phần cơ bản này mặc dù có các
biến thể trong cấu hình buồng, ngun tử được sử dụng, thiết kế lốc xoáy, tái chế chất
rắn, điều hịa khí hoặc tuần hồn sau khi ngưng tụ hoặc làm mát, thiết kế luồng khơng
khí và các thiết bị kèm theo. Máy sấy phun có thể có có năng suất dưới một lít mỡi giờ
đến hàng ngàn lít mỗi giờ.
2.2 ANTHOCYANIN
2.2.1 Định nghĩa
Anthocyanin (là sự kết hợp giữa từ Anthos trong tiếng Hy Lạp nghĩa là hoa và
kyanos, nghĩa là màu xanh) là flavonoid thường thấy trong tự nhiên. Cấu trúc của
chúng dựa trên bộ khung C15 bao gồm một vòng chromane mang một vòng thơm thứ
hai B ở vị trí 2; các cấu trúc được sắp xếp tuần hoàn theo mẫu C-6-C-3-C-6 (phenyl-2benzopyrilium). Cấu trúc anthocyanin được bổ sung bởi một hoặc nhiều phân tử
đường liên kết tại các vị trí hydroxyl hóa khác nhau của cấu trúc cơ bản. Như vậy,
6
anthocyanin được thay thế bằng glycoside của muối phenyl-2-benzopyrilium
(anthocyanidin) [9].
Anthocyanidin + đường
Anthocyanin
Hình 2.3 Cấu trúc cơ bản của các sắc tố anthocyanidin, trong đó Rx có thể là H [9]
Bảng 2.1 Sự phụ thuộc màu sắc anthocyanin vào vị trí & nhóm thế [9]
Tên hợp chất
Nhóm thế
Vị trí
Màu sắc
Apigeninidin
5, 7, 4'
Cam
Aurantinidin
3, 5, 6, 7, 4'
Cam
Cyanidin
3, 5, 7, 3', 4'
Đỏ tươi và đỏ thẫm
Delphynidin
3, 5, 7, 3', 4', 5'
Tím, tím nhạt, xanh
8-Hydroxycyanidin
3, 5, 6, 7, 3', 4'
Đỏ
Luteolinidin
5, 7, 3', 4'
Cam
Pelargonidin
3, 5, 7, 4'
Cam, cam hồng
Triacetidin
5, 7, 3', 4', 5'
Đỏ
Capensinidin
5, 3', 5'
Xanh nhạt
5, 3'
Xanh nhạt
3, 5'
Tím
Hydroxyl
Europenidin
Malvidin
Methyl ether
7
5-Methylcyanidin
5
Cam – đỏ
Peonidin
3'
Đỏ tươi
Petunidin
3'
Tím
Pulchellidin
5
Xanh nhạt
Rosinidin
7
Đỏ
2.2.2 Cấu tạo
Anthocyanins cho thấy tính đa dạng cao trong tự nhiên nhưng tất cả đều dựa trên
một số lượng nhỏ các cấu trúc cơ bản của anthocyanidin. Sự đa dạng này đại diện bởi
vô số màu sắc tự nhiên được tạo ra bởi sự kết hợp hóa học cấu trúc anthocyanidin cơ
bản C-6-C-3-C-6 với đường và/hoặc các nhóm acyl [10]. Các anthocyanidins quan
trọng nhất số 17; sự khác biệt về số lượng và vị trí của các nhóm hydroxyl và/hoặc
methyl ether, nhưng 6 là phổ biến nhất [9]. Để đạt được anthocyanin, anthocyanidin
phải được kết hợp với ít nhất một phân tử đường; do đó, các anthocyanin cũng được
phân loại theo số lượng các phân tử đường trong cấu trúc của chúng (ví dụ, monoside,
biosides, triosides). Rõ ràng là sự đa dạng của anthocyanin có liên quan đến số lượng
các chất đường tìm thấy trong tự nhiên nhưng các anthocyanin glycosyl hóa được hình
thành với glucose, rhamnose, xylose, galactose, arabinose và fructose. Ngoài ra, sự đa
dạng được tăng thêm bởi sự kết hợp hóa học của các loại đường này với acid hữu cơ
(phổ biến nhất là coumaric, caffeic, ferulic, p-hydroxy benzoic, synapic, malonic,
acetic, succinic, oxalic và malic) để sản xuất anthocyanin acyl hóa [11]. Hơn nữa, màu
sắc cũng bị ảnh hưởng bởi số lượng các nhóm hydroxyl và methoxyl: nếu nhiều nhóm
hydroxyl, thì màu sắc sẽ chuyển sang màu xanh hơn; nếu có nhiều nhóm methoxyl, thì
đỏ sẽ tăng lên. Điều thú vị là, màu sắc cũng phụ thuộc vào sự tương tác giữa các phân
tử anthocyanin với các phân tử và/hoặc môi trường khác [10]. Như vậy có thể kết luận
được, một số sự kết hợp hóa học giải thích gam màu kỳ lạ của màu sắc tự nhiên.
2.2.3 Sự phân bố của anthocyanin
Anthocyanin tạo ra nhiều màu sắc từ màu đỏ tươi cho đến màu xanh thể hiện rõ
trong hoa và trái cây, mặc dù chúng cũng có trong lá và các cơ quan lưu trữ.
Anthocyanin thường gặp ở thực vật bậc cao nhưng lại vắng mặt ở một số thực vật bậc
thấp như rêu tản và tảo. Trong tự nhiên, có thể tìm thấy những thực vật với một loại
anthocyanin chính (ví dụ hoa trà my, nhân sâm), trong khi những thực vật khác có hỡn
8
hợp (ví dụ những giống hoa thược dược, củ cải đường) [9]. Trên thực tế, nhìn chung,
nồng độ anthocyanin ở hầu hết các loại trái cây và rau quả dao động từ 0.1–1% trọng
lượng khô [9].
Bảng 2.2 Anthocyanins trong một số loại cây phổ biến sử dụng làm thực phẩm [12]
Ngun liệu
Thành phần anthocyanin
Hành tím
Cy 3-glucoside và 3-laminariobioside, khơng acyl hóa và acyl
hóa với malonyl ester, Cy 3-galactose và 3-glucoside; Pn 3-
(Alium cepa)
glucoside
Quả sung
(Ficus spp.)
Cy 3-glucoside, 3-rutinoside và 3,5-diglucoside, Pg 3rutinoside
Dâu tây
Pg và Cy 3-glucosides
(Fragaria spp.)
Vỏ hạt đậu nành
Cy và Dp 3-glucosides
(Glycine max)
Khoai lang tím
(Ipomoea batatas)
Cy và Pn 3-sophoroside-5–5-glucosides acyl hóa với ester
feruloyl và caffeoyl
Xồi
Pn 3-galactoside
(Mangifera indica)
Chanh dây
Pg 3-diglucoside, Dp 3-glucoside
(Passiflora edulis)
Mận
Cy và Pn 3-glucosides và 3-rutinosides
(Prunus domestica)
Quả nam việt quất
Cy và Pn 3-galactosides, 3-arabinosides và 3-glucosides
(Vaccinium
macrocarpon)
Nho
Cy, Pn, Dp, Pt và Mv mono và diglucosides, tự do và acyl hóa
(Vitis spp.)
Ngơ tím
Cy, Pg và Pn 3-glucosides và Cy 3-galactoside, tự do và acyl
(Zea mays)
hóa
Ghi chú: Cy – cyanidin, Dp – delphinidin, Mv – malvidin, Pg – pelargonidin, Pn –
peonidin, và Pt – petunidin.
9
2.2.4 Lợi ích của anthocyanin
Anthocyanin là các chất hòa tan trong nước có mặt ở tự nhiên. Ở thực vật, chúng
giúp chống lại các tia cực tím có hại, thu hút côn trùng để phân tán hạt và thụ phấn
[13]. Một số anthocyanin đóng vai trò như các tác nhân kiểm soát sinh học, như
cyanidin-3-glucoside, ức chế sự phát triển của ấu trùng Heliothis viriscens trong cây
thuốc lá [14]. Anthocyanin đã được sử dụng như là thành phần trong chế độ ăn uống
của con người trong suốt lịch sử. Tuy nhiên, chúng đã được sự quan tâm hơn do các
lợi ích sức khoẻ chúng đem lại [15].
Anthocyanin là hợp chất chống oxy hóa tốt do tính ức chế các gốc tự do hiệu quả
[13]. Hầu hết các lợi ích về sức khoẻ được đề cập của anthocyanin ít nhiều liên quan
đến cơ chế chống oxy hóa của chúng [16].
Các nghiên cứu in vitro của anthocyanin đã chỉ ra rằng các hợp chất này có thể có
tác dụng bảo vệ chống lại bệnh mãn tính như bệnh tim mạch, ung thư và nhiễm virus,
số hoạt động chống viêm [17], [18].
Ngoài ra, anthocyanin cũng có khả năng ngăn ngừa bệnh béo phì và kiểm sốt
bệnh tiểu đường [17]. Các hoạt tính chống dị ứng và kháng khuẩn cũng là một trong
những lợi ích sức khoẻ khác của các hợp chất hóa học này [17], [19].
2.3 NGUYÊN LIỆU HOA BỤP GIẤM
2.3.1 Giới thiệu
Bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.) là loại cây thuộc họ Cẩm quỳ sống lâu năm,
dựng đứng, bụi rậm, thân thảo có thể mọc lên cao đến 2.4 m, với thân trơn hoặc gần
như nhẵn, hình trụ, màu đỏ. Lá luân phiên với nhau, màu xanh với những gân lá màu
đỏ và những chiếc phồng dài hoặc ngắn. Lá của cây con non và lá trên của cây già thì
đơn giản, mép lá dạng răng cưa. Hoa đơn lẻ, rộng đến 12.5 cm, màu vàng hoặc màu da
bò, và biến thành màu hồng vì hoa sẽ tàn vào cuối ngày. Đài hoa màu đỏ, bao gồm 5
cánh hoa lớn với cuống hoa từ 8 đến 12 mảnh mỏng bao quanh gốc. Sau khi gia tăng
kích thước, trở thành thịt, vị ngọt, dài từ 3.2–5.7 cm [20]. Quả hình trứng, có các lơng
nhỏ mọc xung quanh, bao quanh quả. Phần được sử dụng của cây là phần đài hoa và lá,
phần đài hoa có tác dụng chống co thắt, hạ huyết áp và có tính kháng sinh, trị ho, viêm
họng.
Hoa bụp giấm ở dạng khô hoặc tươi được sử dụng làm thức uống thảo dược, đồ
uống lên men, rượu, kẹo [21], [22]. Ở Ai Cập, phần đài hoa được sử dụng ở dạng trà
và thức uống lên men [23].
10
2.3.2 Lợi ích của hoa bụp giấm
Hoa bụp giấm đã được sử dụng rộng rãi như một loại thuốc. Ở Ấn Độ, Châu Phi
và Mexico, các dẫn xuất lá hoặc đài hoa thường được sử dụng như thuốc lợi tiểu, lờ đờ,
hạ sốt, hạ huyết áp và làm giảm độ nhớt của máu [24]. Ở Guatemala, được sử dụng để
điều trị say rượu [25]. Ở Bắc Phi, các chế phẩm từ đài hoa dùng để điều trị đau họng
và ho [26]. Ở Ấn Độ, một chất đục từ hạt được sử dụng để làm giảm đau khi đi tiểu và
khó tiêu. Trong y học dân gian Trung Quốc, hoa bụp giấm được sử dụng để điều trị rối
loạn gan và huyết áp cao [25]
Các thành phần chính của hoa bụp giấm có liên quan đến tính dược học là acid
hữu cơ, anthocyanin, polysaccharide và flavonoid [27]. Anthocyanin là nhóm chất dẫn
xuất của flavonoid và các sắc tố tự nhiên có trong hoa của bụp giấm và màu của
anthocyanin thay đổi theo pH. Thành phần chính các anthocyanin có trong hoa bụp
giấm và được sử dụng làm chất màu thực phẩm là: delphinidin-3-O-glucoside,
delphinidin-3-O-sambubioside, cyanidin-3-glucoside, delphinidin-3-glucoside [3].
Ngoài ra, trong đài hoa bụp giấm cịn có ascorbic acid, cyanidin-3-rutinose [28].
Các chiết xuất của đài hoa bụp giấm khô đã được biết là có chứa các thành phần
hóa học như acid hữu cơ (acid citric, acid ascorbic, acid maleic, acid hibiscic, acid
oxalic, acid tartaric), phytosterol, polyphenol, anthocyanin và các chất chống oxy hóa
tan trong nước khác [28], [29]. Các acid hữu cơ cùng với các thành phần hoạt tính sinh
học có khả năng bắt gốc tự do [30]. Hiệu quả sức khỏe có lợi chủ yếu là do các phân
tử hoạt tính sinh học này. Bảng 1 cho thấy phần polyphenolic (hợp chất hoạt tính sinh
học) có trong chiết xuất của bụp giấm theo báo cáo của các nhóm nghiên cứu khác
nhau. Jabeur et al. (2017) đã báo cáo gần đây acid oxalic, acid shikimic và fumaric
như là các acid hữu cơ chính với acid malic (9.10 g/100 g) là acid có nhiều nhất trong
đài hoa bụp giấm [31].
Nguồn gốc của nhiều chất điều trị là do các chất chuyển hóa thứ cấp trong cây.
Đài hoa bụp giấm là một nguồn thú vị của các phân tử hoạt tính sinh học tiềm năng
với các hoạt động chống oxy hóa, hạ huyết áp, chống vi trùng, chống viêm, chống đái
tháo đường và chống ung thư. Nhiều cuộc khảo sát khoa học đã tiết lộ rằng đài hoa
bụp giấm rất giàu polyphenol và flavonoid giúp tăng giá trị dinh dưỡng của roselle vì
các hợp chất này có tương quan với đặc tính chống oxy hóa của chúng. Hàm lượng
phenolic trong cây bao gồm chủ yếu là anthocyanin như delphinidin-3-glucoside,
sambubioside và cyanidine-3-sambubioside [31], [32] và các flavonoid khác như
gossypetine hibiscetin và glycoside tương ứng của chúng; acid protocatechuic, eugenol
và sterol như-sitoesterol và ergoesterol [28], [33], [34]. Các phân tử anthocyanin dễ bị
11
thoái hóa. Độ ổn định của chúng phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, sự hiện diện của enzyme,
ánh sáng và cấu trúc, sự hiện diện của các flavonoid khác, acid phenolic và kim loại
[35].
Các nhà nghiên cứu chủ yếu sử dụng dung môi nước hoặc dung mơi hữu cơ để
trích xuất polyphenol và anthocyanin từ đài hoa bụp giấm. Các kỹ thuật chiết xuất
khác nhau và các giống khác nhau của bụp giấm được sử dụng trong các nghiên cứu
khác nhau. Luvonga et al. (2010) đã báo cáo tổng hàm lượng phenolic là 6.06 mg/g
trong chiết xuất hoa hồng [30]. Jabeur et al. (2017) trong nghiên cứu gần đây đã xác
định được hàm lượng của delphinedin-3-o-sambubioside, delphinidin 3-o glucoside và
cyanidine-3-o-sambubioside trong bụp giấm lần lượt là 7.03 mg/g, 1.54 mg/g và 4.40
mg/g [31].
12
Chương 3. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 NGUYÊN LIỆU BỤP GIẤM
Hoa bụp giấm khô được mua từ Công ty Việt Hibiscus (Tp. Hồ Chí Minh, Việt
Nam). Bụp giấm được trồng ở Biên Hòa (Đồng Nai). Sau khi thu hoạch, hoa bụp giấm
tươi được sấy đối lưu bằng không khí nóng ở nhiệt độ 60°C. Sản phẩm khô được bảo
quản trong túi polyethylene ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp.
Hình 3.1 Nguyên liệu hoa bụp giấm khô (Công ty Việt Hibiscus)
3.2 DỤNG CỤ – THIẾT BỊ – HÓA CHẤT
3.2.1 Dụng cụ - thiết bị
Cốc thuỷ tinh
Giá ống nghiệm
pH kế
Pipet
Erlen
Bình định mức
Nhiệt kế
Ống nghiệm
Bình định mức
Ống ly tâm
Cốc thuỷ tinh
Phễu
Micropipet
Đũa thuỷ tinh
13
Hình 3.2 Máy quang phổ UV-1800
(Shimadzu Schweiz GmbH)
Hình 3.3 Máy ly tâm 80-2 (Wincom
Company Ltd.)
Hình 3.4 Máy đo màu CR-400 (Minolta
Sensing Europe B.V.)
Hình 3.5 Cân phân tích PA (OHAUS
Instruments Co.,Ltd.)
Hình 3.6 Máy cô quay chân không HS2005V (JJS Technical Services)
Hình 3.7 Tủ sấy UN55 (Memmert GmbH +
Co.KG)
14
