Nghiên cứu thiết lập quy trình sản xuất nước giải khát đóng chai từ cà gai leo (solanum hainanense hance)

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM

LƯU HỒNG NHẬT

NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP
QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ĐĨNG CHAI
TỪ CÀ GAI LEO (Solanum hainanense Hance)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHẾ BIẾN LƯỢNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HUẾ - 2018


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM

LƯU HỒNG NHẬT

NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP
QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT ĐĨNG CHAI
TỪ CÀ GAI LEO (Solanum hainanense Hance)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHẾ BIẾN LƯỢNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã số: 8540101

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN VĂN HUẾ

HUẾ - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào.
Tác giả

Lưu Hồng Nhật


ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu thiết lập quy trình sản xuất
nước giải khát đóng chai từ cà gai leo (Solanum hainanense Hance)” được thực
hiện tại khoa Cơ khí – Cơng nghệ, trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế. Trong
suốt thời gian thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu
cả về kiến thức, vật chất và tinh thần.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Văn Huế, người đã tận
tình hướng dẫn và giải quyết triệt để những vướng mắc mà tôi gặp phải trong suốt quá
trình thực hiện luận văn này. Thầy đã dùng hết tâm huyết để hướng dẫn học trị của

mình có lối tư suy sáng tạo và niềm đam mê khoa học.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo đã dạy bảo tôi trong suốt thời gian
qua, đặc biệt là q thầy cơ khoa Cơ khí – Công nghệ trường Đại học Nông Lâm, Đại
học Huế đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn sâu sắc, là nền tảng quan
trọng cho quá trình thực hiện đề tài và công việc hiện tại của tôi.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến anh, chị, những người bạn trong lớp cao học
CNTP khóa 22 về những tình cảm chân thành, tốt đẹp và sự giúp đỡ vô tư trong
những lúc tơi gặp khó khăn nhất.
Huế, tháng 9 năm 2018
Học viên

Lưu Hoàng Nhật


iii

TĨM TẮT
Người tiêu dùng có xu hướng lựa chọn sản phẩm thực phẩm chứa các hợp chất
có hoạt tính sinh học nguồn gốc tự nhiên, vừa có tác dụng hỗ trợ chữa bệnh vừa
không gây tác dụng phụ. Ở Việt Nam, các nghiên cứu về cà gai leo, đặc biệt đối với
hợp chất Solasodine vẫn còn hạn chế và sản phẩm từ cà gai leo vẫn chưa phổ biến với
người tiêu dùng. Việc nghiên cứu và sản xuất các sản phẩm nước uống từ cà gai leo
có tác động tích cực về mặt phòng và hỗ trợ chữa các bệnh về gan, bên cạnh đó, góp
phần đa dạng hóa sản phẩm từ cà gai leo và nâng cao hiệu quả kinh tế. Vì những lý do
đó, chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết lập quy trình sản xuất nước giải khát
đóng chai từ cà gai leo (Solanum hainanense Hance)”.
Nhằm sản xuất các sản phẩm nước uống từ cà gai leo cho người tiêu dùng, đề
tài tiến hành thiết lập các công thức phối chế các sản phẩm nước uống từ cà gai leo
đồng thời khảo sát chế độ thanh trùng thích hợp cho các sản phẩm, kiểm tra các chỉ
tiêu vi sinh và theo dõi quá trình bảo quản sau thanh trùng ở các điều kiện khác nhau.

Bên cạnh đó, việc định tính solasodine được xác định bằng phương pháp đo mật độ
quang UV-VIS và phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC, bước đầu sản xuất
nước uống chứa solasodine từ cà gai leo.
Kết quả nghiên cứu cho thấy đối với sản phẩm nước uống cà gai leo không
đường bổ sung 1ml dịch cà gai leo cô đặc trong 100ml nước. Từ nước uống cà gai leo
không đường bổ sung 4% đường saccharose và 0,03% acid citric tạo thành sản phẩm
nước uống cà gai leo có đường. Tương tự, bổ sung 3% dịch cỏ ngọt kết hợp với
0,03% acid citric để tạo sản phẩm nước uống cà gai leo bổ sung cỏ ngọt và nước uống
cà gai leo bổ sung đường kiêng chứa 20% đường isomalt và 0,03% acid citric. Các
sản phẩm nước cà gai leo không đường và bổ sung cỏ ngọt được thanh trùng ở 90 oC,
trong khi đó các sản phẩm có đường và bổ sung đường kiêng thanh trùng ở nhiệt độ
cao hơn 95oC và thời gian thanh trùng các sản phẩm này là 10 phút. Khi đánh giá cảm
quan sản phẩm tạo thành, so sánh với các sản phẩm tương tự trên thị trường, kết quả
nhận được là sản phẩm có mức độ ưa thích cao.


iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................................ ii
TÓM TẮT...................................................................................................................................... iii
MỤC LỤC...................................................................................................................................... iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT................................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................................................... x
MỞ ĐẦU......................................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề................................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài.................................................................................................................... 1

3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.............................................................. 2
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài................................................................................................ 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................ 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU................................................................................. 3
1.1.1. Giới thiệu về cà gai leo..................................................................................................... 3
1.1.2. Cỏ ngọt.................................................................................................................................. 6
1.1.3. Các nguyên liệu khác......................................................................................................... 8
1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO........................................ 13
1.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ............................................................................................. 13
1.2.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ................................................................................ 14
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH THANH TRÙNG.................................. 16
1.3.1. Mục đích của q trình thanh trùng............................................................................. 16
1.3.2. Các phương pháp thanh trùng....................................................................................... 16
1.3.3. Cơ sở để đưa ra chế độ thanh trùng đối với sản phẩm thực phẩm........................ 16
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC SẢN PHẨM TỪ CÀ GAI
LEO TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC.............................................................. 18


v

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới............................................................................... 18
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước................................................................................. 18
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................. 20
2.1. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU....................................... 20
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................................... 20
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................................... 20
2.1.3. Vật liệu nghiên cứu.......................................................................................................... 20
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU............................................................................................. 21
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................................... 21

2.3.1. Phương pháp lấy mẫu...................................................................................................... 21
2.3.2. Phương pháp xác định mật độ quang của các sản phẩm nước uống cà gai leo
bằng máy quang phổ UV-VIS......................................................................................... 21
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm...................................................................................... 23
2.3.4. Phương pháp đánh giá cảm quan.................................................................................. 28
2.3.5. Khảo sát chế độ thanh trùng của bốn sản phẩm nước cà gai leo........................... 30
2.3.6. Phương pháp kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật nước cà gai leo sau khi thanh trùng 33
2.3.7. Xác định các chỉ tiêu hóa lý của bốn sản phẩm nước cà gai leo trước và sau
khi thanh trùng.................................................................................................................... 34
2.3.8. Xác định các chỉ tiêu hóa học của bốn sản phẩm nước cà gai leo trước và
sau khi thanh trùng............................................................................................................ 34
2.3.9. Phương pháp xác định màu sắc của các sản phẩm nước cà gai leo trước và
sau khi thanh trùng............................................................................................................ 34
2.3.10. Phương pháp xử lý thống kê....................................................................................... 34
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................................... 35
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU TẠI QUẢNG NGÃI.............................. 35
3.2. KẾT QUẢ HÀM LƯỢNG DỊCH CÀ GAI LEO CÔ ĐẶC TRONG CÔNG
THỨC PHỐI CHẾ NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO..................................................... 35
3.3. KẾT QUẢ HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG VÀ ACID CITRIC TRONG CƠNG
THỨC PHỐI CHẾ NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO CĨ ĐƯỜNG........................... 38


vi

3.4. KẾT QUẢ HÀM LƯỢNG DỊCH CỎ NGỌT VÀ ACID CITRIC TRONG
CÔNG THỨC PHỐI CHẾ SẢN PHẨM NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO CÓ
BỔ SUNG CỎ NGỌT...................................................................................................... 44
3.5 KẾT QUẢ HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG KIÊNG ISOMALT TRONG CÔNG
THỨC PHỐI CHẾ NƯỚC UỐNG CÓ BỔ SUNG ĐƯỜNG KIÊNG.................51
3.6. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ THANH TRÙNG SẢN PHẨM NƯỚC CÀ GAI LEO 54

3.6.1. Xác định nhiệt độ thanh trùng sản phẩm nước cà gai leo....................................... 54
3.6.2. Xác định thời gian thanh trùng...................................................................................... 58
3.7. KẾT QUẢ CÁC CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA BỐN SẢN PHẨM NƯỚC CÀ
GAI LEO TRƯỚC VÀ SAU KHI THANH TRÙNG............................................... 60
3.8. KẾT QUẢ CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA NƯỚC CÀ GAI LEO................................... 62
3.9. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÀU SẮC CỦA CÁC SẢN PHẨM NƯỚC CÀ
GAI LEO TRƯỚC VÀ SAU KHI THANH TRÙNG............................................... 62
3.9.1. Màu sắc sản phẩm nước cà gai leo không đường..................................................... 63
3.9.2. Màu sản phẩm nước cà gai leo có đường................................................................... 63
3.9.3. Màu sản phẩm nước cà gai leo bổ sung cỏ ngọt....................................................... 64
3.9.4. Màu sản phẩm nước cà gai leo bổ sung đường kiêng.............................................. 64
3.10. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN VỀ MỨC ĐỘ YÊU THÍCH CỦA
BỐN SẢN PHẨM NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO..................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................................................... 67
KẾT LUẬN................................................................................................................................... 67
ĐỀ NGHỊ....................................................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................... 70


vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ANOVA
BYT
CFU/ml
Cs
DRBC
FDA

GI
KPH
LB
MC
OD
PCA
QCVN
SS – agar
TCVN
UV - VIS


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Độ hòa tan của Solasodine trong các dung môi khác nhau............................... 5
Bảng 1.2. Các chỉ tiêu chất lượng nước.................................................................................... 8
Bảng 1.3. Thành phần bổ sung và các chỉ tiêu chất lượng của đường Saccharose . 9
Bảng 1.4. Độ hòa tan của các loại Polyol so với Sucrose (ở 20oC)................................. 10
Bảng 1.5. Chỉ tiêu lí - hóa của acid citric............................................................................... 12
Bảng 2.1. Ký hiệu các công thức phối chế hàm lượng đường và acid citric trong
sản phẩm nước uống cà gai leo có đường.................................................................... 24
Bảng 2.2. Ký hiệu các công thức phối chế hàm lượng dịch cỏ ngọt và acid citric
trong sản phẩm nước uống cà gai leo bổ sung cỏ ngọt............................................. 26
Bảng 3.1. Giá trị mật độ quang nguyên liệu qua các ngày................................................ 35
Bảng 3.2. Mô tả cảm quan kết quả khảo sát hàm lượng dịch cà gai leo cô đặc
trong 100ml trong sản phẩm nước uống cà gai leo không đường.......................... 36
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng dịch cà gai leo cô
đặc trong 100ml trong sản phẩm nước uống cà gai leo không đường..................37
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá cảm quan hàm lượng đường bổ sung trong điều kiện

cố định hàm lượng acid citric 0,01%............................................................................ 38
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng đường bổ sung trong
điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,02%.......................................................... 39
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng đường bổ sung trong
điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,03%.......................................................... 39
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng đường bổ sung trong
điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,04%.......................................................... 40
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan sản phẩm nước uống cà gai leo có đường 41

Bảng 3.9. Mô tả cảm quan các công thức phối chế sản phẩm nước uống cà gai leo
có đường.............................................................................................................................. 42
Bảng 3.10. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng dịch cỏ ngọt bổ
sung trong điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,01%..................................... 44
Bảng 3.11. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng dịch cỏ ngọt bổ
sung trong điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,02%..................................... 45
Bảng 3.12. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng dịch cỏ ngọt bổ
sung trong điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,03%..................................... 46


ix

Bảng 3.13. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan hàm lượng dịch cỏ ngọt bổ
sung trong điều kiện cố định hàm lượng acid citric 0,04%..................................... 47
Bảng 3.14. Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan sản phẩm nước uống cà gai leo bổ
sung cỏ ngọt........................................................................................................................ 48
Bảng 3.15. Mô tả cảm quan các công thức phối chế sản phẩm nước uống cà gai
leo bổ sung cỏ ngọt............................................................................................................ 49
Bảng 3.16. Kết quả đánh giá chỉ tiêu cảm quan hàm lượng đường Isomalt bổ sung
trong sản phẩm nước uống cà gai leo bổ sung đường kiêng.................................... 51
Bảng 3.17. Mô tả cảm quan theo hàm lượng đường Isomalt bổ sung trong sản

phẩm nước uống cà gai leo bổ sung đường kiêng...................................................... 52
Bảng 3.18. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh của bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo trước khi thanh trùng.................................................................................................. 54
Bảng 3.19. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh của bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo sau khi thanh trùng trong thời gian 10 phút.......................................................... 55
Bảng 3.20. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh của bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo sau khi thanh trùng trong thời gian 10 phút và bảo quản 10 ngày..................57
Bảng 3.21. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo sau khi thanh trùng ở 90oC trong các khoảng thời gian khác nhau................. 58
Bảng 3.22. Kết quả đánh giá chỉ tiêu vi sinh vật bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo sau các thời gian thanh trùng khác nhau ở nhiệt độ 90oC và sau 10 ngày
bảo quản............................................................................................................................... 59
Bảng 3.23. Kết quả đo mật độ quang OD206nm của bốn sản phẩm nước uống cà gai
leo.......................................................................................................................................... 60
Bảng 3.24. Một số thơng số hóa lý của các sản phẩm nước uống cà gai leo trước
khi thanh trùng.................................................................................................................... 62
Bảng 3.25. Một số thông số vật lý và hóa lý của các sản phẩm nước uống cà gai
leo sau khi thanh trùng..................................................................................................... 62
Bảng 3.26. Kết quả đánh giá cảm quan về mức độ yêu thích bốn sản phẩm nước
uống cà gai leo.................................................................................................................... 66


x

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cây và trái cà gai leo.................................................................................................. 3
Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo của Solasodine........................................................................... 6
Hình 1.3.a. Cây cỏ ngọt................................................................................................................ 6
Hình 1.3.b. Cỏ ngọt dạng khơ..................................................................................................... 6
Hình 1.4. Cấu trúc phân tử Stevioside...................................................................................... 7

Hình 1.5. Cơng thức cấu tạo của Saccharose.......................................................................... 9
Hình 1.6. Cơng thức hóa học của acid citric......................................................................... 11
Hình 1.7. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất nước uống cà gai leo.............................. 13
Hình 1.8. Các sản phẩm từ Công ty Cà gai leo Tuệ Linh................................................... 19
Hình 2.1. Đồ thị biểu hiện phổ hấp thụ của Solasodine trong vùng ánh sáng khả
kiến........................................................................................................................................ 22
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5......................................................................................... 30
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6......................................................................................... 32
Hình 3.1. Hình ảnh sản phầm nước uống cà gai leo khơng đường.................................. 37
Hình 3.2. Hình ảnh sản phẩm nước uống cà gai leo có đường......................................... 43
Hình 3.3. Hình ảnh sản phẩm nước uống cà gai leo bổ sung cỏ ngọt............................. 50
Hình 3.4. Hình ảnh nước uống cà gai leo bổ sung đường kiêng...................................... 53
Hình 3.5. Hình ảnh bốn sản phẩm đã nghiên cứu................................................................ 53
Hình 3.6. Sản phẩm nước cà gai leo khơng đường.............................................................. 63
Hình 3.7. Sản phẩm nước cà gai leo có đường..................................................................... 63
Hình 3.8. Sản phẩm nước cà gai leo bổ sung cỏ ngọt......................................................... 64
Hình 3.9. Sản phẩm nước cà gai leo bổ sung đường kiêng................................................ 64
Hình 3.10. Hình ảnh nước cà gai leo bổ sung cỏ ngọt và có đường sau 20 ngày
bảo quản và bảo quản thường......................................................................................... 65


1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Cà gai leo là một loại thảo dược có nguồn gốc thiên nhiên có cơng dụng như
giải độc, thải độc gan, hỗ trợ điều trị viêm gan, xơ gan… nhờ chứa hợp chất quý
thuộc nhóm Alkaloid - Solasodine. Bên cạnh đó, các sản phẩm từ cà gai leo như: Cao

đặc, thực phẩm chức năng dạng viên nén hay trà túi lọc có vị tương đối khó tiếp nhận
và chưa được phổ biến, nên việc nghiên cứu phát triển thêm các dạng sản phẩm từ cà
gai leo và mở rộng đối tượng người tiêu dùng là rất cần thiết.
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc sản xuất ra các sản phẩm
thực phẩm chức năng giúp bảo vệ sức khỏe con người hoặc các loại thực phẩm phổ
biến có bổ sung các hợp chất phòng ngừa bệnh là điều mà các nhà nghiên cứu đang
quan tâm.
Hiện nay, sử dụng các thực phẩm chứa các hoạt chất sinh học nguồn gốc từ
thực vật và có tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh lại không gây ra tác dụng phụ là vấn đề
được người tiêu dùng quan tâm. Để phù hợp, tiện lợi và sử dụng cho nhiều đối tượng
khác nhau nhằm nâng cao sức khỏe cộng đồng thì sản phẩm nước cà gai leo được
nghiên cứu và sản xuất.
Bên cạnh đó, để kéo dài thời gian bảo quản cũng như giữ được trạng thái phù
hợp cho sản phẩm đồ uống từ thực vật, vấn đề nghiên cứu chế độ thanh trùng nhằm
tạo ra sản phẩm đảm bảo về an toàn thực phẩm và kéo dài thời gian bảo quản là cần
thiết. Vì thế tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết lập quy trình sản xuất nước giải khát
đóng chai từ cà gai leo (Solanum hainanense Hance)”.
2. Mục tiêu của đề tài

Xây dựng quy trình phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng tạo ra nước uống
đóng chai chứa hợp chất solasodine tách chiết từ cà gai leo nhằm đa dạng hóa sản
phẩm từ cà gai leo, giúp bảo vệ sức khỏe con người và tăng thị hiếu người tiêu dùng.
Cụ thể:
- Thiết lập công thức phối chế nước uống đóng chai chứa hợp chất solasodine tạo

thành các dạng khác nhau, gồm: Nước uống cà gai leo khơng đường, nước uống cà

gai leo có đường, nước uống cà gai leo có bổ sung cỏ ngọt và nước cà gai leo có bổ
sung đường kiêng.
- Xác định thơng số cơng nghệ trong thanh trùng nước uống đóng chai từ cà gai leo.

2
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Thiết lập được các công thức phối chế sản phẩm nước uống cà gai leo và chế
độ thanh trùng thích hợp cho các sản phẩm. Tạo ra sản phẩm nước giải khát chứa hợp
chất solasodine giúp bảo vệ sức khỏe cũng như phù hợp với thị hiếu nhiều đối tượng
người tiêu dùng.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đa dạng hóa sản phẩm từ cà gai leo. Tạo cơ sở để hồn thiện quy trình sản xuất nước
uống đóng chai và một số sản phẩm dạng cô đặc từ cà gai leo với quy mô công nghiệp.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1.1.1. Giới thiệu về cà gai leo
1.1.1.1. Đặc điểm thực vật cây cà gai leo
a. Nguồn gốc và phân bố
Cà gai leo (có tên khoa học là Solanum hainanense Hance, hoặc có tên đồng
nghĩa là Solanum procumbens Lour, thuộc họ Cà (Solanaceae) và là một loại cây
thuốc quý được tìm thấy trong nhiều khu vực của Trung Quốc và Việt Nam. Ngồi ra,
cà gai leo cịn có nhiều tên gọi địa phương khác như: Cà quánh, cà quạnh, cà quýnh,
cà bò, cà cạnh, cà hải nam, cà gai dây [14].
Cà gai leo vốn là một loài cây hoang dại, mọc khắp nơi, ven đường…. Ở Việt
Nam cây mọc khắp nơi, miền Trung là nhiều nhất [6].
Cà gai leo mọc rải rác ven rừng, lùm bụi, bãi hoang, ven đường, ở độ cao dưới

300m. Phân bố ở Bắc Giang (Yên Thế), Phú Thọ (Việt Trì), Hà Nội (Bưởi), Hải
Phịng, Ninh Bình, Thanh Hố, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Khánh Hoà,
Gia Lai (An Khê, Kon Hà Nừng). Ngồi ra, cịn có ở Trung Quốc (Hải Nam, Quảng
Đơng, Quảng Tây) [4].
b. Mô tả thực vật cây cà gai leo
Cà gai leo thuộc loại cây thân leo, thân dài từ 0,6 - 1m hay hơn, rất nhiều gai,
cành xòa rộng trên phủ lơng hình sao. Lá hình trứng hay thn, phía gốc lá hình rìu
hay hơi trịn, mép lá nguyên hay hơi lượn và khía thùy hai mặt, nhất là mặt dưới phủ
lông trắng nhạt, phiến dài 3 - 4cm, rộng 12 - 20mm, có gai, cuống dài 4 - 5mm. Hoa
màu trắng tím, nhị vàng, hợp thành chùm 2 - 5 hoa. Quả hình cầu khi chín có màu đỏ,
bóng, nhẵn, đường kính 5 - 7mm. Hạt màu vàng, hình thận, có mạng, dài 4mm, rộng
2mm [6].

Hình 1.1. Cây và trái cà gai leo


4

1.1.1.2. Thành phần hóa học và tính chất dược lý của cà gai leo
a. Thành phần hóa học của cây cà gai leo
Cà gai leo có những thành phần hóa học chủ yếu như: Chất béo, tinh bột,
protein, acid hữu cơ và đường khử tự do [9].
Các thành phần có hoạt tính sinh học chính trong S.hainanense là solasodine,
solasonin, sarotenoid, coumarin, acid cafeic, acid chlorogenic, β-sitosterol, phytosterol
[8]; glycoalkaloid, proline, hydroxyproline, methionine, flavonoid, steroid saponin [11].

b. Tính chất dược lý của cây cà gai leo
Theo kinh nghiệm nhân gian, cà gai leo thể hiện khả năng giải độc cơ thể rất
mạnh, rễ tươi giã vắt lấy nước uống có thể chữa khỏi độc rắn cắn. Đặc biệt theo sách
“Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” của GS.TS. Đỗ Tất Lợi thì chỉ cần chà răng

hoặc ngậm rễ cà gai leo có thể giải rượu rất tốt [6].
Cà gai leo đã được sử dụng để kháng oxy hóa, chống histaminemia và điều trị
rắn cắn [7]. Gần đây, nó đã được báo cáo là có hiệu quả trong việc bảo vệ gan. Cà gai
leo là dược liệu được chứng minh có tác dụng chặn xơ gan rõ rệt thông qua việc ức
chế sự tạo thành collagen [10]. Hơn nữa, chiết xuất từ S. hainanense Hance cũng có
tác dụng phịng chống viêm và xơ gan thực nghiệm ở chuột cống độc bởi CCl 4 [10].
Dịch trích ly S. hainanense có thể bảo vệ gan của những con chuột trắng nhiễm độc
liên quan đến phơi nhiễm kéo dài với trinitrotoluene (TNT) và liều nhỏ của TNT [8].
Cà gai leo đã được bào chế và kiểm chứng có hiệu quả điều trị lâm sàng trên bệnh
nhân viêm gan B mạn tính thể hoạt động [3]. Thuốc "haina" được bào chế từ S.
hainanense có tác dụng tích cực đối với bệnh nhân viêm gan B [3].
Cà gai leo có tác dụng chống viêm cấp trên mơ hình gây phù thực nghiệm bằng
cao hư, chống viêm mãn trên mơ hình gây u hạt thực nghiệm bằng amian trên chuột
cống trắng, đồng thời gây teo tuyến ức trên chuột cống non [11]. Ngồi ra, cịn có
những cơng trình nghiên cứu khác chứng minh cà gai leo có tác dụng kháng viêm,
giảm đau, giảm sự phát triển của quá trình xơ trong xơ gan thực nghiệm trên chuột.
Trong những năm gần đây, vấn đề gốc tự do và các chứng bệnh gây ra do q
trình peroxide hóa lipid gia tăng như lão hóa, viêm hoại tử tế bào, ung thư... được các
nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Nguyễn Thị Bích Thu và cs (2001) đã khảo sát tác
dụng chống oxy hóa của cà gai leo. Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy dịch chiết
glycoalkaloid tồn phần có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Những kết quả thu được
góp phần giải thích cơ chế tác dụng kháng viêm, bảo vệ gan của chế phẩm Haina [10].
Cà gai leo có khả năng làm giảm, ức chế virus có trong máu của bệnh nhân mắc viêm
gan virus B, thậm chí trường hợp âm tính virus. Cà gai leo đã được chứng minh có thể ngăn
chặn xơ gan và hạ men gan nhanh. Trong điều trị các triệu chứng cơ năng của viêm


5

gan B mãn tính như: Vàng da, vàng mắt, đau tức hạ sườn phải, kém ăn mệt mỏi thì cà

gai leo thể hiện sự ưu việt tuyệt đối so với các dược liệu đã biết từ trước đến nay [15].
1.1.1.3. Hợp chất Solasodine
a. Tính chất vật lý [16]
- Ở dạng tinh khiết, Solasodine là chất rắn ở dạng bột, màu trắng, có cấu trúc

tinh thể hình lục giác.
o

- Nhiệt độ nóng chảy 200 – 202 C.
o

- Điểm sơi 537,9 C tại 760mmHg.
- UV max (trong MeOH) là 206nm [12].

b. Tính chất hóa học [12]
- Cơng thức hóa học: C27H43NO2
- Tên khoa học: Spirosol-5-en-3P-01; solasod-5en-3P-ol.
- Solasodine là một Alkaloid steroid được phân lập từ các Solanum khác nhau.
- Độ hòa tan: dễ tan trong benzen; pyridin và chloroform; tan vừa trong

methanol, ethanol và nước; khơng hịa tan trong ether. Độ hịa tan của solasodine
được thể hiện cụ thể ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Độ hịa tan của Solasodine trong các dung mơi khác nhau [12]
STT
1
2
3
4
5
6

7
8
9


6

- Cơng thức cấu tạo

Hình 1.2. Cơng thức cấu tạo của Solasodine [12]
Solasodine là một loại steroid alkaloid có trong các cây họ Cà (Solanaceae). Vì
vậy, chúng có tính base do sự có mặt của nguyên tử nitơ. Nhưng độ kiềm của alkaloid
không giống nhau do ảnh hưởng khác nhau của lớp điện tích nguyên tử nitơ gây ra và
ảnh hưởng của các nhóm chức khác. Solasodine có thể thay thế cho diosgenin để tổng
hợp các loại hormon steroid khác nhau [6].
1.1.2. Cỏ ngọt
1.1.2.1. Giới thiệu [17]
Cỏ ngọt (Stevia, Sweetleaf, candyleaf, Sweet herb of Paraguay) còn được gọi
là Cỏ đường, Cỏ mật hoặc Cúc ngọt, có nguồn gốc ở thung lũng Rio Monday nằm về
phía Đơng Bắc của xứ Panama, Nam Mỹ. Vào thế kỷ XVI, các thủy thủ Tây Ban Nha
đã từng đề cập đến sự hiện diện của loại thảo mộc này rồi. Nhưng phải chờ đến năm
1888, nhà thực vật học người Paraguay là Moises Santiago Bertoni mới phân loại và
chính thức đặt tên gọi nó là Stevia rebaudiana Bertoni. Từ cả ngàn năm nay, họ đã
dùng loại thảo mộc này để làm dịu ngọt các thức ăn, đồ uống có tính đắng, và cũng để
chữa trị một số bệnh như béo phì, tim, cao huyết áp, vv…

Hình 1.3.a. Cây cỏ ngọt

Hình 1.3.b. Cỏ ngọt dạng khơ

Cỏ ngọt là cây lưu niên bán nhiệt đới, thuộc họ Cúc Asteraceae (Compositae).
Stevia rebaudiana Bertoni là một trong số 154 loại Cỏ ngọt thuộc dòng Stevia. Cây cỏ
ngọt mọc thành bụi, cao tới 75cm lúc trưởng thành, thân và cành trịn, thân non có màu
xanh, thân già màu nâu, bản lá dài 5-7 cm, có mép hình răng cưa. Hoa nhỏ màu trắng,


7

phấn hoa có thể gây dị ứng, chất ngọt tập trung trong lá, lá già ở dưới thấp chứa nhiều
chất ngọt hơn lá non ở phía trên cao, chất ngọt trong lá giảm đi khi cây trổ hoa vào
tháng 9. Ngày nay, cây Cỏ ngọt được trồng tại rất nhiều quốc gia như: Brazil,
Argentina, Paraguay, Mexico, Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan,
Việt Nam, Israel, và Hoa Kỳ. Riêng Canada, cây Stevia cũng được thấy trồng ở các
tỉnh bang Alberta, British Columbia, Ontario và Quebec. Bộ Canh Nơng và Thực
phẩm Canada cũng có trồng thí nghiệm loại thảo mộc này tại nông trại thực nghiệm
Delhi (Ontario).
1.1.2.2. Thành phần hóa học
Cỏ ngọt (Stevia) là một chất làm ngọt được FDA chấp thuận và đang trở thành
chất tạo ngọt ngày càng được sử dụng phổ biến trong nhiều loại thực phẩm và đồ
uống bởi nó khơng chứa calo. Lá cỏ ngọt Stevia chứa: 58% chất khô (6,2% protein;
5,6% chất béo; 52,8% carbohydrate; 15% Stevioside) và khoảng 42% chất hòa tan
trong nước. Qua các nghiên cứu và thử nghiệm cho thấy trong lá cỏ ngọt có chứa các
thành phần glycoside – hàm lượng đường rất cao mà không gây độc hại, không sản
xuất phức tạp, thu hái đơn giản, dễ dàng sử dụng mà không gây ô nhiễm môi trường,
không có tác dụng phụ, mọi lứa tuổi đều sử dụng được [18].
Bột lá cỏ ngọt khơ dùng làm trà, có thể có vị ngọt gắp 30 lần vị ngọt của đường
cát, dạng lỏng là những dịch chiết có thể ngọt 70 lần hơn đường, tốt nhất là bột tinh
chất màu trắng trích từ lá Cỏ ngọt và có chứa chất rebaudioside A và steviosid. Nhiều
người nói rằng vị ngọt của Stevia thường để lại hậu hơi đắng [17].

Hình 1.4. Cấu trúc phân tử Stevioside [18]
Về phương diện hóa học Stevia là những diterpenoid glycosides và gồm có 4
loại chính: stevioside (5 - 10%), rebaudioside A (2 - 4%), rebaudioside C (1 - 2%), và
dulcoside A (0,5 – 1%). Hai loại phụ là rebaudioside D và E. Chất ngọt Stevioside có
vị ngọt gấp 300 lần hơn đường thường (saccharose, sucrose), đặc biệt là không tạo
calorie và rất ổn định ở nhiệt độ cao 198 oC, hầu như không trở nên xậm màu, và cũng
không trở thành đường caramel đặc kẹo [17].


8

1.1.2.3. Công dụng [18]
Cây cỏ ngọt được dùng hàng ngày với nhiều cơng dụng, nhưng có hiệu quả
vượt trội được ghi nhận trong các trường hợp: Ổn định đường huyết cho người bệnh
tiểu đường; Phòng chống các bệnh về tim mạch (đột quỵ, huyết áp…); Đường dành
cho người ăn kiêng (tiểu đường, giảm cân…). Ngồi ra, Stevia cũng có tác dụng
chống viêm, chống ung thư, lợi tiểu và tác dụng điều hòa miễn dịch.
1.1.3. Các nguyên liệu khác
1.1.3.1. Nước
Nước là thành phần không thể thiếu trong các sản phẩm nước giải khát, giữ vai
trị quan trọng trong việc hình thành vị của sản phẩm, vì thế, nước dùng trong chế
biến nước giải khát phải có chất lượng tốt, đảm bảo chỉ tiêu do Bộ Y tế quy định.
Bảng 1.2. Các chỉ tiêu chất lượng nước (TCVN 5501-1991)
Tên chỉ tiêu
Chỉ tiêu cảm quan
Chỉ tiêu hóa học
Độ trong
Độ đục
Độ màu (Độ Coban)
Hàm lượng cặn khơng tan

Hàm lượng cặn hịa tan
Độ pH
Độ cứng toàn phần
Hàm lượng Clo tự do
Hàm lượng Nitrit
Hàm lượng Sắt tổng số, (Fe2+ + Fe3+)
Hàm lượng thủy ngân
Chỉ tiêu vi sinh
Tổng số vi khuẩn hiếu khí
Tổng số Coliform, khuẩn lạc/100ml
Coliform phân, khuẩn lạc/100ml


9

1.1.3.2. Đường Saccharose
Trong sản phẩm nước giải khát, đường được coi là một phụ gia tạo vị có tác dụng
gây kích thích thị hiếu người tiêu dùng, cũng như tăng giá trị cho sản phẩm. Ngồi ra
đường cịn có tác dụng cung cấp năng lượng cho cơ thể và ức chế một phần vi sinh vật.

Đường được bổ sung vào sản phẩm nước giải khát chủ yếu được cung cấp từ
cây mía, là đường Saccharose.
Cơng thức hóa học: C12H22O11 là một disaccharide gồm 2 đường đơn là
glucose và fructose tạo thành.
Cơng thức cấu tạo:

Hình 1.5. Cơng thức cấu tạo của Saccharose
Các chỉ tiêu chất lượng: Chỉ tiêu chất lượng của đường sử dụng trong sản phẩm
nước giải khát được quy định theo TCVN 7968:2008 đối với đường cát trắng.
- Mô tả: Tinh thể đường Saccharose được tinh sạch và kết tinh có độ Pol khơng

nhỏ hơn 99,7oZ.
- Thành phần bổ sung và các chỉ tiêu chất lượng:

Bảng 1.3. Thành phần bổ sung và các chỉ tiêu chất lượng của đường Saccharose
Thành phần và các chỉ tiêu chất lượng
Lưu huỳnh dioxid (mg/kg)
Kim loại nặng
Tro sulfat (% khối lượng)
Độ tro dẫn điện (% khối lượng)
Hàm lượng đường chuyển hoá (% khối lượng)
Hàm lượng Saccharose và đường khử (% khối
lượng tính theo sacharose
Độ màu (Đơn vị ICUMSA)
pH (đối với 10% khối lượng)
- Chú thích


10

1.1.3.3. Đường Isomalt
Giới thiệu:
Isomalt khơng phải đường hóa học, mà là sản phẩm tự nhiên được chế biến
hoàn toàn từ củ cải đường, có năng lượng thấp (2 kcal/g), vị ngọt tinh khiết như
đường bình thường, độ làm ngọt chỉ bằng một nửa đường bình thường chúng ta vẫn
dùng hằng ngày.
Cơng thức hóa học: C12H24O11
Tên hóa học: Hexopyranosyl - 344.3hexitol.
Tính chất:
Độ hịa tan của đường trong nước có tính chất quyết định đến phương pháp bổ

sung đường vào sản phẩm nước giải khát dưới dạng nào là phù hợp. Độ hòa tan của
đường Isomalt so với Sucrose và các loại đường kiêng khác trong nhóm Polyol được
thể hiện qua bảng sau.
Bảng 1.4. Độ hòa tan của các loại Polyol so với Sucrose (ở 20oC) [19]
Loại Polyol
Sucrose
Xylitol
Sobitol
Mantitol
Lactitol
Isomalt
Mannitol
Nhìn chung, so với Sucrose và các loại đường khác thuộc nhóm Polyol,
Isomalt có độ hòa tan tương đối thấp.
Người ta thấy rằng trong dung dịch 10%, độ ngọt của Isomalt chỉ chiếm 50 60% đường kính.
Cơng dụng:
Những người phải kiểm sốt đường huyết là bệnh nhân tiểu đường, người thừa
cân, béo phì. Đối với các trường hợp này lựa chọn những thực phẩm có chỉ số đường
huyết thấp là điều cực kỳ quan trọng. Chỉ số đường huyết (GI) là một chỉ tiêu chất
lượng quan trọng của một thực phẩm khi so sánh với thực phẩm chuẩn (như glucose).
GI là khả năng làm tăng glucose máu sau khi ăn, là sự gia tăng diện tích dưới đường


11

cong của glucose máu sau khi ăn một thực phẩm chuẩn (45g glucose). Những glucid
được tiêu hóa và hấp thu nhanh sẽ có GI cao, cịn những thực phẩm tiêu hóa và hấp
thu chậm sẽ có GI thấp. Isomalt có GI thấp, được các trung tâm nghiên cứu và chăm
sóc bệnh nhân tiểu đường trên thế giới khuyên dùng cho bệnh nhân tiểu đường [20].
1.1.3.4. Acid citric

Công dụng: ở sản phẩm này, acid citric được bổ sung vào nhằm tạo nên độ
chua ngọt hài hòa cho sản phầm đồng thời tạo độ acid vừa phải để hỗ trợ và giảm điều
kiện thanh trùng.
Mơ tả: (QCVN 01:2009/BYT).
Acid citric có thể được sản xuất từ các nguồn như nước chanh hoặc nước dứa
hay lên men từ dung dịch carbohydrate hoặc các môi trường thích hợp sử dụng vi
khuẩn Candida spp. hoặc các chủng Aspegillus niger khơng sinh độc.
Tên hố học: Axcid 2 - hydroxy - 1,2,3 - propantricarboxylic.
Cơng thức hóa học
Dạng khan: C6H8O7
Dạng ngậm 1 phân tử nước: C6H8O7.H2O

Dạng khan

Dạng ngậm 01 phân tử nước

Hình 1.6. Cơng thức hóa học của acid citric (QCVN 01:2009/BYT)
Khối lượng phân tử
Dạng khan: 192
Dạng ngậm một phân tử nước: 210
Các yêu cầu (QCVN 01:2009/BYT)
Ngoại quan
Tinh thể rắn màu trắng hoặc không màu, không mùi. Dạng ngậm một phân
tử nước có thể thăng hoa trong khơng khí khô.
Hàm lượng hoạt chất
Không nhỏ hơn 99,5 % và không lớn hơn 100,5 % tính theo dạng khan.
Các chỉ tiêu lí - hóa
Các chi tiêu lí - hóa của axit citric theo quy định trong Bảng 1.5

12

Bảng 1.5. Chỉ tiêu lí - hóa của acid citric
Tên chỉ tiêu

1.

Độ hòa tan

2.

Phép thử citrate

3. Hàm lượng nước
- Dạng khan, % khối lượng, không lớn hơn
- Dạng ngậm một phân tử nước, % khối lượng
4.

Hàm lượng tro sulfat, % khối lượng, không lớn hơn

5. Hàm lượng oxalat, mg/kg, không lớn hơn
6. Hàm lượng sulfat, mg/kg, không lớn hơn
7.

Các chất dễ cacbon hố

8. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn


13

1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG CÀ GAI LEO

1.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Ngun liệu
Rửa sạch, để ráo
Sấy chân không
50oC, 7 giờ
Xay
Chưng ninh
(Ethanol 95%, 1/10,
55oC, 4 giờ)
Lọc, thu dịch chiết
Cô quay chân không
(50oC, 150 phút)

Đường,
dịch cỏ
ngọt,
đường
kiêng
nước, acid
citrc

Dịch solasodine
đặc thơ
Phối chế
Lọc, ly tâm

Sản

phẩm

Đóng chai

Thanh trùng
Hình 1.7. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất nước uống cà gai leo