Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong phân khúc sốt gia vị chế biến, mayonnaise là một dạng nhũ tương dầu trong nước (Oil-in-Water - O/W) có kết cấu đặc sệt, màu sắc từ trắng đến vàng kem cùng mùi vị béo chua đặc trưng, được sử dụng rộng rãi làm sốt ăn kèm salad, hải sản và các món khai vị. Về mặt hóa sinh và keo tụ, sản phẩm là hệ phân tán dị thể gồm pha phân tán là các giọt dầu thực vật và pha liên tục là nước chứa acid (thường là giấm), được ổn định cấu trúc nhờ hoạt tính nhũ hóa của lecithine và lipoprotein có trong lòng đỏ trứng gà.

Ở các công thức thương mại truyền thống, hàm lượng lipid chiếm tỷ trọng rất cao, dao động từ 70% đến 80%. Việc hấp thu một lượng lớn chất béo này trong khẩu phần ăn hàng ngày làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh mạn tính không lây như xơ vữa động mạch, bệnh tim mạch, thừa cân, béo phì, rối loạn lipid máu và ung thư. Đồng thời, lượng cholesterol có sẵn trong lòng đỏ trứng cũng góp phần gia tăng gánh nặng sức khỏe cho người tiêu dùng. Nhằm đáp ứng xu hướng dinh dưỡng lành mạnh, các nghiên cứu thực phẩm hiện nay tập trung khai thác các chất thay thế chất béo (fat replacer) có nguồn gốc tự nhiên từ protein hoặc polysaccharide để giảm thiểu hàm lượng dầu mỡ mà vẫn bảo toàn cấu trúc hệ nhũ tương.

Trước đây, nhiều nguồn chất thay thế béo đã được đưa vào thử nghiệm trên mayonnaise như chất keo ưa nước từ củ khoai từ trắng (Dioscorea rotundata) ở mức thay thế 25% – 75%, đạm whey cô đặc (whey protein concentrate - WPC) ở mức 15%, bột vỏ dưa hấu ở mức 6%, tinh bột yến mạch (Avena sativa L.) hay tinh bột củ dong biến tính (Maranta arundinacea L.). Tuy nhiên, hạn chế chung là tỷ lệ thay thế chất béo còn thấp hoặc việc giảm pha dầu làm tổn thương nghiêm trọng đến các thuộc tính lưu biến, độ bền cấu trúc và mức độ chấp nhận cảm quan của thành phẩm. Do đó, việc tìm kiếm một nguồn polysaccharide tự nhiên có khả năng giữ nước, tạo nhũ và duy trì độ nhớt cao là bài toán công nghệ cấp thiết.

Nha đam (Aloe barbadensis Miller / Aloe vera L.) là loài cây mọng nước nhiệt đới. Phần thịt lá chứa đến 98.5% nước, trong đó 60% tổng lượng chất khô là các polysaccharide có hoạt tính keo như acemannan và pectin. Acemannan là một polysaccharide chuỗi thẳng giàu các liên kết β-1,4-glycosidic với các phân tử mannose bị acetyl hóa, sở hữu khả năng giữ nước, tạo độ nhớt và có hoạt tính sinh học (hạ đường huyết, kháng viêm, chống béo phì). Ngoài ra, thịt lá nha đam còn chứa các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên (phenolic, anthraquinone) giúp hạn chế quá trình ôi hóa lipid. Dù vậy, nha đam trước đây chủ yếu chỉ ứng dụng trong đồ uống giải khát, sữa chua, kem, màng bao bảo quản hoặc các sản phẩm thịt viên, chưa từng có công trình nghiên cứu sử dụng bột nha đam (AVP) làm chất thay thế dầu trong hệ nhũ tương sốt mayonnaise.

Khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu sau:

  • Mục tiêu tổng quát: Sản xuất bột nha đam từ lá nha đam tươi và khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng bột nha đam thay thế dầu thực vật đến chất lượng sản phẩm mayonnaise ít béo với vai trò là chất thay thế chất béo.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
    1. Thu nhận bột nha đam (AVP) bằng phương pháp sấy đối lưu và xác định các chỉ tiêu hóa lý, cấu trúc của bột.
    2. Khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế dầu thực vật bằng AVP (ở các tỷ lệ 15%, 30%, 45%, 60%) đến thành phần hóa học (chất khô, carbohydrate, lipid, protein, tro, năng lượng kcal/100g, pH, độ acid chuẩn độ), tính chất cơ lý (lưu biến, độ cứng, độ dính, độ phết, vi cấu trúc, phân bố kích thước hạt) và chất lượng cảm quan của sản phẩm mayonnaise.
    3. Đánh giá mức độ ổn định của sản phẩm mayonnaise ít béo trong quá trình bảo quản 42 ngày ở hai điều kiện nhiệt độ: nhiệt độ phòng (33 ± 1 °C) và nhiệt độ bảo quản lạnh (5 ± 1 °C), thông qua các chỉ số: độ bền nhũ tương (ES), chỉ số oxy hóa lipid (peroxide value - PV) và sự biến đổi màu sắc (L*, a*, b*).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Bột nha đam (Aloe vera powder - AVP) thu nhận từ phương pháp sấy đối lưu thịt lá nha đam tươi và các mẫu sản phẩm sốt mayonnaise ít béo được phối chế từ AVP thay thế dầu đậu nành.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm thuộc Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án tốt nghiệp hoàn thành vào tháng 7 năm 2024; thời gian theo dõi độ ổn định bảo quản mẫu là 42 ngày.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình nghiên cứu

  • Đặc trưng hệ nhũ tương mayonnaise: Thuộc hệ nhũ tương O/W không đồng thể, phân loại theo hàm lượng pha dầu gồm: mayonnaise nguyên béo (full-fat: 65% – 75% dầu), mayonnaise giảm béo (reduced-fat: tối thiểu 50% dầu) và mayonnaise ít béo (low-fat: tối thiểu 25% dầu). Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), mayonnaise chuẩn phải có hàm lượng chất béo không dưới 65%.
  • Cơ sở cấu trúc polysaccharide của nha đam: Acemannan cấu tạo từ các đơn vị tetrasaccharide lặp lại gồm hai đơn vị acetyl-D-mannose, một đơn vị D-glucose và một phân tử galactose phân nhánh tại C6 của mannose thông qua liên kết α-1,6-glycosidic. Khối lượng phân tử của acemannan dao động khoảng 30 – 45 kDa (hoặc lớn hơn 200 kDa). Pectin chiếm khoảng 36% tổng polysaccharide, phân bố chủ yếu ở vách tế bào với độ methyl ester hóa (DE) từ 2% – 20% hoặc có thể lên đến 60%.
  • Mô hình tính chất dòng chảy Power Law: Dùng để mô tả tính chất lưu biến của mayonnaise: $$\tau = K \cdot \gamma^n$$ Trong đó $\tau$ là ứng suất cắt, $\gamma$ là tốc độ cắt, $K$ là chỉ số độ sệt (consistency index), $n$ là chỉ số dòng chảy (flow behavior index; $n < 1$ biểu thị tính chất giả dẻo/thực phẩm trượt mỏng do lực cắt).

Nguyên liệu và hóa chất

  • Lá nha đam tươi: Thu mua tại Chợ Đầu mối Nông sản Thủ Đức (TP. Hồ Chí Minh), chiều dài lá đạt từ 30 – 50 cm.
  • Dầu đậu nành: Sản phẩm của Công ty Cổ phần Thực phẩm An Long, Việt Nam.
  • Trứng gà tươi: Cung cấp bởi Công ty TNHH QL Vietnam Agroresources, Việt Nam.
  • Phụ gia và chất ổn định: Xanthan gum từ Công ty TNHH Deosen Biochemical (Ordos, Trung Quốc); đường tinh luyện từ Công ty Đường Biên Hòa; muối ăn từ Công ty TNHH Muối Thành Phát; sodium benzoate; giấm ăn.
  • Hóa chất phân tích: Xuất xứ từ Trung Quốc và Việt Nam, độ tinh khiết > 99%.
Thành phần nguyên liệu Mẫu chuẩn (MC) Mẫu M15 (Thay 15%) Mẫu M30 (Thay 30%) Mẫu M45 (Thay 45%) Mẫu M60 (Thay 60%)
Dầu đậu nành (%) 74.20 63.07 51.94 40.81 29.68
Bột nha đam - AVP (%) 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
Nước bổ sung (%) 7.80 18.43 29.06 39.69 50.32
Lòng đỏ trứng gà (%) 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00
Đường cát (%) 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
Giấm ăn (%) 3.50 3.50 3.50 3.50 3.50
Muối ăn (%) 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20
Xanthan gum (%) 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20
Sodium benzoate (%) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

Quy trình công nghệ thực nghiệm

  1. Sản xuất bột nha đam (AVP): Rửa sạch lá nha đam tươi, cắt gai dọc hai bên thân, cắt bỏ 4 cm phần cuống lá. Ngâm thẳng đứng lá trong nước sạch 30 phút nhằm loại bỏ dịch mủ vàng chứa aloin gây đắng. Cắt khúc 10 – 15 cm, lạng bỏ lớp vỏ xanh ngoài để lấy khối thịt lá trong suốt. Cắt lát mỏng, rải đều lên khay có lót giấy nến và sấy đối lưu ở nhiệt độ 55 °C trong 12 giờ (tủ sấy Memmert UF260, Đức). Sau đó đem nghiền mịn bằng máy nghiền mẫu 800Y (Trung Quốc), rây qua cỡ lưới 0.2 mm và bảo quản kín ở 5 °C.
  2. Sản xuất mayonnaise ít béo: Trộn đều lòng đỏ trứng gà và nước trong 10 giây, thực hiện thanh trùng ở 65 °C trong 2 phút. Phối trộn AVP, muối, đường, xanthan gum, sodium benzoate trong 2 phút ở tốc độ 2 bằng máy đánh trứng KitchenAid 5KSM150 (Hoa Kỳ). Cho từ từ dầu đậu nành vào để tạo nhũ trong 12 phút ở tốc độ 4. Bổ sung giấm và tiếp tục trộn ở tốc độ 4 – 6 trong 2 phút. Thực hiện đồng hóa cưỡng bức ở tốc độ 10.000 vòng/phút trong 4 phút bằng máy đồng hóa IKA T18 Digital Ultra Turrax (Đức). Rót sản phẩm vào hũ nhựa PET (50 và 100 mL), bảo quản ở 5 ± 1 °C.

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

  • Đặc tính bột AVP: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR 4700, JASCO, Nhật Bản, đầu dò ATR, dải quét 4000 – 400 cm⁻¹, độ phân giải 1 cm⁻¹); đo pH dung dịch 1% AVP (thiết bị Hanna HI9124, Romania); đo màu bằng máy so màu CR-400 (Minolta, Nhật Bản); xác định khả năng giữ nước (Water Holding Capacity - WHC) và giữ dầu (Oil Holding Capacity - OHC) bằng ly tâm phân tách (máy ly tâm Hermle Z366, Đức, 5000 vòng/phút, 30 phút); đo khả năng tạo nhũ (EC) và độ bền nhũ tương (ES).
  • Phân tích hóa lý mayonnaise: Độ ẩm/chất khô (AOAC 925.10); protein tổng số (AOAC 976.05); lipid tổng số (TCVN 9047:2012); tro tổng số (AOAC 923.03); carbohydrate xác định bằng phương pháp trừ; năng lượng tính theo hệ số Atwater; đo pH và độ acid chuẩn độ bằng NaOH 0.1 N (AOAC 935.57).
  • Phân tích cơ lý, cấu trúc: Đo lưu biến tĩnh (steady shear) và động học dao động (frequency sweep, stress sweep) trên máy HAAKE Rheostress (Đức); phân tích kết cấu (độ cứng, độ dính, độ phết); quan sát vi cấu trúc bằng kính hiển vi quang học nền sáng Euromex IS.1153-PLi (Hà Lan); xác định phân bố kích thước hạt bằng kỹ thuật tán xạ ánh sáng động (DLS, Malvern, Anh).
  • Đánh giá cảm quan: Phương pháp thị hiếu 9 điểm (Hedonic scale từ 1 - cực kỳ không thích đến 9 - cực kỳ thích) trên hội đồng gồm 60 người tiêu dùng chưa qua huấn luyện (độ tuổi 20 – 25 tuổi), đánh giá sản phẩm ăn kèm khoai tây chiên lạt.
  • Thử nghiệm bảo quản: Đo chỉ số peroxide (PV) theo thời gian bảo quản ở 33 ± 1 °C và 5 ± 1 °C cho đến khi vượt ngưỡng 10 mEq/kg; đo độ bền nhũ tương (%) và sự biến đổi giá trị màu sắc L*, a*, b* tại các ngày 1, 6, 13, 19, 25 và kéo dài đến ngày thứ 42.
  • Xử lý số liệu: Thống kê mô tả bằng Microsoft Excel 2016; phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) và kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0.05) bằng phần mềm Minitab 21.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 1 xác lập tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu cắt giảm chất béo trong các sản phẩm thực phẩm giàu năng lượng. Tác giả chỉ ra nhược điểm của mayonnaise truyền thống với hàm lượng chất béo từ 70% – 80% là nguyên nhân tiềm ẩn các bệnh lý về tim mạch và thừa cân. Chương này giới thiệu tính ưu việt của cây nha đam (Aloe vera L.) – một nguồn nguyên liệu nông nghiệp dồi dào, giàu polysaccharide acemannan và pectin có cấu trúc tương thích cho việc thay thế chất béo nhưng chưa từng được thử nghiệm trên sốt mayonnaise. Trên cơ sở đó, chương xác định mục tiêu tổng quát, 3 nội dung nghiên cứu trọng tâm, đối tượng, phạm vi khảo sát, ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn đối với ngành chế biến thực phẩm tại Việt Nam.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng thuật hệ thống cơ sở lý thuyết và các nghiên cứu liên quan gồm ba trụ cột nội dung:

  • Lá nha đam: Cấu tạo thực vật học (3 lớp: vỏ ngoài, lớp ngoài thịt lá, thịt lá chiếm 65% – 80% khối lượng). Thành phần hóa học của thịt lá gồm nước (98.5%), chất khô chứa acemannan, pectin, anthraquinone (aloin A, B, aloe-emodin), acid amin, khoáng (K, Ca) và vitamin. Tác giả phân tích cơ chế phân hủy nhiệt của acemannan, chứng minh nhiệt độ sấy đối lưu trên 70 °C – 80 °C gây suy giảm nghiêm trọng polysaccharide, từ đó lựa chọn nhiệt độ sấy phù hợp (55 °C).
  • Sản phẩm mayonnaise: Trình bày định nghĩa nhũ tương O/W, tiêu chuẩn phân loại sản phẩm (nguyên béo, giảm béo, ít béo), chức năng công nghệ của từng thành phần: dầu ăn (tạo cấu trúc, độ nhớt), lòng đỏ trứng (chất nhũ hóa tự nhiên nhờ lecithine), giấm (hạ pH đến điểm đẳng điện protein giúp tạo gel, bảo quản), muối ăn (tăng tương tác điện tích bề mặt hạt cầu béo), chất tạo ngọt và chất làm dày (xanthan gum). Đồng thời so sánh 3 công nghệ sản xuất: theo mẻ (batch), liên tục (continuous - hệ thống Emulsol) và kết hợp mẻ - liên tục (batch-continuous).
  • Tình hình nghiên cứu: Điểm luận các công trình giảm béo trong mayonnaise trên thế giới sử dụng bột quả nhót (Elaeagnus angustifolia), tinh bột khoai từ (Dioscorea rotundata), đạm whey cô đặc (WPC), bột vỏ dưa hấu; các hướng nghiên cứu bổ sung polyphenol lá ô-liu hoặc bột trái cây để chống oxy hóa; cũng như hướng thay thế trứng bằng dịch đậu nhằm giảm cholesterol.

Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết nguồn gốc xuất xứ toàn bộ nguyên liệu, phụ gia và hóa chất nghiên cứu. Thiết lập sơ đồ công nghệ và thuyết minh quy trình sản xuất bột nha đam sấy đối lưu (55 °C, 12 giờ, nghiền rây 0.2 mm) và quy trình sản xuất mayonnaise ít béo (thanh trùng trứng 65 °C, nhũ hóa 12 phút, đồng hóa cơ học 10.000 vòng/phút trong 4 phút). Thiết kế 3 mô hình thí nghiệm:

  • Thí nghiệm 1 khảo sát tính chất lý hóa của bột AVP;
  • Thí nghiệm 2 khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế dầu thực vật bằng AVP (các tỷ lệ 15%, 30%, 45%, 60%) đến thành phần dinh dưỡng, tính chất lưu biến, kết cấu, vi cấu trúc và điểm cảm quan;
  • Thí nghiệm 3 theo dõi sự biến đổi chỉ số PV, độ bền nhũ tương và màu sắc trong 42 ngày ở hai dải nhiệt độ 33 ± 1 °C và 5 ± 1 °C. Chương trình bày đầy đủ các công thức tính toán và tiêu chuẩn viện dẫn (AOAC, TCVN, ISO).

Chương 4: Kết quả và bàn luận

Chương 4 phân tích các số liệu thực nghiệm thu được:

  • Chỉ tiêu hóa lý của AVP: Phổ FT-IR khẳng định sự hiện diện của các nhóm chức đặc trưng của polysaccharide acemannan và pectin. Bột AVP có khả năng giữ nước (WHC), giữ dầu (OHC) và tạo nhũ tương (EC, ES) tốt, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của một chất thay thế béo.
  • Tính chất hóa học của mayonnaise: Khi tăng hàm lượng AVP thay thế dầu từ 15% đến 60%, hàm lượng lipid và tổng giá trị năng lượng (kcal/100g) giảm mạnh có ý nghĩa thống kê; ngược lại hàm lượng protein, carbohydrate và tro tăng dần. Giá trị pH và độ acid chuẩn độ biến thiên trong khoảng kiểm soát ổn định.
  • Tính chất cơ lý và cảm quan: Phân tích lưu biến cho thấy toàn bộ các mẫu đều thể hiện tính chất giả dẻo ($n < 1$ theo mô hình Power Law). Các mẫu thay thế ở tỷ lệ 15% (M15) và 30% (M30) duy trì được các thông số kết cấu (độ cứng, độ dính, độ phết), vi cấu trúc hạt cầu béo và điểm số cảm quan thị hiếu tương đương với mẫu chuẩn MC. Khi tỷ lệ thay thế vượt lên 45% và 60%, mạng lưới nhũ tương có sự phân tán kích thước hạt không đồng đều, độ phết giảm rõ rệt.
  • Độ ổn định trong bảo quản: Các mẫu có tỷ lệ thay thế cao (M45, M60) thể hiện khả năng ức chế sinh peroxide (PV) và duy trì độ bền nhũ tương tốt hơn mẫu chuẩn MC nhờ sự hiện diện của các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên trong nha đam. Quá trình bảo quản ở nhiệt độ mát (5 ± 1 °C) giúp duy trì độ bền nhũ tương, giữ chỉ số peroxide dưới ngưỡng oxy hóa 10 mEq/kg và ổn định các giá trị màu sắc L*, a*, b* tốt hơn rõ rệt so với điều kiện nhiệt độ phòng (33 ± 1 °C) qua 42 ngày theo dõi.

Chương 5: Kết luận – Kiến nghị

Chương cuối tóm tắt toàn bộ kết luận rút ra từ các thí nghiệm: khẳng định tính khả thi của quy trình sản xuất bột nha đam sấy đối lưu 55 °C và tiềm năng ứng dụng AVP làm chất thay thế chất béo trong sản xuất mayonnaise ít béo. Tỷ lệ thay thế 15% đến 30% là tối ưu nhất về cấu trúc và cảm quan, trong khi tỷ lệ 45% đến 60% phát huy tối đa khả năng kháng oxy hóa trong bảo quản. Trên cơ sở đó, tác giả đưa ra các kiến nghị kỹ thuật nhằm hoàn thiện công nghệ ở quy mô lớn hơn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  • Thu nhận nguyên liệu bột nha đam (AVP): Xác lập được các thông số kỹ thuật thu nhận AVP bằng phương pháp sấy đối lưu ở 55 °C trong 12 giờ, kích thước hạt sau rây đạt $\le$ 0.2 mm. Phổ hồng ngoại FT-IR ghi nhận đầy đủ các dải hấp thụ dao động đặc trưng cho liên kết glycosidic, nhóm carboxyl và acetyl của acemannan và pectin. AVP thể hiện hoạt tính bề mặt, khả năng giữ nước, giữ dầu và tạo nhũ tương cao.
  • Cải thiện giá trị dinh dưỡng của mayonnaise ít béo: Việc thay thế dầu đậu nành bằng AVP (kết hợp nước bổ sung) từ mức 15% đến 60% giúp cắt giảm tương ứng hàm lượng lipid tổng và giảm mạnh mức năng lượng cung cấp (kcal/100g) so với mẫu đối chứng MC (chứa 74.20% chất béo). Đồng thời, sản phẩm ghi nhận sự gia tăng hàm lượng chất xơ/carbohydrate hòa tan, protein và khoáng chất (tro tổng số).
  • Đặc tính cơ lý và cấu trúc nhũ tương:
    • Dòng chảy của các mẫu tuân theo mô hình Power Law với chỉ số dòng chảy $n < 1$ (chất lỏng giả dẻo, giảm độ nhớt khi tăng tốc độ cắt).
    • Các mẫu thay thế M15 (giảm 15% dầu) và M30 (giảm 30% dầu) duy trì các chỉ số kết cấu (độ cứng, độ dính, độ phết) và mô đun đàn hồi tích lũy ($G'$) - tổn hao ($G''$) tiệm cận với mẫu chuẩn nguyên béo MC.
    • Quan sát vi cấu trúc và phân tích kích thước hạt (DLS) khẳng định tại tỷ lệ thay thế 15% – 30%, các giọt dầu phân tán đồng đều trong mạng gel hydrat hóa của AVP và xanthan gum.
  • Mức độ chấp nhận cảm quan: Hội đồng đánh giá thị hiếu 60 người tiêu dùng cho điểm số ưa thích chung của mẫu M15 và M30 không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê so với mẫu MC; mẫu M45 và M60 bị suy giảm điểm số về độ mịn và vị béo ngậy.
  • Hiệu quả ức chế oxy hóa và ổn định bảo quản trong 42 ngày:
    • Tỷ lệ AVP cao (mẫu M45 và M60) kiểm soát sự gia tăng chỉ số peroxide (PV) hiệu quả nhất, ngăn ngừa quá trình tự oxy hóa chất béo nhờ hoạt tính chống oxy hóa tự nhiên của bột nha đam.
    • Bảo quản ở 5 ± 1 °C giúp kiểm soát chỉ số PV không vượt ngưỡng cho phép 10 mEq/kg và duy trì độ bền nhũ tương (ES) đạt mức cao sau 42 ngày, vượt trội so với bảo quản ở nhiệt độ phòng (33 ± 1 °C).
    • Độ sáng ($L^$) và sắc vàng ($b^$) của mayonnaise ít béo duy trì ổn định hơn trong môi trường lạnh.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng tỷ lệ thay thế bột nha đam từ 15% đến 30% trong công thức mayonnaise để tạo ra dòng sản phẩm "mayonnaise ít béo/giảm béo" thương mại mà không làm mất đi các giá trị cảm quan và kết cấu truyền thống.
  • Trong điều kiện sản xuất thực tế, sản phẩm mayonnaise ít béo có bổ sung AVP bắt buộc phải được duy trì bảo quản ở nhiệt độ lạnh (khoảng 5 °C) để hạn chế hiện tượng tách pha nhũ tương và làm chậm tốc độ oxy hóa chất béo.
  • Đề xuất mở rộng nghiên cứu tối ưu hóa quy trình sấy nha đam (như khảo sát sấy thăng hoa hoặc sấy vi sóng - hồng ngoại) nhằm nâng cao hơn nữa hàm lượng acemannan hoạt tính sinh học trong bột.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước

  • Khóa luận là công trình đầu tiên ứng dụng bột thịt lá nha đam (Aloe vera L.) chế biến khô làm chất thay thế chất béo (fat replacer) trực tiếp trong sản phẩm sốt gia vị nhũ tương O/W giàu béo như mayonnaise.
  • Khắc phục nhược điểm của các nghiên cứu trước (thường chỉ thay thế được tỷ lệ thấp từ 6% đến 15% chất béo hoặc làm biến dạng cấu trúc sốt), chứng minh khả năng thay thế thành công đến 30% lượng dầu thực vật mà vẫn bảo toàn đầy đủ các đặc tính lưu biến và thị hiếu tiêu dùng.
  • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm toàn diện về sự tương tác giữa mạng lưới polysaccharide của nha đam với protein lòng đỏ trứng và xanthan gum trong việc ổn định hệ nhũ tương thực phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở quy mô thực nghiệm phòng thí nghiệm (mẻ nhỏ bằng thiết bị KitchenAid và đồng hóa Ultra Turrax), chưa tiến hành thử nghiệm trên hệ thống sản xuất liên tục quy mô công nghiệp (như hệ thống Emulsol).
  • Phương pháp sấy đối lưu ở 55 °C dù hạn chế phân hủy acemannan nhưng vẫn gây tổn thất một phần hoạt tính sinh học so với sấy thăng hoa.
  • Đánh giá cảm quan mới chỉ dừng lại ở phép thử thị hiếu trên 60 người tiêu dùng trẻ tuổi (20 – 25 tuổi, sinh viên), chưa mở rộng trên hội đồng chuyên gia cảm quan được huấn luyện (Descriptive Sensory Analysis) hoặc phân khúc khách hàng đa dạng độ tuổi.
  • Thời gian khảo sát độ ổn định nhũ tương và oxy hóa chất béo được giới hạn trong 42 ngày, chưa xác định được hạn sử dụng thực tế kéo dài (shelf-life) theo phương pháp thử nghiệm lão hóa cấp tốc.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Khảo sát các công nghệ sấy tiên tiến (sấy thăng hoa, sấy lạnh bơm nhiệt) để nâng cao chất lượng cảm quan và hoạt tính nhũ hóa của bột nha đam.
  • Nghiên cứu kết hợp AVP với các hydrocolloid hoặc protein thực vật khác nhằm nâng tỷ lệ thay thế dầu thực vật lên mức 45% – 60% mà không làm giảm độ nhớt và độ phết.
  • Mở rộng phân tích định lượng chi tiết các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên (tổng polyphenol, flavonoid, anthraquinone) còn lưu giữ trong sản phẩm mayonnaise trong suốt thời gian tồn trữ.
  • Thử nghiệm sản xuất trên quy mô pilot và nghiên cứu khả năng chấp nhận của thị trường đối với sản phẩm thương mại.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp này cung cấp nguồn tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo chuyên môn cao:

  • Đối với sinh viên, học viên và nghiên cứu viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Hóa sinh Thực phẩm: Tài liệu là tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp bố trí thí nghiệm đối với hệ nhũ tương thực phẩm, quy trình phân tích lưu biến học (Rheology), kỹ thuật tán xạ ánh sáng động (DLS) đo kích thước hạt, và quy chuẩn các phép đo cơ lý kết cấu (Texture Profile Analysis) trên sốt gia vị.
  • Đối với các kỹ sư R&D trong ngành sản xuất sốt và gia vị chế biến: Cung cấp công thức phối chế định lượng cụ thể, thông số chế độ công nghệ (thanh trùng trứng ở 65 °C trong 2 phút, đồng hóa ở 10.000 vòng/phút trong 4 phút) và giải pháp cắt giảm dầu đậu nành trong mayonnaise từ 15% đến 30% bằng chất thay thế béo tự nhiên.
  • Đối với lĩnh vực chế biến phụ phẩm nông nghiệp: Đề tài mở ra tiềm năng thương mại hóa cây nha đam tại Việt Nam ngoài phạm vi đồ uống giải khát, định hướng sản xuất bột chức năng phục vụ ngành công nghiệp phụ gia thực phẩm sạch (clean-label ingredients).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao trong quy trình sản xuất bột nha đam (AVP) cần phải ngâm lá ngập theo chiều dọc trong nước sạch 30 phút?

Trong cấu trúc lá nha đam tươi, lớp vỏ xanh và các ống mạch mủ nằm ngay dưới lớp biểu bì chứa một lượng dịch mủ màu vàng giàu các hợp chất anthraquinone (chủ yếu là aloin A và aloin B). Dịch mủ này có tính tẩy xổ mạnh và vị đắng gắt. Việc ngâm lá nha đam theo chiều dọc trong nước sạch suốt 30 phút nhằm tận dụng trọng lực và áp suất thẩm thấu để loại bỏ triệt để phần mủ vàng chảy ra từ vết cắt cuống lá, tránh làm cho bột nha đam và sản phẩm mayonnaise thành phẩm bị đắng và đổi màu.

2. Tỷ lệ thay thế dầu thực vật bằng bột nha đam nào được xác định là tối ưu nhất cho chất lượng cảm quan và cơ lý của mayonnaise?

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm chỉ ra rằng tỷ lệ thay thế từ 15% (mẫu M15) đến 30% (mẫu M30) là tối ưu nhất. Ở mức thay thế này, các thuộc tính cơ lý (độ cứng, độ dính, độ phết), đặc tính dòng chảy giả dẻo theo mô hình Power Law và vi cấu trúc kích thước giọt phân tán được duy trì ổn định tương đồng với mẫu chuẩn MC (74.20% dầu). Đồng thời, điểm đánh giá cảm quan thị hiếu từ hội đồng 60 người tiêu dùng cho thấy mức độ chấp nhận của mẫu M15 và M30 không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê ($p > 0.05$) so với mẫu nguyên béo.

3. Việc thay thế dầu bằng bột nha đam ảnh hưởng như thế nào đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mayonnaise?

Khi tăng dần hàm lượng AVP thay thế dầu đậu nành từ 15% lên đến 60%, hàm lượng chất béo (lipid) và giá trị năng lượng tổng số (kcal/100g) của sản phẩm giảm đi rõ rệt. Ngược lại, do AVP chứa các chuỗi polysaccharide acemannan, pectin, protein và chất khoáng nội sinh, hàm lượng carbohydrate tổng, protein và hàm lượng tro (khoáng chất) trong mayonnaise ít béo tăng dần có ý nghĩa thống kê so với mẫu đối chứng nguyên béo.

4. Tại sao các mẫu thay thế AVP ở hàm lượng cao (45% và 60%) lại có chỉ số peroxide (PV) thấp hơn trong quá trình bảo quản?

Chỉ số peroxide (PV) là đại lượng đặc trưng cho hàm lượng hydroperoxide hình thành trong giai đoạn đầu của quá trình tự oxy hóa chất béo. Thịt lá nha đam chứa nhiều hợp chất phenolic, anthraquinone và các vitamin chống oxy hóa tự nhiên. Do đó, khi tăng hàm lượng bột nha đam trong công thức (mẫu M45 và M60), nồng độ các chất chống oxy hóa này trong pha liên tục tăng lên, góp phần bẫy các gốc tự do và làm chậm phản ứng oxy hóa của dầu đậu nành, giúp kìm hãm sự tăng trưởng của chỉ số PV hiệu quả hơn so với mẫu đối chứng MC.

5. Nhiệt độ bảo quản có tác động như thế nào đến độ ổn định của sản phẩm mayonnaise ít béo trong 42 ngày khảo sát?

Nhiệt độ bảo quản quyết định trực tiếp đến động học phân hủy và tính bền của hệ nhũ tương. Ở nhiệt độ phòng (33 ± 1 °C), các mẫu mayonnaise có tốc độ oxy hóa nhanh hơn, chỉ số PV tăng cao, độ bền nhũ tương suy giảm mạnh và xuất hiện hiện tượng biến đổi màu sắc rõ rệt do động năng của các phân tử gia tăng gây va chạm và hợp giọt (coalescence). Ngược lại, ở điều kiện nhiệt độ bảo quản lạnh (5 ± 1 °C), hệ nhũ tương duy trì được độ ổn định cấu trúc cao, giữ chỉ số PV luôn dưới ngưỡng giới hạn 10 mEq/kg và duy trì tốt độ sáng ($L^$) và sắc vàng ($b^$) của mayonnaise.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Minh Nhật và Trịnh Hoàng Phú đã chứng minh thành công tính khả thi về mặt kỹ thuật của việc sử dụng bột nha đam (Aloe vera L.) chế biến bằng phương pháp sấy đối lưu 55 °C làm chất thay thế chất béo trong sản phẩm mayonnaise ít béo. Kết quả nghiên cứu xác lập mức thay thế dầu thực vật tối ưu từ 15% đến 30% giúp cắt giảm đáng kể năng lượng và chất béo nhưng vẫn bảo toàn trọn vẹn đặc tính lưu biến giả dẻo, cấu trúc vi mô và thị hiếu cảm quan tương đương sản phẩm truyền thống. Bên cạnh đó, hoạt tính chống oxy hóa tự nhiên của nha đam và điều kiện tồn trữ ở 5 °C giúp duy trì độ bền nhũ tương và kiểm soát quá trình oxy hóa lipid trong suốt 42 ngày bảo quản. Đề tài đóng góp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho việc phát triển các dòng thực phẩm nhũ tương giảm béo có nguồn gốc tự nhiên, mở ra hướng ứng dụng giá trị cao cho nguồn nông sản nha đam tại Việt Nam.