Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng bộc gốc măng tây

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích công nghệ thực phẩm khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bộc gốc măng tây, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Trần Thị Mai
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Thị Thu Trà
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của bột gốc măng tây
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Giới thiệu chung về phụ phẩm gốc măng tây
• 1.2. Nguồn gốc cây măng tây
• 1.3. Phụ phẩm gốc măng tây
• 1.4. Ứng dụng phụ phẩm măng tây trong sản xuất thực phẩm
• 1.5. Ứng dụng dụng phụ phẩm măng tây để sản xuất thực phẩm
• 1.6. Ảnh hưởng của quá trình xử lý, chế biến đến hoạt chất sinh học
• 1.7. Những điểm mới của đề tài
• 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu phụ phẩm gốc măng tây
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian
• 2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình sấy theo thời gian
• 2.2.3. Đánh giá chất lượng bột phụ phẩm gốc măng tây
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Xác định hàm lượng ẩm
• 2.3.2. Tính toán tỷ số ẩm và tốc độ sấy
• 2.3.3. Mô hình khảo sát động học quá trình sấy
• 2.3.4. Phương pháp tách chiết hoạt chất
• 2.3.5. Xác định hàm lượng phenolic tổng
• 2.3.6. Mô hình xác định thông số nhiệt động của quá trình phân hủy phenolic
• 2.3.7. Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo FRAP
• 2.3.8. Xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH
• 2.3.9. Phân tích màu sắc
• 2.3.10. Xác định khả năng hút nước
• 2.3.11. Xác định khả năng hút dầu
• 2.3.12. Xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy theo thời gian
• 3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ ẩm của sản phẩm
• 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng phenolic tổng
• 3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính kháng oxy hóa
• 3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến màu sắc của bột gốc măng tây
• 3.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khả năng hút nước, hút dầu
• 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình sấy theo thời gian
• 3.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ gió sấy đến độ ẩm của sản phẩm
• 3.2.2. Ảnh hưởng của vận tốc gió đến hàm lượng phenolic tổng
• 3.2.3. Ảnh hưởng của vận tốc gió đến hoạt tính kháng oxy hóa
• 3.2.4. Ảnh hưởng của vận tốc sấy đến màu sắc của bột gốc măng tây
• 3.2.5. Ảnh hưởng của vận tốc gió đến khả năng hút nước, hút dầu
• 3.3. Khảo sát đặc tính hóa lý sản phẩm bột phụ phẩm gốc măng tây
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng bột gốc măng tây

Quá trình sấy là một trong những phương pháp quan trọng trong việc bảo quản và chế biến thực phẩm, đặc biệt là với các phụ phẩm từ măng tây. Quá trình sấy không chỉ giúp giảm độ ẩm mà còn ảnh hưởng đến chất lượng bột gốc măng tây. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nhiệt độ và tốc độ gió trong quá trình sấy có tác động lớn đến hàm lượng các hợp chất có lợi như phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa. Cụ thể, nhiệt độ sấy từ 50-90°C và tốc độ gió từ 5-11 m/s đã được khảo sát để tìm ra điều kiện tối ưu nhất. Kết quả cho thấy, sấy ở 80°C với tốc độ gió 9 m/s cho ra sản phẩm có hàm lượng phenolic cao nhất, đạt 4858 ± 189 mg GAE/kg chất khô. Điều này chứng tỏ rằng ảnh hưởng của sấy đến chất lượng sản phẩm là rất đáng kể.

1.1. Các phương pháp sấy

Trong nghiên cứu này, nhiều phương pháp sấy đã được áp dụng để khảo sát ảnh hưởng đến bột gốc măng tây. Phương pháp sấy nhiệt được chọn vì tính hiệu quả và khả năng duy trì các chất dinh dưỡng. Các thông số như nhiệt độ sấy và tốc độ gió được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình. Sấy nhiệt không chỉ giúp giảm độ ẩm mà còn bảo tồn các hoạt chất sinh học có trong măng tây. Theo nghiên cứu, việc duy trì nhiệt độ sấy ở mức tối ưu sẽ giúp bảo vệ các hợp chất phenolic và tăng cường hoạt tính kháng oxy hóa. Như vậy, việc lựa chọn phương pháp sấy phù hợp là rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng bột gốc măng tây.

1.2. Đặc điểm chất lượng bột gốc măng tây

Chất lượng của bột gốc măng tây không chỉ phụ thuộc vào quá trình sấy mà còn vào hàm lượng dinh dưỡng và các đặc tính hóa lý của bột. Nghiên cứu cho thấy bột gốc măng tây sau khi sấy đạt độ ẩm bảo quản khoảng 11 ± 1%, cho thấy khả năng lưu trữ lâu dài. Ngoài ra, hàm lượng chất xơ trong bột đạt 23.1%, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm bổ sung dinh dưỡng. Các chỉ số như khả năng hút nước và dầu cũng được khảo sát, cho thấy bột có khả năng hấp thụ tốt, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm. Thông qua các kết quả này, có thể khẳng định rằng ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng bột gốc măng tây là một yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu và tối ưu hóa.

II. Tác động của nhiệt độ và tốc độ gió đến chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ và tốc độ gió là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình sấy và chất lượng của bột gốc măng tây. Khi nhiệt độ sấy tăng, độ ẩm trong sản phẩm giảm nhanh hơn, tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến việc mất mát các hợp chất có lợi. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ở nhiệt độ 80°C, thời gian sấy 82 phút, chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu tốt nhất. Bên cạnh đó, tốc độ gió cũng đóng vai trò quan trọng, với tốc độ gió 9 m/s cho thấy sự cải thiện đáng kể về hoạt tính kháng oxy hóa. Các kết quả này cho thấy sự cần thiết phải tối ưu hóa cả hai yếu tố này trong quy trình sản xuất để đạt được sản phẩm có chất lượng tốt nhất.

2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy

Nhiệt độ sấy có ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa của bột gốc măng tây. Kết quả cho thấy, khi nhiệt độ sấy tăng, hàm lượng phenolic có xu hướng giảm do sự phân hủy của các hợp chất này dưới tác động của nhiệt. Tuy nhiên, ở mức nhiệt độ tối ưu 80°C, hàm lượng phenolic vẫn duy trì ở mức cao, cho thấy rằng việc chọn lựa nhiệt độ sấy phù hợp có thể bảo toàn các chất dinh dưỡng trong sản phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng từ bột gốc măng tây.

2.2. Ảnh hưởng của tốc độ gió

Tốc độ gió cũng có vai trò quan trọng trong quá trình sấy. Nghiên cứu cho thấy, tốc độ gió 9 m/s không chỉ giúp tăng cường quá trình bay hơi mà còn cải thiện khả năng bảo tồn các hợp chất có lợi trong bột gốc măng tây. Tốc độ gió cao hơn giúp giảm thời gian sấy, đồng thời duy trì chất lượng sản phẩm tốt hơn. Việc điều chỉnh tốc độ gió trong quá trình sấy có thể giúp đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả sấy và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Như vậy, tác động của nhiệt độ và tốc độ gió cần được xem xét kỹ lưỡng trong quy trình sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phụ phẩm gốc măng tây, bao gồm phần gốc trắng và thân cứng bị loại bỏ trong quá trình thu hoạch, chiếm khoảng 30-50% tổng sản lượng măng tây và thường bị bỏ phí hoặc sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, phân bón. Tuy nhiên, các phụ phẩm này giàu chất xơ, polyphenols và các hợp chất sinh học có hoạt tính kháng oxy hóa cao, có tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm bảo vệ sức khỏe, dược phẩm và mỹ phẩm. Quá trình sấy nhiệt được lựa chọn phổ biến để bảo quản và chế biến phụ phẩm nhằm kéo dài thời gian sử dụng và giữ lại các hoạt chất quý giá.

Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của các thông số quá trình sấy gồm nhiệt độ (50-90°C) và tốc độ gió (5-11 m/s) đến chất lượng bột phụ phẩm gốc măng tây. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm hàm lượng phenolic tổng, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP, màu sắc, khả năng hút nước và hút dầu. Động học quá trình sấy và sự phân hủy phenolic cũng được mô hình hóa theo các mô hình Henderson-Pabis và Eyring-Stearn.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định điều kiện sấy tối ưu để thu được bột phụ phẩm gốc măng tây có chất lượng cao, giữ lại hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời đánh giá đặc tính hóa lý của sản phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu thu hoạch từ tỉnh Ninh Thuận, trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2022. Kết quả có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng phụ phẩm măng tây, giảm lãng phí nguyên liệu, đồng thời phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng và bổ sung chất xơ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Mô hình động học sấy Henderson-Pabis: Mô hình này mô tả tỷ số ẩm (MR) của vật liệu theo thời gian sấy với công thức MR = a.exp(-kt), trong đó k là hằng số tốc độ sấy, a là hệ số mô hình. Mô hình phù hợp với quá trình sấy lớp mỏng của rau củ quả, giúp xác định tốc độ và thời gian sấy tối ưu.

• Mô hình nhiệt động học Eyring-Stearn: Áp dụng để mô tả quá trình phân hủy phenolic trong quá trình sấy, với các thông số hằng số tốc độ vô hoạt kin và thời gian bán hủy t1/2. Mô hình giúp đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự mất mát hoạt chất sinh học.

• Khái niệm phenolic tổng và hoạt tính kháng oxy hóa: Phenolic là nhóm hợp chất quan trọng góp phần vào khả năng chống oxy hóa của thực vật. Hoạt tính kháng oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp DPPH (bắt gốc tự do) và FRAP (khả năng khử sắt), phản ánh tiềm năng bảo vệ sức khỏe của sản phẩm.

• Chỉ số màu sắc CIE Lab: Đánh giá màu sắc bột phụ phẩm theo các chỉ số L* (độ sáng), a* (đỏ-lục), b* (vàng-xanh), giúp xác định ảnh hưởng của quá trình sấy đến đặc tính cảm quan.

• Khả năng hút nước và hút dầu: Các chỉ tiêu vật lý quan trọng phản ánh tính chất chức năng của bột trong ứng dụng thực phẩm, ảnh hưởng đến cấu trúc và độ ổn định sản phẩm cuối cùng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu phụ phẩm gốc măng tây tươi được thu hoạch từ một nông hộ tại tỉnh Ninh Thuận, được sơ chế, cắt lát mỏng 2 mm và bảo quản lạnh trước khi thí nghiệm.

• Thiết kế thí nghiệm: Quá trình sấy được thực hiện trong tủ sấy nhiệt với các mức nhiệt độ 50, 60, 70, 80, 90°C và tốc độ gió 5, 7, 9, 11 m/s. Mẫu được lấy định kỳ 15 phút để xác định độ ẩm, hàm lượng phenolic, hoạt tính kháng oxy hóa, màu sắc, khả năng hút nước và hút dầu.

• Phân tích hóa học và vật lý: Hàm lượng phenolic tổng được xác định bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP được đo bằng phương pháp quang phổ. Màu sắc được đo bằng thiết bị Konica Minolta theo hệ CIE Lab. Khả năng hút nước và hút dầu được xác định bằng phương pháp ly tâm và cân trọng lượng.

• Mô hình hóa động học: Dữ liệu tỷ số ẩm được mô hình hóa theo Henderson-Pabis để tính hằng số tốc độ sấy k. Quá trình phân hủy phenolic được mô hình hóa theo Eyring-Stearn để xác định hằng số vô hoạt kin và thời gian bán hủy t1/2.

• Xử lý số liệu: Mỗi thí nghiệm lặp lại ba lần, kết quả trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn. Phân tích phương sai ANOVA được sử dụng để đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa 5% (p < 0.05).

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2022, bao gồm giai đoạn thu thập nguyên liệu, thí nghiệm sấy, phân tích mẫu và xử lý số liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sấy và độ ẩm sản phẩm

   • Độ ẩm ban đầu của phụ phẩm khoảng 91-92%.
   • Thời gian sấy để đạt độ ẩm bảo quản (11 ± 1%) giảm từ 133 phút ở 50°C xuống còn 81 phút ở 80°C và 64 phút ở 90°C, tương ứng giảm 40-51%.
   • Hằng số tốc độ sấy k tăng gấp 2.1 lần khi tăng nhiệt độ từ 50°C lên 90°C, cho thấy quá trình sấy diễn ra nhanh hơn đáng kể.

2. Hàm lượng phenolic tổng và động học phân hủy phenolic

   • Hàm lượng phenolic tổng ban đầu là 7896 mg GAE/kg chất khô.
   • Sau sấy đến độ ẩm bảo quản, hàm lượng phenolic còn lại dao động từ 3346 mg GAE/kg (50°C) đến 4916 mg GAE/kg (90°C).
   • Ở nhiệt độ 80°C và 90°C, hàm lượng phenolic giữ lại cao nhất, khoảng 61% so với mẫu tươi, không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa hai mức nhiệt này.
   • Hằng số vô hoạt phenolic kin cao nhất tại 90°C (0.007 phút⁻¹), thời gian bán hủy t1/2 thấp nhất (99.1 phút), cho thấy nhiệt độ cao làm tăng tốc độ phân hủy phenolic.
   • Mô hình Eyring-Stearn phù hợp với dữ liệu thực nghiệm với hệ số tương quan R² đạt đến 0.991 ở 90°C.

3. Hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH và FRAP

   • Hoạt tính kháng oxy hóa DPPH của mẫu tươi là 15401 µmolTE/kg chất khô, giảm xuống còn 4441 µmolTE/kg ở 50°C và giữ lại cao nhất 7649 µmolTE/kg ở 80°C.
   • Hoạt tính kháng oxy hóa FRAP giảm từ 19448 µmolTE/kg (mẫu tươi) xuống 13103 µmolTE/kg ở 50°C, các mức nhiệt từ 60-90°C giữ lại khoảng 16000-17000 µmolTE/kg, không khác biệt nhiều về mặt thống kê.
   • Hoạt tính kháng oxy hóa có mối tương quan tuyến tính chặt chẽ với hàm lượng phenolic tổng (R² > 0.9), chứng tỏ phenolic là thành phần chính đóng góp vào khả năng chống oxy hóa.

4. Ảnh hưởng của tốc độ gió đến quá trình sấy và chất lượng bột

   • Tăng tốc độ gió từ 5 m/s lên 9 m/s giúp rút ngắn thời gian sấy và giữ lại hàm lượng phenolic cũng như hoạt tính kháng oxy hóa tốt hơn.
   • Ở tốc độ gió 9 m/s, bột thu được có độ ẩm bảo quản khoảng 11 ± 1%, hàm lượng phenolic tổng 4858 ± 189 mg GAE/kg chất khô, hoạt tính DPPH 7522 ± 289 µmolTE/kg và FRAP 16849 ± 184 µmolTE/kg.
   • Tốc độ gió cao hơn 11 m/s không cải thiện đáng kể chất lượng và có thể gây tổn hại cơ học cho mẫu.

5. Đặc tính hóa lý của bột phụ phẩm gốc măng tây

   • Bột giàu chất xơ đạt 23.1%, khả năng hút nước 9.3 g nước/g chất khô, hút dầu 4.2 g dầu/g chất khô.
   • Màu sắc bột theo hệ CIE Lab đạt giá trị L* = 68.5 ở điều kiện sấy tối ưu, cho màu sáng và hấp dẫn.
   • Các đặc tính này phù hợp để ứng dụng làm nguyên liệu bổ sung trong thực phẩm chức năng và thực phẩm giàu chất xơ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy nhiệt độ và tốc độ gió là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả sấy và chất lượng bột phụ phẩm gốc măng tây. Nhiệt độ sấy cao giúp rút ngắn thời gian sấy, giảm thiểu sự mất mát phenolic do thời gian tiếp xúc nhiệt ngắn hơn, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về sấy rau củ quả. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao (trên 90°C) có thể làm tăng tốc độ phân hủy phenolic và giảm hoạt tính kháng oxy hóa.

Tốc độ gió tăng giúp tăng tốc độ truyền nhiệt và loại bỏ hơi ẩm nhanh hơn, cải thiện hiệu quả sấy và giữ lại hoạt chất sinh học. Tuy nhiên, tốc độ gió quá cao có thể gây tổn hại vật lý cho nguyên liệu, làm giảm chất lượng bột.

Mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa khẳng định vai trò quan trọng của phenolic trong việc bảo vệ sản phẩm khỏi oxy hóa, đồng thời nâng cao giá trị dinh dưỡng và chức năng của bột phụ phẩm.

Đặc tính hóa lý của bột như khả năng hút nước, hút dầu và màu sắc phù hợp với các ứng dụng trong thực phẩm bổ sung chất xơ, thực phẩm chức năng, giúp tận dụng hiệu quả phụ phẩm măng tây, giảm lãng phí và tăng giá trị kinh tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường cong tỷ số ẩm theo thời gian, biểu đồ hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa theo nhiệt độ và tốc độ gió, bảng so sánh đặc tính hóa lý bột ở các điều kiện sấy khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình sấy ở nhiệt độ 80°C và tốc độ gió 9 m/s

   • Mục tiêu: Tối ưu giữ lại hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa, đồng thời rút ngắn thời gian sấy.
   • Thời gian thực hiện: 80-90 phút cho mỗi mẻ sấy.
   • Chủ thể thực hiện: Các cơ sở chế biến măng tây và sản xuất bột phụ phẩm.

2. Phát triển sản phẩm bột phụ phẩm gốc măng tây làm nguyên liệu bổ sung chất xơ

   • Mục tiêu: Tăng giá trị sử dụng phụ phẩm, đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm chức năng, bánh, nước giải khát.
   • Thời gian thực hiện: 6-12 tháng để nghiên cứu công thức và thử nghiệm sản phẩm.
   • Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp thực phẩm, viện nghiên cứu công nghệ thực phẩm.

3. Xây dựng hướng dẫn kỹ thuật sấy và bảo quản phụ phẩm măng tây cho nông dân và nhà máy chế biến

   • Mục tiêu: Giảm lãng phí nguyên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm đầu ra.
   • Thời gian thực hiện: 3-6 tháng để biên soạn tài liệu và đào tạo.
   • Chủ thể thực hiện: Các tổ chức đào tạo, hợp tác xã nông nghiệp, doanh nghiệp chế biến.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng bột phụ phẩm măng tây trong các ngành dược phẩm và mỹ phẩm

   • Mục tiêu: Khai thác tiềm năng hoạt chất phenolic và saponin trong phụ phẩm.
   • Thời gian thực hiện: 1-2 năm nghiên cứu phát triển sản phẩm.
   • Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, doanh nghiệp dược mỹ phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm

   • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình động học sấy, kỹ thuật phân tích hoạt chất sinh học.
   • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu liên quan đến bảo quản và chế biến phụ phẩm nông nghiệp.

2. Doanh nghiệp chế biến măng tây và thực phẩm chức năng

   • Lợi ích: Áp dụng quy trình sấy tối ưu để nâng cao chất lượng sản phẩm, tận dụng phụ phẩm hiệu quả.
   • Use case: Sản xuất bột phụ phẩm măng tây làm nguyên liệu bổ sung trong thực phẩm.

3. Nông dân và hợp tác xã trồng măng tây

   • Lợi ích: Hiểu rõ giá trị kinh tế của phụ phẩm, áp dụng kỹ thuật sơ chế và bảo quản phù hợp.
   • Use case: Giảm lãng phí, tăng thu nhập từ phụ phẩm măng tây.

4. Cơ quan quản lý và tổ chức đào tạo nông nghiệp, thực phẩm

   • Lợi ích: Xây dựng chương trình đào tạo, hướng dẫn kỹ thuật bảo quản sau thu hoạch.
   • Use case: Nâng cao năng lực sản xuất và chế biến nông sản bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Quá trình sấy ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng phenolic trong bột phụ phẩm măng tây?
   Quá trình sấy làm giảm hàm lượng phenolic do nhiệt độ và thời gian tiếp xúc nhiệt. Tuy nhiên, sấy ở nhiệt độ 80-90°C với thời gian ngắn giúp giữ lại khoảng 61% phenolic so với mẫu tươi, nhờ giảm thời gian tiếp xúc nhiệt và hạn chế hoạt động enzyme phân hủy.

2. Tại sao tốc độ gió lại quan trọng trong quá trình sấy?
   Tốc độ gió ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt và loại bỏ hơi ẩm. Tăng tốc độ gió giúp rút ngắn thời gian sấy và giữ lại hoạt chất sinh học tốt hơn. Tuy nhiên, tốc độ quá cao có thể gây tổn hại vật lý cho nguyên liệu.

3. Hoạt tính kháng oxy hóa được đánh giá bằng những phương pháp nào?
   Hoạt tính kháng oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp DPPH (bắt gốc tự do) và FRAP (khả năng khử sắt). Hai phương pháp này phản ánh khả năng chống oxy hóa của mẫu và có mối tương quan chặt chẽ với hàm lượng phenolic.

4. Bột phụ phẩm gốc măng tây có thể ứng dụng trong những sản phẩm nào?
   Bột có thể được sử dụng làm nguyên liệu bổ sung chất xơ trong bánh, nước giải khát, trà, sữa chua, mì, bánh quy và các sản phẩm thực phẩm chức năng nhờ đặc tính hút nước, hút dầu và hàm lượng chất xơ cao.

5. Làm thế nào để bảo quản bột phụ phẩm măng tây sau khi sấy?
   Bột nên được bảo quản trong túi PE hàn kín, ở nhiệt độ mát khoảng 20°C để hạn chế hút ẩm và biến đổi chất lượng. Mẫu chưa khô hoàn toàn cần bảo quản lạnh ở -20°C để giữ hoạt chất sinh học.

Kết luận

• Quá trình sấy phụ phẩm gốc măng tây ở nhiệt độ 80°C và tốc độ gió 9 m/s là điều kiện tối ưu để giữ lại hàm lượng phenolic và hoạt tính kháng oxy hóa cao, đồng thời rút ngắn thời gian sấy xuống còn khoảng 82 phút.
• Hàm lượng phenolic tổng giữ lại đạt khoảng 4858 mg GAE/kg chất khô, hoạt tính kháng oxy hóa DPPH và FRAP lần lượt là 7522 và 16849 µmolTE/kg chất khô.
• Bột phụ phẩm giàu chất xơ (23.1%), có khả năng hút nước và hút dầu tốt, phù hợp ứng dụng trong thực phẩm bổ sung và chức năng.
• Mô hình động học Henderson-Pabis và mô hình nhiệt động học Eyring-Stearn phù hợp để mô tả quá trình sấy và phân hủy phenolic.
• Đề xuất áp dụng quy trình sấy tối ưu và phát triển sản phẩm bột phụ phẩm măng tây nhằm tận dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu, giảm lãng phí và nâng cao giá trị kinh tế.

Next steps: Triển khai ứng dụng quy trình sấy trong sản xuất công nghiệp, nghiên cứu mở rộng ứng dụng bột phụ phẩm trong thực phẩm và dược mỹ phẩm.

Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên hợp tác để phát triển sản phẩm từ phụ phẩm măng tây, góp phần phát triển bền vững ngành

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Giới thiệu chung về phụ phẩm gốc măng tây 1.1 Nguồn gốc cây măng tây Măng tây có tên khoa học là Asparagus officinalis L. là một thành viên của họ Liliaceae có nguồn gốc được cho là ở phía đông Địa Trung Hải và xa hơn về phía đông, trong dãy núi Caucasus. Đây là cây lâu năm, một lá mầm, được trồng để lấyphần ngọn ăn được. Phần này được gọi là phần măng hay ngọn.

Măng tây được tiêu thụ như một loại rau theo mùa và được đánh giá cao về hương vị thơm ngon, hàm lượng năng lượng thấp và chất lượng dinh dưỡng cao. Phân loại khoa học: Giới (regnum) Plantae Bộ (ordo) Asparagales Họ (familia) Asparagaceae Chi (genus) Asparagus Loài (species) A. officinalisis Măng tây được chia thành hai nhóm chính là măng tây xanh và măng tây trắng. Theo quan điểm thực vật học, măng tây trắng và xanh là cùng một loại cây.

Sự khác biệt giữa chúng là cách mọc ngọn của chúng. Thân cây ăn được có màu trắng khi chúng mọc dưới đất, nhưng khi chúng mọc lên và tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, chúng có màu xanh nhờ chức năng của chất diệp lục [3]. Ngoài ra, một giống ít phổ biến hơn là măng tây tím cũng đã được phát hiện và đánh giá có hàm lượng anthocyanins và hoạt động chống oxy hóa nhiều hơn [4]. Tại Việt Nam, măng tây được du nhập về trồng từ năm 1960 được xem là cây trồng có giá trị kinh tế cao.

Hiện tại, măng tây được trồng phổ biến ở nhiều nơi cho năng suất và sản lượng lớn. măng tây dần trở thành dạng thực phẩm, rau ăn quen thuộc tại Việt Nam. 2 Trần Thị Mai LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.2 Phụ phẩm gốc măng tây Phụ phẩm măng tây bao gồm các phần bị loại bỏ của ngọn măng tây sau quá trình thu hoạch, chế biến thực phẩm. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, phần phụ phẩm này rất giàu hàm lượng chất xơ, hoạt chất sinh học và khả năng kháng oxy hóa tương tự như phần thân, ngọn non có thể ăn được (Hình 1.1 Cây măng tây và các phần phụ phẩm của nó, (a) Cây măng tây; (b) Phần thân măng gồm (b1) Phần ngọn non, (b2) phần thân cứng; (c) phần gốc và rễ; (d) Phụ phẩm gồm phần gốc trắng và thân cứng được loại bỏ trong quá trình thu hoạch trước khi xuất ra thị trường.1 Phương pháp thu nhận Phụ phẩm gốc măng tây được thu nhận từ quá trình thu hoạch, sơ chế và làm sạch măng tây trước khi được đóng gói và xuất đi dưới dạng rau thực phẩm.

Phần gốc này 3 Trần Thị Mai LUẬN VĂN THẠC SĨ được thu hoạch là do người nông dân cần nhổ phần thân măng sâu tận gốc, tránh chừa lại phần gốc dưới mặt đất gây úng, thối gốc tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển gây hại cho cây măng [5]. Phần gốc cứng này sẽ được người nông dân cắt và loại bỏ trong quá trình sơ chế làm sạch.2 Thành phần hóa học Măng tây chứa nhiều nước (92-93 %). Hàm lượng protein chỉ chiếm khoảng 2% khối lượng tươi, rất giàu asparagin. Măng tây là nguồn cung cấp dồi các các chất vi lượng như vitamin, nhất là vitamin B và khoáng chất như canxi, sắt, magiê, mangan, kẽm, phốt pho và crom.

Ngoài ra, măng tây cũng là nguồn cung cấp chất xơ cho cơ thể [2] [6]. Thành phần hóa học cơ bản của măng tây, theo thông tin từ bộ nông nghiệp hoa kỳ được liệt kê trong Bảng 1. Nguồn Chitrakar và cộng sự [2] Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng cơ bản của măng tây Thành phần Giá trị/ 100g tươi Năng lượng 20 kcal Carbohydrate 3.2 g Độ ẩm của nguyên liệu thường liên quan đến độ tươi và sẽ giảm theo thứ tự của thân mềm, thân già, ngọn măng và lá. Ở phần thân và ngọn mềm có hàm lượng protein, đường tổng số và đường khử tương đối cao hơn, trong khi hàm lượng chất xơ cao hơn ở thân già và lá măng Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản các phần khác nhau của măng tây Ngọn măng Thân mềm Thân cây già Lá cây Các thành phần (%) (%) (%) (%) Độ ẩm mẫu tươi 88,77 93,58 91.4 Xơ thô 0,6 0,3 1,8 1,4 Tổng lượng đường 7.3 Hoạt chất sinh học Không chỉ được biết đến như một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng mà măng tây còn được xem là một loại thảo dược với những hoạt chất sinh học cũng như tác động dược tính đã được chứng minh trong nhiều nghiên cứu.

Các hợp chất hoạt tính sinh học được tìm thấy trong cây ngọn măng tây có tác dụng hữu ích đối với sức khỏe con người. Có nhiều tài liệu công bố trong măng tây chứa các hợp chất chống oxy hóa giúp ngăn ngừa bệnh ung thư, phòng chống bệnh tăng huyết áp, tăng đường huyết, rối loạn lipid máu [8]. Các chất có hoạt tính sinh học trong măng tây bao gồm các polyphenols (phenolic acid, flavonoid và hydroxycinnamates), chất xơ, saponin, acid ascorbic và fructooligosaccharides [3]. Tuy nhiên, các hoạt chất sinh học này dễ bị biến đổi trong quá trình bảo quản và chế biến trước khi tiêu thụ sản phẩm.

- Chất xơ Măng tây được biết đến là nguồn thực phẩm giàu chất xơ, đặc biệt là chất xơ không hòa tan, giúp hỗ trợ tốt cho hệ tiêu hóa. Wang và cộng sự năm 2016 đã báo cáo rằng chất xơ từ măng tây có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường một cách hiệu quả [9]. Khả năng giữ dầu và chỉ số khối thẩm tách glucose của chất xơ từ măng tây khá cao, do đó bột chất xơ từ măng tây có tiềm năng ứng dụng tốt trong sản xuất sản phẩm giảm béo [10]. 5 Trần Thị Mai LUẬN VĂN THẠC SĨ - Polysaccharid Polysaccharides có trong măng tây có nhiều hoạt động sinh lý và đã được nghiên cứu rộng rãi [11, 12].

Hàm lượng polysaccharide của măng tây là 3,1% trọng lượng trong điều kiện tối ưu [13]. Các polysaccharid thô của măng tây sau khi khử protein cho thấy có hoạt tính chống oxy hóa và kháng u trên tế bào gan (BEL-7404) và trên tế bào cổ tử cung của người (Hela) với tỷ lệ ức chế đạt 83,96% ở nồng độ 10 mg / mL [14]. - Polyphenols Măng tây có khoảng 14 loại hợp chất polyphenols, bao gồm rutin, quercetin… [15]. Khảo sát về hoạt tính của các hợp chất phenolic cho thấy khả năng chống oxy hóa, ức chế hình thành hắc tố và hoạt động ức chế tyrosinase của chất chiết xuất từ nước của măng tây xanh ở nồng độ 1,21 mg / mL trong tế bào u ác tính B16 của chuột [16].

Ngoài ra, flavonoid trong măng tây có hoạt tính kháng nấm tốt, có thể ức chế sự phát triển của sợi nấm và sự hình thành của bào tử [17]. Nhóm Eichholz và cộng sự. - Saponin Nghiên cứu của Fuentes-Alventosa và cộng sự trên chiết xuất saponin từ sản phẩm phụ của măng tây với hàm lượng saponin được đo bằng sắc ký lỏng HPLC kết hợp với khối phổ (MS), thay đổi theo nhiệt độ, thời gian và dung môi khác nhau [19]. 6 Trần Thị Mai LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.2 Ứng dụng phụ phẩm măng tây trong sản xuất thực phẩm 1.1 Giới thiệu Phụ phẩm nông nghiệp được là các vật liệu hữu cơ bị loại bỏ, được tạo ra từ quá trình chăn nuôi, canh tác hoặc từ quá trình sản xuất, chế biến sản phẩm.

Ở cây măng tây phụ phẩm được trong quá trình cach tác là thân cứng, lá măng tây, rễ măng. Trong quá trình thu hoạch là phần gốc và thân cứng của ngọn măng. Trong quá trình chế biến là những phần gốc, thân bị cứng - xơ trong quá trình bảo quản và chế biến măng tây (Hình 1. Trong nghiên cứu này tập trung đánh giá ảnh hưởng của quá trình sấy đến hoạt chất sinh học của phần gốc trắng và thân cứng của ngọn măng tây.2 Phụ phẩm măng tây, (a) Lá măng tây; (b) Thân cây cứng; (c) Phần rễ; (d1, d2) Phần gốc trắng và thân cứng, được loại bỏ trong quá trình thu hoạch và sản xuất sản phẩm.2 Ứng dụng dụng phụ phẩm măng tây để sản xuất thực phẩm Cây măng tây được đánh giá là một loại thực phẩm tiềm năng, chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học.

Măng tây chủ yếu được sử dụng để sản xuất dạng đóng hộp hay đông lạnh nhanh. Fuentes-Alventosa và cộng sự cũng đã thử sản xuất bột giàu chất xơ được tạo ra từ các sản phẩm phụ của măng tây cũng cho thấy các hoạt động sinh học tốt [10, 19]. 7 Trần Thị Mai LUẬN VĂN THẠC SĨ Phụ phẩm măng tây được thu nhận từ các phần cứng, già của măng, phần được đánh giá là có hàm lượng chất xơ cao và hoạt tính sinh học, khoáng oxy hóa như phần non ăn được, vì vậy phụ phẩm măng tây chủ yếu được ứng dụng trong thực phẩm bổ sung chất xơ dạng bột nhằm bổ sung vào bánh [20], nước giải khát [21], các dạng trà [22] và các ứng dụng chiết xuất khác. Liu và cộng sự đã bổ sung bột phụ phẩm măng tây vào bánh cracker [20].

Nghiên cứu bổ sung bột phụ phẩm măng tây đông khô, chiết xuất bằng ethanol, nhằm bổ sung vào sữa chua cũng đã cho thấy khả năng cải thiện cấu trúc và độ đồng nhất của sữa chua nhờ vào khả năng giữ nước, giữ dầu của bột măng tây [23]. Một số sản phẩm khác như mì, bánh quy, bánh mì, nước trái cây, trà, súp cũng đã được nghiên cứu bổ sung phụ phẩm măng tây. Zhang và cộng sự đã báo cáo rằng nước trái cây được tạo ra từ sản phẩm phụ của măng tây giàu phenol, flavonoid, saponin và steroid có khả năng chống oxy hóa và hạ đường huyết tiềm năng ở chuột mắc bệnh tiểu đường do streptozotocin gây ra. Sử dụng dịch chiết măng tây có thể cải thiện khả năng dung nạp glucose bị suy giảm ở chuột mắc bệnh tiểu đường [21].

Đánh giá in vitro về nước ép được tạo ra từ sản phẩm phụ của măng tây cho thấy chất chống oxy hóa và chất độc tế bào chống lại các tế bào ung thư, và các hoạt động ức chế α-glucosidase [24]. Một số bản quyền phát minh sáng chế về chế biến và ứng dụng sản phẩm phụ phẩm măng tây cũng đã được ghi nhận. Sản phẩm chế biến nước uống đóng chai lên men từ măng tây năm 2016. Trà măng tây và trà măng tây hun khói năm 2017.

Viên nang bột măng tây giàu hoạt chất và chất xơ năm 2017. Bia từ măng tây và rượu dâu măng tây năm 2017. Bản quyền sản xuất giấm, sữa chua, mì sợi bổ sung măng tây cũng đã được đăng ký 2019 [25]. Ngoài các ứng dụng thực phẩm, phụ phẩm măng tây còn được chiết xuất, ứng dụng trong thực phẩm bảo vệ sức khỏe, dược phẩm, mỹ phẩm, vật liệu nano cellulose [26].