Nghiên Cứu Quy Trình Sản Xuất Thạch Đen Từ Cây Sương Sáo Cao Bằng

Khám phá quy trình sản xuất thạch đen từ cây sương sáo Cao Bằng, nghiên cứu chi tiết từ nguyên liệu đến thành phẩm, đảm bảo chất lượng và hương vị đặc trưng.

• Tác giả: Trần Thị Thùy Dung
• Người hướng dẫn: ThS. Bùi Tuấn Hà
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất thạch đen từ cây sương sáo Cao Bằng
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích và yêu cầu của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Khái quát chung về cây Thạch Đen
• 2.1.1. Nguồn gốc và phân loại
• 2.1.2. Đặc điểm hình thái của cây Thạch Đen
• 2.1.3. Đặc điểm sinh trưởng của cây Thạch Đen
• 2.1.4. Thời vụ thu hoạch cây Thạch Đen
• 2.1.5. Thành phần các chất trong cây Thạch Đen
• 2.1.6. Giá trị của cây Thạch Đen
• 2.1.7. Công dụng và phương thuốc
• 2.1.8. Các sản phẩm từ cây Thạch Đen
• 2.2. Tình hình tiêu thụ cây Thạch Đen trên Thế giới và Việt Nam
• 2.2.1. Trên thế giới
• 2.2.2. Tại Việt Nam
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.3. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 3.2. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
• 3.4.2. Các thí nghiệm cho nội dung 2: Xác định loại bột và tỷ lệ bột bổ sung vào Thạch Đen
• 3.4.3. Thí nghiệm cho nội dung 3: Xác định tỷ lệ đƣờng saccharose bổ sung nấu Thạch Đen
• 3.4.4. Thí nghiệm cho nội dung 4: Xác định tỷ lệ nƣớc bổ sung nấu Thạch Đen
• 3.4.5. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý
• 3.4.5.1. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng chất khô hòa tan tổng số (0Bx)
• 3.4.5.2. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng polyphenol
• 3.4.6. Quy trình dự kiến sản xuất Thạch Đen
• 3.4.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ
• 4.1. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ NaHCO3 trích ly
• 4.2. Kết quả ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi trích ly
• 4.3. Kết quả ảnh hƣởng của thời gian trích ly
• 4.4. Kết quả ảnh hƣởng của nhiệt độ trích ly
• 4.5. Kết quả nghiên cứu loại bột và tỷ lệ bột bổ sung vào nấu Thạch Đen
• 4.6. Kết quả nghiên cứu loại bột bổ sung vào nấu Thạch Đen
• 4.7. Kết quả nghiên cứu tỷ lệ bột năng phối trộn
• 4.8. Kết quả nghiên cứu tỷ lệ đƣờng saccarose bổ sung vào nấu Thạch Đen
• 4.9. Tính toán sơ bộ giá thành của sản phẩm Thạch Đen
• 4.10. Hoàn thiện quy trình sản xuất Thạch Đen
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về thạch đen và cây sương sáo Cao Bằng

Thạch đen là một sản phẩm truyền thống được làm từ cây sương sáo, đặc biệt phổ biến ở vùng Cao Bằng. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất thạch đen từ cây sương sáo Cao Bằng, nhằm nâng cao chất lượng và giá trị kinh tế của sản phẩm. Thạch đen không chỉ là món ăn giải khát mà còn có nhiều lợi ích về sức khỏe, như thanh nhiệt, giải độc, và hỗ trợ tiêu hóa.

1.1. Nguồn gốc và đặc điểm của cây sương sáo

Cây sương sáo (Mesona chinensis) có nguồn gốc từ Đông Nam Á, đặc biệt phát triển mạnh ở vùng Cao Bằng. Cây có thân thảo, cao từ 15-50 cm, lá hình trứng, và hoa màu trắng hoặc hồng nhạt. Cây sương sáo ưa đất ẩm, thịt pha cát, và được thu hoạch vào mùa hè khi cây ra hoa. Thành phần chính của cây bao gồm polyphenol, tanin, và pectin, là những chất quan trọng tạo nên đặc tính gel của thạch đen.

1.2. Giá trị dinh dưỡng và y học của thạch đen

Thạch đen chứa nhiều chất xơ, polyphenol, và các axit amin thiết yếu, giúp hỗ trợ tiêu hóa, giảm cholesterol, và ngăn ngừa các bệnh mãn tính. Nghiên cứu cho thấy thạch đen có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và điều hòa đường huyết. Đây là lý do tại sao thạch đen được sử dụng rộng rãi trong y học dân gian để điều trị các bệnh như tiểu đường, cao huyết áp, và viêm dạ dày.

II. Quy trình sản xuất thạch đen từ cây sương sáo Cao Bằng

Quy trình sản xuất thạch đen bao gồm các bước chính: thu hoạch, sơ chế, trích ly, cô đặc, và đóng gói. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật như nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ, và thời gian trích ly để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1. Thu hoạch và sơ chế nguyên liệu

Cây sương sáo được thu hoạch khi cây ra hoa, thường vào tháng 6 và tháng 10. Sau khi thu hoạch, cây được phơi khô và nghiền thành bột. Bột này sau đó được ngâm trong nước để trích ly các chất có lợi như polyphenol và pectin. Quá trình sơ chế đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng của thạch đen.

2.2. Trích ly và cô đặc

Quá trình trích ly được thực hiện bằng cách sử dụng dung môi NaHCO3 với nồng độ và nhiệt độ tối ưu. Nghiên cứu chỉ ra rằng nồng độ NaHCO3 0.5% và nhiệt độ 80°C là điều kiện lý tưởng để trích ly hiệu quả. Sau khi trích ly, dịch chiết được cô đặc để tăng độ đặc và tạo gel. Quá trình này đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về thời gian và nhiệt độ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã xác định được các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất thạch đen, bao gồm tỷ lệ bột năng, đường saccarose, và nước bổ sung. Kết quả cho thấy thạch đen được sản xuất theo quy trình này có chất lượng cao, hương vị thơm ngon, và giá trị dinh dưỡng tốt. Sản phẩm này có tiềm năng lớn trong việc thương mại hóa và xuất khẩu.

3.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm

Thạch đen được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu cảm quan như màu sắc, mùi vị, và cấu trúc. Kết quả cho thấy sản phẩm có màu đen đặc trưng, vị ngọt nhẹ, và cấu trúc mềm mịn. Các chỉ tiêu hóa lý như hàm lượng polyphenol và độ đặc cũng đạt tiêu chuẩn cao, đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.

3.2. Ứng dụng và giá trị kinh tế

Thạch đen không chỉ là sản phẩm giải khát mà còn có tiềm năng lớn trong ngành thực phẩm chức năng và y học. Nghiên cứu này góp phần nâng cao giá trị kinh tế của cây sương sáo Cao Bằng, tạo ra nguồn thu nhập ổn định cho người dân địa phương. Sản phẩm có thể được xuất khẩu sang các thị trường quốc tế, đặc biệt là các nước Đông Nam Á và Đông Á.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây Thạch Đen (tên khoa học: Mesona chinensis Benth., thuộc họ Hoa môi - Lamiaceae, còn gọi là cây Sương Sáo hay Thủy Cẩm) là loài thực vật có nguồn gốc từ Đông và Đông Nam Á. Tại Việt Nam, cây Thạch Đen mọc hoang dại và được trồng phổ biến tại các tỉnh miền núi phía Bắc như Cao Bằng, Lạng Sơn và một số tỉnh Nam Bộ như Lâm Đồng, Đồng Tháp, An Giang. Thạch Đen không chỉ được tiêu thụ rộng rãi dưới dạng món tráng miệng, nước giải khát thanh nhiệt mà còn là vị thuốc trong y học dân gian hỗ trợ điều trị huyết áp cao, tiểu đường, cảm mạo, đau cơ khớp và hỗ trợ chức năng gan.

Về mặt kinh tế, huyện Thạch An (tỉnh Cao Bằng) là một trong những vùng chuyên canh Thạch Đen trọng điểm với diện tích trên 300 ha tại 5 xã, sản lượng đạt khoảng 1.800 tấn/năm. Tại xã Đức Thông, hơn 86% hộ dân canh tác cây Thạch Đen với mức thu nhập từ 60 đến 130 triệu đồng/hộ/năm. Tuy nhiên, việc sản xuất thạch đen phần lớn vẫn dựa vào kinh nghiệm thủ công truyền thống, chưa có cơ sở chế biến sâu mang tính công nghiệp, chưa xây dựng được chỉ dẫn địa lý và thương hiệu hàng hóa rõ ràng, dẫn đến tình trạng nông dân bị thương lái ép giá và thị trường đầu ra thiếu ổn định. Xuất phát từ thực trạng đó, tác giả Trần Thị Thùy Dung đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp: "Nghiên cứu quy trình sản xuất Thạch Đen từ cây sương sáo Cao Bằng" tại Khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.

Mục tiêu nghiên cứu:

• Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Thạch Đen từ nguồn nguyên liệu cây khô.
• Xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm Thạch Đen ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Khảo sát và xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho quá trình trích ly: nồng độ dung môi $\text{NaHCO}_3$, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian và nhiệt độ trích ly.
2. Khảo sát xác định loại bột phụ gia và tỷ lệ bột bổ sung thích hợp để tạo cấu trúc gel cho thạch.
3. Xác định tỷ lệ đường saccharose phối trộn phù hợp với thị hiếu cảm quan.
4. Xác định tỷ lệ nước bổ sung trong công đoạn nấu phối chế.
5. Đề xuất quy trình công nghệ hoàn chỉnh và tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cây Thạch Đen khô thu mua tại xã Đức Long, huyện Thạch An, tỉnh Cao Bằng; bảo quản khô thoáng, không bị nấm mốc. Các nguyên liệu phụ gồm bột năng, bột sắn, bột gạo, đường kính trắng đạt tiêu chuẩn chất lượng.
• Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Vi sinh – Khoa Công nghệ Sinh học & Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.
• Thời gian thực hiện: Từ tháng 11/2016 đến tháng 05/2017.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và các khái niệm cơ bản

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về các quá trình cơ bản trong công nghệ chế biến thực phẩm:

• Quá trình trích ly rắn – lỏng: Tách chiết các hợp chất hòa tan (polyphenol, tannin, pectin tạo gel) từ mô thực vật khô của cây Thạch Đen vào dung môi nước có bổ sung muối kiềm yếu $\text{NaHCO}_3$ nhằm tăng cường khả năng hòa tan và giải phóng pectin.
• Quá trình cô đặc ở áp suất thường: Làm bay hơi một phần nước để nâng cao nồng độ chất khô của dịch chiết trước khi phối trộn, giữ nguyên hương vị đặc trưng.
• Cơ chế tạo gel thực phẩm: Sự tương tác giữa pectin tự nhiên trong dịch chiết Thạch Đen với tinh bột bổ sung (tinh bột sắn/năng/gạo) dưới tác dụng nhiệt và môi trường đường saccharose để tạo nên khối gel đàn hồi, dẻo dai.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Phương pháp bố trí thí nghiệm đơn yếu tố: Khảo sát từng thông số công nghệ độc lập với các nghiệm thức lặp lại tối thiểu 3 lần:
  • Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ dung môi $\text{NaHCO}_3$ ở các mức 0,35%; 0,40%; 0,45%; 0,50%.
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ở các mức 1/8; 1/10; 1/12; 1/14 (g/ml).
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian trích ly ở các mức 1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ.
  • Thí nghiệm 4: Khảo sát nhiệt độ trích ly ở các mức 60°C, 70°C, 80°C, 90°C.
  • Thí nghiệm 5 & 6: Khảo sát loại bột (bột sắn, bột năng, bột gạo) và tỷ lệ bột năng bổ sung (15%, 20%, 25%, 30%).
  • Thí nghiệm 7: Khảo sát tỷ lệ đường saccharose bổ sung (10%, 15%, 20%, 25%).
  • Thí nghiệm 8: Khảo sát tỷ lệ nước bổ sung vào dịch cô đặc (15 ml, 20 ml, 25 ml, 30 ml).
• Phương pháp phân tích hóa lý:
  • Xác định hàm lượng chất khô hòa tan tổng số (°Bx) bằng chiết quang kế cầm tay.
  • Đo mật độ quang (OD) của dịch chiết bằng máy đo quang phổ tại bước sóng 765 nm (TCVN 5367-91).
  • Định lượng polyphenol tổng số bằng thuốc thử Folin-Ciocalteu và dung dịch $\text{Na}_2\text{CO}_3$ 7,5%, dựa trên phương trình đường chuẩn acid gallic: $y = 0,014x - 0,0042$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9943$.
• Phương pháp đánh giá cảm quan: Đánh giá theo phương pháp cho điểm thị hiếu theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215-79 (thang điểm 20), gồm 4 chỉ tiêu: Cấu trúc (trạng thái), Màu sắc, Mùi, Vị với hội đồng cảm quan từ 5 đến 12 thành viên.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được thu thập, tính toán giá trị trung bình và phân tích thống kê ANOVA qua phần mềm SPSS 20.0 ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc phát triển các sản phẩm đồ uống, tráng miệng có nguồn gốc thảo dược tự nhiên. Giới thiệu tổng quan về tiềm năng cây Thạch Đen tại Cao Bằng, xác định rõ mục đích, yêu cầu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học trong việc làm sáng tỏ các thông số chế biến và ý nghĩa thực tiễn trong việc nâng cao giá trị chuỗi sản xuất nông sản địa phương.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa toàn diện các tư liệu khoa học về cây Thạch Đen:

• Đặc điểm thực vật học và nông học: Cây thân thảo cao 15–50 cm, chu kỳ sinh trưởng ngắn (khoảng 3 tháng), năng suất lá/thân khô đạt tỷ lệ 10:1 so với khối lượng tươi. Cây thích hợp với đất thịt pha cát, pH từ 5,5 đến 6,5.
• Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học: Thân và lá chứa hàm lượng lớn polyphenol, tannin và pectin tạo gel (chiếm trên 50% tổng lượng chất khô). Chứa 17 loại acid amin (trong đó có 7 acid amin thiết yếu như glutamic acid, aspartic acid, leucine). Dẫn xuất chiết xuất có hoạt tính chống oxy hóa cao (tổng phenolic đạt 212,37 mg GAE/g), ức chế enzyme maltase và sucrase đường ruột ($IC_{50}$ lần lượt là 4,66 mg/ml và 1,30 mg/ml).
• Tình hình nghiên cứu và tiêu thụ: Phân tích thực trạng tiêu thụ tại các nước Đông Nam Á (Thái Lan, Malaysia, Indonesia), Đài Loan và vùng nguyên liệu Cao Bằng, Lạng Sơn tại Việt Nam. Trình bày lý thuyết cơ bản về trích ly, các dung môi trích ly thực phẩm, công nghệ cô đặc và tiêu chuẩn kỹ thuật của các nguyên liệu phụ (đường tinh luyện, bột năng theo TCVN 6958:2001).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết nguyên liệu cây Thạch Đen khô thu tại Đức Long (Thạch An, Cao Bằng), danh mục hóa chất tinh khiết và trang thiết bị (máy Soxhlet, bể ổn nhiệt, cân phân tích, chiết quang kế, máy đo quang phổ). Thiết lập quy trình sản xuất dự kiến gồm các công đoạn: Cắt nhỏ nguyên liệu $\rightarrow$ Trích ly với $\text{NaHCO}_3$ $\rightarrow$ Lọc dịch $\rightarrow$ Cô đặc $\rightarrow$ Phối chế bột, đường, nước $\rightarrow$ Nấu chín $\rightarrow$ Rót khuôn, làm nguội $\rightarrow$ Thạch Đen thành phẩm. Quy định rõ công thức toán học tính hàm lượng polyphenol và bảng trọng số đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm, thảo luận động học trích ly và đánh giá cảm quan sản phẩm qua 8 thí nghiệm chuyên sâu, từ đó xây dựng quy trình công nghệ hoàn thiện và tính toán giá thành sơ bộ cho 1 kg sản phẩm thương phẩm.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng hợp các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập được từ nghiên cứu, khẳng định tính khả thi của quy trình sản xuất Thạch Đen quy mô phòng thí nghiệm và đưa ra các kiến nghị ứng dụng, mở rộng nghiên cứu tiếp theo.

---

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả xác lập thông số trích ly dịch Thạch Đen

Các thí nghiệm khảo sát điều kiện trích ly ghi nhận biến thiên rõ rệt về hàm lượng chất khô hòa tan (CKHT - °Bx) và hàm lượng polyphenol tổng số:

Yếu tố khảo sát	Nghiệm thức	CKHT (°Bx)	Mật độ quang (OD 765nm)	Polyphenol (mg/12g)	Ý nghĩa thống kê ($\alpha=0,05$)	Kết luận lựa chọn
Nồng độ $\text{NaHCO}_3$	0,35%	6,20	0,574	41,32	Khác biệt có ý nghĩa
	0,40%	6,30	0,674	48,48	Khác biệt có ý nghĩa
	0,45%	6,40	0,765	54,93	Cao nhất	Chọn 0,45%
	0,50%	6,46	0,754	54,17	Không tăng thêm
Tỷ lệ NL/dung môi	1/8 (g/ml)	6,30	0,753	54,13	Thấp
	1/10 (g/ml)	6,36	0,761	54,70	Trung bình
	1/12 (g/ml)	6,43	0,768	55,17	Tối ưu	Chọn 1/12 (g/ml)
	1/14 (g/ml)	6,46	0,770	55,29	Không sai khác với 1/12
Thời gian trích ly	1 giờ	6,20	0,613	44,12	Thấp
	2 giờ	6,50	0,672	48,34	Trung bình
	3 giờ	7,26	0,767	55,10	Cao nhất	Chọn 3 giờ
	4 giờ	7,40	0,757	54,37	Polyphenol giảm
Nhiệt độ trích ly	60°C	6,30	0,684	49,19	Hiệu suất thấp
	70°C	6,60	0,729	52,22	Trung bình
	80°C	7,13	0,781	56,08	Tối ưu	Chọn 80°C
	90°C	7,46	0,760	54,58	Polyphenol phân hủy nhiệt

2. Kết quả phối chế và đánh giá cảm quan thành phẩm

Khảo sát các thành phần tạo gel và phụ gia điều vị thu được kết quả cảm quan tối ưu theo TCVN 3215-79:

Thông số phối chế	Nghiệm thức tối ưu	Điểm cảm quan TB có trọng số	Xếp loại chất lượng	Đặc tính sản phẩm
Loại bột phối trộn	Bột năng	17,69 / 20	Khá (Cao nhất)	Cấu trúc dai, mềm vừa, đồng nhất, giữ được màu và mùi đặc trưng hơn bột sắn (13,49 điểm) và bột gạo (16,63 điểm).
Tỷ lệ bột năng bổ sung	20%	17,27 / 20	Khá	Khối thạch đông chắc, đàn hồi, bề mặt mịn; tỷ lệ 15% thạch bị mềm/tách nước, tỷ lệ 25–30% thạch bị cứng, vị nhạt.
Tỷ lệ đường saccharose	20%	17,07 / 20	Khá	Vị ngọt thanh hài hòa, làm nổi bật hương thảo mộc; tỷ lệ 10–15% vị nhạt, tỷ lệ 25% quá ngọt át mùi thạch.
Tỷ lệ nước bổ sung	20 ml (tỷ lệ 20/1 so với dịch cô)	17,37 / 20	Khá	Khối thạch đông đều, dẻo dai vừa phải; tỷ lệ 15 ml làm thạch khô cứng, tỷ lệ 25–30 ml làm thạch nhão, khó đông.

3. Quy trình công nghệ hoàn thiện

Quy trình sản xuất Thạch Đen hoàn thiện gồm chuỗi các bước:

1. Chuẩn bị nguyên liệu: Cây Thạch Đen khô rửa sạch bụi bẩn, cắt ngắn kích thước 2–3 cm.
2. Trích ly: Dung môi $\text{NaHCO}_3$ nồng độ 0,45%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/12 (g/ml), nhiệt độ trích ly 80°C, thời gian trích ly 3 giờ (nấu cách thủy kín miệng để hạn chế bay hơi).
3. Lọc và cô đặc: Lọc qua vải lọc nhiều lớp thu dịch trong, cô đặc ở áp suất thường để nâng cao nồng độ chất tan.
4. Phối chế và nấu thạch: Bổ sung 20% bột năng, 20% đường saccharose và nước theo tỷ lệ 20/1 (thể tích nước bổ sung/dịch chiết cô đặc). Khuấy đảo liên tục trên bếp gia nhiệt đến khi tinh bột chín hoàn toàn, hỗn hợp đồng nhất và sánh bóng.
5. Rót khuôn và làm nguội: Đổ dịch thạch ra cốc/khuôn định hình, để nguội tự nhiên ở nhiệt độ phòng cho quá trình gel hóa hoàn tất, sau đó bảo quản mát.

4. Ước tính chi phí sản xuất thử nghiệm

Bảng tính toán sơ bộ chi phí sản xuất thử nghiệm cho một mẻ 35 kg sản phẩm Thạch Đen:

Hạng mục chi phí	Đơn vị tính	Số lượng	Đơn giá (VNĐ)	Thành tiền (VNĐ)
Cây Thạch Đen khô	kg	3	20.000	60.000
Bột năng	kg	2	40.000	80.000
Công lao động	Công	3	50.000	150.000
Nhiên liệu (điện, nước)	Ngày	30	10.000	300.000
Khấu hao thiết bị	Ngày	30	5.000	150.000
Chi phí quản lý	Ngày	30	13.000	390.000
Tổng chi phí mẻ (35 kg)				1.331.000

• Giá thành sản xuất 1 kg Thạch Đen thành phẩm: 38.028 đồng/kg.
• Giá thành sản xuất 1 hộp Thạch Đen (khối lượng 500 g): 19.014 đồng/hộp.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:
  • Nghiên cứu mới được triển khai hoàn toàn ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ nhỏ), chưa tiến hành thực nghiệm trên hệ thống thiết bị công nghiệp quy mô pilot hoặc dây chuyền sản xuất lớn.
  • Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng mới tập trung vào hàm lượng polyphenol, độ Brix và cảm quan thị hiếu; chưa khảo sát đầy đủ chỉ tiêu vi sinh vật và sự biến đổi hóa lý theo thời gian bảo quản.
• Hướng mở rộng đề xuất:
  • Tiếp tục nghiên cứu công nghệ bao bì, thanh trùng/tiệt trùng sau bao gói nhằm kéo dài thời hạn bảo quản (hạn sử dụng) của Thạch Đen ở nhiệt độ thường và nhiệt độ mát.
  • Mở rộng nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất và sấy phun để sản xuất bột Thạch Đen hòa tan uống liền.
  • Đánh giá sâu hơn hoạt tính sinh học (khả năng chống oxy hóa in vitro, ức chế hấp thu đường) của sản phẩm thạch sau chế biến nhiệt.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Công nghệ Sinh học làm tài liệu tham khảo về phương pháp trích ly dược liệu và công nghệ tạo gel tinh bột - pectin.
  • Các kỹ sư công nghệ chế biến thực phẩm tại các doanh nghiệp nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) đồ uống thảo mộc, thạch tráng miệng.
  • Hợp tác xã, hộ kinh doanh và cơ sở sản xuất tại các vùng chuyên canh Thạch Đen (Cao Bằng, Lạng Sơn) nhằm chuẩn hóa các thông số kỹ thuật, chuyển đổi từ phương pháp nấu thủ công sang quy trình có kiểm soát chất lượng.
• Phần giá trị cốt lõi: Dữ liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa nhiệt độ/thời gian/dung môi kiềm yếu đối với hiệu suất thu hồi polyphenol tổng số và công thức phối chế bột năng 20% - đường 20% cho cấu trúc gel tối ưu.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại chọn dung môi $\text{NaHCO}_3$ nồng độ 0,45% thay vì các nồng độ khác?
Trả lời: Khảo sát thực nghiệm cho thấy nồng độ $\text{NaHCO}_3$ 0,45% cho hàm lượng polyphenol thu được đạt mức cao nhất (54,93 mg/12g) và độ Brix đạt 6,40. Khi tăng nồng độ lên 0,50%, độ Brix tăng nhẹ (6,46) nhưng hàm lượng polyphenol lại suy giảm (còn 54,17 mg/12g), đồng thời việc tăng nồng độ kiềm không cần thiết sẽ làm tăng chi phí hóa chất.

2. Vì sao tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/12 (g/ml) được lựa chọn thay vì 1/14 (g/ml)?
Trả lời: Khi tăng tỷ lệ từ 1/12 lên 1/14 (g/ml), hàm lượng polyphenol chỉ tăng từ 55,17 lên 55,29 mg/12g và độ Brix tăng từ 6,43 lên 6,46. Phân tích thống kê bằng phần mềm SPSS 20 ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$ cho thấy giữa hai tỷ lệ này không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê. Do đó, mức 1/12 được chọn để tiết kiệm dung môi và giảm chi phí năng lượng cô đặc.

3. Tại sao nhiệt độ trích ly 80°C là tối ưu mà không nâng lên 90°C?
Trả lời: Tại 80°C, hàm lượng polyphenol đạt giá trị cực đại là 56,08 mg/12g. Khi tăng nhiệt độ lên 90°C, mặc dù độ Brix tiếp tục tăng (7,46 °Bx) do các chất khác hòa tan, nhưng hàm lượng polyphenol lại giảm mạnh xuống còn 54,58 mg/12g do nhiệt độ quá cao làm phân hủy nhiệt một số hợp chất polyphenol nhạy cảm.

4. Bột năng có ưu điểm gì vượt trội so với bột sắn và bột gạo trong quy trình nấu thạch?
Trả lời: Trong đánh giá cảm quan (TCVN 3215-79), mẫu bổ sung bột năng đạt điểm tổng hợp cao nhất (17,69 điểm - xếp loại Khá), tạo cấu trúc gel dai, mềm, bề mặt bóng mịn và giữ màu đen tự nhiên. Trong khi đó, mẫu dùng bột sắn chỉ đạt 13,49 điểm (màu nâu nhạt, cấu trúc không dai) và mẫu dùng bột gạo đạt 16,63 điểm (cấu trúc dai nhưng cứng, màu đen đục).

5. Giá thành ước tính sản xuất 1 kg thạch đen thương phẩm theo quy trình này là bao nhiêu?
Trả lời: Dựa trên tính toán chi phí nguyên vật liệu (cây khô, bột năng), công lao động, nhiên liệu điện nước, khấu hao và chi phí quản lý cho mẻ sản xuất 35 kg (tổng 1.331.000 đồng), giá thành sản xuất ước tính là 38.028 đồng/kg, tương đương 19.014 đồng cho một hộp thành phẩm 500 g.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Thị Thùy Dung đã nghiên cứu thực nghiệm thành công quy trình sản xuất Thạch Đen từ cây sương sáo khô tỉnh Cao Bằng ở quy mô phòng thí nghiệm. Đề tài đã xác định chính xác các thông số công nghệ cốt lõi gồm: trích ly bằng dung môi $\text{NaHCO}_3$ 0,45% ở tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/12 (g/ml), nhiệt độ 80°C trong 3 giờ; phối chế cùng 20% bột năng, 20% đường saccharose và nước bổ sung theo tỷ lệ 20/1. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy về công nghệ chế biến Thạch Đen mà còn mở ra giải pháp nâng cao giá trị gia tăng và đầu ra kinh tế bền vững cho cây sương sáo tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới với nguồn dƣợc liệu phong phú và đa dạng. Hệ thực vật Việt Nam có trên 10.000 loài trong đó có khoảng 3.200 loài cây thuốc. Thuốc chữa bệnh là một thành phần không thể thiếu đƣợc trong cuộc sống. Từ xa xƣa cho đến hiện nay, con ngƣời đã biết sử dụng các cây cỏ vào điều trị bệnh.

Mặc dù các loại thuốc tây y chiếm một phần lớn trong phƣơng pháp điều trị nhƣng thuốc có nguồn gốc thảo dƣợc vẫn đứng một vị trí hết sức quan trọng. Trên thế giới, nguồn thực vật vô cùng phong phú và là đối tƣợng nghiên cứu của rất nhiều tác giả trong mục đích tìm kiếm chất mới cũng nhƣ tìm ra các nguyên liệu chữa bệnh [4]. Thạch Đen là nguồn thực vật và thực phẩm quan trọng, nó đã trở thành chủ đề nghiên cứu nóng trong những năm gần đây. Thạch Đen là một loại thực phẩm lí tƣởng, tự nhiên, an toàn và lành mạnh với nhiều chất dinh dƣỡng và các chức năng y tế đặc biệt [21].

Thạch Đen có tính mát, vị ngọt nhạt và có tác dụng thanh nhiệt trong mùa hè. Ở những nơi trồng, ngƣời ta thƣờng dùng thân và lá để nấu Thạch Đen ăn cho mát. Thạch Đen là một loại thực vật tiêu thụ rộng rãi nhƣ một thức uống thảo dƣợc và một gelatin loại món tráng miệng. Đƣợc sử dụng trong y học dân gian cổ xƣa để điều trị tăng huyết áp, tiểu đƣờng, bệnh gan, chữa cảm mạo, đau cơ và khớp xƣơng [3].

Thạch Đen là một sản phẩm rất đƣợc ƣa chuộng trên thế giới, dùng làm món ăn tráng miệng, thức uống giải khát cũng nhƣ dùng để chữa một số bệnh. Ngày nay, nhu cầu của con ngƣời về các loại đồ ăn thức uống vừa có tác dụng giải khát vừa có tác dụng bổ dƣỡng, điều trị bệnh tật, tăng cƣờng sức khỏe và tiện dụng ngày càng cao. Xuất phát từ nhu cầu đó đồng thời nâng cao giá trị kinh tế n 2 của cây Thạch Đen tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất Thạch Đen từ cây sƣơng sáo Cao Bằng”. Mục đích và yêu cầu của đề tài 1.

Mục đích - Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sản xuất Thạch Đen. - Hoàn thiện quy trình sản xuất Thạch Đen. Yêu cầu - Nghiên cứu xác định đƣợc các thông số trong quá trình trích ly: nồng độ NaHCO3, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly. - Nghiên cứu xác định đƣợc loại bột và tỷ lệ bột bổ sung để nấu Thạch Đen.

- Nghiên cứu xác định tỷ lệ đƣờng saccarose bổ sung để nấu Thạch Đen. - Nghiên cứu xác định tỷ lệ nƣớc bổ sung nấu thạch Đen. - Xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm Thạch Đen. Ý nghĩa của đề tài 1.

Ý nghĩa khoa học Đề tài vận dụng kiến thức khoa học về các quá trình cơ bản trong công nghệ chế biến thực phẩm để xây dựng nên quy trình sản xuất Thạch Đen. Các số liệu trong đề tài nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho những ngƣời nghiên cứu sản xuất sản phẩm tƣơng tự. Từ kết quả nghiên cứu của đề tài cũng nhƣ những kiến nghị đề xuất trong đề tài sẽ là cơ sở để ngƣời nghiên cứu khác có thể phát triển ý tƣởng, hình thành các đề tài nghiên cứu mới, góp phần bổ sung thêm kiến thức và kinh nghiệm cho việc sản xuất Thạch Đen. Ý nghĩa thực tiễn Tạo ra sản phẩm có hƣơng vị thơm ngon, có nguồn gốc thiên nhiên.

Tạo đầu ra cho sản phẩm ngành nông nghiệp. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Khái quát chung về cây Thạch Đen 2. Nguồn gốc và phân loại [8] Cây Thạch Đen có tên gọi khác là cây Sƣơng Sáo, cây Thủy Cẩm.

Tên khoa học: Mesona chinenis Benth, tên tiếng Anh: Asian grass jelly. Các loài tƣơng cận: Mesona procumbens Hemsley, Mesona palustris. Cây Thạch Đen (Mesona chinensis Benth.) có nguồn gốc ở Đông và Đông Nam Châu Á, phân bố nhiều ở Đông Nam Trung Quốc, Đài Loan và khu vực Đông Nam Á. Loài này mọc mạnh trên các khu vực đất cỏ, đất cát và đất khô.

Ở Việt Nam cây Thạch Đen mọc hoang dại ở vùng rừng núi và về sau này đƣợc trồng ở nhiều vùng đồng bằng nhƣ ở Đồng bằng sông Cữu Long và Miền Đông Nam Bộ. Hiện nay trồng nhiều ở Lạng Sơn, Cao Bằng, Bảo Lộc (Lâm Đồng), Sa Đéc (Đồng Tháp), Châu Đốc (An Giang) … Phân loại khoa học (Scientific classification): Bộ (Order): Hoa môi (Lamiales); Họ (Family): Hoa môi/Bạc hà (Lamiaceae); Chi (Genus): Cỏ thạch (Mesona); Loài (Species): Mesona chinensis.1 Cây Thạch Đen n 4 2. Đặc điểm hình thái của cây Thạch Đen [22] Thân: Cây cao 15-50 cm (có thể đến 1 m). Ít phân nhánh, có lông thô, rậm.

Lá: Lá nguyên, mọc đối, hình trứng hoặc hình thuôn, dày. Thon, hẹp ở gốc, nhọn ở chóp, dài 3-6 cm, rộng 1-2 cm, mép lá có hình răng cƣa. Cuống lá dài 1-2 cm. Hoa: Cụm hoa ở ngọn, khá dày đặc vào lúc hoa nở, kéo dài ra và dài tới 10- 12 cm, có lá bắc màu hồng ở gốc, hoa có cuống dài, có lông; đài có lông, 3 răng ở môi trên; tràng trắng hay hồng nhạt, môi trên 3 thuỳ, môi dƣới to; nhị 2, thò dài, chỉ nhị tím.

Quả: Quả bế nhẵn, thuôn, dài 0,7mm. Cây ra hoa vào cuối thu, đầu đông. Đặc điểm sinh trưởng của cây Thạch Đen Cây Thạch Đen chỉ nhân giống bằng con đƣờng vô tính, nguồn giống chủ yếu bằng gốc thân của vụ trƣớc. Cây ƣa sáng và đất ẩm thuộc loại đất thịt pha cát có tầng sâu dày, không lẫn đá.

Không trồng Thạch Đen trên đất thịt nặng hay đất do đá vôi phong hoá. [3] Những cây này có thể phát triển mạnh ở các vùng đất thấp đến vùng có độ cao 800m so với mực nƣớc biển. Vùng đất có độ axit từ 5,5 đến 6,5 và môi trƣờng râm là nơi thích hợp trồng cây Thạch Đen. Những bụi cây này phát triển bằng cách truyền dọc theo bên phải cây chủ của nó.

Đƣờng kính khoảng 1 cm, chiều dài của nó có thể đạt từ 5 đến 16 mét. Lá có dạng lá chắn, thon, và xanh lục, với chiều dài từ 5 đến 16 cm. Khi đƣợc giữ, bề mặt lá bám bằng lông [28]. Thời vụ thu hoạch cây Thạch Đen Cây Thạch Đen có thời gian sinh trƣởng ngắn (trong vòng 3 tháng), nên mỗi năm, ngƣời dân có thể làm hai vụ Thạch Đen và tiếp tục làm thêm một vụ lúa.

Cắt xong một đợt, Thạch Đen lại đâm chồi và phát triển tiếp, lại thêm ít bị sâu bệnh tấn công nên chỉ tốn tiền mua hạt giống lần đầu [26]. Nếu đƣợc chăm sóc và bón phân tốt thì một năm có thể thu hoạch đƣợc 2 lần vào tháng 6 và tháng 10. Thu hoạch khi cây xuất hiện nụ hoa ở ngọn là năng suất cao nhất. Cần cắt sát gốc, thân và lá thu về rải đều, phơi nắng nhẹ một ngày sau đó đánh đống lại 1-2 ngày mới đem ra phơi tiếp.

Khoảng 2-3 ngày phơi là khô. Nếu n 5 ruộng không bón phân để phát triển tự nhiên, thì mỗi năm chỉ thu một lần vào tháng 10 – 11. Thƣờng 10 kg thân lá thạch tƣơi thì đƣợc 1 kg khô [3]. Thành phần các chất trong cây Thạch Đen Thạch Đen có tổng hàm lƣợng Polyphenol tổng, hàm lƣợng tanin và pectin chiếm trên 50%.

Tanin và phenolic là nhóm chất quan trọng quyết định chất lƣợng Thạch Đen. Tanin có tính chất của vitamin P và làm tăng đáng kể tính dãn nở của mạch máu, tanin thạch còn có tác dụng nhƣ chất chống oxy hoá, bảo vệ vitamin C, giảm cholesterol trong máu [13]. Cây Thạch Đen bao gồm 17 axit amin (7 axit amin thiết yếu), hàm lƣợng axit amin dao động từ 4,75% đến 13,65%. Tổng axit amin và axit amin thiết yếu đều giảm theo thứ tự.

Hàm lƣợng axit amin cao nhất là axit glutamic, axit aspartic và leucine [19,20]. Thạch Đen chiết xuất có hàm lƣợng cao các hợp chất polyphenolic [18]. Đƣợc biết trong thân, lá cây Thạch Đen có chất pectin tạo gel, khi bột của thân, lá khô ngâm vào nƣớc chất gen trƣơng nƣớc tạo thành một khối thạch màu đen. Giá trị của cây Thạch Đen Giá trị dinh dưỡng: Thạch Đen có thể giúp chữa bệnh thoái hóa nhƣ bệnh mạch vành.

Điều này là do thạch đen có hàm lƣợng chất xơ cao. Cục Quản lý Dinh dƣỡng của Tổng cục Y tế đã phát hiện 6.23 gram trên 100 gram chất xơ thô trong thạch gel. Ăn hàng ngày với trái cây và rau cải, có thể cung cấp đến 30 gam chất xơ mỗi ngày. Thạch Đen cũng có nhiều lợi ích về sức khoẻ.

Tiêu thụ thƣờng xuyên, có thể giúp lành vết loét dạ dày, sốt, và cao huyết áp. Nghiên cứu kết luận, lá cỏ thảo mộc xanh chứa carbohydrate, polyphenols, saponin, flavonoid, và chất béo. Thạch Đen có hàm lƣợng chất xơ cao và ít calo, nên ăn mỗi tối có thể giúp lợi tiểu. Lợi ích sức khoẻ cũng có thể thu đƣợc từ rễ chứa tinh bột, chất béo, và alkaloid cycin.

Những chất này làm cho nó có thể điều trị sốt và đau bụng [28]. Thạch Đen làm giảm ợ nóng, táo bón, bụng chƣớng, sốt và tiêu chảy. Lá thạch hữu ích để làm sạch các cơ quan tiêu hóa của chất gây ung thƣ gây ra ung thƣ. Lá thạch đen chứa hợp chất dimethyl - 1 dimetoidida Kurin.

Chất này rất hữu ích để n 6 thƣ giãn các cơ. Các hợp chất khác nhƣ isokandrodendrin tin rằng ngăn ngừa các tế bào ung thƣ ác tính. Thạch Đen cũng có chứa alkaloids bisbenzilsokuinolin và S, S - tetandrin có hiệu quả trong việc ngăn ngừa ung thƣ thận, chống viêm và làm hạ huyết áp cao.Sử dụng lá Thạch Đen có thể điều trị một số bệnh nhƣ bệnh Vertigo, đƣờng tiêu hóa, cao huyết áp và cholesterol. Viêm dạ dày mãn tính cũng có thể đƣợc điều trị bằng thói quen này.

Tiềm năng cũng đƣợc kiểm tra bằng phƣơng tiện của Thạch Đen tiếp xúc với bốn loại tế bào ung thƣ, tức là các tế bào ung thƣ máu (bạch cầu), ung thƣ cổ tử cung, phổi, và vú. Chiết xuất lá Thạch Đen có khả năng giết chết các tế bào ung thƣ máu (leukemia) từ 55-90%. Trong khi khả năng tiêu diệt các tế bào ung thƣ, chất đạm cỏ lại cho kết quả là khoảng 60%. Nó cho thấy Thạch Đen chứa thành phần hoạt tính sinh học diệt tế bào ung thƣ [29].

Thạch Đen đƣợc tạo thành một nguồn tiềm năng cho việc kiểm soát đƣờng huyết sau ăn và stress oxy hóa. Tổng phenolic và flavonoid trong dịch chiết là 212,37 ± 5,64 mg axit gallic tƣơng đƣơng / trích g khô và 23,44 ± 2,50 mg tƣơng đƣơng catechin / g chiết xuất khô, tƣơng ứng.