Tổng quan nghiên cứu

Quế và mật ong là hai nguyên liệu thiên nhiên có giá trị dược liệu và dinh dưỡng cao, được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền và hiện đại. Tại Việt Nam, quế được trồng nhiều ở các vùng như Trà Bồng (Quảng Ngãi), Yên Bái, Thanh Hóa với hàm lượng tinh dầu cao, đặc biệt là cinnamaldehyde chiếm từ 65-80% trong tinh dầu vỏ quế. Mật ong chứa nhiều vitamin nhóm B, vitamin C, khoáng chất và carbohydrate, có tác dụng kháng khuẩn, tăng cường miễn dịch và hỗ trợ điều trị nhiều bệnh lý. Sự kết hợp giữa bột quế và mật ong đã được chứng minh có hiệu quả trong hỗ trợ điều trị các bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp, rối loạn tiêu hóa và cảm cúm.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết lập quy trình sản xuất viên quế mật ong với chất lượng cao, bảo toàn các thành phần dược liệu quý trong quế và mật ong, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp và điều kiện sấy đến chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu vỏ quế tươi thu mua tại huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi, trong khoảng thời gian từ tháng 10/2016 đến tháng 5/2017 tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Huế và Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc, Mỹ phẩm, Thực phẩm Thừa Thiên Huế.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện ở việc cung cấp cơ sở khoa học cho quy trình công nghệ sản xuất viên quế mật ong quy mô công nghiệp, góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính, đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của nguyên liệu quế và mật ong Việt Nam.

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:

  • Lý thuyết sinh tổng hợp cinnamaldehyde: Quá trình sinh tổng hợp cinnamaldehyde trong vỏ quế được xúc tác bởi các enzyme PAL, 4CL và CCR, tạo thành hợp chất có hoạt tính sinh học cao, đóng vai trò chính trong tác dụng dược lý của quế.

  • Mô hình quá trình sấy: Quá trình sấy gồm ba giai đoạn chính (làm nóng vật liệu, tốc độ sấy không đổi, tốc độ sấy giảm dần), ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thời gian, độ ẩm và phương pháp sấy. Các phương pháp sấy được khảo sát gồm sấy chân không, sấy bơm nhiệt và sấy đối lưu.

  • Khái niệm chất lượng cảm quan và hóa sinh: Đánh giá chất lượng sản phẩm dựa trên các chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, mùi, vị) theo thang điểm Hedonic, cùng các chỉ tiêu hóa sinh như hàm lượng đường tổng số, vitamin C, protein, tro, tinh dầu và chỉ tiêu vi sinh (tổng số vi khuẩn hiếu khí, E. coli, Coliform, Salmonella).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu vỏ quế tươi thu mua tại huyện Trà Bồng, tỉnh Quảng Ngãi; mật ong được xử lý loại bớt nước trước khi phối trộn. Dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm khoa Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm Huế và Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc, Mỹ phẩm, Thực phẩm Thừa Thiên Huế.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn vỏ quế tươi không sâu bệnh, không dập nát, có vị cay và mùi thơm đặc trưng. Mẫu được lấy ngẫu nhiên, phân tích lặp lại 3 lần cho mỗi chỉ tiêu.

  • Phương pháp phân tích: Xác định các chỉ tiêu hóa lý theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn ngành (TCN), bao gồm độ ẩm (TCVN 4326-2001), hàm lượng đường tổng số (phương pháp Bertrand, TCVN 4594-88), protein (phương pháp Kjeldahl, TCVN 10385:2014), tro (TCN 848:2006), tinh dầu (TCVN 7039:2013). Đánh giá vi sinh bằng kỹ thuật đổ đĩa, phương pháp MPN và phân tích định tính Salmonella. Đánh giá cảm quan theo thang Hedonic của Hà Duyên Tư (1996).

  • Thiết kế thí nghiệm: Bố trí thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với các nghiệm thức gồm phương pháp sấy (chân không, bơm nhiệt, đối lưu), nhiệt độ sấy (400°C, 500°C, 600°C), tỷ lệ phối trộn bột quế và mật ong (100/50, 100/60, 100/70 mg/ml). Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 10/2016 đến tháng 5/2017, gồm các giai đoạn lấy mẫu, thí nghiệm sấy, phân tích hóa sinh, vi sinh và cảm quan, xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS 20 và Microsoft Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần hóa học của vỏ quế tươi: Hàm lượng nước chiếm 62,08%, đường tổng số 1,093%, protein 2,574%, vitamin C 13,2 mg/100g, tro 2,492%, tinh dầu 1,109 ml/100g. Tinh dầu chủ yếu chứa cinnamaldehyde chiếm 70-90%.

  2. Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến độ ẩm và thời gian sấy: Sấy bơm nhiệt đạt độ ẩm 10,062% nhanh nhất trong 9 giờ, sấy đối lưu 15 giờ, sấy chân không 18 giờ. Sấy bơm nhiệt tiết kiệm thời gian và chi phí hơn.

  3. Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến các chỉ tiêu hóa học: Hàm lượng vitamin C còn lại cao nhất ở sấy bơm nhiệt (5,433 mg%), protein cao nhất (4,183%), hàm lượng đường tổng số và tinh dầu cũng cao hơn so với các phương pháp khác. Hàm lượng tro không khác biệt đáng kể.

  4. Ảnh hưởng của phương pháp sấy đến chất lượng cảm quan: Sấy bơm nhiệt cho điểm cảm quan cao nhất về màu sắc (6,5), mùi (6,65) và vị (6,45) trên thang điểm 9, tương ứng mức độ “tương đối thích”.

  5. Tỷ lệ phối trộn viên quế mật ong tối ưu: Tỷ lệ 100 mg bột quế trên 60 ml mật ong cho viên có chất lượng cảm quan tốt nhất và tỷ lệ vỡ vụn thấp.

  6. Điều kiện sấy viên quế mật ong: Phương pháp sấy chân không ở áp suất 12,8 kPa, nhiệt độ 60°C, thời gian 9 giờ cho sản phẩm viên có màu sắc, mùi vị được ưa thích nhất, độ ẩm đạt khoảng 8%.

  7. Đánh giá vi sinh: Viên quế mật ong thành phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn vi sinh với tổng số vi khuẩn hiếu khí, E. coli, Coliform và Salmonella đều trong giới hạn cho phép.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp sấy bơm nhiệt ưu việt trong việc bảo toàn các thành phần vitamin C, protein và tinh dầu trong vỏ quế, đồng thời rút ngắn thời gian sấy, phù hợp cho sản xuất quy mô công nghiệp. Sấy chân không tuy thời gian dài hơn nhưng giúp viên quế mật ong thành phẩm có chất lượng cảm quan tốt nhất, có thể do môi trường chân không hạn chế oxy hóa và biến đổi các hợp chất dễ bay hơi.

Tỷ lệ phối trộn 100/60 mg/ml cân bằng giữa độ kết dính và cảm quan, giảm tỷ lệ vỡ vụn viên, phù hợp cho việc đóng gói và bảo quản. Các chỉ tiêu vi sinh đảm bảo an toàn thực phẩm, phù hợp với quy định vệ sinh an toàn thực phẩm hiện hành.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng về tác dụng bảo quản và bảo toàn hoạt chất khi sử dụng phương pháp sấy phù hợp. Việc ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt và chân không trong sản xuất viên quế mật ong là bước tiến mới, góp phần nâng cao giá trị sản phẩm và mở rộng thị trường tiêu thụ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến thiên độ ẩm theo thời gian, biểu đồ so sánh hàm lượng vitamin C, protein, tinh dầu giữa các phương pháp sấy, bảng điểm cảm quan và bảng kết quả vi sinh để minh họa rõ ràng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng phương pháp sấy bơm nhiệt ở 50°C trong 12 giờ để sấy vỏ quế nhằm bảo toàn hàm lượng vitamin C, protein và tinh dầu, giảm thời gian sấy, tiết kiệm chi phí sản xuất. Chủ thể thực hiện: nhà máy chế biến dược liệu, thời gian áp dụng: ngay sau khi hoàn thiện quy trình.

  2. Sử dụng tỷ lệ phối trộn bột quế và mật ong 100/60 mg/ml để tạo viên quế mật ong có độ kết dính tốt, giảm tỷ lệ vỡ vụn, nâng cao chất lượng cảm quan. Chủ thể thực hiện: bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm, thời gian áp dụng: trong giai đoạn sản xuất thử nghiệm và sản xuất đại trà.

  3. Sấy viên quế mật ong bằng phương pháp chân không ở áp suất 12,8 kPa, nhiệt độ 60°C trong 9 giờ để đạt chất lượng cảm quan tối ưu và đảm bảo an toàn vi sinh. Chủ thể thực hiện: nhà máy sản xuất thực phẩm chức năng, thời gian áp dụng: giai đoạn sản xuất chính thức.

  4. Thực hiện kiểm soát chất lượng định kỳ về hóa sinh và vi sinh cho sản phẩm viên quế mật ong nhằm đảm bảo an toàn và duy trì chất lượng sản phẩm ổn định. Chủ thể thực hiện: phòng kiểm nghiệm chất lượng, thời gian áp dụng: liên tục trong quá trình sản xuất.

  5. Đào tạo kỹ thuật cho nhân viên vận hành thiết bị sấy và quy trình sản xuất viên quế mật ong để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu sai sót kỹ thuật. Chủ thể thực hiện: bộ phận nhân sự và kỹ thuật, thời gian áp dụng: trước khi triển khai sản xuất đại trà.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, dược liệu: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học về quy trình sấy và phối trộn nguyên liệu, giúp phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng từ quế và mật ong.

  2. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng và dược phẩm: Tham khảo để áp dụng quy trình công nghệ sản xuất viên quế mật ong đạt chuẩn, nâng cao chất lượng sản phẩm và mở rộng thị trường.

  3. Cơ quan quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và kiểm soát chất lượng sản phẩm có nguồn gốc từ thảo dược.

  4. Người tiêu dùng và cộng đồng y học cổ truyền: Hiểu rõ về lợi ích, quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm viên quế mật ong, từ đó lựa chọn sản phẩm phù hợp hỗ trợ sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

  1. Viên quế mật ong có tác dụng gì đối với sức khỏe tim mạch?
    Viên quế mật ong giúp giảm LDL cholesterol 6-11%, giảm triglyceride 11%, đồng thời tăng HDL cholesterol, hỗ trợ bảo vệ tim mạch và ngăn ngừa các bệnh liên quan như đột quỵ và nhồi máu cơ tim.

  2. Phương pháp sấy nào tốt nhất để bảo toàn hoạt chất trong vỏ quế?
    Sấy bơm nhiệt ở 50°C trong 12 giờ được đánh giá là phương pháp tối ưu, giúp giữ lại hàm lượng vitamin C, protein và tinh dầu cao nhất, đồng thời rút ngắn thời gian sấy.

  3. Tỷ lệ phối trộn bột quế và mật ong như thế nào là phù hợp?
    Tỷ lệ 100 mg bột quế trên 60 ml mật ong cho viên có chất lượng cảm quan tốt nhất, độ kết dính cao và tỷ lệ vỡ vụn thấp, phù hợp cho sản xuất và sử dụng.

  4. Sản phẩm viên quế mật ong có an toàn về mặt vi sinh không?
    Sản phẩm được kiểm nghiệm đạt tiêu chuẩn an toàn với tổng số vi khuẩn hiếu khí, E. coli, Coliform và Salmonella đều trong giới hạn cho phép, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

  5. Có thể áp dụng quy trình này cho sản xuất quy mô công nghiệp không?
    Quy trình được thiết kế và khảo sát phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm, có thể mở rộng áp dụng cho sản xuất công nghiệp với các điều chỉnh phù hợp về thiết bị và quy mô.

Kết luận

  • Xác định thành phần hóa học cơ bản của vỏ quế tươi gồm hàm lượng nước 62,08%, tinh dầu 1,109 ml/100g với cinnamaldehyde chiếm tỷ lệ cao nhất.
  • Phương pháp sấy bơm nhiệt ở 50°C trong 12 giờ là tối ưu cho việc sấy vỏ quế, bảo toàn vitamin C, protein và tinh dầu, đồng thời tiết kiệm thời gian.
  • Tỷ lệ phối trộn bột quế và mật ong 100/60 mg/ml cho viên quế mật ong có chất lượng cảm quan và độ bền cơ học tốt nhất.
  • Sấy viên quế mật ong bằng phương pháp chân không ở áp suất 12,8 kPa, nhiệt độ 60°C trong 9 giờ cho sản phẩm đạt chất lượng cảm quan cao và an toàn vi sinh.
  • Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất viên quế mật ong có thể áp dụng cho sản xuất quy mô công nghiệp, góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị bệnh.

Hành động tiếp theo: Triển khai thử nghiệm quy mô lớn, hoàn thiện quy trình công nghệ và tiến hành đăng ký sản phẩm thực phẩm chức năng để đưa ra thị trường.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm hợp tác phát triển sản phẩm viên quế mật ong chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu.