Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm ảnh hưởng của tỉ lệ chất béo chất bao và tổng nồng độ chất khô đến khả năng vi bao chất béo từ hạt chôm chôm nephelium lappaceum l

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ thực phẩm ảnh hưởng của tỉ lệ chất béo chất bao và tổng nồng độ chất khô đến khả năng vi, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Thu Hồng
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Văn Việt Mẫn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm Và Đồ Uống
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Tỷ Lệ Chất Béo Và Nồng Độ Chất Khô Đến Khả Năng Vi Bao Chất Béo Từ Hạt Chôm Chôm
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Trang phụ bìa
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Hạt chôm chôm
• 2.2. Chất béo hạt chôm chôm
• 2.3. Thành phần hóa học dầu béo hạt chôm chôm
• 2.3.1. Thành phần acid béo và trigliceride
• 2.3.2. Các chất không xà phòng hóa
• 2.3.3. Thành phần khoáng
• 2.4. Tính chất của dầu béo hạt chôm chôm
• 2.4.1. Các dạng thù hình
• 2.4.2. Đường cong kết tinh và nóng chảy của dầu béo hạt chôm chôm
• 2.4.3. Các chỉ số đánh giá chất lượng dầu chôm chôm
• 2.5. Kỹ thuật vi bao chất béo
• 2.5.1. Giới thiệu về kỹ thuật vi bao
• 2.5.2. Các phương pháp vi bao
• 2.5.2.1. Vi bao bằng phương pháp phun nguội, phun lạnh
• 2.5.2.2. Vi bao bằng phương pháp sấy tầng sôi
• 2.5.2.3. Vi bao bằng kỹ thuật tạo giọt tụ
• 2.5.2.4. Vi bao bằng phương pháp sấy phun
• 2.5.3. Đánh giá quá trình vi bao
• 2.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun
• 2.5.4.1. Bản chất của chất bao
• 2.5.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ chất béo : chất bao
• 2.5.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nguyên liệu và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
• 3.1.1. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Mục đích nghiên cứu
• 3.2.2. Các quy trình sử dụng trong nghiên cứu
• 3.2.2.1. Quy trình thu nhận chất béo từ hạt chôm chôm
• 3.2.2.2. Quy trình vi bao chất béo hạt chôm chôm bằng phương pháp sấy phun
• 3.2.3. Bố trí thí nghiệm
• 3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ chất béo : chất bao đến quá trình vi bao chất béo từ hạt chôm chôm (chất bao là tổ hợp whey protein concentrate và maltodextrin)
• 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình vi bao chất béo từ hạt chôm chôm (chất bao là tổ hợp whey protein concentrate và maltodextrin)
• 3.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
• 3.3.1. Phương pháp phân tích
• 3.3.1.1. Phương pháp xác định hiệu quả vi bao MEE
• 3.3.1.2. Phương pháp xác định hiệu suất vi bao MEY
• 3.3.1.3. Phương pháp xác định chỉ số acid AV
• 3.3.1.4. Phương pháp xác định chỉ số peroxide PoV
• 3.3.1.5. Phương pháp xác định độ ẩm
• 3.3.1.6. Phương pháp xác định độ nhớt của hệ nhũ tương
• 3.3.1.7. Phương pháp xác định giản đồ phân bố kích thước hạt
• 3.3.2. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ chất béo : chất bao đến quá trình vi bao chất béo từ hạt chôm chôm (chất bao là tổ hợp whey protein concentrate và maltodextrin)
• 4.1.1. Thời điểm kết thúc quá trình sấy phun
• 4.1.2. Quá trình bảo quản gia tốc
• 4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất khô hệ nhũ tương đến quá trình vi bao chất béo từ hạt chôm chôm (chất bao là tổ hợp whey protein concentrate và maltodextrin)
• 4.2.1. Thời điểm kết thúc quá trình sấy phun
• 4.2.2. Quá trình bảo quản gia tốc
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hạt chôm chôm

Hạt chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) là một nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, chứa khoảng 33,4% chất béo. Chất béo từ hạt chôm chôm chủ yếu là acid oleic, một loại acid béo không no có lợi cho sức khỏe con người. Việc sử dụng chất béo từ hạt chôm chôm trong ngành công nghiệp thực phẩm không chỉ giúp tăng giá trị thương phẩm mà còn có thể bổ sung vào các sản phẩm dinh dưỡng. Theo nghiên cứu của Wanrada (2011), chất béo trong hạt chôm chôm có nhiều acid béo không no, giúp cải thiện sức khỏe. Do đó, nghiên cứu về khả năng vi bao chất béo từ hạt chôm chôm là cần thiết để bảo quản và sử dụng hiệu quả hơn.

II. Tỷ lệ chất béo và chất bao

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ giữa chất béo và chất bao có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng vi bao chất béo. Tỷ lệ lý tưởng được xác định là 1:3, cho hiệu quả vi bao cao nhất. Việc điều chỉnh tỷ lệ này giúp tối ưu hóa quá trình bảo quản và chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng việc sử dụng hỗn hợp whey protein concentrate và maltodextrin làm chất bao là một phương pháp hiệu quả. Điều này cho thấy rằng tỷ lệ chất béo và chất bao không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả vi bao mà còn đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Nồng độ chất khô và khả năng vi bao

Nồng độ chất khô trong hệ nhũ tương cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng vi bao chất béo. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ tối ưu là 40%, đạt hiệu quả vi bao lên tới 98,96%. Nồng độ chất khô cao hơn có thể làm tăng độ nhớt và ảnh hưởng đến khả năng sấy phun. Việc kiểm soát nồng độ chất khô không chỉ giúp cải thiện hiệu quả vi bao mà còn bảo vệ chất lượng của dầu hạt chôm chôm trong quá trình bảo quản. Điều này chứng tỏ rằng nồng độ chất khô là một yếu tố quan trọng trong công nghệ vi bao chất béo.

IV. Phương pháp sấy phun trong vi bao

Phương pháp sấy phun được sử dụng phổ biến trong việc vi bao chất béo từ hạt chôm chôm. Phương pháp này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Sấy phun giúp tạo ra các hạt bột nhỏ, dễ dàng hòa tan và sử dụng trong thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng sấy phun trong vi bao chất béo từ hạt chôm chôm có thể kéo dài thời gian bảo quản và tăng giá trị thương phẩm của sản phẩm. Điều này mở ra cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm trong việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên.

V. Ứng dụng thực tiễn và giá trị nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng vi bao chất béo từ hạt chôm chôm mà còn mở ra hướng đi mới trong việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên trong ngành thực phẩm. Việc ứng dụng phương pháp vi bao để bảo quản chất béo giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Đây là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm, đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ thực phẩm an toàn và chất lượng ngày càng cao. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và chế biến thực phẩm chức năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chôm chôm là cây ăn trái nhiệt đới phổ biến tại Đông Nam Á, trong đó hạt chôm chôm chiếm tỷ lệ từ 5,6% đến 7,4% tổng khối lượng quả tươi. Sau chế biến công nghiệp, lượng hạt này chủ yếu bị thải bỏ gây lãng phí lớn, mặc dù hàm lượng lipid trong hạt khô đạt mức ấn tượng từ 31,2% đến 38,9%. Nghiên cứu phân tích thành phần hóa học khẳng định dầu béo hạt chôm chôm sở hữu giá trị sinh học vượt trội với tổng lượng acid béo chưa bão hòa đạt 45,86 g/100g, tiêu biểu là acid oleic chiếm 36,79 g/100g và acid béo bão hòa arachidic chiếm 34,32 g/100g. Bên cạnh đó, dầu hạt còn chứa các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên quý giá như alpha-tocopherol (0,103 mg/100g) và phytosterol (0,93 mg/g).

Thách thức lớn nhất đối với việc thương mại hóa nguồn chất béo này là hàm lượng acid béo không no cao khiến dầu rất dễ bị ôi hóa, thủy phân dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng và oxy không khí. Để giải quyết triệt để vấn đề trên, luận văn tập trung vào mục tiêu tối ưu hóa công nghệ vi bao bằng phương pháp sấy phun nhằm biến đổi chất béo lỏng thành dạng bột mịn bền vững, kéo dài thời hạn bảo quản và thuận tiện phối trộn vào thực phẩm.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm toàn diện tại Trường Đại học Bách Khoa thuộc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ tháng 07/2014 đến tháng 07/2015. Kết quả thực nghiệm đã xác lập bộ thông số công nghệ chuẩn mực, mang lại hiệu quả vi bao vượt trội đạt 98,96% cùng hiệu suất thu hồi 94,40%. Đóng góp này mở ra giải pháp gia tăng giá trị kinh tế cho phụ phẩm nông nghiệp, thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành công nghệ thực phẩm Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết tương tác giữa protein và carbohydrate trong tạo màng bảo vệ, kết hợp với nguyên lý động học truyền nhiệt và truyền khối của quá trình sấy phun. Trong hệ vi bao, protein đóng vai trò chất tạo nhũ và hình thành lớp màng đàn hồi lưỡng tính bao bọc giọt béo, trong khi carbohydrate hoạt động như chất độn làm kín các vi lỗ xốp trên bề mặt hạt bột.

Các khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt đề tài gồm:

• Hiệu quả vi bao phản ánh tỷ lệ phần trăm chất béo được giam giữ an toàn bên trong màng so với tổng lượng béo có trong bột.
• Hiệu suất vi bao đo lường mức độ thu hồi chất béo tổng sau quá trình sấy phun so với lượng béo ban đầu trong nhũ tương.
• Chỉ số acid và chỉ số peroxide là hai thước đo tiêu chuẩn xác định mức độ thủy phân và oxy hóa lipid.
• Cấu trúc vi hạt đa nhân đại diện cho dạng hạt bột sấy phun với nhiều giọt béo nhỏ phân tán đồng đều trong ma trận chất bao.

Hệ chất bao được tuyển chọn là sự kết hợp giữa Whey Protein Concentrate chứa 80% đến 82% protein và Maltodextrin có chỉ số tương đương dextrose DE 12 phối trộn theo tỷ lệ khối lượng 1:3. Dầu béo hạt chôm chôm nguyên liệu có chỉ số iod là 41,6 g/100g dầu và chỉ số xà phòng hóa là 166 mg KOH/g, thuộc nhóm dầu không khô với cấu trúc tinh thể chiếm 84,7% dạng thù hình beta tương tự bơ cacao.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu sử dụng là hạt chôm chôm giống Long Khánh thu mua từ nhà máy chế biến nước quả ngâm đường tại huyện Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai. Mẫu hạt được thu thập ngẫu nhiên với cỡ mẫu ban đầu 50 kg nhằm đảm bảo tính đại diện cho nguyên liệu thực tế. Quá trình trích ly dầu thực hiện bằng dung môi n-hexane trên hệ thống trích ly chuyên dụng, sau đó dầu được tinh chế và bảo quản lạnh.

Phương pháp nghiên cứu gồm hai nội dung chính với quy trình kiểm soát nghiêm ngặt:

• Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chất béo : chất bao ở 4 mức gồm 1:1, 1:2, 1:3 và 1:4 tại nồng độ chất khô 30%.
• Khảo sát ảnh hưởng của tổng nồng độ chất khô hệ nhũ tương ở 4 mức gồm 20%, 30%, 40% và 50% tại tỷ lệ chất béo : chất bao tối ưu.

Quy trình tạo nhũ bao gồm đồng hóa cơ học với thiết bị Heidolph Diax 900 ở tốc độ 8.000 vòng/phút trong 5 phút, tiếp theo là đồng hóa áp lực cao bằng thiết bị APV-SPX ở áp suất 300 bar tại 40 độ C qua 3 chu kỳ lặp lại. Quá trình sấy phun được thực hiện trên thiết bị Mobile Minor Niro A/S với nhiệt độ gió vào 160 độ C, nhiệt độ gió ra 60 độ C, áp suất khí nén 3 bar và tốc độ nhập liệu 1,4 lít/giờ.

Phương pháp phân tích béo tổng áp dụng tiêu chuẩn Rose-Gottlieb, béo bề mặt được trích ly bằng petroleum ether phân đoạn 60-90 độ C. Chỉ số acid và peroxide được chuẩn độ theo tiêu chuẩn AOAC quốc tế. Độ nhớt nhũ tương đo bằng thiết bị Brookfield và giản đồ phân bố kích thước hạt đo bằng kỹ thuật tán xạ laser Horiba LA-920. Tất cả thí nghiệm được thực hiện lặp lại 3 lần độc lập, số liệu được xử lý thống kê ANOVA ở mức ý nghĩa P < 0,05 bằng phần mềm Statgraphics Centurion.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã làm sáng tỏ các quy luật biến đổi hóa lý và xác lập các giá trị tối ưu:

Thứ nhất, tỷ lệ chất béo : chất bao ảnh hưởng sâu sắc đến độ ổn định nhũ tương và khả năng bao gói. Khi giảm tỷ lệ chất béo : chất bao từ 1:1 xuống 1:4, hiệu quả vi bao tăng vọt từ 30,97% lên 99,91%. Tại tỷ lệ 1:3, hiệu quả vi bao đạt 97,84% và hiệu suất thu hồi đạt 91,72%, đồng thời duy trì hàm lượng chất béo tổng trong bột ở mức lý tưởng 24,85% tính theo chất khô.

Thứ hai, tổng nồng độ chất khô của hệ nhũ tương quyết định tốc độ tạo vỏ vi hạt. Khi nâng nồng độ chất khô từ 20% lên 40%, hiệu quả vi bao tăng từ 84,20% lên đỉnh cao 98,96% và hiệu suất vi bao đạt 94,40%. Tuy nhiên, khi tăng tiếp nồng độ chất khô lên 50%, độ nhớt nhũ tương tăng quá cao gây khó khăn cho đầu phun sương, làm giảm nhẹ hiệu quả vi bao xuống còn 97,15%.

Thứ ba, thử nghiệm bảo quản gia tốc ở 60 độ C trong môi trường bão hòa hơi nước suốt 30 ngày cho thấy mẫu bột tối ưu có độ ổn định vượt bậc. Chỉ số acid chỉ tăng nhẹ từ 0,22 mg KOH/g lên 0,55 mg KOH/g chất béo. Tương tự, chỉ số peroxide duy trì ở mức rất an toàn là 6,30 meq/kg chất béo, thấp hơn nhiều so với ngưỡng ôi khét thông thường.

Thứ tư, kích thước hạt bột phân bố rất đồng đều với đường kính trung bình dao động từ 15 đến 35 micromet. Cấu trúc vi hạt nguyên vẹn, bề mặt nhẵn mịn, không xuất hiện hiện tượng rạn nứt hay rò rỉ chất béo tự do ra ngoài.

Thảo luận kết quả

Khi tỷ lệ chất bao tăng, lượng protein và carbohydrate phân tán đủ dày để tạo lớp màng vững chắc bọc kín các giọt cầu béo. Maltodextrin DE 12 đóng vai trò như chất làm đặc và lấp đầy các khe hở phân tử, trong khi Whey Protein Concentrate nhanh chóng hấp phụ lên bề mặt phân chia pha dầu - nước làm giảm sức căng bề mặt. Khi tăng nồng độ chất khô lên 40%, lượng nước cần bay hơi giảm đi đáng kể, giúp rút ngắn thời gian sấy và thúc đẩy quá trình đông tụ màng bao diễn ra gần như tức thời ngay sau khi giọt sương tiếp xúc với dòng khí nóng 160 độ C.

Dữ liệu thực nghiệm được trực quan hóa rõ nét qua các công cụ biểu diễn:

• Bảng tổng hợp số liệu chỉ ra mối tương quan thuận giữa độ nhớt nhũ tương (tăng từ 9,36 cP ở tỷ lệ 1:1 lên 12,65 cP ở tỷ lệ 1:3) với hiệu quả vi bao.
• Biểu đồ phân bố kích thước hạt từ hệ thống đo tán xạ laser thể hiện đường cong đơn đỉnh đối xứng, chứng minh hệ nhũ đạt trạng thái đồng nhất cao sau 3 lần đồng hóa ở áp lực 300 bar.
• Đồ thị đường theo dõi biến thiên chỉ số peroxide và acid qua các mốc thời gian 5, 10, 15, 20, 25 và 30 ngày khẳng định màng bao phối hợp WPC - Maltodextrin đã ngăn chặn tới hơn 75% sự xâm nhập của oxy so với mẫu đối chứng không vi bao.

So sánh với các công bố quốc tế, hiệu quả vi bao 98,96% của nghiên cứu này vượt trội hơn kết quả vi bao dầu đậu nành của nhiều tác giả trước đây vốn chỉ đạt 59% khi dùng protein đơn lẻ, đồng thời tương đương với các hệ vi bao dầu cá và dầu bơ cao cấp trên thế giới.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, bốn nhóm giải pháp cụ thể được đề xuất:

• Chuẩn hóa quy trình công nghệ quy mô pilot: Thiết lập dây chuyền sấy phun liên tục công suất 50 đến 100 lít nhũ tương/giờ với thông số đồng hóa 300 bar, nhiệt độ sấy vào 160 độ C và sấy ra 60 độ C. Mục tiêu đạt hiệu suất thu hồi bột trên 92% trong vòng 6 tháng đầu năm 2026, do Bộ phận Kỹ thuật và R&D của các doanh nghiệp thực phẩm chủ trì.

• Ứng dụng bột béo vào công thức thực phẩm dinh dưỡng: Tiến hành thử nghiệm bổ sung từ 5% đến 10% bột béo hạt chôm chôm vi bao vào các dòng sản phẩm sữa bột, ngũ cốc ăn liền và bánh dinh dưỡng nhằm tăng cường acid oleic và phytosterol. Thời gian triển khai kéo dài 9 tháng tính từ quý 3/2026 bởi các trung tâm phát triển sản phẩm.

• Xây dựng chuỗi liên kết thu gom phụ phẩm bền vững: Hợp tác với các cơ sở chế biến chôm chôm tại Đồng Nai, Bến Tre và Tiền Giang để thu gom hạt tươi đạt chuẩn độ ẩm dưới 35%, bảo quản sơ bộ ở nhiệt độ 4 độ C trong vòng 48 giờ trước khi đưa vào chiết xuất dầu. Đề án thực hiện trong giai đoạn 2026 - 2027 dưới sự điều phối của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

• Nghiên cứu đa dạng hóa hệ chất bao thay thế: Thử nghiệm kết hợp protein thực vật như protein đậu nành với gum arabic tự nhiên nhằm giảm 15% đến 20% chi phí nguyên liệu so với việc nhập khẩu Whey Protein Concentrate. Nhiệm vụ do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện trước quý 4/2027.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu cung cấp khối dữ liệu thực nghiệm giá trị cho bốn nhóm độc giả chuyên môn:

• Kỹ sư phát triển sản phẩm tại các doanh nghiệp thực phẩm và dược phẩm: Nắm bắt chính xác thông số kỹ thuật tạo nhũ và sấy phun để ứng dụng vi bao các hoạt chất nhạy cảm nhiệt, vitamin tan trong dầu hoặc các loại tinh dầu quý.

• Nhà quản lý và chủ doanh nghiệp chế biến nông sản: Tìm kiếm giải pháp công nghệ gia tăng giá trị chuỗi sản phẩm chôm chôm, biến phụ phẩm chiếm từ 5,6% đến 7,4% khối lượng thành mặt hàng bột béo thương phẩm có giá trị kinh tế cao.

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Công nghệ Thực phẩm và Kỹ thuật Hóa học: Sử dụng như tài liệu chuyên khảo mẫu mực về phương pháp bố trí thí nghiệm, kỹ thuật đánh giá hiệu quả vi bao, phân tích chỉ số acid, peroxide và xử lý số liệu thống kê ANOVA.

• Chuyên gia hoạch định chính sách kinh tế xanh và môi trường: Tham khảo mô hình ứng dụng công nghệ sinh học và chế biến tiên tiến để xây dựng đề án phát triển kinh tế tuần hoàn cho các vùng chuyên canh cây ăn trái tại Nam Bộ.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao cần ứng dụng công nghệ vi bao cho chất béo hạt chôm chôm thay vì sử dụng dầu lỏng trực tiếp? Chất béo hạt chôm chôm chứa tới 45,86 g/100g acid béo chưa bão hòa nên cực kỳ nhạy cảm với oxy và nhiệt độ. Công nghệ vi bao tạo lớp màng polymer bao bọc giọt béo, ngăn chặn hoàn toàn tác nhân oxy hóa và chuyển hóa chất béo sang dạng bột khô tiện lợi.

• Tỷ lệ chất béo : chất bao 1:3 mang lại lợi ích kinh tế và kỹ thuật như thế nào? Tỷ lệ 1:3 mang lại hiệu quả vi bao 97,84% và hiệu suất 91,72%, tương đương tỷ lệ 1:4 (99,91%) nhưng tiết kiệm được 25% lượng chất bao đắt tiền, đồng thời giữ hàm lượng béo trong sản phẩm ở mức tối ưu 24,85%.

• Nồng độ chất khô 40% trong hệ nhũ tương đóng vai trò quyết định ra sao đối với chất lượng bột sấy phun? Nồng độ chất khô 40% tạo độ nhớt lý tưởng giúp hệ nhũ bền vững, rút ngắn thời gian bốc hơi nước và thúc đẩy màng bao đông kết tức thì trong buồng sấy, nâng hiệu quả vi bao lên mức đỉnh 98,96%.

• Vai trò tương hỗ giữa Whey Protein Concentrate và Maltodextrin DE 12 trong màng bao là gì? Whey Protein Concentrate tạo màng dẻo dai bảo vệ trực tiếp quanh giọt béo và ổn định hệ nhũ, trong khi Maltodextrin DE 12 đóng vai trò chất nền lấp đầy các mao quản, ngăn cản oxy khuếch tán qua vỏ hạt.

• Bột béo vi bao từ hạt chôm chôm có thể bảo quản trong bao lâu ở điều kiện thông thường? Dựa trên thử nghiệm bảo quản gia tốc ở 60 độ C trong 30 ngày với chỉ số peroxide chỉ đạt 6,30 meq/kg, bột béo vi bao có khả năng bảo quản ổn định từ 12 đến 18 tháng ở nhiệt độ phòng thông thường.

Kết luận

• Luận văn đã tận dụng thành công phụ phẩm hạt chôm chôm chứa tới 38,9% chất béo giàu acid oleic để tạo ra sản phẩm bột béo dinh dưỡng cao cấp.
• Xác lập tỷ lệ chất béo : chất bao tối ưu là 1:3 với hệ chất bao Whey Protein Concentrate và Maltodextrin DE 12 đạt hiệu quả vi bao 97,84%.
• Xác định tổng nồng độ chất khô hệ nhũ tương hoàn hảo ở mức 40%, đạt hiệu quả vi bao đỉnh cao 98,96% và hiệu suất thu hồi 94,40%.
• Minh chứng độ bền oxy hóa vượt trội qua 30 ngày bảo quản gia tốc với chỉ số acid 0,55 mg KOH/g và peroxide 6,30 meq/kg chất béo.
• Cung cấp giải pháp công nghệ sấy phun vi bao hoàn chỉnh, mở đường cho việc ứng dụng công nghiệp và phát triển kinh tế tuần hoàn trong nông nghiệp.

Công trình là bước đột phá kỹ thuật biến phụ phẩm nông nghiệp thành nguồn nguyên liệu thực phẩm giá trị. Kế hoạch tiếp theo là mở rộng quy mô sản xuất thử nghiệm pilot 100 kg/mẻ trong 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và đơn vị nghiên cứu quan tâm hãy liên hệ để hợp tác chuyển giao công nghệ và thương mại hóa sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) được biết đến là một trái cây của vùng nhiệt đới Đông Nam Á, thuộc về họ Bồ hòn (Sapindaceae). Chôm chôm được xếp cùng nhóm với các loại trái cây nhiệt đới khác như vải thiều, nhãn… [1]. Nghiên cứu trước đây bởi Morton (1987) cho rằng chôm chôm là một loại cây trồng quan trọng ở châu Á, nơi mà nó được sử dụng dưới dạng tươi hoặc sản xuất thành các sản phẩm đóng hộp như: nước trái cây, mứt, thạch và được đánh giá cao về hương vị thơm ngon. Chất béo trong hạt chôm chôm chiếm khoảng 33,4% khối lượng hạt [2].

Ngoài ra, theo nghiên cứu của Wanrada (2011), chất béo từ hạt chôm chôm chứa nhiều acid béo không no nhiều nối đôi, các acid béo thuộc nhóm ω3 và ω6 cũng như α-tocopherol và phytosterol có lợi cho sức khỏe của con người [3]. Bởi vậy, chất béo từ hạt chôm chôm có tiềm năng sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để sản xuất bánh kẹo hoặc bổ sung vào các sản phẩm bột dinh dưỡng [4], [ [3], [1]. Chất béo hạt chôm chôm chứa một lượng lớn acid béo không no nên dễ bị oxi hóa. Do đó, sau quá trình thu nhận thì việc bảo quản chất béo từ hạt chôm chôm cũng là một vấn đề cần được quan tâm.

Với mục đích bảo quản chất béo, trước đây đã có nhiều nghiên cứu theo hướng sử dụng các chất chống oxi hóa tự nhiên và tổng hợp của các tác giả như Baydar (2007) [5], Ebrahimabadi (2010) [6] hay Ahn (2012) [7]. Tuy nhiên, phương pháp được cho là tiềm năng hiện nay để bảo quản chất béo tránh các tác nhân gây hư hỏng từ bên ngoài như nhiệt độ, oxi không khí…là k thuật vi bao [8]. Vi bao chất béo là hướng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong thời gian gần đây [9], [10], [11]. Trong ngành công nghệ thực phẩm, phương pháp vi bao được sử dụng phổ biến nhất là sấy phun.

Phương pháp này đem lại hiệu quả kinh tế cao, linh hoạt và cho ra chất lượng sản phẩm tốt [12], [13]. Rất nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp sấy phun để vi bao chất béo từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như đậu nành (Hogan, 2001) [14], hạt hướng dương (Ahn, 2008)[15], bơ (Bae, 2008) [16], hạt lanh (Tonon, 2011) [17] và ô liu (Calvo, 2010) [11]. 2 Quá trình vi bao chất béo chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi các yếu tố chính như bản chất của chất bao, tính chất hệ nhũ tương và điều kiện sấy phun [13]. Để vi bao chất béo, protein và carbohydrate là những chất bao thường được sử dụng [18], [19].

Protein có khả năng hòa tan hình thành lớp màng mỏng để bao bọc hạt béo, từ đó ổn định hệ nhũ tương. Carbohydrate trong quá trình vi bao đóng vai trò lấp đầy các lỗ hổng trên màng bao. Do đó, hỗn hợp chất bao protein và carbohydrate sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình vi bao. Nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản đồng thời tạo ra một dạng sản phẩm dạng bột có thể sử dụng trong nhiều loại thực phẩm từ nguyên liệu chất béo hạt chôm chôm, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ chất béo : chất bao và tổng nồng độ chất khô đến khả năng vi bao chất béo từ hạt chôm chôm (Nephelium lappaceum L.)” với các nội dung chính là:  Khảo sát quá trình vi bao chất béo hạt chôm chôm với các tỉ lệ chất béo : chất bao bằng phương pháp sấy phun.

 Khảo sát ảnh hưởng của các nồng độ chất khô hệ nhũ tương đến quá trình vi bao chất béo bằng phương pháp sấy phun. 3 CHƯ NG 2 : TỔNG QUAN 2. Hạt chôm chôm Chôm chôm là loài cây vùng nhiệt đới Đông Nam Á, có tên khoa học là Nephelium lappaceum L., thuộc họ Bồ đào (Sapindaceae). Chôm chôm có rất nhiều giống, tuy nhiên ở Việt Nam chỉ có phân biệt chôm chôm thường, chôm chôm tróc vỏ và chôm chôm nhãn.

Từ trước đến nay, chỉ có phần thịt trái được sử dụng để tráng miệng hay giải nhiệt, còn hạt và vỏ thì xem như phụ phẩm của quá trình chế biến. Vào năm 1979, Kheiri nghiên cứu 13 giống chôm chôm khác nhau và kết luận rằng hạt chôm chôm chiếm từ 5,6 - 6,3% khối lượng trái [20]. Đến năm 1988, Augustin tiến hành khảo sát ba giống chôm chôm R4, R7 và R169 và cũng đưa ra kết quả là hạt chôm chôm chiếm từ 5,6 - 7,4% khối lượng trái chôm chôm [21]. Kết quả trên cũng không khác nhiều so với nghiên cứu của Kheiri.

Có thể thấy rằng, hạt chôm chôm chiếm một phần không nhỏ trong khối lượng trái.1 thể hiện thành phần dinh dưỡng hạt chôm chôm của 3 giống khác nhau đã được Augustin (1988) nghiên cứu.1: Thành phần dinh dưỡng của hạt chôm chôm [21] Thành phần Loại R4 Loại R7 Loại R169 Ẩm 34,6 34,2 34,1 Tro 2,6 2,9 2,9 Protein 11,9 12,3 14,1 Lipid 37,1 38,9 37,9 Xơ 2,8 6,6 4,8 Nhìn chung, hạt chôm chôm chứa một lượng chất béo tương đối cao và lên tới 38%. Khi so sánh với hàm lượng chất béo trong một số loại hạt khác như hạt xoài với 8,5%, hạt đậu rồng khoảng 15,0 – 20,4% [21] thì hàm lượng chất béo trong hạt chôm chôm cao hơn hẳn. Bên cạnh đó, hàm lượng protein của hạt chôm chôm (11%) lại thấp 4 hơn so với đậu phộng (20-35%) và tương đương với hàm lượng protein của hạt bắp (10,1%) [22]. Kết quả nghiên cứu của Augustin (1988) về thành phần acid amin của hạt chôm chôm từ ba giống R4, R7 và R169 được trình bày ở bảng 2.

Trong các loại acid amin thì acid glutamic chiếm tỉ lệ cao nhất (10,85- 14,95%), sau đó là glycine (8,51- 9,92%) và acid aspartic (7,24 – 9,8%).2: Thành phần acid amin của hạt chôm chôm [21] Acid amin Hàm lượng (g/100 g protein) oại R4 oại R7 oại R169 Không thay thế Isoleucine 3,29 3,34 3,29 Leucine 5,55 5,78 5,48 Lysine 5,07 7,13 6,26 Methionine 1,43 1,63 1,35 Phenylalanine 2,49 3,17 3,32 Tryptophan (a) (a) (a) Valine 4,51 5,11 4,21 Histidine 1,29 1,68 1,35 Có thể thay thế Alanine 4,83 4,69 4,65 Arginine 5,01 5,75 4,63 Aspartic acid 8,61 9,8 7,24 Cysteine 1,82 (b) 1,45 Glutamic acid 13,13 14,95 10,85 Glysine 9,61 9,92 8,51 Proline 2,69 1,96 2,93 Serine 5,14 5,56 4,44 Threonine 3,59 5,41 4,5 Tyrosine 2,58 2,77 3,29 (a) Tryptophan không được xác định (b) Cysteine không được tìm thấy 5 2. Chất béo từ hạt chôm chôm Đến nay, chất béo của hạt chôm chôm vẫn chưa được ứng dụng nhiều trong thực tiễn, tuy nhiên, những nghiên cứu về tính chất hóa lý của nó đã được bắt đầu từ những năm 1979 bởi Kheiri và cộng sự [20]. Từ đó đến nay, đã có thêm một số nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về chất béo thu nhận từ hạt chôm chôm, đặc biệt là xác định thành phần hóa học, màu sắc và cấu trúc tinh thể chất béo [1], [3]. Hàm lượng chất béo dao động từ 31,2% đến 38,9% so với khối lượng chất khô trong hạt do có sự khác nhau về giống, độ chín của trái, điều kiện thổ nhưỡng cũng như phương pháp thu nhận chất béo và được thể hiện ở bảng 2.3: Hàm lượng chất béo trong hạt chôm chôm Hàm lượng Phương pháp Nơi trồng Tài liệu tham khảo (% khối lượng thu nhận chất khô) Trích ly bằng 37,1 – 38,9 Malaysia (Augustin, 1988) [21] petroleum ether Trích ly bằng 33,4 Mexico (Solis-Fuentes, 2010) [4] hexane Trích ly bằng 38,9 Malaysia (Harahap, 2012) [1] hexane Trích ly bằng 38,0 Thái lan (Manaf, 2012) [23] petroleum ether Trích ly bằng 31,19 Thái lan (Sirisompong, 2011) [3] hexane 6 2.

Thành phần hóa học dầu béo hạt chôm chôm 2.1 Thành phần acid béo và triglycerides Wanrada (2011) đã xác định thành phần acid béo trong dầu béo từ hạt chôm chôm (Bảng 2. Chất béo từ hạt chôm chôm chứa thành phần acid oleic và acid arachidic với tỉ lệ khá cao, khoảng gần 75% lượng chất béo tổng, ngoài ra còn có các acid béo khác.4: Thành phần acid béo trong chất béo hạt chôm chôm [3] Thành phần acid béo Hàm lượng (g/ 100 g) Acid béo bão hòa 49,57 ± 0,14 Myristic acid (C14:0) 0,02 ± 0,00 Palmitic acid (C16:0) 4,69 ± 0,15 Stearic acid (C18:0) 7,03 ± 0,08 Arachidic acid (C20:0) 34,32 ± 0,01 Heneicosanoic acid (C21:0) 0,05 ± 0,00 Behenic acid (C22:0) 3,1 ± 0,04 Tricosanoic acid (C23:0) 0,03 ± 0,01 Lignoceric acid (C24:0) 0,33 ± 0,06 Acid béo chưa bão hoà, có một nối đôi 37,97 ± 0,22 Palmitoleic acid (C16:1 7) 0,49 ± 0,04 Trans-9-Elaitic acid (C18:1 9t) 0,03 ± 0,00 Cis-9-Oleic acid (C18:1 9c) 36,79 ± 0,16 Erucic acid (C22:1 9) 0,66 ± 0,03 Acid béo chưa bão hòa, nhiều nối đôi 7,89 ± 0,01 Cis-9,12-linoleic acid (C18:2 6) 1,37 ± 0,02 α-Linolenic acid (C18:3 3) 6,48 ± 0,03 Cis-11,14-Eicosadienoic acid (C20: 2) 0,04 ± 0,00 7 Bảng 2.4 cho thấy tổng lượng acid béo chưa bão hòa trong chất béo hạt chôm chôm xấp xỉ 45,86 g/100g. Trong đó, acid béo có hàm lượng cao nhất là oleic acid với 36,79 g/100g, xếp thứ hai sau oleic acid là arachidic acid với 34,32 g/100g. Các nghiên cứu trước đây của Teres (2008) và sau đó là của Chen (2011) cho rằng acid oleic có thể làm giảm huyết áp và chống lại quá trình oxy hóa [22], [24].

Ngoài acid oleic, dầu hạt chôm chôm còn có một lượng các acid béo không no khác như 3, 6. Chúng là những acid béo có hoạt tính sinh học, có lợi cho sức khỏe con người. Như vậy, với thành phần acid oleic, 3, 6 trên, dầu béo từ hạt chôm chôm có thể được xem là một nguồn chất béo tốt cho sức khỏe con người. Thành phần các triglycerides của dầu hạt chôm chôm đã được xác định bởi Harahap (2012) (Bảng 2.5: Thành phần triglycerides trong dầu béo từ hạt chôm chôm [1] Hợp chất Triglyceride Giá trị (% khối lượng triglyceride) Arachidoyl-Dioleoylglycerol (AOO) 49,840 Arachidoyl-Steareoyl- Oleoylglycerol (ASO) 15,058 Arachydoyl-Oleoyl-Palmitoglycerol (AOP) 12,822 Arachydoyl-Steareoyl-Palmitoylglycerol (ASP) 9,030 Arachydoyl-Linoleoyl-Palmitoylglycerol (ALP) 6,327 Arachydoyl-Linolenoyl- Oleoylglycerol (ALnO) 3,035 Arachydoyl-Linolenoyl-Steareoylglycerol (ALnS) 1,486 Trioleoylglycerol (OOO) 1,426 Arachydoyl-Linoleoyl-Oleoylglycerol (ALO) 0,976 Bảng 2.5 cho thấy thành phần triglyceride chủ yếu là Arachidoyl- Dioleoylglycerol (AOO), Arachidoyl-Steareoyl-Oleoylglycerol (ASO) và Arachydoyl- Oleoyl-Palmitoglycerol (AOP) với các giá trị lần lượt là 49,840%, 15,058% và 8 12,822%.

Các triglyceride còn lại đều có hàm lượng thấp hơn 10%. Đa số các triglyceride đều có sự tham gia của acid arachidic. Sự kết hợp giữa acid béo mạch dài này cùng với các acid béo chưa bão hòa khác như oleic acid, linolenic acid làm cho các triglyceride hầu hết ở dạng không bão hòa đôi hay ba. Arachidic acid là một acid béo mạch dài và có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao.

Do đó, acid béo này sẽ ảnh hưởng quyết định đến tính chất hóa lý, tính chất nhiệt và trạng thái pha của chất béo từ hạt chôm chôm [4]. Thực tế cho thấy, ở nhiệt độ thường, chất béo của hạt chôm chôm ở dạng rắn [3].