MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp thực phẩm đang phải đối mặt với thách thức phát triển các sản phẩm thực phẩm mới có tác dụng tăng cường sức khỏe. Vì chế độ ăn uống lành mạnh giúp phòng ngừa nhiều bệnh mãn tính, những sản phẩm như vậy được người tiêu dùng ngày càng quan tâm. Bên cạnh những thành phần dinh dưỡng cơ bản là carbohydrate, protein, lipid, vitamin và khoáng, chất xơ và chất chống oxy hóa thường được bổ sung vào thực phẩm để ngăn ngừa bệnh táo bón, béo phì và ung thư ruột kết. Nguồn phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta luôn vô cùng dồi dào và đa dạng.
Một số loại phụ phẩm hiện nay chỉ được dùng làm thức ăn gia súc, phân bón trong khi một số loại khác bị thải bỏ gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Tổng khối lượng phụ phẩm năm 2020 của cả nước xấp xỉ 156.8 triệu tấn, trong đó có khoảng 88.9 triệu tấn phụ phẩm có nguồn gốc từ quy trình xử lý sau thu hoạch cây trồng và quy trình chế biến nông sản. Đi đôi với sản lượng hạt điều nhân khổng lồ được xuất khẩu ở nước ta hiện nay là hàng nghìn tấn phụ phẩm chưa có hướng xử lý hiệu quả, cụ thể, hằng năm có hơn 100 nghìn tấn vỏ lụa hạt điều chỉ sử dụng làm chất đốt hoặc bị chôn lấp. Trong khi đó, vỏ lụa hạt điều là một nguồn nguyên liệu rất giàu hoạt tính sinh học và có chứa một số thành phần dinh dưỡng tiềm năng.
Tuy nhiên chưa có bất kỳ công bố khoa học về việc sử dụng vỏ lụa hạt điều như là một nguồn nguyên/phụ liệu để chế biến thực phẩm. Từ những phân tích ở trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng vỏ lụa hạt điều để thay thế một phần bột mì trong sản xuất bánh bông lan giàu xơ”. Nghiên cứu này sẽ cung cấp những dữ liệu khoa học làm nền tảng cho việc triển khai sử dụng vỏ lụa hạt điều như là một nguồn phụ liệu trong công thức bánh bông lan ở quy mô sản xuất công nghiệp trong tương lai. Trang 2 CHƯƠNG 2.
VỎ LỤA HẠT ĐIỀU 2. Giới thiệu chung về cây điều Cây điều có nguồn gốc từ Brazil, được trồng phổ biến ở khu vực châu Á và châu Phi trong hơn ba mươi năm. Đến đầu thế kỷ XX, hạt điều bắt đầu xuất hiện trong công nghiệp khi người Ấn Độ nhận ra giá trị bổ dưỡng và giá trị kinh tế của nó [1, 2]. Điều là cây thường xanh thuộc họ Đào lộn hột, tên thương mại tiếng Anh là “cashew tree” (cây điều) và có danh pháp khoa học là Anacardium occidentale L.
Phân loại khoa học của cây điều được trình bày trong Bảng 2. Phân loại khoa học của cây điều [3] Bậc Phân loại Giới (Kingdom) Thực vật Ngành (Division) Thực vật có hoa Lớp (Class) Thực vật hai lá mầm Bộ (Order) Sapindales Họ (Family) Anacardiaceae Chi (Genus) Anacardium Loài Anacardium occidentale Linnaeus Nhiều năm liền, Việt Nam liên tục giữ vị trí số một thế giới về xuất khẩu hạt điều “cashew nut”. Thị trường xuất khẩu của nước ta trải rộng hơn 90 quốc gia và vùng lãnh thổ, chiếm xấp xỉ 80% lượng hạt điều xuất khẩu trên thế giới [4]. Thống kê của Hải quan Việt Nam cho thấy: kết quả xuất khẩu hạt điều năm 2021 đạt 577,400 tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 3.
Theo số liệu của Cục Thống kê tỉnh Bình Phước vào tháng 12 năm 2022, thời gian cao điểm, toàn tỉnh có hơn 200,000 ha cây điều, hiện còn 141,595 ha, sản lượng hạt điều thô đạt hơn 200,000 tấn/năm [5]. Hạt điều thô sau khi được chế biến cần được phân loại kỹ trước khi bán ra thị trường quốc tế. Một số tiêu chuẩn về phân loại chất lượng đang được sử dụng hiện nay gồm: tiêu chuẩn dùng cho chế biến thực phẩm TCVN 4850:2010 về nhân hạt điều, tiêu Trang 3 chuẩn của AFI (Hiệp hội các ngành công nghiệp thực phẩm Mỹ) được giới thiệu trong Hình 2.1, tiêu chuẩn từ Combined Edible Nut Trade Association (Hiệp hội thương mại Hạt ăn được, CENTA, UK), bảng phân loại hạt điều Grade theo CEPCI,. Các phân loại của hạt điều nhân theo AFI [6] Các sản phẩm hạt điều trên thị trường hiện nay khá đa dạng, hai sản phẩm thường thấy là hạt điều có vỏ lụa và hạt điều không có vỏ lụa (hạt điều nhân trắng).
Tính toán từ Tổng cục Hải quan vào năm 2020 cho biết, xuất khẩu hạt điều nhân trắng loại nguyên hạt (white wholes) đạt 197,850 nghìn tấn, chiếm gần một nửa tỷ trọng xuất khẩu điều. Báo cáo của Sharma cho rằng lượng vỏ lụa hạt điều dao động từ 8,369 đến 25,108 tấn trên toàn thế giới mỗi năm [6]. Với lượng xuất khẩu khổng lồ, lượng phụ phẩm bị thải bỏ từ quá trình sản xuất hạt điều tại Việt Nam là rất lớn và chưa được khai thác để tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Quy trình sản xuất hạt điều và nguồn thu nhận vỏ lụa Hình 2.2 mô tả cấu tạo của trái điều, phần thịt quả chiếm 90% trái trong khi phần hạt điều chỉ chiếm 10%.
Sản phẩm phổ biến nhất của trái điều là phần hạt, phần thịt quả thường được sử dụng trong công nghiệp chế biến rượu [2, 7]. Hạt điều gồm có ba phần là vỏ cứng, vỏ lụa và nhân điều. Chiếm 65-70% khối lượng hạt điều là phần vỏ Trang 4 cứng; lớp vỏ này được ép dầu làm nhiên liệu trong công nghiệp hoặc làm phân bón [8, 9]. Phần vỏ lụa màu nâu đỏ bao quanh hạt (testa) chiếm 3-5% tổng khối lượng hạt điều; vì hàm lượng xơ và protein cao nên vỏ lụa hạt điều thường dùng làm thức ăn gia súc.
Trong một số trường hợp, người ta còn dùng vỏ lụa hạt điều làm nhiên liệu để đốt cho mục đích sinh nhiệt [10, 11, 12]. Cuống trái Đài hoa Quả giả (Ridges) Rãnh múi (Apical groove) Đỉnh (Apex) Hạt điều Lỗ hạt (Cavity) Quả thật (Base) Nơi đính với quả Nhân điều Phôi Đường giáp Vỏ ngoài Vỏ cứng Sẹo Vỏ giữa hạt điều Vỏ lụa vỏ (Pericarp) Nội bì Đỉnh (Apex) H Hình 2. Cấu tạo hạt điều ì Quy n trình sản xuất hạt điều được Alceu báo cáo là một quy trình đa dạng về các sản phẩm. h Quá trình sản xuất gồm các công đoạn đặc trưng như: sấy khô, định lượng, phân S loại nguyên liệu, bảo quản, nấu, cắt, ủ, hồi ẩm, tách vỏ, phân loại sản phẩm, rang T và đóng gói [10].
Vào năm 2001, Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Y Quốc (FAO) đã đăng tải một công bố về quy trình sản xuất hạt điều nhân trên quy L mô nhỏ được trình bày ở sơ đồ trên Hình 2. E R E F 1 \ Trang 5 Hạt điều sau thu hoạch Phân loại theo kích thước Hấp Ủ Cắt tách vỏ Tách dầu bám Chao dầu Vỏ, Phân ly hạt chưa tách, nhân dính vỏ Nhân điều Đập và phân ly vỏ Vỏ loại Phân ly nhân Nhân vỡ, tạp chất Nhân nguyên Phân ly tạp chất Sấy nhân Sấy nhân vỡ Hồi ẩm Bóc vỏ lụa Vỏ lụa Phân loại nhân nguyên theo yêu cầu sản phẩm Đóng gói Hạt điều H ì Hình 2. Sơ đồ sản xuất hạt điều quy mô nhỏ [1] n h S T Y Trang 6 Sản phẩm hạt điều nhân trắng yêu cầu nhà sản xuất phải loại bỏ hoàn toàn phần vỏ lụa mà không làm hỏng phần hạt. Trong quy trình hiện nay, phần vỏ lụa hầu như đã tách ra khỏi nhân điều hoặc chỉ gắn với nhân một cách lỏng lẻo; tuy nhiên công đoạn loại bỏ vỏ lụa (peeling) vẫn được thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc sử dụng thiết bị kết hợp với phương pháp thủ công.
Công nhân sử dụng dao cùn cạo và chà nhẹ bằng tay, năng suất mỗi ngày có thể đạt 10 đến 12 kilogram hạt điều mỗi người. Một số đơn vị sản xuất sử dụng thiết bị cơ giới (gồm hệ thống hút và thổi khí, con lăn cao su) để hỗ trợ quá trình này, tuy nhiên hiệu quả đạt được chưa cao và rủi ro vỡ hạt lên đến 30% [1]. Thành phần hóa học và giá trị sinh học của vỏ lụa hạt điều Gần đây, một số tác giả đã công bố những số liệu về thành phần hóa học của vỏ lụa hạt điều (Bảng 2. Thành phần hóa học của vỏ lụa hạt điều trong các nghiên cứu tương tự Chỉ tiêu Đơn vị Donkoh (2012) [13] Fang (2018) [14] Protein g/100g chất khô 19.07 Béo g/100g chất khô 20.44 Tro g/100g chất khô 2.16 Canxi g/kg chất khô 5.1 Phospho g/kg chất khô 1.16 Kali g/kg chất khô 1.5 (-) Magie g/kg chất khô 5.8 (-) Tannin g/kg chất khô 1.03 (-) chỉ tiêu không được xác định Sự khác biệt của các kết quả thu được là do: giống điều, điều kiện thổ nhưỡng và thời tiết, thời điểm thu hái, quy trình bảo quản, quá trình xử lý hạt, phương pháp tách vỏ lụa và các phương pháp phân tích được sử dụng trong nghiên cứu.
Các thành phần chiếm tỷ trọng lớn trong vỏ lụa hạt điều là protein, lipid, xơ và các chất có hoạt tính Trang 7 sinh học (flavonoid, acid phenolic và polyphenol) [12]. Một trong những báo cáo sớm nhất về các polyphenol trong vỏ lụa hạt điều được thực hiện bởi Mathew (1970). Tác giả này đã xác định bản chất hóa học và cô lập các phenolic bằng sắc ký kết hợp sử dụng các phản ứng đặc hiệu. Hai hợp chất chính được nhận định là catechin và epicatechin.
Mathew thực hiện xử lý proanthocyanidin bằng acid nóng và xác định thành phần proanthocyanidin cao phân tử; một lượng nhỏ leucodelphinidin, leucocyanidin và leuco pelargonidin là các thành phần đơn phân được tìm thấy [15]. Vỏ lụa hạt điều rất giàu tannin (25%) nên có nhiều tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là ngành da thuộc. Vỏ lụa hạt điều sau quá trình thu hoạch thủ công thường dính những mảnh nhân điều và được dùng làm nguồn dinh dưỡng cho gia súc [2]. Năm 2011, Trox sử dụng RP-HPLC và LC-MS trong nghiên cứu về vỏ lụa hạt điều.
Hàm lượng (+)catechin (5.7 g/kg chất khô) và (-)epicatechin (4.46 g/kg chất khô) đã được báo cáo [16]. Số liệu này cao hơn đáng kể khi so sánh hàm lượng các chất này trong trà xanh và sô cô la [12]. Sự hiện diện của acid phenolic cụ thể là acid syringic, gallic và p-coumaric; flavonoid cụ thể là (+)catechin, (-)epicatechin và epigallocatechin trong vỏ lụa hạt điều đã được xác định. Kết quả nghiên cứu của Chandrasekhara cùng năm cho thấy hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng hợp chất phenolic tăng lên khi tăng nhiệt độ rang.
Acid syringic, gallic và p-coumaric là ba loại acid phenolic chiếm ưu thế trong vỏ lụa hạt điều cũng đã được xác định với hàm lượng lần lượt là 2.507 mg/g chất khô, 0.361 mg/g chất khô và 0.252 mg/g chất khô.
