Tổng quan nghiên cứu
Sản phẩm bột dinh dưỡng là nhóm thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, tăng cường sức khỏe, có khả năng làm sạch, loại bỏ độc tố và phục hồi chức năng cơ thể. Trên thị trường hiện nay, bột dinh dưỡng được chế biến từ nhiều nguyên liệu như ngũ cốc, rau quả, thịt, trứng, sữa. Tuy nhiên, bột dinh dưỡng từ bột quả mắc ca tại Việt Nam gần như chưa được biết đến, trong khi mắc ca là thực phẩm quý với nhiều giá trị dinh dưỡng vượt trội. Nhân mắc ca chứa trên 100 chất thơm đặc trưng, hàm lượng đường từ 3-6%, nhiều chất chống oxy hóa như tocopherols, tocotrienols, phenolics, phytosterols, cùng protein chiếm 9,2% với 20 loại axit amin, trong đó có 8 loại thiết yếu. Ngoài ra, mắc ca giàu khoáng chất, vitamin nhóm B, PP, E và cung cấp năng lượng cao gấp đôi các loại hạt khác.
Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ bột quả mắc ca đã tách dầu, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Nghiên cứu tập trung xác định các thông số công nghệ như nhiệt độ sấy, thiết bị nghiền, tỷ lệ phối trộn nguyên liệu, tỷ lệ bổ sung chất tạo hương và bao bì bảo quản thích hợp. Thời gian nghiên cứu từ tháng 11/2015 đến tháng 5/2016 tại Viện Nghiên cứu Rau Quả, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng phế phẩm sau tách dầu mắc ca, nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường, đồng thời góp phần phát triển sản phẩm bột dinh dưỡng mới tại 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 về công nghệ chế biến thực phẩm, đặc biệt là công nghệ sấy, nghiền và phối trộn nguyên liệu trong sản xuất bột dinh dưỡng. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:
Lý thuyết công nghệ sấy đối lưu: Giúp xác định nhiệt độ và thời gian sấy tối ưu để giảm độ ẩm nguyên liệu xuống mức an toàn (5-7%) mà không làm giảm giá trị dinh dưỡng và chất lượng cảm quan sản phẩm.
Lý thuyết nghiền cơ học: So sánh hiệu quả giữa máy nghiền búa và máy nghiền bi trong việc tạo độ mịn bột mắc ca, đồng thời giảm tổn thất nguyên liệu.
Các khái niệm chính bao gồm: độ ẩm an toàn, độ mịn bột, tỷ lệ phối trộn nguyên liệu, chất tạo hương, bao bì bảo quản, chỉ số peroxit, và các chỉ tiêu vi sinh vật.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu chính là nguyên liệu bột mắc ca đã tách dầu, cùng các nguyên liệu phụ như gạo nếp, đậu xanh, đậu tương, sữa bột, đường, muối và hương vani. Các nguyên liệu được thu mua đồng nhất từ một lô, bảo quản trong điều kiện khô ráo.
Phương pháp phân tích gồm:
Phân tích hóa lý, hóa sinh: Xác định hàm lượng độ ẩm, protein, lipid, tinh bột, gluxit, xơ, chất khô hòa tan bằng các phương pháp chuẩn như Kjeldahl, Soxhlet, TCVN.
Phân tích cảm quan: Đánh giá màu sắc, mùi, vị, độ tan theo thang điểm Hedonic với 10 thành viên đánh giá độc lập.
Phân tích vi sinh vật: Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí, coliforms, E. coli, Cl. aureus, nấm men và nấm mốc theo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
Thí nghiệm công nghệ: Xác định nhiệt độ sấy tối ưu (60-80ºC), lựa chọn thiết bị nghiền (máy nghiền búa và máy nghiền bi), tỷ lệ phối trộn nguyên liệu (3 công thức khác nhau), tỷ lệ bổ sung chất tạo hương (0,45-0,55%), và loại bao bì bảo quản (PE, Al-Foil, Al-PE, BOPP-PE, BOPP-Al-PE).
Cỡ mẫu nghiên cứu là các lô nguyên liệu và sản phẩm thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, thời gian nghiên cứu kéo dài 6 tháng. Dữ liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm SPSS với phân tích ANOVA để xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Chất lượng nguyên liệu bột mắc ca đã tách dầu: Hàm lượng lipid còn lại là 6,34%, giảm mạnh so với 69-75% ban đầu, trong khi protein (29,65%), gluxit (35,47%) và tinh bột (16,40%) vẫn giữ nguyên, phù hợp cho chế biến bột dinh dưỡng.
Nhiệt độ sấy tối ưu: Ở 75ºC, bột mắc ca đạt độ ẩm an toàn 5,8% sau 120 phút, đồng thời có điểm cảm quan cao nhất (tổng điểm 30,6), màu sắc đẹp, mùi thơm và vị dễ chịu. Nhiệt độ 80ºC gây sẫm màu, mùi ôi khét và vị đắng, giảm độ tan.
Thiết bị nghiền phù hợp: Máy nghiền búa cho tỷ lệ thu hồi 96,28% cao hơn máy nghiền bi (90,06%), đồng thời điểm cảm quan tổng thể cũng cao hơn (30,6 so với 30,1). Độ mịn bột đạt yêu cầu lọt qua rây 0,6 mm.
Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu: Công thức CT9 (bột mắc ca 45%, gạo 10%, đậu xanh 15%, đậu tương 15%, sữa 7%, đường 6,8%, muối 0,7%) cho tổng điểm cảm quan cao nhất (27,6), hàm lượng gluxit 49,87%, protein 25,52%, lipid 8,09%, năng lượng 374,5 Kcal/100g.
Tỷ lệ bổ sung chất tạo hương: Tỷ lệ 0,5% hương vani (CT12) tạo mùi thơm hấp dẫn nhất với tổng điểm cảm quan 27,5, vượt trội so với 0,45% và 0,55%.
Bao bì bảo quản hiệu quả: Màng ghép BOPP-Al-PE giữ độ ẩm ổn định (6,0% sau 3 tháng) và chỉ số peroxit thấp nhất (1,35 miliđường/kg), bảo vệ tốt chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản.
Chỉ tiêu vi sinh vật và dinh dưỡng sản phẩm cuối: Độ ẩm 6,85%, gluxit 49,87%, protein 25,52%, lipid 8,09%, xơ 4,58%, năng lượng 374,5 Kcal/100g. Vi sinh vật an toàn, không phát hiện E. coli, Cl. aureus, nấm men và nấm mốc.
Thảo luận kết quả
Kết quả cho thấy bột mắc ca đã tách dầu vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng cao, phù hợp làm nguyên liệu chính cho bột dinh dưỡng. Nhiệt độ sấy 75ºC cân bằng tốt giữa giảm độ ẩm và bảo toàn chất lượng cảm quan, phù hợp với lý thuyết sấy đối lưu. Máy nghiền búa hiệu quả hơn máy nghiền bi trong việc tạo độ mịn và giảm tổn thất nguyên liệu, phù hợp với yêu cầu công nghiệp.
Tỷ lệ phối trộn CT9 tối ưu về mặt dinh dưỡng và cảm quan, hàm lượng protein và năng lượng đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng tăng cường sức khỏe. Việc bổ sung 0,5% hương vani làm tăng hấp dẫn sản phẩm mà không ảnh hưởng đến các chỉ tiêu khác. Bao bì BOPP-Al-PE có tính năng chống thấm khí và độ ẩm tốt, kéo dài thời hạn sử dụng, phù hợp với đặc tính dễ hút ẩm và oxy hóa của bột dinh dưỡng.
So sánh với các nghiên cứu về bột dinh dưỡng trên thế giới, sản phẩm này có thành phần dinh dưỡng tương đương hoặc vượt trội, đồng thời tận dụng hiệu quả phế phẩm sau tách dầu mắc ca, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.
Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ ẩm và điểm cảm quan theo nhiệt độ sấy, bảng so sánh tỷ lệ thu hồi và điểm cảm quan giữa hai loại máy nghiền, cũng như biểu đồ biến đổi độ ẩm và chỉ số peroxit theo thời gian bảo quản với các loại bao bì khác nhau.
Đề xuất và khuyến nghị
Áp dụng quy trình sấy bột mắc ca ở 75ºC trong 120 phút để đạt độ ẩm an toàn, bảo đảm chất lượng dinh dưỡng và cảm quan, giúp bảo quản lâu dài. Thời gian áp dụng: ngay khi triển khai sản xuất.
Sử dụng máy nghiền búa với kích thước mắt sàng 0,1-0,15 mm để tạo bột mịn, giảm tổn thất nguyên liệu và nâng cao hiệu quả sản xuất. Chủ thể thực hiện: nhà máy chế biến.
Phối trộn nguyên liệu theo công thức CT9 (bột mắc ca 45%, gạo 10%, đậu xanh 15%, đậu tương 15%, sữa 7%, đường 6,8%, muối 0,7%) để đảm bảo giá trị dinh dưỡng và phù hợp khẩu vị người tiêu dùng. Thời gian áp dụng: trong giai đoạn phát triển sản phẩm.
Bổ sung 0,5% hương vani để tăng hấp dẫn mùi vị sản phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. Chủ thể thực hiện: bộ phận nghiên cứu phát triển sản phẩm.
Sử dụng bao bì ghép BOPP-Al-PE để bảo quản sản phẩm, duy trì độ ẩm và hạn chế oxy hóa, kéo dài thời hạn sử dụng tối thiểu 3 tháng. Chủ thể thực hiện: bộ phận đóng gói và bảo quản.
Đẩy mạnh nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất và khảo nghiệm thị trường nhằm hoàn thiện sản phẩm, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Thời gian: 1-2 năm tiếp theo.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Các nhà sản xuất thực phẩm chức năng và bột dinh dưỡng: Nghiên cứu cung cấp quy trình công nghệ chi tiết, giúp phát triển sản phẩm mới từ nguyên liệu mắc ca, nâng cao giá trị kinh tế và đa dạng hóa sản phẩm.
Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành công nghệ thực phẩm: Tài liệu tham khảo về ứng dụng công nghệ sấy, nghiền và phối trộn nguyên liệu trong chế biến bột dinh dưỡng, đồng thời mở rộng nghiên cứu về nguyên liệu mắc ca.
Các doanh nghiệp trồng và chế biến mắc ca: Hướng dẫn tận dụng phế phẩm sau tách dầu để sản xuất bột dinh dưỡng, tăng hiệu quả sử dụng nguyên liệu và giảm lãng phí.
Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và phát triển nông nghiệp: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển sản phẩm bột dinh dưỡng từ mắc ca, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm bền vững.
Câu hỏi thường gặp
Bột dinh dưỡng từ mắc ca có ưu điểm gì so với các loại bột khác?
Bột mắc ca giàu protein (29,65%), lipid tốt (6,34%), nhiều chất chống oxy hóa và vitamin nhóm B, PP, E, cung cấp năng lượng cao gấp đôi các loại hạt khác, giúp tăng cường sức khỏe và hỗ trợ giảm cholesterol xấu.Nhiệt độ sấy nào là tối ưu để bảo quản bột mắc ca?
Nhiệt độ 75ºC trong 120 phút giúp giảm độ ẩm xuống 5,8%, giữ được màu sắc, mùi vị và độ tan tốt nhất, tránh hiện tượng sẫm màu và mùi ôi khét như ở 80ºC.Tại sao nên chọn máy nghiền búa thay vì máy nghiền bi?
Máy nghiền búa có tỷ lệ thu hồi bột cao hơn (96,28% so với 90,06%), tạo độ mịn phù hợp và điểm cảm quan tổng thể cao hơn, giúp tiết kiệm nguyên liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm.Bao bì nào phù hợp để bảo quản bột dinh dưỡng mắc ca?
Bao bì ghép BOPP-Al-PE có khả năng chống thấm khí, độ ẩm và ánh sáng tốt, giữ độ ẩm ổn định và chỉ số peroxit thấp trong 3 tháng bảo quản, bảo vệ chất lượng sản phẩm hiệu quả.Chi phí sản xuất 1kg bột dinh dưỡng mắc ca có cao không?
Chi phí được tính toán sơ bộ dựa trên giá nguyên liệu, bao bì, điện, nước và nhân công trong quy mô phòng thí nghiệm, cho thấy sản xuất bột dinh dưỡng mắc ca có tính khả thi kinh tế, phù hợp phát triển quy mô công nghiệp.
Kết luận
- Đã xây dựng thành công quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ bột mắc ca đã tách dầu, đảm bảo chất lượng dinh dưỡng và cảm quan phù hợp thị trường.
- Nhiệt độ sấy 75ºC trong 120 phút và máy nghiền búa là các thông số công nghệ tối ưu cho sản xuất.
- Công thức phối trộn nguyên liệu CT9 và bổ sung 0,5% hương vani tạo sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và mùi vị hấp dẫn.
- Bao bì ghép BOPP-Al-PE bảo quản tốt, kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm ít nhất 3 tháng.
- Đề xuất mở rộng nghiên cứu và ứng dụng quy trình trong sản xuất công nghiệp, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm chức năng tại Việt Nam.
Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên phối hợp triển khai sản xuất thử nghiệm quy mô lớn, đồng thời khảo sát thị trường để hoàn thiện sản phẩm và phát triển thương hiệu bột dinh dưỡng mắc ca.