ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, sức khỏe của con ngƣời đang là một vấn đề đáng quan tâm. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thực phẩm ngày càng quan tâm đến các chất có hoạt chất sinh học ngày càng nhiều thì việc ứng dụng chúng vào trong thực phẩm ngày càng là nhu cầu cấp thiết. Những chất có hoạt tính sinh học đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi không chỉ trong y học mà còn cả trong thực phẩm. Trong đó, hợp chất màu tự nhiên curcuminoids có trong củ nghệ vàng đã đƣợc ngƣời dân sử dụng từ lâu.
Curcumin đã đƣợc chứng minh là chất chống oxy hóa, kháng viêm, kháng nấm và các hoạt động chống ung thƣ; có tiềm năng chống lại các bệnh ác tính khác nhau nhƣ tiểu đƣờng, dị ứng, viêm khớp, bệnh Alzheimer và các bệnh mãn tính khác. Tuy nhiên, hình thức và đối tƣợng sử dụng thì không rộng vì mùi vị đặc trƣng của nó. Do đó, việc bổ sung thành phần giàu curcumin vào một số sản phẩm thực phẩm giúp ngƣời tiêu dùng dễ hơn, mang lại sự tiện lợi và kiểm soát đƣợc liều lƣợng sử dụng một cách hợp lý hơn. Sản phẩm “ Sữa nghệ” là một sự kết hợp sữa bò tƣơi – giàu dinh dƣỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể - và tinh bột nghệ vàng – lại hoạt chất curcumin chống bệnh và chống oxy hóa.
Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu quy trình chế biến sữa tươi có bổ sung tinh bột nghệ” để thực hiện nghiên cứu. Tổng quan về nghệ 1. Nguồn gốc, tên gọi Nghệ còn có tên là uất kim, khƣơng hoàng, safran des Indes. Tên khoa học Curcuma longa L.
Phân loại khoa học: - Giới: Plantae - Bộ: Zingiberales - Họ: Zingiberaceae - Chi: Curcuma - Loài: Curcuma longa 1 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Nghệ có nguồn gốc từ các sƣờn đồi trong rừng nhiệt đới ở bờ biển phía tây của nam Ấn Độ. Chúng là một trong những thực vật đã đƣợc nhân giống vô tính hàng ngàn năm [3]. Nghệ có điều kiện sống đa dạng. Do đó, từ Ấn Độ thì nó cũng đƣợc trồng ở Đông Nam Á, Trung Quốc, Nam Mỹ và ngƣời Tây Ban Nha đã phát triển chúng ở một số nƣớc Châu Phi.
Có rất ít thông tin về đƣợc công bố về việc trồng nghệ ở những nƣớc này, tuy nhiên việc trồng nghệ vẫn đƣợc ghi nhận tại Ấn Độ [40],[47]. Đặc tính sinh vật, phân bố Nghệ là loài thực vật thân thảo, chiều cao từ 0. Cây tạo nhánh cao, có màu vàng cam, hình trụ, thân và rễ có mùi thơm. Lá có hình dài trái xoan, dài 45cm, rộng 18cm, hai mặt nhẵn.
Các lá mọc xen kẽ và xếp thành hai hàng. Lá đƣợc chia thành bẹ lá, cuống lá và phiến lá. Cuống lá có bẹ mang lông thân giả đƣợc hình thành từ các bẹ lá. Cuống lá đai 50÷115cm.
Các phiến lá đơn thƣờng có chiều dài 76÷115cm và hiếm khi lên đến 230cm. Chúng có chiều rộng từ 38÷45cm và có dạng hình thuôn hoặc elip, thu hẹp ở chóp. Hoa mọc từ giữa các lá, hợp thành bông hình trụ, mang cán dài. Lá bắc có màu trắng hay hơi lục, đài không đều.
Tràng hoa hình ống không đều, thùy giữa lớn hơn và có mũi nhọn. Bầu có lông, vòi nhẵn. Quả mang 3 ô mở bằng van [38]. Thân rễ gọi là thƣơng hoàng, củ gọi là uất kim.
Mặt ngoài củ có màu xám nâu, nhăn nheo. Đôi khi còn lại vết tích của nhánh và rễ phụ. Củ chắt, nặng, có mùi thơm hắc, vị cay. Cây nghệ vàng [38] 2 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Nghệ mọc hoang dại và phân bố khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Đặc biệt, nghệ đƣợc trồng chủ yếu ở Ấn độ, Pakistan, Sri Lanka, Malaysia, Myanmar, Việt Nam, Thái Lan, Philippines, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nepal, những hòn đảo ở Nam Thái Bình Dƣơng, Đông Phi, Tây Phi, các đảo ở Caribbean, châu Mỹ. Nhƣng Ấn Độ vẫn là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ chủ yếu hiện nay[1]. Ở Việt Nam, nghệ đƣợc trồng ở khắp nơi để làm gia vị. Nghệ đƣợc thu hoạch vào mùa thu.
Thành phần hóa học Thành phần hóa học của củ nghệ: curcuminiods, tinh dầu nghễ, chất xơ, chất khoáng, protein, chất béo, ẩm và carbohydrate. Thành phần hóa học của nghệ ở Việt Nam[26] Thành phần Tỷ lệ (%) Curcuminiods 2÷8 Tinh dầu 3÷7 Chất xơ 2÷7 Chất khoáng 3÷7 Protein 6÷8 Chất béo 5 ÷ 10 Ẩm 6 ÷ 13 Carbohydrate 60 ÷ 70 Ngoài ra, trong thành phần tinh dầu nghệ (5.8%) thu đƣợc theo phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc thì có α-phellandren , sabinene (0. Tuy nhiên, những vùng khác nhau thì có tỷ lệ thành phần khác nhau. Nhiều tài liệu đã cho thấy đƣợc điều đó, đặc biết là những vùng thuận lợi cho cây nghệ phát triển.
3 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Bảng 1. Thành phần hóa lý của củ nghệ ở một số vùng trên thế giới [53] Nguồn gốc Độ Tinh Protein Chất Tro Dầu Dầu Chiết ẩm bột xơ cố dễ bay cồn định hơi Trung quốc [55] 9. Phƣơng pháp sản xuất tinh bột nghệ Quy trình sản xuất tinh bột nghệ hiện nay đƣợc thực hiện ở quy mô công nghiệp Hình 1.2 4 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Nghệ tƣơi Sơ chế Cắt khúc Nghiền Ly tâm tách bã Ly tâm tách dịch Rửa tinh bột Ly tâm tách nƣớc Sấy nóng Làm nguội Bao gói Bảo quản Tinh bột nghệ Hình 1. Quy trình sản xuất tinh bột nghệ Thuyết minh: - Nghệ tƣơi đƣợc thu hoạch vào tháng 11÷12 vì lúc này nghệ có tinh bột nhiều nhất, củ nghệ đƣợc thu hoạch phải to, già đạt yêu cầu của sản xuất.
5 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG - Sơ chế nghệ nguyên liệu gồm rửa sạch các, đất; sau đó cạo vỏ. - Cắt khúc với kich thƣớc để thuận lợi cho quá trình nghiền - Nghiền bằng máy để phá vỡ cấu trúc của nghệ, giải phóng các thành phần trong củ nghệ ra theo nƣớc. - Ly tâm tách bã: mục đích để loại bỏ tạp chất, chất xơ ra khỏi dịch. - Ly tâm tách dịch: dùng sự khác nhau về tỷ trọng để tách tinh dầu và nhựa nghệ ra khỏi dịch tinh bột.
- Rửa tinh bột để thu đƣợc tinh bột và hợp chất curcumin trong đó. - Ly tâm tách nƣớc ra khỏi tinh bột nghệ do sự chênh lệch về tỷ trọng. - Sấy nhằm hạ độ ẩm cảu tinh bột để gia tăng thời gian bảo quản và dễ dàng vận chuyển. Điều kiện sấy phải kép kín, không nhiệt độ quá cao, khoảng 650C.
- Bao gói, bảo quản trong bao bì không có không khí, để nơi khô ráo thoáng mát, tránh ánh sáng. Hợp chất curcumin Curcumin là thành phần quan trọng nhất trong củ nghệ. Cấu trúc của curcumin lần đầu tiên đƣợc miêu tả bởi Volger và Pelletier (1815). Đến năm 1913, cấu trúc sinh học của curcumin đƣợc Lampe xác định là diferuloymethan nhờ vào các tính chất sau: - Curcumin khi đun nóng với kiềm thì tạo thành acid vanilic và acid ferulic; - Nóng chảy với kiềm cho acid protocatechuic ((OH)2C6H3COOH); oxy hóa bằng permanganate tạo thành vanillin; - Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của curcumin cho hốn hợp dẫn xuất hexahydro và tetrahydro.
Cấu tạo - Tên IUPAC: (1E, 6E) -1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl) -1,6-heptadien- 3,5-dion - Công thức phân tử: C21H20O6 - Phân tử khối: 368.38 g / mol - Trạng thái: tinh thể màu nâu đỏ - Ngƣời ta tìm thấy curcuminoid tồn tại ở 4 dạng hợp chất: o Curcumin: chiếm chủ yếu (60%) o Demetoxy-curcumin chiếm 24% o Bis-demetoxy-curcumin chiếm 14% 6 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG o Xiclocurcumin chiếm khoảng 1%, đây là hợp chất mới phát hiện Hình 1. Cấu trúc tự nhiên của curcumin [26] 7 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Hình 1. Tính chất hóa lý Tính chất vật lý - Curcumin trích từ củ nghệ có dạng bột màu vàng, nhiệt độ nóng chảy 184÷1850C. - Curcumin không tan trong nƣớc, tan trong cồn, aceton, metanol, dicloromethan, dicloetylen, benzen, acid acetic, … - Trong môi trƣờng trung tính, dung dịch curcumin có màu vàng.
Môi trƣờng acid, dung dịch có màu vàng ánh lục (vàng chanh). Dung dịch có màu từ cam tới đỏ tím trong môi trƣờng kiềm. - Màu của curcumin bền với nhiệt độ, không bền với ánh sáng và khi có sự hiện diện của SO2 với nồng độ 10 ppm. - Dung dịch curcumin trong dung môi hữu cơ có độ hấp thu cực đại ở bƣớc sóng khoảng 420÷430nm.
Tính chất hóa học [26] - Curcumin dễ dàng bị phân hủy dƣới tác dụng của ánh sáng hoặc trong môi trƣờng pH thích hợp; - Phản ứng cộng với hydro; - Phản ứng tạo phức với kim loại; - Phản ứng của nhóm OH trên vòng benzene; - Phản ứng amin hóa. Dƣợc tính Tác dụng của curcumin đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu tìm hiểu. Một số tác dụng của curcumin nhƣ sau: 8 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG - Ngăn ngừa và điều thị ung thƣ: nhiều báo cáo cho thấy curcumin có khả năng chống ung thƣ và ảnh hƣởng đến hóa học trị liệu [20,30,3]. Gần đây, có nhiều những cuộc nghiên cứu về tiềm năng chống ung thƣ ở những bộ phận khác nhau của cơ thể đƣợc thực hiện tại phòng thí nghiệm [1].
Trong thí nghiệm in vivo (làm thí nghiệm trên động vật) ở chuột, curcumin đƣợc phát hiện là chống đƣợc ung thƣ da [12,24,35,37], chống ung thƣ dạ dày [23,42], chống ung thƣ tá tràng [20,30,44], chống ung thƣ gan [11]. Đồng thời, nó cũng ức chế ung thƣ vú [10,25,48]. - Chống oxy hóa: Curcuminoid là hợp chất tự nhiên có khả năng chống oxy hóa. Cả dịch trích lẫn curcumin đều có khả năng ngăn cản sự tạo các gốc tự do nhƣ superoxide, hydroxyl [50].
Tính chống oxy hóa của curcumin là ngăn cản sự peroxide hóa các lipid trong cơ thể. Phân tích cấu trúc của curcumin ta thấy nhóm OH trên vòng benzen giữ vai trò quan trọng đối với khả năng chống oxy hóa của curcumin. Do đó, curcumin dƣợc dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm, giúp thực phẩm không bị ôi thiu do sự oxy hóa dầu mỡ trong suốt quá trình lƣu trữ và bảo quản.