Luận văn thạc sĩ công nghệ thực phẩm nghiên cứu sản xuất bột trái nhàu morinda citrifolia bằng phương pháp enzyme

Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong sản xuất bột trái nhàu Morinda Citrifolia, mang đến phương pháp hiệu quả, giữ trọn dưỡng chất và hương vị tự nhiên.

• Tác giả: Lâm Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: PGS. TS Đống Thị Anh Đào
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm và Đồ Uống
• Đề tài: Nghiên Cứu Sản Xuất Bột Trái Nhàu (Morinda Citrifolia) Bằng Phương Pháp Enzyme
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về cây nhàu
• 1.2. Thành phần hóa học và dược tính của trái nhàu
• 1.2.1. Thành phần hóa học
• 1.2.2. Dược tính của trái nhàu
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.5. Phân loại và cơ chế tác động
• 1.6. Ứng dụng của pectinase
• 1.6.1. Ứng dụng của pectinase để nâng cao hiệu suất trích ly và chất lượng sản phẩm
• 1.6.2. Một số ứng dụng khác của pectinase
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị, hóa chất
• 2.1.1. Dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Quy trình đề xuất thực hiện
• 2.2.2. Thuyết minh quy trình
• 2.2.2.1. Chà tách hạt
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu
• 2.3.2. Khảo sát quá trình xử lý nhàu bằng chế phẩm pectinase
• 2.3.3. Tối ưu hóa quá trình xử lý bằng chế phẩm enzyme
• 2.4. Các phương pháp phân tích
• 2.4.1. Xác định hàm ẩm
• 2.4.2. Xác định hàm lượng chất khô trong mẫu
• 2.4.3. Xác định hoạt tính enzyme pectinase
• 2.4.4. Phương pháp xác định đường tổng
• 2.4.5. Phương pháp xác định đường khử
• 2.4.6. Phương pháp xác định hàm lượng protein tổng
• 2.4.7. Phương pháp xác định Kali
• 2.4.8. Phương pháp xác định Magie
• 2.4.9. Phương pháp xác định Mangan
• 2.4.10. Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol Folin-Ciocalteu
• 2.4.11. Xác định hoạt tính kháng oxi hóa
• 2.4.12. Đánh giá cảm quan sản phẩm
• 2.4.13. Định lượng vitamin C
• 2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát thành phần nguyên liệu
• 3.2. Khảo sát quá trình xử lý nhàu bằng chế phẩm enzyme
• 3.2.1. Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu:nước ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.2.2. Khảo sát nồng độ enzyme ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.2.3. Khảo sát pH ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.2.4. Khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.2.5. Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi chất khô
• 3.3. Tối ưu hóa quá trình xử lý dịch nhàu bằng chế phẩm enzyme
• 3.4. Kiểm tra dịch thủy phân từ nhàu
• 3.5. Kiểm tra khả năng kháng oxy hoá của bột nhàu và dịch nhàu
• 3.6. Đánh giá cảm quan
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. Phụ lục A: Các phương pháp phân tích
• A.1. Xác định hoạt tính pectinase
• A.2. Xác định hàm lượng đường khử
• A.3. Xác định hàm lượng đường tổng
• A.4. Phương pháp xác định protein tổng bằng phương pháp kjeldaht
• A.5. Xác định hàm lượng polyphenol tổng
• A.6. Xác định khả năng kháng oxy hoá
• A.7. Định lượng vitamin C
• B. Phụ lục B: Kết quả tính toán
• B.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ nguyên liệu:nước đến hiệu suất thu hồi chất khô
• B.2. Kết quả khảo sát nồng độ chế phẩm enzyme đến hiệu suất thu hồi chất khô
• B.3. Kết quả khảo sát pH đến hiệu suất thu hồi chất khô
• B.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi chất khô
• B.5. Kết quả khảo sát thời gian đến hiệu suất thu hồi chất khô
• B.6. Xác định hoạt tính pectinase
• B.7. Xác định đường khử
• B.8. Xác định đường tổng
• B.9. Đường chuẩn xác định polyphenol tổng
• B.10. Xác định kháng oxy hóa
• B.11. Kết quả đánh giá cảm quan

Tóm tắt

I. Giới thiệu về trái nhàu Morinda Citrifolia

Trái nhàu, hay còn gọi là Morinda Citrifolia, là một loại trái cây có nguồn gốc từ các vùng nhiệt đới. Với thành phần dinh dưỡng phong phú, trái nhàu chứa nhiều khoáng chất và các chất có hoạt tính sinh học, được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền. Các nghiên cứu cho thấy trái nhàu có tác dụng hỗ trợ điều trị nhiều bệnh, từ việc tăng cường sức khỏe đến giảm thiểu các triệu chứng của một số bệnh lý. Việc nghiên cứu sản xuất bột trái nhàu bằng phương pháp enzyme không chỉ giúp bảo tồn các giá trị dinh dưỡng của trái nhàu mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm chế biến từ nhàu, gia tăng giá trị kinh tế cho nông sản này.

II. Quy trình sản xuất bột trái nhàu bằng enzyme

Quy trình sản xuất bột trái nhàu bắt đầu bằng việc thu hái trái nhàu tươi, sau đó tiến hành xử lý bằng enzyme pectinase. Quá trình này giúp tăng cường hiệu suất thu hồi chất khô từ trái nhàu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian xử lý là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi. Cụ thể, nồng độ enzyme tối ưu là 0,34% v/w, nhiệt độ 40,3°C và thời gian 152,26 phút. Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi chất khô đạt 66,57% w/w. Sau khi thu hồi, bột nhàu được sấy phun với điều kiện nhiệt độ không khí đầu vào 160°C, tạo ra sản phẩm có màu trắng, mùi đặc trưng của nhàu và hàm lượng vitamin C cao.

III. Đánh giá thành phần dinh dưỡng và hoạt tính của bột nhàu

Bột nhàu sau khi sản xuất không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn chứa nhiều thành phần có lợi cho sức khỏe. Hàm lượng vitamin C trong bột nhàu đạt 519,8 mg/100g, cho thấy đây là một nguồn cung cấp vitamin tự nhiên quý giá. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đã kiểm tra hoạt tính kháng oxy hóa của bột nhàu, cho thấy khả năng chống oxy hóa đáng kể, góp phần bảo vệ tế bào khỏi các tác nhân gây hại. Những giá trị này không chỉ có ý nghĩa trong việc phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng bột nhàu trong ngành công nghiệp thực phẩm.

IV. Tác động của nghiên cứu đến ngành công nghiệp thực phẩm

Nghiên cứu sản xuất bột trái nhàu bằng phương pháp enzyme không chỉ mang lại lợi ích cho người tiêu dùng mà còn thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm. Bột nhàu có thể được sử dụng như một nguyên liệu trong sản xuất thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, và các sản phẩm chế biến khác. Sự đa dạng hóa sản phẩm từ trái nhàu sẽ không chỉ tăng cường giá trị kinh tế cho nông sản này mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân trong khu vực. Việc áp dụng công nghệ enzyme trong sản xuất cũng giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cây nhàu (Morinda citrifolia L.) là nguồn dược liệu quý chứa hơn 160 hợp chất hóa sinh có giá trị, nổi bật với hàm lượng vitamin C tự nhiên đạt 87,5 mg/100g thịt quả tươi – vượt trội hơn so với cam (64 mg/100g) và bưởi (40 mg/100g). Dù sở hữu dược tính kháng viêm, hạ huyết áp và ức chế tế bào tiền ung thư nhờ các hoạt chất như Scopoletin và Damnacanthal, việc tiêu thụ trái nhàu tươi tại Việt Nam vẫn đối mặt với rào cản lớn do cấu trúc mô quả giàu pectin gây khó khăn cho quá trình trích ly, đồng thời mùi acid hữu cơ đặc trưng và vị chát khiến người tiêu dùng e ngại. Các dạng chế biến truyền thống như ngâm rượu hay lên men thủ công bộc lộ nhiều nhược điểm về độ ổn định hoạt chất và thời gian bảo quản.

Nhằm khắc phục các hạn chế trên, nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán ứng dụng công nghệ sinh học và kỹ thuật sấy hiện đại để sản xuất bột trái nhàu hòa tan. Mục tiêu cụ thể của đề tài là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng, tối ưu hóa quá trình thủy phân dịch trái nhàu bằng chế phẩm enzyme pectinase (Pectinex Ultra SP-L) và xác lập chế độ sấy phun thích hợp nhằm thu hồi tối đa hàm lượng chất khô hòa tan cùng các dưỡng chất sinh học. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ tháng 07/2014 đến tháng 01/2015.

Kết quả đề tài mang ý nghĩa quan trọng trong việc chuyển đổi nguồn nông sản giá trị thấp thành sản phẩm bột dinh dưỡng tiện ích có giá trị gia tăng cao. Luận văn đã nâng hiệu suất thu hồi chất khô lên 66,5719%, tạo ra bột nhàu có độ ẩm chỉ 4,48% và hàm lượng vitamin C đạt tới 519,8 mg/100g bột, mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng lớn cho ngành chế biến thực phẩm chức năng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết xúc tác sinh học enzyme và lý thuyết truyền khối trong trích ly thực phẩm. Hệ enzyme pectinase thương phẩm Pectinex Ultra SP-L (chiết xuất từ nấm mốc Aspergillus aculeatus) hoạt động dựa trên cơ chế kết hợp của ba phân nhóm: Pectinesterase (EC 3.1.1.11) xúc tác phản ứng khử ester mạch pectin giải phóng methanol; Polygalacturonase (PG) cắt đứt các liên kết alpha-1,4-glycoside nội mạch và ngoại mạch; và Pectin lyase (PGL) phân cắt mạch pectin theo cơ chế trans-elimination. Sự phối hợp này giúp phá vỡ cấu trúc protopectin ở thành tế bào thực vật, giải phóng triệt để dịch bào và làm giảm độ nhớt của khối quả.

Song song đó, đề tài ứng dụng lý thuyết sấy phun và vi bao nhằm chuyển đổi dịch trích lỏng thành dạng bột mịn. Khi chất mang maltodextrin được bổ sung với tỷ lệ 15%, nó đóng vai trò chất bao bọc, bảo vệ các hợp chất nhạy cảm nhiệt, tăng nồng độ chất khô của dịch nạp lên 20% và ngăn ngừa hiện tượng bám dính thành buồng sấy. Bốn khái niệm cốt lõi xuyên suốt công trình gồm: hiệu suất thu hồi chất khô (recovery yield), nồng độ chất khô hòa tan, chỉ số kháng oxy hóa thông qua năng lực bắt gốc tự do DPPH, và đương lượng acid gallic (GAE) biểu thị hàm lượng polyphenol tổng số.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu sử dụng là trái nhàu chín mềm, màu trắng ngà trong mờ, thu hoạch đồng đều tại huyện Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre. Cấu trúc quả khảo sát gồm 69,33% thịt quả, 22,33% hạt và 8,33% vỏ. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm loại bỏ hoàn toàn các quả xanh hoặc dập úng để đảm bảo tính đồng nhất hóa lý. Cỡ mẫu cho mỗi mẻ thí nghiệm thủy phân là 100g thịt quả, được thực hiện lặp lại 3 lần độc lập (n=3) nhằm giảm thiểu sai số ngẫu nhiên.

Các phương pháp phân tích tiêu chuẩn được lựa chọn nhờ độ tin cậy và tính nhạy cao: định lượng đường khử bằng acid 3,5-dinitrosalicylic (DNS) ở bước sóng 575 nm; đo đường tổng bằng phương pháp Phenol - H2SO4 ở bước sóng 490 nm; xác định protein tổng theo phương pháp Kjeldahl; định lượng polyphenol bằng thuốc thử Folin-Ciocalteu ở bước sóng 765 nm; xác định hoạt tính kháng oxy hóa DPPH ở bước sóng 517 nm; định phân vitamin C bằng dung dịch 2,6-diclorophenol indophenol; và đánh giá cảm quan thị hiếu trên hội đồng 60 người thử theo thang điểm Hedonic từ 1 đến 9.

Dữ liệu thực nghiệm được xử lý phân tích phương sai (ANOVA một yếu tố) và kiểm định LSD trên phần mềm Statgraphics Centurion XV ở mức ý nghĩa 95% (p < 0,05). Quá trình tối ưu hóa đa biến được thiết kế theo mô hình Box-Behnken 3 yếu tố và xử lý bề mặt đáp ứng (RSM) trên phần mềm JMP 9 trong suốt timeline 7 tháng thực hiện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình nghiên cứu thực nghiệm đã ghi nhận bốn phát hiện cốt lõi:

Thứ nhất, qua khảo sát đơn yếu tố, tỷ lệ nguyên liệu:nước được xác định tối ưu ở mức 1:0,5. Tại tỷ lệ này, hiệu suất thu hồi chất khô đạt 57,79%, tăng 4,98% so với tỷ lệ 1:0,25 (đạt 55,05%). Việc tăng lượng nước lên các tỷ lệ 1:0,75 hoặc 1:1,25 không làm tăng thêm hiệu suất do quá trình trích ly đã tiệm cận trạng thái bão hòa gradient nồng độ.

Thứ hai, mô hình tối ưu hóa bề mặt đáp ứng Box-Behnken đã tìm ra điểm tối ưu toàn cục cho quá trình thủy phân dịch nhàu gồm: nồng độ chế phẩm enzyme 0,34% v/w, nhiệt độ 40,3°C và thời gian ủ 152,26 phút. Ở chế độ này, hiệu suất thu hồi chất khô đạt 66,5719% w/w, cao hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng không xử lý enzyme chỉ đạt khoảng 35% đến 40%.

Thứ ba, dịch thủy phân sau xử lý enzyme có sự gia tăng mạnh mẽ về hàm lượng dưỡng chất hòa tan so với nguyên liệu thô ban đầu, đặc biệt là hàm lượng đường tổng, protein, các khoáng chất vi lượng (Kali, Magie, Mangan) và polyphenol, giúp năng lực bắt gốc tự do DPPH được duy trì ở mức cao.

Thứ tư, quá trình sấy phun dịch phối trộn 15% maltodextrin ở nhiệt độ khí nạp 160°C, áp lực khí nén 3 bar và lưu lượng bơm 22,5 ml/phút đã tạo ra sản phẩm bột nhàu chất lượng cao với độ ẩm đạt 4,48% và hàm lượng vitamin C đạt mức ấn tượng 519,8 mg/100g bột khô.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả vượt trội của chế phẩm Pectinex Ultra SP-L có được là nhờ khả năng cắt đứt các cầu nối pectin liên kết giữa các tế bào thịt quả, giải phóng tối đa các hợp chất hòa tan bị giữ trong mạng lưới polysaccharide. Khi so sánh với các công bố khoa học trong ngành chế biến rau quả, mức tăng hiệu suất thu hồi chất khô của nghiên cứu này hoàn toàn tương đồng với kết quả của một nghiên cứu trên dịch bưởi (tăng từ 66,67% lên 82,9% khi dùng 0,03% enzyme ở 40°C trong 60 phút) và công bố về nước ép dứa (tăng hiệu suất trích ly thêm 19,9% khi bổ sung enzyme pectinase).

Dữ liệu tối ưu hóa trong luận văn được minh họa trực quan thông qua đồ thị bề mặt đáp ứng 3D (Response Surface) và biểu đồ đường đồng mức (Contour plots), biểu diễn rõ nét tương tác phi tuyến giữa nồng độ enzyme, nhiệt độ và thời gian lên hàm mục tiêu. Bảng phân tích phương sai ANOVA của mô hình hồi quy bậc hai cho thấy hệ số tương quan R2 và R2 hiệu chỉnh đều đạt trên 0,95 với p-value mô hình nhỏ hơn 0,0001, khẳng định độ tương thích hoàn hảo giữa mô hình toán học dự đoán và số liệu thực nghiệm. Điểm đánh giá cảm quan từ 60 người thử nghiệm cho thấy sản phẩm bột hòa tan có màu trắng ngà sáng, vị chua dịu nhẹ và giảm thiểu đáng kể mùi nồng gắt ban đầu của trái nhàu tươi.

Đề xuất và khuyến nghị

Để nhanh chóng chuyển giao kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất công nghiệp, bốn giải pháp trọng tâm được khuyến nghị thực hiện:

Thứ nhất, mở rộng quy mô sản xuất (scale-up) quy trình thủy phân enzyme từ phòng thí nghiệm lên hệ thống pilot công suất 50 đến 100 kg nguyên liệu/mẻ. Mục tiêu duy trì hiệu suất thu hồi chất khô ổn định trên 65% với thời gian hoàn thành trong vòng 6 tháng tới, do Bộ phận R&D các doanh nghiệp chế biến nông sản chủ trì.

Thứ two, tối ưu hóa hệ thống sấy phun công nghiệp liên tục với công suất bốc hơi nước 20 đến 50 lít/giờ. Kỹ sư vận hành nhà máy cần thiết lập kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ gió vào 160°C, nhiệt độ gió ra 80 đến 85°C nhằm đảm bảo độ ẩm bột thành phẩm luôn dưới mức 5% trong vòng 12 tháng.

Thứ ba, đa dạng hóa công thức sản phẩm bằng cách phối trộn thêm chiết xuất thảo mộc, hương liệu tự nhiên hoặc chất tạo ngọt không năng lượng (stevia, isomalt) nhằm nâng điểm ưa thích cảm quan tổng thể từ 6,2 điểm lên trên 7,5 điểm theo thang Hedonic 9 điểm. Hoạt động này cần được thực hiện trong thời hạn 9 tháng bởi phòng phát triển sản phẩm mới.

Thứ tư, xây dựng tiêu chuẩn cơ sở (TCCS) và kiểm nghiệm định kỳ các chỉ tiêu dược tính chủ đạo gồm hàm lượng vitamin C (tối thiểu 500 mg/100g), hàm lượng polyphenol và các hoạt chất chống ung thư Scopoletin, Damnacanthal. Đề xuất Trung tâm kiểm nghiệm chất lượng và viện nghiên cứu chuyên ngành phối hợp hoàn thiện trong thời gian 3 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho bốn nhóm đối tượng:

1. Chuyên gia công nghệ thực phẩm và kỹ sư R&D: Vận dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật tối ưu (nồng độ enzyme 0,34%, nhiệt độ 40,3°C, thời gian 152,26 phút, sấy phun ở 160°C) để thiết kế dây chuyền sản xuất nước ép cô đặc hoặc bột hòa tan từ các loại nông sản giàu pectin.

2. Doanh nghiệp sản xuất dược liệu và thực phẩm bảo vệ sức khỏe: Khai thác tiềm năng chống oxy hóa tự nhiên và hàm lượng vitamin C vượt trội (519,8 mg/100g) của bột nhàu để phát triển các dòng sản phẩm hỗ trợ điều trị huyết áp, tăng cường miễn dịch dạng viên nang hoặc cốm hòa tan.

3. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Hóa học - Thực phẩm: Sử dụng luận văn như tài liệu học thuật mẫu mực về phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Behnken, kỹ thuật xử lý bề mặt đáp ứng RSM trên phần mềm JMP 9 và các quy trình phân tích hóa sinh chuẩn hóa.

4. Cơ quan quản lý nông nghiệp và đơn vị xúc tiến thương mại nông sản: Định hướng chiến lược phát triển chuỗi giá trị trái nhàu tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, nâng cao giá trị kinh tế gấp 3 đến 5 lần so với việc tiêu thụ trái tươi truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần sử dụng enzyme Pectinex Ultra SP-L trong chế biến trái nhàu? Cấu trúc thịt trái nhàu chứa hàm lượng pectin cao, liên kết chặt chẽ với màng tế bào khiến việc ép lọc cơ học thông thường cho hiệu suất trích ly rất thấp. Chế phẩm Pectinex Ultra SP-L thủy phân màng pectin, giải phóng dịch bào và nâng hiệu suất thu hồi chất khô lên 66,5719%, vượt trội so với phương pháp cơ học chỉ đạt dưới 40%.

2. Thông số tối ưu của quá trình thủy phân bằng enzyme là bao nhiêu? Theo mô hình toán học Box-Behnken trên phần mềm JMP 9, chế độ thủy phân tối ưu bao gồm: nồng độ chế phẩm enzyme 0,34% v/w, nhiệt độ ủ 40,3°C, thời gian 152,26 phút, tỷ lệ nguyên liệu:nước là 1:0,5 và pH tự nhiên 4,8. Tại các thông số này, hiệu suất thu hồi chất khô đạt đỉnh cực đại.

3. Hàm lượng vitamin C trong bột nhàu có bị suy giảm do nhiệt độ sấy phun 160°C không? Mặc dù sấy ở nhiệt độ khí vào 160°C, thời gian tiếp xúc nhiệt của hạt sương chỉ diễn ra trong vài phần mười giây, kết hợp với màng bao maltodextrin 15% giúp bảo vệ vitamin C tối đa. Hàm lượng vitamin C trong bột thành phẩm đạt tới 519,8 mg/100g, cao gấp nhiều lần so với dịch quả tươi (87,5 mg/100g).

4. Vai trò chính của việc bổ sung maltodextrin 15% vào dịch thủy phân là gì? Dịch thủy phân trái nhàu có hàm lượng chất khô ban đầu chỉ khoảng 5%. Việc bổ sung 15% maltodextrin giúp nâng tổng chất khô lên 20%, tạo điều kiện thuận lợi cho đầu phun tạo hạt, ngăn ngừa dính bết thành buồng sấy và cải thiện độ hòa tan cũng như độ bền bảo quản của bột.

5. Bột nhàu thành phẩm có khắc phục được mùi nồng đặc trưng của trái tươi không? Quá trình chần quả ở 80°C trong 5 phút kết hợp với tác động nhiệt trong buồng sấy phun đã làm bay hơi phần lớn các acid béo dễ bay hơi gây mùi khó chịu. Kết quả đánh giá cảm quan trên 60 người thử nghiệm xác nhận bột có mùi thơm nhẹ đặc trưng, vị thanh và dễ tiếp cận hơn nhiều so với dịch tươi.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công chế độ thủy phân tối ưu bằng enzyme Pectinex Ultra SP-L ở nồng độ 0,34% v/w, nhiệt độ 40,3°C trong 152,26 phút với tỷ lệ phối chế nguyên liệu:nước là 1:0,5.
• Nâng cao hiệu suất thu hồi chất khô lên mức kỷ lục 66,5719%, giải quyết triệt để điểm nghẽn trích ly nguyên liệu giàu pectin.
• Sản xuất thành công bột trái nhàu hòa tan bằng công nghệ sấy phun bổ sung 15% maltodextrin ở 160°C, đạt độ ẩm an toàn 4,48%.
• Bảo tồn xuất sắc các thành phần dược tính với hàm lượng vitamin C đạt 519,8 mg/100g và hoạt tính quét gốc tự do DPPH vượt trội.
• Khảo sát cảm quan trên 60 người tiêu dùng khẳng định sản phẩm có độ tiện dụng cao, màu sắc sáng đẹp và khắc phục được mùi vị khó uống nguyên bản.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, có cơ sở khoa học vững chắc để chế biến sâu nguồn dược liệu trái nhàu tại Việt Nam. Trong kế hoạch 6 đến 12 tháng tiếp theo, các đơn vị sản xuất cần sớm tiến hành thử nghiệm bảo quản dài hạn ở các điều kiện bao bì khác nhau và triển khai sản xuất thử nghiệm ở quy mô pilot. Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng ngay các thông số kỹ thuật này để phát triển dòng sản phẩm bột dinh dưỡng hòa tan phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nước ta là một nước nhiệt đới gió mùa nên thích hợp cho sự sinh trưởng của nhiều loại thực vật, đa dạng và phong phú về chủng loại như nhàu… Quả nhàu là một loại thực phẩm rất tốt cho sức khỏe con người. Nó cung cấp nhiều dinh dưỡng cho cơ thể, đặc biệt là các loại vitamin. Mặc dù thị trường xuất khẩu nước giải khát đang phát triển mạnh và nhàu được coi là loại quả rất có tiềm năng trong sản xuất nước quả phòng chống oxy hóa vì nhàu không những chứa nhiều vitamin, khoáng chất và hoạt chất polyphenol mà còn có những chất trị bệnh rất cao, chứa nhiều thành phần có ích cho sức khỏe con người. Vì vậy, xu thế hiện nay của nước ta là tìm ra những sản phẩm mới từ một loại nguyên liệu, nhằm đa dạng hóa sản phẩm, tăng năng lực cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường trong nước và cả nước ngoài cho loại nguyên liệu quý này.

Mặc dù có những tính năng tốt về mặt dược tính nhưng nhàu vẫn ít được sử dụng do: - Dịch trái nhàu có mùi khai mạnh, đặc trưng rất khó ngửi, lưu lại rất lâu cho người sử dụng. - Dịch trái có vị nhẫn hơi chát thuộc loại khó uống. - Trái nhàu rất khó bảo quản: Nhanh chín và lên men gây hư, thối rất nhanh. Chính vì lý do đó quả nhàu chưa được sử dụng rộng rãi mà chỉ ai có bệnh mới uống.

Dạng sản phẩm thường sử dụng là nhàu lên men hay ngâm rượu, ít thích hợp với mọi người. Do đó, “Nghiên cứu sản xuất bột trái nhàu (Morinda citrifolia) bằng phương pháp enzyme” nhằm đưa ra sản phẩm bột nhàu kéo dài thời gian bảo quản, tăng tính tiện dụng, tạo ra một sản phẩm mới từ trái nhàu. Nội dung chính được thực hiện trong khuôn khổ luận văn này gồm: - Đưa ra quy trình và thu nhận tạo sản phẩm dạng bột có giá trị gia tăng cao, dễ sử dụng, có tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh và có giá trị thương mại cao từ nguồn nguyên liệu trái nhàu rẻ tiền, có hàm lượng hoạt chất sinh học cao. - Khảo sát quá trình xử lý nhàu bằng chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP-L.

2 - Tối ưu hóa quá trình xử lý nhàu bằng chế phẩm enzyme Pectinex Ultra SP- L. - Kiểm tra một số thành phần hóa học của dịch nhàu sau khi thủy phân. - Kiểm tra hoạt tính chống oxy hóa. - Đánh giá cảm quan bước đầu về sản phẩm “ Bột nhàu hòa tan”.

3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về cây nhàu 1. Nguồn gốc Cây nhàu có tên khoa học là: Morinda citrifolia L., ngoài ra còn có các tên thường gọi.Cây ngao, nhàu núi, nhàu lớn, nhàu rừng, giầu (Đỗ Tất Lợi, 2004) Phân loại khoa học: Giới: Plantae Nhóm: Division Lớp: Magnoliopsida Bộ: Gentianales Họ: Rubiaceae (cà phê) Giống: Morinda Loài: M.1 Trái nhàu Một số tên gọi khác: Awl tree (Australia, India, Malaya, Polynesia), fromager, murier indien (Pháp), Noni (Hawaiian, Polynesia, Samoa), Nono (Tahitian), Nonu (Tongan), Nona, Mengkudu (Malaysia), Nino (Philippines). Ở Việt Nam cây mọc chủ yếu ở miền Nam từ Quảng Bình trở vào, không thấy mọc tự nhiên ở miền Bắc.

Trên thế giới cây nhàu thấy có ở nhiều nước như Thái Lan, ấn Độ, Malaixia.đặc biệt được trồng rất nhiều ở quần đảo Tahiti thuộc các nước vùng Trung Mỹ (Solomon N, 1998) (Abbott L. Nhàu là loại cây bụi có thể phát triển cao từ 3 – 6m, có khi lên đến 10m. Nó có thể phát triển trên những địa hình khác nhau, đất cát, đảo san hô, đất núi lửa, đất đỏ badan, nhiệt độ 20 – 350C và có lượng mưa từ 250 – 4000mm. Tốc độ tăng trưởng vừa phải, 0,75 – 1,5 m/năm.

4 Cây nhàu có cành lớn, cứng. Rễ tương tự cây họ citrus, cà phê, phát triển ăn sâu và rộng trong đất. Hoa nhỏ hình ống dài 7 – 9mm, nở từng chùm màu trắng, hơi xanh. Cuống hoa dài 10 – 30mm.

Lá thường có màu xanh đậm, bóng và có hình dạng khác nhau: tròn, elip, oval hoặc dài. Lá tròn lớn, rộng 15 – 35cm, dài 20 – 40cm. Loại lá dài có chiều rộng 10cm, dài 60cm. Lá hình elip, oval có chiều rộng 7 – 25cm, dài 20 – 45cm.

Cuống chắc, dài 1,5 – 2cm. Trái nhàu hình trứng, mặt ngoài lồi lõm, đường kính từ 3 – 4cm, chiều dài 5 – 10cm.2 Trái nhàu ở độ tuổi khác nhau 1. Phân loại Với cùng điều kiện phát triển, cây nhàu ở Samoa có đặc điểm khác hơn so với ở Hawaii: - Lá: Samoa: Hình elip Hawaii: Hình trứng - Quả: Samoa: Nhỏ, thường có hình nón Hawaii: Lớn, thô hơn, cuối quả tròn Nhàu thuộc loại quả berry, có nhiều hạt và thịt quả. Mỗi hạt có phôi nhũ cứng bên trong.

Khi chín, trái chuyển sang màu vàng nhạt, sau đó đến trắng đục, mềm, có vị hơi đắng chát và có mùi acid butyric rất khó ngửi (Dittmar, 1993).3 Trái nhàu, (a) trái chưa chín, (b) trái vừa bắt đầu chín màu vàng, (c) và (d) trái chín, màu trắng, trong mờ Cây nhàu được phân lọai và định danh ở Việt Nam như sau: Nhàu: Morinda citrifolia Nhàu nam bộ: Morinda cochinchinensis Nhàu nhuộm: Morinda tomentosa Nhàu lá nhỏ: Morinda parvifolia Nhàu lông mềm: Morinda villosa 6 Nhàu nước: Morinda persicaefolia Ba kích: Morinda officinalis Có sự khác nhau về hình thái học (trái và lá) khá rõ giữa các giống trong cùng loài. Các giống được biết đến bao gồm: - Morinda citrifolia var. citrifolia: Gồm loại trái lớn và trái nhỏ. Là giống phổ biến nhất, có giá trị kinh tế và giá trị y học cao nhất, tập trung nhiều nhất ở khu vực Thái Bình Dương.

- Morinda citrifolia var. bracteata: Là giống có trái nhỏ với lá dễ nhận biết, được tìm thấy ở Indonesia và những vùng khác của khu vực giữa Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương. - Morinda citrifolia cultivar ‘Potteri’: Lá có hai màu xanh và trắng, phân bố ở khắp khu vực Thái Bình Dương.4 Cây nhàu, (a) giống Morinda citrifolia var. bracteata, (b) giống Morinda citrifolia cultivar „Potteri‟ Cây nhàu ra quả quanh năm.

Ở Hawaii, nhàu được thu hoạch 2 - 3 lần/tháng.1 Sản lượng thu hoạch nhàu Độ tuổi Sản lƣợng 0-9 Gieo hạt và chăm sóc cây con 9 Trồng trên đất canh tác, chưa cho trái 12 - 24 (năm 1) 0,9 kg/cây/tháng (khoảng 2 lbs) 24 - 36 (năm 2) 1,8 kg/cây/tháng (4 lbs) 36 - 48 (năm 3) 3,6 kg/cây/tháng (8 lbs) 48 - 60 (năm 4) 6,8 kg/cây/tháng (15 lbs) 60 - 72 (năm 5) 9 kg/cây/tháng (20 lbs) 1. Thành phần hóa học và dƣợc tính của trái nhàu 1. Thành phần hóa học của trái nhàu Một số thành phần hóa học chính đã được xác định trong cây nhàu như scopletin, kali, β-sitosterol, carotene, acid octoanoic, terpenoid, alkaloid, anthraquinone (nordamnacanthal, morindone, rubiadin, rubiadin-1-metyl ether, anthraquinone glycoside), vitamin A, vitamin C, flavone glycoside, alizarin, acid linoleic, acid amin, acid caproic, acid ursolic, acubin, caprylic, rutin, L-asperuloside và putative proxeronine (Levand and Larson, 1979). Khoảng 160 hợp chất hóa học đã được xác định trong cây nhàu và các hợp chất chống oxy hóa chủ yếu là các hợp chất phenol, acid hữu cơ và alkaloid, anthraquinone, coumarine (Wang and Su, 2001).

Một số các hợp chất dinh dưỡng đã được phân lập từ Morinda citrifolia L. Bao gồm các acid amin, các acid béo, flavonoid, iridoid, lignin và polysaccharide (Chunhieng, 2003). Theo một số tác giả trên thế giới, trong trái nhàu còn có các thành phần hóa học khác như: soranjidiol, 1 – methoxy – 2 methyl – 3anthraquinon; 1 – oxy – 2,3 – dimethoxy anthraquinon; 2,6 – dioxy – octanoyl (β – d – glucopyranosyl); rutin, acid asperulosid; 7 – sterol (sitosterol; ergosterol, squalen, lanosterol và lupeol) 8 (Levand O and Larson HO., 1979) (Liu G et al., 2001), Wang M et al.2 Thành phần hóa học của trái nhàu (tính trên 100g) (theo Trần Thị Thu Trà, Huỳnh Minh Khương, 2007). Thành Phần Phần trăm Ðộ ẩm thịt quả (%) 86,1 Nitơ tổng (%) 0,817 Đường khử (%) 1,19 Đường tổng (%) 2,16 Khoáng (%) 1,41 Vitamin C (mg/100g) 82,01 Bảng 1.3 Một số thành phần hóa học khác của trái nhàu Thành phần hóa học Cấu trúc Tài liệu tham khảo 2,6-di-O-(β-D-glucopyranosyl-1-O- Fatty axit ester Dittmar (1993) octanoyl-β-D- glucopyranose) 6-O-(β-D-glucopyranosyl-1-O- Glycoside Wang et al., (1999) octanoyl-β-D- glucopyranose) Ascorbic acid Acid Liu et al., (2001) Asperulosidic acid Flavonoid Morton (1992) Aspuruloside tetraacetate Flavonoid Wang et al., (1999) Caproic acid Acid Dittmar (1993) Caprylic acid Acid Wang et al., (1999) Elkins (1998); Wang et Ethyl caprylate Ester al.

Dƣợc tính của trái nhàu Trong trái nhàu có chứa các thành phần đặc biệt hữu ích sau: - Scopoletin (C10H8O4) (7-hydroxy-6-methoxycoumarin) Công thức phân tử: C10H8O4 Hình 1.5 Công thức cấu tạo Scopoletin Scopoletin có tác dụng làm giãn những mạch máu bị co thắt, làm cho tim không phải làm việc quá tải khi bơm máu vào hệ tuần hoàn, như vậy làm cho huyết áp trở về bình thường (Solomon N, 1998), (Wang et al.6 Sắc ký đồ HPLC của Scopoletin 10 - Anthraquinone Damnacanthal (3-hydroxy-1-methoxyanthraquinone-2- aldehyde) Công thức phân tử: (C16H10O5) Hình 1.7 Công thức cấu tạo Damnacanthal Anthraquinon trong trái non khoảng 0,56%, trái già khoảng 0,55% và trong trái chín là 0,39% (Nguyễn Trọng Thông et al. Chất này có tác dụng chuyển hoá các tế bào tiền ung thư nuôi cấy in vitro thành tế bào bình thường (Levand O., Larson HO, 1979), (Stalman et al., 2003), (Wang et al. Sau đó Tomouri Hiramatsu và cộng sự đã công bố trên tạp chí Cancer Letters một công trình khẳng định là damnacanthal trong quả nhàu có tác dụng ức chế nhiều loại tế bào tiền ung thư (Hiramatsu et al.8 Sắc ký đồ HPLC của Damnacanthal 11 - Vitamin C Hàm lượng vitamin C trung bình trong dịch trái nhàu khá cao. Đây là nguồn cung cấp dồi dào vitamin có khả năng chống các quá trình oxy hóa xảy ra trong cơ thể.9 Công thức cấu tạo Vitamin C Vitamin C giúp cho cấu trúc collagen ổn định, cần thiết cho sự lành vết thương, tăng sức đề kháng cho cơ thể.

Vitamin C cũng là chất chống oxy hóa rất quan trọng. Vitamin C hoạt động như một chất chống oxy hóa trong môi trường nước của cơ thể - cả nội bào lẫn ngoại bào. Vitamin C cũng hoạt động cùng với các enzyme chống oxy hóa khác như GSH-Px, catalase và SOD. Hơn nữa, vì Vitamin C phục hồi và tái tạo Vitamin E từ dạng bị oxy hóa trong cơ thể, nên nó tăng cường hiệu lực chống oxy hóa của Vitamin E.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới - Nghiên cứu về rễ: Cây nhàu được quan tâm nghiên cứu từ rất sớm. Youngken (1957) đã xác định thành phần hoá học chính trong rễ nhàu là anthraglycosid, ngoài ra còn có alkaloid, flavonoid và một số thành phần khác. Younos và cộng sự (1990) nghiên cứu chứng minh dịch chiết rễ cây nhàu có tác dụng giảm đau, thông qua hệ thống thần kinh trung ương.