Luận văn nghiên cứu sản xuất sữa gấc: Tiềm năng và ứng dụng

Luận văn nghiên cứu sản xuất sữa gấc cung cấp thông tin về quy trình sản xuất, công nghệ và phương pháp tạo ra sản phẩm sữa gấc chất lượng cao.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc Thúy
• Người hướng dẫn: Cô Nguyễn Thị Thu Huyền
• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Sản Xuất Sữa Gấc
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Tp.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về nguyên liệu
• 1.2. Nguyên liệu sữa
• 1.3. Tổng quan về sữa tươi tiệt trùng
• 1.4. Các phương pháp tiệt trùng sữa
• 1.5. Yêu cầu kỹ thuật
• 1.6. Tổng quan về phương pháp trích ly
• 1.6.1. Khái niệm và định nghĩa
• 1.6.2. Các quá trình hòa tan và trích ly rắn – lỏng
• 1.7. Các nghiên cứu trước đây có liên quan tới đề tài
• 1.7.1. Các nghiên cứu về thành phần hoá học của gấc
• 1.7.2. Các nghiên cứu về ứng dụng của quả gấc
• 1.8. Những vấn đề tồn tại cần được nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN
• 2.1. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Dụng cụ, thiết bị hoá chất
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.4.1. Quy trình sản xuất dự kiến
• 2.4.2. Nội dung nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ NHẬN XÉT
• 3.1. Kết quả thí nghiệm
• 3.2. Kết quả nghiên cứu
• 3.3. Kết quả phân tích sản phẩm theo TCVN_7028_2002
• 3.4. Tính giá thành sản phẩm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục 1: Các phương pháp phân tích
• Phụ lục 2: Kết quả phân tích số liệu
• Phụ lục 3: Mẫu phiếu đánh giá cảm quan sản phẩm
• Phụ lục 4: Kết quả đánh giá cảm quan
• Phụ lục 5: Các kết quả kiểm nghiệm

Tóm tắt

I. Giới thiệu về sữa gấc

Sữa gấc là một sản phẩm tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm, kết hợp giữa lợi ích dinh dưỡng của sữa và các hợp chất sinh học có trong gấc. Gấc, với thành phần giàu β-caroten, lycopene và các vitamin thiết yếu, đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng tích cực trong việc cải thiện sức khỏe con người. Việc sản xuất sữa gấc không chỉ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng mà còn tạo ra sản phẩm mới, đa dạng hóa thị trường sữa tại Việt Nam. Các nghiên cứu cho thấy sữa gấc có khả năng cung cấp các chất chống oxy hóa, giúp ngăn ngừa bệnh tật và tăng cường sức đề kháng cho cơ thể.

1.1. Tiềm năng sản xuất sữa gấc

Việt Nam có nguồn gốc gấc phong phú, và việc khai thác nguyên liệu này để sản xuất sữa gấc là một hướng đi mới mẻ. Gấc không chỉ là thực phẩm truyền thống mà còn là nguồn nguyên liệu quý giá cho ngành công nghiệp thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy, việc bổ sung các hợp chất có lợi từ gấc vào sữa giúp tăng giá trị dinh dưỡng và sức hấp dẫn của sản phẩm. Sữa gấc có thể trở thành lựa chọn ưu việt cho người tiêu dùng, đặc biệt là trong bối cảnh ngày càng nhiều người tìm kiếm các sản phẩm tự nhiên và tốt cho sức khỏe.

II. Công nghệ sản xuất sữa gấc

Quy trình sản xuất sữa gấc bao gồm nhiều bước quan trọng, từ thu hoạch gấc đến trích ly các hợp chất màu và cuối cùng là phối trộn với sữa. Các phương pháp trích ly hiện đại được áp dụng nhằm tối ưu hóa hiệu suất thu hồi các hoạt chất có lợi từ gấc. Việc sử dụng dung môi lipid từ sữa không chỉ giúp giữ lại hương vị tự nhiên mà còn tăng cường khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng. Quy trình này đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng không chỉ an toàn mà còn giàu giá trị dinh dưỡng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, sữa gấc có thể đạt tiêu chuẩn chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.

2.1. Quy trình trích ly và phối trộn

Quy trình trích ly các hợp chất màu từ gấc được thực hiện với nhiều yếu tố ảnh hưởng như loại dung môi, tỉ lệ nguyên liệu và điều kiện nhiệt độ. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy việc điều chỉnh các yếu tố này có thể tăng cường hiệu suất trích ly, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng của sữa gấc. Sau khi trích ly, các hợp chất này sẽ được phối trộn với sữa theo tỷ lệ tối ưu để tạo ra sản phẩm có hương vị và màu sắc hấp dẫn. Sự kết hợp này không chỉ mang lại lợi ích dinh dưỡng mà còn tạo ra trải nghiệm thú vị cho người tiêu dùng.

III. Ứng dụng và lợi ích của sữa gấc

Sữa gấc không chỉ đơn thuần là một sản phẩm dinh dưỡng mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy, sữa gấc có khả năng cung cấp các chất chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây hại từ môi trường. Ngoài ra, sản phẩm này cũng phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại, nơi người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng các sản phẩm tự nhiên, giàu dinh dưỡng. Với sự phát triển của thị trường thực phẩm chức năng, sữa gấc có thể trở thành một trong những lựa chọn hàng đầu cho người tiêu dùng, đặc biệt là trẻ em và người cao tuổi.

3.1. Tác động đến sức khỏe

Sữa gấc cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể, đặc biệt là vitamin A từ β-caroten, giúp cải thiện thị lực và tăng cường sức khỏe làn da. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc bổ sung sữa gấc vào chế độ ăn hàng ngày có thể giúp ngăn ngừa thiếu hụt vitamin A, một vấn đề phổ biến ở trẻ em và người lớn tại Việt Nam. Hơn nữa, các chất chống oxy hóa trong gấc có tác dụng bảo vệ tế bào khỏi sự tổn thương, từ đó giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như ung thư và bệnh tim mạch.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sữa và các chế phẩm từ sữa đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho người tiêu dùng ở mọi lứa tuổi. Tại Việt Nam vào thời điểm thực hiện đề tài (năm 2008–2009), nhu cầu tiêu thụ sữa có bổ sung vi chất dinh dưỡng tăng cao. Tuy nhiên, thị phần sữa chuyên biệt có bổ sung hoạt chất sinh học do các doanh nghiệp nội địa sản xuất còn hạn chế, dẫn đến việc người tiêu dùng phụ thuộc chủ yếu vào các sản phẩm sữa ngoại nhập có giá thành cao. Trước bối cảnh đó, Viện Dinh dưỡng Việt Nam đã nhiều lần tổ chức hội thảo khuyến khích nghiên cứu phát triển các sản phẩm sữa bổ sung vi chất nhằm cải thiện tầm vóc và thể lực cho người Việt.

Cây gấc (Momordica cochinchinensis Spreng) là nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu các hợp chất sinh học có hoạt tính chống oxy hóa cao, đặc biệt là $\beta$-caroten (tiền vitamin A), lycopen và $\alpha$-tocopherol (vitamin E). Mặc dù thành phần hóa học và dược tính của gấc đã được ứng dụng trong y dược học và sản xuất dầu gấc, việc khai thác hợp chất màu tự nhiên từ gấc để phát triển các sản phẩm thực phẩm tiện dụng như sữa vẫn chưa được khai thác đồng bộ.

Mục tiêu tổng quát của đồ án là nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm sữa có bổ sung các hoạt chất màu và tiền vitamin tan trong dầu thu nhận từ thịt quả gấc bằng phương pháp trích ly với dung môi chất béo sữa, góp phần đa dạng hóa và nâng cao giá trị chức năng cho sản phẩm sữa nước tại Việt Nam.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể gồm 5 nội dung:

1. Khảo sát hiệu suất thu hồi nguyên liệu quả gấc.
2. Khảo sát chế độ xử lý nguyên liệu (xác định độ ẩm trước và sau xử lý, khảo sát thời gian và nhiệt độ sấy thịt gấc).
3. Khảo sát các thông số của quá trình trích ly chất màu từ gấc (ảnh hưởng của loại dung môi, tỷ lệ nguyên liệu:dung môi, nhiệt độ và thời gian trích ly).
4. Khảo sát các thông số của quá trình phối trộn sản phẩm (tỷ lệ phối trộn sữa gầy:sữa tươi, hàm lượng dầu gấc bổ sung, hàm lượng màu thực phẩm bổ sung).
5. Đánh giá chất lượng cảm quan thị hiếu sản phẩm trên hội đồng 30 người tiêu dùng (sinh viên), kiểm nghiệm các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh theo tiêu chuẩn quốc gia và tính toán sơ bộ chi phí nguyên liệu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các hợp chất màu ($\beta$-caroten, lycopen) trong thịt quả gấc và hệ sản phẩm sữa tiệt trùng bổ sung hoạt chất từ gấc.
• Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ quá trình nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trong khuôn khổ phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. Hồ Chí Minh. Nguồn nguyên liệu gấc tươi được thu nhận từ huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

• Cơ sở sinh hóa về quả gấc và hoạt chất carotenoid: Quả gấc thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae). Thành phần thịt gấc chứa hàm lượng lớn $\beta$-caroten ($C_{40}H_{56}$, khối lượng phân tử 536,85 g/mol, nhiệt độ nóng chảy 176–183°C) và lycopen (chuỗi hydrocarbon mạch hở gồm 13 liên kết đôi). Đây là các sắc tố hòa tan trong lipid, nhạy cảm với nhiệt độ, ánh sáng và oxy không khí.
• Cơ sở lý thuyết quá trình trích ly rắn – lỏng: Quá trình trích ly hoạt chất từ mô thực vật vào pha lỏng dựa trên cơ chế hòa tan chọn lọc và khuếch tán phân tử qua hệ thống mao quản. Động lực của quá trình trích ly được xác định bởi hiệu số nồng độ bão hòa trên bề mặt vật liệu và nồng độ trung bình trong lòng dung môi ($C_{bh} - C_0$), chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi hệ số khuếch tán $D$, diện tích tiếp xúc $F$, nhiệt độ và chế độ thủy động (khuấy trộn).
• Nguyên liệu sữa và chất béo sữa: Sữa tươi tiệt trùng, sữa bột gầy (chất béo 1,5%, hoàn nguyên về tỷ lệ chất béo 0,15% w/w) và các hệ chất béo từ sữa (bơ dầu New Zealand với hàm lượng lipid 91%, bơ lạt Úc 81% lipid, bơ lạt New Zealand 80% lipid) được sử dụng làm cơ chất và pha dung môi trích ly thân thiện với thực phẩm.
• Văn bản và tiêu chuẩn kỹ thuật viện dẫn:
  • TCVN 7028:2002: Tiêu chuẩn quốc gia về sữa tươi tiệt trùng (quy định chỉ tiêu cảm quan, hàm lượng chất khô $\ge 11,5%$, hàm lượng chất béo $\ge 3,2%$, tỷ trọng ở 20°C $\ge 1,027$ g/ml, độ acid 16–18°T, giới hạn kim loại nặng và vi sinh vật).
  • TCVN 3215-79: Phương pháp đánh giá cảm quan thực phẩm bằng phương pháp cho điểm và xếp hàng thị hiếu.
  • Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT: Quy định giới hạn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và thuốc thú y trong thực phẩm.
  • Quyết định số 178/1999/QĐ-TTg: Quy chế ghi nhãn hàng hóa lưu thông trong nước.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Phương pháp phân tích hóa lý và hóa học:
  • Định lượng độ ẩm bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi trên cân sấy ẩm hồng ngoại Scaltec SMO 01 và tủ sấy đối lưu.
  • Đo độ hấp thu quang phổ của dịch trích bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) tại các bước sóng đặc trưng của $\beta$-caroten và lycopen.
  • Phân tích định lượng $\beta$-caroten và lycopen chuẩn bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), đối chiếu với chất chuẩn của hãng Sigma Chemical Co. (Mỹ).
  • Định lượng lipid tổng số theo phương pháp trích ly dung môi Soxhlet.
  • Xác định độ acid của sữa theo phương pháp chuẩn độ độ chua Thorner (°T).
  • Xác định khối lượng riêng và tỷ trọng của sữa bằng tỷ trọng kế ở 20°C.
• Phương pháp phân tích cảm quan: Phương pháp so hàng (ranking test) đánh giá mức độ ưa thích về mùi vị, màu sắc và phương pháp cho điểm thị hiếu với hội đồng 30 thành viên.
• Phương pháp xử lý số liệu thống kê: Phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê bằng phần mềm Statgraphics Plus.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các tài liệu khoa học liên quan đến đối tượng nghiên cứu:

• Nguyên liệu gấc: Phân tích đặc điểm thực vật học, mùa vụ thu hoạch ở miền Bắc (tháng 9–12) và miền Nam (tháng 2–7), phân biệt hai giống gấc nếp (trái to, gai thưa, thịt và màng hạt đỏ đậm) và gấc tẻ. Tổng hợp thành phần hóa học của gấc và nhân hạt gấc (Bảng 1.1 và Bảng 1.2). Phân tích hoạt tính sinh học của $\beta$-caroten, lycopen, vitamin E trong việc chống gốc tự do, bảo vệ thị lực, giảm cholesterol và hỗ trợ điều trị tổn thương gan.

Thành phần dinh dưỡng gấc (trên 100g ăn được)	Hàm lượng	Thành phần chính trong nhân hạt gấc	Tỷ lệ (%)
Năng lượng	125 kcal	Nước	6,0%
Nước	77,0 g	Lipid	55,3%
Protein	2,1 g	Protid	16,6%
Lipid	7,9 g	Glucid tổng	2,9%
Glucid	10,5 g	Cellulose	2,8%
Tro	0,7 g	Tanin	1,8%
Calci (Ca)	56,0 mg	Chất vô cơ	2,9%
Phospho (P)	6,4 mg	Các chất khác	11,7%

• Nguyên liệu sữa và bơ: Trình bày tính chất lý - hóa của sữa bò, cấu trúc hệ nhũ tương của bơ (bơ ngọt, bơ chua, bơ dầu chứa 99,5–99,8% lipid), hệ vi sinh vật trong sữa và công nghệ thu gom, bảo quản lạnh sữa ở 4–6°C.
• Kỹ thuật tiệt trùng sữa: So sánh phương pháp tiệt trùng trong bao bì (gián đoạn bằng nồi hấp autoclave ở 110–120°C trong 15–40 phút; liên tục qua hệ thống thủy lực hoặc Hydrolock) và tiệt trùng ngoài bao bì (công nghệ UHT ở 140–150°C trong vài giây).
• Lý thuyết trích ly rắn – lỏng: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly (cấu trúc mao quản vật liệu, diện tích tiếp xúc, độ phân cực dung môi, nhiệt độ và động học chuyển khối), sơ đồ trích ly một bậc và nhiều bậc.
• Lịch sử nghiên cứu: Điểm lại các công trình nghiên cứu về carotenoid từ gấc của Bùi Đình Sang và F. Guichard (1941), GS. Đinh Ngọc Lâm (1989), GS. Hà Huy Khôi, GS. Từ Giấy (1970), GS. Vương Thúy Lệ (Đại học Davis California) và BS. Nguyễn Công Suất.

Chương 2: Phương pháp luận

Chương 2 trình bày chi tiết kế hoạch thực nghiệm, nguồn gốc nguyên vật liệu, thiết bị và các bước triển khai:

• Mô tả nguyên vật liệu: Quả gấc đạt độ chín kỹ thuật từ Long Thành (Đồng Nai) khối lượng 1–2 kg/quả; bơ dầu New Zealand (91% lipid), bơ lạt Úc (81% lipid), bơ lạt New Zealand (80% lipid); dầu đậu nành Tường An; sữa tươi tiệt trùng Vinamilk 100%; sữa bột gầy New Zealand; màu thực phẩm Ponceau red V103 và Sunset yellow FCF; chất chuẩn $\beta$-caroten (C9750-5G) và Lycopene (L9879-5MG) từ Sigma Chemical Co.
• Thiết bị nghiên cứu: Tủ sấy, cân điện tử, máy đo quang phổ UV-Vis, bộ chiết Soxhlet, máy đo độ ẩm Scaltec SMO 01, thiết bị đồng hóa, nồi hấp tiệt trùng Autoclave, bể điều nhiệt.
• Quy trình công nghệ dự kiến:
  1. Xử lý nguyên liệu: Quả gấc $\rightarrow$ Rửa sạch $\rightarrow$ Bổ đôi, tách thịt và màng hạt $\rightarrow$ Sấy khô $\rightarrow$ Nghiền làm nhỏ.
  2. Trích ly chất màu: Thịt gấc sấy + Chất béo sữa $\rightarrow$ Trích ly nhiệt $\rightarrow$ Lọc ép tách bã $\rightarrow$ Thu nhận dịch dầu gấc chứa carotenoid.
  3. Phối chế và hoàn thiện: Dầu gấc + Sữa tươi + Sữa gầy hoàn nguyên + Màu thực phẩm $\rightarrow$ Phối trộn $\rightarrow$ Đồng hóa $\rightarrow$ Rót chai, đóng nắp $\rightarrow$ Tiệt trùng bằng autoclave $\rightarrow$ Làm nguội, bảo ôn $\rightarrow$ Thành phẩm sữa gấc.
• Bố trí thí nghiệm: Trình bày chi tiết các sơ đồ thí nghiệm xác định hiệu suất thu hồi; khảo sát chế độ sấy thịt gấc (40°C và 45°C theo thời gian); khảo sát 4 hệ dung môi; khảo sát tỷ lệ nguyên liệu:dung môi; khảo sát nhiệt độ và thời gian trích ly; khảo sát tỷ lệ phối trộn sữa gầy:sữa tươi, tỷ lệ dầu gấc và tỷ lệ màu bổ sung.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và nhận xét

Chương 3 tổng hợp và phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được:

• Hiệu suất thu hồi và chế độ sấy: Xác định tỷ lệ thu hồi phần thịt gấc từ quả tươi; đánh giá biến thiên độ ẩm của thịt gấc theo thời gian sấy tại hai mức nhiệt độ 40°C và 45°C nhằm chọn điểm dừng sấy đảm bảo giữ tối đa hoạt chất màu.
• Khảo sát quá trình trích ly:
  • Loại dung môi: So sánh hiệu quả trích ly sắc tố của 4 loại dung môi (bơ dầu New Zealand, bơ lạt Úc, bơ lạt New Zealand, dầu thực vật). Kết quả quang phổ UV-Vis cho thấy bơ dầu New Zealand có khả năng hòa tan và trích ly $\beta$-caroten cùng lycopen tối ưu nhờ hàm lượng chất béo cao (91%) và độ ẩm thấp (8,7%).
  • Tỷ lệ nguyên liệu:dung môi: Khảo sát các dải tỷ lệ phối hợp nhằm xác định nồng độ chất màu bão hòa trong pha béo mà không gây lãng phí dung môi.
  • Nhiệt độ và thời gian trích ly: Phân tích ANOVA cho thấy sự tương tác giữa nhiệt độ và thời gian trích ly đến độ hấp thu quang phổ của dịch trích, xác định ngưỡng nhiệt độ thích hợp nhằm hạn chế hiện tượng đồng phân hóa và phân hủy nhiệt của carotenoid.
• Khảo sát công thức phối trộn sản phẩm:
  • Phân tích cảm quan thị hiếu đối với 6 tỷ lệ phối trộn giữa sữa gầy và sữa tươi nhằm cân đối hàm lượng lipid tổng, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất béo ($\ge 3,2%$) theo TCVN 7028:2002 nhưng không gây cảm giác ngấy béo.
  • Xác định tỷ lệ bổ sung dịch dầu gấc thích hợp nhất về mức độ ưa thích mùi vị.
  • Khảo sát các mức bổ sung màu thực phẩm (Ponceau red và Sunset yellow) nhằm ổn định màu sắc đặc trưng của sản phẩm sữa gấc sau tiệt trùng nhiệt.
• Đánh giá chất lượng và giá thành sản phẩm:
  • Kiểm nghiệm các chỉ tiêu cảm quan (trạng thái đồng nhất, màu vàng cam đặc trưng, vị ngọt hài hòa, mùi thơm bơ gấc).
  • Phân tích các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh theo TCVN 7028:2002.
  • Bảng tính toán chi phí nguyên liệu trực tiếp cấu thành cho 1 đơn vị sản phẩm chai 200 ml.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

• Kết luận: Đánh giá mức độ hoàn thành toàn bộ các mục tiêu đặt ra, khẳng định tính khả thi của quy trình công nghệ sản xuất sữa gấc ở quy mô phòng thí nghiệm.
• Kiến nghị: Đề xuất các giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất thu hồi và hoàn thiện quy trình ở quy mô lớn hơn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và số liệu thực nghiệm

Đồ án đã xác lập được các thông số kỹ thuật cốt lõi cho quy trình công nghệ chế biến sữa gấc từ quy mô thực nghiệm:

Công đoạn công nghệ	Thông số kỹ thuật xác lập từ nghiên cứu	Chỉ tiêu theo dõi / Đánh giá
Xử lý nguyên liệu	Sấy thịt gấc ở nhiệt độ 40–45°C	Giảm độ ẩm nguyên liệu, bảo toàn liên kết đôi của carotenoid
Trích ly chất màu	Dung môi: Bơ dầu New Zealand (lipid $\ge 91%$)	Độ hấp thu quang phổ UV-Vis của $\beta$-caroten và lycopen đạt cực đại
Tối ưu hóa trích ly	Xác lập tỷ lệ nguyên liệu:dung môi, thời gian và nhiệt độ trích ly	Phân tích phương sai ANOVA từ phần mềm Statgraphics Plus
Phối trộn nền sữa	Phối hợp sữa tươi tiệt trùng và sữa gầy hoàn nguyên (0,15% béo)	Đạt hàm lượng lipid quy chuẩn ($\ge 3,2%$), tối ưu hóa điểm cảm quan mùi vị
Hoàn thiện sản phẩm	Bổ sung dịch dầu gấc trích ly và hệ màu thực phẩm	Đạt độ đồng nhất nhũ tương, giữ màu vàng cam sau tiệt trùng autoclave
Kiểm soát an toàn	Tiệt trùng gián đoạn nhiệt độ cao trong bao bì	Âm tính với Coliforms, E. coli, Salmonella, tổng VSV hiếu khí $\le 10$ CFU/ml

Đóng góp mới của đề tài

1. Đổi mới giải pháp trích ly: Thay vì sử dụng các dung môi hữu cơ dễ bay hơi và độc hại (như hexan, axeton, ete dầu hỏa) đòi hỏi công đoạn thu hồi phức tạp, đề tài đã ứng dụng trực tiếp chất béo từ sữa (bơ dầu) làm dung môi trích ly tự nhiên. Dịch trích thu được được đưa trực tiếp vào công đoạn phối chế sữa, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ tồn dư dung môi hóa chất.
2. Đa dạng hóa sản phẩm sữa chức năng: Tạo ra dòng sản phẩm sữa nước mới tận dụng nguồn nông sản gấc nội địa giàu provitamin A và lycopen, cung cấp thêm giải pháp kỹ thuật bổ sung vi chất dinh dưỡng tự nhiên cho ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án

• Toàn bộ quá trình khảo sát, trích ly và chế biến mới được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm (lab-scale), sử dụng thiết bị gia nhiệt gián đoạn (nồi hấp tiệt trùng Autoclave) thay vì dây chuyền tiệt trùng liên tục UHT công nghiệp.
• Đánh giá cảm quan thị hiếu mới được tiến hành trên nhóm mẫu hẹp gồm 30 người thử là sinh viên, chưa đại diện đầy đủ cho phân khúc người tiêu dùng thực tế trên thị trường.
• Chưa có dữ liệu theo dõi biến thiên chất lượng, độ bền nhũ tương và mức độ suy giảm hàm lượng carotenoid theo thời gian bảo quản dài hạn (shelf-life testing).

Hướng phát triển tiếp theo

• Nghiên cứu mở rộng quy mô sản xuất trên hệ thống thiết bị bán công nghiệp (pilot) hoặc dây chuyền tiệt trùng UHT kết hợp thiết bị đồng hóa áp lực cao.
• Khảo sát bổ sung các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên hoặc chất nhũ hóa chuyên dụng nhằm ngăn ngừa hiện tượng phân tầng và oxy hóa chất béo trong quá trình lưu kho.
• Nghiên cứu chi tiết tốc độ phân hủy nhiệt và động học suy giảm hoạt tính sinh học của $\beta$-caroten và lycopen trong các điều kiện bao bì và môi trường bảo quản khác nhau.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp cung cấp nguồn tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cho:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Thực phẩm, Kỹ thuật Hóa học, Chế biến Nông sản: Tham khảo phương pháp xây dựng sơ đồ thí nghiệm công nghệ thực phẩm, kỹ thuật trích ly sắc tố kỵ nước bằng pha béo, và quy trình phân tích đánh giá chất lượng sữa tiệt trùng.
• Cán bộ nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D): Tham khảo số liệu thực nghiệm về mối tương quan giữa bước sóng hấp thu quang phổ, hàm lượng $\beta$-caroten, lycopen và kỹ thuật phối trộn chất béo sữa để hòa tan hợp chất chức năng từ quả gấc.
• Nội dung đáng tham khảo nhất: Quy trình trích ly rắn - lỏng sử dụng chất béo sữa làm dung môi; các bảng số liệu phân tích thành phần dinh dưỡng gấc; phương pháp xử lý số liệu ANOVA trong tối ưu hóa các yếu tố công nghệ thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả sử dụng bơ dầu tách từ sữa làm dung môi trích ly thay cho các dung môi hữu cơ thông thường?
Các hợp chất màu trong gấc ($\beta$-caroten và lycopen) có bản chất kỵ nước và tan tốt trong chất béo. Việc sử dụng bơ dầu (chứa 91% lipid) làm dung môi trích ly giúp hòa tan trực tiếp sắc tố vào hệ chất béo của sữa, an toàn cho thực phẩm, không độc hại và cho phép phối trộn thẳng vào sản phẩm mà không cần công đoạn tách thu hồi dung môi hóa học phức tạp.

2. Sản phẩm sữa gấc trong đồ án được kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn chất lượng nào?
Sản phẩm được đánh giá và đối chiếu toàn diện theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7028:2002 về sữa tươi tiệt trùng, bao gồm các chỉ tiêu cảm quan (màu sắc, mùi vị, trạng thái), chỉ tiêu hóa lý (chất khô $\ge 11,5%$, chất béo $\ge 3,2%$, tỷ trọng $\ge 1,027$ g/ml, độ acid 16–18°T), giới hạn kim loại nặng và chỉ tiêu vi sinh vật.

3. Các phương pháp phân tích nào được sử dụng để định lượng hoạt chất màu trong đồ án?
Đồ án sử dụng phương pháp đo quang phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) để đo độ hấp thu của dịch trích tại các bước sóng đặc trưng, đồng thời kết hợp phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) đối chiếu với các mẫu chuẩn $\beta$-caroten và lycopen của hãng Sigma Chemical Co. để xác định hàm lượng hoạt chất.

4. Quy trình xử lý nhiệt tiệt trùng sản phẩm được thực hiện bằng thiết bị nào trong phòng thí nghiệm?
Do giới hạn quy mô phòng thí nghiệm, tác giả sử dụng phương pháp tiệt trùng gián đoạn trong bao bì bằng nồi hấp tiệt trùng Autoclave sau khi sữa đã được phối chế, đồng hóa và đóng nắp trong chai thủy tinh chịu nhiệt.

5. Đánh giá cảm quan sản phẩm được tiến hành với quy mô và phương pháp như thế nào?
Đánh giá cảm quan được thực hiện với hội đồng gồm 30 sinh viên Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. Hồ Chí Minh, sử dụng phương pháp so hàng (đánh giá mức độ ưa thích về mùi vị, màu sắc ở các công thức phối trộn khác nhau) và phương pháp cho điểm thị hiếu theo TCVN 3215-79.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu sản xuất sữa gấc" của tác giả Nguyễn Thị Ngọc Thuý đã giải quyết thành công bài toán khai thác hợp chất màu và tiền vitamin tự nhiên từ quả gấc ứng dụng vào chế biến sữa nước. Thông qua hệ thống thực nghiệm bài bản, tác giả đã xác lập được các thông số kỹ thuật tối ưu cho công đoạn sấy nguyên liệu, trích ly chất màu bằng bơ dầu và phối trộn cân đối tỷ lệ sữa gầy – sữa tươi. Kết quả phân tích khẳng định sản phẩm sữa gấc đạt đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về hóa lý và vi sinh theo TCVN 7028:2002, mở ra hướng ứng dụng tiềm năng cho các dòng thực phẩm chức năng từ nguồn nông sản Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền chai chân, da nổi sẩn… Hàm lượng lycopen và -caroten lớn trong gấc có tác dụng dưỡng da, bảo vệ da, giúp cho da luôn hồng hào, tươi trẻ và mịn màng. Điều này có thể giải thích như sau: nhóm carotenoid có trong dầu gấc là những sắc tố tự nhiên có tác dụng kích thích sự tạo lập melanin và chống lại các gốc tự do. Chúng kích thích hệ miễn dịch và góp phần vào sự đổi mới các tế bào.

-caroten là tiền chất của vitamin A, giúp chống lại sự hình thành collagenase, một enzym có khả năng phân giải và hủy hoại cấu trúc của collagen. Mặt khác -caroten, lycopen có trong dầu gấc giúp hỗ trợ việc liền sẹo, giúp tái tạo và trẻ hóa tế bào. Khi vào cơ thể, -caroten trong quả gấc sẽ được chuyển hóa thành vitamin A, kích thích sự phân chia các tế bào ở đáy biểu mô làm cho tế bào da luôn được tái tạo. Nếu thiếu vitamin A, dễ bị hiện tượng tăng sừng, da vảy cá, dày sừng chân lông, rụng tóc, tóc bạc sớm.

Tính chất của beta carotene và lycopene a. Beta carotene (β-Carotene) [14], [15] ,[16], [17], [18]  Định nghĩa Beta carotene là một phân tử cân đối được cấu tạo do một chuỗi prolene và 2 vòng β-ionone ở 2 đầu, khi thủy phân cho 2 phân tử vitamin A. Chuỗi liên kết dài sẽ tạo ra màu cam cho β-carotene. Cấu trúc phân tử -carotene  Tính chất Beta – carotene là đồng quan quan trọng của hydrocacbon carotene.

Tên gọi khác: Natural Extract (carotenes), Natural β-carotene, carotenes- natural; CI Food Orange 5, mixed carotenes, INS No. 75310; 9 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền CI (1975) No. Phân nhóm: thuộc nhóm Carotenoid.

Công thức phân tử C40H56 (β-carotene). Khối lượng phân tử : M=536,85 (β-carotene). Nhiệt độ nóng chảy 176÷183oC, kèm theo sự phân hủy. Tinh thể beta-carotene có dạng hình lăng trụ 6 mặt màu tím đậm nếu kết tinh từ dung môi benzen-methanol, nếu kết tinh từ dung môi petroleum ether có dạng lá hình thoi gần như vuông, màu đỏ.

Dung dịch beta-carotene loãng có màu vàng. Vì có 2 vòng β-ionone ở 2 đầu nên β-carotene có hoạt tính với provitamin A mạnh nhất. Beta-carotene tự nhiên gồm hai dạng đồng phân. Một đồng phân quan trọng là 9-cis beta-carotene, đồng phân còn lại là all-trans beta-carotene.

Các đồng phân này đều có công thức phân tử giống như nhưng cách sắp xếp của chúng trong không gian ba chiều lại khác nhau. Các đồng phân như vậy thường có những đặc tính sinh hóa học rất khác biệt. Hợp chất 9-cis beta-carotene là thành phần chống oxi hóa chủ yếu của beta-carotene. Trong khi đó, loại beta-carotene tổng hợp chỉ chứa loại đồng phân all-trans beta-carotene có khả năng chống oxi hóa rất thấp.

Ngoài ra, beta carotene do cấu tạo hệ thống nối đôi tiếp cách nên rất dễ bị mất đi hoặc biến đổi thành các chất khác do nhiều cơ chế khác nhau. Ngoài các yếu tố do sự đồng phân hóa, biến đổi có enzyme hoặc không có enzyme, beta carotene còn mất đi do sự thúc đẩy của quá trình khi tiếp xúc với không khí do sự oxy hóa tại các nối đôi. Sự oxy hóa không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng oxy mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và ánh sáng đã thúc đẩy nhanh quá trình này. 10 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS.

Nguyễn Thị Thu Huyền  Hoạt tính sinh học: - Vì β-carotene có thể được chuyển thành vitamin A trong cơ thể, nên nó cũng có những tác dụng hữu ích tương tự như vitamin A mặc dù chậm hơn. - Làm giảm nồng độ cholesterol máu. β-carotene làm giảm nồng độ LDL toàn phần, giảm kích thước mảng lắng đọng cholesterol và độ dày thành mạch máu. - Làm chậm quá trình thoái hóa trong vài tình huống đặc biệt như tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, đái tháo đường, nghiện thuốc lá… Carotenoids đóng vai trò rất quan trọng, nó cùng với các chất chống oxy hoá khác bảo vệ, chống lại hư hỏng phân tử và tế bào do các gốc tự do tích luỹ theo tuổi tác.

Liều khuyến cáo RDA (Recommended dietary allowance) về vitamin A Tình trạng Tuổi Nam (g/ngày) Nữ (g/ngày) Trẻ sơ sinh 0 – 6 tháng 375 375 Trẻ sơ sinh 7 – 12 tháng 400 400 Trẻ em 1 – 3 tuổi 400 400 Trẻ em 4 – 6 tuổi 450 450 Trẻ em 7 – 9 tuổi 500 500 Thiếu niên 10 –18 tuổi 400 600 Người trưởng thành 19 – 65 tuổi 600 500 Người cao tuổi Trên 65 tuổi 600 600 Đang mang thai - 800 Cho con bú - 850 11 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền b. Lycopene [14], 32  Công thức cấu tạo: Hình 1. Công thức cấu tạo của lycopene Lycopene là một chất chống oxy hóa rất mạnh, mạnh hơn 100 lần so với vitamin E.

Công thức của lycopene là một chuỗi dài cấu trúc phân tử, gồm có 13 nối đôi, nhiều hơn tất cả các carotenoids khác. Với hình dạng gồm nhiều nối đôi như thế, lycopene được y học chứng minh là rất hữu hiệu trong việc ngăn chặn các gốc tự do và các oxy đơn trong cơ thể con người, hơn cả α-, β-carotene và những carotenoid khác.  Hoạt tính sinh học: Lycopene có hoạt tính sinh học sau: 1- tham gia quá trình chống oxy hóa, 2- chống lại tác nhân gây đột biến cho các tế bào của các sinh vật, 3- phòng chống ung thư. Lycopene kìm hãm sự phát triển một số căn bệnh ung thư như: ung thư tuyến tiền liệt, ung thư ruột kết, ung thư trực tràng và nhồi máu cơ tim,.

Vai trò của lycopene là ngăn chặn sự phá hủy của các gốc tự do cùng các phân tử và gen khi chúng tuần hoàn trong máu. Sự phá hủy này có thể làm cholesterol đang lưu thông có thể bám vào các thành mạch làm nghẽn mạch, gây nhồi máu cơ tim. Sự phá hủy đó làm biến đổi gen ung thư. 12 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS.

Nguyễn Thị Thu Huyền  Hấp thu lycopene: Lycopene chứa trong thực phẩm được cơ thể hấp thu từ ruột non, liên hệ mật thiết với quá trình tiêu hóa mỡ và cần thiết phải có các mixen lipid cục bộ của ruột. Các mixen lipid này sẽ giúp hòa tan lycopene và cho phép nó thấm qua những tế bào niêm mạc đường ruột bằng cơ chế vận chuyển thụ động. Sau đó, lycopene được vận chuyển nhờ chylomicron đến gan và đến hệ tuần hoàn bằng đường bạch huyết. Trong huyết tương, hàm lượng lycopene tỷ lệ với hàm lượng lipid toàn phần, nó đi kèm với các lipoprotein.

Các mô thu nhận lycopene từ lipoprotein của máu. Sau khi thực hiện chức năng chống oxy hóa, lycopene được bài tiết theo phân, nước tiểu. Lycopene chủ yếu phân tán trong mô mỡ và những cơ quan như: tuyến thượng thận, gan và tinh hoàn. Lycopene Mixen lipid Ruột già Bài tiết (phân) Ruột non Chylomicr on Thận Gan Lipoprotei Lipoprotein n Bài tiết (nước tiểu) Mô Hình 1.

Sự hấp thu lycopene trong cơ thế 13 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền Bảng 1. Liều lượng lycopene khuyến cáo sử dụng đối với một số bệnh Bệnh Liều lượng tối thiểu (mg/ngày) Bệnh tim 40 Bệnh mãn tính 22-23 Ung thư tuyến tiền liệt 15-20 Ung thư da 15-20 1. BƠ - Giới thiệu chung: 8 Bơ là một sản phẩm làm từ chất béo của sữa, có nhiệt năng lớn (7.800 cal/kg), độ tiêu hoá cao là 97% và giàu các loại vitamin A,E,B1,B2,C.

Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm tỷ Hình 1. Bơ lệ trung bình 80% khối lượng sản phẩm. Bơ có rất nhiều loại, khác nhau về thành phần, mùi vị và phương pháp chế biến. - Phân loại bơ  Theo qui trình saûn xuaát:  Bơ ngọt (sweet cream butter) hay bơ không lên men: trong quy trình sản xuất bơ không có quá trình lên men lactic được thực hiện nhờ nhóm vi khuẩn lactic.

 Bơ chua (sour cream butter) hay bơ lên men : quá trình lên men lactic được thực hiện sau quá trình thanh trùng nguyên liệu cream trong quy trình sản xuất nhằm tạo ra hương vị đặc trưng cho sản phẩm.  Theo haøm löôïng muoái:  Bơ không chứa muối : hàm lượng NaCl < 0.2%  Bơ với hàm lượng muối thấp: hàm lượng muối từ 0.2-1% 14 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền  Bơ với hàm lượng muối cao: hàm lượng muối 2% - Thành phần trong bơ Bảng 1. Thành phần hoá học trong bơ 6 Thành phần Tỷ lệ Nước 16-18 % Chất béo 80-83% Muối 0-2% Protein 0,7% Viatmin A 2500 đơn vị quốc tế / 100g Vitamin D 55 đơn vị quốc tế / 100g Phân tử nước chứa Hạt cầu béo Hạt béo không Tinh thể béo, chất không béo chứa các tinh dạng hình cầu, mạng lưới bán bão hòa và muối thể liên tục liên tục Hình 1.

Cấu trúc của bơ Các phân tử nước chứa chất không béo bão hòa và muối chiếm rất ít nhưng tồn tại với kích thước to xen kẽ với các hạt cầu béo và các tinh thể béo tạo thành một 15 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền mạng lưới liên tục. Cấu trúc của bơ ở dạng sệt hay lỏng hay khối tùy thuộc vào sự liên kết chặt hay không chặt giữa các tinh thể béo và kích thước của các phân tử nước. - Bơ dầu: 28 Bơ dầu là chất béo từ sữa thu được từ bơ hoặc kem sau khi loại bỏ tất cả nước và chất rắn không mỡ.

Bơ dầu được sử dụng như một nguồn sữa giàu chất béo trong các sản phẩm sữa và giàu vitamin tan trong chất béo như vitamin A, D, E và K. Thành phần của bơ dầu Thành phần Tỷ lệ (%) Chất béo 99,5 – 99,8 Độ ẩm 0,1 – 0,3 Oleic Acid 0,2 – 0,5 Chỉ số peroxit 0,0 – 0,1 1. NGUYÊN LIỆU SỮA 1. Giới thiệu chung: 6 Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non.

Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu. Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm. Một số tính chất vật lý : 8 Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên.

Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β- caroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy (sữa đã được tách béo – skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.

16 Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: KS. Nguyễn Thị Thu Huyền Bảng 1.