Tác động của điều trị siêu âm lên gel nhũ tương dầu cọ đỏ và tiềm năng thay thế margarine

Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng siêu âm đến tính chất vật lý, lưu biến và hình thái của gel nhũ tương dầu cọ đỏ, tiềm năng thay thế margarine.

• Tác giả: Luong Thi Thu Ha
• Người hướng dẫn: Prof. Tan Chin Ping
• Trường học: Nong Lam University
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Nghiên cứu tác động của điều trị siêu âm lên gel nhũ tương dầu cọ đỏ
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• TABLE OF CONTENT
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Introduction
• 1.2. Aim
• 1.3. Objectives
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Oil palm
• 2.2. Red palm olein extraction methods
• 2.3. Emulsion
• 2.4. Plant polysaccharide in emulsion gel
• 2.5. Whey protein isolate (WPI)
• 2.6. High-shear homogenization process
• 2.7. High pressure homogenization
• 2.8. Scanning Electron Microscopy (SEM)
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Materials
• 3.2. Red palm olein emulsion gel preparation
• 3.2.1. Preparation of whey protein-isolate stabilized emulsions
• 3.2.2. Preparation of starch-based emulsion gels
• 3.3. Storage stability of red palm olein emulsion gel
• 3.4. Water activity (aw)
• 3.5. Water holding capacity (WHC)
• 3.6. Scanning electron microscopy (SEM)
• 3.7. Statistical analysis
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSIONS
• 4.1. The Impact of Ultrasonication on the Physical and Rheological Properties of Red Palm Olein Emulsion Gels
• 4.2. Gel appearance
• 4.3. Water activity (aw)
• 4.4. Water holding capacity (WHC)
• 4.5. Microstructure observation using SEM
• CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• REFERENCES
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên cứu Tác động Siêu âm lên Gel Nhũ Tương

Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của điều trị siêu âm lên gel nhũ tương dầu cọ đỏ (RPO). Dầu cọ đỏ, được chiết xuất từ quả cọ dầu (Elaeis guineensis), nổi tiếng với hàm lượng carotene cao, đặc biệt là B-carotene. Việc kết hợp dầu cọ đỏ vào gel nhũ tương tạo cơ hội khai thác lợi ích dinh dưỡng của nó, đồng thời đạt được các tính chất kết cấu mong muốn. Gel nhũ tương là hệ keo phức tạp chứa các giọt dầu phân tán trong pha nước liên tục, được ổn định bởi chất nhũ hóa bên trong cấu trúc dạng gel. Nghiên cứu sử dụng whey protein isolate (WPI) và tinh bột (khoai tây và ngô) làm chất nhũ hóa và chất tạo gel tương ứng. Tác giả Luong Thi Thu Ha đã trình bày nghiên cứu này như một luận văn tốt nghiệp tại Đại học Nông Lâm TP.HCM năm 2024, dưới sự hướng dẫn của các giáo sư Tan Chin Ping, Tan Tai Boon và Kha Chan Tuyen.

1.1. Giới thiệu chung về Gel Nhũ Tương Dầu Cọ Đỏ

Gel nhũ tương dầu cọ đỏ là một hệ thống phức tạp kết hợp dầu cọ đỏ, nước và chất nhũ hóa trong một cấu trúc gel. Dầu cọ đỏ mang lại giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là carotenoid và chất chống oxy hóa. Chất nhũ hóa giúp ổn định các giọt dầu trong pha nước, trong khi chất tạo gel tạo ra cấu trúc ba chiều, mang lại độ đặc và kết cấu mong muốn. Sự kết hợp này tạo ra một sản phẩm có tiềm năng lớn trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các tính chất này thông qua điều trị siêu âm.

1.2. Ưu điểm của Dầu Cọ Đỏ trong Gel Nhũ Tương

Dầu cọ đỏ mang lại nhiều lợi ích cho gel nhũ tương. Nó là nguồn giàu carotenoid, đặc biệt là beta-carotene, một tiền chất của vitamin A. Ngoài ra, dầu cọ đỏ chứa tocopherol và tocotrienol (vitamin E), cũng như các chất chống oxy hóa khác. Những hợp chất này không chỉ cải thiện giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn góp phần vào sự ổn định của nhũ tương, bảo vệ dầu khỏi quá trình oxy hóa.

II. Vấn đề Ảnh hưởng của Cấu trúc Gel Nhũ Tương Dầu Cọ Đỏ

Mặc dù gel nhũ tương dầu cọ đỏ có nhiều ưu điểm, nhưng việc kiểm soát cấu trúc và tính chất của chúng vẫn là một thách thức. Các yếu tố như nồng độ chất nhũ hóa, tỷ lệ dầu-nước, loại chất tạo gel và điều kiện chế biến đều có thể ảnh hưởng đến độ ổn định nhũ tương, độ nhớt, cấu trúc vi mô và khả năng giữ nước của gel. Đặc biệt, việc tạo ra một gel nhũ tương có cấu trúc tương tự như margarine, một sản phẩm có hàm lượng chất béo cao, đặt ra một thách thức lớn. Nghiên cứu này xem xét vai trò của điều trị siêu âm như một phương pháp tiềm năng để điều chỉnh các tính chất này.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến Tính Chất Gel Nhũ Tương

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gel nhũ tương, bao gồm loại và nồng độ của chất nhũ hóa (whey protein isolate), loại và nồng độ của chất tạo gel (tinh bột khoai tây và ngô), tỷ lệ dầu-nước, và các điều kiện chế biến như nhiệt độ và thời gian. Kích thước hạt nhũ tương cũng là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến độ ổn định và cảm quan của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc điều chỉnh các yếu tố này để tạo ra một gel nhũ tương có tính chất mong muốn.

2.2. Thách thức trong việc Thay thế Margarine bằng Gel Nhũ Tương

Margarine là một sản phẩm có cấu trúc và tính chất đặc biệt, chủ yếu là do hàm lượng chất béo cao. Việc thay thế margarine bằng gel nhũ tương đòi hỏi phải tạo ra một sản phẩm có kết cấu, độ ổn định và cảm quan tương tự, nhưng với hàm lượng chất béo thấp hơn và lợi ích dinh dưỡng cao hơn. Điều này đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của gel nhũ tương, cũng như sử dụng các kỹ thuật chế biến tiên tiến như điều trị siêu âm.

III. Phương pháp Nghiên cứu Tác động của Siêu âm Lên Gel

Nghiên cứu này sử dụng điều trị siêu âm như một phương pháp để cải thiện các tính chất của gel nhũ tương dầu cọ đỏ. Phương pháp siêu âm đã được chứng minh là có tác động đáng kể đến cấu trúc và tính chất của nhiều loại thực phẩm, bao gồm cả nhũ tương. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của tần số siêu âm, cường độ siêu âm và thời gian siêu âm đến các tính chất vật lý, hóa lý và hình thái của gel nhũ tương. Các tính chất này bao gồm độ ổn định, độ nhớt, khả năng giữ nước và cấu trúc vi mô.

3.1. Quy trình Điều Trị Siêu Âm cho Gel Nhũ Tương

Quy trình điều trị siêu âm được thực hiện theo các bước sau: chuẩn bị gel nhũ tương theo công thức nhất định, điều chỉnh các thông số siêu âm (tần số, cường độ, thời gian), và tiến hành điều trị. Sau đó, các mẫu gel nhũ tương được phân tích để đánh giá các tính chất vật lý, hóa lý và hình thái. Sự thay đổi trong cấu trúc gel nhũ tương sẽ được phân tích để xác định hiệu quả của phương pháp.

3.2. Các Phương pháp Phân Tích Gel Nhũ Tương Sau Siêu Âm

Sau khi điều trị siêu âm, các mẫu gel nhũ tương được phân tích bằng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá tác động của siêu âm. Các phương pháp này bao gồm đo độ nhớt, xác định khả năng giữ nước (WHC), đánh giá độ ổn định, và quan sát cấu trúc vi mô bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Các kết quả phân tích này được sử dụng để xác định điều kiện siêu âm tối ưu để cải thiện tính chất của gel nhũ tương.

IV. Kết quả Tác động của Siêu âm đến Tính Chất Gel Nhũ Tương

Kết quả nghiên cứu cho thấy điều trị siêu âm có tác động đáng kể đến các tính chất của gel nhũ tương dầu cọ đỏ. Cụ thể, siêu âm giúp cải thiện độ ổn định của nhũ tương, giảm kích thước hạt nhũ tương, và tăng khả năng giữ nước. Tần số siêu âm, cường độ siêu âm và thời gian siêu âm đều ảnh hưởng đến các tính chất này. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỷ lệ giữa tinh bột khoai tây và tinh bột ngô có ảnh hưởng đến cấu trúc và độ cứng của gel nhũ tương.

4.1. Ảnh hưởng của Siêu âm lên Độ Ổn Định Nhũ Tương

Điều trị siêu âm giúp giảm kích thước hạt nhũ tương, dẫn đến độ ổn định cao hơn. Các giọt dầu nhỏ hơn ít có khả năng kết tụ lại với nhau, giúp ngăn ngừa sự phân tách pha và kéo dài thời gian bảo quản của gel nhũ tương. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm thực phẩm có thời hạn sử dụng dài.

4.2. Ảnh hưởng của Siêu âm lên Khả Năng Giữ Nước WHC

Khả năng giữ nước (WHC) là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết cấu và cảm quan của gel nhũ tương. Điều trị siêu âm giúp tăng WHC bằng cách tạo ra một mạng lưới gel dày đặc hơn, giúp giữ nước tốt hơn. Điều này làm cho gel nhũ tương trở nên mềm mại và ngon miệng hơn.

4.3. Ảnh hưởng của Siêu âm lên Cấu trúc Vi Mô

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) đã được sử dụng để quan sát cấu trúc vi mô của gel nhũ tương sau điều trị siêu âm. Các hình ảnh SEM cho thấy siêu âm giúp tạo ra một mạng lưới gel đồng đều và dày đặc hơn. Điều này giải thích tại sao siêu âm giúp cải thiện độ ổn định và khả năng giữ nước của gel nhũ tương.

V. Ứng dụng Tiềm năng Thay thế Margarine bằng Gel Dầu Cọ Đỏ

Nghiên cứu này kết luận rằng gel nhũ tương dầu cọ đỏ được điều trị siêu âm có tiềm năng thay thế margarine, đặc biệt là trong các sản phẩm giảm chất béo. Với cấu trúc và tính chất được cải thiện, gel nhũ tương có thể cung cấp một lựa chọn thay thế lành mạnh hơn cho margarine, đồng thời tận dụng lợi ích dinh dưỡng của dầu cọ đỏ. Điều này phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện nay, khi người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến các sản phẩm thực phẩm lành mạnh và bền vững.

5.1. So sánh Gel Nhũ Tương với Margarine Thương Mại

Nghiên cứu so sánh các tính chất của gel nhũ tương dầu cọ đỏ với margarine thương mại, bao gồm kết cấu, độ ổn định và cảm quan. Kết quả cho thấy gel nhũ tương có thể đạt được các tính chất tương tự như margarine, đặc biệt là khi được điều trị siêu âm và sử dụng tỷ lệ tinh bột khoai tây và tinh bột ngô phù hợp.

5.2. Ưu điểm của Gel Nhũ Tương Dầu Cọ Đỏ so với Margarine

Gel nhũ tương dầu cọ đỏ có nhiều ưu điểm so với margarine. Nó có hàm lượng chất béo thấp hơn, giàu carotenoid và chất chống oxy hóa, và không chứa trans fat. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn thay thế lành mạnh hơn cho margarine, đặc biệt là cho những người quan tâm đến sức khỏe tim mạch.

VI. Kết luận Tương lai Nghiên cứu Gel Nhũ Tương Dầu Cọ Đỏ Siêu Âm

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng điều trị siêu âm là một phương pháp hiệu quả để cải thiện các tính chất của gel nhũ tương dầu cọ đỏ. Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm giảm chất béo và giàu dinh dưỡng, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng. Nghiên cứu cũng mở ra các hướng nghiên cứu mới về ứng dụng của siêu âm trong chế biến thực phẩm.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo về Tối Ưu Hóa Siêu Âm

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số siêu âm (tần số, cường độ, thời gian) để đạt được các tính chất mong muốn của gel nhũ tương. Ngoài ra, cần nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của siêu âm đến cấu trúc vi mô và tính chất cảm quan của sản phẩm.

6.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Khác của Gel Nhũ Tương Dầu Cọ Đỏ

Ngoài việc thay thế margarine, gel nhũ tương dầu cọ đỏ còn có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, chẳng hạn như sản xuất các sản phẩm dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm chức năng. Các nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá các ứng dụng này và phát triển các sản phẩm mới có giá trị gia tăng cao.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu tiêu thụ thực phẩm lành mạnh đang thúc đẩy mạnh mẽ xu hướng thay thế chất béo bão hòa và chất béo chuyển hóa (trans-fat) trong chế độ ăn uống hằng ngày. Bơ thực vật thương mại (margarine) truyền thống thường chứa hàm lượng chất béo cao vượt mức 80%, đi kèm nhiều rủi ro về bệnh tim mạch và xơ vữa động mạch. Trước thực trạng đó, nghiên cứu phát triển gel nhũ tương dầu cọ đỏ (Red Palm Olein - RPO) nổi lên như một giải pháp đột phá. Dầu cọ đỏ tự nhiên sở hữu giá trị sinh học vượt trội với hàm lượng carotenoid đạt từ 600 đến 750 ppm và vitamin E (đặc biệt là tocotrienol) đạt từ 717 đến 863 ppm, mang lại khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ.

Luận văn tập trung giải quyết bài toán tạo cấu trúc gel bền vững cho hệ nhũ tương dầu trong nước (O/W) nhằm thay thế bơ thực vật mà không cần sử dụng phụ gia tổng hợp độc hại. Mục tiêu cụ thể là đánh giá tác động của nồng độ và tỷ lệ phối trộn giữa tinh bột khoai tây và tinh bột bắp, kết hợp với xử lý sóng siêu âm đến các đặc tính vật lý, lưu biến, vi cấu trúc và độ ổn định bảo quản trong 30 ngày. Đề tài được thực hiện trong năm 2024 tại Phòng thí nghiệm Dầu và Chất béo thuộc Đại học Putra Malaysia phối hợp cùng Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi mở ra hướng sản xuất thực phẩm phết ít béo, giúp cắt giảm hơn 70% lượng chất béo bão hòa nhưng vẫn bảo toàn trọn vẹn hoạt tính dinh dưỡng quý giá.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng thuyết cấu trúc gel nhũ tương (Emulsion Gel Theory) và thuyết tương tác cộng hưởng giữa protein và polysaccharide. Gel nhũ tương được định nghĩa là hệ thống keo phức hợp bao gồm các giọt dầu phân tán trong pha nước liên tục, được bao bọc bởi chất nhũ hóa và giữ chặt trong mạng lưới không gian ba chiều của hydrogel. Đề tài vận dụng lý thuyết hồ hóa và thoái hóa tinh bột: khi gia nhiệt đến 90 °C, hạt tinh bột hút nước trương nở tối đa, giải phóng amylose và amylopectin để hình thành khung đỡ cơ học. Trong đó, tinh bột khoai tây chứa 70-80% amylopectin tạo độ nhớt cao, còn tinh bột bắp chứa 20-25% amylose hỗ trợ tạo gel cứng chắc.

Ngoài ra, thuyết xâm thực sóng siêu âm (Acoustic Cavitation Theory) được ứng dụng nhằm biến tính cấu trúc vật lý của hệ gel. Khi sóng siêu âm tần số trên 20 kHz truyền qua môi trường lỏng, các bọt khí vi mô hình thành, dao động và sụp đổ dữ dội, tạo ra các vi dòng chảy cục bộ và ứng suất trượt cực lớn. Cơ chế này phá vỡ các khối tinh bột kết tụ, giảm kích thước giọt dầu và phân tán đều đạm whey cô lập (Whey Protein Isolate - WPI) lên bề mặt liên pha, tạo nên mạng lưới gel đồng nhất.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu chuẩn hóa gồm dầu cọ đỏ tinh khiết, tinh bột khoai tây, tinh bột bắp thương mại và WPI chất lượng cao (BiPRO, Davisco). Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết kế toàn diện với 15 công thức phối trộn ở 3 mức nồng độ tinh bột tổng (10%, 15%, 20%) và 5 tỷ lệ khoai tây:bắp (0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0), thực hiện lặp lại tối thiểu 2 đến 3 lần để đảm bảo tính đại diện thống kê. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát được áp dụng cho toàn bộ các mẻ phối trộn.

Quy trình chế tạo gồm các bước: hòa tan 2% khối lượng WPI trong nước cất ở tốc độ 750 vòng/phút qua đêm, phối trộn dung dịch WPI với dầu cọ đỏ theo tỷ lệ khối lượng 9:1 bằng máy đồng hóa cắt cao ở tốc độ 7000 vòng/phút trong 5 phút. Hỗn hợp tiếp tục được đồng hóa áp suất cao ở 500 bar qua 3 chu kỳ để tạo nhũ tương thô mịn. Sau khi bổ sung tinh bột, mẫu được gia nhiệt hồ hóa ở 90 °C trong 15 phút và xử lý siêu âm đầu phát công suất 700 W trong 15 phút. Độ ổn định bảo quản được theo dõi trong 30 ngày ở 4 °C và 25 °C.

Các phương pháp phân tích gồm: đo khả năng giữ nước (WHC) qua ly tâm 8000 x g trong 15 phút, đo hoạt độ nước qua cảm biến hiện đại, phân tích cấu trúc cơ học (độ cứng, độ dẻo, độ phết) bằng máy TA-XT Plus, và quan sát vi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử quét SEM (JSM-IT100) ở điện thế gia tốc 15 kV với độ phóng đại 250 lần. Toàn bộ dữ liệu được xử lý phương sai một yếu tố (ANOVA) và kiểm định sâu Tukey (p < 0.05) trên phần mềm Minitab 17.1.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thực nghiệm cho thấy xử lý siêu âm kết hợp nồng độ tinh bột tối ưu tạo ra bước ngoặt lớn về đặc tính cơ lý của gel:

Thứ nhất, khả năng giữ nước (WHC) của gel nhũ tương tăng vọt đạt mức tối đa 100.00% ở tất cả các tỷ lệ tinh bột tại nồng độ 15% và 20% sau khi xử lý siêu âm. Con số này vượt trội hoàn toàn so với mức 84.03% đến 95.00% ở các mẫu nồng độ 10% không đạt độ liên kết hoàn hảo.

Thứ hai, trong thử nghiệm độ ổn định bảo quản suốt 30 ngày ở nhiệt độ 4 °C, hai công thức 15% tinh bột (tỷ lệ 25 khoai tây : 75 bắp) và 20% tinh bột (tỷ lệ 25 khoai tây : 75 bắp) duy trì xuất sắc mức WHC 100.00%, không xảy ra hiện tượng tách nước hay biến dạng hình học khi dốc ngược ống nghiệm. Ngược lại, ở nhiệt độ 25 °C, WHC của hai mẫu sụt giảm nghiêm trọng lần lượt chỉ còn 14.21% và 15.85%.

Thứ ba, phân tích cấu trúc kết cấu cho thấy công thức 20% tinh bột với tỷ lệ 25 khoai tây : 75 bắp sau siêu âm đạt độ cứng, độ đàn hồi và công cắt tương đương gần như tuyệt đối với mẫu bơ thực vật thương mại Planta dùng làm đối chứng.

Thứ tư, ảnh chụp vi cấu trúc SEM xác nhận sóng siêu âm 700 W đã triệt tiêu hoàn toàn các vết nứt vi mô và túi khí lớn, tạo nên ma trận tổ ong đồng nhất với các giọt dầu RPO được bao gói chặt chẽ trong mạng protein - tinh bột.

Thảo luận kết quả

Khi biểu diễn dữ liệu thực nghiệm qua biểu đồ biến thiên WHC và bảng so sánh các chỉ số lưu biến cơ học, ta thấy rõ xu hướng phụ thuộc phi tuyến tính giữa nồng độ tinh bột và độ bền cấu trúc. Nguyên nhân khiến WHC đạt 100.00% ở nồng độ 15% và 20% là do năng lượng cơ hóa từ sóng siêu âm đã phá vỡ các khối tinh bột kết tụ, hỗ trợ quá trình giải phóng chuỗi polyme tự do để liên kết chéo với protein whey. Mạng lưới liên kết hydro dày đặc này tạo nên lực mao dẫn cực mạnh, khóa chặt các phân tử nước tự do bên trong cấu trúc gel.

Tỷ lệ 25 khoai tây : 75 bắp tạo ra sự cân bằng hoàn hảo: hàm lượng amylopectin vừa đủ từ tinh bột khoai tây cung cấp độ mềm mượt và khả năng trương nở, trong khi amylose dồi dào từ tinh bột bắp đóng vai trò tạo khung định hình, ngăn ngừa hiện tượng chảy nhão. So sánh với các nghiên cứu trước đây về gel nhũ tương protein đậu nành hoặc bơ hạt mỡ, gel dầu cọ đỏ xử lý siêu âm có độ bền liên pha cao hơn đáng kể. Tuy nhiên, hoạt độ nước ban đầu đo được ở mức xấp xỉ 1.0 giải thích vì sao mẫu bảo quản ở 25 °C sau 30 ngày bị vi sinh vật tấn công gây thoái hóa gel, khẳng định sản phẩm bắt buộc phải được bảo quản lạnh ở 4 °C hoặc cần bổ sung các chất kiểm soát hoạt độ nước tự nhiên trong giai đoạn hoàn thiện.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ và thúc đẩy đưa sản phẩm gel nhũ tương dầu cọ đỏ vào thực tiễn sản xuất công nghiệp, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

Thứ nhất, tối ưu hóa công thức nhằm hạ hoạt độ nước. Phòng Nghiên cứu và Phát triển (R&D) tại các doanh nghiệp thực phẩm cần phối trộn thêm các chất giữ ẩm sinh học tự nhiên như glycerol hoặc maltodextrin thực vật, đặt mục tiêu kéo giảm hoạt độ nước từ mức 1.0 hiện tại xuống dưới 0.85 trong vòng 6 đến 12 tháng tới, từ đó hạn chế tối đa nguy cơ nhiễm nấm mốc.

Thứ hai, nâng cấp quy trình xử lý siêu âm liên tục quy mô pilot. Đội ngũ kỹ sư công nghệ chế biến cần chuyển đổi từ hệ thống siêu âm mẻ sang thiết bị siêu âm dòng chảy liên tục với dải công suất 1000 đến 1500 W. Mục tiêu là rút ngắn thời gian xử lý xuống dưới 5 phút mỗi mẻ và tiết kiệm 20% chi phí năng lượng trong giai đoạn 12 đến 18 tháng.

Thứ ba, bổ sung hệ chất kháng khuẩn và chống oxy hóa tự nhiên. Các viện nghiên cứu công nghệ sinh học thực phẩm nên thử nghiệm tích hợp tinh dầu tự nhiên hoặc màng bao nano chitosan để kéo dài thời hạn bảo quản ở nhiệt độ phòng 25 °C từ dưới 30 ngày lên trên 90 ngày, hoàn thành trong vòng 6 tháng.

Thứ tư, chuẩn hóa dây chuyền sản xuất bơ thực vật thế hệ mới. Các doanh nghiệp chế biến dầu thực vật cần phối hợp với cơ quan kiểm định thực phẩm thiết lập quy chuẩn kỹ thuật cơ sở cho dòng sản phẩm phết thay thế margarine, hướng đến mục tiêu giảm 70% chất béo bão hòa và loại bỏ 100% trans-fat trong lộ trình 1 đến 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng sâu rộng cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

Nhóm thứ nhất là các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm và Kỹ thuật Hóa học. Luận văn cung cấp khung phương pháp luận chuẩn xác về kỹ thuật đồng hóa áp suất cao 500 bar kết hợp siêu âm 700 W và phân tích vi cấu trúc SEM.

Nhóm thứ hai là các chuyên gia R&D tại các tập đoàn sản xuất dầu thực vật, bơ và sốt phết. Tài liệu này cung cấp công thức mẫu với tỷ lệ phối trộn tinh bột 20% (25 khoai tây : 75 bắp) có thể áp dụng trực tiếp để phát triển dòng sản phẩm bơ thực vật chức năng ít béo.

Nhóm thứ ba là các chuyên gia dinh dưỡng và nhà phát triển thực phẩm thuần chay, thực phẩm cho người tim mạch. Đề tài mở ra giải pháp khai thác nguồn vi chất carotenoid và vitamin E tự nhiên từ dầu cọ đỏ nhằm cải thiện chất lượng bữa ăn cho người bệnh.

Nhóm thứ tư là các kỹ sư vận hành công nghệ chế biến thực phẩm phi nhiệt. Luận văn là tài liệu tham khảo thực tế về cơ chế xâm thực sóng siêu âm trong việc cải thiện độ đồng nhất và khả năng giữ nước của hệ keo sinh học.

Câu hỏi thường gặp

Sóng siêu âm đóng vai trò cốt lõi như thế nào trong việc hình thành gel nhũ tương?
Sóng siêu âm công suất 700 W trong 15 phút tạo ra hiện tượng xâm thực mạnh, bẻ gãy các liên kết kết tụ của hạt tinh bột và giảm kích thước giọt dầu cọ đỏ. Quá trình này giúp đạm whey WPI phân tán đồng đều hơn, hình thành mạng lưới hydrogel tổ ong bền vững có khả năng giữ nước tuyệt đối 100.00%.

Tại sao công thức 20% tinh bột với tỷ lệ 25 khoai tây : 75 bắp được đánh giá tối ưu nhất?
Công thức này tạo ra sự dung hòa hoàn hảo giữa độ đàn hồi và khả năng phết mịn. Tinh bột khoai tây cung cấp độ mềm và dẻo, trong khi tinh bột bắp gia cố độ cứng vững cấu trúc. Kết quả kiểm tra trên máy TA-XT Plus cho thấy các chỉ số cơ học của mẫu này tương đồng nhất với bơ thực vật thương mại Planta.

Gel nhũ tương dầu cọ đỏ có thể bảo quản ổn định ở nhiệt độ phòng không?
Ở nhiệt độ 25 °C, gel bị suy giảm cấu trúc nghiêm trọng sau 30 ngày, khiến khả năng giữ nước giảm từ 100.00% xuống 15.85% và phát sinh nấm mốc do hoạt độ nước ban đầu đạt mức 1.0. Do đó, sản phẩm bắt buộc phải được bảo quản lạnh ở 4 °C hoặc cần bổ sung chất bảo quản tự nhiên.

Dầu cọ đỏ mang lại những lợi ích vượt trội nào so với dầu cọ tinh luyện thông thường?
Dầu cọ đỏ được chiết xuất bằng công nghệ dịu nhẹ, giữ lại tới 80% hàm lượng vi chất tự nhiên với 600 đến 750 ppm carotenoid (tiền vitamin A) và 717 đến 863 ppm vitamin E (tocotrienol). Các hoạt chất này mang lại màu vàng đỏ tự nhiên hấp dẫn và khả năng chống oxy hóa vượt trội cho sản phẩm.

Khả năng giữ nước (WHC) của hệ gel được đo lường bằng phương pháp nào?
Mẫu gel 2.5 g được đưa vào ống ly tâm chuyên dụng và quay ly tâm ở tốc độ 8000 x g trong 15 phút bằng thiết bị chuyên dụng. Lượng ẩm tách ra được thấm khô bằng giấy lọc, sau đó tính toán tỷ lệ phần trăm khối lượng nước còn giữ lại trong cấu trúc so với hàm lượng nước ban đầu.

Kết luận

Luận văn đã chứng minh tính khả thi vượt trội của việc ứng dụng gel nhũ tương dầu cọ đỏ làm giải pháp thay thế hoàn hảo cho bơ thực vật truyền thống:

• Làm chủ quy trình chế tạo gel nhũ tương O/W kết hợp đồng hóa áp suất cao 500 bar và xử lý siêu âm 700 W.
• Xác định công thức tối ưu tại nồng độ 20% tinh bột với tỷ lệ 25% tinh bột khoai tây và 75% tinh bột bắp, đạt độ phết và cảm quan tương đương margarine thương mại.
• Đạt khả năng giữ nước tuyệt đối 100.00% và duy trì độ ổn định vi cấu trúc hoàn hảo suốt 30 ngày ở điều kiện bảo quản lạnh 4 °C.
• Cung cấp giải pháp thực phẩm phết bảo vệ sức khỏe, cắt giảm hơn 70% chất béo bão hòa, không chứa trans-fat và giàu chất chống oxy hóa tự nhiên.
• Đặt nền móng khoa học vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ sóng siêu âm trong kỹ nghệ biến tính hệ keo sinh học phức hợp protein - polysaccharide.

Trong 6 đến 12 tháng tới, các hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung hạ hoạt độ nước và mở rộng quy mô sản xuất thử nghiệm. Các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất thực phẩm hãy kết nối và ứng dụng ngay kết quả nghiên cứu này nhằm tiên phong thương mại hóa các dòng sản phẩm bơ thực vật thế hệ mới vì sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY Faculty of Chemical Engineering and Food Technology RED PALM OLEIN EMULSION GELS: THE IMPACT OF ULTRASOUND TREATMENT ON THE PHYSICAL, RHEOLOGICAL, AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES AND THEIR POTENTIAL AS MARGARINE REPLACEMENTS A Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for admission to the degree of Bachelor of Engineering in Food Technology By Student: Luong Thi Thu Ha Supervisors: Prof. Tan Chin Ping Dr. Tan Tai Boon Assoc. Kha Chan Tuyen Wy Ho Chi Minh City, 2024 i MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY Faculty of Chemical Engineering and Food Technology RED PALM OLEIN EMULSION GELS: THE IMPACT OF ULTRASOUND TREATMENT ON THE PHYSICAL, RHEOLOGICAL, AND MORPHOLOGICAL PROPERTIES AND THEIR POTENTIAL AS MARGARINE REPLACEMENTS A Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for admission to the degree of Bachelor of Engineering in Food Technology By Student: Luong Thi Thu Ha Supervisors: Prof.

Tan Chin Ping Dr. Tan Tai Boon Assoc. Kha Chan Tuyen Ho Chi Minh City, 2024 ACKNOWLEDGEMENT First, I would like to express my sincere gratitude to Prof. Tan Chin Ping, Dr.

Tan Tai Boon, my supervisors at UPM, and Assoc. Kha Chan Tuyen, my supervisor at Nong Lam University, for their unwavering support, guidance, and valuable insights throughout my research journey. No matter where and when, you were always there whenever I needed guidance or had a question about the research or writing. I would also like to express my appreciation to the Faculty of Food Science and Technology, Nong Lam University and Universiti Putra Malaysia, for giving me the chance to gain valuable practical experience during my time at UPM.

In addition, I would like to express my gratitude to the faculty members, researchers, and fellow students in Fats and Oil Laboratory at UPM. Their support and guidance, particularly from Dr. Khor Yih Phing, Liann, Ming Yang, Somayeh Gholivand, Thong Shuen, Khai Yi, Atikah, Watah, Syazwana who have generously shared their expertise and helped in dealing with the instruments and equipment. Your assistance was instrumental in completing my thesis.

Finally, I would like to express my sincere gratitude to my family and friends for their constant support, patience, and unwavering belief in my capabilities. I am incredibly thankful for the support and presence of those who have encouraged me throughout this academic journey. Their unwavering support has been the fuel that has kept me going. Sincerely, Luong Thi Thu Ha il ABSTRACT In this research, the effect of ultrasound treatment on red palm olein emulsion gels was studied.

Whey protein isolate (WPI) and starches (potato and corn) were utilized as emulsifier and gelling agent, respectively. The properties of emulsion gels formed using three different starch concentrations (10%, 15%, and 20%) were examined. These include gel appearance, water-holding capacity (WHC), water activity, and texture.05) improved gel stability, with higher starch concentrations resulting in denser networks and enhanced water retention. The two best-performing samples (15%25PS:75CS and 20%25PS:75CS) that closely resembled commercial margarine (as control sample), were selected for further storage testing.

These samples were subjected to the aforementioned analyses along with scanning electron microscope (SEM) analysis on the first day, with results compared to that of control sample. Subsequently, the samples were stored at both 4°C and 25°C for 30 days, and all tests were repeated to observe changes over time. After the storage period, the 20%25PS:75CS sample was found to closely resemble commercial margarine, especially in terms of its morphology. This comprehensive study highlighted the potential of red palm olein emulsion gel as a substitute for commercial margarine, shedding light on its suitability and understanding the factors influencing its textural properties.

Keyword: Oil-in-water (O/W); Plant-based alternatives; Ultrasonication; Potato starch; Corn starch ill TABLE OF CONTENT ACKNOWLEDGEMENT. - S-L SH re il ABSTRACT qiytosrvesernoontTHGHDEIHGHCEHUIEESDDDUHEEEMPHEHOHENEEBISIGHEDG.VESSESAOSEiSEPiriqpEoteSiflianpvf@l iti LIST OF TABLES vsenccansmeenmnemenmens setae Eee vi LIST OF FIGURES 111. vil LIST OF ABBREVIATIONS .ccccccecceceecceseeseeesecseceeeseceeceeceeeeeeeceeceeceeeeeeeens VI LIST OF SY MHO Dan rinetiioiiiidiotidisgttl0agiabiitdgsotuEt0fiusolbiflgsisoi400nassia ix CHAPTER 1.- Ác SH HH key 1 1.1 LO CUC HOD er en veccsoussressanncesuarsves mn eenvennareese ma mmenennnareeceuremnmumeannenaeerseuemneeere | L2 Ue ee ee ee rer 3 L3 OD] CCV ES cscestesccsnen ceaneuneeresnesenammmennnne eure anacnenmenvennesenmnmecmarweness 3 CHAPTER 2.