MỞ ĐẦU Tinh dầu bưởi mang nhiều đặc tính có lợi, chẳng hạn như tác dụng chống viêm, kháng khuẩn, giảm căng thẳng, chống oxy hóa,. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm mỹ phẩm, thực phẩm, dược phẩm. Tuy nhiên, với đặc tính dễ bay hơi vốn có của tinh dầu đã đặt ra những thách thức về tính ổn định và sự bảo quản. Do đó, việc nghiên cứu kỹ thuật vi bao có thể khắc phục vấn đề trên.
Từ đó, nâng cao thời gian sử dụng của tinh dầu. Đồng thời, vi bao còn giúp bảo vệ các hợp chất hoạt tính sinh học của tinh dầu khỏi các yếu tố môi trường như ánh sáng, độ ẩm, oxy, nhiệt độ,… Việc vi bao tinh dầu cũng cho phép giải phóng tinh dầu có kiểm soát và hiệu quả. Hiện nay, với sự gia tăng đáng kể về nhu cầu sử dụng các sản phẩm có tính thân thiện với môi trường, việc sử dụng mủ trôm và đậu nành làm nguyên liệu để vi bao vô cùng phù hợp. Mủ trôm là nguồn tài nguyên tái tạo, dồi dào, được trồng nhiều ở Hậu Giang, Vĩnh Long, Bến Tre,… và vẫn chưa được khai thác triệt để.
Trong khi đó, đậu nành là một nguyên liệu phổ biến, chi phí thấp, không gây độc hại. Việc sử dụng những nguyên liệu này sẽ góp phần giảm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp xanh. Vì thế, trong nghiên cứu này, tôi dùng phương pháp vi bao đông tụ và phương pháp dùng phức của các polymerr đa điện tích. Dựa trên đặc tính của protein đậu nành và mủ trôm thủy phân, tôi chọn polycation là protein đậu nành và polyanion là mủ trôm thủy phân.
Vì vậy, việc thực hiện đề tài nghiên cứu “Vi bao tinh dầu bưởi bằng phức đa điện tích giữa protein đậu nành và mủ trôm thủy phân” nhằm mục đích tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, kết hợp với hóa chất dễ tìm và sự hỗ trợ của thiết bị máy móc trong phòng thí nghiệm để tạo ra bột vi bao tinh dầu bưởi an toàn, thân thiện với môi trường, nâng cao tính ổn định và kéo dài thời gian sử dụng. Đồng thời, thúc đẩy mở rộng ứng dụng của tinh dầu trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm. Tổng quan tình hình nghiên cứu, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1. Mục tiêu đề tài Vi bao tinh dầu bưởi bằng phức đa điện giữa protein đậu nành và mủ trôm thủy phân.
Từ đó, đánh giá một số tính chất của hạt vi bao và ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình vi bao. Nội dung nghiên cứu Đề tài “Vi bao tinh dầu bưởi bằng phức đa điện giữa protein đậu nành và mủ trôm thủy phân” gồm các nội dung nghiên cứu như sau: ● Điều chế mủ trôm thủy phân (HKG) và protein đậu nành cô lập (SPI). ● Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo phức SPI:HKG: sự thay đổi pH, tỉ lệ phối trộn giữa hai polymer. ● Điều chế bột vi bao tinh dầu bưởi bằng phức đa điện giữa protein đậu nành và mủ trôm thủy phân.
● Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bột vi bao: tốc độ khuấy, nồng độ chất nhũ hóa Tween 80, tỉ lệ giữa vỏ và nhân, phương pháp sấy. ● Đánh giá hiệu suất vi bao tinh dầu bưởi và tính chất của bột vi bao: Độ trương, độ tan, khả năng hút ẩm, độ ẩm, hình thái hạt, màu sắc. ● Tiến hành đo phổ hồng ngoại (FTIR) nhằm xác định sự tương tác giữa các nhóm chức SPI, HKG đến sự hình thành phức và bột vi bao tinh dầu ● Khảo sát mức độ giải phóng tinh dầu trong những môi trường khác nhau. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Phức hợp tĩnh điện hình thành giữa protein đậu nành cô lập và mủ trôm thủy phân.
Bột vi bao tinh dầu bưởi từ phức mủ trôm thủy phân và protein đậu nành cô lập. Phạm vi nghiên cứu: 2 ● Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành phức và đưa ra điều kiện tối ưu để tạo ra phức SPI:HKG. ● Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến bột vi bao tinh dầu bưởi từ phức mủ trôm thủy phân và protein đậu nành cô lập. Đưa ra điều kiện tối ưu nhất để tạo bột vi bao.
● Đánh giá một số tính chất của bột vi bao. ● Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của ngành Công nghệ kĩ thuật Hóa học, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu nhằm xác định điều kiện tối ưu để tạo vi bao tinh dầu bưởi từ phức mủ trôm thủy phân và protein đậu nành cô lập.
Thông qua nghiên cứu này góp phần vào sự đa dạng nguyên liệu protein - gum khác nhau. Ý nghĩa thực tiễn Góp phần làm tiền đề và cơ sở cho những nghiên cứu sau này. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã cho thấy tinh dầu bưởi mang đến nhiều công dụng như chống oxy hóa, hỗ trợ tiêu hóa, hỗ trợ hô hấp, cải thiện da, tóc, thư giãn, giảm căng thẳng,…[1]. Do đó, nó được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như mỹ phẩm dược phẩm và thực phẩm.
Mặc dù tinh dầu có nhiều lợi ích và ứng dụng, nhưng chúng cũng có một số nhược điểm như dễ bay hơi, nhạy cảm với nhiệt độ, pH, dễ bị biến tính dưới tác động của môi trường,. Ngoài ra, tinh dầu có thể gây ngộ độc, kích ứng da nếu sử dụng với nồng độ cao. Vì thế, vi bao tinh dầu là một phương pháp đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi để bảo vệ, ổn định và cải thiện những đặc tính trên. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu vi bao tinh dầu từ nhiều vật liệu khác nhau.
Trong nghiên cứu của Eratte và cộng sự (2014) về vi bao dầu cá bằng phức whey protein cô lập và gôm Arabic giúp dầu có tính ổn định, chống lại quá trình oxy hóa tốt 3 hơn [2]. Ở các tỷ lệ pH và nồng độ phối trộn polymer khác nhau sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả vi bao và kích thước hạt vi bao. Ở nghiên cứu của Pilletti và cộng sự (2019), dầu tỏi được vi bao bằng β - cyclodextrin làm tăng độ ổn định nhiệt độ, độ hòa tan và duy trì đặc tính kháng khuẩn của tinh dầu tỏi [3]. Ngoài ra, việc vi bao còn giúp che dấu hương vị, mùi hương, màu sắc không mong muốn của một số hợp chất trước khi kết hợp chúng vào bất kì thực phẩm nào.
Ví dụ, tinh dầu bưởi và một số tinh dầu có vị đắng và cay nhất định có thể được sử dụng trong thực phẩm mà không làm cho thực phẩm có mùi vị khó chịu. Trong nghiên cứu của Wyspiańska và cộng sự (2019) cho thấy mùi vị khó chịu và màu sắc của isoflavanoid được loại bỏ bằng cách vi bao chúng trong maltodextrin và inulin [4]. Trong nghiên cứu của Dima và cộng sự (2016) đã chỉ ra rằng điều kiện môi trường, thành phần trong vi bao, kích thước hạt, nồng độ pH, nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình giải phóng tinh dầu. Nhiệt độ tăng lên làm tăng khả năng giải phóng tinh dầu và ngược lại.
Ở nhiệt độ 60oC và môi trường có pH = 6.5, phần trăm giải phóng tinh dầu của các hạt vi bao có kích thước siêu nhỏ vượt quá 80% [5]. Ở nghiên cứu vi bao tinh dầu đậu nành và Curcumin bằng phức gelatin và mủ trôm thủy phân của Vinh Tien và cộng sự (2021) cho thấy nồng độ phối trộn polymer, tỉ lệ vỏ:lõi, tốc độ đồng hóa, nồng độ chất nhũ hóa và kỹ thuật sấy khô ảnh hưởng đến chất lượng hạt vi bao, hiệu quả đóng gói và khả năng giải phóng tinh dầu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng nồng độ chất nhũ hóa cho thấy các hạt vi bao nhỏ hơn và đồng nhất hơn. Sự giải phóng curcumin và tinh dầu nhanh hơn khi sử dụng phương pháp sấy thăng hoa và giảm tỷ lệ vỏ nhân [6].
Giới thiệu về cây bưởi Bưởi có tên khoa học là Citrus Maxima Burm.Merr, Citrus Grandis (L.) Osbeck, trong dân gian còn được gọi là bòng, dữu, xú dữu, thuộc họ Rutaceae. Phân loại khoa học của bưởi được thể hiện ở Bảng 1. Bưởi không chỉ là loại trái cây bổ dưỡng quen thuộc đối với người Việt Nam mà còn là vị thuốc quý có nhiều công dụng [8]. Phân loại khoa học của bưởi Tên khoa học Citrus Maxima Burm.Merr, Citrus Grandis (L.) Osbeck Giới Plantae Ngành Magnoliophyta Lớp Magnoliopsida Phân lớp Rosidae Bộ Sapindales Họ Rutaceae Chi Citrus 1.
Nguồn gốc và phân bố Bưởi được cho là có nguồn gốc từ Nam Á và Malaysia. Vào thế kỷ 17, thuyền trưởng Shaddock đã mang hạt của loại quả này từ Quần đảo Malaysia đến Tây Ấn và vì thế, bưởi còn được gọi là Shaddock. Bưởi được trồng nhiều ở các nước như Bangladesh, Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Brazil, Đông Nam Á,… [9]. Phân loại bưởi Hình 1.
Bưởi có 2 loài: bưởi (Citrus grandis) hình 1.1a và bưởi chùm (Citrus paradisi) hình 1. Bưởi chùm có kích thước nhỏ (đường kính khoảng 10 - 20 centimeters), quả có hình tròn hoặc hơi bầu dục, vỏ màu vàng đến hơi hồng. Ruột bưởi đặc, khó bóc, có màu vàng nhạt đến đỏ hồng tùy thuộc vào giống. Có 5 vị từ rất chua đến ngọt nhạt và đắng Bưởi chùm được trồng nhiều ở Hoa Kỳ, Mexico, Israel,… Bưởi chùm là nguồn cung cấp dồi dào vitamin C và các chất dinh dưỡng khác như chất xơ, kali, vitamin A.
Ngoài ra, ruột bưởi chùm có màu hồng là do nó có chứa lycopene, một chất chống oxy hóa có lợi cho sức khỏe. Nó cũng chứa hàm lượng nước cao, là một loại trái cây tươi mát và bổ sung nước [9]. Bưởi (Citrus Grandis) được biết đến với hương vị ngọt, thơm, mọng nước, được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Có kích thước lớn (đường kính khoảng 15 - 25 centimeters), có vỏ dày, màu vàng xanh hoặc xanh, tương đối dễ bóc.
Ở Việt Nam và các quốc gia Đông Nam Á, bưởi chủ yếu được trồng là loại bưởi Citrus Grandis. Bưởi Citrus Grandis là một loại bưởi đa dạng về giống, có nguồn gốc từ việc lai tạo với các loài khác trong họ Citrus. Qua quá trình lai tạo đã tạo ra sự phát triển đa dạng về hình dạng, kích thước và màu sắc. Ở miền Nam có các loại bưởi như bưởi da xanh, bưởi da vàng, bưởi Tân Triều, bưởi ổi, bưởi Năm Roi,.
Quả bưởi thường to, hình dáng đẹp và tròn trịa, có vị ngọt.