Luận văn thạc sĩ: Phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa (Chenopodium quinoa)

Luận văn thạc sĩ phân tích development of drinking product from the quinoa seed chenopodium quinoa, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Le My Hanh
• Người hướng dẫn: Dr. Tran Thi Lan Huong
• Trường học: Vietnam National University of Agriculture
• Chuyên ngành: Food Science and Technology
• Đề tài: Development of Drinking Product From The Quinoa Seed (Chenopodium Quinoa)
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• DECLARATION
• ACKNOWLEDGEMENTS
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• THESIS ABSTRACT
• INTRODUCTION
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. OVERVIEW OF MATERIAL
• 2.1.1. History and distribution
• 2.1.2. Chemical composition of quinoa seed
• 2.1.2.1. Carbohydrate
• 2.1.2.2. Protein
• 2.1.2.3. Lipid
• 2.1.2.4. Vitamin and minerals

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa

Hạt quinoa (Chenopodium quinoa) đã trở thành một nguồn nguyên liệu quý giá trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong việc phát triển các sản phẩm đồ uống. Với giá trị dinh dưỡng cao, quinoa không chỉ cung cấp protein mà còn chứa nhiều vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể. Việc phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng mà còn góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng.

1.1. Lợi ích sức khỏe của hạt quinoa trong đồ uống

Hạt quinoa chứa nhiều protein và axit amin thiết yếu, giúp cải thiện sức khỏe. Nghiên cứu cho thấy, việc tiêu thụ đồ uống từ hạt quinoa có thể hỗ trợ giảm cân và cải thiện tiêu hóa. Hơn nữa, quinoa không chứa gluten, phù hợp cho những người bị dị ứng với gluten.

1.2. Quinoa và dinh dưỡng trong đồ uống

Quinoa là nguồn cung cấp dinh dưỡng phong phú, bao gồm vitamin B, vitamin E và các khoáng chất như sắt, magiê. Những thành phần này không chỉ giúp tăng cường sức khỏe mà còn hỗ trợ quá trình trao đổi chất trong cơ thể.

II. Thách thức trong phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa

Mặc dù hạt quinoa có nhiều lợi ích, việc phát triển sản phẩm đồ uống từ nguyên liệu này cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như chi phí sản xuất cao, sự chấp nhận của người tiêu dùng và quy trình chế biến phức tạp cần được giải quyết để sản phẩm có thể thành công trên thị trường.

2.1. Chi phí sản xuất và nguồn cung hạt quinoa

Chi phí sản xuất đồ uống từ hạt quinoa thường cao hơn so với các loại đồ uống truyền thống. Điều này có thể ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm và khả năng cạnh tranh trên thị trường. Hơn nữa, nguồn cung hạt quinoa vẫn còn hạn chế tại Việt Nam.

2.2. Sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm mới

Người tiêu dùng Việt Nam có thể chưa quen với hương vị và hình thức của đồ uống từ hạt quinoa. Việc giáo dục và quảng bá về lợi ích sức khỏe của sản phẩm là cần thiết để tăng cường sự chấp nhận của thị trường.

III. Phương pháp chế biến đồ uống từ hạt quinoa hiệu quả

Để phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa, các phương pháp chế biến cần được tối ưu hóa. Việc áp dụng công nghệ enzymatic hydrolysis có thể giúp tăng cường hàm lượng đường và cải thiện hương vị của sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, việc điều chỉnh nhiệt độ và thời gian chế biến có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm.

3.1. Công nghệ enzymatic hydrolysis trong chế biến

Công nghệ enzymatic hydrolysis giúp phân giải tinh bột trong hạt quinoa thành đường đơn giản, từ đó tăng cường hương vị và giá trị dinh dưỡng của đồ uống. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các thông số như nồng độ enzyme và nhiệt độ có thể cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm.

3.2. Quy trình sản xuất đồ uống từ hạt quinoa

Quy trình sản xuất đồ uống từ hạt quinoa bao gồm các bước như ngâm, nấu, và lọc. Mỗi bước đều cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn thực phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về đồ uống từ hạt quinoa

Nghiên cứu về đồ uống từ hạt quinoa đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Sản phẩm không chỉ được yêu thích bởi hương vị độc đáo mà còn bởi giá trị dinh dưỡng cao. Các thử nghiệm cảm quan cho thấy, người tiêu dùng đánh giá cao đồ uống từ hạt quinoa, mở ra cơ hội cho việc phát triển sản phẩm này trên thị trường.

4.1. Kết quả thử nghiệm cảm quan sản phẩm

Kết quả từ các thử nghiệm cảm quan cho thấy, đồ uống từ hạt quinoa được người tiêu dùng đánh giá cao về hương vị và độ ngon. Điều này cho thấy tiềm năng lớn cho sản phẩm trong ngành công nghiệp đồ uống.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp thực phẩm

Đồ uống từ hạt quinoa có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, từ các quán cà phê đến các siêu thị. Sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng mà còn góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và tương lai của sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa

Sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa đang mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp thực phẩm. Với những lợi ích sức khỏe và giá trị dinh dưỡng cao, sản phẩm này có thể trở thành một lựa chọn phổ biến cho người tiêu dùng. Tương lai của sản phẩm này phụ thuộc vào việc giải quyết các thách thức hiện tại và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.1. Triển vọng phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa

Triển vọng phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa là rất khả quan. Với sự gia tăng nhận thức về sức khỏe, người tiêu dùng ngày càng tìm kiếm các sản phẩm tự nhiên và bổ dưỡng.

5.2. Định hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai

Nghiên cứu và phát triển sản phẩm đồ uống từ hạt quinoa cần tiếp tục được đẩy mạnh. Việc tìm kiếm các phương pháp chế biến mới và cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xu hướng tiêu thụ đồ uống có nguồn gốc thực vật đang tăng trưởng mạnh mẽ trên toàn cầu nhờ hàm lượng dinh dưỡng cao và không chứa lactose hay cholesterol. Cây diêm mạch (Chenopodium quinoa), một loại giả ngũ cốc có nguồn gốc từ vùng Andes Nam Mỹ với lịch sử canh tác hơn 7.000 năm, đã mở rộng diện tích gieo trồng từ 8 quốc gia vào năm 1980 lên hơn 75 quốc gia vào năm 2014 và tiếp tục phát triển tại hơn 95 quốc gia hiện nay. Tại Việt Nam, giống diêm mạch ngọt Atlas nhập nội đã được khảo nghiệm thành công tại Khoa Nông học thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đạt năng suất sinh khối tốt và hàm lượng protein vượt trội lên đến 14,85% chất khô cùng hàm lượng chất béo 6,29%, cao hơn đáng kể so với gạo (7,5% protein) và ngô (13,4% protein). Tuy nhiên, các sản phẩm chế biến sâu từ hạt diêm mạch tại thị trường trong nước còn rất hạn chế, chủ yếu dừng lại ở dạng hạt thô chưa qua chế biến công nghiệp.

Nhằm đa dạng hóa thị trường đồ uống dinh dưỡng và tạo ra dòng sản phẩm tiện lợi phục vụ người tiêu dùng hiện đại, đề tài nghiên cứu đã xác định các mục tiêu cụ thể: tối ưu hóa quá trình thủy phân tinh bột diêm mạch bằng chế phẩm enzyme Termamyl 120L, xác định chế độ tiệt trùng nhiệt thích hợp để đảm bảo an toàn vi sinh vật, đánh giá mức độ chấp nhận của người tiêu dùng và xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất sữa diêm mạch đóng chai. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Hà Nội trong giai đoạn 2016–2017 trên giống diêm mạch Atlas. Kết quả mang lại ý nghĩa thực tiễn lớn khi thiết lập công thức sản xuất sữa diêm mạch với tỷ lệ nguyên liệu hạt và nước là 1:5, đạt hàm lượng đường khử 83,12 mg/ml, điểm cảm quan màu sắc 8,65/10 và đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu vi sinh theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với nước giải khát QCVN 6-2:2010/BYT.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng ba khung lý thuyết và mô hình khoa học công nghệ thực phẩm hiện đại:

1. Lý thuyết thủy phân tinh bột bằng enzyme nhiệt bền: Quá trình chuyển hóa tinh bột diêm mạch sử dụng enzyme α-amylase vi khuẩn chịu nhiệt (Termamyl 120L từ Bacillus licheniformis). Cơ chế xúc tác là thủy phân ngẫu nhiên các liên kết nội mạch α-D-(1,4)-glucosidic trong chuỗi amylose và amylopectin đã được hồ hóa ở nhiệt độ cao (80–95°C), phá vỡ cấu trúc không gian của hạt tinh bột có kích thước nhỏ (khoảng 2 µm), giảm nhanh độ nhớt của dịch huyền phù và tạo ra các dextrin mạch ngắn cùng đường maltose, glucose dễ tiêu hóa.
2. Phương pháp bề mặt đáp ứng (Response Surface Methodology - RSM): Ứng dụng mô hình thiết kế thực nghiệm Box-Behnken bậc hai nhằm đánh giá tác động đồng thời của ba biến độc lập gồm nồng độ enzyme, nhiệt độ thủy phân và thời gian phản ứng lên ba hàm mục tiêu: hàm lượng đường tổng số, điểm màu sắc và điểm độ đồng nhất cấu trúc.
3. Lý thuyết động học phản ứng sẫm màu phi enzyme (Maillard Reaction): Đánh giá sự tương tác giữa nhóm carbonyl của đường khử tự do sinh ra sau thủy phân và nhóm amin của các acid amin tự do trong điều kiện xử lý nhiệt độ cao (110–121°C), từ đó kiểm soát sự biến tính màu sắc và giữ lại tối đa các acid amin thiết yếu.

Các khái niệm then chốt trong nghiên cứu bao gồm: hồ hóa tinh bột (gelatinization), chỉ số đường tổng số (total sugar content), đánh giá cảm quan thang điểm không cấu trúc (Unstructured Line Scale - ULS) và mức độ ưa thích cảm quan theo thang đo Hedonic 9 điểm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn nguyên liệu chính là hạt diêm mạch giống ngọt Atlas thu hoạch vụ thu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, được làm sạch tạp chất và sấy đối lưu ở 50°C đến độ ẩm cân bằng khoảng 12,28%. Các phụ liệu gồm sữa đặc có đường Vinamilk và hương vani thực phẩm.

Kế hoạch thực nghiệm và cỡ mẫu nghiên cứu được thiết kế chặt chẽ:

• Tối ưu hóa thủy phân enzyme: Bố trí 15 lần chạy thực nghiệm theo mô hình Box-Behnken với 3 mức mã hóa (-1, 0, +1) cho các yếu tố: nồng độ enzyme (0,10% - 0,15% - 0,20%), nhiệt độ (80°C - 90°C - 100°C) và thời gian (40 - 60 - 80 phút). Phương pháp hồi quy đa biến bình phương bé nhất trên phần mềm Design-Expert 10.3 được lựa chọn vì tính chính xác cao trong việc mô hình hóa các tương tác phi tuyến tính phức tạp.
• Xác định chế độ tiệt trùng: Thử nghiệm 12 chế độ nhiệt kết hợp giữa 3 mức nhiệt độ (110°C, 115°C, 121°C) và 4 mốc thời gian (5, 7, 10, 15 phút) trong thiết bị nồi hấp áp lực autoclave.
• Phân tích hóa lý và vi sinh: Định lượng protein bằng phương pháp Kjeldahl, lipid bằng phương pháp Soxhlet, acid amin bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), đường khử bằng phương pháp quang phổ so màu DNS cải tiến với thuốc thử 3,5-dinitrosalicylic acid. Chỉ tiêu vi sinh được phân tích tại Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia theo các tiêu chuẩn TCVN 4884:2005, TCVN 8275-1:2010 và TCVN 6848:2007.
• Đánh giá cảm quan: Sử dụng hội đồng gồm 10 chuyên viên đã qua đào tạo cho phương pháp ULS (thang đo chiều dài 100 mm) để đánh giá màu sắc và độ đồng nhất; đồng thời khảo sát thị hiếu trên cỡ mẫu 60 người tiêu dùng ngẫu nhiên chưa qua huấn luyện trên thang đo 9 mức độ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận bốn phát hiện cốt lõi với các thông số định lượng rõ ràng:

1. Thành phần dinh dưỡng và hồ sơ acid amin hoàn hảo của nguyên liệu: Hạt diêm mạch Atlas chứa 14,85% protein, 6,29% lipid, 52,1% tinh bột và 12,28% độ ẩm. Phân tích HPLC cho thấy sự hiện diện đầy đủ của 10 acid amin thiết yếu. Trong đó, acid glutamic chiếm tỷ lệ cao nhất với 21,20 g/100g protein, acid aspartic đạt 10,03 g/100g protein, leucine đạt 8,15 g/100g protein và đặc biệt là lysine đạt 6,10 g/100g protein – cao hơn vượt bậc so với các loại ngũ cốc truyền thống và đáp ứng vượt mức khuyến nghị của FAO/WHO cho mọi lứa tuổi.
2. Thông số tối ưu hóa quá trình thủy phân bằng enzyme: Mô hình toán học bậc hai biểu diễn mức độ tương quan đạt hệ số xác định R² = 0,9401 đối với điểm độ đồng nhất và R² = 0,9474 đối với điểm màu sắc. Điểm tối ưu đa mục tiêu được xác định tại nồng độ enzyme Termamyl 0,12%, nhiệt độ thủy phân 91,9°C và thời gian 69,6 phút. Kết quả kiểm chứng thực nghiệm đạt hàm lượng đường tổng số 83,12 mg/ml (gần sát giá trị dự đoán 83,56 mg/ml), điểm màu sắc đạt 8,65/10 và điểm độ đồng nhất đạt 8,29/10.
3. Chế độ tiệt trùng nhiệt bảo tồn chất lượng cảm quan và vi sinh: Ở chế độ tiệt trùng 110°C trong 10 phút, tổng số vi sinh vật hiếu khí giảm mạnh từ 95 CFU/ml (ở 5 phút) xuống còn 68 CFU/ml (thấp hơn nhiều so với giới hạn tối đa 100 CFU/ml); tổng số nấm men, nấm mốc giảm từ 11 CFU/ml xuống 5 CFU/ml (giới hạn 10 CFU/ml); coliform giảm xuống 5 CFU/ml (giới hạn 10 CFU/ml). Các vi sinh vật gây bệnh gồm Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Escherichia coli, Streptococcus faecalis và Pseudomonas aeruginosa hoàn toàn không phát hiện (dưới ngưỡng phát hiện 1 CFU/ml).
4. Mức độ ưa chuộng của người tiêu dùng đối với sản phẩm: Khảo sát trên 60 người tiêu dùng cho thấy 67% đánh giá thích sản phẩm sữa diêm mạch (điểm từ 6 đến 9 trên thang Hedonic). Đáng chú ý, tỷ lệ đánh giá "rất thích" (like very much) của sữa diêm mạch đạt tới 28%, cao gấp 3 lần so với sản phẩm sữa gạo thương mại của Hàn Quốc (chỉ đạt 9,5%). Điểm ưa thích trung bình đạt 6,22/9 điểm, tương đương với sữa gạo Hàn Quốc (6,40/9 điểm) với sai khác không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05).

Thảo luận kết quả

Quá trình thủy phân bằng enzyme cho thấy nhiệt độ là yếu tố có tác động mạnh nhất đến sự gia tăng hàm lượng đường khử, thể hiện qua ảnh hưởng tuyến tính âm (p < 0,001) và bậc hai (p < 0,05). Ở nhiệt độ dưới 80°C, enzyme chưa đạt hoạt lực tối đa; trong khi vượt quá 95°C, enzyme bắt đầu bị vô hoạt nhiệt một phần. Ngược lại, thời gian thủy phân lại là yếu tố chi phối mạnh mẽ nhất đến điểm màu sắc và độ đồng nhất cấu trúc (p < 0,01). Sự phối hợp giữa nồng độ enzyme 0,12% và thời gian xấp xỉ 70 phút giúp cắt mạch tinh bột triệt để, hạn chế hiện tượng tách pha huyền phù sau này.

       Mô hình hóa động học biến đổi màu sắc và vi sinh theo chế độ nhiệt:
  ┌─────────────────────────┐         ┌─────────────────────────┐
  │  Tiệt trùng 110°C/10p   │         │  Tiệt trùng 121°C/15p   │
  ├─────────────────────────┤         ├─────────────────────────┤
  │ Điểm màu: 8,66/10 (Sáng)│   >>>   │ Điểm màu: 3,21/10 (Tối) │
  │ Vi sinh: 68 CFU/ml      │         │ Maillard phản ứng mạnh  │
  │ Chuẩn QCVN 6-2:2010/BYT │         │ Mất acid amin thiết yếu │
  └─────────────────────────┘         └─────────────────────────┘

Dữ liệu thực nghiệm được minh họa trực quan thông qua đồ thị bề mặt đáp ứng 3D (Response Surface Plots) thể hiện điểm cực đại của hàm mục tiêu và biểu đồ phân bố tần suất ưa thích dạng cột so sánh trực tiếp với sữa gạo thị trường. Về mặt nhiệt phân tiệt trùng, khi nhiệt độ tăng từ 110°C lên 121°C, điểm màu sắc sụt giảm nghiêm trọng từ 8,75 xuống còn 3,21 điểm do phản ứng Maillard xảy ra mãnh liệt giữa đường khử và nhóm amin tự do, tạo thành các hợp chất melanoidin màu nâu sẫm và phá hủy các acid amin nhạy cảm nhiệt. Vì vậy, lựa chọn chế độ 110°C trong 10 phút là giải pháp dung hòa tối ưu, vừa vô trùng thương mại vừa giữ được màu trắng sữa tự nhiên đặc trưng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được, bốn nhóm giải pháp hành động cụ thể được đề xuất nhằm đưa sản phẩm vào ứng dụng thực tế:

1. Chuẩn hóa quy trình công nghệ chế biến trên quy mô pilot:
   • Hành động: Chuyển giao và lắp đặt hệ thống thiết bị chế biến bán tự động công suất 500 lít/ngày, áp dụng chính xác các thông số kỹ thuật tối ưu: tỷ lệ phối trộn hạt và nước 1:5, hồ hóa 80°C trong 10 phút, thủy phân bằng enzyme Termamyl 0,12% ở 91,9°C trong 69,6 phút, phối chế 5% sữa đặc và 0,05% hương vani, tiệt trùng ở 110°C trong 10 phút.
   • Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp chế biến thực phẩm phối hợp cùng nhóm nghiên cứu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
   • Thời gian thực hiện: Hoàn thành trong vòng 6 đến 12 tháng.
   • Chỉ số mục tiêu: Đạt hiệu suất thu hồi sản phẩm trên 88%, giảm tổn thất dinh dưỡng dưới 5%.
2. Nghiên cứu cải thiện độ ổn định hệ nhũ tương và kéo dài hạn sử dụng:
   • Hành động: Thử nghiệm bổ sung các hệ chất ổn định hydrocolloid tự nhiên có nguồn gốc thực vật như gum xanthan hoặc pectin với nồng độ từ 0,05% đến 0,1% nhằm ngăn chặn hiện tượng sa lắng tinh bột mịn và tách lớp béo trong quá trình lưu kho.
   • Chủ thể thực hiện: Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Thực phẩm.
   • Thời gian thực hiện: Triển khai trong 9 tháng.
   • Chỉ số mục tiêu: Đảm bảo độ bền phân tán trên 95% sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt độ phòng (25–30°C).
3. Mở rộng vùng nguyên liệu diêm mạch đạt chuẩn tại các địa phương:
   • Hành động: Ký kết hợp đồng liên kết sản xuất bao tiêu giống diêm mạch ngọt Atlas với các hợp tác xã nông nghiệp tại các vùng có điều kiện khí hậu phù hợp như An Giang, Quảng Trị và Hà Nội.
   • Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp sản xuất phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh.
   • Thời gian thực hiện: Giai đoạn 2026–2027.
   • Chỉ số mục tiêu: Mở rộng diện tích canh tác lên 50 hecta, kiểm soát độ ẩm hạt thô đạt dưới 14% và tạp chất dưới 0,5%.
4. Xây dựng chiến lược truyền thông và định vị thương hiệu sản phẩm dinh dưỡng:
   • Hành động: Thực hiện các chiến dịch truyền thông quảng bá về lợi ích sức khỏe của sữa diêm mạch (giàu protein hoàn hảo, không cholesterol, không lactose, giàu acid béo không no omega-3 và omega-6).
   • Chủ thể thực hiện: Bộ phận Marketing doanh nghiệp kết hợp với Hội Dinh dưỡng Việt Nam.
   • Thời gian thực hiện: Triển khai liên tục trong 12 tháng đầu ra mắt sản phẩm.
   • Chỉ số mục tiêu: Đạt tỷ lệ nhận biết thương hiệu 35% trong phân khúc người tiêu dùng quan tâm đến thực phẩm thuần chay và dinh dưỡng y học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu chuyên sâu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Các doanh nghiệp sản xuất sữa hạt và đồ uống dinh dưỡng: Cung cấp thông số công nghệ chi tiết (tỷ lệ 1:5, 5% sữa đặc, enzyme Termamyl 0,12%, tiệt trùng 110°C/10 phút) để thương mại hóa nhanh chóng dòng sữa diêm mạch đóng chai tiệt trùng mà không mất nhiều chi phí R&D thử nghiệm ban đầu.
2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Khoa học và Công nghệ thực phẩm: Là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp luận tối ưu hóa bề mặt đáp ứng (RSM/Box-Behnken), kỹ thuật đánh giá cảm quan bằng thang đo ULS và phương pháp kiểm soát biến màu Maillard trong xử lý nhiệt đồ uống.
3. Bác sĩ và chuyên gia tư vấn dinh dưỡng lâm sàng: Tiếp cận nguồn dữ liệu phân tích hóa sinh chính xác về hồ sơ 10 acid amin thiết yếu (lysine 6,10 g/100g protein) và khoáng chất vi lượng để xây dựng thực đơn hỗ trợ cho người dị ứng đạm sữa bò, bệnh nhân tim mạch và trẻ em suy dinh dưỡng.
4. Cơ quan quản lý nông nghiệp và khuyến nông: Sử dụng căn cứ khoa học của đề tài để hoạch định chính sách chuyển đổi cơ cấu cây trồng, phát triển chuỗi giá trị chế biến sâu cho cây diêm mạch thích ứng với biến đổi khí hậu tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần sử dụng enzyme Termamyl 120L trong quá trình chế biến sữa hạt diêm mạch?

Hạt diêm mạch chứa tới 52,1% tinh bột với kích thước hạt nhỏ và hàm lượng amylopectin cao, dễ gây độ nhớt lớn và hiện tượng thoái hóa tinh bột làm tách lớp. Việc sử dụng enzyme Termamyl 120L (nồng độ 0,12% ở 91,9°C trong 69,6 phút) giúp cắt liên kết α-1,4-glucosidic, hạ độ nhớt của dịch sữa xuống mức tối ưu và giải phóng 83,12 mg/ml đường tự nhiên, tạo vị ngọt thanh mà không cần bổ sung quá nhiều đường tinh luyện.

Chế độ tiệt trùng nào vừa đảm bảo an toàn vi sinh vừa giữ được màu sắc tự nhiên?

Chế độ tiệt trùng ở nhiệt độ 110°C trong thời gian 10 phút là tối ưu nhất. Ở chế độ này, sản phẩm đạt độ an toàn vi sinh tuyệt đối theo QCVN 6-2:2010/BYT (vi sinh vật hiếu khí chỉ còn 68 CFU/ml, nấm men nấm mốc 5 CFU/ml, không phát hiện vi khuẩn gây bệnh) đồng thời bảo tồn màu trắng sữa với điểm cảm quan đạt 8,65/10 điểm, tránh được phản ứng sẫm màu Maillard xảy ra khi tiệt trùng ở 115°C hoặc 121°C.

Giá trị dinh dưỡng của sữa hạt diêm mạch có gì vượt trội so với các loại sữa hạt khác trên thị trường?

Sữa diêm mạch vượt trội nhờ hàm lượng protein thô đạt 14,85% chất khô, cao hơn gạo (7,5%) và ngô (13,4%). Đặc biệt, sản phẩm chứa trọn vẹn 10 acid amin thiết yếu với hàm lượng lysine cao (6,10 g/100g protein), leucine (8,15 g/100g protein) và lipid đạt 6,29% giàu acid béo không bão hòa (chiếm trên 58% tổng lipid) cùng vitamin E tự nhiên, phù hợp cho người ăn chay và người bất dung nạp lactose.

Phản ứng Maillard ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng sữa diêm mạch khi xử lý nhiệt?

Khi tăng nhiệt độ tiệt trùng lên 115°C và 121°C, phản ứng Maillard giữa đường khử tự do sinh ra sau thủy phân và nhóm amin của acid amin diễn ra với tốc độ rất nhanh. Hiện tượng này làm điểm cảm quan màu sắc của sữa giảm sút đột ngột từ 8,75 xuống 3,21 điểm, khiến sản phẩm chuyển sang màu nâu sẫm kém hấp dẫn và làm tổn thất một lượng đáng kể các acid amin thiết yếu như lysine.

Mức độ đón nhận của người tiêu dùng đối với dòng sản phẩm mới này như thế nào?

Khảo sát cảm quan thị hiếu trên 60 người tiêu dùng bằng thang đo Hedonic 9 điểm cho kết quả rất khả quan: 67% người tiêu dùng bày tỏ sự yêu thích sản phẩm, trong đó tỷ lệ đánh giá "rất thích" đạt 28% (cao gấp 3 lần so với mẫu sữa gạo thương mại Hàn Quốc đối chứng đạt 9,5%). Điểm ưa thích trung bình đạt 6,22/9 điểm, khẳng định tiềm năng thương mại hóa to lớn của sản phẩm tại thị trường Việt Nam.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện thành phần hóa học của hạt diêm mạch Atlas trồng tại Việt Nam, khẳng định giá trị dinh dưỡng cao với 14,85% protein, 6,29% lipid và cân đối 10 acid amin thiết yếu.
• Ứng dụng thành công phương pháp bề mặt đáp ứng RSM để xác lập chế độ thủy phân tối ưu: nồng độ enzyme Termamyl 0,12%, nhiệt độ 91,9°C và thời gian 69,6 phút, tạo hàm lượng đường khử 83,12 mg/ml.
• Xác định chế độ tiệt trùng chuẩn 110°C trong 10 phút, kiểm soát tổng vi khuẩn hiếu khí dưới 68 CFU/ml và đạt chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm theo QCVN 6-2:2010/BYT.
• Hoàn thiện công thức phối chế (tỷ lệ hạt:nước 1:5, 5% sữa đặc, 0,05% vani) đạt điểm ưa thích cảm quan 6,22/9 điểm từ người tiêu dùng.
• Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa hạt diêm mạch tiệt trùng đóng chai thủy tinh, có tính khả thi cao để chuyển giao sản xuất công nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của nghiên cứu là tiên phong tạo ra quy trình chế biến đồ uống dinh dưỡng thực vật từ hạt diêm mạch tại Việt Nam, mở ra hướng phát triển kinh tế mới cho ngành chế biến nông sản. Trong giai đoạn 2026–2027, các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào thử nghiệm thời hạn bảo quản thực tế trên quy mô công nghiệp và đánh giá tính kinh tế kỹ thuật của dự án. Quý doanh nghiệp và nhà khoa học quan tâm đến quy trình công nghệ có thể kết nối trực tiếp với tác giả hoặc tải toàn văn tài liệu để nhận chuyển giao công nghệ chi tiết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE LE MY HANH DEVELOPMENT OF DRINKING PRODUCT FROM THE QUINOA SEED (CHENOPODIUM QUINOA) Major : Food science and Technology Code : 24180560 Supervisor : Dr. Tran Thi Lan Huon AGRICULTURAL UNIVERSITY PRESS - 2017 DECLARATION I hereby declare that this thesis is my own work and effort and that it has not been submitted anywhere for any degree. Where other sources of information have been used, they have been acknowledged. th Hanoi, May 10 , 2017 Master candidate Le My Hanh i ACKNOWLEDGEMENTS I would like to express the deepest thanks to my supervisor Dr.

Tran Thi Lan Huong for her guidance during the time I conduct the research. She provided me the material to perform all experiments and taught me how stuff works. She opened my mind for any kind of research conversation, and always being a good listener. I am also grateful to Msc.

Nguyen Huy Bao who taught me how to process data on design expert software and some skills in Microsoft. He helped me better understand the theories related to optimization and sensory evaluation. Moreover, he used to encourage me whenever I was depressed during this study. Sincerest thanks to my colleagues in the Department of Quality Management and Food Safety who helped me to do some works in the office.

Therefore, I could spend more time to study and complete my research thesis. The students in the Faculty of Food science and Technology are Chuc and Linh who helped me a lot in the experiments of this study. I would like to express my thanks to them. Last but most definitely not least, I would like to express my deepest gratitude to my parents and the rest of the family who always emphasized the importance of education.

It is not the tiniest bit exaggerated to say this thesis wouldn’t exist without some “parental guidance” throughout my (numerous) years in education. th Hanoi, May 10 , 2017 Master candidate Le My Hanh ii TABLE OF CONTENTS Declaration. ii Table of contents. iii List of abbreviations.iv List of tables.v List of figures.

vi Thesis abstract. Overview of material. Cereal and grain for non-alcohol beverage. Materials and methods.

Results and discussion. Analysing the main chemical content. Enzymatic hydrolysis optimization of quinoa starch. Effect of sterilization regime (temperature and time) on product quality.

Conclusion and recommendations. 50 iii LIST OF ABBREVIATIONS Acronym Abbreviations ANOVA Analyze of variance CFU Colony forming unit db Dry basis FAO Food and Agriculture Organization ULS Unstructured line scale QS Quinoa seed QP Quinoa protein RSM Response surface methodology SICA Agricultural Census and Information System WHO World Health Organization iv LIST OF TABLES a Table 2. Amino acids composition of quinoa seed, barley, soybean, and wheat. Comparison of essential amino acids content of barley, corn and wheat to FAO/WHO suggested requirement 7 Table 2.

Mineral composition whole quinoa seed, dehulled quinoa seed, quinoa flour, oat, barley (mg/100 g). Factors and their levels for the Box-Behnken design. Experimental design and responses of the dependent variables to the hydrolysis parameters. The main chemical content of quinoa seed (% dry weight).

Amino acid profiles (g/100g protein). Responses of the dependent variables to the hydrolysis parameters. Regression coefficients of the predicted second-order polynomial models for the total sugar content, score of color and score of appearance. Experimental data of verification of predicted technical parameters of enzyme.

The number of microbe of sample sterilized at 110 C (CFU/ml). The numerous of microbe of sample sterilized at 110 C in 10min (CFU/ml).36 v LIST OF FIGURES Fig. Commercial rice milk. Commercial soy milk.

Commercial oat milk. Flow chart of producing quinoa milk. Unstructured line scale for training and sensorial evaluation. Surface plot of the total sugar content (Y1) as a function of concentration of enzyme and temperature at time of 80 min and a function of temperature and time at concentration of 0,15% enzyme.

Surface plot of the score of color (Y2) as a function of concentration of enzyme and temperature at time of 80 min and as a function of temperature and time at concentration of 0. Surface plot of the score of appearance (Y3) as a function of time and temperature at concentration of 0.15% enzyme and as a function of temperature and enzyme concentration at time of 63. Contour plot showing optimal values of responses. Effect of sterilization on color of product.

Distribution of response level on hedonic scale. Average scores of quinoa milk and rice milk. Flow chart of producing process of quinoa milk with the attached technological parameters. 39 vi THESIS ABSTRACT The quinoa milk was processed from quinoa seeed (Chenopodium quinoa) which has high nutrition value aiming to diversification of beverage products in the market.

Our study focused on the following content The optimization of enzymatic hydrolysis using response surface methodology to study the influence of the variables (enzyme concentration, hydrolysis temperature and hydrolysis time) on the variability of total sugar content and sensory properties (color and appearance) of quinoa milk. Validation of models showed a good agreement between experimental results and the predicted responses. The results indicated that all three variables had a significant impact on responses. The hydrolysis temperature had the most significant effect on the total sugar content.

However, the variable which had the most significant effect on the score of color and appearance of quinoa milk as well was hydrolysis time. The optimal hydrolysis parameters were the enzyme concentration of 0.12%, hydrolysis temperature of 91.9°C and time of 69.6 min according to the response surface analysis. Under this condition, the total sugar content, score of color and score of appearance was 83. The quality and shelf-life of product is greatly determined by sterilization regime.

The impact of twelve different regimes of heat sterilization, defined by their combinations 0 0 0 of temperature and time (temperature: 110 C, 115 C and 121 C, time: 5min, 7min, 10min and 15min) on the color and microbiological properties of products was evaluated. In 0 term of color, the three samples which sterilized at 110 C in 5, 7 and 10 min achieved the 0 highest score of color. The sample sterilized at 110 C in 10 min was the best which successfully met requirements about microbiological criteria according National technical regulation for soft drinks, 2010 (QCVN 6-2:2010/BYT). The result of sensory evaluation by panel indicated that the average scores of both quinoa milk and Korean rice milk that were in the range from “like extremely” to “dislike extremely” were 6.

Although quinoa milk is a new product in Viet Nam, it was slightly liked by the panel. Finally, the process of producing quinoa milk was built with the attached technological parameters. INTRODUCTION Drinks play an important role in human’s life. It provides body not only a big amount of water involved in the metabolism of the cell but also a huge amount of nutrients, vitamins and minerals to compensate for the loss of energy and nutrients have been consumed in the activity of human (Hien, 2006) Nowadays, because of busy lifestyle, the time spending for consuming food in daily life is very short.

Furthermore, people pay more attention about their health. Therefore, the ready to drink providing full of nutrition for body is quite necessary. In Vietnamese beverage industry, consumers tend to use natural products such as green tea or fruit juice although the price is higher than that of carbonated beverage. Besides, many kinds of seed is also nutritious source of raw material used in manufacturing of drinking product for the consumer such as soy beans, rice, corn.

Quinoa grains have presented in the world 7000 years ago at South America (Bazile et al., 2016) but it is quite new in Viet Nam. Despite of early appearance, the potential and benefits of quinoa have recently been known by researchers in other countries. Studies have been performed in an increasing number of countries. The number of countries growing quinoa has risen rapidly from 8 in 1980 to 75 in 2014, with a further 20 countries which sowed quinoa for the first time in 2015 (Bazile and Baudron, 2015).

In Vietnam, quinoa plants were grown and developed in the period of time between 1986 and 2000 with HV 1 specie in many provinces, the yield from 14. Nowadays, they are grown in Quang Tri, An Giang province and Viet Nam University of Agriculture. This kind of seed attracts the attention of many researches in different countries because of its nutritional value (James, 2009) especially protein. Its protein levels are similar to those found in milk and higher than those present in cereals such as wheat, rice and maize (James, 2009).

Furthermore, quinoa seed has highest content of bioactive compounds compared to other cereals and pseudo-cereals (Hirose et al. Therefore, we conduct the research on the topic: “Development of drinking product from the quinoa seed (Chenopodium quinoa)” to diversify of beverage products in the market. General objective The aim of this study was to develop a drinking product from quinoa seed (quinoa milk) belonging to favorable product family in recent years which help to diversify of beverage products in the market. Specific objectives - Enzymatic hydrolysis optimization of quinoa starch - Determining the appropriate condition of sterilization - Determining degree of preference of consumer toward product - Building the process of producing quinoa milk 2 CHAPTER 2 – LITERATURE REVIEW 2.

OVERVIEW OF MATERIAL 2. History and distribution Quinoa has been recognized for centuries as an important food crop in the high Andes of South America (Tapia, 1982). The name quinoa in the Quechua and Aymara languages means ‘Mother Grain’ and this crop occupied a place of prominence in the Inca Empire next only to maize (Bhargava and Ohri, 2016). After that, quinoa seed did not receive much attention from people until the 1980s, the market for quinoa began expanding in Europe and North America mainly in the health-food sector and the demand was met partly by imports from South America and by the development of quinoa in new regions outside its center of origin (Bhargava and Ohri, 2016).

According to Rojas (1998) the geographical distribution of quinoa in the region extends from 5°N in Southern Colombia, to 43°S in the Xth Region of Chile. During the last decade, quinoa has been started extensive cultivation in Chile, Ecuador, Argentina, and Colombia (Rojas, 1998). There were research projects on quinoa, such as SICA (Agricultural Census and Information System) of the Agricultural Ministry of Ecuador; Quinuacoche CANOE program promoted by the Latin American Foundation in Colombia; Provincial Congress for Quinoa promoted by the Deputies Chamber of Salta, Argentina; Program of Encouragement for Business Design; and Innovation promoted by the Euro Chile Foundation (Taboada et al. In 1993, a project titled ‘Quinoa-a multipurpose crop’ for EC’s agricultural diversification was initiated in the European Union (Jacobsen et al.

This led to setting up of laboratories in Scotland and France, and field trials in England, Denmark, the Netherlands and Italy. Quinoa has been evaluated as a potential crop in Denmark, Poland, Sweden, Italy, and Greece (Bhargava and Srivastava, 2013). It has also been successfully tested in North America and Africa and has been cultivated in the US since the early 1980s and commercially produced since the mid-1980s in the Colorado Rockies, especially in the San Luis Valley (Bhargava and Srivastava, 2013). The North American Quinoa 3 Producers Association was formed in 1988 and a small processing plant was started for the crop produced in the area.

Production has also been attempted in California, New Mexico, Oregon, and Washington. In Canada, cultivation is done in Saskatchewan and Manitoba most of which is organic (Bhargava and Srivastava, 2013). The Asian experiment on quinoa introduction has been quite impressive with the crop showing good adaptation and abundant yield in the Indian subcontinent. Quinoa was successfully introduced in India in the early 1990s and exhaustive field trials have proved its cultivation as an alternative winter crop for the North Indian Plains (Bhargava et al.