MỞ ĐẦU 1. Chất thải từ cacao trong ngành sản xuất chocolate và tiềm năng Hiện nay trong ngành công nghiệp thực phẩm, một trong những vấn đề cấp thiết nhất chính là phải xử lý một lượng rất lớn phế phẩm, phụ phẩm từ nguồn nguyên liệu. Một hướng đi đang được nghiên cứu và áp dụng hiện nay để giải quyết vấn đề này chính là tận dụng nguồn phụ phẩm, phế phẩm để chế biến hoặc bổ sung vào một số các sản phẩm khác. Phương thức này vừa giúp giải quyết giảm thiểu lượng phụ phẩm/ phế phẩm tồn dư vừa giúp tạo ra những dạng sản phẩm mới có nhiều đặc điểm mới nổi bật.
Trong ngành công nghiệp sản xuất cacao, lượng phụ phẩm thải bỏ bao gồm vỏ cacao (pod), vỏ trấu cacao (husk), cơm cacao. Chúng chiếm hơn 60% tổng khối lượng của trái cacao. Với thể tích lớn và cấu trúc cố định, các chất thải từ cacao rất khó xử lý và phân hủy. Từ đó gây nên nhiều vấn đề nghiêm trọng cho môi trường.[1] Trong số đó, vỏ cacao có khối lượng thải bỏ lớn hơn cả.
Chúng bị bỏ đi sau quá trình tách hạt. Trong vỏ cacao chứa nhiều thành phần tiềm năng có chứa hoạt tính sinh học như nguồn polyphenols đáng kể, hàm lượng xơ dồi dào với thành phần chính là xơ không tan cùng với các loại đường và các acid hữu cơ phức tạp. Một số nghiên cứu trên thế giới trong các năm gần đây về ứng dụng phụ phẩm vỏ cacao, trong đó có việc trích ly các hợp chất kháng oxy hóa, trích ly pectin để sử dụng như phụ gia,, sử dụng chất xơ nhằm mục đích bổ sung vào các sản phẩm bánh kẹo, nước uống,. được tóm tắt thông qua Bảng 1.
Một số nghiên cứu về vỏ cacao những năm gần đây 1 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 Bảng 1. Một số nghiên cứu về vỏ cacao những năm gần đây Phương pháp Năm Tên đề tài Kết quả/kết luận thực hiện Active Compounds Extraction of Trích ly bằng hỗn Tổng phenolic trích Cocoa Pod Husk (Theobroma hợp dung môi ly được bằng hỗn Cacao l.) and Potential as acetone – nước với hợp acetone là 94,92 2018 Fungicides – Trích ly hợp chất tỉ lệ 7:3 và mgGAE/g trích ly. có hoạt tính từ vỏ cacao làm chất ethanol:nước (7:3) kháng nấm.[2] Antioxidant Properties Of Cocoa Trích ly bằng dung Tổng phenolic trích Pods And Shells – Tính chất của dịch cồn – nước ly là 49,54 ± 3,69 mg 2014 các chất kháng oxy hóa trong vỏ 80% (v/v) GAE/g trích ly.[3] Characterization of endocarp Nghiền mịn vỏ Các tính chất như powder derived from cocoa pod cacao và đo đạc các màu sắc, tính chịu – Đặc điểm của bột vỏ cacao.[4] tính chất của bột nhiệt có thể thay đổi 2021 nghiền gồm: phân tùy thuộc năng lượng bố kích thước hạt, quá trình nghiền. màu sắc, tính chịu nhiệt.
Enzymatic Extraction and Sử dụng enzyme Thu được 10,2 g Characterization of Pectin from Cellulase để xúc pectin/100g vỏ, cao Cocoa Pod Husks (Theobroma tác thủy phân phá hơn so với trích ly 2021 cacao L.5 thành tế bào để bằng acid citric (8,08 L – Trích ly và đo đạc tính chất trích ly pectin, sau g/100g vỏ). pectin từ vỏ cacao. 2 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 Hiện nay ở nước ta có ba vùng trồng cacao chính, bao gồm đồng bằng sông Cửu Long, Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ. Trong đó, cacao chủ yếu được trồng xen (với dừa, điều, cây ăn trái…) chứ không chuyên canh như ở các nước xuất khẩu lớn (Côte d'Ivoire, Ghana, Indonesia).
Ở đồng bằng sông Cửu Long, cacao chủ yếu trồng ở Tiền Giang, Bến Tre, Hậu Giang, Vĩnh Long, Trà Vinh, Sóc Trăng. Vùng Tây Nguyên cacao được trồng tại các tỉnh Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng. Còn ở vùng Đông Nam Bộ, cacao được trồng tập trung ở Bình Phước, Đồng Nai và Bà Rịa - Vũng Tàu. Năm 2017, Việt Nam đứng thứ 23 trong danh sách những nước có sản phẩm cacao đạt hương vị tốt, trở thành quốc gia châu Á thứ hai đạt danh hiệu này sau Indonesia.
Tuy nhiên, Việt Nam lại có đến 40% sản lượng cacao được công nhận về mặt hương vị trong khi Indonesia chỉ có tỷ lệ 1% (Sonia Gregor, 2017). Sự khác biệt này có thể đến từ các điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện trồng trọt và cả quá trình lên men, rang, nghiền hạt để làm dậy nên hương vị đặc trưng vốn có. Xu hướng sử dụng phụ gia trong bảo quản thực phẩm Để kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm, việc bổ sung các chất phụ gia bảo quản vào sản phẩm là điều bắt buộc. Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm và cách thức hư hỏng của chúng, người ta sẽ bổ sung các loại phụ gia tương ứng để bảo đảm chất lượng sản phẩm luôn đồng nhất và ổn định.
Tuy nhiên việc chọn lựa bổ sung chất bảo quản nào và với hàm lượng tối đa cho phép là bao nhiêu được quy định không hoàn toàn giống nhau ở mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, danh sách các chất phụ gia bảo quản được sử dụng trong chế biến thực phẩm được quy định tại “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - chất bảo quản” - QCVN 4-12:2010/BYT. Các loại phụ gia bảo quản nói riêng hay phụ gia nói chung có thể được chia thành ba nhóm dựa trên nguồn gốc của chúng: tổng hợp, bán tổng hợp, tự nhiên. Hầu hết các chất phụ gia được quy định trong nhóm trên thuộc nhóm phụ gia bảo quản tổng hợp và bán tổng hợp.
Hiện nay xu hướng tiêu dùng của chúng ta đã thay đổi khi chúng ta mong muốn sử dụng các sản phẩm tốt cho sức khỏe, trong đó ưu tiên việc không sử dụng phụ gia hoặc thay thế phụ gia tổng hợp bằng các chất bảo quản có nguồn gốc từ 3 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 tự nhiên. Việc nghiên cứu trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học như kháng oxy hóa, kháng khuẩn,. từ các loại nguyên liệu trong tự nhiên được đẩy mạnh và cho thấy nhiều tiềm năng. Các nhóm hợp chất như tinh dầu, polyphenol, các loại sắc tố từ thực vật,.
được nghiên cứu rộng rãi về khả năng kháng oxy hóa và kháng khuẩn của chúng và về khả năng ứng dụng như một loại “phụ gia” bảo quản tự nhiên vào các loại sản phẩm thực phẩm. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá thành phần hóa học của nguyên liệu vỏ cacao và thiết lập các điều kiện trích ly polyphenol thích hợp từ vỏ cacao bao gồm nồng độ cồn, tỉ lệ nguyên liệu - dung môi, nhiệt độ và thời gian. Chúng tôi lựa chọn điều kiện xử lý phù hợp nhất cho quá trình trích ly để thu được hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất, và ứng dụng bột được sấy phun từ dịch trích polyphenol vào sản phẩm bánh bông lan bơ như một “phụ gia” bảo quản, thay thế phụ gia tổng hợp. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm.
- Đối tượng nghiên cứu là trái Cacao giống Trinitario được trồng tại các nông hộ ở tỉnh Tiền Giang. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về thành phần hóa học của vỏ cacao. - Khảo sát các thông số của quá trình chần để bất hoạt các enzyme có trong vỏ cacao, bao gồm: nhiệt độ, thời gian. - Khảo sát điều kiện của quá trình trích ly polyphenol từ nguyên liệu vỏ cacao bằng dung môi ethanol có ảnh hưởng đến hàm lượng polyphenol thu được và hoạt tính kháng oxy hóa, bao gồm nồng độ cồn, tỉ lệ nguyên liệu - dung môi, nhiệt độ và thời gian.
4 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 - Khảo sát khả năng kháng oxy hóa chất béo thông qua mức độ chất béo bị oxy hóa trong sản phẩm bánh bông lan có bổ sung bột sấy phun từ dịch trích từ polyphenol theo hàm lượng và các mốc thời gian cụ thể. 5 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về nguyên liệu Cacao là từ vay mượn từ tiếng Tây Ban Nha và các tên gọi trong các ngôn ngữ Trung Mỹ của loài cây này, như kakaw trong tiếng Tzeltal, tiếng K’iche’, tiếng Maya cổ, kagaw trong tiếng Sayula Popoluca, cacahuatl trong tiếng tiếng Nahuatl. Cacao (Theobroma cacao L.) là loài cây bản địa ở các rừng nhiệt đới ẩm trên sườn phía đông xích đạo của dãy Andes ở Nam Mỹ.
Allen (1987) đã báo cáo, các giống cây được cho là T. cacao ở gần vùng lưu vực sông Amazon của Nam Mỹ và có tất cả 37 loài được liệt kê bởi End, Wadsworth và Hadley (1990).[6] Chi Theobroma bao gồm hơn hai mươi loài (thuộc họ Sterculiaceae), nhưng chỉ có T. cacao là có giá trị thương mại cao. cacao lan rộng một cách tự nhiên theo hướng Tây và Bắc đến Guyana và Mexico, sau đó đến các đảo Caribe.
Vì vậy, có hai loài được phát triển một cách riêng biệt. Năm 1882, Morris đã phân chúng thành Criollo và Forastero, sau này Forastero được chia thành nhiều loại hơn nữa. Còn một nhóm nữa được gọi là Trinitario, loại giống này được lai tạo giữa 2 giống trên và không được tìm thấy trong tự nhiên.[7] Cacao chủ yếu được sản xuất bán thủ công. Nhưng bất chấp hạn chế này, khoảng 4 triệu tấn hạt cacao đã được sản xuất kể từ năm 2010.
Và hiện tại tăng dần và dự kiến tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 7,3% từ năm 2019 đến năm 2025 đạt 16,32 tỷ USD. Là một nước mới phát triển trong ngành công nghiệp cacao toàn cầu, Việt Nam cho sản lượng khá khiêm tốn với sản lượng hàng năm khoảng 5500 tấn, trong khi sản lượng của thế giới khoảng 4,8 triệu tấn (Cục Trồng trọt, 2019). Tuy nhiên, Việt Nam có điều kiện địa lý thuận lợi cho việc trồng cây cacao nên chất lượng hạt cacao đến từ Việt Nam được công nhận là tốt. Với sự hỗ trợ từ Chính phủ và được các tổ chức thế giới quan tâm và giúp đỡ về kỹ thuật, chắc chắn ngành công nghiệp cacao sẽ phát triển và có thị trường tiêu thụ vững chắc ở trong và ngoài nước.[8] 6 Bùi Ngọc Linh – Lê Minh Tùng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP|2022 2.
Cây cacao Về mặt thực vật học, thuật ngữ “Cacao” được dùng để chỉ cây và quả của nó (gồm quả và hạt ở trong). Cacao cũng được sử dụng với ý nghĩa là sản phẩm thương mại được sấy khô sau khi hạt được lên men, sản phẩm thu được ở dạng hạt (hay còn gọi là hạt cacao). Cây cacao Cây cacao là cây công nghiệp dài ngày, thích hợp vùng nhiệt đới, thân gỗ, là cây đa niên sống từ 20 đến 30 năm, cao từ 4 đến 8m và nếu có cây bóng râm thì nó có thể cao tới 10m.