(Luận văn tốt nghiệp) nghiên cứu quy trình sản xuất trà hòa tan cây sâm bố chính

DƯƠNG MẠNH HÙNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN CÂY SÂM BỐ CHÍNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC... DƯƠNG MẠNH HÙNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ

DƯƠNG MẠNH HÙNG

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN

CÂY SÂM BỐ CHÍNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

DƯƠNG MẠNH HÙNG

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN

CÂY SÂM BỐ CHÍNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu quy trình sản xuất trà

hòa tan cây sâm Bố Chính” là những nghiên cứu khoa học của bản thân tôi,

nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS Lưu Hồng Sơn Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong khóa luận đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu và kết quả nghiên cứu này chưa được công bố trên các tài

liệu, nếu có gì sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày tháng 06 năm 2021

Sinh viên

Dương Mạnh Hùng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thể Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô giáo Khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Lưu Hồng Sơn giảng viên khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn tới sự giúp đỡ của các thầy cô ở phòng thí nghiệm đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, xong vẫn còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Tôi rất mong được sự góp ý của các quý thầy cô và các bạn để khóa luận được hoàn thiện hơn

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021

Sinh viên

DƯƠNG MẠNH HÙNG

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ix

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

Phần 2 TỔNG QUAN VỀ SÂM BỐ CHÍNH 3

2.1 Nguồn gốc và đặc điểm của thực vật 3

2.1.1 Đặc điểm hình thái 3

2.1.2 Thành phần hóa học 3

2.1.3 Tác dụng của sâm Bố Chính trong y học 4

2.1.4 Công dụng của sâm Bố Chính với sức khỏe 5

2.2 Tổng quan về nguyên liệu bổ sung 6

2.2.1 Cỏ ngọt 6

2.2.2 Đường glucose 7

2.3 Tổng quan các phương pháp chiết xuất 8

2.4 Tối ưu quá trình chiết xuất 9

2.5 Tổng quan về trà hòa tan 10

2.6 Yêu cầu về trà hòa tan 11

2.7 Nghiên cứu trong và ngoài nước 11

2.7.1 Nghiên cứu trong nước 11

2.7.2 Nghiên cứu ngoài nước 12

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 13

3.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 13

3.2 Hóa chất và thiết bị nghiên cứu 13

3.3 Nội dung nghiên cứu 14

3.4 Phương pháp nghiên cứu 14

3.4.1 Phương pháp bố chí thí nghiệm 14

3.4.2 Phương pháp phân tích 18

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 20

3.4.4 Phương pháp đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79 20

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 Nghiên cứu điều kiện chiết xuất sâm Bố chính 21

4.1.1 Phân tích một số thành phần hóa học của sâm Bố chính 4.1.2 Ảnh hưởng của loại dung môi 21

4.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi 22

4.1.4 Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 22

4.1.5 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm 23

4.1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết 24

4.1.7 Ảnh hưởng thời gian chiết 24

4.2 Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu 25

4.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm 27

4.4 Khảo sát sơ bộ giá thành sản phẩm 29

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 30

5.1 Kết luận 30

5.2 Khuyến nghị 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các yêu cầu chỉ tiêu hóa học về trà hòa tan dạng rắn 11

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của các loại dung môi tới hàm lượng saponin 15

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi 15

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 15

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian siêu âm 16

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết 16

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian chiết 17

Bảng 3.7: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn 17

Bảng 4.3: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung môi 22

Bảng 4.7: Kết quả ảnh hưởng của thời gian chiết tới hàm lượng saponin tổng số 25

Bảng 4.8: Kết quả tỉ lệ phối trộn nguyên liệu 25

Bảng 4.9: Kết quả đánh giá cảm quan 26

Bảng 4.10: Đánh giá dinh dưỡng trong sản phẩm trà hòa tan sâm Bố Chính 27 Bảng 4.11: Sơ bộ giá thành 100g trà hòa tan sâm Bố Chính 29

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Sâm Bố Chính 4

Hình 2: Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana (Bert.) Hemsl eupatorium Bert) 6

Hình 3: Trà sâm Bố Chính 12

Hình 4: Sâm Bố Chính nhung hươu savita 12

Hình 5: Rễ sâm Bố Chính 13

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay khi đời sống ngày càng phát triển, vấn đề về sức khỏe luôn được đặt lên hàng đầu Con người không chỉ cần đến các thực phẩm giàu dinh dưỡng có tác dụng như là thuốc để tăng cường thể lực, phòng và điều trị bệnh tật kéo dài tuổi thọ Thảo dược là nguồn nguyên liệu thực vật quý giá, cung cấp dược liệu đã chế biến và sản xuất nhiều loại thuốc hữu ích phục vụ việc chữa bệnh và phục hồi sức khỏe cho con người đang dần được ưa chuộng hiện nay Trong số các loại thảo dược đó sâm Bố Chính là cây dược liệu mới đưa vào nghiên cứu sâm Bố Chính có rất nhiều công dụng tốt đối với sức khỏe con người Sâm Bố Chính là loại cây thân thảo chủ yếu hỗ trợ điều trị các bệnh về đường hô hấp Vì vậy việc nghiên cứu sâm Bố Chính có tiềm năng lớn cả về nguyên liệu và khả năng ứng dụng vào thực tiễn Hiện nay các sản phẩm trên thị trường từ sâm Bố Chính đã có sản phẩm như trà sâm Bố Chính, kẹo sâm, nước chiết xuất từ sâm và nhiều sản phẩm khác Bên cạnh đó trà hòa tan chế biến từ thảo mộc là một mặt hàng khá mới nhưng nó lại là mặt hàng có tiềm năng phát triển lớn với thị trường tiêu thụ rộng Chính vì vậy, việc nghiên cứu trà hòa tan từ thảo dược sẽ góp phần đa dạng hóa sản phẩm trà hòa tan hiện có trên thị trường

Trong dân gian sâm Bố Chính là một loại thuốc quý được lưu truyền rộng rãi từ xa xưa đã được nấu nước uống thanh nhiệt mà dân gian dùng trong nhiều năm qua Theo dân gian sâm Bố Chính có thành phần giúp an thần, giảm căng thẳng, lo âu,trầm cảm, giúp tinh thần thư thái, nhẹ nhàng Ngày nay do nhu cầu ăn uống và thời gian của mỗi người việc nấu nước uống hằng ngày sẽ rất mất thời gian và không tiện lợi Xuất phát từ những nhu cầu đó tôi

đã hình thành ý tưởng cho đề tài tốt nghiệp của mình như sau: “Nghiên cứu quy trình sản xuất trà hòa tan từ cây sâm Bố Chính”

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Phân tích đánh giá nguyên liệu sâm Bố Chính

- Nghiên cứu điều kiện chiết xuất

- Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

- Phân tích thành phần hóa học của sản phẩm và đưa ra quy trình sản

xuất trà hòa tan sâm Bố Chính đảm bảo chất lượng cảm quan tốt, đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm

- Sơ bộ giá thành sản phẩm

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài nghiên cứu để đưa ra các thông số cho quá trình chiết xuất saponin từ rễ sâm Bố Chính Đây là cơ sở khoa học ban đầu cho các nghiên cứu sâu hơn về thành phần, hoạt tính sinh học của sâm Bố Chính

Tìm ra các thông số thích hợp cho quy trình sản xuất trà hòa tan sâm Bố Chính ở quy mô phòng thí nghiệm

Từ kết quả nghiên cứu của đề tài cũng như những kiến nghị sẽ là cơ sở cho những nghiên cứu sau này

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đa dạng hóa các sản phẩm trà trên thị trường, nâng cao giá trị của sâm

Bố Chính

Khai thác tiềm năng của sâm Bố Chính

Đa dạng hóa các sản phẩm từ sâm Bố Chính

PHẦN 2 TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gốc và đặc điểm của thực vật

Sâm Bố Chính có tên khoa học Abelmoschus sagittifolius (Kurz) Merr

hay còn gọi sâm thổ hào, sâm báo là cây dược liệu quý của Việt Nam Sâm

Bố Chính là dược liệu có tác dụng như bổ tỳ giúp ăn ngủ ngon, nhuận tràng,

bổ phổi, tăng cường sinh lực, chữa viêm phế quản, bạch đới Ngoài tác dụng làm dược liệu, cây này còn được trồng làm cảnh nhờ hình dáng đặc biệt của rễ

và vẻ đẹp của hoa Ở Việt Nam, sâm Bố Chính thường phân bố từ tỉnh Thanh Hóa vào đến các tỉnh phía Nam Trên thế giới, sâm Bố Chính phân bố nhiều ở Trung Quốc, Lào, Campuchia, phía Đông của Ấn Độ và phía Bắc của

rõ ràng Hạt: Trong quả chứa nhiều hạt nhỏ màu nâu, hình dáng tương đối giống quả thận [3]

sâm có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người: Trị ho và giúp long đờm, chống viên, chống nấm và chống khuẩn, tăng sự thẩm thấu của tế bào, kích thích các hoạt chất khác rễ ràng hòa tan để cơ thể hấp thu một cách hiệu quả,

ức chế một số tế bào ung thư Ngoài ta trong rễ sâm Bố Chính còn có lipid, thành phần chính gồm: acid myrisric, acid palmitic, acid stearic, acid oleic, acid linoleic, acid linolenic Hàm lượng protein toàn phần là 0,23%, hàm lượng protid là 1,26% Các acid amin gồm 11 acid amin khác nhau, trong đó

có histidin, arginin, threonin, alanin, prolin, tyrosin, valin, phenylalanin và leucin Hàm lượng tinh bột là 15,14% và chất nhầy là 18,92 Chất nhầy là D-glucose và L-rhamnose Ngoài ra, còn có 13 nguyên tố: Na, Ca, Mg, Al, So

Fe, V, Mn, Ti, Mo, Cu, Zr và P [8]

Hình 1: Sâm Bố Chính [3]

2.1.3 Tác dụng của sâm Bố Chính trong y học [5]

Sâm Bố Chính được sử dụng rất nhiều trong các bài thuốc khác nhau của y học cổ truyền Trong đó, nổi bật là các bài thuốc:

 Điều trị bệnh lao phổi cho trẻ em: Sâm Bố Chính có thể dùng điều chế cùng cam thảo tạo ra liều thuốc chữa ho, lao phổi an toàn, hiệu quả cho trẻ em

 Trị rối loạn kinh nguyệt ở phụ nữ: Kết hợp với một số vị thuốc khác như: ngải cứu, ích mẫu, cỏ nhọ nồi, củ cây gai, củ ấu, sâm Bố Chính có thể điều trị chứng rối loạn kinh nguyệt, rong kinh, chậm kinh,…

 Lưu thông bồi bổ khí huyết: Bột sâm Bố Chính kết hợp cùng một số thảo dược khác như củ mài, đương quy, dĩ nhân, mật ong giúp lưu thông đường máu, giảm đau đầu

 Trị bệnh liên quan đến tiêu hóa, tiêu chảy, kiết lỵ: Cần chú ý dùng đúng liều lượng và hỏi ý kiến bác sĩ chuyên khoa

 Chữa lo âu, trầm cảm: Sâm Bố Chính có thành phần giúp an thần, giảm căng thẳng, lo âu, trầm cảm, giúp tinh thần thư thái, nhẹ nhàng

 Chữa bệnh ra nhiều mồ hôi: Kết hợp cùng địa hoàng thán và quế nhục, sâm Bố Chính được sắc uống hàng ngày để điều trị chứng ra nhiều mồ hôi ở tay, chân

 Chữa suy nhược thần kinh: Thí nghiệm tác dụng của sâm Bố Chính trên chuột cho thấy, loại cây này có tác dụng an thần, giúp ngủ sâu giấc

 Tăng cường sức khỏe sinh lý: Sâm Bố Chính kết hợp cùng sâm cau có tác dụng tăng ham muốn tình dục và các chức năng sinh lý, hỗ trợ điều trị các bệnh yếu sinh lý, liệt dương, xuất tinh sớm, suy thận, rối loạn cương dương,…

2.1.4 Công dụng của sâm Bố Chính với sức khỏe [5]

Sâm Bố Chính có các công dụng tốt cho sức khỏe như: Saponin triterpenoit giúp ngăn ngừa một số bệnh ung thư, kích thích miễn dịch tự nhiên, tạo giấc ngủ ngon Phytosterol giúp điều hòa huyết áp Loài sâm có chứa chất nhầy với tỉ lệ từ 35% - 40% có tác dụng chống lão hóa, làm chắc xương Đường khử (2,21%) và đường tổng (2,37%): Hỗ trợ phục hồi cơ thể sau ốm Omega tươi 3, 6, 9 (Omega 3: 0,009%, omega 6: 0,066% và omega 9: 0,054%) giúp ngăn ngừa các bệnh tim mạch, hỗ trợ điều trị các bệnh đường

hô hấp, tốt cho não bộ và thị lực Canxi (0,5679%) và sắt (0,0056%) giúp

chắc xương, nâng cao tầm vóc trẻ em Với nhiều công dụng như trên, sâm Bố Chính được đánh giá là một trong những loại sâm quý của Việt Nam, không chỉ chữa bệnh mà còn bồi bổ sức khỏe hiệu quả cho những người có thể trạng yếu

2.2 Tổng quan về nguyên liệu bổ sung

2.2.1 Cỏ ngọt

2.2.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm và phân bố

 Nguồn gốc

Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana (Bert.) Hemsl eupatorium Bert) còn được

gọi là cỏ đường, cỏ mật hoặc cúc ngọt Nguồn gốc tự nhiên ở vùng Amambay và Iquacu thuộc biên giới Brazil và Paraguay Bộ phận dùng là phần trên mặt đất [2]

 Phân bố:

Ngày nay cây cỏ ngọt được trồng nhiều tại các quốc gia như: Braxin, Trung Quốc, Nhật Bản, Mexico, Đài Loan, Thái Lan, Argentine, Paraguay, Israel, Hoa Kỳ, Việt Nam… [2]

2.2.1.2 Thành phần hóa học

Thành phần chính có trong cây cỏ ngọt là diterpenoid glycosides gồm 4 loại chính: Stevioside (5 - 10%), rebaudioside A (2 - 4%), rebaudisoside C (1-2%) và dulcoside A (0,5 - 1%) và hai loại phụ là rebaudisoside D và E Ngoài

ra, trong thành phần cỏ ngọt còn chứa một lượng rất thấp các chất: Stigmasterol, sitosterol, campesterol, 8 flavonoid, bên cạnh cosmosiin và 2 chất dễ bốc hơi caryophyllen, spathuienol Một số khoáng đa lượng và vi lượng cũng được tìm thấy trong cỏ ngọt : Ca, Mg, Fe, Mn, Sr, Cu, Cr, Cd [2]

Chất ngọt chính trong cây cỏ ngọt là steviosid, ngọt gấp 300 lần đường saccharose Đặc điểm là nguồn đường này không tạo calorie và rất ổn định ở

nhiệt độ cao 198°C (388°F), không bị sậm màu và caramel hóa [2]

2.2.1.3 Hoạt tính, tác dụng dược lý và công dụng

Cỏ ngọt được sử dụng như một chất tạo ngọt trong thực phẩm và dược phẩm để thay thế đường saccharose và glucose dùng cho các đối tượng đái tháo đường cao huyết áp béo phì và các trường hợp ăn kiêng khác Bên cạnh

đó cỏ ngọt còn chứa các hợp chất có khả năng chống oxy hóa như acid phenolic và flavonoid Khả năng chống oxy hóa của dịch chiết nước và methanol của cỏ ngọt lần lượt từ 9,66 đến 38,24mg và 11,03 đến 36,40mg so với các chất chuẩn khác nhau Do đó, cỏ ngọt là một nguồn giàu các chất chống oxi hóa tự nhiên [2]

di chuyển đến từng bộ phận khác nhau glucose được gọi là đường huyết Trong tình trạng lượng đường huyết ổn định, cơ thể khỏe khoắn, nhưng nếu lượng đường huyết thường xuyên bị dư thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra các bệnh

lý có hại cho sức khỏe [4]

Glucose có mặt trong nhiều loại thực phẩm hàng ngày, thức ăn sau khi vào cơ thể, trải qua quá trình tiêu hóa các enzym sẽ phân tách glucose sau đó vận chuyển chúng đến các tế bào nhằm tạo ra năng lượng cho sự sống Cụ thể, glucose sau khi được phân tách sẽ đi vào máu, từ đó đường huyết được chuyển tới các mô, cơ quan và một phần không dùng hết sẽ mang đi dự trữ tại gan, cơ Để duy trì nồng độ đường huyết được ổn định, gan, tụy cũng như một vài loại hormone liên quan sẽ liên tục làm việc để điều chỉnh Trong trường hợp lượng đường quá cao hoặc một trong những bộ phận gặp trục trặc sẽ làm thay đổi đường huyết và gây ra nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe [4]

2.3 Tổng quan các phương pháp chiết xuất

Chiết xuất là quá trình tách và phân ly một hoặc một số chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất lỏng khác gọi là dung môi Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác gọi là chiết xuất lỏng - lỏng Nếu quá trình chiết xuất chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là chiết xuất rắn - lỏng trong quá trình chiết có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết, hàm lượng hoạt chất thu được Các hàm lượng này có thể là kích thước, nguyên liệu, dung môi, thời gian, nhiệt độ, thời gian chiết, phương pháp chiết, v.v… Hiện nay chiết xuất bằng

hỗ trợ sóng siêu âm là phương pháp được nhiều quan tâm hiện nay do thời gian chiết xuất ngắn, hiệu suất cao [8] Nguyên tắc hoạt động phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm dựa trên hiệu ứng lỗ hổng khí, chuyển năng lượng âm thanh thành năng lượng cơ học dưới dạng song xung quanh có áp lực vài nghìn Pa (300Mpa) Năng lượng này làm tan rã tế bào khi động năng của nó lớn hơn độ bền của tế bào Ngoài ra, vận tốc lớn hơn làm ra tăng quá trình phá

vỡ và cắt đứt tế bào Khả năng chiết xuất các hợp chất hòa tan tăng do sự tạo thành các bọt khí bị kéo nén sự tăng áp xuất và nhiệt độ làm các bọt khí nổ

vỡ, tạo lên hiện tượng sốc sóng Khi sự nổ vỡ của các bọt khí ở gần bề mặt pha rắn, xảy ra mất đối xứng, sinh ra các tia dung môi có tốc độ cao và thành

tế bào, làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn và lỏng do đó làm tăng khả năng xâm nhập của dung môi vào tế bào Điều này làm tăng sự chuyển khối và phá

vỡ cấu trúc tế bào, sự nổ vỡ của các bọt khí làm tăng sự thoát ra của các chất nội bào vào dịch Những tác dụng chính của sóng siêu âm trong quá trình xử lý :

- Tăng mạnh khả năng thẩm thấu của dung môi chiết xuất

- Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha bằng cách phân tán chúng bằng những hạt nhỏ

- Tăng cường sự xáo trộn của hỗn hợp

- Có tác dụng làm nóng cục bộ nên tăng tính hòa tan của dung môi

- Tăng tốc của các phản ứng hóa học

- Làm sạch và khử khí trong chất lỏng

- Khử hoạt động của các vi sinh vật

- Tăng tốc các quá trình chiết xuất

Hiệu ứng nổ bọt khí trong lòng chất lỏng do siêu âm có khả năng tạo ra các tác động lý hóa: khử khí, đồng hóa, phân tán, kết tụ từng phần, Đa số các tác động này đều hỗ trợ tốt cho qua trình chiết xuất Nhiều nước như Đức, Anh, Trung Quốc, Nhật Bản, đã sử dụng hiệu ứng nổ bọt khí để chiết xuất các hợp chất tự nhiên như chiết xuất lá, rễ cây sâm, các cây dược liệu với mô hình công nghiệp, làm giảm thời gian chiết xuất từ 2 - 3 lần và chỉ cần sử dụng từ 50 - 70% lượng dung môi, hiệu xuất chiết tách tăng lên 30 - 50% so với phương pháp chiết xuất truyền thống [16]

2.4 Tối ưu quá trình chiết xuất

Tiến hành khảo sát các thông số quan trọng ảnh hưởng tới quá trình chiết xuất saponin tổng số từ rễ sâm Bố Chính khô bao gồm: Các loại dung

môi, nồng độ dung môi, tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu, thời gian siêu âm, nhiệt

độ chiết xuất, thời gian chiết xuất Theo đó các thí nghiệm sơ bộ về các yếu tố độc lập được thực hiện để lựa chọn ra phạm vi phù hợp và tốt nhất tới hàm lượng saponin trong quá trình chiết xuất

2.5 Tổng quan về trà hòa tan [6]

Gần đây trà hòa tan đã được sử dụng phổ ở nhiều nước Trà hòa tan là một dạng sản phẩm ở dạng bột khô của chất chiết thu được từ lá trà tươi hoặc các loại trà bán thành phẩm Có nhiều phương pháp để sản xuất trà hòa tan Ở Liên Xô việc sản xuất trà hòa tan đã được nghiên cứu từ năm 1933 ở Viện trà

và các cây trồng Á nhiệt đới Sơ đồ sản xuất trà hòa tan từ đó đến nay căn bản vẫn được dữ nguyên, bao gồm các công đoạn sau: cô đặc nước chè pha ra, sau

đó sấy khô bằng thiết bị sấy phun, hoặc sấy thăng hoa Việc sấy tránh nhiệt độ cao nhằm mục đích không làm thay đổi vị của nước trà nhận được khi chiết xuất và không mất mùi thơm Vào khoảng năm 1963, viện kỹ thuật thực phẩm

ở bang Mysore - Ấn Độ đã sản xuất trà hòa tan theo phương pháp sau: lá trà tươi lần lượt được hong héo, vò xoắn, và cho lên men trong thời gian thích hợp, khử hoạt tính của enzym oxydase bằng hơi nước nóng Sau đó chiết chất tan trong lá trà bằng hơi nước nóng và dịch chiết nhận được có chất khô khoảng 2 - 3% dịch chiết được đem cô đặc chân không đến nồng độ chất khô trên 20% rồi đưa sấy phun Như vậy, tại những nước trồng trà, trà hòa tan có thể sản xuất tại chỗ bằng cách đưa chiết xuất lá đã lên men (trà đen) hoặc không qua lên men (trà xanh) và không sấy Ngoài ra, trà hòa tan có thể được sản xuất từ các loại trà khô kém phẩm chất như trà vụn, trà cám, trà già, trà cành chất lượng bột hòa tan nhận được từ các nguyên liệu cấp thấp này có thế được cải thiện bằng cách sử dụng các phụ gia và các hương liệu thích hợp Những phương pháp sản xuất trà uống liền với chất lượng trà có thể chấp nhận được hiện đang được phát triển Hương vị của trà hòa tan có tầm quan trọng rất lớn và rất được quan tâm, nếu không thì những đồ uống cạnh tranh

với trà như cà phê hòa tan, ca cao được bán qua những máy bán đồ uống nóng

sẽ chiếm mất thị trường của trà

2.6 Yêu cầu về trà hòa tan

Trà hòa tan dạng rắn phải phù hợp với các quy định liên quan tới phụ gia thực phẩm, chất hỗ trợ chế biến và các dư lượng của chúng trong sản phẩm nếu có Màu sắc, độ trong của nước được chuẩn bị từ chè hòa tan dạng rắn và các phương pháp xác định chúng phụ thuộc vào sự thỏa thuận của nhà cung cấp và nhà đóng gói Yêu cầu về tốc độ chảy tự do, mật độ nén, khả năng chảy của sản phẩm phụ thuộc vào sự thỏa thuận của nhà cung cấp và nhà đóng gói Các phương pháp thử để xác định tốc độ chảy tự do, mật độ nén được quy định trong TCVN 5088:1990 (ISO 6770:1982), chè tan nhanh - xác định khối lượng thể tích chảy tự do và khối lượng thể tích nén chặt [11]

Bảng 2.1: Các yêu cầu chỉ tiêu hóa học về trà hòa tan dạng rắn

Độ ẩm, % khối lượng, tối đa 6 TCVN 9741 (ISO 7513) Tro tổng số, % khối lượng, tối đa, tính

theo chất khô

20 TCVN 9742 (ISO 7514)

2.7 Nghiên cứu trong và ngoài nước

2.7.1 Nghiên cứu trong nước

Hiện nay trên thị trường các sản phẩm về sâm Bố Chính khá phổ biến như: trà sâm Bố Chính tuệ lâm, sản phẩm của công ty TNHH Nông nghiệp công nghệ cao Tuệ Lâm Thành phần gồm sâm Bố Chính 80%, trà xanh 10%, hoa hoè 5%, cỏ ngọt 5% tác dụng làm chậm lão hóa, đẹp da, sáng mắt, hỗ trợ phục hồi sau khi ốm, an thần hỗ trợ điều trị chứng mất ngủ, Các sản phẩm trà túi lọc rất phổ biến nhưng trà hòa tan chế biến từ sâm Bố Chính thì chưa có sản phẩm trên thị trường

Hình 3: Trà sâm Bố Chính

Hình 4: Sâm Bố Chính nhung hươu savita

2.7.2 Nghiên cứu ngoài nước

Khi nghiên cứu sự nảy mầm của hạt cây sâm Bố Chính Dhoran và cộng

sự (2012) [17] cho thấy nếu ngâm hạt trong dung dịch GA3 và đặt trong điều kiện tối thì chỉ cần 13 ngày, hạt sẽ nảy mầm, nhưng phải mất 17 ngày hạt mới nảy mầm nếu ngâm trong dung dịch IBA hoặc IAA hoặc NAA có cùng nồng

độ và đặt trong điều kiện tối

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: củ sâm Bố Chính 1 năm tuổi được thu hái từ sáng sớm tại tháng 12/2020 tại khu vực núi đá xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên đã được định danh kết luận đúng loài Phần rễ được dùng

để phân tích

Nguyên liệu được rửa sạch, sau đó đem đi sấy ở nhiệt độ 60℃ đến độ ẩm dưới 10% Tiến hành bảo quản trong túi PE đặt trong hộp nhựa kín, lưu trữ ở nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng và ẩm, thời gian bảo quản mẫu 15 ngày

Hình 5: Rễ sâm Bố Chính

- Nguyên liệu bổ sung: Cỏ ngọt, đường glucose

- Phạm vi nghiên cứu : Chế biến trà hòa tan ở phạm vi phòng thí nghiệm

- Địa điểm nghiêm cứu: Phòng thí nghiệm khoa CNSH - CNTP, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

3.2 Hóa chất và thiết bị nghiên cứu

Dung môi: Các dung môi (ethanol, n - butanol, ete dầu hoả, methanol - Merk), hóa chất được sử dụng trong chiết xuất và phân tích đạt tiêu chuẩn PA

Thiết bị: Thiết bị siêu âm Elma S100H - Đức (tần số 37kHz, cường độ sóng âm (LpZ) 103 Db, công suất 150W), tủ sấy Memmert UN110Plus - Đức, cân phân tích OHAUS - Mỹ, bể ổn nhiệt Memmert WNE22 - Đức

3.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu điều kiện chiết xuất sâm Bố Chính

- Phân tích thành phần hóa học nguyên liệu

- Ảnh hưởng của các loại dung môi

- Ảnh hưởng nồng độ dung môi

- Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu

- Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

- Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết

- Ảnh hưởng của thời gian chiết

Nội dung 2: Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

Nội dung 3: Phân tích thành phần hóa học của sản phẩm

Nội dung 4: Sơ bộ giá thành sản phẩm

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp bố chí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Phân tích chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu

Cân 5g nguyên liệu đưa đi phân tích đánh giá các chỉ tiêu sau: Độ ẩm, tro, saponin

Thí nghiệm được lập lại 3 lần

Thí nghiệm: Nghiên cứu điều kiện chiết xuất

Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của các loại dung môi

Có nhiều loại dung môi được sử dụng cho quá trình chiết xuất thu saponin như H2O, C2H5OH, CH3OH Vì đây là những loại dung môi dễ tìm kiếm và an toàn trong thực phẩm

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của các loại dung môi tới hàm lượng saponin

Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Để xác định nồng độ dung môi chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các nồng độ ethanol 50, 60, 70, 80% Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến với các thông số đã tối ưu ở trên Các công thức như sau:

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

Để xác định tỉ lệ dung môi chúng tôi tiến hành với các tỉ dung môi khác nhau lần lượt là: 10/1, 15/1, 20/1, 25/1 (ml/g) Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến và các thông số đã tối ưu ở trên Các công thức được như sau:

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

CT Tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu

Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

Để xác định các ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới hàm lượng saponin tổng số trong quá trình chiết xuất chúng tôi tiến hành với các thời gian siêu âm khác nhau lần lượt là: 0, 5, 10, 15 phút Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến và các thông số đã tối ưu ở trên Các công thức như sau:

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

CT Thời gian siêu âm

Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết

Để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ chiết tới hàm lượng saponin tổng

số trong quá trình chiết xuất chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các nhiệt độ chiết khác nhau lần lượt là: 50℃ 55℃ 60℃ 65℃ Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến và các thông số đã tối ưu ở trên Các công thức như sau:

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết

Thí nghiệm 7: Ảnh hưởng của thời gian chiết

Để xác đỉnh ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng saponin tổng

số chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các thời gian chiết như sau: 60, 70, 80,

90 phút Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến và các thông số đã tối

ưu ở trên Các công thức như sau:

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian chiết

CT Thời gian chiết

Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn

Tiến hành phối trộn theo các công thức và đem sấy ở nhiệt độ 50℃ để

độ ẩm còn lại không quá 5% thì tiến hành xác định khả năng hòa tan và đánh giá cảm quan để lựa chọn công thức phù hợp nhất

Bảng 3.7: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn

Công thức Cao sâm Bố

Chính (ml)

Cỏ ngọt (ml)

Tiến hành thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu: Hàm lượng ẩm (%), saponin

đi sẽ làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích

Nhiệt độ quá thấp thì hơi thoát ra chậm, làm kéo dài thời gian và các chất bị biến đổi Độ ẩm được xác định bằng phương pháp sấy đến khói lượng không đổi