BÁO CÁO MÔN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM MÀU THỰC PHẨM CHIẾT XUẤT TỪ BÃ ANH ĐÀO CHUA

MÀU THỰC PHẨM CHIẾT XUẤT TỪ BÃ ANH ĐÀO CHUA Anh đào chua (Prunus Cerasus L.) hiếm khi được tiêu thụ tươi do vị chát của nó. Vì lý do này khoảng 85% quả anh đào chua được chế biến vậy nên nó được xem như một loại cây công nghiệp và thường sử dụng được chế biến các sản phẩm công nghiệp trong ngành đồ uống và thực phẩm. Trong quá trình chế biến, một lượng lớn chất sinh học có chứa hạt, vỏ và thịt quả được tạo ra, còn được gọi là bã anh đào chua (Sour cherry pomace) hoặc bã ép (pressresidue), chúng rất giàu các hợp chất phenolic như anthocyanin nhưng lại không được sử dụng trong công nghiệp mà được coi như rác thải. Vậy nên việc chiết xuất anthocyanin từ bã anh đào để làm màu thực phẩm là rất khả thi khi mà nguồn bã anh đào chua cao, giá thành rẻ và vừa có thể giải quyết vấn đề về ô nhiễm môi trường vừa có thể mang lại lợi ích sức khỏe cũng như mang lại hiệu quả kinh tế. Từ những nghiên cứu của những người đi trước có thể đưa ra quy trình để tạo ra chất màu thực phẩm từ bã anh đào chua. Chúng được bảo quản ở nhiệt độ 4ºC trong túi nhựa, hạt được loại bỏ vỏ bằng tay và bã được làm khô trong tủ sấy ở 40°C đến khi bã có 90 ± 0,5% chất khô, bã khô được xay và sấy khô được bảo quản ở 4ºC trong lọ thủy tinh tối màu. Tiến hành chiết ngâm chất màu anthocyanin bằng dung môi cồn 70° ở 60°C với tỷ lệ nguyên liệudung môi (gml) là 1:10, thời gian chiết 2hlần chiết, tiến hành chiết 2 lần. Loại bỏ bã chiết và các tạp chất không tan để thu lấy dịch chiết bằng máy lọc hút chân không. Dịch chiết thu được đem cô đuổi dung môi bằng máy dưới áp suất 150mmBar, 60°c, tốc độ vòng quay là 60 vòngphút. Dịch trích anthocyanin sau khi cô đặc được phối trộn với maltodextrin theo tỉ lệ nồng độ giữa anthocyanin và chất mang 1:100. Tiến hành sấy phun trong thiết bị sấy phun Labplant SD06AG (Keison, UK). Tốc độ nhập liệu được cố định ở 500 mLh. Nhiệt độ đầu vào sau khi được khảo sát là 170°C. Cuối cùng sẽ thu được thành phẩm là sản phẩm bột màu tự nhiên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÀI BÁO CÁO MÔN PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM

7 Nguyễn Văn Duy Khánh 20125452

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Thanh Thảo

TÓM TẮT

Anh đào chua (Prunus Cerasus L.) hiếm khi được tiêu thụ tươi do vị chát của nó Vì lý donày khoảng 85% quả anh đào chua được chế biến vậy nên nó được xem như một loại câycông nghiệp và thường sử dụng được chế biến các sản phẩm công nghiệp trong ngành đồuống và thực phẩm Trong quá trình chế biến, một lượng lớn chất sinh học có chứa hạt,

vỏ và thịt quả được tạo ra, còn được gọi là bã anh đào chua (Sour cherry pomace) hoặc bã

ép (press-residue), chúng rất giàu các hợp chất phenolic như anthocyanin nhưng lạikhông được sử dụng trong công nghiệp mà được coi như rác thải Vậy nên việc chiết xuấtanthocyanin từ bã anh đào để làm màu thực phẩm là rất khả thi khi mà nguồn bã anh đàochua cao, giá thành rẻ và vừa có thể giải quyết vấn đề về ô nhiễm môi trường vừa có thểmang lại lợi ích sức khỏe cũng như mang lại hiệu quả kinh tế

Từ những nghiên cứu của những người đi trước có thể đưa ra quy trình để tạo ra chất màuthực phẩm từ bã anh đào chua Chúng được bảo quản ở nhiệt độ 4ºC trong túi nhựa, hạtđược loại bỏ vỏ bằng tay và bã được làm khô trong tủ sấy ở 40°C đến khi bã có 90 ±0,5% chất khô, bã khô được xay và sấy khô được bảo quản ở 4ºC trong lọ thủy tinh tốimàu Tiến hành chiết ngâm chất màu anthocyanin bằng dung môi cồn 70° ở 60°C với tỷ

lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml) là 1:10, thời gian chiết 2h/lần chiết, tiến hành chiết 2 lần.Loại bỏ bã chiết và các tạp chất không tan để thu lấy dịch chiết bằng máy lọc hút chân

không Dịch chiết thu được đem cô đuổi dung môi bằng máy dưới áp suất 150mmBar,

60°c, tốc độ vòng quay là 60 vòng/phút Dịch trích anthocyanin sau khi cô đặc được phốitrộn với maltodextrin theo tỉ lệ nồng độ giữa anthocyanin và chất mang 1:100 Tiến hànhsấy phun trong thiết bị sấy phun Labplant SD-06AG (Keison, UK) Tốc độ nhập liệuđược cố định ở 500 mL/h Nhiệt độ đầu vào sau khi được khảo sát là 170°C Cuối cùng sẽthu được thành phẩm là sản phẩm bột màu tự nhiên

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

MỤC LỤC ii

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Lí do thực hiện đề tài 1

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về cherry và bã cherry chua 3

2.1.1 Cherry chua 3

2.1.2 Bã cherry chua (Sour cherry pomance) 3

2.2 Các hợp chất sinh học 4

2.2.1 Anthocyanin 4

2.2.1.1 Giới thiệu chung 4

2.2.1.2 Hoạt tính sinh học 4

2.2.2 Maltodextrin 5

2.2.2.1 Giới thiệu chung 5

2.2.2.2 Hoạt tính sinh học 5

2.3 Phương pháp sử dụng 5

2.3.1 Trích ly bằng dung môi (SE: Sovlvent extraction) 5

2.3.2 Vi bao bằng phương pháp sấy phun 6

CHƯƠNG III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

3.1 Vật liệu 8

3.1.1 Dụng cụ 8

3.1.2 Thiết bị 9

3.1.3 Hóa chất 10

3.2 Phương pháp nghiên cứu 11

3.2.1 Phương pháp phân tích 11

3.2.1.1 Xác định hàm lượng anthocyanin 11

3.2.1.2 Xác định hàm lượng anthocyanin tổng của hạt vi bao (TAC) 11

3.2.1.3 Xác định hàm lượng anthocyanin bề mặt của hạt vi bao (SAC) 11

3.2.2 Thiết kế thí nghiệm 11 3.2.1.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến khả năng trích ly chất màu từ bã

3.2.1.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng trích ly 12

3.2.1.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin từ bã anh đào chua .13

3.2.1.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin từ anh đào chua .13 3.2.1.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng trích ly anthocyanin từ bã anh đào chua 14

3.2.1.6 Khảo sát điều kiện sấy phun của quá trình vi bao 14

3.2.3 Sơ đồ quy trình 16

3.2.2 Thuyết minh quy trình 17

3.2.3 Bảo quản thành phẩm 17

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ DỰ KIẾN 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

DANH SÁCH HÌ Hình 2.1 Anh đào chua 3

Hình 2.2 Cấu trúc hóa học của Anthocyanin (RX có thể là H, OH ) 4

Hình 2.3 Mô tả hệ thống sấy phun 7

Y Hình 3.1 Tủ sấy UN55 (Memmert GmbH + Co.KG) 9

Hình 3.2 Cân phân tích PA (OHAUS Instruments Co , Ltd.) 9

Hình 3.3 Máy cô quay chân không HS2005V (JJS Technical Services) 9

Hình 3.4 Máy lọc hút chân không (Rocker Instruments Co., Ltd) 9

Hình 3.5 Labplant SD-06AG (Keison, UK) 10

Hình 4.1 Bao bì thành phẩm 18

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Lí do thực hiện đề tài

Trong những năm gần đây, thị trường của ngành màu thực phẩm tăng nhanh và dự kiến sẽtiếp tục tăng trưởng 10% đến 15% hàng năm Xu hướng của công nghiệp màu thực phẩm,

là sử dụng các chất màu thực phẩm tự nhiên (bao gồm anthocyanins, carotenoid, betalain

và chất diệp lục…) đã gia tăng trong ngành thực phẩm và đồ uống để thay thế cho cácchất tổng hợp của chúng Điều này chủ yếu là do nhận thức ngày càng tăng về các hiểmhọa môi trường và tác động phụ tiềm ẩn của các hóa chất được sử dụng trong quá trìnhtổng hợp chất tạo màu thực phẩm (Carocho, Barreiro et al 2014) Ngoài ra, để đáp ứngnhững người tiêu dùng yêu cầu các thành phần tự nhiên, các công ty thực phẩm và đồuống lớn đã cam kết loại bỏ các chất nhân tạo, bao gồm cả màu tổng hợp, khỏi các sảnphẩm của họ (Cortez, Luna‐Vital et al 2017) Ngoài ứng dụng trong thực phẩm, việctiêu thụ các hợp chất có màu tự nhiên này có liên quan đến việc giảm các bệnh không thểmắc phải như ung thư, tiểu đường và béo phì (Li, Xu et al 2016); (Cooperstone vàSchwartz 2016); (Rodriguez, Vidallon et al 2016)

Cùng với sự phát triển của màu thực phẩm là sự phát triển của sản lượng anh đào chuatăng lên mỗi năm trên toàn thế giới; tức là tổng sản lượng tăng từ 1,14 lên 1,38 triệu tấntrong giai đoạn 2006 - 2016 Khu vực thu hoạch cherry chua lớn nhất thế giới là châu Âu(66%), chiếm 62% tổng sản lượng thế giới (Yılmaz, Görgüç et al 2019) Anh đào chua(Prunus Cerasus L.) hiếm khi được tiêu thụ tươi do vị chát của nó Vì lý do này khoảng85% quả anh đào chua được chế biến (Capanoglu, Boyacioglu et al 2011); (Toydemir,Capanoglu et al 2013), vậy nên nó được xem như một loại cây công nghiệp và thường sửdụng được chế biến thành nước trái cây, rượu, mứt hoặc mứt cam Trong quá trình chếbiến, một lượng lớn chất sinh học có chứa hạt, vỏ và thịt quả được tạo ra Chất thải sinhhọc này, còn được gọi là bã đậu (Sour cherry pomance) hoặc bã ép (press-residue), hiệnnay không được sử dụng trong công nghiệp (Roda-Serrat, Lundsfryd et al 2019)

Bã anh đào chua rất giàu hợp chất phenolic như anthocyanin chứa trong da và thịt(Yılmaz et al 2018), mà Anthocyanins thu được từ các phụ phẩm thực phẩm không cóđặc tính độc hại và có thể có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người (Bridle vàTimberlake 1997) Anthocyanin là sắc tố tự nhiên có khả năng tạo ra nhiều màu sắc hấpdẫn cho các sản phẩm Chúng đã được chứng minh là vừa an toàn cho người sử dụng vừa

có lợi cho sức khỏe Do đó, anthocyanin ngày càng được sử dụng nhiều để làm chất tạomàu (mã số E163) trong nhiều loại thực phẩm như nước giải khát, rượu, thạch rau câu,kem… Các nghiên cứu đã chứng minh các anthocyanin có khả năng ngăn ngừa sự oxyhóa các lipoprotein cũng như làm giảm sự keo tụ các phân tử cholesterol trên thành độngmạch, do vậy có tác dụng ngăn ngừa các bệnh tim mạch (Trần 2022) Đã có chứng minhrằng anthocyanin của anh đào chua có khả năng làm giảm khả năng gây dị ứng củaprotein β - Lactoglobulin (Tantoush, Stanic et al 2011), ức chế sự phát triển của dòng tếbào ung thư và có thể giúp giảm đau cơ và đau nhức (Kang, Seeram et al 2003); (Wang,Nair et al 1999)

Vậy nên việc chiết xuất chất màu và các hợp chất chống oxy hóa từ bã anh đào chua củangành công nghiệp thực phẩm là rất khả thi khi mà nguồn cung bã cao, giá thành rẻ(Yılmaz, Karaaslan et al 2015) và vừa có thể giải quyết vấn đề về ô nhiễm môi trườngvừa có thể mang lại lợi ích sức khỏe cũng như mang lại hiệu quả kinh tế Đây chính là lí

do mà tụi em thực hiện ý tưởng: “Màu thực phẩm chiết xuất từ bã anh đào chua”

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN2.1 Tổng quan về cherry và bã cherry chua

2.1.1 Cherry chua

Anh đào chua (Prunus cerasus), là loài thực vật có

hoa trong họ hoa hồng (Rosaceae) Nó có quan hệ

họ hàng gần với anh đào ngọt (Prunus avium),

nhưng trái của nó có tính axit cao hơn và hàm

lượng đường đơn trong anh đào chua (8%) thấp

hơn so với anh đào ngọt (13%) (Ferretti, Bacchetti

2.1.2 Bã cherry chua (Sour cherry pomance)

Bã anh đào chua bao gồm da và thịt của quả anh đào chua và chủ yếu thu được sau khi épnước trái cây như một sản phẩm phụ, chúng chiếm hơn 90% chất khô của trái cây với mộtlượng đáng kể các thành phần có hoạt tính sinh học cùng với nhiều chất hóa thực vật

Hình 2.1 Anh đào chua

(Franz Eugen Köhler, Köhler'sMedizinal-Pflanzen)

(phytochemical) khác bao gồm các hợp chất phenolic (anthocyanin và flavonoid),carbohydrate (chất xơ, cellulose, pectin và lignin), vitamin (vitamin C) và khoáng chất(kali) (Yılmaz, Görgüç et al 2019).

Các đặc tính lý hóa cơ bản của bã anh đào chua: Tổng độ acid có thể chuẩn độ 6,06-8,80g/100g, độ pH: 2.37-2.44 và hoạt độ nước = 0.356-0.471 (Yılmaz, Görgüç et al 2019)

2.2 Các hợp chất sinh học

2.2.1 Anthocyanin

2.2.1.1 Giới thiệu chung

Các anthocyanin (còn được gọi là

anthocyans) thuộc nhóm các hợp chất

flavonoid tan trong nước, Chúng xuất

hiện trong tất cả các mô của thực vật

gồm lá , thân , rễ , hoa và quả (Andersen

và Jordheim 2010) Thuật ngữ

anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp,

trong đó anthocyanin là sự kết hợp giữa

Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos –

nghĩa là màu xanh

Tùy vào độ pH và các gốc Rx của chúng có thể xuất hiện màu đỏ, tím, xanh lam hoặcđen.(Davies 2004) (Archetti, Doring et al 2009)

2.2.1.2 Hoạt tính sinh học

Ở thực vật, chúng giúp chống lại các tia cực tím có hại, thu hút côn trùng để phân tán hạt

và thụ phấn (Wrolstad 2004) Một số anthocyanin đóng vai trò như các tác nhân kiểm soát

Hình 2.2 Cấu trúc hóa học của

Anthocyanin (Rx có thể là H, OH )

(Cavalcanti, Santos et al 2011)

sinh học, như cyanidin-3-glucoside, ức chế sự phát triển của ấu trùng Heliothis viriscenstrong cây thuốc lá (Harborne 1988)

Anthocyanin là hợp chất chống oxy hóa tốt do tính ức chế các gốc tự do hiệu quả

(Wrolstad 2004) Các nghiên cứu invitro của anthocyanin đã chỉ ra rằng các hợp chất này

có thể có tác dụng bảo vệ chống lại bệnh mãn tính như bệnh tim mạch, ung thư và nhiễmvirus, số hoạt động chống viêm (He và Giusti 2011), (Heins, Stöckmann et al 2001).Ngoài ra, anthocyanin cũng có khả năng ngăn ngừa bệnh béo phì và kiểm soát bệnh tiểuđường Các hoạt tính chống dị ứng và kháng khuẩn cũng là một trong những lợi ích sứckhoẻ khác của các hợp chất hóa học này (He và Giusti 2011), (Ghosh và Konishi 2007)

2.2.2 Maltodextrin

2.2.2.1 Giới thiệu chung

Maltodextrin là một loại tinh bột thủy phân được sản xuất bằng cách thủy phân một phầntinh bột bằng acid hoặc enzyme thường được sử dụng làm nguyên liệu trong quá trình vibao của các thành phần thực phẩm

2.2.2.2 Hoạt tính sinh học

Maltodextrin được coi là một chất mang tốt bởi vì nó thể hiện độ nhớt thấp ở hàm lượngchất rắn cao và độ hòa tan tốt Maltodextrin được sử dụng chủ yếu làm chất hỗ trợ trongquá trình sấy phun, sấy khô nước ép trái cây, làm tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh, làmgiảm độ dính của bột và tạo sự ổn định cho bột (Gharsallaoui, Roudaut et al 2007)(Goula và Adamopoulos 2012)

2.3 Phương pháp sử dụng

2.3.1 Trích ly bằng dung môi (SE: Sovlvent extraction)

Là một phương pháp để tách các hợp chất, dựa trên khả năng hòa tan tương đối của chúngtrong hai chất lỏng không hòa trộn khác nhau, thường là nước (phân cực) và dung môihữu cơ (không phân cực )

Động lực của quá trình trích ly là do sự chênh lệch gradient nồng độ giữa cấu tử trích lytrong nguyên liệu và dung môi Sự vận chuyển chất tan từ bên trong tế bào thực vật ra bênngoài dung môi qua con đường khuếch tán là chủ yếu Sự khuếch tán này sẽ giúp cho quátrình chiết rút các cấu tử cần trích ly từ trong nguyên liệu vào dung môi xảy ra nhanh vàtriệt để hơn (Nguyễn và Trần 2019)

2.3.2 Vi bao bằng phương pháp sấy phun

Vi bao (encapsulation) có thể được định nghĩa là một quá trình bao phủ một chất trongmột chất khác Trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, kỹ thuật “encapsulation” đã được sửdụng rộng rãi để bảo vệ các thành phần thực phẩm bao gồm: hương vị, tinh dầu, chất béo,nhựa dầu, các thành phần dược phẩm và chất màu (F Gibbs 1999)

Mục đích vi bao các chất này nhằm chống suy giảm và tổn thất các chất bay hơi, bảo vệnguyên liệu tránh tương tác và bị ảnh hưởng bởi các thành phần khác và các tác nhân môitrường như ánh sáng, nhiệt độ, oxy không khí (F Gibbs 1999, Gouin 2004)

Cơ chế bảo vệ của vi bao là tạo thành một màng (hay còn gọi là màng bảo vệ) xung quanhnhân hay còn gọi là lõi của vật liệu cần đóng gói Vi bao có thể được thực hiện bằng các

kỹ thuật khác nhau: sấy phun, phun làm lạnh và phun làm mát, ép đùn, sấy bằng khôngkhí… Trong đó phương pháp sấy phun vẫn là phương pháp chủ đạo cho công nghệ tạo vibao, do chi phí thấp và sự thuận lợi về mặt thiết bị (Athanasia M Goula và cộng sự, 2012;Valfredo T de Fávere1 và công sự, 2008.) So với sấy đông khô, chi phí của phương phápsấy phun là rẻ hơn 30-50 lần (Desobry, Netto, & Labuza, 1997)

Sấy phun là phương pháp mà chất lỏng hoặc hỗn hợp được chuyển thành dạng bột khôbằng cách nguyên tử hóa và được sấy khô nhờ dòng không khí nóng (Bhandari 2015)

Hình 2.3 Mô tả hệ thống sấy phun

Một sơ đồ mô tả chung cho phương pháp sấy phun được thể hiện trong hình trên Ở đây,chất lỏng được phun thành giọt ở phía trên cùng của buồng Những giọt lỏng nhỏ đi vàodòng chảy hỗn loạn của không khí nóng ở phía trên cùng của buồng cùng chiều với khôngkhí nóng được gọi là dòng chảy cùng chiều Các pha lỏng được nhanh chóng làm nóng vàphân tử chất lỏng di chuyển lên bề mặt của giọt lỏng và chuyển sang pha khí Khi nhữnggiọt lỏng hóa rắn, chúng bị cuốn theo dòng khí nóng và di chuyển đến một buồng lắngxoáy tâm, nơi các chất rắn di chuyển ra khỏi buồng và tạo thành bột Tất cả các máy sấyphun đều sử dụng các thành phần cơ bản này mặc dù có các biến thể trong cấu hìnhbuồng, nguyên tử được sử dụng, thiết kế lốc xoáy, tái chế chất rắn, điều hòa khí hoặc tuầnhoàn sau khi ngưng tụ hoặc làm mát, thiết kế luồng không khí và các thiết bị kèm theo.Máy sấy phun có thể có có năng suất dưới một lít mỗi giờ đến hàng ngàn lít mỗi giờ (Hồ2019)

CHƯƠNG III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU3.1 Vật liệu

Bã anh đào chua sau bước ép trong sản xuất nước trái cây được lấy từ Limkon Food Ind

Và Trade Inc (Adana, Thổ Nhĩ Kỳ) Bã phải được bảo quản ở nhiệt độ 4ºC

3.1.2 Thiết bị

Hình 3.1: Tủ sấy UN55 (Memmert

GmbH + Co.KG)

Hình 3.2: Cân phân tích PA

(OHAUS Instruments Co , Ltd.)

Hình 3.3: Máy cô quay chân không

HS2005V (JJS Technical Services)

Hình 3.4: Máy lọc hút chân không

(Rocker Instruments Co., Ltd)

Hình 3.5: Labplant SD-06AG (Keison, UK)

3.2 Phương pháp nghiên cứu

nm bằng máy quang phổ UV-Vis.(Nguyễn và Trần 2019)

3.2.1.2 Xác định hàm lượng anthocyanin tổng của hạt vi bao (TAC).

Để thu được TAC, 100 mg mẫu được cân và phối trộn với 1 mL nước cất Sau đó, mẫuđược nghiền bằng chày để phá hủy cấu trúc vi bao 10 mL ethanol 96% được sử dụng đểchiết xuất trong 5 phút Dịch lọc được thu nhận và xác định hàm lượng anthocyanin (Hồ2019)

3.2.1.3 Xác định hàm lượng anthocyanin bề mặt của hạt vi bao (SAC).

Để thu được SAC, 100 mg mẫu được cân và phối trộn với 10 mL ethanol 96% Sau khivortex 10 giây và ly tâm ở tốc độ 3000 rpm trong 3 phút, phần dịch phía trên được thunhận và lọc qua màng lọc membrane kích thước 0.45 μm Dịch lọc được thu nhận và xácm Dịch lọc được thu nhận và xácđịnh hàm lượng anthocyanin (Hồ 2019)