Cải tiến công thức bào chế và đánh giá khả năng ứng dụng của vi nhũ tương lutein trong công nghiệp thực phẩm

Lutein ít tan trong nước , đồng thời kém bền màu dưới tác động của nhiệt, oxy không khí và ánh sáng, dẫn đến việc ứng dụng tạo màu cho thực phẩm bị hạn chế. Trên thế giới đã có một số c

NỘI DUNG CHÍNH

I Đặt vấn đề

II Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

III Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

IV Kết quả và thảo luận

V Kết luận

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Chất màu đóng vai trò thiết yếu trong quá trình chế biến thực phẩm Nó là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng để đánh giá chất lượng thực phẩm.Chất màu thực phẩm được chia làm 2 nhóm chính: chất màu có nguồn gốc tự nhiên và chất màu tổng hợp

Vấn đề đặt ra trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm ở nước ta là tìm

kiếm chất màu tự nhiên không độc hại thay thế cho các chất màu tổng hợp độc hại

Lutein là sắc tố carotenoid màu vàng cam có trong nhiều loài thực vật Nó có khả năng tạo màu rất đẹp, ngoài ra còn có một số khả năng sinh học quan trọng.

động-Nguồn nguyên liệu tự nhiên giàu lutein nhất hiện nay là hoa cúc vạn thọ châu Phi với hàm lượng carotenoid tổng số trong cánh hoa chiếm 1-1,6 % (tính theo trọng lượng khô).

Lutein ít tan trong nước , đồng thời kém bền màu dưới tác động của nhiệt, oxy không khí và ánh sáng, dẫn đến việc ứng dụng tạo màu cho thực phẩm bị hạn chế.

 Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu điều chế vi nhũ tương carotenoid ứng dụng trong thực phẩm.

 Ở Việt Nam hiện có rất ít công trình nghiên cứu đã công bố liên quan đến vấn đề này, hơn nữa độ bền của sản phẩm vi nhũ tương thu được vẫn còn khá hạn chế để có thể ứng dụng trong thực tiễn Việc nghiên cứu chuyển hóa lutein thành các dạng chế phẩm dễ tan trong nước và bền màu hơn là vấn đề cần thiết.

Cải tiến công thức bào chế và đánh giá khả năng ứng dụng của vi nhũ tương lutein

trong công nghiệp thực phẩm

II Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng công thức bào chế vi nhũ tương dầu/nước của lutein sử dụng hỗn hợp Tween 80, lecithin, propylen glycol làm chất nhũ hóa

- Nghiên cứu bổ sung vitamin E trong công thức bào chế vi nhũ tương lutein nhằm cải thiện độ bền màu

- Đánh giá độ bền màu và khả năng ứng dụng của sản phẩm vi nhũ tương thu được

Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng công thức bào

chế vi nhũ tương lutein ổn

định trong nước và có khả

năng ứng dụng làm chất tạo

màu thực phẩm

III Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Lutein tinh thể (tinh khiết > 92%) thu nhận được từ hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta

L.) theo quy trình của tác giả Hoàng Thị Huệ An và cộng sự [6].

- Chất nhũ hóa: Tween 80, lecithin, propylen glycol.

- Cân phân tích chính xác ± 10-4 g (Satorius, Nhật)

- Máy khuấy từ gia nhiệt AREC.X (IKA, Đức)

- Bể siêu âm Elmasonic S100 H (ELMA, Đức)

- Quang phổ kế tử ngoại-khả kiến Cary 50 (Varian, Úc)

- Nhớt kế LVDV-E (Brookfield, Mỹ)

- Khúc xạ kế để bàn AR40 (Kruss, Đức)

- Thiết bị đo kích thước hạt nano Mastersizer Range (Malvern, Anh)

3.3 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát

3.4 Phương pháp nguyên cứu

3.4.1 Sơ đồ điều chế nhũ tương lutein

Hình 3.2 Sơ đồ điều chế nhũ tương lutein

3.4.2 Xác định công thức bào chế vi nhũ tương

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vi nhũ tương

Thành phần chất nhũ hóa

Tỷ lệ dầu (O)

Nồng độ

lutein/dầu

Điều kiện

đồng hóa

3.4.2.1 Chọn tỷ lệ Tween 80

Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ Tween 80

3.4.2.2 Chọn tỷ lệ propylen glycol

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ propylen thích hợp

3.4.2.3 Chọn tỷ lệ lecithin

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ lecithin thích hợp

3.4.2.4 Chọn tỷ lệ lutein/dầu nành

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ lutein/dầu nành thích hợp

3.4.2.5 Chọn tỷ lệ chất nhũ hóa/dầu (S/O)

Sau khi xác định được thành phần hỗn hợp chất nhũ hóa thích hợp (tỷ lệ

Tween 80, lecithin, propylen glycol) và tỷ lệ lutein/dầu, để xác định tỷ lệ S/

O thích hợp tiến hành xây dựng giản đồ pha của hệ nhũ tương lutein bằng phương pháp chuẩn độ pha với nước cất 2 lần, trong đó:

- Cố định tỷ lệ các chất nhũ hóa (Tween 80:Lecithin: Propylen glycol bằng tỷ lệ thích hợp đã chọn)

- Thay đổi tỷ lệ S/O lần lượt từ 1/99 – 99/1 w/w và lượng nước được

thêm từ từ vào hỗn hợp pha dầu – chất nhũ hóa cho đến lúc quan sát thấy hệ bắt đầu chuyển từ trong suốt sang hơi mờ đục (mỗi lần thêm từng lượng nhỏ, vừa thêm vừa đồng hóa, để hệ vi nhũ tương ổn định 10 phút rồi quan sát) Ghi thể tích nước cất tiêu tốn để chuẩn độ (VH2O, ml) Tỷ lệ S/O được chọn là giá trị nhỏ nhất có thể được để hệ vi nhũ tương gần như tan vô hạn trong

nước

Xây dựng giản đồ pha của hệ vi nhũ tương

3.4.3 Chọn tỷ lệ vitamin E bổ sung

Hình 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chế độ gia nhiệt và hàm lượng vitamin E

đến độ bền của vi nhũ tương lutein

3.4.4 Xác định công thức điều chế vi nhũ tương lutein -

Điều chế và khảo sát một số tính chất hóa – lý đặc trưng

Các đặc tính hóa lý khảo sát bao gồm:

a Màu sắc

b Cường độ màu

c Độ khúc xạ ánh sáng

d Độ nhớt

e Phân bố kích thước hạt vi nhũ tương

f Độ bền màu của sản phẩm: đánh giá qua việc khảo sát ảnh hưởng của trạng thái bảo quản và điều kiện bảo quản khác nhau

Hình 3.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn trạng thái bảo quản vi nhũ tương lutein

Hình 3.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá độ bền của vi nhũ tương lutein ở các điều kiện

bảo quản khác nhau

3.4.5 Nghiên cứu khả năng ứng dụng vi nhũ tương

lutein tạo màu thực phẩm

3.4.5.1 Chọn nồng độ vi nhũ tương lutein thích hợp để tạo màu

3.4.5.2 Đánh giá độ bền màu của sản phẩm đông sương tạo màu bằng vi nhũ tương lutein

Sản phẩm đông sương tạo màu bằng vi nhũ tương lutein được bảo quản

ở nhiệt độ 40C, trong tối Theo dõi sự thay đổi màu sắc của sản phẩm theo thời gian, từ đó đánh giá được độ bền màu của chúng.

3.4.5 Phương pháp phân tích

- Đặc tính hấp thụ ánh sáng

- Độ khúc xạ ánh sáng

- Độ nhớt

- Độ tan trong nước

- Phân bố kích thước giọt vi nhũ tương

- Xác định hàm lượng lutein trong vi nhũ tương

3.4.6 Phương pháp xử lý số liệu

- Các kết quả đều là trung bình cộng của 3 lần thí nghiệm song song

So sánh sự khác biệt giữa các giá trị trung bình với độ tin cậy p =

0,95.

- Xử lý và vẽ đồ thị bằng phần mềm MS Excel 2010.

- Vẽ giản đồ pha của hệ vi nhũ tương bằng phần mềm CHEMIX

School 3.60.

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Xác định công thức bào chế vi nhũ tương lutein

4.1.1 Chọn tỷ lệ Tween 80

Hình 4.1 Hình ảnh hệ nhũ tương lutein khi tỷ lệ Tween 80 tăng dần

(Từ trái sang phải: Tween 80 = 3; 6; 9; 12; 15; 18 % w/w)

Chọn tỷ lệ Tween 80 là 18% w/w

4.1.2 Chọn tỷ lệ propylen glycol

Hình 4.2 Các hệ nhũ tương lutein tạo thành khi tăng tỷ lệ propylen glycol

(Từ trái sang phải: propylen glycol = 0; 1; 2; 3; 4 %w/w )

Tỷ lệ propylen glycol được chọn là 1% w/w

4.1.3 Chọn tỷ lệ lecithin

Hình 4.3 Các hệ nhũ tương lutein tạo thành khi tăng nồng độ lecithin

Từ trái sang phải: nồng độ lecithin 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 % w/w)

Tỷ lệ lecithin trong vi nhũ tương bằng 0,3% w/w là thích hợp nhất

4.1.4 Chọn tỷ lệ lutein/dầu nành

Hình 4.4 Ảnh hưởng của nồng độ lutein đến sự thay đổi độ bền của hệ

(Nồng độ lutein từ trái sang phải: 5,00; 6,25; 7,50; 8,75; 10,00 % w/w).

Tỷ lệ lutein trong dầu nành thích hợp nhất là 5% w/w

4.1.5 Chọn tỷ lệ hỗn hợp chất nhũ hóa và pha dầu

Hình 4.5 Các hệ vi nhũ tương lutein ở điểm cuối của quá trinh chuẩn độ pha

bằng nước ứng với tỷ lệ S/O tăng dần

Hình 4.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ S/O đến độ bền của trạng thái vi nhũ

tương lutein

Tỷ lệ S/O là 94/6 w/w là thích hợp.

0 100 200 300 400 500 600 700 800

4.2 Xây dựng giản đồ pha

Bảng 4.1 Thành phần pha của các hệ vi nhũ tương lutein ở ranh giới chuyển pha

Hình 4.7 Giản đồ pha của hệ vi nhũ tương lutein

Ghi chú:

S (surfactants): hỗn hợp chất nhũ hóa (Tween 80-Lecithin-Propylen glycol)Oil (Oil): Dầu nành chứa lutein; W (water): Nước

Vùng màu vàng: Vùng vi nhũ tương (hệ trong suốt);

Vùng màu cam: Vùng nhũ tương (hệ bị đục)

4.3 Chọn tỷ lệ vitamin E

Hình 4.8 Ảnh hưởng của hàm lượng

vitamin E và nhiệt độ đến sự phân hủy vi

4.4 Xác định công thức bào chế vi nhũ tương lutein – Bào chế và khảo

sát một số tính chất hóa – lý đặc trưng

 Xác định công thức bào chế vi nhũ tương lutein

Hình 4.10 Quy trình bào chế các dạng vi nhũ tương lutein

a) dạng đậm đặc; b) dạng pha loãng

 Tính chất hóa- lý của sản phẩm vi nhũ tương lutein

Bảng 4.2 Một số tính chất hóa – lý của hệ vi nhũ tương lutein

 Đánh giá độ bền màu của sản phẩm

Hình 4.11 Ảnh hưởng của trạng thái bảo

quản đến độ bền màu của vi nhũ tương lutein

Hình 4.12 Độ bền màu của vi nhũ tương lutein ở các điều kiện bảo quản khác nhau

4.5 Ứng dụng tạo màu thực phẩm và đánh giá độ bền màu của sản phẩm theo thời gian bảo quản

4.5.1 Chọn nồng độ vi nhũ tương lutein thích hợp để tạo màu

Hình 4.13 Tổng điểm cảm quan của sản phẩm theo tỷ lệ vi nhũ tương lutein bổ sung để tạo màu

Chọn tỷ lệ vi nhũ tương lutein bổ sung vào đông sương là 4% (v/v)

4.5.2 Độ bền màu của sản phẩm đông sương bổ sung vi nhũ

tương lutein

Bảng 4.3 Bảng mô tả sản phẩm đông sương sau 4 ngày bảo quản

Ngày bảo quản

1

Trạng thái đồng nhất, đông đặc Màu vàng tươi

Mùi của rau câu và hương cam hài hòa

Vị ngọt thanh, chua dịu

2

Trạng thái đồng nhất, đông đặc Màu vàng tươi

Mùi của rau câu và hương cam hài hòa

Vị ngọt thanh, chua dịu

3

Trạng thái đồng nhất, đông đặc Màu vàng tươi

Mùi của rau câu và hương cam hài hòa

Vị ngọt thanh, chua dịu

4

Trạng thái đồng nhất, đông đặc Màu vàng tươi

Mùi của rau câu và hương cam hài hòa

Vị ngọt thanh, chua dịu

4.6 Đánh giá hiệu quả kinh tế của vi nhũ tương lutein

Bảng 4.4 Giá thành ước tính cho 1 kg sản phẩm vi nhũ tương lutein đặc

Số lượng

Đơn giá

(ngàn)

Thành tiền

Bảng 4.5 Giá thành ước tính cho 1 lít sản phẩm đông sương

STT Chi phí Đơn vị tính Số lượng

Đơn giá

(ngàn)

Thành tiền

V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Kết luận

1/ Đã xây dựng được công thức bào chế dạng vi nhũ tương lutein đậm đặc tan tốt trong nước với các thành phần như sau:

- Pha dầu: chứa 5% w/w lutein, 1,25% w/w vitamin E trong dầu nành

- Hỗn hợp chất nhũ hóa gồm Tween 80- lecithin- propylen glycol (93,26: 1,55: 5,18 w/w/w)

- Tỷ lệ giữa chất nhũ hóa và pha dầu là 96/4 w/w

2/ Sản phẩm vi nhũ tương loãng được điếu chế bằng cách pha loãng vi nhũ tương đặc theo tỷ lệ 1:40 w/v Có thể dùng sản phẩm này để tạo màu cho thực phẩm dạng lỏng với

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

QUÝ THẦY CÔ!