Chất béo hạt chôm chôm và tiềm năng thay thế bơ cacao trong sản xuất sôcôla

Bài báo số 1:THÀNH PHẦN ACID BÉO , ĐẶC TÍNH LƯU BIẾN VÀ HÌNH THÀNH TINH THỂ CỦA CHẤT BÉO CHÔM CHÔM để mô tả dòng chảy chất béo trong thí nghiệm này và kết quả cho thấy, chất béo chômchô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU VÀ CHẤT BÉO

Chủ đề: Chất béo hạt chôm chôm và tiềm năng thay thế

bơ cacao trong sản xuất sôcôla

Bài báo số 1:

THÀNH PHẦN ACID BÉO , ĐẶC TÍNH LƯU BIẾN

VÀ HÌNH THÀNH TINH THỂ CỦA CHẤT BÉO CHÔM CHÔM

để mô tả dòng chảy chất béo trong thí nghiệm này và kết quả cho thấy, chất béo chômchôm có độ nhớt cao hơn so với chất béo ca cao Dựa trên các kết quả nghiên cứu khuyếncáo rằng tỷ lệ hỗn hợp lên đến 30% chất béo hạt chôm chôm có thể được sử dụng thaythế bơ ca cao, trong khi tỷ lệ cao hơn sẽ hoàn toàn làm thay đổi bơ cacao ban đầu Do đó,

có thể thấy tính khả thi của việc sử dụng các chất béo chôm chôm để thay thế bơ cacao và

sử dụng hỗn hợp của hai loại chất béo với tỷ lệ hợp lý trong sản xuất sôcôla

GIỚI THIỆU

Nói chung, một chất béo và lipid tự nhiên thu được từ thực vật và dầu và mỡ động vật thì

có khác nhau một số hóa chất và tính chất vật lý (Sato, 2001; Lannes et al, 2004) Bơ cacao (Cocoa butter _CB) là một thành phần quan trọng thiết yếu trong tất cả các loạisôcôla Sôcôla là thực phẩm ngọt được sản xuất từ hạt của Theobroma cacao - 1 loại câynhiệt đới (Zzaman và Yang, 2013) Hơn nữa, chỉ có bơ ca cao là pha chất béo liên tụctrong sôcôla (Lannes et al., 2003) Ngày nay; giá ca cao đang liên tục tăng cao, do đó, cácnhà nghiên cứu đã nỗ lực tìm kiếm các chất béo khác để thay thế bơ ca cao trong sản xuất

sô cô la vì nhiều lý do (Dewettinck và Depypere, 2011; Issara et al, 2014) Chôm chôm(Nephelium lappaceum Linn.) là loại trái cây ở các nước Đông Nam Á đặc biệt là ở phíatây Malaysia và Sumatra Các loại trái cây chôm chôm được tách hạt trong chế biến và

khối lượng các hạt đó dao động từ 4-9 g / 100 g là một sự lãng phí của sản phẩm từngành công nghiệp đóng hộp Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng trong hạt chôm chôm

có số lượng chất béo tương đối cao, dao động từ 17-39% (Morton, 1987; Sirisompong et

al, 2011.) Do đó, chất béo chiết xuất từ hạt chôm chôm hoặc các nguồn hạt khác thì quantrọng có thể được sử dụng để sản xuất thực phẩm như nến, xà phòng, và các loại nhiênliệu, và nó cũng có một có thể là một nguồn chất béo ăn được tự nhiên (Solis-Fuentes etal., 2011)

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, các tính chất vĩ mô của mạng lưới chất béo đượcxem trọng, ảnh hưởng đến kết cấu của sản phẩm cuối cùng, kết cấu của sản phẩm phụthuộc rất nhiều vào sự ổn định kết cấu của chất béo chứa trong các sản phẩm(Rohm vàWeidinger, 1993) kết quả của các tính chất này là xảy ra sự gãy bể của một sản phẩmngọt chẳng hạn như sô cô la Vì vậy, chất rắn dẻo thành chất rắn giòn có được từ trạngthái vật lý khác nhau của một chất béo và độ nhớt của chất lỏng (Myhan et al., 2012).Lipp và Anklam (1998) đã đề cập trước đó việc sử dụng chất béo tự nhiên hay chất béogia công có thể được quyết định bằng thành phần của chất béo (thành phần acid béo vàtriacylglycerol conformation) và tính chất nhiệt như kết tinh và đặc điểm tan chảy Tuynhiên, khả năng tương thích của các lipid với bơ ca cao cũng là một khía cạnh quan trọngxác định khả năng của chất béo được sử dụng để thay thế bơ cacao

Các tính chất lưu biến rất hữu ích cho các ứng dụng khác nhau của nguyên liệu thựcphẩm (Kealy, 2006) Nhiều nhà nghiên cứu đã bắt đầu xem xét tầm quan trọng của đặctính dòng chảy chất lưu biến trong chất lượng của thực phẩm dạng lỏng và bán rắn Hơnnữa lưu ý rằng kỹ thuật lưu biến có thể sử dụng để xác định thời hạn sử dụng và là thước

đo cấu trúc của thực phẩm (Labuza, 2000).Một phần của đặc tính dòng chảy ổn địnhtrong các loại thực phẩm, khi giảm áp lực, các ứng suất của một chất lỏng có cấu trúc làđiểm gốc.Theo đồ thị Newton độ nhớt có thể mô tả động thái trượt cho chất lỏng ở cácứng suất thấp nhất Mặt khác, khi tăng ứng suất, động thái chảy đã được thay đổi thànhmột “luật công suất” (power-law) phụ thuộc vào trạng thái ổn định tốc độ trượt trên ứngsuất trượt(Barnes et al., 1999) Mục đích của nghiên cứu này là để điều tra thành phầnacid béo, đặc tính lưu biến và hình thành tinh thể của chất béo chôm chôm và bơ ca cao

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Bơ ca cao

Bơ cacao (Palmer, lớp 1) có nguồn gốc từ hạt cacao (Theobroma cacao) được mua từIndonesia Viện nghiên cứu cà phê và ca cao Indonesia

Hạt chôm chôm

Hạt chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) được thu thập từ các ngành công nghiệp sản xuất thịt quả đóng hộp tại Penang và sau đó những hạt giống đã được sấy khô trong hơn

60oC trong 30 phút, chỉ số độ ẩm khoảng 3% tính theo cơ sở ướt Sau khi chất béo được gia công(lột vỏ) được trích xuất bằng máy ép (IBG Monforts Oekotec GmbH & Co KG, Đức) và sau đó chiết xuất chất béo đã được lọc bằng vải muslin trước khi chuyển vào đóng nắp và bảo quản ở -4oC

Thiết kế thử nghiệm

Thí nghiệm tương tác được tiến hành với các hỗn hợp giữa bơ ca cao và chất béo chôm chôm (không xử lý) với tỷ lệ như trong Bảng 1 sau đây

Bảng 1 Hỗn hợp thực nghiệm tỷ lệ giữa ca caobơ và chất béo chôm chôm

Hỗn hợp của CB & RF Tỷ lệ (%)

CBA RFB

Hỗn hợp 1 100 0

Hỗn hợp 2 90 10

Hỗn hợp 3 70 30

Hỗn hợp 4 50 50

Hỗn hợp 5 30 70

Hỗn hợp 6 10 90

Hỗn hợp 7 0 100

CB : Bơ Cacao RF : Bơ Chôm chôm

Phân tích thống kê

Các số liệu thí nghiệm đã phải chịu sự phân tích phương sai bằng Tukey HSD, ở mức ý nghĩa 5% Các phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm SPSS (SPSS 16.0 cho cửa sổ, SPSS Inc, Chicago, IL)

Chuẩn bị của các axit béo methyl este (fatty acid methyl esters - FAME)

Thành phần acid béo được xác định theo methyl hóa các axit béo thành acid béo methyleste FAME đã được chuẩn bị theo phương thức với một số sửa đổi (Pe'rez-Martı'nez etal., 2005) Mẫu tan (0,05 g) là este hóa bằng cách sử dụng 2 ml thuốc thử borontrifluoride(BF3) methanol (20:80) và đun nóng ở 90-100oC trong 30 phút trong chậu nước Sau đóđược làm lạnh ở nhiệt độ phòng Sau khi làm lạnh, thêm vào 2 ml n-hexane và 8 ml nướccất đã được và khuấy mạnh trong 1 phút Tách lớp hexane hòa tan và không hòa tan bằngcách sử dụng ly tâm ở 3500 rpm cho 2 phút Lớp tan trong hexan trên được thu gom vàchuyển vào thùng chứa thủy tinh được sử dụng để phân tích sắc ký.

Phân tích sắc ký khí

Phân tích sắc ký khí (Gas Chromatography - GC) được thực hiện bằng cách sử dụng GC

2010 plus- FID (ion hóa ngọn lửa detector) (Shimadzu, Nagakyo-ku, Kyoto, Nhật Bản)được trang bị SGE BPX70 90% Cyanopropylphenyl Polisiloxane, cột 0.32mmID ×0.25μm × 30m (SGE phân tích khoa học Pty Ltd, Victoria, Australia) Các điều kiện của

GC trong phân tích đã được thiết lập như sau: Các chất tiêm đã được thiết lập theo tỷ lệ(tỷ lệ phân chia = 1:10) ở nhiệt độ 250oC Helium dụng (Anh) làm khí mang (Mondello etal., 2006) Nhiệt độ cột được đặt ở 70oC duy trì trong 1 phút sau đó tăng lên đến 150oCvới 20oC /phút và sau đó tăng lên đến 250oC với 10oC / phút đoạn đường nối Nhiệt độcuối cùng được duy trì trong 15 phút

Kính hiển vi ánh sáng phân cực

Phương pháp phân tích vi cấu trúc được thực hiện sau đây có sửa đổi chút ít (PerezMartinez-et al., 2007) Mẫu chất béo chôm chôm được gia nhiệt ở 80oC trong 30 phút đểhoàn toàn làm tan chảy các tinh thể chất béo trong các mẫu Một giọt mỡ tan chảy đượcđặt trên lam kính đã được gia nhiệt (70oC trong 10 phút) và được đậy lại Các tấm lamđược bảo quản ở nhiệt độ phòng trong vòng 24-48 giờ (phụ thuộc vào sự hình thành củatinh thể chất béo) Tinh thể hình thành ở nhiệt độ 25oC của cả hai chất béo đã đượcnghiên cứu dưới kính hiển vi phân cực ánh sáng ở độ phóng đại 40X Những hình ảnhđược ghi lại bằng cách sử dụng một máy ảnh video kỹ thuật số gắn trên kính hiển vi

Đặc tính lưu biến (Rheometer)

Các thông số lưu biến được đo bằng cách sử dụng một Rheometer AR1000-N với bồntĩnh nhiệt ở nhiệt độ 40oC tấm Flate 4 cm đã được sử dụng Các thử nghiệm được tiếnhành bởi sự kiểm soát ứng suất (500 1/s), với 120 giây (Rohm và Weidinger, 1993) Cácdòng chảy đã được mô tả bằng mô hình lưu biến (Newton, Bingham và Casson)

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Có nhiều lipid hay chất béo chứa trong bơ cacao Theo Lannes and Gioielli (1997) mô tảrằng triacylglycerol chính trong bơ ca cao được kết hợp từ 3 acid béo là palmitic, stearic

và oleic Axit bão hòa và không bão hòa được lấy từ nhiều nguồn dầu và mỡ kết hợp củacác axit béo, trong đó một nửa là không đồng nhất

Thành phần acid béo (%) trong bơ ca cao và chôm chôm được thể hiện trong Bảng 2 Kếtquả cho thấy rằng acid Palmitic trong chôm chôm (8.83%) có mặt với số lượng nhỏ hơnnhiều so với bơ ca cao (28,16%); và axit stearic ở chôm chôm cũng như palmitic là ít hơn

so với bơ ca cao, tương ứng là 6,66% và 21,53% Kết quả cho thấy axit palmitic đã đượctìm thấy 7,11% , axit stearic và axit oleic lần lượt là 6,66% và 25,32% Hàm lượng acidlauric trong bơ ca cao là cao hơn (19,68%) so với chất béo chôm chôm (4,17%) Hơnnữa, axit Arachidic và các axit béo bão hòa khác như gondoic, behenic tìm thấy trongchất béo hạt chôm chôm nhưng không có trong bơ ca cao, có thể ảnh hưởng đến nhiệt độnóng chảy cao và độ nhớt cao của chất béo hạt chôm chôm (Zee, 1993; Solis-Fuentes et

C 18:1 cis Oleic acid 22.78 ± 0.008 25.32 ± 0.070

C 18:1 tran Elaidic acid - 3.53 ± 0.012

C 18:2 tran Linolelaidic acid 4.88 ± 0.003

-C 20:0 Arachidic acid - 16.39 ± 0.050

C 20:1 Cis-13-eicosenoic acid - 4.46 ± 0.014

C 22:0 Behenic acid - 1.22 ± 0.004

hình 1 Sự hình thành tinh thể của bơ ca cao, chất béo chôm chôm và phối trộn của chúng

thể của chất béo một phần do các tính chất vật lý, sự tồn tại lipid trong các nguồn thiênnhiên mà tạo thành các triglyceride khác nhau (Bricknell và Hartel, 1998).

Nhiệt độ lưu trữ, xử lý nhiệt như thanh trùng, làm mát sau thanh trùng và bao gồm cả chếbiến có thể ảnh hưởng đến tính chất lưu biến của chất béo Mặc dù dầu là chất lỏngNewton bình thường (tuân theo định luật Newton) nhưng có tính giả dẻo (chất lỏng phiNewton) ( Lannes et al 2004) Theo Lannes et al (2004), lưu ý rằng đặc trưng sự tanchảy của các tinh thể chất béo được định nghĩa là mức độ chất béo trong một cấu trúcphức tạp, thường cấu trúc ở dạng β' có độ nhớt cao hơn dạng β đã khiến cho chúng cókích thước nhỏ hơn, diện tích bề mặt lớn hơn và có khả năng tăng độ nhớt trong hệ nhũtương Tuy nhiên, một ứng suất trượt do lực nhớt gây ra τo có mối quan hệ tuyến tính theođịnh luật Newton của π / γ (τ = ứng suất trượt; γ = gradien vận tốc) được tìm thấy trongnhiều thực phẩm được cho là có trạng thái keo Khi ứng suất trượt tăng, trạng thái dòngchảy thay đổi thành một “luật công suất” (power-law) phụ thuộc vào sự ổn định của tốc

độ cắt trên áp lực cắt Tuy nhiên, đối với cấu trúc lỏng, trạng thái này thường sẽ chuyểnthành trạng thái Newton tại áp lực cao nhất Đối với thay đổi cấu trúc lỏng từ có độ nhớtrất cao (từ biến) thành các dòng chất lỏng thường cần cường độ áp lực lớn Trạng thái nàyđược dựa trên đường thẳng của ứng suất trượt và nhiều trường hợp của các đường congdòng chảy, phương trình tuyến tính đơn giản của Bingham-withintercept dường như mô

tả đầy đủ, nhưng nếu tập trung vào các cơ sở logarit, phương trình định luật Newton củaNewton có thể được giải thích rõ ràng hơn Thổ Nhĩ Kỳ HSD, để xác minh sự khác biệtgiữa các mẫu thí nghiệm của các mô hình chất lưu biến cùng tham số, người ta đã phântích phương sai ở mức ý nghĩa 5% Các giá trị độ nhớt của mỗi mô hình cho tất cả cáchỗn hợp trong Bảng 3 cho thấy sự khác biệt nhỏ trong giá trị và khác biệt đáng kể trongcùng một dòng biểu thị Bơ ca cao có độ nhớt thấp hơn so với chất béo chôm chôm, cóthể được giải thích bằng loại và cấu trúc chuỗi dài của axit béo và thành phầntriacylglycerol (Narine và Marangoni, 1999) Các đường cong dòng chảy (độ nhớt x tốc

độ dòng chảy và ứng suất dòng chảy x tốc độ dòng chảy) của bơ ca cao và chất béo chômchôm từ Rheotest được hiển thị trong hình 2

Bảng 3 Các mô hình lưu biến học của các hỗn hợp thí nghiệm

M3(70 : 30) (50 :M4

50)

M5(30 :70)

M6(10 : 90) M7 (RF)(0 : 100)

Newton bc

0.0479±0

0008

c0.0474±0.0015

abc0.0485±0

0007

bc0.0478±0.0009

abc0.0493±0.0001

ab0.0512±0.0005

a0.0516±0.0005

6 c0.0475±0.0015

b0.3360±0.0007abc0.0484±0

0007

b0.3173

±0.007

6 bc0.0479±0.0009

a0.3758±

0.0019abc0.0493±0.0000

c0.2564±0.0007 ab0.0510±0.0005

e0.1813±0.0018 a0.0515±0.0004

±0.000

7 bc0.0473±0.0013

d0.0454±0.0008abc0.0484±0

0007

c0.0539

±0.002

2 bc0.0478±0.0010

a0.0719±

0.0005abc0.0492±0.0001

de0.0417±0.0007 ab0.0502±0.0011

f0.0308±0.0012 a0.0513±0.0005

KẾT LUẬN

Từ những kết quả thu được trong nghiên cứu này, nó rất hữu ích cho cơ sở để nghiên cứucác tính chất khác của chất béo hạt chôm chôm trước khi sử dụng để thay thế bơ cacao.Nói chung tính chất lưu biến của chất béo là nghiên cứu ở trạng thái rắn, nhưng trạng tháicủa hai loại chất béo và hỗn hợp của chúng ở trạng thái lỏng được nghiên cứu cùng vớicác mẫu chất lưu biến thử nghiệm Đối với nghiên cứu về thành phần hóa học (acid béo

tự do) của Bơ ca cao (CB) và chất béo hạt chôm chôm (RF) phát hiện ra rằng nó ảnh

hưởng đến các đặc điểm tinh thể là do từng acid béo khác nhau chứa trong triglyceride.

Tỷ lệ tiềm năng của CB và RF cho các ứng dụng trong sản xuất sô cô la lên tới 30% RF.Nghiên cứu kết luận rằng hạt chôm chôm có thể được sử dụng như là một chất thay thế

bơ cacao để cải thiện và có được chất lượng tốt trong các sản phẩm Có một số khía cạnhcần được nghiên cứu thêm như lên men tối ưu và điều kiện rang cũng như độc tính khảonghiệm đối với cho con người

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi muốn gửi lời cảm ơn đến Bộ phận Công nghệ Thực phẩm, Trường Kỹ thuậtCông nghiệp, Đại học Sains Malaysia về các cơ sở phòng thí nghiệm để thực hiện thínghiệm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Barnes, H.A., Hutton, J.F and Walters, F.R.S 1999 An introduction to rheology, London:Elsevier pp 1-35

Bricknell, J and Hartel, R.W 1998 Relation of fat bloom in chocolate to polymorphic transition

of cocoa butter Journal of American Oil Chemist’s Society 75: 16091615

Labuza, T P 2000 The search for shelf life, Food Testing Analysis Blackwell, Oxford et al., pp32-48 Lannes, S.C.S., Medeiros, M.L and Gioielli, L.A 2004 Physical interactions betweencupuassu and cocoa fats Grasasy Aceites 55: 115–121

Lannes, S.C.S and Gioielli L.A 1997 Misturas entre manteiga de cacau esucedaneoscomerciais: estudo de diagramas de curvasiso-solidas e de iso-consistencia - Rev.Soc.Bras.Ciencia e Tec Alim 15:132-7 Lannes, S.C.S., Medeiros, M.L and Gioielli, L.A 2003.Physical interactions between cupuassu and cocoa fats Grasasy Aceites 54: 253–258

Lipp, M and Anklam, E 1998 Review of cocoa butter and alternative fats for use in Part A: Compositional data Food Chemistry 62: 73-97

chocolate-Mondello, L., Tranchida, P.Q., Dugo, P and Dugo, G 2006 Rapid, micro-scale preparation andvery fast gas chromatographic separation of cod liver oil fatty acid methyl esters Journal ofPharmaceutical and Biomedical Analysis 41: 1566-1570

Morton, J.F 1987 In: Morton, J.F (Ed.), Fruits of Warm Climates Julia F Morton, Miami, FL,

pp 262–265 Myhan, R., Białobrzewski I and Markowski, M 2012 An approach to modelingthe rheological properties of food materials Journal of Food Engineering 111: 351-359

Narine, S.S and Marangoni, A.G 1999 Relating structure of fat crystal networks to mechanicalproperties: a review - Food Research International 32: 227-248

Narine, S.S and Marangoni, A.G 1999 Microscopic and rheological studies of fat crystalnetworks – Journal of Crystal Growth 198: 1315-1319.

Pe´rez-Martı´nez, D., Alvarez-Salas, C., Morales-Rueda, J.,

Toro-Vazquez, J F., Charo´-Alonso, M and DibildoxAlvarado, E 2005 The effect ofsupercooling on crystallization of cocoa butter–vegetable oil blends Journal of the AmericanOil Chemist’s Society 82: 627–632

Perez-Martinez, D., Alvarez-Salas, C., Charo-Alonso, M., Dibildox-Alvarado, E and Vazquez, J.F 2007 The cooling rate effect on the microstructure and rheological properties

Toro-of blends Toro-of cocoa butter with vegetable oils Food Research International 40:47-62

Rohm, H and Weidinger K H 1993 Rheological behaviour of butter at small deformation.Journal of Texture Studies 24: 157-172

Sato, K, 2001 Crystallization behaviour of fats and lipids - a review Chemical EngineeringScience 56: 22552265

Sirisompong, W., Jirapakkul, W and Klinkesorn, U 2011 Response surface optimization and

characteristics of rambutan (Nephelium lappaceum L.) kernel fat by hexane extraction LWT

- Food Science and Technology 44: 1946-1951

Solis-Fuentes, J.A., Camey-Ortiz, G., Hernandez-Mede,l M.R., Perez-Mendoza, F and de-Bazua, C 2010 Composition, phase behavior and thermal stability of natural edible fat

Duran-from rambutan (Nephelium lappaceum L.) seed Bioresource Technology 101: 799-803.

Zee, F 1993 Rambutan and pili nuts: potential crops for Hawai In: Janick, J., Simon, J.E.(Eds.), New Crops J Wiley and Sons Inc., New York, pp 461–465

Zzaman, W and Yang, T.A 2013 Effect of Superheated Steam and Convection Roasting on

Changes in Physical Properties of Cocoa Bean (Theobroma cacao) Food Science and

Từ khóa

Do đó, chất béo chiết xuất từ hạt chôm chôm không chỉ có thể được sử dụng để sản xuấtnến, xà phòng, và các loại nhiên liệu, nhưng nó cũng có thể là một nguồn chất béo ănđược tự nhiên với việc sử dụng trong công nghiệp có tính khả thi

GIỚI THIỆU

Bơ cacao (CB-Cocoa butter) là một thành phần quan trọng trong sản xuất sô cô la.Triglycerides (triacylglycerol) là thành phần chính có trong bơ cacao, dầu và chất béo.Hơn nữa, trong các sản phẩm sô cô la thường chỉ có bơ ca cao là chất béo (Lannes et al.,2003) Ngày nay, giá ca cao đang gia tăng liên tục từng ngày Do đó, các nhà nghiên cứu

đã nỗ lực tìm kiếm các chất béo khác để thay thế bơ ca cao trong sản xuất sô cô la vìnhiều lý do như kinh tế và công nghệ (Dewettinck và Depypere, 2011) Ngoài ra, từ

nghiên cứu trước đây phát hiện ra rằng chất béo chôm chôm (RF- rambutan fats) tương tự

như các chất béo ca cao, mặc dù có khác nhau trong một số tính chất vật lý Vì vậy, cácchất béo trong hạt chôm chôm có thể được sử dụng trong các sản phẩm bánh kẹo Cácnhóm thực phẩm lipid là đề cập từ lời của "chất béo", và nó là bao gồm cả sử dụng để cónghĩa là cả dầu và mỡ Các chất béo'vô hình'; tức là không riêng dầu và chất béo trongthực phẩm như ngũ cốc, các loại hạt, các sản phẩm sữa, trứng, thịt, vv là những chấtbéo mà bình thường lượng của chúng chiếm khoảng hơn 50% (FAO, 1977) Hơn nữa, hạt