TỔNG QUAN
Cơ sở khoa học
2.1.1 Tình hình s ả n xu ấ t và tiêu th ụ đồ u ố ng ở Vi ệ t Nam
Trong những ngày hè oi ả, nhu cầu giải khát của người tiêu dùng gia tăng, dẫn đến doanh số bán các sản phẩm đồ uống tại siêu thị và cửa hàng cũng tăng theo Gần đây, các loại nước giải khát tự nhiên, tốt cho sức khỏe, đang thu hút sự chú ý của khách hàng.
Các chuyên gia của Viện Dinh dưỡng Việt Nam cảnh báo rằng nước mất qua da do mồ hôi không chỉ là nước lọc, mà còn chứa muối, khoáng chất và đường Do đó, khi cơ thể mất nước nhiều, chỉ uống nước lọc sẽ không đủ để phục hồi và bổ sung dưỡng chất đã mất Để đối phó với nắng nóng, cần bổ sung các loại thức uống dinh dưỡng nhằm làm mát cơ thể và lấy lại khoáng chất Khi lựa chọn thức uống giải khát, nên ưu tiên sản phẩm từ thiên nhiên có bổ sung vi chất, như nước trà xanh, nước hoa quả và trà thảo mộc, để giúp giải nhiệt, tăng cường thể lực và sức đề kháng.
Trong những năm gần đây, đồ uống nội đã khẳng định vị thế trên thị trường nhờ sự phát triển mạnh mẽ của các nhà sản xuất trong nước Thành công nổi bật của họ là cung cấp sản phẩm từ thiên nhiên, có lợi cho sức khỏe Người tiêu dùng Việt Nam và toàn cầu ngày càng nhận thức rõ ràng về lợi ích của đồ uống tự nhiên không chỉ trong việc giải khát mà còn cho sức khỏe Nhiều thương hiệu nội, như Vinamilk, Tribeco, và Tân Hiệp Phát, đã trở thành lựa chọn tin cậy của người tiêu dùng Tập đoàn Tân Hiệp Phát hiện đang cung cấp khoảng 20 sản phẩm giải khát, bao gồm trà xanh không độ, trà thảo mộc Dr Thanh, nước ép trái cây Number 1 Juicie, sữa đậu nành Number 1 Soya, và nước tăng lực Number 1 Dâu, với nguyên liệu chế biến sẵn có trong nước, phù hợp với khẩu vị người Việt.
2.1.2.1 Đặc điểm hình thái Đỗ đen (danh pháp khoa học: Vigna cylindrica Skeels), thuộc phân họ Đậu (Faboideae) Đỗ đen là loài cây phân họ đậu mọc hàng năm, toàn thân không lông Lá kép gồm 3 lá chét mọc so le, lá chét giữa to và dài hơn lá chét hai bên Chùm hoa dài 20 - 30 cm, hoa màu tím nhạt Quả giáp dài, tròn, Quả đỗ mọc thẳng đứng hay nghiêng, dài 7 - 13 cm trong chứa 7 đến 10 hạt Ðỗ đen trồng nhiều ở miền Bắc Việt Nam, trồng vào mùa hè, thời gian sinh trưởng 80
- 90 ngày Cây đỗ đen là cây trồng ngắn ngày mang lại thu nhập rất khá (Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2005) [1]
Hạt hình thận có vỏ màu đen bóng, kích thước dài từ 6mm đến 9mm, rộng từ 5mm đến 7mm và dẹt từ 3,5mm đến 6mm Rốn hạt có màu sáng trắng và trọng lượng từ 106mg đến 115mg Hạt dễ vỡ thành hai mảnh lá mầm, với đầu của mỗi mảnh chứa 2 lá chồi và 1 trụ mầm.
Bột đỗ đen là sản phẩm từ những mảnh mô mềm chứa hạt tinh bột có hình thận, kích thước từ 15 đến 30 micromet dài và 10 đến 18 micromet rộng Hạt tinh bột này có rốn một vạch hoặc phân nhánh, với vân tăng trưởng mờ Mảnh vỏ của bột đỗ đen bao gồm các tế bào nhỏ màu đen và rải rác có các mảnh mạch nhỏ.
Hạt đậu đen chứa 24,2% protein, 1,7% lipid, 53,3% glucid, cùng với các khoáng chất như canxi (56mg%), phospho (354mg%) và sắt (6,1mg%) Hàm lượng vitamin B1 (0,51mg%), vitamin B2 (0,21mg%) và vitamin PP (3mg%) cũng rất đáng chú ý Đậu đen đặc biệt giàu acid amin thiết yếu với lysine (0,97%), metionine (0,31%), tryptophane (0,31%), phenylalanine (1,1%), và leucine (1,26%) Ngoài ra, lớp vỏ đỏ tím của đậu đen chứa anthocyanin, một nhóm chất có khả năng kháng oxy hóa cao, giúp tăng cường sức đề kháng, chống ung thư, kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa lão hóa tế bào.
2.1.2.3 Các hợp chất đặc trưng của hạt đỗ đen
* Protein: Phần lớn protein của đỗ đen thuộc loại globulin, chiếm khoảng
60 - 80% số protein tổng số của hạt Các protein trong đỗ đen còn có khả năng
Tất cả các protein đều bao gồm các nguyên tố carbon (C), hydro (H), oxy (O) và nitơ (N), trong khi một số loại protein còn chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh (S) Tỷ lệ phần trăm khối lượng của các nguyên tố này trong phân tử protein rất quan trọng để hiểu cấu trúc và chức năng của chúng.
Khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao protein trong đỗ đen sẽ có những biến đổi sau:
Thủy phân các liên kết peptid và đồng hóa các gốc acid amin tạo ra hỗn hợp racemic, dẫn đến việc giảm giá trị dinh dưỡng protein lên đến 50% Sự hiện diện của đồng phân D cũng làm giảm khả năng tiêu hóa protein, vì các liên kết peptid chứa gốc D - acid amin thường khó bị thủy phân hơn.
- Khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao > 200 0 C sẽ phá hủy một số acid amin có trong đỗ đen
Xử lý ở nhiệt độ cao tạo ra cầu đồng hóa trị izopeptid trong cùng một phân tử hoặc giữa các phân tử, dẫn đến việc giảm độ tiêu hóa của nitơ, hệ số sử dụng protein và giá trị sinh học của protein.
Black beans contain an average glucid content of 50-53%, comprising insoluble polysaccharides such as hemicellulose (including arabinogalactan), pectin, and cellulose, along with soluble sugars like 5% sucrose, 4% stachyose, and 1% raffinose Raffinose is a trisaccharide made up of lactose, glucose, and fructose, while stachyose is a tetrasaccharide consisting of galactose, galactose, glucose, and fructose.
- Glucid trong đỗ đen có vai trò tạo cấu trúc, tạo hình (xellulose)
- Glucid có vai trò bảo vệ (mucopolysacarid)
Trong đỗ đen, glucid đóng vai trò quan trọng trong việc tạo vị ngọt, độ giòn và độ ẩm, đồng thời giảm hoạt độ nước, giúp quá trình gia công và bảo quản hiệu quả hơn Ngoài ra, glucid còn giúp giữ lại các chất thơm đặc trưng của đỗ đen.
Hạt đỗ đen chứa khoảng 1,3 - 1,5% lipid, và hàm lượng lipid này phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện canh tác hơn là giống hạt Lipid trong hạt đỗ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra kết cấu và tính cảm vị đặc trưng của sản phẩm.
Anthocyanin là một chất chống oxi hóa mạnh mẽ, có khả năng hỗ trợ thận trong việc đào thải độc tố và có tác dụng rõ rệt trong việc bổ thận, ích âm, hoạt huyết, cũng như tăng cường sức khỏe cho gân và xương cốt Ngoài ra, nó còn giúp an thần và sáng mắt Cấu trúc của anthocyanin bao gồm các glucozit được hình thành từ sự kết hợp giữa gốc đường glucose, galactose và gốc aglucon có màu (anthocyanidin) Aglucon của anthocyanin có cấu trúc cơ bản đặc trưng, với các gốc đường thường được gắn tại vị trí 3 và 5, trong khi vị trí 7 ít khi được gắn Phân tử anthocyanin gắn đường tại vị trí 3 được gọi là monoglycozit, còn gắn tại vị trí 3 và 5 thì được gọi là diglycozit.
Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2, thường là H, OH hoặc OCH3 (Jon Wright và cs, 1998)[13]
Anthocyanin là hợp chất phân cực, tồn tại dưới dạng tinh thể hoặc vô định hình, dễ tan trong dung môi phân cực Màu sắc của anthocyanin biến đổi tùy thuộc vào pH, các chất màu đi kèm và nhiều yếu tố khác, nhưng sự thay đổi màu sắc mạnh mẽ nhất xảy ra khi pH môi trường thay đổi.
Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới
2.2.1 Tình hình nghiên c ứ u trong n ướ c
Hiện nay, sản phẩm chế biến từ đỗ đen chủ yếu bao gồm các bài thuốc dân gian, chè đỗ đen, và một số sản phẩm công nghiệp như cháo ăn liền (Cháo sen Bát Bảo Minh Trung) và bột đỗ đen ăn liền.
* Bột đỗ đen uống liền Gia Bảo
Bột đỗ đen uống liền Gia Bảo được làm từ nguyên liệu thiên nhiên, bao gồm bột đỗ đen nguyên chất, lạc, dừa, đường và tinh dầu chuối Sản phẩm này không chỉ chất lượng cao mà còn thơm ngon, bổ dưỡng, tiện lợi cho người tiêu dùng và phù hợp với mọi lứa tuổi.
Sản phẩm này đã trải qua kiểm nghiệm tại Viện Dinh Dưỡng Trung Ương, đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng cao và giàu dinh dưỡng Nó không chỉ bồi bổ sức khỏe mà còn có tác dụng mát ruột, nhuận tràng và mát gan, giúp loại bỏ độc tố trong cơ thể.
Bột đỗ đen uống liền Gia Bảo là sản phẩm giải nhiệt hiệu quả, giúp cơ thể nhanh chóng được làm mát Không chứa chất bảo quản, sản phẩm giữ được hương vị tự nhiên thơm ngon của đỗ đen Thích hợp cho mọi lứa tuổi, đặc biệt là những người thường xuyên bị nóng trong, bột đỗ đen Gia Bảo đã trở thành thức uống hàng ngày không thể thiếu cho người tiêu dùng.
Quy trình chế biến chè đỗ đen Đỗ đen
Để chế biến đỗ, trước tiên ngâm đỗ cho nở, sau đó luộc chín trong khoảng 15 phút với lửa nhỏ Sau khi luộc xong, xả nước lạnh và cho vào chảo xào với đường cho đến khi keo lại Tiếp tục đun với lửa nhỏ để đường thấm vào hạt đỗ, cuối cùng thêm nước theo tỷ lệ đỗ và nấu tiếp cho đến khi hoàn thành.
- Chè đỗ đen có tác dụng giải khát, bổ thận, bổ huyết và có tác dụng giải độc…
Sản phẩm từ đỗ đen đang ngày càng được chú ý, tuy nhiên hiện tại chưa có nghiên cứu nào về nước uống từ đỗ đen cũng như quy trình sản xuất nước uống dược liệu từ loại đậu này.
2.2.2 Tình hình nghiên c ứ u ngoài n ướ c Ở các nước châu á và một vài nước khác trên thế giới đỗ đen được dùng để sản xuất nước uống tương tự như sữa đậu nành Các sản phẩm này mang tính chất thanh nhiệt cơ thể, giải khát, cung cấp chất dinh dưỡng cho con người…chưa có một nghiên cứu nào về quy trình sản xuất nước uống dược liệu từ đỗ đen.
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu
3.1.1 Đố i t ượ ng nghiên c ứ u Đỗ đen được mua ở chợ Thái – Thành phố Thái Nguyên Đỗ đen được lựa chọn có ruột xanh thường gọi là đỗ đen xanh lòng, trồng ở bắc bộ
* Đường Đường kính trắng Biên Hòa VN
Quy mô phòng thí nghiệm
- Tủ sấy - Máy ly tâm
- Bình hút ẩm - Chảo rang
- Máy so màu quang phổ UV - VIS
- Máy đo pH (Mettler, Thụy Sỹ)
- Dung dịch Pb(CH3 COO)2 10%
- Dung dịch Na2SO4 hoặc Na2HPO4 bão hòa
- Dung dịch H2SO4 đậm đặc
Nội dung nghiên cứu
N ộ i dung 1: Xác đị nh thành ph ầ n và tính ch ấ t c ủ a nguyên li ệ u
N ộ i dung 2: Xây d ự ng quy trình s ả n xu ấ t
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian rang và tỷ lệ chiết
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại nước
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ngâm
- Nghiên cứu bổ sung các chất phụ gia
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng đường
N ộ i dung 3: Đ ánh giá c ả m quan s ả n ph ẩ m
N ộ i dung 4: Theo dõi th ờ i gian b ả o qu ả n s ả n ph ẩ m
Phương pháp nghiên cứu
3.4.1 Xác đị nh thành ph ầ n và tính ch ấ t c ủ a nguyên li ệ u
Nước trong nguyên liệu được tách ra khi chịu tác động của nhiệt độ cao (T5 o C) Sự chênh lệch trọng lượng giữa mẫu trước và sau khi sấy đến trọng lượng ổn định cho phép xác định giá trị độ ẩm của nguyên liệu.
Xác định trọng lượng của hộp nhôm bằng cách sấy khô hộp nhôm không ở 130 0 C trong vòng 15 - 30 phút làm nguội trong bình hút ẩm và cân
Cân 5g nguyên liệu và cho vào hộp nhôm đã biết trọng lượng Đặt 3 hộp nhôm vào tủ sấy ở nhiệt độ 105°C và sấy đến khi trọng lượng không đổi Sau lần sấy đầu tiên, cân sau 3 giờ và các lần sấy tiếp theo cách nhau 2 giờ Nếu sai lệch giữa hai lần cân lớn hơn 0,001g, mẫu cần được sấy thêm cho đến khi sai lệch không vượt quá 0,001g.
Kết quả Độ ẩm của nguyên liệu được tính theo công thức sau:
Trong đó: a - Trọng lượng hộp nhôm và nguyên liệu trước khi sấy (g) b - Trọng lượng hộp nhôm và nguyên liệu sau khi sấy (g) c - Trọng lượng hộp nhôm (g) [6]
3.4.1.2 Xác định khối lượng 1000 hạt
Lấy 500 hạt trong mẫu cần phân tích Sau đó tính toán để biết khối lượng của 1000 hạt đỗ đen khô (tính theo g)
Sau khi làm sạch tạp chất, cân khoảng 200g mẫu và cho vào khay men Trộn đều mẫu, sau đó dùng dao gạt phẳng và phân mẫu theo nguyên tắc đường chéo Từ hai phần đối đỉnh bất kỳ, dùng dao gạt ngẫu nhiên mỗi phần 250 hạt vào cốc thủy tinh khô, sạch và đã xác định khối lượng.
Khối lượng 1000 hạt (theo độ khô tuyệt đối) tính bằng g theo công thức: X= (100 )
Trong đó: m: Khối lượng 500 hạt đậu tính bằng g w: Hàm lượng nước của mẫu tính bằng % khối lượng 2: Hệ số quy đổi ra 1000 hạt
(Lê Thanh Mai và cs, 2005) [6]
Dung trọng là trọng lượng của một lít nguyên liệu Đơn vị g/l
Dụng cụ đo dung trọng là Lit purka
Hạt được đổ từ từ vào ống cho đến khi đầy, sau đó cắt ngang miệng ống để tạo thành một khối hạt có thể tích 1 lít Việc cân khối hạt này giúp xác định trọng lượng của nguyên liệu, từ đó tính được dung trọng của nó Dung trọng là tỷ số chất lượng quan trọng của khối hạt.
Khi tiến hành phân tích cần thực hiện 3 lần đo, rồi lấy giá trị trung bình Sai số giữa các lần không quá 2,5% (Lê Thanh Mai và cs, 2005) [6]
3.4.1 4 Phương pháp xác định độ tro Nguyên tắc
Nung hạt ở nhiệt độ 400 - 600 o C, các chất hữu cơ cháy và bay hơi, chất vô cơ còn lại, đó là thành phần tro
Chén nung cần được rửa sạch và nung trong khoảng thời gian 20 - 30 phút Sau khi nung, chén phải được để nguội, cân và ghi lại khối lượng Quá trình nung và làm nguội tiếp tục cho đến khi khối lượng của chén nung ổn định và không thay đổi.
Cân chính xác 2 - 3g mẫu đã nghiền nhỏ cho vào chén nung đã chuẩn bị Nung trong lò 2 - 3 giờ cho đến khi tro có màu trắng hoặc trắng xám, sau đó làm nguội trong bình hút ẩm và ghi lại khối lượng của chén nung cùng tro Tiếp tục nung và làm nguội cho đến khi đạt khối lượng không đổi.
Hàm lượng tro tính theo % chất tro:
Trong đó: m2 - Trọng lượng chén nung và mẫu trước khi nung, g m3 - Trọng lượng chén nung và mẫu sau khi nung, g m1 - Trọng lượng chén nung, g [4]
3.4.1.5 Xác định đường khử theo phương pháp DNS Nguyên tắc
Phản ứng tạo màu giữa đường khử và thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS) cho phép xác định nồng độ đường khử trong mẫu phân tích Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử trong một khoảng nhất định Bằng cách sử dụng đồ thị đường chuẩn với glucose tinh khiết, chúng ta có thể tính toán hàm lượng đường khử một cách chính xác.
* Dựng đồ thị đường chuẩn glucose:
+ Pha dãy dung dịch glucose chuẩn có nồng độ từ 0,05 - 0,25mg/ml
+ Vẽ đường chuẩn glucose với trục tung là mật độ quang, trục hoành là glucose
OD Đườ ng chu ẩ n glucose
Hình 3.1: Đồ th ị đườ ng chu ẩ n glucose
Từ các số liệu xác định được ta có phương trình đường chuẩn Glucose là:
* Xác định hàm lượng đường khử trong mẫu
Mẫu được pha loãng đến nồng độ thích hợp và sau đó tiến hành đo mật độ quang theo phần dựng đường chuẩn Dựa vào kết quả đo và phương trình đường chuẩn, có thể xác định hàm lượng đường khử trong mẫu một cách chính xác.
- Lượng đường khử trong mẫu được tính theo đường glucose:
C - nồng độ đường khử trong mẫu n - hệ số pha loãng (PGS TS Lê Thanh Mai và cs, 2005) [6]
3.4.1.6 Xác định hàm lượng tinh bột
Sử dụng phương pháp thủy phân bằng acid [7]
Dưới tác động của acid, tinh bột sẽ bị thủy phân thành đường glucose Để xác định hàm lượng tinh bột, ta cần đo lượng glucose tạo thành và nhân với hệ số 0,9.
- Cân 0,25g mẫu đã nghiền nhỏ cho vào bình cầu dung tích 100ml
- Cho thêm vào bình 50ml nước cất, lắc đều, giữ yên 30 - 45 phút, lọc bỏ nước lọc để loại bỏ đường tan
Rửa tinh bột bằng nước cất từ 2 đến 3 lần, sau đó chọc thủng giấy lọc và chuyển tinh bột vào bình cầu cùng với 25ml dung dịch HCl 5% Cuối cùng, đậy kín bình bằng nắp cao su có lắp ống làm lạnh hồi lưu.
- Đun cách thủy hỗn hợp 3 - 5 giờ Thử sự thủy phân hoàn toàn của tinh bột bằng dung dịch iot
- Làm nguội, trung hòa hỗn hợp bằng dung dich NaOH 5% đến pH =5,6
Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 100ml và kết tủa protein bằng dung dịch chì axetat 10% Sau đó, loại bỏ chì axetat bằng dung dịch Na2HPO4 bão hòa, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều và tiến hành lọc.
- Định lượng glucose trong dung dịch bằng phương pháp DNS, qua đó tính được hàm lượng tinh bột
Hàm lượng tinh bột tính theo công thức sau:
V1 - thể tích dung dịch đường (sau thủy phân) lấy để xác định đường glucose (ml)
V - dung tích bình định mức (ml)
W - trọng lượng mẫu thí nghiệm (mg)
100 - hệ số tính chuyển thành %
3.4.1.7 Xác định hàm lượng chất béo bằng phương pháp Soxhlet
Phương pháp này sử dụng dung môi hữu cơ để hòa tan và chiết xuất chất béo từ mẫu phân tích Sau khi tách chất béo, dung môi được đun bay hơi và chất béo được sấy khô trong tủ sấy cho đến khi đạt trọng lượng ổn định.
Cân khoảng 5g mẫu phân tích đã được nghiền nhỏ và sấy khô đến khối lượng ổn định Đặt mẫu vào túi giấy lọc, gấp kín mép túi và cho vào trụ chiết Tiến hành chiết chất béo bằng thiết bị soxhlet theo các bước đã quy định.
- Sấy khô bình cầu đến khối lượng không đổi
- Đặt bình cầu trên nồi cách thủy và cho ete petrol vào 1/2 thể tích bình
- Cho túi nguyên liệu vào trụ chiết
- Lắp trụ chiết vào bình cầu
- Cho dung môi vào bình chiết đến ngập túi nguyên liệu, mức dung môi đến phần trên ống xi phông trụ chiết
- Lắp ống làm lạnh, ngâm nguyên liệu trong dung môi vài giờ
Đặt máy soxhlet vào nồi cách thủy, với nhiệt độ ete không vượt quá 50°C, để đảm bảo dung môi được rút từ trụ chiết xuống bình cầu khoảng 10 - 15 lần trong một giờ, tức là khoảng 4 - 6 phút cho mỗi lần.
Để kiểm tra xem lipid đã được chiết hoàn toàn hay chưa, hãy lấy một vài giọt ete từ đầu và cuối trụ chiết và cho lên đĩa kính sạch Sau đó, cho ete bay hơi hoàn toàn Nếu trên đĩa kính không còn lipid, điều này cho thấy quá trình chiết đã thành công.
- Khi chiết xong, lấy bình cầu ra, lắp ống làm lạnh vào và cất lấy ete
- Sau đó đem sấy khô chất béo ở nhiệt độ 100 - 105 0 C đến khối lượng không đổi Lần sấy đầu sau 1giờ thì cân, các lần sau cứ sau nửa giờ
Hàm lượng chất béo %, tính bằng công thức:
- G1: trọng lượng bình cầu chứa chất béo
- G2: trọng lượng bình cầu không
- G: trọng lượng mẫu phân tích (Hà Duyên Tư, 2009) [10]
3.4.1.8 Xác định hàm lượng protein tổng số (Phương pháp Kjel - dahl) Nguyên tắc