Vi bao chất màu betacyanin từ trái thanh long ruột đỏ bằng phương pháp sấy phun

Kỷ yếu kỷ niệm 35 năm thành lập Trường ĐH<br /> <br /> ng nghiệp Th c ph m T<br /> <br /> h<br /> <br /> inh<br /> <br /> -2017)<br /> <br /> VI BAO CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ TRÁI THANH LONG RUỘT ĐỎ<br /> BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẤY PHUN<br /> Mạc Xuân Hòa*, Nguyễn Thị Thảo Minh, Trần Phan Mỹ Duyên<br /> Nguyễn Thị Thanh Thảo, Đồng Thị Thùy<br /> Trường Đại học<br /> <br /> ng nghiệp Th c ph m Thành phố H<br /> <br /> h<br /> <br /> *<br /> <br /> Email: hoamx@cntp.edu.vn<br /> <br /> Ngày nhận bài: 29/06/2017; Ngày chấp nhận đăng: 30/08/2017<br /> TÓM TẮT<br /> Ảnh hưởng của phương pháp vi bao lên khả năng giữ màu của betacyanin trong thanh long ruột đỏ<br /> (Hylocereus polyrhizus) được khảo sát bằng thực nghiệm 2 yếu tố. Ảnh hưởng của thành phần vật liệu vi<br /> bao (Maltodextrin:Guar Gum = 100:0; 99,75:0,25; 99,5:0,5; 99,25:0,75; 99:1) và nhiệt độ sấy (160 °С,<br /> 170 °C, 180 °C) trong quá trình sấy phun lên khối lượng betacyanin tổng thu được đã được khảo sát. Kết<br /> quả thực nghiệm cho thấy, thành phần Guar Gum làm giảm khối lượng betacyanin tổng thu được; thành<br /> phần vật liệu vi bao hoàn toàn từ maltodextrin cho khối lượng betacyanin tổng đạt cao nhất. Có đủ cơ sở<br /> cho thấy khối lượng betacyanin thu được càng tăng khi nhiệt độ không khí đầu vào càng tăng, nhiệt độ<br /> sấy 170 °C cho hiệu quả thu hồi betacyanin cao nhất.<br /> Từ khóa: betacyanin, maltodextrin, guar gum, thanh long ruột đỏ, vi bao.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Thanh long có tên khoa học là Hylocereus spp., thuộc họ Xương rồng (Cactaceae). Việt Nam là một<br /> trong những nước có diện tích và sản lượng thanh long lớn nhất châu Á và cũng là nước xuất khẩu thanh<br /> long hàng đầu thế giới. Theo Hiệp hội Rau quả Việt Nam [1], hiện nước ta có 35.665 ha diện tích trồng<br /> thanh long với tổng sản lượng đạt khoảng 614.246 tấn. Trong đó, thanh long hiện đang được trồng ở 32<br /> tỉnh thành, nhưng phát triển mạnh thành các vùng chuyên canh quy mô lớn tập trung ở các tỉnh như Bình<br /> Thuận, Tiền Giang và Long An; diện tích thanh long của ba tỉnh này chiếm 93% tổng diện tích và 95%<br /> sản lượng của cả nước. Tuy có vùng nguyên liệu rộng lớn nhưng ngành công nghiệp chế biến các sản<br /> phẩm từ trái thanh long chưa phát triển.<br /> Trái thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) chứa nhiều chất dinh dưỡng và Vitamin, đặc biệt có<br /> chứa betacyanin, là họ màu phổ biến trong một số loại rau, hoa, quả có màu từ đỏ đến tím như: củ cải đỏ,<br /> quả xương rồng, rau dền đỏ, quả thanh long... Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng an<br /> toàn trong thực phẩm, betacyanin còn là hợp chất có hoạt tính sinh học giúp chống oxy hóa [2-4]. So với<br /> đa số các chất màu thiên nhiên, betacyanin là chất màu có độ bền kém hơn, nó chỉ thể hiện tính bền trong<br /> môi trường acid [5-7]. Độ bền của các betacyanin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH, nhiệt độ, ion kim<br /> loại, oxy, ánh sáng, enzyme.<br /> Vi bao là kỹ thuật bao gói vật lý giúp bảo vệ các hợp chất nhạy cảm (dạng giọt lỏng hoặc dạng hạt<br /> rắn) trong một ma trận bảo vệ hoặc vật liệu bao gói để bảo vệ các thành phần và vật liệu cốt lõi này khỏi<br /> các tác nhân gây phân hủy [8]. Kỹ thuật bao hoặc vi bao được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng đối với chất<br /> màu betacyanin [9-13]. Những vật liệu thường được dùng làm tác nhân vi bao bao gồm lactose,<br /> maltodextrin, cyclodextrin, sucrose, gum, cellulose, và maltose [14]. Trong đó, maltodextrin là vật liệu vi<br /> bao thường được sử dụng nhất. Để nâng cao khả năng vi bao, một số nghiên cứu đã sử dụng kết hợp<br /> maltodextrin và một số loại gum như: gum Arabic, guar gum, xanthan gum để nâng cao khả năng bảo vệ<br /> vật liệu nghiên cứu khỏi các tác nhân oxy hóa [15-17].<br /> 102<br /> <br /> Vi bao chất màu betacyanin từ trái thanh long ruột đỏ bằng phương pháp sấy phun<br /> Vì vậy, nghiên cứu này được tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của phương pháp vi bao bằng sấy<br /> phun lên khả năng bảo vệ betacyanin từ thịt quả thanh long ruột đỏ. Với thành phần vật liệu vi bao là hỗn<br /> hợp maltodextrin và guar gum. Hiệu quả bảo vệ được đánh giá dựa trên lượng chất màu thu được sau sấy.<br /> <br /> 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP<br /> 2.1. Vật liệu và thiết bị<br /> 2.1.1. Vật liệu<br /> Thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) được mua ở siêu thị Aeon Mall Tân Phú (Tp.HCM) do<br /> công ty Nhật Điền phân phối. Thanh long sử dụng trong nghiên cứu là những trái thu hoạch tại thời điểm<br /> 30-32 ngày sau khi ra hoa, khối lượng trái đạt từ 400-500g, vỏ trái chín đỏ đều không bị sâu hay dập nát,<br /> tai trái có màu xanh tươi không bị gãy nát, mùi tự nhiên không bị ung thối.<br /> Maltodextrin (MD) có xuất xứ Trung Quốc, dạng bột màu mịn, màu trắng, không mùi, tan hoàn toàn<br /> trong nước, độ ẩm 6-7%, chỉ số DE là 15-20.<br /> Guar Gum (GG) có xuất xứ Trung Quốc, dạng bột mịn, màu trắng ngà, độ ẩm 3-5%.<br /> 2.1.2. Thiết bị<br /> Thiết bị khuấy Turbine IKA T25 (Đức), tốc độ khuấy tối đa 20000 vòng/phút.<br /> Thiết bị sấy phun SD–06 LabPlant, năng suất: 2 lít/giờ.<br /> Cân phân tích Sartorius (Nhật), khối lượng cân tối đa 210 g.<br /> Máy quang phổ Photolab 6100 VIS (Đức), 320-1100 nm.<br /> Tủ sấy Ecocell (Mỹ), nhiệt độ làm việc 5-25 °C.<br /> 2.2. Chuẩn bị dịch trích ly<br /> Thanh long được xử lý loại bỏ vỏ và hạt, phần thịt trái được đem xay nhuyễn thu puree. Betacyanin<br /> trong puree được trích ly bằng nước cất. Lượng nước bổ sung đủ để chuẩn hóa dịch sấy phun về nồng độ<br /> chất khô hòa tan bằng 10 °Brix. Thời gian trích ly là 1 giờ, khuấy thủ công được thực hiện gián đoạn bằng<br /> đũa thủy tinh với thời gian mỗi lần khuấy là 15 giây, khoảng cách giữa hai lần khuấy là 30 phút. Phần<br /> dịch sau quá trình trích ly được lọc thô qua rây 0,3 mm và lọc tinh qua vải lọc nhiều lớp ở điều kiện áp<br /> suất chân không. Dịch sau lọc được bảo quản trong tủ đông.<br /> 2.3. Chuẩn bị dịch sấy phun<br /> Dịch trích ly sau lọc được chuẩn hóa về nồng độ chất khô hòa tan bằng 7 °Brix và được bổ sung<br /> maltodextrin DE 15-20 và guar gum với vai trò chất mang, lượng maltodextrin và guar gum bổ sung<br /> chiếm 13% khối lượng dịch đem sấy phun. Dịch sấy phun được đồng nhất hóa ở 10.000 vòng/phút trong<br /> 5 phút trên máy khuấy Turbine (IKA T25, Đức). Sau khi đồng hóa, lượng dịch này được lọc qua rây<br /> 0,125 mm nhằm loại bỏ các thành phần có kích thước lớn giúp quá trình sấy phun diễn ra dễ dàng hơn.<br /> 2.4. Phƣơng pháp vi bao chất màu betacyanin bằng sấy phun<br /> Nhiệt độ không khí đầu vào được cho là không nên vượt quá 180 °C [18], vì betacyanin là hợp chất<br /> màu nhạy cảm với nhiệt dẫn đến khả năng thu hồi betacyanin thấp. Do đó, trong thí nghiệm này nhiệt độ<br /> không khí đầu vào cao nhất được khảo sát là 180 °C. Các mức tỷ lệ vật liệu vi bao được lựa chọn dựa trên<br /> kết quả một số thí nghiệm thăm dò của chúng tôi.<br /> Ảnh hưởng đồng thời của thành phần vật liệu vi bao (tỷ lệ Maltodextrin:Guar Gum =100:0;<br /> 99,75:0,25; 99,5:0,5; 99,25:0,75; 99:1 %w:w) và nhiệt độ không khí đầu vào (160 °C, 170 °C, 180 °C)<br /> lên khối lượng betacyanin tổng được khảo sát bằng phương pháp thực nghiệm yếu tố toàn phần; mỗi tổ<br /> hợp được lặp lại 2 lần. Theo đó, có 15 tổ hợp (công thức thí nghiệm) và 15x2 =30 thí nghiệm.<br /> Ở mỗi mẻ sấy, 200 g dịch sấy phun được đưa vào sấy phun trên thiết bị Lab Plant SD-06 (Lab Plant<br /> UK Ltd) với áp lực khí nén đầu phun bằng 3 bar, lưu lượng nhập liệu bằng 485 mL/h.<br /> 103<br /> <br /> ạc u n<br /> <br /> a<br /> <br /> guy n Thị Thảo<br /> <br /> inh Tr n han<br /> <br /> uyên<br /> <br /> Lượng bột thu được sau đó được kiểm tra độ ẩm và khối lượng betacyanin chứa trong bột. Hiệu quả<br /> quá trình vi bao được đánh giá bằng khối lượng betacyanin tổng chứa trong bột màu chế phẩm thu hồi<br /> được (mg). Khi đó, khối lượng betacyanin tổng được tính từ hàm lượng betacyanin và khối lượng bột sau<br /> sấy.<br /> 2.5. Phƣơng pháp phân tích<br /> 2.5.1. Dịch thanh long trước khi sấy phun<br /> - Hàm lượng chất khô hòa tan tổng (°Brix) được đo bằng khúc xạ kế cầm tay Atago Master 20M<br /> (thang đo 0 – 30 °Brix; Nhật Bản) theo AOAC 932.12.<br /> - Độ nhớt được đo bằng nhớt kế mao quản. Cụ thể, 10 mL dịch thanh long được hút chính xác bằng<br /> pipet bầu được cho vào phần không có mao quản của nhớt kế. Thời gian dịch thanh long chảy trong mao<br /> quản (Tdd) được xác định bằng đồng hồ bấm giờ để xác định độ nhớt của dịch.<br /> <br /> Trong đó:<br /> ηdd: Độ nhớt của dung dịch thanh long (mPa.s)<br /> ηdm: Độ nhớt của nước cất (1,002 mPa.s)<br /> Tdd: Thời gian chảy của dung dịch thanh long (s)<br /> Tdm: Thời gian chảy của nước cất (s)<br /> 2.5.2. Kiểm tra sản ph m bột màu<br /> - Độ ẩm: được xác định bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở 100 °C theo AOAC<br /> 934.01 trên tủ sấy Ecocell (Mỹ).<br /> - Hàm lượng betacyanin: được xác định theo phương pháp của Lim và công sự (2011). Theo đó, cân<br /> 2,0000g mẫu trên cân 4 số vào bình định mức 10 mL và định mức tới vạch. Độ hấp thu (A) được xác định<br /> ở bước sóng 538 nm bằng máy quang phổ PhotoLab 6100-VIS (thang bước sóng: 320 – 1100 nm) để xác<br /> định hàm lượng betacyanin, từ đó xác định hiệu quả quá trình trích ly.<br /> Betacyanin (mg/100g) =<br /> <br /> [19]<br /> <br /> Trong đó:<br /> A: Độ hấp thu<br /> V: Thể tích bình định mức (10 mL)<br /> F: Hệ số pha loãng<br /> M: Phân tử lượng của betacyanin (550 g/mol)<br />