Nghiên cứu quy trình sản xuất trà hòa tan cây sâm bố chính

TỔNG QUAN VỀ SÂM BỐ CHÍNH

Nguồn gốc và đặc điểm của thực vật

Sâm Bố Chính có tên khoa học Abelmoschus sagittifolius (Kurz) Merr hay còn gọi sâm thổ hào, sâm báo là cây dược liệu quý của Việt Nam Sâm

Sâm Bố Chính là dược liệu quý giúp bổ tỳ, cải thiện giấc ngủ, nhuận tràng, bổ phổi, tăng cường sinh lực và chữa viêm phế quản, bạch đới Ngoài công dụng y học, cây còn được trồng làm cảnh nhờ rễ đặc biệt và hoa đẹp Tại Việt Nam, sâm Bố Chính phân bố từ tỉnh Thanh Hóa vào các tỉnh phía Nam, trong khi trên thế giới, loại cây này phổ biến ở Trung Quốc, Lào, Campuchia, phía Đông Ấn Độ và phía Bắc Australia.

Cây thảo có chiều cao từ 30 - 50cm, thường mọc đứng nhưng cũng có thể bám vào cây khác để phát triển Lá cây mọc so le, có lông, mép lá khía răng cưa, gốc lá hình trái xoan và đầu phiến lá giống hình mũi tên, với bề mặt nhiều lông Hoa cây có 5 cánh, màu hồng phớt vàng hoặc đỏ, mọc ở kẽ lá với đường kính khoảng 8cm, cuống hoa dài và phủ lông cứng Quả hình trứng, một đầu nhọn, chia thành 5 múi và cũng phủ lông Quả non màu xanh, khi chín chuyển sang màu nâu và nứt ra thành 5 mảnh, bên trong chứa nhiều hạt nhỏ màu nâu, hình dáng giống quả thận.

Rễ sâm Bố Chính chứa 35 - 40% chất nhầy và 15,14% tinh bột, cùng với các hợp chất như saponin, phytosterol, coumarin, acid béo, acid hữu cơ, đường khử và hợp chất uronic Saponin trong rễ sâm Bố Chính có tác dụng tích cực đối với sức khỏe như trị ho, giúp long đờm, chống viêm, chống nấm và khuẩn, tăng cường thẩm thấu tế bào, và ức chế một số tế bào ung thư Rễ sâm cũng chứa lipid với các acid myrisric, palmitic, stearic, oleic, linoleic và linolenic Hàm lượng protein toàn phần là 0,23%, trong đó có 1,26% protid và 11 acid amin như histidin, arginin, threonin, alanin, prolin, tyrosin, valin, phenylalanin và leucin Chất nhầy chủ yếu là D-glucose và L-rhamnose, cùng với 13 nguyên tố vi lượng như Na, Ca, Mg, Al và S.

Fe, V, Mn, Ti, Mo, Cu, Zr và P [8]

2.1.3 Tác dụng của sâm Bố Chính trong y học [5]

Sâm Bố Chính được sử dụng rất nhiều trong các bài thuốc khác nhau của y học cổ truyền Trong đó, nổi bật là các bài thuốc:

Sâm Bố Chính có thể được sử dụng kết hợp với cam thảo để chế tạo thuốc chữa ho và lao phổi an toàn, hiệu quả cho trẻ em.

Để điều trị rối loạn kinh nguyệt ở phụ nữ, có thể kết hợp các vị thuốc như ngải cứu, ích mẫu, cỏ nhọ nồi, củ cây gai, củ ấu và sâm Bố Chính Những thảo dược này có tác dụng hỗ trợ điều trị các triệu chứng như rong kinh, chậm kinh và các vấn đề liên quan đến chu kỳ kinh nguyệt.

Bột sâm Bố Chính, khi kết hợp với các thảo dược như củ mài, đương quy, dĩ nhân và mật ong, có tác dụng hiệu quả trong việc lưu thông khí huyết, hỗ trợ tuần hoàn máu và giảm triệu chứng đau đầu.

 Trị bệnh liên quan đến tiêu hóa, tiêu chảy, kiết lỵ: Cần chú ý dùng đúng liều lượng và hỏi ý kiến bác sĩ chuyên khoa

 Chữa lo âu, trầm cảm: Sâm Bố Chính có thành phần giúp an thần, giảm căng thẳng, lo âu, trầm cảm, giúp tinh thần thư thái, nhẹ nhàng

Để chữa bệnh ra nhiều mồ hôi, bạn có thể kết hợp sâm Bố Chính với địa hoàng thán và quế nhục Sắc uống hỗn hợp này hàng ngày sẽ giúp điều trị hiệu quả tình trạng ra nhiều mồ hôi ở tay và chân.

 Chữa suy nhược thần kinh: Thí nghiệm tác dụng của sâm Bố Chính trên chuột cho thấy, loại cây này có tác dụng an thần, giúp ngủ sâu giấc

Sâm Bố Chính kết hợp với sâm cau có tác dụng tăng cường sức khỏe sinh lý, giúp cải thiện ham muốn tình dục và các chức năng sinh lý Ngoài ra, chúng còn hỗ trợ điều trị các vấn đề như yếu sinh lý, liệt dương, xuất tinh sớm, suy thận và rối loạn cương dương.

2.1.4 Công dụng của sâm Bố Chính với sức khỏe [5]

Sâm Bố Chính mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm khả năng ngăn ngừa một số loại ung thư nhờ saponin triterpenoit, kích thích miễn dịch tự nhiên và cải thiện giấc ngủ Phytosterol trong sâm giúp điều hòa huyết áp, trong khi chất nhầy chiếm 35% - 40% có tác dụng chống lão hóa và làm chắc xương Ngoài ra, đường khử và đường tổng hỗ trợ phục hồi cơ thể sau khi ốm Các axit béo Omega 3, 6, 9 có trong sâm giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch, hỗ trợ điều trị các bệnh hô hấp, và tốt cho não bộ cũng như thị lực Canxi và sắt có trong sâm cũng giúp chắc xương và nâng cao tầm vóc trẻ em.

Chính là một trong những loại sâm quý giá của Việt Nam, nổi bật với khả năng chữa bệnh và bồi bổ sức khỏe hiệu quả, đặc biệt dành cho những người có thể trạng yếu.

Tổng quan về nguyên liệu bổ sung

2.2.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm và phân bố

Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) hay còn gọi là cỏ đường, cỏ mật và cúc ngọt, có nguồn gốc tự nhiên từ vùng Amambay và Iquacu trên biên giới Brazil và Paraguay Phần sử dụng của cây là phần trên mặt đất.

Hình 2: Cỏ ngọt (Stevia rebaudiana (Bert.) Hemsl eupatorium Bert) [2]

Cỏ ngọt là một loại cây thảo có chiều cao từ 20 đến 60 cm, với thân cây có thể phân nhánh hoặc mọc thẳng Thân cây có mặt cắt tròn, nhỏ, có rãnh dọc và nhiều lông mịn, đồng thời có các chồi mới mọc ở nách lá Lá cây có ba gân chính nổi bật, các gân phụ dạng lông chim và mép lá có hình răng cưa Cả thân và lá của cây đều có vị ngọt đặc trưng Hoa của cỏ ngọt thường mọc thành chùm ở kẽ lá và tập trung ở ngọn cây.

Cây cỏ ngọt hiện nay được trồng phổ biến ở nhiều quốc gia, bao gồm Braxin, Trung Quốc, Nhật Bản, Mexico, Đài Loan, Thái Lan, Argentina, Paraguay, Israel, Hoa Kỳ và Việt Nam.

Cây cỏ ngọt chứa các thành phần chính là các glycosides diterpenoid, bao gồm bốn loại chính: stevioside (5 - 10%), rebaudioside A (2 - 4%), rebaudisoside C (1 - 2%) và dulcoside A (0,5 - 1%), cùng với hai loại phụ là rebaudisoside D và E Ngoài ra, cỏ ngọt còn có một lượng nhỏ các hợp chất như stigmasterol, sitosterol, campesterol, tám flavonoid, và các chất dễ bay hơi như caryophyllen và spathuienol Bên cạnh đó, một số khoáng chất đa lượng và vi lượng như Ca, Mg, Fe, Mn, Sr, Cu, Cr, Cd cũng được tìm thấy trong cỏ ngọt.

Chất ngọt chủ yếu trong cây cỏ ngọt là steviosid, có độ ngọt gấp 300 lần đường saccharose Steviosid không chỉ không tạo calo mà còn rất ổn định ở nhiệt độ cao lên đến 198°C (388°F), không bị sậm màu hay caramel hóa.

2.2.1.3 Hoạt tính, tác dụng dược lý và công dụng

Cỏ ngọt là một chất tạo ngọt tự nhiên được sử dụng trong thực phẩm và dược phẩm, đặc biệt hữu ích cho những người mắc bệnh tiểu đường, cao huyết áp, béo phì và trong các chế độ ăn kiêng khác Ngoài khả năng thay thế đường saccharose và glucose, cỏ ngọt còn chứa nhiều hợp chất chống oxy hóa như acid phenolic và flavonoid Nghiên cứu cho thấy khả năng chống oxy hóa của dịch chiết nước và methanol từ cỏ ngọt đạt từ 9,66 đến 38,24mg và 11,03 đến 36,40mg, tương ứng với các chất chuẩn khác nhau Vì vậy, cỏ ngọt được xem là nguồn giàu chất chống oxy hóa tự nhiên, mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể.

Glucose là loại đường không màu, dễ tan trong nước và có lợi cho sức khỏe, mặc dù không ngọt như đường mía Nó tồn tại nhiều trong thực phẩm tự nhiên và khi vào cơ thể, glucose được gọi là đường huyết Đường huyết ổn định giúp cơ thể khỏe mạnh, nhưng nếu lượng đường huyết thường xuyên dư thừa hoặc thiếu hụt có thể dẫn đến các bệnh lý nghiêm trọng.

Glucose là thành phần có mặt trong nhiều thực phẩm hàng ngày và sau khi tiêu hóa, nó được phân tách bởi các enzym để cung cấp năng lượng cho cơ thể Glucose đi vào máu, từ đó được vận chuyển đến các mô và cơ quan, trong khi một phần sẽ được dự trữ tại gan và cơ Để duy trì nồng độ đường huyết ổn định, gan, tụy và một số hormone liên quan liên tục điều chỉnh mức đường huyết Nếu lượng đường trong máu quá cao hoặc có sự cố ở các bộ phận này, sẽ gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.

Tổng quan các phương pháp chiết xuất

Chiết xuất là quá trình tách các chất hòa tan từ chất lỏng hoặc chất rắn bằng dung môi khác Có hai loại chiết xuất chính: chiết xuất lỏng-lỏng và chiết xuất rắn-lỏng Hiệu suất chiết xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước, nguyên liệu, dung môi, thời gian, nhiệt độ và phương pháp chiết Hiện nay, chiết xuất hỗ trợ bằng sóng siêu âm đang được ưa chuộng nhờ vào thời gian chiết xuất ngắn và hiệu suất cao Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là sử dụng sóng siêu âm để phá vỡ tế bào thông qua hiệu ứng lỗ hổng khí, chuyển đổi năng lượng âm thanh thành năng lượng cơ học với áp lực cao Quá trình này làm tăng khả năng chiết xuất các hợp chất hòa tan bằng cách tạo ra bọt khí, làm nổ bọt khí và tạo sóng sốc, từ đó gia tăng diện tích tiếp xúc giữa pha rắn và lỏng, giúp dung môi xâm nhập vào tế bào hiệu quả hơn Sự nổ vỡ của bọt khí cũng thúc đẩy sự thoát ra của các chất nội bào vào dịch, nâng cao hiệu quả chiết xuất.

- Tăng mạnh khả năng thẩm thấu của dung môi chiết xuất

- Làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha bằng cách phân tán chúng bằng những hạt nhỏ

- Tăng cường sự xáo trộn của hỗn hợp

- Có tác dụng làm nóng cục bộ nên tăng tính hòa tan của dung môi

- Tăng tốc của các phản ứng hóa học

- Làm sạch và khử khí trong chất lỏng

- Khử hoạt động của các vi sinh vật

- Tăng tốc các quá trình chiết xuất

Hiệu ứng nổ bọt khí trong lòng chất lỏng do siêu âm mang lại nhiều tác động lý hóa như khử khí, đồng hóa, phân tán và kết tụ, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình chiết xuất Nhiều quốc gia như Đức, Anh, Trung Quốc và Nhật Bản đã áp dụng công nghệ này để chiết xuất các hợp chất tự nhiên từ lá và rễ cây sâm cũng như các cây dược liệu trong quy mô công nghiệp Phương pháp này giúp giảm thời gian chiết xuất từ 2 - 3 lần và chỉ cần 50 - 70% lượng dung môi, trong khi hiệu suất chiết tách tăng lên 30 - 50% so với phương pháp truyền thống.

Tối ưu quá trình chiết xuất

Khảo sát các thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất saponin từ rễ sâm Bố Chính khô bao gồm: loại dung môi, nồng độ dung môi, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian siêu âm, nhiệt độ chiết xuất và thời gian chiết xuất Các thí nghiệm sơ bộ đã được thực hiện để xác định phạm vi tối ưu nhằm nâng cao hàm lượng saponin trong quá trình chiết xuất.

Tổng quan về trà hòa tan

Trà hòa tan đang trở thành một sản phẩm phổ biến trên toàn thế giới, được sản xuất từ chất chiết xuất lá trà tươi hoặc trà bán thành phẩm Các phương pháp sản xuất trà hòa tan đã được nghiên cứu từ năm 1933 tại Liên Xô, với quy trình cơ bản bao gồm cô đặc nước trà pha và sấy khô bằng thiết bị sấy phun hoặc sấy thăng hoa, nhằm bảo toàn hương vị và mùi thơm Vào năm 1963, một phương pháp mới đã được phát triển tại Ấn Độ, trong đó lá trà tươi được hong héo, vò xoắn, lên men và chiết xuất bằng hơi nước nóng trước khi cô đặc và sấy phun Tại các nước trồng trà, trà hòa tan có thể được sản xuất tại chỗ từ chiết xuất trà đen hoặc trà xanh mà không cần sấy Ngoài ra, trà hòa tan cũng có thể được chế biến từ các loại trà khô kém chất lượng, với khả năng cải thiện chất lượng bằng phụ gia và hương liệu Hiện nay, các phương pháp sản xuất trà uống liền với chất lượng chấp nhận được đang được phát triển, vì hương vị của trà hòa tan đóng vai trò quan trọng trong việc cạnh tranh với các đồ uống khác như cà phê hòa tan và ca cao.

Yêu cầu về trà hòa tan

Trà hòa tan dạng rắn cần tuân thủ các quy định về phụ gia thực phẩm, chất hỗ trợ chế biến và các dư lượng có thể có trong sản phẩm Màu sắc và độ trong của nước trà hòa tan phụ thuộc vào thỏa thuận giữa nhà cung cấp và nhà đóng gói Yêu cầu về tốc độ chảy tự do, mật độ nén và khả năng chảy của sản phẩm cũng dựa trên sự thỏa thuận này Các phương pháp thử nghiệm để xác định tốc độ chảy tự do và mật độ nén được quy định trong TCVN 5088:1990 (ISO 6770:1982), liên quan đến trà tan nhanh và việc xác định khối lượng thể tích chảy tự do cũng như khối lượng thể tích nén chặt.

Bảng 2.1: Các yêu cầu chỉ tiêu hóa học về trà hòa tan dạng rắn

Tên chỉ tiêu Yêu cầu Phương pháp thử Độ ẩm, % khối lượng, tối đa 6 TCVN 9741 (ISO 7513) Tro tổng số, % khối lượng, tối đa, tính theo chất khô

Nghiên cứu trong và ngoài nước

Trên thị trường hiện nay, sản phẩm trà sâm Bố Chính của công ty TNHH Nông nghiệp công nghệ cao Tuệ Lâm đang trở nên phổ biến Trà sâm Bố Chính có thành phần chính gồm 80% sâm Bố Chính, 10% trà xanh, 5% hoa hoè và 5% cỏ ngọt, mang lại nhiều lợi ích như làm chậm quá trình lão hóa, cải thiện sắc đẹp, sáng mắt, hỗ trợ phục hồi sức khỏe sau ốm, và an thần giúp điều trị chứng mất ngủ Mặc dù trà túi lọc rất phổ biến, nhưng hiện tại vẫn chưa có sản phẩm trà hòa tan chế biến từ sâm Bố Chính trên thị trường.

Hình 3: Trà sâm Bố Chính

Hình 4: Sâm Bố Chính nhung hươu savita

Nghiên cứu của Dhoran và cộng sự (2012) cho thấy rằng hạt cây sâm Bố Chính sẽ nảy mầm nhanh hơn khi được ngâm trong dung dịch GA3 và đặt trong điều kiện tối, chỉ mất 13 ngày Trong khi đó, hạt ngâm trong dung dịch IBA, IAA hoặc NAA với cùng nồng độ cần đến 17 ngày mới có thể nảy mầm.

ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Củ sâm Bố Chính 1 năm tuổi, thu hái vào sáng sớm tháng 12/2020 tại khu vực núi đá xã La Hiên, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên, đã được xác định đúng loài Phần rễ của củ sâm này được sử dụng để tiến hành phân tích.

Nguyên liệu được rửa sạch và sấy khô ở nhiệt độ 60℃ cho đến khi độ ẩm dưới 10% Sau đó, bảo quản nguyên liệu trong túi PE và hộp nhựa kín, lưu trữ ở nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng và ẩm Thời gian bảo quản mẫu là 15 ngày.

Hình 5: Rễ sâm Bố Chính

- Nguyên liệu bổ sung: Cỏ ngọt, đường glucose

- Phạm vi nghiên cứu : Chế biến trà hòa tan ở phạm vi phòng thí nghiệm

- Địa điểm nghiêm cứu: Phòng thí nghiệm khoa CNSH - CNTP, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Hóa chất và thiết bị nghiên cứu

Dung môi: Các dung môi (ethanol, n - butanol, ete dầu hoả, methanol - Merk), hóa chất được sử dụng trong chiết xuất và phân tích đạt tiêu chuẩn PA

Thiết bị siêu âm Elma S100H từ Đức hoạt động với tần số 37kHz và cường độ sóng âm đạt 103 Db, công suất 150W, là lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng Bên cạnh đó, tủ sấy Memmert UN110Plus cũng đến từ Đức, đảm bảo hiệu quả sấy tối ưu Cân phân tích OHAUS của Mỹ mang lại độ chính xác cao cho các phép đo, trong khi bể ổn nhiệt Memmert WNE22 từ Đức giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho các thí nghiệm.

Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu điều kiện chiết xuất sâm Bố Chính

- Phân tích thành phần hóa học nguyên liệu

- Ảnh hưởng của các loại dung môi

- Ảnh hưởng nồng độ dung môi

- Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu

- Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

- Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết

- Ảnh hưởng của thời gian chiết

Nội dung 2: Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

Nội dung 3: Phân tích thành phần hóa học của sản phẩm

Nội dung 4: Sơ bộ giá thành sản phẩm

Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp bố chí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Phân tích chỉ tiêu chất lượng nguyên liệu

Cân 5g nguyên liệu đưa đi phân tích đánh giá các chỉ tiêu sau: Độ ẩm, tro, saponin

Thí nghiệm được lập lại 3 lần

Thí nghiệm: Nghiên cứu điều kiện chiết xuất

Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của các loại dung môi

Có nhiều loại dung môi an toàn và dễ kiếm được sử dụng trong quá trình chiết xuất saponin, bao gồm nước (H2O), ethanol (C2H5OH) và methanol (CH3OH).

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của các loại dung môi tới hàm lượng saponin

Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi được thực hiện để xác định nồng độ ethanol với các mức 50%, 60%, 70% và 80% Chúng tôi tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến, sử dụng các thông số đã được tối ưu hóa trước đó.

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Thí nghiệm 4 tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến quá trình thí nghiệm Chúng tôi đã thử nghiệm với các tỷ lệ dung môi khác nhau, cụ thể là 10/1, 15/1, 20/1 và 25/1 (ml/g) Các thí nghiệm được thực hiện theo quy trình đã dự kiến và dựa trên các thông số tối ưu đã được xác định trước đó.

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

CT Tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu

Thí nghiệm 5 nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng saponin tổng số trong quá trình chiết xuất Chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm với các thời gian siêu âm khác nhau: 0, 5, 10 và 15 phút, theo quy trình dự kiến và các thông số đã được tối ưu hóa.

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

CT Thời gian siêu âm

Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng saponin tổng số được thực hiện để xác định mức độ ảnh hưởng của các nhiệt độ chiết khác nhau, cụ thể là 50℃, 55℃, 60℃ và 65℃ Quy trình thí nghiệm được tiến hành theo các thông số đã được tối ưu hóa.

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết

Thí nghiệm 7 tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng saponin tổng Chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm với các khoảng thời gian chiết khác nhau, cụ thể là 60, 70 và 80 phút.

90 phút Tiến hành thí nghiệm theo quy trình dự kiến và các thông số đã tối ưu ở trên Các công thức như sau:

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian chiết

Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn

Phối trộn theo công thức và sấy ở nhiệt độ 50℃ cho đến khi độ ẩm còn lại dưới 5% Sau đó, tiến hành xác định khả năng hòa tan và đánh giá cảm quan để lựa chọn công thức tối ưu nhất.

Bảng 3.7: Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn

Công thức Cao sâm Bố

Cỏ ngọt (ml) Đường glucose

Thí nghiệm 9: Phân tích thành phần dinh dưỡng của sản phẩm

Tiến hành thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu: Hàm lượng ẩm (%), saponin

3.4.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm [15]

Sử dụng nhiệt độ phù hợp để tách ẩm trong vật liệu là rất quan trọng, đồng thời phải giữ lại tất cả các chất có trong vật liệu Do đó, nhiệt độ sấy cần được kiểm soát để không quá cao hoặc quá thấp.

Nhiệt độ cao có thể dẫn đến sự bay hơi nhanh chóng, nhưng điều này cũng có thể làm thay đổi tính chất hóa học của các chất, đặc biệt là những chất dễ bay hơi Hiện tượng này ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả phân tích.

Nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ thoát hơi, dẫn đến việc kéo dài thời gian và biến đổi chất Độ ẩm được xác định thông qua phương pháp sấy cho đến khi đạt được khối lượng ổn định.

Để tiến hành phân tích rễ sâm Bố Chính, đầu tiên lấy mẫu khoảng 2 - 4g và đặt vào chén đã được cân trước Sau đó, cho chén mẫu vào tủ sấy ở nhiệt độ 105°C trong 4-5 giờ Sau khi sấy xong, đặt chén vào bình hút ẩm để làm nguội, rồi tiến hành cân lại và ghi nhận kết quả Quá trình này tiếp tục cho đến khi trọng lượng không thay đổi, xác định khi sai số giữa hai lần cân cuối cùng là 0,5%.

 Tính kết quả: Độ ẩm theo % (W) tính bằng công thức:

W: Độ ẩm (%) m1: Khối lượng mẫu và chén sứ trước khi sấy (g) m2: Khối lượng mẫu và chén sứ sau khi sấy (g) mo: Khối lượng của chén sứ (g)

3.4.2.2 Phương pháp xác định thành phần tro tổng số [7]

Dùng sức nóng (550 - 600 ° C) nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ Phần còn lại đem cân và tính ra phần trăm tro có trong thực phẩm

Nung chén sứ đã rửa sạch ở lò nung 550 - 600 ° C đến trong lượng không đổi Để nguội ở bình hút ẩm và cân ở cân phân tích chính xác đến 0,0001g

Cho khoảng 5g mẫu thử vào chén sứ và cân chính xác Sau đó, đặt chén vào lò nung và tăng nhiệt độ từ từ đến 550 độ C.

Nung cho đến tro trắng, nghĩa là đã loại hết các chất hữu cơ, thường khoảng 6 - 7 giờ

Khi còn tro đen, hãy lấy ra để nguội và thêm vài giọt H2O2 hoặc HNO3 đậm đặc, sau đó nung lại cho đến khi tro chuyển sang màu trắng Để nguội trong bình hút ẩm và cân đến độ chính xác yêu cầu Tiếp tục nung ở nhiệt độ trên trong 30 phút, sau đó để nguội trong bình hút ẩm và cân cho đến khi đạt được trọng lượng không đổi.

Hàm lượng tro theo % được tính theo công thức

Trong đó: G: trọng lượng chén (g)

G1: trọng lượng chén và mẫu trước khi nung (g)

G2: trọng lượng chén và mẫu sau khi nung (g)

3.4.2.3 Phương pháp xác định saponin tổng số [14]

Cân chính xác 2g rễ sâm Bố Chính và chiết xuất bằng ete dầu hỏa để loại bỏ chất béo Tiếp theo, chiết saponin bằng dung dịch MeOH : H2O theo tỷ lệ 4 : 1 và loại bỏ MeOH dưới áp suất giảm Hòa cặn thu được trong nước để tạo dung dịch 10%, sau đó lắc với n-butanol Tách lớp n-butanol và bốc hơi dung môi dưới áp suất giảm cho đến khi còn lại cặn, sau đó để trong bình hút ẩm và cân đến khi khối lượng ổn định Thực hiện quy trình chiết xuất và cân trung bình 3 lần để xác định lượng saponin toàn phần trong nguyên liệu Công thức tính hàm lượng saponin toàn phần được áp dụng trong quá trình này.

Trong đó: S là hàm lượng saponin (%) a là khối lượng saponin toàn phần (g)

M là khối lượng nguyên liệu (g)

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được được phân tích phương sai (ANOVA) một nhân tố và phân tích hậu kiểm Fisher’s PLSD với mức P ≤0,05 bằng phần mềm SPSS (version 20)

3.4.4 Phương pháp đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79 [12]

Chất lượng đánh giá cảm quan được xác định thông qua hội đồng đánh giá theo thang điểm hedonic từ 1 đến 5, cho phép chấm điểm lẻ đến 0,5 Các mức điểm này phản ánh mức độ thị hiếu của người tiêu dùng.

Chỉ tiêu đánh giá: màu sắc, mùi vị, trạng thái của sản phẩm.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Nghiên cứu điều kiện chiết xuất sâm Bố chính

4.1.1 Phân tích một số thành phần hóa học của nguyên liệu sâm Bố

Sâm Bố Chính là loại thảo dược quý chứa nhiều thành phần hóa học có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là các hợp chất sinh học như saponin Để đánh giá sơ bộ về thành phần của sâm Bố Chính, chúng tôi đã tiến hành xác định một số chỉ tiêu như độ ẩm, tro tổng số và saponin Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 4.1 dưới đây.

Bảng 4.1: Kết quả xác định thành phần hóa học trong nguyên liệu

4.1.2 Ảnh hưởng của loại dung môi

Trong quá trình chiết xuất saponin, nhiều loại dung môi như H2O và C2H5OH được sử dụng nhờ tính an toàn và dễ tìm kiếm trong thực phẩm Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả chiết saponin từ rễ sâm Bố Chính, sử dụng dung môi H2O và CH3OH.

C2H5OH có khả năng hòa tan saponin nhờ nhóm OH-, vì vậy chúng tôi đã chọn ba dung môi để thực hiện thí nghiệm Trong khi đó, CH3OH có tính độc hại và không được chọn do không mang lại hàm lượng saponin tốt nhất Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng 4.2.

Bảng 4.2: Kết quả ảnh hưởng của dung môi tới hàm lượng saponin tổng số

CT Dung môi Hàm lượng saponin tổng số (%)

4.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Kết quả từ bảng 4.3 cho thấy rằng nồng độ ethanol khác nhau sẽ dẫn đến nồng độ saponin khác nhau, với nồng độ ethanol từ 50 – 80% Saponin đạt cao nhất ở nồng độ 70 - 80%, tương ứng với hàm lượng saponin 0,258% và 0,26% Nghiên cứu của Đỗ Hoa Viên và cộng sự cho thấy khi chiết xuất saponin từ lá đu đủ sử dụng methanol 98%, trong khi Phạm Thị Phương và cộng sự sử dụng ethanol 70% để chiết xuất saponin từ hạt chôm chôm Điều này cho thấy nồng độ dung môi ảnh hưởng đến nguyên liệu khác nhau Vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chọn sử dụng ethanol 70% cho các nghiên cứu tiếp theo.

Bảng 4.3: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ dung môi

Hàm lượng saponin tổng số (%)

Ghi chú: Các chữ trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thông kê ở mức α = 0,05

4.1.4 Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ dung môi/nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng saponin thu được Cụ thể, tỷ lệ 25/1 (ml/g) cho hàm lượng saponin cao nhất, tuy nhiên, các tỷ lệ 15/1, 20/1 và 25/1 (ml/g) không có sự khác biệt thống kê ý nghĩa ở mức a = 0,05 Do đó, tỷ lệ 15/1 (ml/g) được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.

Bảng 4.4: Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu đến hàm lượng saponin tổng số

Tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu (ml/g)

Hàm lượng saponin tổng số (%)

Ghi chú: Các chữ trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thông kê ở mức α = 0,05

4.1.5 Ảnh hưởng của thời gian siêu âm

Sóng siêu âm có khả năng bẻ gãy các liên kết hóa học và phá vỡ tế bào, từ đó hỗ trợ quá trình chiết xuất các chất có trong nguyên liệu Nghiên cứu đã khảo sát thời gian siêu âm ở 0,5, 10 và 15 phút, với tần số cố định 37 kHz và công suất 150w Kết quả cho thấy hàm lượng saponin thay đổi tùy theo các công thức khác nhau, trong đó hàm lượng saponin cao nhất đạt được ở công thức CT14 với 0,372%.

Bảng 4.5: Kết quả ảnh hưởng của thời gian siêu âm tới hàm lượng saponin

Thời gian siêu âm (phút)

Hàm lượng saponin tổng số (%)

Ghi chú: Các chữ trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thông kê ở mức α = 0,05

4.1.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết Để xác định nhiệt độ chiết saponin tổng số từ rễ sâm Bố Chính thích hợp, tiến hành chiết nguyên liệu ở nhiệt độ cố định các thông số đã xác định ở các thí nghiệm trên trong các nhiệt độ khác nhau lần lượt là: 50℃, 55℃, 60℃ và 65℃ Sau 80 phút tiến hành đo hàm lượng saponoin tổng số, thu được kết quả tổng hợp ở bảng 4.6:

Bảng4.6: Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ chiết tới hàm lượng saponin tổng số

Hàm lượng saponin tổng số (%)

Ghi chú: Các chữ trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thông kê ở mức α = 0,05

Nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ chiết từ 50 - 60℃, hàm lượng saponin tổng số thu được tăng dần và đạt mức cao nhất ở 60℃ Tuy nhiên, khi nhiệt độ chiết tiếp tục tăng lên 65℃, hàm lượng saponin không còn tăng nữa Đỗ Thị Hoa Viên và cộng sự đã thực hiện chiết xuất saponin tổng số từ lá đu đủ ở nhiệt độ 45°C.

Tạ Thị Lượng và cộng sự đã tiến hành chiết saponin tổng số từ quả bồ hòn ở nhiệt độ 80°C Tuy nhiên, trong các nghiên cứu tiếp theo, nhiệt độ chiết 60°C đã được chọn làm điều kiện tối ưu.

4.1.7 Ảnh hưởng thời gian chiết

Hàm lượng saponin tăng lên khi thời gian chiết kéo dài từ 60 đến 70 phút, với mức cao nhất đạt 0,426% ở thời gian 70 phút Tuy nhiên, sau 70 phút, hàm lượng saponin bắt đầu giảm Điều này cho thấy 70 phút là thời điểm mà saponin được hòa tan tối đa, sau đó hầu như đã được chiết tách hoàn toàn Nghiên cứu của Tạ Thị Lượng cho thấy saponin tổng số từ quả bồ hòn được chiết trong 30 phút, trong khi Phạm Thị Phương chiết xuất saponin từ hạt chôm chôm trong 3 giờ Do đó, thời gian chiết 70 phút đã được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.

Bảng 4.7: Kết quả ảnh hưởng của thời gian chiết tới hàm lượng saponin tổng số

Hàm lượng saponin tổng số

Ghi chú: Các chữ trong cùng một cột biểu thị sự sai khác có ý nghĩa thông kê ở mức α = 0,05

Nghiên cứu tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

Sau khi tối ưu điều kiện chiết xuất, dịch chiết được cô đặc ở nhiệt độ 50°C cho đến khi còn 10% thể tích ban đầu Tiếp theo, cao cỏ ngọt được phối trộn với đường glucose và sấy ở nhiệt độ 50°C đến khi đạt độ ẩm 10 - 12% Kết quả chất lượng cảm quan của sản phẩm sâm Bố Chính được đánh giá và trình bày trong bảng 4.8.

Bảng 4.8: Kết quả tỉ lệ phối trộn nguyên liệu

Cao sâm Bố Chính (ml)

Cỏ ngọt (ml) Đường glucose

Sau khi thu được sản phẩm, tiến hành đánh giá cảm quan cho từng công thức nhằm lựa chọn tỉ lệ tối ưu nhất Đồng thời, cần quan sát màu sắc ở các tỉ lệ phối trộn khác nhau để đưa ra quyết định chính xác.

Tiến hành đánh giá cảm quan:

Bảng 4.9: Kết quả đánh giá cảm quan

Công thức Điểm chất lượng Điểm trung bình

Mùi (Mùi dễ chịu, thơm tự nhiên)

Vị (Thơm tự nhiên, ngọt hậu vị, hài hoà giữa vị và mùi)

Trạng thái (Trong đặc trưng cho sản phẩm)

(Ghi chú: các giá trị trong cùng một cột có chỉ số mũ khác nhau thì khác nhau ở mức ý nghĩa ≤ 0,05)

Dựa vào kết quả đánh giá các chỉ tiêu cảm quan, công thức 28 cho thấy chất lượng cảm quan tốt nhất về màu sắc, mùi vị và trạng thái Do đó, chúng tôi quyết định chọn công thức 28 làm công thức phối trộn cho quy trình sản xuất trà hòa tan.

Đánh giá chất lượng sản phẩm

Bảng 4.10: Đánh giá dinh dưỡng trong sản phẩm trà hòa tan sâm Bố Chính

Chỉ tiêu Saponin tổng số (%) Độ ẩm (%)

Dựa trên các thông số công nghệ thu được từ các thí nghiệm, chúng tôi đã phát triển quy trình công nghệ sản xuất trà túi lọc.

Quy trình sản xuất trà hòa tan

Dựa trên các thông số công nghệ thu được từ các thí nghiệm, chúng tôi đã xây dựng quy trình công nghệ sản xuất trà túi lọc.

Thuyết minh quy trình sản xuất

Rễ sâm Bố Chính được kiểm tra kỹ lưỡng, loại bỏ tạp chất và các phần hư hỏng để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Sau đó, nguyên liệu được sấy sơ bộ nhằm bảo quản chất lượng tốt nhất.

Rễ sâm Bố Chính sau khi sử lý nguyên liệu được đem đi chiết xuất bằng sóng siêu âm với các thông số chiết xuất phù hợp

Mục đích: Tách các hoạt tính sinh học và các hợp chất hòa tan trong rễ sâm Bố Chính

Sau khi chiết xuất, dịch chiết thu được là một hỗn hợp các chất Để loại bỏ các tạp chất thô, dịch chiết sẽ được lọc qua vải lọc, sau đó tiếp tục được lọc kỹ bằng giấy lọc để thu được dịch triết trong.

Mục đích: loại bỏ cặn, bã ra khỏi dịch chiết xuất nhằm thu được dịch trong chỉ có chứa các hợp chất hòa tan

Nghiền nhỏ ( < 1mm) Chiết xuất Đóng gói (5g/túi)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu 15/1 (ml/g)

Cô đặc dịch chiết xuất

Sau khi lọc, chúng ta thu được dịch chiết có nồng độ dung môi cao Do đó, cần tiến hành cô đặc dịch chiết xuất bằng thiết bị cô quay chân không ở nhiệt độ 55℃ để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

Mục đích: Cô đặc loại bỏ một phần dung môi để làm tăng chất khô cho sản phẩm

Sau khi cô đặc ta thu được dịch trích chiết từ rễ sâm Bố Chính

Phối chế nguyên liệu sản xuất trà hòa tan

Mục đích: nhằm năng cao được màu sắc, mùi, vị và giá trị dinh dưỡng cho trà Đóng gói

Mục đích: bảo quản sản phẩm và nâng cao giá trị thương phẩm của sản phẩm

Khảo sát sơ bộ giá thành sản phẩm

Để đánh giá hiệu quả kinh tế của sản phẩm trà hòa tan sâm Bố Chính, chúng tôi đã tiến hành khảo sát sơ bộ về giá thành sản xuất 100g trà hòa tan sâm.

Bố Chính là 24.050 đồng (chưa tính nhân công) Kết quả khảo sát sơ bộ giá thành sản phẩm trà hòa tan sâm Bố Chính được trình bày ở bảng 4.11:

Bảng 4.11: Sơ bộ giá thành 100g trà hòa tan sâm Bố Chính

Stt Chỉ tiêu tính toán Số lượng Đơn giá

Giá thành sản phẩm (đồng)