Tạp chí Khoa học Công nghệ và Thực phẩm 21 (2) (2021) 142 151 142 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO BỘT BỤP GIẤM TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM KHÔ Đặng Huỳnh Đức*, Võ Phạm Phương Trang, Đào Thanh Khê, Nguyễn Văn Tùng Tr[.]
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thực phẩm 21 (2) (2021) 142-151 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO BỘT BỤP GIẤM TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM KHÔ Đặng Huỳnh Đức*, Võ Phạm Phương Trang, Đào Thanh Khê, Nguyễn Văn Tùng Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM *Email: duchuynh42904@gmail.com Ngày nhận bài: 24/8/2020; Ngày chấp nhận đăng: 12/3/2021 TÓM TẮT Bột bụp giấm sản phẩm tạo q trình sấy phun dịch bụp giấm đặc Nghiên cứu sử dụng phương pháp sấy phun để tạo sản phẩm bột bụp giấm từ nguyên liệu đài hoa bụp giấm khô trồng Việt Nam Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng điều kiện trích ly hợp chất hòa tan từ bụp giấm, khảo sát thơng số cơng nghệ ảnh hưởng đến q trình sấy phun bột bụp giấm Điều kiện phù hợp để trích ly bụp giấm tỷ lệ 1/10 (g/mL) đài hoa khô với nước 50 °C 30 phút Tiến hành cô đặc dịch chiết áp suất chân không -710 mmHg nhiệt độ vỏ áo 70 °C Sản phẩm sau cô đặc bổ sung maltodextrin với tỷ lệ 15% theo khối lượng, sấy phun 160 °C, lưu lượng nhập liệu vòng/phút áp suất 2,5 bar Bột bụp giấm thu có độ ẩm đạt 3,74 ± 0,03%, độ tro 1,82 ± 0,07%, hàm lượng anthocyanin 10178,87 ± 37,65 (mg/100g), độ hòa tan tốt, dịch có màu đỏ tươi khơng lắng cặn Từ khóa: Bột bụp giấm, bụp giấm, anthocyanin, đặc chân không, sấy phun MỞ ĐẦU Bụp giấm (Hibiscus sabdariffa Linn) số loài thảo mộc du nhập vào Việt Nam [1] Nhờ bụp giấm chứa hàm lượng dinh dưỡng cao loại vitamin, khoáng chất, đặc biệt chất chống oxy hóa flavonoid anthocyanin nên bụp giấm trồng phân bố rộng rãi nhiều tỉnh thành nước ta [2] Tuy nhiên, thị trường chủ yếu sử dụng bụp giấm để sản xuất mứt ngọt, nước cốt quả, làm trà hoa khô [3] Nhận thấy hạn chế tính đa dạng sản phẩm thị trường, nên nghiên cứu sản xuất bột bụp giấm cần thiết, giúp tăng tính tiện dụng thay nguyên liệu tươi hay đài hoa khô Các nghiên cứu sản xuất bột bụp giấm nghiên cứu rộng rãi Gonzalez cộng (2009) nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình sấy phun dịch chiết bụp giấm [4] Nghiên cứu sử dụng dung môi ethanol 30% ngâm chiết lấy dịch chiết bụp giấm 168 giờ, tiến hành sấy phun dịch chiết nhiệt độ đầu vào 190 °C thu sản phẩm có độ ẩm < 5% nhiệt độ đầu cao (80 °C) nên làm số hợp chất bị hình thành nhiều hợp chất Đặng Thị Yến Trần Quốc Tiến (2018) nghiên cứu quy trình sản xuất trà bụp giấm hịa tan với dung mơi chiết nước, đặc dịch chiết nước 90 °C 60 phút điều kiện hở, có bổ sung 15% maltodextrin sấy phun 190 °C [5] Kết cho thấy bột mịn, bám dính buồng sấy giữ hương vị đặc trưng Hibiscus 142 Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khô Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu quy trình tạo bột bụp giấm từ dịch chiết nước hoa bụp giấm khô theo công nghệ cô đặc áp suất chân không phương pháp sấy phun nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm thời gian sản xuất VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu 2.1.1 Nguyên liệu Đài hoa bụp giấm khô: Sản phẩm công ty Việt Hibiscus Đài hoa khô, cánh hoa dày, màu đỏ sẫm tự nhiên, giữ trọn vẹn hương vị chua mùi đặc trưng Hibiscus Maltodextrin: dạng bột mịn, độ ẩm 6-7%, DE < 15% mua từ Himedia (Ấn Độ) 2.1.2 Hóa chất Hóa chất sử dụng nghiên cứu hóa chất tinh sử dụng trực tiếp mà không cần tinh chế lại, bao gồm: KCl (tinh khiết phân tích, Merck); Natri acetat (tinh khiết phân tích, Merck); Acid HCl (tinh khiết phân tích, Merck) 2.1.3 Dụng cụ, thiết bị Máy xay khô BlueStone Model BLB-5311 Bể ổn nhiệt dầu Menmert, One 14, dung tích 14 lít Thiết bị đặc chân khơng dung tích 15 lít, áp suất chân không (-600 đến -740 mmHg), Công ty Pháp Việt Food Thiết bị sấy phun EYELA Spray dryer SD - 1000 Máy quang phổ UV-Vis (T60U - Đức) Tủ sấy (Menmert/Venticell/Incucell - Đức) Cân phân tích PA (OHAUS Instruments Co., Ltd.) Dụng cụ thủy tinh becher, pipet loại 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Xử lý mẫu Đài hoa bụp giấm khô xay nhuyễn máy xay khô BlueStone Model BLB5311 Tiếp theo, trộn tất nguyên liệu xay nhuyễn để đảm bảo mẫu đồng Mẫu sau trộn bao hút chân không bảo quản điều kiện nhiệt độ phòng 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết dịch bụp giấm Các yếu tố khảo sát gồm tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (1/5; 1/10; 1/15 1/20 g/mL), nhiệt độ chiết (40, 50, 60, 70 °C) thời gian chiết (15, 30, 45, 60 phút) Sau chiết hỗn hợp lọc qua rây có kích thước mắt sàng 0,25 mm thu dịch bụp giấm 2.2.3 Khảo sát áp suất ảnh hưởng đến trình cô đặc chân không Dịch bụp giấm sau chiết cô đặc thiết bị cô đặc chân không Cố định nhiệt độ vỏ áo 70 °C, lượng dịch nhập liệu 6,7 kg Do điều kiện thiết bị hạn chế nên khảo 143 Đặng Huỳnh Đức, Võ Phạm Phương Trang, Đào Thanh Khê, Nguyễn Văn Tùng sát điều kiện áp suất: -650, -680, -710 mmHg Các tiêu đánh giá trình kết thúc đặc gồm: hàm lượng rắn hịa tan đạt 11 °Brix, thời gian cô đặc, nhiệt độ sôi dung dịch hàm lượng anthocyanin 2.2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy phun Dịch sau đặc chân khơng có hàm lượng chất khô đạt 11°Brix sấy phun để tạo bột bụp giấm Thực q trình sấy phun với thí nghiệm 100 mL dịch cô đặc tốc độ nhập liệu 360 (mL/giờ), áp suất 2,5 bar với yếu tố khảo sát gồm: hàm lượng maltodextrin bổ sung (5, 10, 15, 20%) so với dịch cô đặc nhiệt độ đầu vào (130, 140, 150, 160 °C) Các tiêu đánh giá mức độ tối ưu trình sấy phun gồm: hiệu suất thu hồi, độ ẩm bột, hàm lượng anthocyanin kết cảm quan 2.2.5 Phương pháp phân tích Xác định độ ẩm: Sấy đến khối lượng khơng đổi theo TCVN 1867:2001 Xác định tro tồn phần: Độ tro xác định phương pháp nung cháy hồn tồn hợp chất hữu đến khối lượng khơng đổi nhiệt độ 550-600 °C Đem cân phần lại tính phần trăm tro cịn lại mẫu Hiệu suất trích ly: Tính % tổng lượng chất khơ hịa tan thu dịch trích ly so với tổng lượng chất khô tuyệt đối nguyên liệu ban đầu Hiệu suất thu hồi bột sau sấy: Tính % lượng chất khô thu hồi sản phẩm so với tổng lượng chất khô dịch nhập liệu Xác định hàm lượng anthocyanin: phương pháp pH vi sai theo AOAC 2005:02 [6] Thống kê xử lý số liệu: Tất thí nghiệm lặp lại lần, số liệu thu nhận xử lý phần mềm Microsolf Excel 2019 phương pháp thống kê ANOVA (α = 5%) để đánh giá khác biệt có ý nghĩa mẫu thí nghiệm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết bụp giấm 3.1.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Theo Chumsri cộng sự, dung môi sử dụng cho trình chiết bụp giấm nước [7] Mặt khác, nước dung mơi dễ tìm, chi phí thấp, thân thiện với mơi trường, khơng có tính độc hại dễ dàng sử dụng thực phẩm Do đó, nghiên cứu dịch bụp giấm tách chiết phương pháp ngâm chiết có gia nhiệt với dung môi nước cất Kết khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi trích ly đến hiệu suất trích ly, hàm lượng anthocyanin trình bày Hình 144 Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khơ Hình Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất trích ly Hình Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng anthocyanin Kết Hình cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi 1/10 (g/mL) cho hiệu suất trích ly cao nhất, đạt 40,76 ± 1,32% hàm lượng anthocyanin cao 824,48 ± 2,20 (mg/100g) Tuy nhiên, tỷ lệ ngun liệu/dung mơi 1/15 hiệu suất trích ly giảm cịn 37,78 ± 0,33% hàm lượng anthocyanin giảm cịn 758,03 ± 0,48 (mg/100g) Khơng có khác biệt mặt ý nghĩa thống kê (p < 0,05) hiệu suất trích ly hàm lượng anthocyanin Lượng nước sử dụng giảm - tỷ lệ 1/5 (g/mL) dẫn đến việc tách chiết khơng hồn tồn anthocyanin, lượng dung môi tăng lên - tỷ lệ 1/15 (g/mL) 1/20 (g/mL) hiệu suất trích ly hàm lượng anthocyanin có xu hướng giảm giảm Lượng nước trích ly sử dụng vượt giới hạn làm lỗng dịch trích ly, điều khơng làm cho hiệu suất trích ly thấp mà cịn ảnh hưởng đến thời gian đặc, tăng chi phí sản xuất [8] Do đó, tỷ lệ ngun liệu/nước 1/10 (g/mL) chọn để tiến hành thí nghiệm 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly thực mức nhiệt độ 40, 50, 60, 70°C điều kiện thời gian 30 phút với tỷ lệ ngun liệu/dung mơi 1/10 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất trích ly Hình Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hàm lượng anthocyanin Kết trích ly 50 °C cho thấy hiệu suất trích ly cao đạt 49,97 ± 1,47% (Hình 3) hàm lượng anthocyanin đạt giá trị cao 892,86 ± 3,80 mmg/100g (Hình 4) Khi nhiệt độ tăng lên 60 °C hiệu suất trích ly giảm 40,76 ± 1,32% hàm lượng anthocyanin giảm cịn 824,48 ± 2,20 (mg/100g) Có lẽ, nhiệt độ trích ly cao, anthocyanin bụp giấm dễ bị phân hủy Đồng thời, có khác biệt mặt ý nghĩa thống kê (p < 0,05) hiệu suất trích ly hàm lượng anthocyanin thu Kết khảo sát phù hợp với kết Chumsri cộng (2008) [7] 145 Đặng Huỳnh Đức, Võ Phạm Phương Trang, Đào Thanh Khê, Nguyễn Văn Tùng Vì vậy, nhiệt độ 50 °C nhiệt độ tối ưu chọn để trích ly dịch chiết từ hoa bụp giấm 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian trích ly Điều kiện thí nghiệm lựa chọn từ thí nghiệm Các ngưỡng thời gian khảo sát thực 15, 30, 45 60 phút điều kiện mục 3.1.1 3.1.2 Hình Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hàm lượng anthocyanin Hình Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất trích ly Hình cho thấy thời gian chiết lâu hiệu suất trích ly tăng Với 30 phút, hiệu suất trích ly đạt 49,97 ± 1,47%, tăng lên 45 phút 60 phút hiệu suất trích ly 50,58 ± 1,06% 51,99 ± 1,11% Kết Hình cho thấy hàm lượng anthocyanin đạt giá trị cao thời gian 30 phút 892,86 ± 3,80 (mg/100 g) bắt đầu giảm xuống 804,39 ± 2,09 (mg/100 g) 760,49 ± 2,40 (mg/100 g) mốc thời gian 45 phút 60 phút Tuy nhiên hiệu suất trích ly mốc thời gian 30, 45 60 phút khơng có khác mặt ý nghĩa thống kê (p < 0,05) hàm lượng anthocyanin mốc thời gian có khác biệt mặt ý nghĩa thông kê cho hàm lượng anthocyanin cao 30 phút Do đó, chọn thời gian chiết 30 phút để thực cho thí nghiệm Từ yếu tố khảo sát trên, điều kiện thích hợp để trích ly dịch chiết từ hoa bụp giấm là: tỷ lệ nguyên liệu/nước 1/10 g/mL; nhiệt độ trích ly 50 °C thời gian 30 phút Kết tương đồng với điều kiện trích ly dịch bụp giấm Chumsri cộng (2008) [7] 3.2 Kết khảo sát áp suất ảnh hưởng đến q trình đặc Q trình đặc thực nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khơ dịch chiết bụp giấm, khơng làm biến tính chất dinh dưỡng có dịch chiết, tiêu theo dõi quan trọng anthocyanin Mục tiêu thí nghiệm chọn điều kiện áp suất chân khơng thích hợp để nhiệt độ sôi dịch chiết giảm xuống, khơng làm biến tính anthocyanin cảm quan sản phẩm rút ngắn thời gian cô đặc Các điều kiện áp suất thử nghiệm tương ứng -650; -680; -710 mmHg 146 Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khô Hình Ảnh hưởng áp suất đến thời gian đặc Hình Ảnh hưởng áp suất đặc đến hàm lượng anthocyanin Hình Ảnh hưởng áp suất cô đặc đến nhiệt độ sôi dung dịch Hình 10 Ảnh hưởng áp suất đặc đến hàm lượng chất khơ tổng chất rắn hịa tan Kết khảo sát cho thấy, q trình đặc, áp suất giảm thời gian đặc rút ngắn (Hình 7), nhiệt độ sơi dung dịch giảm giúp giữ lại chất lượng yếu tố dinh dưỡng dịch chiết (Hình 8) Với áp suất -650 mmHg nhiệt độ sơi trung bình dung dịch cao 53,63 ± 0,12 °C, hàm lượng anthocyanin đạt thấp 8055,43 ± 47,63 (mg/100 g) với thời gian cô đặc 97 phút; áp suất -710 mmHg nhiệt độ sơi trung bình dung dịch đạt thấp 47,60 ± 0,11 °C, hàm lượng anthocyanin đạt cao 13127,51 ± 40,22 mg/100 g, tổng chất rắn hòa tan cao (9,83 ± 0,16%) xấp xỉ hàm lượng chất khô (10,03 ± 0,21%) với thời gian cô đặc ngắn 710 phút Kết cho thấy cô đặc áp suất cao khiến nhiệt độ sôi dung dịch cao, làm tăng khả phân hủy anthocyanin, ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan sản phẩm Vì lí nên chọn áp suất -710 mmHg làm áp suất cô đặc tiếp tục cho thí nghiệm 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy phun 3.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn với maltodextrin Maltodextrin chất trợ sấy giúp trình sấy phun thực dễ dàng Tuy nhiên, việc bổ sung hay nhiều maltodextrin ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi sản phẩm Khi bổ sung chất trợ sấy maltodextrin vào dịch sau cô đặc với tỷ lệ 5, 10, 15, 20% hàm lượng chất khơ trước sấy đạt 10, 12, 18, 21 °Brix Hiệu suất thu hồi bột trình bày Hình 12 147 Đặng Huỳnh Đức, Võ Phạm Phương Trang, Đào Thanh Khê, Nguyễn Văn Tùng Hình 11 Ảnh hưởng tỷ lệ maltodextrin phối trộn đến độ ẩm sản phẩm Hình 12 Ảnh hưởng tỷ lệ maltodextrin phối trộn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm Hình 13 Ảnh hưởng tỷ lệ maltodextrin phối trộn đến hàm lượng anthocyanin sản phẩm Hình 14 Ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến điểm thị hiếu Kết khảo sát cho thấy, sử dụng maltodextrin làm chất trợ sấy, trình sấy diễn dễ dàng, sản phẩm có màu đỏ nhạt, độ ẩm thấp có trạng thái bột tốt (tơi xốp, mịn), dịch có màu trong, khơng lắng cặn Độ ẩm bột thấp bổ sung 15% 20% maltodextrin, tương ứng độ ẩm 3,61 ± 0,06% 3,58 ± 0,06% Tuy nhiên độ ẩm bột tỷ lệ không khác biệt mặt ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Mặt khác, bổ sung 15% maltodextrin cho hiệu suất thu hồi cao đạt 40,94 ± 0,83%, hàm lượng anthocyanin đạt giá trị trung bình 10178,87 ± 37,65 mg/100 g cho độ cảm quan tốt Khi bổ sung maltodextrin với tỷ lệ thấp (5%), sản phẩm bám dính thành buồng sấy đáy cyclon thu hồi sản phẩm, làm thất thoát lượng bột thu hồi dẫn đến hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp Tuy nhiên, tăng tỷ lệ phối trộn 20%, hiệu suất thu hồi sản phẩm lại giảm xuống 33,11 ± 0,36% Nguyên nhân nồng độ chất khô cao, độ nhớt dịch tăng gây khó khăn cho trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng hiệu suất thu hồi Kết nghiên cứu Zaini (2009) bổ sung hay nhiều maltodextrin khiến bột kết dính, đồng thời sấy bột nhiệt độ cao ảnh hưởng đến trình sấy phun [9] 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy Thí nghiệm thực khoảng nhiệt độ khác để tìm khoảng nhiệt độ sấy cho độ ẩm thấp mà đảm bảo tính chất cảm quan bột bụp giấm, đồng thời giữ lại chất lượng yếu tố dinh dưỡng bụp giấm Dịch chiết nồng độ 11 °Brix bổ sung 15% maltodextrin cho hàm lượng chất khô dịch trước sấy đạt 18% Thí nghiệm nảy khảo sát nhiệt độ sấy đầu vào, nhiệt độ đầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác 148 .. .Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khô Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu quy trình tạo bột bụp giấm từ dịch chiết nước hoa bụp giấm khô theo công nghệ cô đặc áp suất chân không... liệu/dung mơi trích ly đến hiệu suất trích ly, hàm lượng anthocyanin trình bày Hình 144 Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khơ Hình Ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi đến hiệu suất... đặc Các điều kiện áp suất thử nghiệm tương ứng -650; -680; -710 mmHg 146 Nghiên cứu trình tạo bột bụp giấm từ đài hoa bụp giấm khơ Hình Ảnh hưởng áp suất đến thời gian đặc Hình Ảnh hưởng áp suất