Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN HÀM LƯỢNG PHENOLIC VÀ FLAVONOID CỦA BỘT
TỔNG QUAN
QUÁ TRÌNH VI BAO
Vi bao là quá trình lưu trữ các thành phần thực phẩm trong một lớp phủ bảo vệ và sau đó giải phóng chúng Cụ thể, vi bao liên quan đến việc bao bọc các hạt nhỏ, chất lỏng hoặc khí trong một lớp phủ hoặc ma trận Truyền thống, vi bao không sử dụng viên nang có chiều dài lớn hơn 3 mm Các vi bao có kích thước từ 100–1000 nm được phân loại là vi bao, trong khi các thành phần có kích thước từ 1–100 nm được gọi là nanocapsules hoặc nanoencapsulation.
Thành phần vi bao, thường được gọi là hoạt chất hoặc lõi, được bao bọc bởi các vật liệu như vỏ, tường, lớp phủ và màng Các vật liệu này thường không hòa tan, không phản ứng với lõi và chiếm từ 1–80% trọng lượng của viên nang Vỏ vi bao có thể được làm từ nhiều nguyên liệu như đường, gum, protein, polysaccharide tự nhiên và biến tính, lipid, sáp và polymer tổng hợp.
Công nghệ vi bao được ứng dụng rộng rãi để ổn định các thành phần hoạt động trong thực phẩm như hương vị, kẹo cao su, kẹo, cà phê, chế phẩm sinh học, thực phẩm y tế, vitamin, khoáng chất và enzyme Các nguyên tắc ổn định sản phẩm có thể được kiểm soát thông qua cấu trúc vi nang, giúp cải thiện hiệu suất trong sản phẩm thực phẩm Ứng dụng chính của công nghệ này là tạo ra sự thay đổi hóa lý mong muốn trong sản phẩm thực phẩm trong khoảng thời gian xác định hoặc thông qua cơ chế kích hoạt phù hợp Hiểu rõ sự tương tác giữa các phần tử và các tính chất hóa lý của thành phần hoạt chất và vật liệu là rất quan trọng để phát triển một hệ thống động.
2.1.2 Ưu điểm của vi bao
Vi bao là công nghệ phổ biến trong ngành dược phẩm, hóa chất, thực phẩm và nông nghiệp, giúp bảo vệ thành phần khỏi sự phân hủy do môi trường như nước, oxy, nhiệt và ánh sáng, từ đó cải thiện thời hạn sử dụng Ngoài ra, vi bao còn che giấu mùi vị, mùi và màu sắc không mong muốn, bảo vệ chất lượng sản phẩm Công nghệ này cũng giúp chuyển đổi thành phần thực phẩm từ dạng lỏng sang dạng rắn, ngăn chặn các phản ứng và tương tác không mong muốn giữa các thành phần Vi bao giảm tính dễ cháy và dễ bay hơi của các thành phần thực phẩm, đồng thời kiểm soát việc bổ sung vào cơ thể Các thành phần thực phẩm được vi bao có thể giữ tính ổn định trong suốt thời gian sử dụng và điều kiện bảo quản.
2.1.3 Cấu trúc hạt vi bao
Hình thái học của hạt vi bao được phân chia thành hai loại chính: vi nang và vi cầu, dựa trên phương pháp sản xuất vật liệu Vi nang có hình thái vỏ lõi rõ ràng và thường được tạo ra bằng phương pháp hóa học trong bể chứa chất lỏng hoặc thiết bị phản ứng dạng ống Ngược lại, vi cầu được hình thành cơ học thông qua quá trình nguyên tử hóa hoặc nghiền, trong đó các thành phần hoạt chất được phân bố trong ma trận.
Hình 2.1 Cấu trúc của vi nang và vi cầu [7].
Một vi nang bao gồm nhiều thành phần khác nhau, trong đó hai thành phần quan trọng là hoạt tính và ma trận polymer, có khả năng kiểm soát tốc độ khuếch tán Hình dạng, khả năng tương thích hóa lý và nhiệt động lực học của cả hoạt tính và ma trận polymer đóng vai trò then chốt trong quá trình này.
Trong các hệ thống thực phẩm, lớp vỏ vi bao đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các hoạt chất nhạy cảm như hương vị, vitamin, khoáng chất và chất béo không bão hòa khỏi oxy, nước và ánh sáng Ngoài ra, lớp vỏ này còn giúp chuyển đổi các chất lỏng khó xử lý thành dạng bột, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng và bảo quản.
Từ góc độ hình học, các yếu tố như hình dạng, kích thước, và tải trọng ảnh hưởng đến ổn định và giải phóng Ngoài ra, trọng lượng phân tử, điện tích trên bề mặt, độ hòa tan, độ thấm nước và nhiệt độ cũng là những thông số quan trọng cần xem xét.
Carbohydrate là nguyên liệu phổ biến nhất trong lĩnh vực vi nang, được phân thành bốn loại: monosaccharide (glucose, fructose), disaccharide (sucrose, lactose), oligosaccharide (maltodextrin, dextrin) và polysaccharide (tinh bột) Tất cả các loại carbohydrate đều có thể được sử dụng làm chất độn và chất phụ gia, nhưng các saccharide chuỗi dài hơn, đặc biệt là polysaccharide, thường được ưa chuộng làm ma trận tường Polysaccharide, bao gồm các loại tinh bột biến tính, được điều chỉnh về cấu trúc và thành phần để cung cấp tính chất hòa tan, phân vùng và rào cản độc đáo cho các thành phần thực phẩm hoạt động.
Monosaccharide và disaccharide cung cấp độ nhớt thấp và ảnh hưởng đến hương vị của vi nang, nhưng không có khả năng nhũ hóa hương vị dầu Để ổn định hương vị, một lượng nhỏ chất keo ổn định được sử dụng, vì mono- và disaccharide có kích thước phân tử nhỏ hơn, giúp ngăn chặn sự hình thành ranh giới hạt kết tinh trong polysaccharide Việc bẫy các loại dầu hương vị trong trạng thái vô định hình mang lại sự ổn định cao hơn so với ma trận tinh thể Do đó, các monosaccharide và disaccharide có trọng lượng phân tử thấp thường được kết hợp với vật liệu polymer có đặc tính tinh thể Các carbohydrate phổ biến như agar, agarose, carrageenan, pectin, guar gum và Konjacs được coi là lựa chọn thay thế cho gelatin.
Sấy phun là kỹ thuật chuyển đổi chất lỏng hoặc hỗn hợp thành bột khô thông qua quá trình nguyên tử hóa và làm khô bằng dòng không khí nóng.
Hình 2.2 Mô tả hệ thống sấy phun điển hình [6].
Cấu hình sấy phun được mô tả trong Hình 2.2, nơi chất lỏng được phun thành giọt ở đỉnh buồng Những giọt lỏng nhỏ này rơi vào dòng chảy hỗn loạn của không khí nóng theo chiều cùng với dòng khí, được gọi là dòng chảy cùng chiều (cocurrent) Quá trình này nhanh chóng làm nóng các pha lỏng, khiến các phân tử chất lỏng di chuyển lên bề mặt giọt và chuyển sang pha khí Khi các giọt lỏng hóa rắn, chúng bị cuốn theo dòng khí nóng và di chuyển đến buồng lắng xoáy tâm, nơi các chất rắn được tách ra và tạo thành bột.
Tất cả các máy sấy phun đều sử dụng các thành phần cơ bản giống nhau, mặc dù có sự khác biệt trong cấu hình buồng, nguyên tử, thiết kế lốc xoáy, tái chế chất rắn, điều hòa khí, và tuần hoàn sau khi ngưng tụ hoặc làm mát Máy sấy phun có thể có năng suất từ dưới một lít mỗi giờ đến hàng ngàn lít mỗi giờ.
POLYPHENOL
Polyphenol là các hợp chất thứ cấp phổ biến trong thực vật, được phân loại thành nhiều nhóm như acid phenolic, flavonoid, stilbene và lignans Chúng có mặt trong cả thực vật ăn được và không ăn được, và đã được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học, đặc biệt là hoạt động chống oxy hóa Các chất chiết xuất từ trái cây, rau, ngũ cốc và các nguyên liệu thực vật khác thường giàu phenolics, đóng vai trò quan trọng trong chất lượng trái cây, ảnh hưởng đến hương vị, màu sắc và giá trị dinh dưỡng Các hợp chất phenolic có thể được phân loại dựa vào số vòng phenol trong phân tử và cấu trúc liên kết giữa các vòng này.
Các chất phenol được chứng minh có khả năng hoạt động như chất chống oxy hóa, ngăn chặn quá trình oxy hóa LDL lipoprotein, kết tụ tiểu cầu và tổn thương tế bào hồng cầu Bên cạnh đó, phenolic còn có vai trò quan trọng như chelators kim loại, chống đột biến, chất chống ung thư và tác nhân kháng khuẩn.
Polyphenol là một trong những chất chống oxy hóa phổ biến nhất trong chế độ ăn của con người và cũng là thành phần chủ yếu trong thực vật Chúng bao gồm nhiều hợp chất với nhiều nhóm hydroxyl trên vòng thơm, được phân loại theo số lượng vòng phenol và cách thức tương tác của chúng Polyphenol không chỉ bao gồm các phân tử có cấu trúc polyphenol mà còn có các phân tử với một vòng phenol như acid phenolic và rượu phenolic Những hợp chất này được xem là chất chuyển hóa thứ cấp và không có chức năng trao đổi chất cụ thể trong tế bào thực vật.
Polyphenol là hợp chất có ít nhất một vòng thơm và một hoặc nhiều nhóm hydroxyl, được phân chia thành 15 loại chính dựa trên cấu trúc hóa học Các polyphenol bao gồm hợp chất như hydroxytyrosol, tanin và acid galic từ acid hydroxybenzoic, cũng như acid caffeic và acid coumaric từ acid hydroxycinnamic Ngoài ra, còn có stilbene như resveratrol, flavonoid với cấu trúc C6 - C3 - C6, và lignan như secoisolariciresinol.
Phân loại polyphenol phổ biến nhất dựa trên cấu trúc hóa học của aglycones, tuy nhiên, có nhiều cách phân loại khác nhau cho các hợp chất polyphenol Theo chuỗi carbon, Harborne (1989) đã chia các hợp chất phenolic thành 16 nhóm chính, bao gồm phenol đơn giản (khung C6), benzoquinone (khung C6), acid phenolic (khung C6 – C1), và acetophenon (khung C6).
C2), acid phenylacetic (khung C6 – C2), acid hydroxycinnamic (khung C6 – C3), phenylpropenes (khung C6 – C3), coumarins và isocoumarins (khung C6 – C3), chromones (khung C6 – C3), naphthoquinones (khung C6 - C4), xanthones (khung C6 - flavonoid (khung C6 – C3 – C6), lignin ((C6 – C3) n), lignan và neolignans (khung (C6 –
Hình 2.3 Cấu trúc polyphenol [18]
FLAVONOID
Flavonoid là nhóm chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật, đặc trưng bởi cấu trúc diphenylpropane, có mặt trong trái cây, rau, ngũ cốc, vỏ cây, rễ, thân, hoa, trà và rượu vang Hơn 4.000 loại flavonoid đã được xác định, nhiều trong số đó góp phần tạo màu sắc hấp dẫn cho hoa và trái cây Các nghiên cứu cho thấy flavonoid có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính, như ung thư và bệnh tim mạch, khi tiêu thụ thực phẩm có nguồn gốc thực vật Hệ thống thí nghiệm in vitro cũng chứng minh flavonoid có đặc tính chống viêm và có thể hữu ích trong điều trị một số bệnh Chứng cứ từ nghiên cứu thực vật trong y học cổ truyền cho thấy flavonoid là thành phần hoạt tính sinh học phổ biến trong các cây này.
Flavonoid là các hợp chất polyphenolic với cấu trúc gồm hai vòng thơm (A và B) liên kết bởi ba nguyên tử cacbon, tạo thành vòng heterocycle oxy (vòng C) Chúng được phân chia thành bảy phân lớp: flavonol, flavone, flavanone, flavanonol, flavanol, anthocyanidin và isoflavone, dựa trên sự khác biệt trong loại heterocycle Sự khác biệt này phát sinh từ số lượng và cách sắp xếp của các nhóm hydroxyl, cũng như các quá trình alkyl hóa và glycosyl hóa.
Hình 2.4 Cấu trúc chung của flavonoid [13]
Bản chất hóa học của flavonoid phụ thuộc vào cấu trúc và mức độ hydroxyl hóa, methoxyl hóa cũng như sự liên hợp của chúng Flavonoid có cấu trúc carbon C6 – C3 – C6, với vòng oxy dị vòng đặc trưng Tất cả flavonoid đều là dẫn xuất của cấu trúc 2-phenylchromone, bao gồm ba vòng phenolic được gọi là vòng A, B và C Các vòng này có thể biểu hiện nhiều mô hình khác nhau của các liên hợp đường, acid và nhóm R, đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính sinh học của hợp chất.
NGUYÊN LIỆU HOA BỤP GIẤM
Bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.) là cây thân thảo lâu năm, có thể cao tới 2.4 m, với thân trơn màu đỏ Lá cây có màu xanh, gân lá đỏ, và có hình dạng đơn giản với mép răng cưa Hoa của cây có màu vàng hoặc da bò, rộng đến 12.5 cm, chuyển sang màu hồng khi tàn Đài hoa có màu đỏ, gồm 5 cánh lớn và cuống hoa mỏng Phần được sử dụng chủ yếu là đài hoa và lá, với đài hoa có tác dụng chống co thắt, hạ huyết áp, kháng sinh, và điều trị ho, viêm họng.
Hoa bụp giấm, có thể sử dụng ở dạng khô hoặc tươi, là nguyên liệu cho nhiều loại thức uống thảo dược, đồ uống lên men, rượu và kẹo Tại Ai Cập, phần đài hoa được chế biến thành trà và thức uống lên men, mang lại hương vị độc đáo và lợi ích sức khỏe.
2.4.2 Lợi ích của hoa bụp giấm
Hoa bụp giấm được sử dụng rộng rãi như một loại thuốc tự nhiên ở nhiều quốc gia Tại Ấn Độ, Châu Phi và Mexico, các dẫn xuất từ lá và đài hoa có tác dụng lợi tiểu, giảm sốt, hạ huyết áp và giảm độ nhớt của máu Ở Guatemala, hoa bụp giấm được dùng để điều trị say rượu, trong khi tại Bắc Phi, các chế phẩm từ đài hoa giúp điều trị đau họng và ho Ở Ấn Độ, chất đục từ hạt hoa này được sử dụng để giảm đau khi đi tiểu và khó tiêu Ngoài ra, trong y học dân gian Trung Quốc, hoa bụp giấm cũng được áp dụng để điều trị rối loạn gan và huyết áp cao.
Các thành phần chính của hoa bụp giấm liên quan đến tính dược học bao gồm acid hữu cơ, anthocyanin, polysaccharide và flavonoid Anthocyanin, một nhóm chất dẫn xuất của flavonoid, là các sắc tố tự nhiên có trong hoa bụp giấm và màu sắc của chúng thay đổi theo pH Các anthocyanin chính trong hoa bụp giấm, được sử dụng làm chất màu thực phẩm, bao gồm delphinidin-3-O-glucoside, delphinidin-3-O-sambubioside, và cyanidin-3-glucoside Bên cạnh đó, đài hoa bụp giấm cũng chứa ascorbic acid và cyanidin-3-rutinose.
Chiết xuất từ đài hoa bụp giấm khô chứa nhiều thành phần hóa học quan trọng như acid hữu cơ (acid citric, acid ascorbic, acid maleic, acid hibiscic, acid oxalic, acid tartaric), phytosterol, polyphenol, anthocyanin và các chất chống oxy hóa tan trong nước Các acid hữu cơ cùng với các thành phần hoạt tính sinh học có khả năng bắt gốc tự do, mang lại hiệu quả sức khỏe tích cực chủ yếu nhờ vào các phân tử này Theo báo cáo của Jabeur et al (2017), acid oxalic, acid shikimic và fumaric là những acid hữu cơ chính, trong đó acid malic chiếm tỷ lệ cao nhất với 9.10 g/100 g trong đài hoa bụp giấm.
Đài hoa bụp giấm là nguồn cung cấp các phân tử hoạt tính sinh học với nhiều lợi ích sức khỏe như chống oxy hóa, hạ huyết áp, và chống viêm Nghiên cứu cho thấy đài hoa này giàu polyphenol và flavonoid, đặc biệt là anthocyanin như delphinidin-3-glucoside và cyanidine-3-sambubioside, giúp nâng cao giá trị dinh dưỡng của roselle Các hợp chất như gossypetine và acid protocatechuic cũng góp phần vào hoạt tính sinh học của cây Tuy nhiên, anthocyanin dễ bị thoái hóa và độ ổn định của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, và sự hiện diện của các enzyme cũng như kim loại.
Nghiên cứu về việc trích xuất polyphenol và anthocyanin từ đài hoa bụp giấm chủ yếu sử dụng dung môi nước hoặc dung môi hữu cơ Các kỹ thuật chiết xuất và giống bụp giấm khác nhau đã được áp dụng trong các nghiên cứu Luvonga et al (2010) báo cáo tổng hàm lượng phenolic đạt 6.06 mg/g trong chiết xuất hoa hồng Trong khi đó, Jabeur et al (2017) xác định hàm lượng delphinedin-3-o-sambubioside, delphinidin 3-o glucoside và cyanidine-3-o-sambubioside trong bụp giấm lần lượt là 7.03 mg/g, 1.54 mg/g và 4.40 mg/g.
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
NGUYÊN LIỆU BỤP GIẤM
Hoa bụp giấm khô được cung cấp bởi Công ty Việt Hibiscus tại Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam Loại hoa này được trồng tại Biên Hòa, Đồng Nai Sau khi thu hoạch, hoa bụp giấm tươi được sấy khô bằng không khí nóng ở nhiệt độ 60°C Sản phẩm khô được bảo quản trong túi polyethylene, ở nơi khô ráo, thoáng mát và tránh ánh nắng trực tiếp.
Hình 3.1 Nguyên liệu hoa bụp giấm khô (Công ty Việt Hibiscus)
DỤNG CỤ – THIẾT BỊ – HÓA CHẤT
Cốc thuỷ tinh pH kế
Bình định mức Ống nghiệm Ống ly tâm Phễu Đũa thuỷ tinh
Hình 3.2 Máy quang phổ UV-1800
Hình 3.3 Máy ly tâm 80-2 (Wincom
Hình 3.4 Máy đo màu CR-400 (Minolta
Hình 3.5 Cân phân tích PA (OHAUS
Hình 3.6 Máy cô quay chân không HS-
Hình 3.7 Tủ sấy UN55 (Memmert GmbH +
Acid gallic và catechin được mua từ Sigma-Aldrich Thuốc thử Folin-Ciocalteu được chuẩn bị bằng cách phối trộn NaWO4.H2O và Na2MoO4.H2O trong dung dịch acid phosphoric, sau đó đun trong 10 giờ và bổ sung LiSO4 để thu được dung dịch màu vàng trong suốt.
Maltodextrin DE 10 được sử dụng làm chất mang cho quá trình vi bao
Ammonium acetate, Sodium acetate trihydrate, vanillin, acetic acid, amonium acetate, Na2CO3, methanol, ethanol, K2S2O8, H3PO4, HCl, KCl, FeCl3.6H2O, và các hóa chất khác đều đạt chuẩn phân tích.
THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được thực hiện từ ngày 15 tháng 6 năm 2019 đến ngày 15 tháng 9 năm
Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Hóa phân tích, trường ĐH Nguyễn Tất Thành, 331 Quốc lộ 1A, Phường An Phú Đông, Quận 12, Tp.HCM.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4.1 Quy trình trích ly đài hoa bụp giấm
Mẫu bụp giấm khô 25 g được trích ly ở nhiệt độ 50ºC trong 30 phút bằng 100 mL dung môi ethanol 70% (v/v), sau đó acid hóa đến pH 2 bằng acid hydrochloric 2 N Dịch trích được lọc qua giấy lọc Whatman No.2 và cô đặc bằng thiết bị cô quay chân không ở nhiệt độ 55ºC trong 30 phút để loại bỏ dung môi ethanol Để xác định lượng chất mang trong quá trình vi bao, dịch cô đặc được phân tích hàm lượng anthocyanin, cho kết quả là 1.08 g/L.
3.4.2 Quy trình sấy phun dịch trích anthocyanin từ đài hoa bụp giấm
Dịch trích anthocyanin sau khi cô đặc được phối trộn với maltodextrin theo tỉ lệ 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100 Quá trình sấy phun được thực hiện trong thiết bị Labplant SD-06AG (Keison, UK) với tốc độ nhập liệu cố định 500 mL/h Nhiệt độ đầu vào được khảo sát ở ba mức 150°C, 160°C, và 170°C, tương ứng với nhiệt độ đầu ra 91°C, 99°C, và 98°C Các mẫu sau khi sấy phun được bảo quản lạnh ở 4°C trong túi polyethylene cho đến khi phân tích.
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
3.5.1 Xác định hàm lượng phenolic tổng (TPC)
Hàm lượng phenolic tổng được xác định dựa trên phương pháp Folin-Ciocalteu
Phương pháp Folin-Ciocalteu là một kỹ thuật phổ biến để phân tích tổng hàm lượng polyphenol Trong quá trình này, các hợp chất phenolic sẽ khử tác nhân Folin, một dung dịch màu vàng chứa polyphosphatungstate và molydate, trong môi trường kiềm nhẹ, dẫn đến sự hình thành màu xanh da trời đậm.
Tổng hàm lượng polyphenol trong dịch chiết được xác định bằng phương pháp so màu Folin-Ciocalteu Cụ thể, 0.6 mL dung dịch mẫu được trộn với 1.5 mL thuốc thử Folin-Ciocalteu đã pha loãng 10 lần và ủ ở nhiệt độ phòng trong 5 phút Sau đó, 1.2 mL Na2CO3 7.5% được thêm vào mỗi ống nghiệm, trộn đều và tiếp tục ủ ở nhiệt độ phòng trong khoảng 60 phút Cuối cùng, độ hấp thụ của hỗn hợp phản ứng được đo bằng máy quang phổ UV-Vis tại bước sóng 765 nm.
3.5.2 Xác định hàm lượng flavonoid tổng (TFC)
Hàm lượng flavonoid tổng được xác định bằng phương pháp vanillin, trong đó mỗi phân tử vanillin phản ứng với một phân tử flavanol để tạo thành phức chất màu đỏ.
Mẫu được pha loãng trong methanol (0.5 mL) được kết hợp với 1.25 mL vanillin 1% và 1.25 mL HCl 9 M, tất cả đều trong methanol Hỗn hợp này được ủ trong 20 phút ở nhiệt độ 35°C Sau đó, độ hấp thụ được đo ở bước sóng 500 nm bằng máy quang phổ.
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Dữ liệu thực nghiệm được phân tích bằng phần mềm SPSS 15, sử dụng các kỹ thuật thống kê cơ bản Phân tích phương sai một nhân tố (one-way ANOVA) được áp dụng để xác định sự khác nhau giữa các chế độ xử lý mẫu, trong khi Tukey’s Multiple Range test được sử dụng để xác định sự khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa 5% Tất cả các thí nghiệm và chỉ tiêu phân tích đều được lặp lại 3 lần.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN TPC
Maltodextrin là tinh bột thủy phân, được sản xuất từ quá trình thủy phân tinh bột bằng acid hoặc enzyme, thường được sử dụng trong vi nang các thành phần thực phẩm Nó có độ nhớt thấp ở hàm lượng chất rắn cao và độ hòa tan tốt, làm cho nó trở thành chất hỗ trợ hiệu quả trong phun sấy nước ép trái cây, tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh, giảm độ dính bột và tạo sự ổn định cho sản phẩm Maltodextrin với DE thấp chứa nhiều saccharide chuỗi dài, có thể dẫn đến nứt bề mặt và giảm rào cản oxy, trong khi maltodextrin với DE cao tạo ra hệ thống không thấm oxy, giúp bảo quản sắc tố anthocyanin tốt hơn Nó có chi phí thấp, mùi hương và vị trung tính, cùng khả năng bảo vệ hương vị khỏi quá trình oxy hóa.
Vật liệu tường này có hạn chế lớn về khả năng nhũ hóa thấp và khả năng lưu giữ biên của các chất bay hơi, vì vậy thường được sử dụng kết hợp với các vật liệu tường khác Để tạo ra một ma trận hiệu quả và ổn định hơn, các tác nhân chất mang có thể được kết hợp.
Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hàm lượng phenolic tổng (mg GAE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun
Ảnh hưởng của tỉ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên tổng hàm lượng polyphenol của đài hoa bụp giấm được thể hiện qua kết quả nghiên cứu Cụ thể, khi tăng tỉ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 và nhiệt độ sấy phun ở các mức 150, 160 và 170°C, tổng hàm lượng phenolic giảm từ 3874.02–4186.18 (mg GAE/g DW) xuống còn 2768.65–3143.85 (mg GAE/g DW) Đặc biệt, tại nhiệt độ 170°C, tổng hàm lượng phenolic có xu hướng tăng lên.
Theo nghiên cứu của Mishra, Mishra và Mahanta (2014), khi sử dụng maltodextrin (DE 10) để phun sấy dịch trích từ trái chùm ruột (Emblica officinalis) ở nhiệt độ từ 125 đến 200ºC với tỉ lệ chất mang từ 5 đến 9% (w/v), tổng hàm lượng phenolic (TPC) giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng từ 125 đến 175ºC, từ 250–350 (mg/g) xuống còn 150–250 (mg/g) Tuy nhiên, ở nhiệt độ từ 175–200°C, TPC có xu hướng tăng trở lại, đạt từ 150–250 (mg/g) lên 200–325 (mg/g) Một nghiên cứu khác cho thấy rằng TPC, tiềm năng chống oxy hóa, nồng độ đường và hoạt tính enzyme protease của bột dịch trích dứa (Ananas comosus) phụ thuộc vào nồng độ maltodextrin và nhiệt độ sấy phun trên 100°C Cụ thể, TPC trong bột dứa giảm 33%, từ 27 xuống 18 mg/g khi nồng độ maltodextrin tăng từ 2,5% lên 10% So sánh các kết quả này cho thấy tỷ lệ giữ phenolic ở các nồng độ maltodextrin 2.5%, 5.0%, 7.5% và 10% lần lượt giảm xuống 10.59%, 8.00%, 7.01% và 6.43% Sự giảm này có thể được giải thích bằng hiệu ứng pha loãng do bổ sung maltodextrin trong dịch trích dứa.
Nghiên cứu của Samborska et al (2019) chỉ ra rằng hàm lượng TPC của bột mật ong từ dầu cải giảm đáng kể khi nồng độ maltodextrin tăng từ 5 đến 9% (w/v), cho thấy ảnh hưởng của nồng độ maltodextrin Ngoài ra, nhiệt độ đầu vào trong khoảng từ 160 đến 180°C có tác động tuyến tính âm rõ rệt đến TPC, do sự phá hủy các hợp chất phenolic hoặc sự xen kẽ trong cấu trúc phân tử của chúng khi nhiệt độ tăng.
Nghiên cứu của Mishra, Mishra và Mahanta (2014) cho thấy rằng, với nguyên liệu bột nước ép amla (Emblica officinalis), sự tăng tổng hàm lượng phenolic (TPC) ở nhiệt độ trên 175°C là do quá trình polymer hóa, trong đó polyphenol cộng hưởng ở 200°C làm gia tăng hàm lượng phenolic của bột Tương tự, nghiên cứu của Samborska et al (2019) chỉ ra rằng, trong bột mật ong từ dầu cải, sự gia tăng tổng hàm lượng phenolic xảy ra nhờ vào việc giải phóng các hợp chất phenolic thông qua quá trình tách liên kết ester hóa và glycosyl hóa.
Nghiên cứu của Tonon et al (2009) cho thấy nước ép acai (Euterpe oleraceae Mart.) có sự giảm tổng phenolic content (TPC) sau khi sấy phun ở nhiệt độ 140/78°C với các chất mang khác nhau Ngược lại, một số sản phẩm thực phẩm như tiêu xanh, đậu xanh, rau bina và bột hành tây lại cho thấy sự tăng TPC sau khi xử lý nhiệt.
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN TFC
Flavonoid là một nhóm hợp chất phenolic quan trọng với khả năng chống oxy hóa Nghiên cứu này áp dụng phương pháp vanillin để xác định hàm lượng flavonoid trong nguyên liệu bụp giấm So với phương pháp tạo phức với ion nhôm, phương pháp vanillin tập trung vào việc định lượng flavonol, với catechin là hợp chất đại diện cho nhóm này Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ lên tổng hàm lượng flavonoid từ đài hoa bụp giấm được thể hiện rõ trong nghiên cứu.
Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hàm lượng flavonoid tổng (mg CE/g DW) của bột bụp giấm sấy phun
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tỷ lệ chất mang và nhiệt độ có tác động đáng kể đến hàm lượng flavonoid tổng Cụ thể, khi tỷ lệ chất mang tăng, hàm lượng flavonoid tổng sẽ giảm đáng kể.
Khi tỷ lệ chất mang tăng từ 1:50 đến 1:100, hàm lượng flavonoid tổng giảm từ khoảng 4291.71-4615.03 mg GAE/g DW xuống còn 2883.42-3134.26 mg GAE/g DW Đặc biệt, ở tỷ lệ chất mang cao (1:90), nhiệt độ sấy phun không ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng flavonoid.
Nghiên cứu của Theo de Souza et al (2014) cho thấy rằng nồng độ maltodextrin và nhiệt độ đầu vào có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng flavonoid tổng trong bã nho Borbo (Vitis labrusca) Cụ thể, khi nồng độ maltodextrin tăng từ 10% lên 30% và nhiệt độ tăng từ 130°C đến 170°C, hàm lượng flavonoid tổng (TFC) giảm đáng kể.
Theo nghiên cứu của Vidović et al (2014), việc tăng nồng độ maltodextrin trong sản xuất bột Satureja montana L dẫn đến sự giảm sút hàm lượng flavonoid tổng Cụ thể, khi nồng độ maltodextrin lần lượt là 10%, 30% và 50%, hàm lượng flavonoid giảm tương ứng 6.40%, 3.51% và 2.87%.
Nghiên cứu của Cao et al (2017) chỉ ra rằng nhiệt độ không khí đầu vào khác nhau không làm giảm hàm lượng flavonoid, và nồng độ maltodextrin cũng ảnh hưởng đến sự khác biệt này Cụ thể, hàm lượng flavonoid đạt 5.66 mg/g (d.b) ở nhiệt độ 150°C với 10% maltodextrin, trong khi ở 170°C với 20% maltodextrin, hàm lượng flavonoid lại thấp hơn Nguyên nhân là do lớp vỏ chất rắn hình thành ở nhiệt độ 170°C cản trở quá trình bay hơi.
Nghiên cứu của Tran và Nguyen (2018) cho thấy tổng flavonoid có trong bột chiết suất từ lá sả giảm khi nhiệt độ sấy phun tăng Cụ thể, khi nhiệt độ tăng từ 110°C lên 150°C, tổng flavonoid giảm từ 541.82 xuống 258.20 mg CE/100g DW Sự giảm này xảy ra do các hợp chất flavonoid, thuộc nhóm phenolic, rất nhạy cảm với nhiệt độ, dẫn đến sự thất thoát khi nhiệt độ sấy phun tăng cao.
Trong các thí nghiệm của Cortés-Rojas et al (2015), trên nguyên liệu dịch trích
Bidens pilosa L cho thấy rằng nhiệt độ đầu ra tương tự nhau, nhưng thành phần nhập liệu là yếu tố quyết định trong việc bảo vệ flavonoid khỏi sự suy giảm Nhiệt độ cao hơn của không khí đầu vào có thể tạo ra lớp vỏ nhanh hơn trong giai đoạn sấy ban đầu khi các giọt tiếp xúc với không khí sấy, dẫn đến việc hình thành một màng bán thấm giúp cải thiện hiệu quả vi bao Tuy nhiên, đặc tính của vật liệu vi bao cũng ảnh hưởng đến việc tăng sự suy giảm flavonoid trong sản phẩm khi nhiệt độ cao hơn được áp dụng.