Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ sấy thăng hoa sản xuất sữa chua bổ sung tinh bột nghệ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI YẾN NGA NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA SẢN XUẤT SỮA CHUA BỔ SUNG TINH BỘT NGHỆ/ CURC

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ BÙI YẾN NGA

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA SẢN XUẤT SỮA CHUA BỔ SUNG TINH BỘT NGHỆ/ CURCUMIN DÙNG VÀ PHÒNG CHỐNG BỆNH ĐAU DẠ DÀY

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

SKC008646

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ ÁN THẠC SĨ BÙI YẾN NGA

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA SẢN XUẤT SỮA CHUA BỔ SUNG TINH BỘT NGHỆ/ CURCUMIN DÙNG

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy TS Lê Minh Tâm và PGS.TS Nguyễn Tấn Dũng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức vô cùng quý giá cũng như tạo điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề án thạc sĩ này

Cảm ơn các bạn cùng lớp công nghệ thực phẩm đã giúp đỡ và đồng hành trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh

Kính chúc quý thầy cô và các bạn sức khỏe và thành công!

Chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 5 năm 2024

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Bùi Yến Nga

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố

trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 5 năm 2024

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Bùi Yến Nga

TÓM TẮT

Với đề tài “Nghiên cứu công nghệ sấy thăng hoa sản xuất sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin dùng và phòng chống bệnh đau dạ dày” Chúng tôi thực hiện các vấn đề sau:

(i) Xác định các yếu tố ảnh hưởng bao gồm nhiệt độ, áp suất và thời gian sấy đến quá trình sấy thăng hoa cũng như ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Các chỉ tiêu đầu ra để đánh giá chất lượng sản phẩm là độ ẩm, chi phí năng lượng tiêu tốn, tỉ lệ LAB sống sót, độ cứng của sản phẩm

(ii) Xây dựng mô hình hoá và thực hiện tối ưu hóa với ba yếu tố đầu vào và bốn hàm mục tiêu đã nói trên

(iii) Giải BTTƯ và thiết lập chế độ công nghệ cho sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ STH Từ đó ứng dụng chế độ tối ưu sản xuất sữa chua curcumin STH

(iv) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của curcumin/tinh bột nghệ đến LAB bằng hệ thống đo độ đục trực tuyến theo thời gian thực áp dụng cho hệ hạt đa phân tán

(v) Đánh giá chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ/curcumin trước và sau STH

(vi) Phân tích cấu trúc sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin STH cũng như

sự hình thành tinh thể băng bằng kính hiển vi điện tử quét

(vii) Xây dựng quy trình sản xuất sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin STH Nghiên cứu đã thiết lập được chế độ sấy tối ưu cho sản phẩm ở nhiệt độ 36,42°C; áp suất 0,043 (mmHg) và thời gian sấy là 34,94 giờ Sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ STH đạt các chỉ tiêu chất lượng như độ ẩm 1,884 %; tỉ lệ LAB có lợi sống sót là 70,125 %; độ cứng đạt 17,506 N với năng lượng tiêu tốn 16,054 kWh/kg Sự có mặt của tinh bột nghệ

và curcumin góp phần làm tăng tỉ lệ sống sót của LAB, cải thiện kết cấu và sự phân bố lỗ xốp trong sản phẩm so với sữa chua STH truyền thống Cả 2 sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ STH và sữa chua curcumin STH được sản xuất ở chế độ tối ưu vừa đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng vừa chứa hoạt chất sinh học curcumin, kéo dài thời gian bảo quản, góp phần đa dạng hoá thị trường sản phẩm và tăng giá trị sản phẩm sữa chua

Từ khoá: sấy thăng hoa (STH), sữa chua, tinh bột nghệ, curcumin, tối ưu hoá

ABSTRACT

With the topic "Research on freeze-drying technology to produce yogurt supplemented with turmeric powder/curcumin for use and prevention of stomach pain"

We researched some issues including:

(i) Influencing factors include temperature, pressure and drying time on the freeze drying process as well as affecting product quality The output criteria to evaluate product quality are moisture content, energy cost, microbial survival rate, and hardness

(ii) Building a model and performing optimization with the three input factors and four objective functions mentioned above

(iii) Solving the optimization problem and establishing an optimal drying regime for producing freeze-dried yogurt supplemented with turmeric powder From there, apply this optimal drying mode to produce freeze-dried yogurt supplemented with curcumin

(iv) The influence of curcumin/turmeric powder on lactic bacteria using a real-time online turbidity measurement applying for multi-dispersion particulate systems

(v) Nutritional assessment of yogurt supplemented with turmeric powder/curcumin and freeze-dried yogurt supplemented with turmeric powder/curcumin

(vi) Analyzing texture of freeze-dried yogurt supplemented with turmeric powder/curcumin as well as ice crystal formation via scanning electron micro-microscopy (vii) Developing a process for producing freeze-dried yogurt supplemented with turmeric powder/curcumin

This research has established the optimal drying regime for the product at a temperature of 36,42°C; pressure of 0,043 (mmHg) and drying time of 34,94 hours The product meets quality criteria such as moisture content of 1,884%; The survival rate of LAB is 70,125%; hardness reaches 17,506 N with energy consumption of 16,054 kWh/kg The presence of turmeric powder/ curcumin in yogurt contributes to increasing the survival rate of acid lactic bacteria, improving the texture and distribution of porosity compared to freeze-dried yogurt Both freeze-dried turmeric yogurt and freeze-dried curcumin yogurt products are produced in an optimal mode that not only ensures quality standards but also

contains the biological active ingredient curcumin, prolongs storage time, diversity product market and increases the value of yogurt products

Keywords: Freeze drying, yogurt, turmeric powder, curcumin, optimization

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN viii

LỜI CAM ĐOAN ix

TÓM TẮT x

ABSTRACT xi

MỤC LỤC xiii

DANH SÁCH HÌNH xix

DANH MỤC BẢNG xxi

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xxiii

MỞ ĐẦU 24

1 Tính cấp thiết của đề tài 24

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 25

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 25

4 Nội dung nghiên cứu 25

5 Phương pháp nghiên cứu 26

6 Ý nghĩa khoa học 27

7 Ý nghĩa thực tiễn 27

8 Bố cục trình bày 27

Chương 1 28

TỔNG QUAN 28

1.1 Sấy thăng hoa 28

1.1.1 Ưu điểm và nhược điểm 28

1.1.1.1 Ưu điểm 28

1.1.1.2 Nhược điểm 28

1.1.2 Nguyên lý sấy thăng hoa 29

1.1.2.1 Giai đoạn lạnh đông sản phẩm 29

1.1.2.2 Giai đoạn sấy thăng hoa (sấy sơ cấp) 30

1.1.2.3 Giai đoạn sấy chân không (sấy thứ cấp) 31

1.1.3 Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng 32

1.1.3.1 Buồng sấy thăng hoa 32

1.1.3.2 Hệ thống gia nhiệt 33

1.1.3.3 Thiết bị ngưng tụ - đóng băng 33

1.1.3.4 Bơm chân không 33

1.1.3.5 Hệ thống đo lường điều khiển 33

1.1.4 Ứng dụng của công nghệ sấy thăng hoa 34

1.1.4.1 Dược phẩm và công nghệ sinh học 34

1.1.4.2 Công nghiệp thực phẩm 34

1.1.4.3 Công nghệ hoá học 34

1.1.4.4 Ứng dụng khác 35

1.2 Vật liệu sấy 35

1.2.1 Sữa chua 35

1.2.1.1 Nguyên liệu 36

1.2.1.2 Thành phần dinh dưỡng 36

1.2.1.3 Lợi ích đối với sức khoẻ của sữa chua 38

1.2.2 Tinh bột nghệ 39

1.2.2.1 Nguồn gốc 39

1.2.2.2 Thành phần 40

1.2.3 Curcumin 40

1.2.3.1 Tính chất hoá học của curcumin 41

1.2.3.2 Tính chất vật lý của curcumin 41

1.2.3.3 Giá trị sinh học của curcumin 44

1.2.3.4 Liều lượng an toàn của curcumin và khả năng hấp thụ curcumin 47

1.3 Sự kết hợp giữa tinh bột nghệ/curcumin và sữa chua 48

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy thăng hoa 49

1.4.1 Nhiệt độ môi trường sấy 49

1.4.2 Thời gian sấy 49

1.4.3 Áp suất buồng sấy 50

1.5 Các hàm mục tiêu đầu ra của sản phẩm 51

1.5.1 Chí phí năng lượng 51

1.5.2 Độ ẩm sản phẩm 51

1.5.3 Tỉ lệ LAB còn sống sót trong sản phẩm 52

1.5.4 Độ cứng của sản phẩm 52

1.6 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 52

1.6.1 Trong nước 52

1.6.2 Ngoài nước 53

1.7 Kết luận tổng quan 54

Chương 2 55

VẬT LIỆU, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55

2.1 Đối tượng nghiên cứu 55

2.1.1 Sữa chua 55

2.1.2 Tinh bột nghệ 57

2.1.3 Curcumin 58

2.1.4 Chuẩn bị sữa chua bổ sung tinh bột nghệ hoặc curcumin 59

2.2 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 59

2.2.1 Dụng cụ 59

2.2.2 Thiết bị 60

2.3 Phương pháp nghiên cứu 62

2.3.1 Sơ đồ nghiên cứu 62

2.3.2 Phương pháp xác định các yếu tố ảnh hưởng cho quá trình sấy 64

2.3.3 Phương pháp xác định các hàm mục tiêu cho sản phẩm 64

2.3.3.1 Phương pháp xác định hàm mục tiêu chi phí năng lượng (y 1 ) [55] 64

2.3.3.2 Phương pháp xác định hàm mục tiêu độ ẩm (y 2 ) [55] 65

2.3.3.3 Phương pháp xác định hàm mục tiêu tỉ lệ vi sinh vật sống sót (y 3 ) 65

2.3.3.4 Phương pháp xác định hàm mục tiêu độ cứng (y 4 ) 66

2.3.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 67

2.3.5 Phương pháp tối ưu hoá 73

2.3.5.1 Phương pháp xây dựng BTTƯ một mục tiêu [57] 73

2.3.5.2 Phương pháp xây dựng BTTƯ đa mục tiêu [57] 73

2.3.6 Phương pháp khảo sát sự ảnh hưởng của curcumin/ tinh bột nghệ đến LAB……… ………75

2.3.7 Phương pháp phân tích hình thái sữa chua STH 76

2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 77

Chương 3 78

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 78

3.1 Xác định thành phần hoá học trong nguyên liệu sữa chua tinh bột nghệ 78

3.2 Xác định các yếu tố ảnh hưởng 78

3.2.1 Nhiệt độ sấy 78

3.2.2 Áp suất sấy 79

3.2.3 Thời gian sấy 80

3.3 Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và hàm mục tiêu 81

3.3.1 Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và hàm mục tiêu chi phí năng lượng……….……….83

3.3.2 Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và hàm mục tiêu độ ẩm 85

3.3.3 Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và hàm mục tỉ lệ LAB sống sót 87

Bookmark not defined

3.4 Xây dựng và giải BTTƯ một mục tiêu 92

3.5 Xây dựng và giải BTTƯ đa mục tiêu 94

3.6 Thực nghiệm kiểm chứng sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ sấy thăng hoa 96

3.7 Phân tích thử nghiệm thay thế tinh bột nghệ bằng curcumin 97

3.8 Hình thái của sữa chua tinh bột nghệ/curcumin STH bằng phương pháp phân tích SEM 97

3.8.1 Sản phẩm sữa chua sấy thăng hoa không bổ sung tinh bột nghệ hoặc curcumin 98

3.8.2 Sản phẩm sữa chua sấy thăng hoa có bổ sung tinh bột nghệ 99

3.8.3 Sản phẩm sữa chua sấy thăng hoa có bổ sung curcumin 100

3.9 Khảo sát tác động của tinh bột nghệ/curcumin lên khả năng sinh trưởng LAB……….101

3.9.1 Khả năng sinh trưởng của LAB trong môi trường MRS 102

3.9.2 Khả năng sinh trưởng của LAB trong môi trường MRS có bổ sung tinh bột nghệ 102

3.9.3 Khả năng sinh trưởng của LAB trong môi trường MRS có bổ sung curcumin 103

3.10 Đánh giá dinh dưỡng sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ và curcumin sấy thăng hoa 104

3.10.1 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua bổ sung tinh bột nghệ 104

3.10.2 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua bổ sung curcumin STH 105

3.10.3 Hàm lượng LAB trong sữa chua tinh bột nghệ/curcumin STH 106

3.11 Xây dựng quy trình sản xuất sữa chua bổ sung tinh bột nghệ sấy thăng hoa 107

3.12 Định mức nguyên liệu và giá thành sản phẩm 110

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111

4.1 Kết luận 111

4.2 Kiến nghị 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

PHỤ LỤC 122

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Giản đồ ba pha của nước tinh khiết trong hệ kín dưới áp suất-nhiệt độ [7] 29

Hình 1.2 Đồ thị làm việc của buồng STH sử dụng nguồn nhiệt bức xạ, nhiệt độ lạnh đông (-35 ÷ -30)°C [7] 32

Hình 1.3 Các bộ phận cơ bản của một hệ thống máy STH điển hình [9] 34

Hình 1.4 (A) Cây nghệ (Curcuma longa L.), (B) Củ nghệ mới thu hoạch, (C) Tinh bột nghệ 40

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của (A) curcumin, (B) demethoxycurcumin, (C) bis-demethoxycurcumin [20] 41

Hình 1.6 Các sản phẩm phân hủy của curcumin:(A) vanillin, (B) axit ferulic, (C) feruloylmethane, (D) axit vanillic, (E) ferulic aldehyd, (F) 4-vinylguaiacol, (G) p-hydroxybenzaldehyde, (H) p -axit hydroxybenzoic [20] 43

Hình 1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình STH [7] 50

Hình 1.8 Sữa chua uống Probi bổ sung curcumin từ nghệ 53

Hình 1.9 Một số sản phẩm sữa chua STH trên thị trường 53

Hình 2.1 Hình ảnh vi khuẩn L.bulgaricus và S.thermophilus……….55

Hình 2.2 Quy trình sản xuất sữa chua 56

Hình 2.3 Tinh bột nghệ KC-05 58

Hình 2.4 Curcumin 58

Hình 2.5 Quy trình chuẩn bị sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin 59

Hình 2.6 Hệ thống STH DS-12 60

Hình 2.7 Màn hình điều khiển hệ thống STH 61

Hình 2.8 Sơ đồ nghiên cứu 63

Hình 2.9 Máy phân tích kết cấu TPA Brookfield Ametek (model CT3) 67

Hình 2.10 Mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng và các hàm mục tiêu 68

Hình 2.11 Không gian hàm mục tiêu của BTTƯ hai mục tiêu 74

Hình 2.12 Hệ thống đo độ đục trực tuyến (online), thời gian thực (real-time) [58] 76

Hình 2.13 Thiết bị SEM TM4000plus 76

Hình 2.14 Hình chiếu trụ lên mặt phẳng 2D 77

Hình 3.1 Biểu đồ đường biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ ẩm của sản

phẩm 79

Hình 3.2 Biểu đồ đường biểu diễn sự ảnh hưởng của áp suất đến độ ẩm của sản phẩm 80 Hình 3.3 Biểu đồ đường biểu diễn sự ảnh hưởng của áp suất đến độ ẩm của sản phẩm 81 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu chi phí năng lượng theo nhiệt độ sấy và thời

gian sấy Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu độ ẩm theo nhiệt độ sấy và thời gian sấy 87 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu tỉ lệ LAB sống sót theo nhiệt độ và thời gian

sấy Error! Bookmark not defined.

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu độ cứng theo nhiệt độ sấy và thời gian sấy 92 Hình 3.9 Hình chụp SEM của sữa chua STH 98

xốp trong sản phẩm sữa chua STH 98

Hình 3.11 Hình SEM của sữa chua tinh bột nghệ STH 99

xốp trong sữa chua bổ sung tinh bột nghệ STH 100

Hình 3.13 Hình SEM của sữa chua curcumin STH 100

xốp trong sữa chua bổ sung curcumin STH 101

Hình 3.15 Biểu đồ diễn tả độ hấp thu của môi trường tăng trưởng theo thời gian 102 Hình 3.16 Biểu đồ diễn tả độ hấp thu của môi trường tăng trưởng có bổ sung tinh bột

nghệ theo thời gian 103

Hình 3.17 Biểu đồ diễn tả độ hấp thu của môi trường tăng trưởng bổ sung curcumin theo

109

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng đa lượng trong 100g sữa chua từ sữa bò [16] 37

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng vi lượng trong 100g sữa chua từ sữa bò [16] 37

Bảng 2.1 Định lượng thành phần nguyên liệu sữa chua 57

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của tinh bột nghệ KC-05 [46] 58

Bảng 2.3 Thông số đo độ cứng của sữa chua bổ sung tinh bột nghệ 67

Bảng 2.4 Các mức yếu tố ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình sấy 69

Bảng 2.5 Số liệu thực nghiệm của các hàm mục tiêu 69

Bảng 2.6 Ma trận thực nghiệm trực giao cấp 2, k = 3, n0 = 4 70

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của 100ml sữa chua tinh bột nghệ nguyên liệu 78

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm 78

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của áp suất đến độ ẩm 79

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian sấy đến độ ẩm của sản phẩm 80

Bảng 3.5 Các mức yếu tố ảnh hưởng đến quá trình STH sữa chua bổ sung tinh bột nghệ 81

Bảng 3.6 Giá trị số liệu thực nghiệm của các hàm mục tiêu theo ma trận trực giao cấp 2 82

Bảng 3.7 Giá trị hàm mục tiêu chi phí năng lượng 83

Bảng 3.8 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjk có hàm mục tiêu chi phí năng lượng 83

Bảng 3.9 Hệ số phương sai tj với hàm mục tiêu chi phí năng lượng Error! Bookmark not defined Bảng 3.10 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu chi phí năng lượng Error! Bookmark not defined Bảng 3.11 Giá trị hàm mục tiêu độ ẩm 85

Bảng 3.12 Hệ số phương trình hồi quy bj, bjk hàm mục tiêu là độ ẩm sản phẩm 86

Bảng 3.13 Hệ số phương sai tj với hàm độ ẩm sản phẩm 86

Bảng 3.14 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher với hàm mục tiêu là độ ẩm sản phẩm 86

Bảng 3.15 Giá trị hàm mục tiêu tỷ lệ LAB sống sót 88

Bảng 3.16 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjk hàm mục tiêu tỷ lệ LAB sống sót 88

Bảng 3.17 Hệ số phương sai tj hàm mục tiêu tỷ lệ sống sót của LAB 89

Bảng 3.18 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher hàm mục tiêu tỷ lệ LAB sống sót Error! Bookmark not defined. Bảng 3.19 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với hàm mục tiêu độ cứng của sản phẩm Error! Bookmark not defined Bảng 3.20 Hệ số phương trình hồi quy bj và bjk hàm mục tiêu độ cứng Error! Bookmark not defined Bảng 3.21 Hệ số phương sai tj hàm mục tiêu độ cứng Error! Bookmark not defined Bảng 3.22 Các giá trị phương sai và kiểm định tiêu chuẩn Fisher hàm mục tiêu độ cứng Error! Bookmark not defined Bảng 3.23 Giá trị tối ưu của từng hàm mục tiêu 93

Bảng 3.24 Kết quả của giá trị nhỏ nhất 95

Bảng 3.25 Chế độ sấy tối ưu 96

Bảng 3.26 Các giá trị của các hàm mục tiêu thực nghiệm trên mẫu tối ưu 96

Bảng 3.27 Các giá trị thực nghiệm của các hàm mục tiêu trên mẫu sữa chua tinh bột nghệ và curcumin STH 97

Bảng 3.28 Thành phần hóa học của sữa chua bổ sung tinh bột nghệ trước và sau khi STH ở chế độ tối ưu (tính theo hàm lượng chất khô) 104

Bảng 3.29 Thành phần dinh dưỡng của sữa chua bổ sung curcumin trước và sau khi STH ở chế độ tối ưu (tính theo hàm lượng chất khô) 105

Bảng 3.30 Hàm lượng LAB trong các sản phẩm 106

Bảng 3.31 Chi phí sản xuất 1kg sản phẩm 110

D ANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sữa chua là sản phẩm lên men giữa hỗn hợp sữa với các probiotic, vi sinh vật có lợi cho hệ tiêu hoá Sản phẩm lên men từ sữa được phân thành ba loại dựa trên thời hạn sử dụng của chúng: đồ uống sữa lên men có thời hạn sử dụng ngắn, loại có thời hạn sử dụng kéo dài và đồ uống sữa lên men đã gia nhiệt Đồng thời, vì các sản phẩm sữa lên men dễ

bị hư hỏng do nguy cơ nhiễm nấm nên thời hạn sử dụng của các sản phẩm này cũng là một vấn đề [1]

Hiện nay, sấy thăng hoa (STH) là một trong những phương pháp kéo dài thời gian bảo quản hiệu quả nhất mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm STH diễn ra ở nhiệt

độ thấp và áp suất thấp nên hầu như giữ nguyên các giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, đặc biệt phù hợp với các đặc tính của sữa chua STH là một quá trình không chỉ bảo quản sữa chua mà còn giúp duy trì đủ lượng men vi sinh hữu hiệu vì trong quá trình sấy, nước đóng băng được loại bỏ bằng cách thăng hoa, do đó làm giảm thiệt hại cho các cấu trúc tế bào sinh học Hơn nữa một số nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng một số chủng men vi sinh có khả năng tồn tại tốt hơn sau quá trình STH [2] Đồng thời STH cũng tạo ra một kết cấu sản phẩm mới, đa dạng hoá thị trường sản phẩm sữa chua

Curcuminoid là các polyphenol không chứa flavonoid có trong tinh bột nghệ Curcuminoids bao gồm 77% curcumin nguyên chất (CUR), 17% demethoxycurcumin (DMC) và 3% bisdemethoxycurcumin (BDMC) [3] Các phân tử curcuminoid ưa béo này thể hiện nhiều hoạt động dược lý như chống viêm, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, kháng khuẩn và tác dụng chống ung thư mạnh mẽ Tuy nhiên, việc áp dụng curcuminoid bị hạn chế do khả năng hòa tan kém và khả dụng sinh học giảm do khả năng hấp thu thấp từ ruột, chuyển hóa nhanh và đào thải toàn thân Để giảm thiểu một số vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển nhiều công thức curcuminoid dược phẩm và thực phẩm với khả năng hòa tan trong nước, độ ổn định và khả dụng sinh học được cải thiện Cải thiện khả dụng sinh học và độ hòa tan trong nước của curcuminoid đã được báo cáo trong nền thực phẩm như nhũ tương dầu trong nước, protein, lipid và liposome [4] Hầu hết các công thức sinh khả dụng cấp thực phẩm này đều liên quan đến sự tương tác của chất curcuminoid với các thành

phần sữa Xem xét sự tương tác của chất curcuminoid với protein và lipid sữa cũng như tính ổn định của nó ở pH axit [5], người ta đề xuất rằng sữa chua có thể là phương tiện thích hợp để cung cấp chất curcuminoid Ngoài ra, người ta phát hiện ra rằng chất curcumin trong tinh bột nghệ có thể thúc đẩy sự gia tăng các tế bào sống sót của nhiều loại LAB khác

nhau, chẳng hạn như Lacticaseibacillus casei, Lactiplantibacillus plantarum subsp

plantarum, Bifidobacteria Animalis subsp lactis BB-12, được khẳng định qua lượng men

vi sinh cuối thời gian bảo quản cao hơn mức khuyến nghị (106 CFU/g) [1]

Vì vậy, việc kết hợp STH và tinh bột nghệ/curcumin vào sữa chua nhằm tạo ra một sản phẩm mới là rất tiềm năng Sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ STH với các ưu điểm như thời gian bảo quản dài, thuận tiện cho quá trình vận chuyển và có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt tăng cường khả năng sinh học cho curcuminoid

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Luận văn này được thực hiện nhằm nghiên cứu tác động của tinh bột nghệ và curcumin đến LAB trong sữa chua Ngoài ra còn xây dựng một chế độ sấy thăng hoa tối

ưu nhất cho sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin Sản phẩm đạt được các chỉ tiêu đã đặt ra: độ ẩm thấp, độ cứng thấp, năng lượng tiêu thụ ít nhất và tỉ lệ LAB sống

cao nhất

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn này là sữa chua, tinh bột nghệ, curcumin và thiết

bị STH DS-12

Phạm vi nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa chua STH bổ sung tinh bột nghệ/curcumin đồng thời xác lập chế độ sấy tối ưu cho sản phẩm trên hệ thống STH DS-12

4 Nội dung nghiên cứu

Tổng quan về STH cơ sở lý thuyết, thiết bị và công nghệ

Tổng quan về nguyên liệu sữa chua, tìm hiểu quy trình sản suất sữa chua và các lợi

ích của việc sử dụng sữa chua

Tổng quan về tinh bột nghệ và các thành phần trong tinh bột nghệ phòng chống bệnh đau dạ dày

Phân tích các tính chất nhiệt vật lý và hóa học ảnh của sữa chua bổ sung tinh bột nghệ ảnh hưởng đến các quá trình lạnh đông, thăng hoa, bốc hơi ở các giai đoạn trong quá trình

STH

Phân tích các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình STH xuất sữa chua bổ sung

tinh bột nghệ trong các giai đoạn xuyên suốt quá trình sấy

Mô hình hóa quá trình STH sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ bằng thực

bằng hệ thống đo độ đục trực tuyến theo thời gian thực

Thiết lập quy trình sản xuất sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin STH

Đánh giá chất lượng dinh dưỡng của sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ/curcumin STH Phân tích hình ảnh cấu trúc sản phẩm bằng kĩ thuật phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM)

5 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu được triển khai và áp dụng để phục vụ cho luận văn này bao gồm:

- Phân tích và tổng hợp tài liệu: tìm hiểu về nguyên liệu, quy trình sản xuất sữa chua, quá trình STH, các tính chất nhiệt vật lý và hóa học của sữa chua và chứng minh được lợi ích của việc sử dụng sữa chua, tính khả thi cho sản phẩm sữa chua STH

- Thí nghiệm: Các thí nghiệm được thiết lập phục vụ cho nhu cầu khảo sát, thống kê,

và tạo điều kiện cho các quan sát khoa học

- Khảo sát và thống kê: Các tính chất của sữa chua tinh bột nghệ, sữa chua tinh bột nghệ STH được khảo sát và thống kê với độ tin cậy phục vụ cho việc mô hình hóa, tối ưu hóa quá trình STH sữa chua bổ sung tinh bột nghệ

- Quan sát khoa học: Các phương pháp xử lý với hình ảnh được áp dụng để có thể quan sát đánh giá cảm quan của sữa chua tinh bột nghệ nguyên liệu và sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ STH

6 Ý nghĩa khoa học

Các nghiên cứu về kĩ thuật STH hoặc các sản phẩm STH trong và ngoài nước vẫn còn khá hạn chế Nghiên cứu này sẽ thực hiện khảo sát các thông số của quá trình sấy, xây dựng mối quan hệ giữa các tác nhân sấy với các hàm mục tiêu đầu ra từ đó mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình sấy sản phẩm sữa chua tinh bột nghệ STH

Cung cấp một hệ thống kiến thức và dữ liệu thực nghiệm bằng kỹ thuật phân tích hình ảnh về sự hình thành và phát triển của băng cũng như ảnh hưởng của chúng đối với cấu trúc vật liệu xốp sau khi STH

Áp dụng một phương pháp phân tích mới giải quyết vấn đề nghiên cứu quá trình processes theo phương thức in-situ, in real time theo dõi sự phát triển của LAB

bio-Luận văn này giúp đa dạng hoá các tài liệu tham khảo, làm nền tảng cho các đề tài mới tiếp theo về kĩ thuật STH

Thị trường sản phẩm STH vẫn còn nhỏ vì kĩ thuật này tương đối mới phức tạp và tốn kém Đề án hướng đến việc phát triển quy trình sản xuất sản phẩm sữa chua bổ sung tinh bột nghệ/curcumin có thể ứng dụng vào sản xuất công nghiệp, mang giá trị về dinh dưỡng, cảm quan và kinh tế.Sản phẩm của đề án mang tính định hướng ứng dụng cao nhằm phòng chống và điều trị bệnh đau dạ dày nhờ vào tác động của nghệ/curcumin có trong sữa chua STH

Đề án này bao gồm 4 chương:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Vật liệu, dụng cụ, thiết bị và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả và bàn luận

- Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Sấy thăng hoa

Công nghệ STH là một phương pháp loại bỏ nước hiệu quả, lần đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm ở các nước Tây Âu, sau đó được phổ biến khắp Hoa

Kỳ, Anh, Pháp, Nhật Bản Đây là kỹ thuật sấy quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm với tốc độ phát triển nhanh chóng ở thế kỷ 21 Công nghệ thăng hoa đã được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm được sử dụng trong các hoạt động thực địa như hàng không vũ trụ, hàng hải, quân sự, leo núi và thám hiểm

Trong kỹ thuật này, nước trong thực phẩm được đông lạnh ở nhiệt độ thấp và sau

đó thăng hoa trực tiếp từ pha rắn sang pha khí trong môi trường chân không [6]

1.1.1 Ưu điểm và nhược điểm

1.1.1.1 Ưu điểm

Do quá trình khử nước diễn ra triệt để hơn nên sản phẩm STH có thể được bảo quản

và vận chuyển ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài sau khi đóng gói Sản phẩm không bị chai cứng bề mặt và có kết cấu xốp nên có khả năng hoàn nguyên tốt So với các phương pháp sấy khác, sản phẩm STH ít bị co ngót Quá trình sấy vật liệu được hoàn thành ở nhiệt độ rất thấp Vì thế, STH bảo quản đầy đủ các chất dinh dưỡng và hoạt chất trong nguyên liệu thô, đồng thời giữ được màu sắc và mùi tự nhiên [6]

1.1.1.2 Nhược điểm

Tuy nhiên, STH cũng có một số nhược điểm như tiêu tốn nhiều chi phí và thời gian vận hành STH là một quá trình truyền nhiệt và khối lượng rất phức tạp và cần nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến chất lượng thực phẩm STH [6] Thiết bị hệ thống phức tạp phải dùng đồng thời máy lạnh và bơm chân không, yêu cầu công nhân có trình độ kĩ thuật cao mới

có thể vận hành [7]

Quá trình STH không phù hợp với một số sản phẩm [8]:

1 Nguyên liệu giàu dầu hoặc đường mà môi trường không bị đóng băng

2 Các sản phẩm tạo thành lớp vỏ bề mặt không thấm nước, ngăn chặn sự thoát hơi nước của mẫu

3 Tế bào nhân chuẩn, có khả năng duy trì khả năng sống sót khi được đông lạnh chỉ khi có mặt các chất phụ gia bảo vệ, có thể không tương thích với quy trình

1.1.2 Nguyên lý sấy thăng hoa

Vì thăng hoa là sự chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái khí mà không qua pha lỏng nên nó chỉ xảy ra trong những điều kiện cụ thể Sự thăng hoa của nước diễn ra khi áp suất hơi của nước và nhiệt độ của nước đá thấp hơn điểm ba, nghĩa là lần lượt là 0,61 kPa (4,579 mmHg hoặc 0,006 atm) và 273,16°K (0,0098°C), như nó được thể hiện trong giản đồ biến đổi trạng thái của nước (Hình 1.1)

Ba vùng chính được minh họa trong sơ đồ pha (Hình 1.1) được phân tách bằng các đường Mỗi vùng đại diện cho các trạng thái nhiệt động rắn (băng), khí (hơi nước) và lỏng của nước trong một hệ kín Đường AD thể hiện trạng thái cân bằng rắn-lỏng, đường DB thể hiện trạng thái cân bằng lỏng-khí, và đường CD thể hiện trạng thái cân bằng rắn-khí

Sự kết hợp độc đáo giữa nhiệt độ và áp suất tại đó ba trạng thái nhiệt động của nước cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng được thể hiện ở điểm D và nó được gọi là điểm ba thể [9]

1.1.2.1 Giai đoạn lạnh đông sản phẩm

Lạnh đông là một bước quan trọng, vì nó quyết định cấu trúc của sản phẩm

Nước được cho là tồn tại ở 3 trạng thái trong sữa chua: nước liên kết, mao quản và nước tự do Nước cấu trúc là nước hydrat hóa gắn trực tiếp vào các phân tử casein Hydrat

hóa được cho là cải thiện tính nhất quán của sữa chua Tuy nhiên, lượng nước hydrat hóa

dư thừa hoặc không đủ sẽ làm giảm độ đặc của sữa chua do làm giảm độ cứng của chất đông tụ Nước mao quản được giữ trong các mao quản giữa các mixen tổng hợp Tính linh động của nó phụ thuộc vào sự phân bố kích thước của mao mạch Nước tự do là nước trong mạng lưới protein hoặc nước trên bề mặt [10]

Khi thời gian lạnh đông kéo dài, nước liên kết vào protein dẫn đến sự thay đổi tính chất protein dưới sự ảnh hưởng của các tinh thể băng lớn [11] Trên thực tế, việc lạnh đông nhanh ở nhiệt độ thấp có thể tạo ra các tinh thể băng nhỏ Trong khi đó, việc hình thành các tinh thể băng lớn thường diễn ra trong các quá trình lạnh đông chậm Nói chung, sự chuyển pha của nước sẽ quyết định sự khác biệt trong cấu trúc lỗ xốp của sản phẩm, điều này cũng ảnh hưởng lên quá trình truyền khối trong quá trình sấy thăng hoa Zhang và cộng

sự [12] đề xuất một mô hình để giải thích sự mất nước rằng nước di chuyển từ bên trong

ra đến bên ngoài nhờ quá trình phát triển của các tinh thể băng, và tốc độ lạnh đông chậm thường gây ra bởi co rút và biến dạng của khối sữa chua Ngoài ra, quá trình lạnh đông chậm cũng gây ra sự tăng cường trong nồng độ proton (pH thấp hơn và lực ion cao hơn) dẫn đến đổi tính protein và các protein cấu trúc hấp thụ ít nước hơn sau khi tan; như vậy, một số proton được mắc kẹt bên trong các tinh thể băng nhỏ được hình thành bởi quá trình lạnh đông nhanh Khi sản phẩm tiếp xúc với biến động nhiệt độ, sự thay đổi kích thước của các tinh thể băng dẫn đến sự gia tăng mất nước khi tan và mất trọng lượng của sản phẩm Vật liệu sấy phải được đông lạnh ở nhiệt độ đủ thấp để nước trong nguyên liệu đông đặc hoàn toàn [13] Từng loại thực phẩm khác nhau sẽ được lạnh đông ở các chế độ khác nhau Một số sản phẩm phải được cấp đông xuống đến nhiệt độ (-35 ÷ -30)°C, một số sản phẩm khác chỉ ở khoảng (-22 ÷ -20)°C thì nước trong sản phẩm đã kết tinh hoàn toàn [7]

1.1.2.2 Giai đoạn sấy thăng hoa (sấy sơ cấp)

Trong giai đoạn này các tinh thể đá đã hình thành trong quá trình lạnh đông được loại

bỏ bằng cách thăng hoa trong chân không ở nhiệt độ thấp, tạo cấu trúc xốp cho các chất tan vô định hình còn lại, thường chứa 30% nước Sự thăng hoa trong quá trình sấy sơ cấp

là sự kết hợp của quá trình truyền nhiệt và truyền khối [13]

Điều này đòi hỏi phải kiểm soát rất cẩn thận hai thông số:

1) Nhiệt độ sấy và 2) Áp suất sấy

Tốc độ thăng hoa của các tinh thể đá từ sản phẩm đã cấp đông được quyết định bởi

sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của sản phẩm so với áp suất hơi trong môi trường sấy [13] Các phân tử di chuyển từ vật liệu sấy (nơi có áp suất cao) đến nơi có áp suất thấp hơn, đồng thời nhiệt độ giữa môi trường sấy và vật liệu sấy chênh lệch lớn tạo điều kiện cho các tinh thể đá trong sản phẩm thăng hoa mãnh liệt, độ ẩm giảm nhanh (xem đường số (5)) [7] Đối với STH, lượng nhiệt bức xạ mà sản phẩm sấy nhận được phải được duy trì ổn định (xem đường (3)) Ở thời gian cuối của giai đoạn sấy sơ cấp, nhiệt độ tăng dần từ (-30

÷-25)°C đến 0,0098°C (nhiệt độ kết tinh của ẩm trong sản phẩm) [7]

Quan sát đường số (1), (2), (4), nhiệt độ tấm gia nhiệt, nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ ở lối ra buồng STH gần như không đổi Nhiệt độ tấm gia nhiệt ổn định trong khoảng từ 0 đến 45°C, nhiệt độ môi trường sấy dao động từ 0 đến 40°C tuỳ theo chế độ sấy [7] Nếu độ ẩm của sản phẩm đạt yêu cầu đặt ra thì không cần tiến hành bước tiếp theo

và ngược lại

1.1.2.3 Giai đoạn sấy chân không (sấy thứ cấp)

Sau khi giai đoạn sấy sơ cấp hoàn tất, các tinh thể đá trong sản phẩm đã thăng hoa, tuy nhiên nước liên kết vẫn còn Độ ẩm còn lại có thể cao tới 7-8%, cần tiếp tục sấy khô ở nhiệt độ cao hơn để giảm độ ẩm còn lại xuống giá trị tối ưu Sấy thứ cấp thường được thực hiện trong khoảng 1/3 hoặc 1/2 thời gian cần thiết cho sấy sơ cấp Nước liên kết được loại

bỏ trong môi trường chân không Sấy thứ cấp thường được tiếp tục ở nhiệt độ sản phẩm cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh nhưng vẫn phù hợp với độ nhạy cảm của sản phẩm [13]

Nhiệt độ sản phẩm sau đây thường được sử dụng: (a) từ 10 đến 35°C đối với các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt và (b) 50°C trở lên đối với các sản phẩm ít nhạy cảm với nhiệt

Độ ẩm còn lại trong sản phẩm ở cuối giai đoạn sấy thứ cấp, cũng như nhiệt độ sản phẩm được bảo quản là những yếu tố quan trọng quyết định độ ổn định của sản phẩm trong quá trình bảo quản [14]

Quan sát hình, kết thúc giai đoạn sấy thứ cấp, đường (1), (2) và (3) giao nhau tại một điểm, nhiệt độ giữa các tấm gia nhiệt bức xạ, nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ sản phẩm bằng nhau Khi đó diễn ra sự cân bằng nhiệt ẩm, ẩm trong sản phẩm không thể bốc hơi được nữa đạt tới trạng thái cân bằng, xem đường (5) [7]

Hình 1.2 Đồ thị làm việc của buồng STH sử dụng nguồn nhiệt bức xạ, nhiệt độ lạnh

đông (-35 ÷ -30)°C [7]

1 - nhiệt độ tấm gia nhiệt; 2 - nhiệt độ môi trường STH; 3 - nhiệt độ thực phẩm sấy; 4 - nhiệt độ ở lối ra buồng thăng hoa; 5 - độ ẩm của thực phẩm sấy; 6 - áp suất trong buồng STH

1.1.3 Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng

Máy STH gồm các bộ phận cơ bản: buồng sấy, bơm chân không, nguồn nhiệt, thiết

bị ngưng tụ-đóng băng, hệ thống làm lạnh (Hình 1.3) Ngoài ra còn có hệ thống đo lường

và điều khiển Lựa chọn và vận hành chính xác các bộ phận này trong quá trình STH để đạt được kết quả tối ưu

1.1.3.1 Buồng sấy thăng hoa

Buồng sấy là nơi đặt sản phẩm, được thiết kế kín tuyệt đối khi hút chân không Thường có 2 dạng hình trụ và hình lập phương, nằm ngang hoặc thẳng đứng Đối với hệ thống STH tự lạnh đông thì thiết bị có cấu tạo phức tạp, phải có hệ thống cấp đông và mẫu

sẽ được cấp đông trực tiếp trong buồng

Tuy nhiên với hệ thống STH cấp đông riêng thì có cấu tạo đơn giản hơn, việc cấp đông mẫu sẽ được thực hiện ở một thiết bị lạnh đông khác và buồng sấy chỉ là nơi diễn ra quá trình sấy Trong buồng thăng hoa này có hệ thống thiết bị gia nhiệt, đường nối với bơm

chân không và các sensor cảm biến nhiệt độ, hệ thống không gian chứa đựng thực phẩm sấy [7]

1.1.3.2 Hệ thống gia nhiệt

Nguồn nhiệt cung cấp nhiệt ẩn của quá trình thăng hoa khi sản phẩm đông lạnh đã ở điều kiện chân không cao Nhiệt độ của nguồn gia nhiệt có thể thay đổi trong khoảng từ 243,15 đến 423,15°K (- 30 đến 150°C), tuy nhiên, trong thực tế nhiệt độ quá cao ít được

sử dụng vì chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng [9]

Nhiệt được truyền vào sản phẩm theo 1 trong các cơ chế sau:

1) Bằng sự dẫn nhiệt từ 1 hoặc 2 phía bề mặt sản phẩm

2) Bằng sự đối lưu khí giữa sản phẩm và các phân tử khí dư trong buồng

3) Bằng bức xạ [13]

1.1.3.3 Thiết bị ngưng tụ - đóng băng

Thiết bị đông lạnh là một bộ phận quan trọng của hệ thống STH Khi độ ẩm thoát ra

từ sản phẩm được làm lạnh để tạo băng trước khi được bơm ra ngoài qua hệ thống chân không, thiết bị ngưng tụ-đóng băng đảm bảo rằng việc bơm chân không diễn ra một cách

ổn định, tránh gây ra các vấn đề thủy lực có thể dẫn đến hỏng hóc của bơm Ngoài ra, nó giữ cho nhiệt độ trong bơm chân không ổn định và đảm bảo rằng cường độ bay hơi trong quá trình sấy luôn duy trì ổn định, bởi vì nhiệt độ đông lạnh luôn được duy trì ổn định

Có hai dạng cơ bản:

Thiết bị ngưng tụ – đóng băng không có bộ phận cào – nạo tuyết

Thiết bị ngưng tụ – đóng băng có bộ phận cào – nạo tuyết [7]

1.1.3.4 Bơm chân không

Bơm chân không giúp loại bỏ các khí ngưng tụ ra khỏi buồng bằng bơm chân không

và sau đó đạt đến mức chân không mong muốn, tức là dưới 0,61 kPa (4,579 mm Hg hoặc 0,006 atm) [9]

Tuy nhiên, để giảm thời gian quá trình đóng băng và sấy, cần tăng cường tốc độ bay hơi Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng tốc độ bay hơi đạt mức tối đa khi áp suất môi trường sấy nằm trong khoảng từ 0,001 đến 1,0 mmHg [7]

1.1.3.5 Hệ thống đo lường điều khiển

Hệ thống tự động hoá, còn được gọi là hệ thống đo lường và điều khiển tự động, bao gồm một tập hợp các thành phần tự động Bộ thành phần này bao gồm các thiết bị điều

khiển, đối tượng điều khiển, tín hiệu điều khiển và tất cả các yếu tố được tổ chức cẩn thận

để thực hiện một quy trình công nghệ cụ thể theo một chương trình logic đã được lập trình trước, phù hợp với quy trình công nghệ mà không yêu cầu sự can thiệp từ con người, và đồng thời đáp ứng các mục tiêu theo mong muốn [7] Các yếu tố kiểm soát cần thiết như

đã đề cập ở trên, nhiệt độ, áp suất và thời gian Chương trình điều khiển sẽ thiết lập các giá trị này theo yêu cầu của sản phẩm hoặc quy trình [13]

Hình 1.3 Các bộ phận cơ bản của một hệ thống máy STH điển hình [9]

1.1.4 Ứng dụng của công nghệ sấy thăng hoa

1.1.4.1 Dược phẩm và công nghệ sinh học

STH được dùng để tăng thời hạn sử dụng cho các loại vắc xin và thuốc tiêm khác nhau Bằng cách loại bỏ nước khỏi vật liệu và đóng kín vật liệu trong lọ, vật liệu có thể được bảo quản, vận chuyển dễ dàng và sau đó được hoàn nguyên về dạng ban đầu để tiêm [13]

dụng như một bước tinh chế ở cuối quy trình nhờ khả năng loại bỏ dung môi một cách hiệu quả Hơn nữa, STH có thể cô đặc các chất có trọng lượng phân tử thấp vì chúng quá nhỏ

để có thể loại bỏ bằng màng lọc [13]

1.1.4.4 Ứng dụng khác

Các tổ chức khác như Phòng thí nghiệm bảo tồn tài liệu tại Cơ quan quản lý hồ sơ và lưu trữ quốc gia Hoa Kỳ đã thực hiện các nghiên cứu về STH như một phương pháp phục hồi sách và tài liệu bị hư hỏng do nước Ngoài ra một số chủng vi khuẩn đặc biệt được STH

lactic, thông qua hoạt động của Streptococcus thermophilus (S.thermophilus) và

Lactobacillus delbrueckii subsp Bulgaricus (L.bulgaricus)

Hai loài vi khuẩn này có mối quan hệ cộng sinh; S thermophilus nhân lên nhanh

chóng khi bắt đầu quá trình lên men và tạo ra axit pyruvic, axit formic và carbon dioxide

Những chất này thúc đẩy sự phát triển của L bulgaricus, trong khi L bulgaricus thủy phân protein sữa thành peptide và axit amin thúc đẩy S thermophilus phát triển [15] Sữa chua

được ưa chuộng rộng rãi vì chứa nhiều chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe và bổ dưỡng cũng như các tính chất cảm quan của nó

Nhờ vào quá trình lên men, axit lactic được tạo ra từ đường sữa (carbohydrate chính trong sữa) nhờ nuôi cấy vi khuẩn, pH giảm và protein trong sữa đông tụ tạo ra cấu trúc giống như gel nhớt Các thành phần của sữa chuyển hóa thành các hợp chất cacbonyl, các axit không bay hơi và dễ bay hơi như acetaldehyde, axeton, acetoin, diacetyl và axetat tạo nên hương vị đặc trưng của sữa chua Ngoài ra, một số chủng giống sữa chua ban đầu tạo

ra rất nhiều exopolysaccharides, làm giảm khả năng tổng hợp và tăng cường kết cấu cũng như độ nhớt của sản phẩm [15]

Các đặc tính chất lượng chính của sữa chua, bao gồm kết cấu, hương và vị, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng vi khuẩn axit lactic ban đầu và chất chuyển hóa của chúng, các thành phần tiếp theo và các điều kiện sản xuất khác nhau (ví dụ: tiêu chuẩn hóa, đồng nhất hóa, xử lý nhiệt, làm mát, v.v.) [15] Ngoài ra thành phần dinh dưỡng của sữa chua cũng

bị thay đổi tùy theo chủng vi khuẩn được sử dụng lên men, loại sữa được sử dụng (sữa nguyên chất, sữa ít béo hoặc sữa gầy), loại sữa thu được (bò, dê, cừu), loại chất khô của sữa, chất rắn không béo, chất làm ngọt và trái cây được thêm vào trước khi lên men cũng như độ dài của quá trình lên men

1.2.1.1 Nguyên liệu

v Chủng vi khuẩn ban đầu

Các chủng vi khuẩn: Các chủng S.thermophilus và L.bulgaricus

v Thành phần khác

1 Sữa và các sản phẩm từ sữa: Chủ yếu sử dụng sữa nguyên liệu, sữa gầy, sữa bột gầy và sữa gầy cô đặc (Không nên sử dụng nguyên liệu sữa được tiệt trùng bằng nhiệt độ cực cao để sản xuất sữa chua vì kỹ thuật này làm giảm độ nhớt và độ cứng của gel sữa chua) Bột whey, whey protein cô đặc, whey protein phân lập và protein sữa cô đặc có thể được sử dụng để tăng cường chất khô không béo (chủ yếu là lactose, protein và khoáng chất) của sữa căn cứ Kem và bơ có thể được sử dụng để tăng cường hàm lượng chất béo trong sữa

2 Đường và chất làm ngọt, nếu cần: Đường, sucralose, aspartame,…

3 Chất ổn định, nếu cần: Gelatin, pectin, tinh bột, agar,…

4 Hương vị, nếu cần: Dâu, táo, dứa,…

5 Bảo quản trái cây, nếu cần: Mứt trái cây tiệt trùng, xay nhuyễn, nước trái cây hoặc hỗn hợp các loại này… [15]

1.2.1.2 Thành phần dinh dưỡng

Sữa chua có giá trị dinh dưỡng cao và có lợi cho hệ tiêu hóa, là nguồn cung cấp hơn

10 dưỡng chất thiết yếu, đặc biệt là một số khoáng chất và vitamin Thành phần dinh dưỡng trong 100 gram sữa chua từ sữa bò theo Bộ Y tế Viện dinh dưỡng Việt Nam được trình bày trong bảng 1.1 và bảng 1.2

Sữa chua cung cấp protein, carbohydrate, khoáng chất như canxi, phốt pho và các vitamin như riboflavin (B2), thiamin (B1), cobalamin (B12), folate, niacin (B3) và vitamin

A Protein sữa có trong sữa chua cấp hầu hết các axit amin thiết yếu cần thiết cho cơ thể

để duy trì sức khỏe tốt, đặc biệt là chứa proline và glycine cao hơn so với sữa nguyên chất [17]

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng đa lượng trong 100g sữa chua từ sữa bò [16]

Vitamin và khoáng chất có trong các chế phẩm từ sữa ở dạng khả dụng sinh học để

cơ thể hấp thụ và sử dụng Sữa chua là nguồn cung cấp một số vitamin B đặc biệt, đặc biệt

là riboflavin và thiamin Được biết, một khẩu phần 150g sữa chua nguyên chất và sữa chua nguyên chất ít béo sẽ cung cấp lần lượt 31% và 30% nhu cầu riboflavin hàng ngày của người lớn trong khi cùng một khẩu phần của từng loại sữa chua sẽ cung cấp 23% và 45% nhu cầu thiamin hàng ngày của người lớn [17] Tuy nhiên, vitamin B12 và B6 được tìm

thấy với nồng độ thấp hơn đáng kể so với trong sữa vì S.thermophilus sử dụng các vitamin

B này để trao đổi chất Hàm lượng axit folic/folate trong sữa chua có thể thay đổi tùy thuộc

vào thành phần của vi khuẩn axit lactic được sử dụng do một số loài LAB như S

thermophilus và Bifidobacteria tự tổng hợp một số vitamin bao gồm folate [17]

1.2.1.3 Lợi ích đối với sức khoẻ của sữa chua

Sữa chua được coi là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng có chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu như protein, vitamin và khoáng chất cần thiết cho sự tăng trưởng Tiêu thụ sữa chua giúp cải thiện chất lượng chế độ ăn uống và đáp ứng được các khuyến nghị về dinh dưỡng Sữa chua là nguồn canxi phong phú ở dạng cơ thể dễ dàng hấp thụ, được báo cáo

là cung cấp 41% nhu cầu canxi khuyến nghị hàng ngày cho trẻ 5 tuổi thông qua khẩu phần

50 g sữa chua [17]

Lactose là carbohydrate chính được tìm thấy trong sữa, là một disacarit bao gồm một phân tử glucose và galactose Lactose bị phân hủy thành đường đơn do hoạt động của enzyme lactase bên trong ruột Vì thế khi thiếu hụt enzyme lactase sẽ không chuyển hóa hết lactose vào cơ thể, đến ruột già, lactose sẽ được lên men bởi hệ vi sinh vật đại tràng gây ra các triệu chứng tiêu hóa như đầy hơi, tiêu chảy và đau bụng Hiện tượng này được gọi là chứng không dung nạp lactose Do đó, có thể kết luận rằng sữa chua có hiệu quả đối với những người không dung nạp lactose [17]

Ngoài ra, sự cân bằng tối ưu trong hệ vi sinh đường ruột có liên quan đến dinh dưỡng

và sức khỏe tốt Lactobacilli và Bifidobacteria được biết đến là những chủng vi sinh vật

chính liên quan đến sự cân bằng này Các kết quả nghiên cứu hiện có cho thấy rằng việc duy trì đặc tính vi khuẩn thuận lợi thông qua việc tiêu thụ thường xuyên sữa chua sinh học

sẽ mang lại nhiều lợi ích điều trị [17]

Sữa chua được coi là nguồn lý tưởng để cung cấp các chủng probiotic, chủng vi khuẩn

có lợi cho hệ tiêu hoá Tuy nhiên, để đạt được tác dụng sinh học, người ta báo cáo rằng cần phải tiêu thụ đủ lượng tế bào còn sống thường xuyên được gọi là mức điều trị tối thiểu Do

đó, nên tiêu thụ trên 100 g sữa chua sinh học chứa hơn 106 cfu/mL tế bào sống [18] Việc tiêu thụ probiotic rất hữu ích để duy trì sức khỏe tốt, phục hồi sức sống cho cơ thể và chống lại các rối loạn đường ruột thông qua các tác dụng điều trị và có lợi liên quan đến chúng Probiotic được cho là có tác dụng điều trị như ngăn ngừa nhiễm trùng tiết niệu, giảm táo bón, chống tiêu chảy, ngăn ngừa tiêu chảy ở trẻ sơ sinh, ngăn ngừa tăng cholesterol máu, phòng ngừa ung thư ruột kết/bàng quang và ngăn ngừa loãng xương Mặt khác, probiotic được cho là có những tác dụng có lợi khác như cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, tăng cường hệ thống miễn dịch, giảm tình trạng không dung nạp lactose và giảm nồng độ cholesterol trong huyết thanh [17], [18]

1.2.2 Tinh bột nghệ

1.2.2.1 Nguồn gốc

Nghệ là một loại cây thân thảo lâu năm thuộc họ gừng Zingiberaceae, có nguồn gốc

từ vùng nhiệt đới Nam Á Tên khoa học của nghệ là Curcuma longa Trên thế giới có tới

133 loài Curcuma đã được xác định Hầu hết chúng đều được sử dụng cho nhiều công thức

thuốc khác nhau Cây nghệ phát triển mạnh trong nơi có lượng mưa hàng năm đáng kể và nhiệt độ dao động trong khoảng từ 20°C đến 30°C Các cây riêng lẻ phát triển tới độ cao 1

m và có lá thuôn dài Thân rễ, nguồn gốc của nghệ, là củ, có vỏ thô và phân nhánh Thân

rễ trưởng thành dưới tán lá trên mặt đất Chúng có màu nâu bên ngoài và bên trong màu cam xỉn Thân rễ chính nhọn hoặc thuôn nhọn ở đầu xa và có chiều dài từ 2,5 đến 7,0 cm

và nghệ có đường kính khoảng 2,5 cm, với các phân nhánh là các củ nhỏ Thân củ nghệ khi phơi khô có thể nghiền thành bột màu vàng, có vị đắng, hơi chát nhưng lại có vị ngọt

Thành phần dinh dưỡng trong 100g nghệ tươi chứ: 390kcal, 10g chất béo, 69,9g tổng

số carbohydrate, 3g chất béo bão hoà, 8g protein, 3g đường, 0 mg cholesterol, 21g chất xơ, 0,2g canxi, 0,26g photpho, 10mg natri, 47,5mg sắt, 0,19mg riboflavin, 2500mg kali, 0,9mg thiamine, 4,8mg niacin, 50mg axit ascorbic Ngoài ra, củ nghệ cũng là nguồn cung cấp axit béo ω-3 và axit α-linolenic (2,5%) [19]

1.2.3 Curcumin

Như đã đề cập ở trên phần 1.2.2.2, curcuminoid là một trong những thành phần chính

được tìm thấy trong thân rễ của Curcuma longa (L) và các loại Curcuma spp Chất

curcumin thương mại chứa khoảng 77% bên cạnh hai hợp chất liên quan khác, đó là demethoxycurcumin (17%) và bis-demethoxycurcumin (3%) Các hợp chất này thuộc nhóm diylheptanoid Cùng với nhau, ba hợp chất này gọi là chất curcuminoid

Curcumin xuất hiện dưới dạng hợp chất tinh thể có màu vàng cam sáng Curcumin thường được dùng làm chất tạo màu cũng như phụ gia thực phẩm

1.2.3.1 Tính chất hoá học của curcumin

Ký hiệu hóa học của curcumin là diene-3,5-dione hoặc dipheruloylmethane

1,7-bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-Công thức phân tử của curcumin là C21H20O6 và trọng lượng phân tử của nó là 368,38 Dalton [20]

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của (A) curcumin, (B) demethoxycurcumin, (C)

bis-demethoxycurcumin [20]

1.2.3.2 Tính chất vật lý của curcumin

v Khả năng hoà tan

Curcumin không hòa tan trong nước ở pH axit và trung tính nhưng hòa tan trong dung môi hữu cơ phân cực và không phân cực cũng như trong kiềm hoặc trong dung môi có tính axit mạnh như axit axetic khan [20]

v Nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ nóng chảy của curcumin là 183°C [20]

v Độ bền pH

Độ ổn định của chất curcumin phụ thuộc vào độ pH, điều này được chứng minh bằng sự thay đổi màu của dung dịch chất curcumin ở các giá trị pH khác nhau

Ở pH < 1, dung dịch curcumin có màu đỏ do có dạng proton

Ở pH = 1–7, dung dịch curcumin có màu vàng với phần lớn các phân tử ở dạng trung tính

Ở giá trị pH > 7,5, dung dịch curcumin có màu chuyển sang màu đỏ cam Hơn nữa, đối với hệ đệm được sử dụng, curcumin tạo thành phức chất với borat, citrate và phthalate, đồng thời trơ với KCl, KH2PO4 và NaHCO3[21]

Sự phân hủy động học của curcumin đã được nghiên cứu trong các hệ thống đệm khác nhau ở pH = 1–11 ở 31,5°C và trong các hệ thống ion cố định Kết quả cho thấy sự phân hủy của curcumin tuân theo động học bậc hai Ngoài ra, ở pH= 7,0–7,8, các nồng

độ đệm photphat khác nhau không cho thấy sự thay đổi đáng kể về tốc độ của quá trình phân hủy

Ba sản phẩm phân hủy đã được tìm thấy: vanillin, axit ferulic và feruloyl metan Vanillin được phát hiện là sản phẩm phân hủy chủ yếu và hàm lượng tăng lên khi thời gian ủ kéo dài Cũng cần lưu ý rằng ở pH = 7–10 và nhiệt độ 31,5°C, sản phẩm phân hủy chính của curcumin là axit ferulic và feruloylmethane [21]

Trong môi trường sinh học như dung dịch đệm phosphat 0,1 M hoặc môi trường không có huyết thanh pH = 7,2 (cả hai đều ở 37°C), 90% chất curcumin bị phân hủy nhanh chóng trong vòng 3 giờ ủ Sản phẩm phân hủy được tìm thấy là vanillin, axit ferulic

và feruloylmethane Sự thoái hóa nhanh chóng này bị chậm lại khi môi trường sinh học chứa huyết thanh thai nhi Kết quả tương tự cũng được tìm thấy với việc sử dụng albumin huyết thanh bò để làm giảm sự thoái hóa của chất curcumin Trong dung dịch muối đệm phốt phát ở pH 7,4, việc bổ sung albumin huyết thanh người (4% w/v) đã làm chậm sự thoái hóa của chất curcumin một cách thành công

Trong máu người, sự phân hủy chất curcumin chậm hơn, dưới 20% trong vòng 1 giờ Hơn nữa, việc bổ sung glutathione (1 mM), N-acetyl-L-cysteine (50 mM) hoặc axit ascorbic (25 mM) vào 25 mM curcumin trong dung dịch đệm phosphate (ở pH = 7,4 và 6,5) có thể ngăn chặn sự phân hủy của chất curcumin [20] Cấu trúc hóa học của các sản phẩm phân hủy curcumin được trình bày trên hình 1.6

v Độ bền nhiệt

Curcumin được nhận thấy là ổn định ở nhiệt độ lên tới 70°C khi tiếp xúc trong 10 phút Trên nhiệt độ này, chất curcumin bắt đầu phân hủy và ở 100°C, sự phân hủy của

nó tăng lên thể hiện qua việc giảm giá trị hấp thụ

Ngoài ra, đun sôi chất curcumin trong 10 hoặc 20 phút góp phần làm mất chất curcumin lần lượt là 27% và 32% Chế biến nghệ bằng nồi áp suất (10 phút ở 15 psi) dẫn

đến mất 53% chất curcumin [20]

Hình 1.6 Các sản phẩm phân hủy của curcumin:(A) vanillin, (B) axit ferulic, (C)

feruloylmethane, (D) axit vanillic, (E) ferulic aldehyd, (F) 4-vinylguaiacol, (G)

p-hydroxybenzaldehyde, (H) p -axit hydroxybenzoic [20]

v Độ bền ánh sáng

Tonnesen và cộng sự [22] đã báo cáo một nghiên cứu chuyên sâu nhằm tìm kiếm việc xác định các sản phẩm phân hủy quang học của chất curcumin khi chúng được hình

thành trong môi trường isopropanol Curcumin được hòa tan trong isopropanol và tiếp

xúc với ánh sáng (bước sóng 400–510 nm) trong 4 giờ Các sản phẩm phân hủy được

chiết xuất thông qua kĩ thuật sắc kí lớp mỏng và được định danh bằng phép đo khối phổ

có độ phân giải cao và cộng hưởng từ hạt nhân

Sản phẩm thoái hóa chính được xác định là C12H18O6, với phổ khối biểu hiện ion

phân tử ở m/e = 366 (cho thấy hai nguyên tử hydro đã bị loại khỏi cấu trúc của nó) Sản

phẩm chính này được công nhận là kết quả của quá trình tạo vòng được bắt đầu bằng

chiếu xạ ánh sáng và có thể được phát hiện sau chưa đầy 15 phút chiếu xạ Ngoài ra, sáu

sản phẩm thoái hóa nhỏ cũng được tìm thấy và được xác định là vanillin, axit vanillic,

aldehyd ferulic, axit ferulic và 4-vinylguaiacol Sản phẩm thoái hóa thứ sáu không thể

được xác định bằng các tài liệu tham khảo có sẵn nhưng có công thức thực nghiệm là

Độ ổn định của chất curcumin trước ánh sáng cũng được thử nghiệm trong bốn dung môi hữu cơ khác nhau: metanol, etyl axetat, cloroform và acetonitril Bước sóng của các nguồn tiếp xúc với ánh sáng là 400–750 nm và 240–600 nm Trong các dung môi được thử nghiệm này, quá trình phân hủy quang học của chất curcumin rõ ràng tuân theo động học bậc một, trong đó thời gian bán hủy của chất curcumin trong dung dịch tuân theo thứ tự ổn định của metanol > etyl axetat > chloroform > acetonitril Sản phẩm vòng hóa của curcumin chỉ được phát hiện trong metanol và cloroform Tuy nhiên, khi dung dịch chất curcumin trong mỗi dung môi được thử nghiệm được làm khô dưới dạng màng mỏng, thời gian bán hủy của nó tuân theo động học bậc hai, với dãy ổn định là acetonitril

> chloroform > etyl axetat > metanol Nên sử dụng thuỷ tinh màu nâu bảo quản vì loại thuỷ tinh này chỉ truyền ánh sáng có bước sóng trên 500 nm, chất curcumin không có khả năng hấp thụ [22]

1.2.3.3 Giá trị sinh học của curcumin

Vào thời cổ đại, trong nền y học Ayurveda ở Ấn Độ, curcumin được sử dụng để điều trị nhiều vấn đề như mụn trứng cá, vết thương, nhiễm trùng mắt, bệnh ngoài da và bỏng Trong 30 năm qua, chất curcumin đã được báo cáo là có tác dụng chống lại ung thư, bệnh

tự miễn, bệnh chuyển hóa, bệnh thần kinh, bệnh tim mạch, phổi, gan và nhiều bệnh viêm nhiễm khác [24]

v Viêm dạ dày

Curcumin không chỉ điều chỉnh thành phần của hệ vi sinh vật mà còn có thể tăng cường chức năng của hàng rào ruột Hàng rào ruột chủ yếu bao gồm bốn lớp khác nhau Đầu tiên, sự hiện diện của phosphatase kiềm có thể giải độc lipopolysaccharide nội độc tố

của vi khuẩn Lớp thứ hai (niêm mạc) ức chế sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh Lớp thứ

ba bao gồm các mối nối chặt chẽ giữa các tế bào biểu mô ruột, tạo thành hàng rào chống lại nội độc tố của vi khuẩn Các protein kháng khuẩn, không cho phép vi khuẩn vượt qua hàng rào ruột, tạo thành lớp cuối cùng [25] Rõ ràng, bất kỳ khiếm khuyết nào trong tính toàn vẹn của hàng rào ruột đều có thể kích thích sự xâm nhập của vi khuẩn vào mô đại tràng bình thường, dẫn đến rối loạn điều hòa tế bào biểu mô ruột [26] và sau đó là viêm cục bộ Viêm mãn tính là nền tảng cho sự phát triển của các bệnh chuyển hóa do phương Tây gây ra, chẳng hạn như bệnh tiểu đường hoặc xơ vữa động mạch, nhưng nó cũng được cho là một trong những lý do chính dẫn đến khởi phát bệnh ung thư đại trực tràng

Curcumin ức chế hoạt động của các protein gây tình trạng viêm Vì vậy, nó có thể làm giảm viêm đại tràng [24]

Một nghiên cứu thí điểm được thực hiện với bệnh nhân mắc bệnh Crohn hoặc bệnh nhân loét dạ dày của [27]chỉ ra rằng việc phục hồi các triệu chứng bệnh đạt được nhờ sử dụng chất curcumin dưới dạng viên nang 500 mg hai lần một ngày trong ba tuần Các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng sử dụng chất curcumin như một liệu pháp bổ trợ cho những người đang tìm kiếm sự kết hợp giữa phương pháp điều trị truyền thống và thay thế Curcumin trở nên hiệu quả hơn khi được sử dụng cùng với các loại thuốc truyền thống để điều trị viêm đường ruột; và sự kết hợp này là một phương pháp thay thế rẻ hơn [24]

Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên ở người có đối chứng giả dược, 58 bệnh nhân mắc bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu được phân ngẫu nhiên thành hai nhóm, nhận được hệ thống phân phối 250 mg curcumin-phospholipid, tương đương với 50 mg curcumin nguyên chất/ngày hoặc giả dược [28] Phân tích trao đổi chất cho thấy tác dụng có lợi của chất curcumin đối với các áp lực oxy hóa và phản ứng viêm, được coi là hai biểu hiện của bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu Các tác giả cho rằng việc điều trị bằng chất curcumin đã chống lại sự gia tăng của một số chủng vi khuẩn đã bị thay đổi trong quá trình tiến triển của bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu

Một nghiên cứu trên động vật in vivo [29] đã báo cáo rằng chất curcumin hạt nano

mới được phát triển tích cực cải thiện tình trạng viêm ở chuột mắc bệnh viêm đại tràng bằng cách ức chế sự biểu hiện của các chất trung gian gây viêm và gây ra sự giãn nở tế bào điều chỉnh T, đi kèm với sự gia tăng mức độ butyrate trong phân Curcumin được trộn với dạng bột của chế độ ăn thông thường của loài gặm nhấm (chứa 0,2% (w/w) hạt nano