thu nhận polyphenol từ cây bắp và thử nghiệm trong sản xuất đồ uống

Mặt khác các nghiên cứu của đề tài còn là cơ sở đế sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng, có giá trị gia tăng từ phế liệu thân cây bắp - một loại cây trồng khá phổ biến ở Việt Nam và

Error! No table of contents entries found.BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

1959

LÊ TUẤN ANH

THU NHẬN POLYPHENOL TỪ CÂY BẮP VÀ THỬ NGHIỆM TRONG SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Khánh Hòa - 2014

ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

1959

LÊ TUẤN ANH

THU NHẬN POLYPHENOL TỪ CÂY BẮP VÀ THỬ NGHIỆM TRONG SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

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

dưới sự tài trợ của đề tài: “Xây dựng quy trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu

polyphenol, chlorophyll từ cây bắp” Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là

trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình khác

Tác giả

Lê Tuấn Anh

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, trước tiên tôi xin gửi đến Ban Giám hiệu - Trường Đại học Nha Trang, Lãnh đạo Khoa Sau đại học và Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm lời cảm ơn và lòng tự hào được học tập tại Trường trong những năm qua

Lời cảm ơn sâu sắc xin được giành cho PGS TS Bùi Minh Lý - Viện trưởng Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng Khoa Công nghệ Thực phẩm đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện Luận văn này

Xin cảm ơn ThS Đặng Xuân Cường - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang đã luôn động viên giúp đỡ và cung cấp kinh phí thực hiện

đề tài nghiên cứu này từ nguồn kinh phí của đề tài: “Xây dựng quy trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu polyphenol, chlorophyll từ cây bắp”

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Thực phẩm, các cán bộ Phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua

Xin được tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập trong suốt thời gian qua

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY BẮP 2

1.1.1 Nguồn gốc và thành phần cấu tạo 2

1.1.2 Thành phần hĩa học và giá trị dinh dưỡng của cây bắp 6

1.2 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI POLYPHENOL 7

1.2.1 Khái niệm 7

1.2.2 Phân loại 7

1.2.3 Vai trị của polyphenol 11

1.2.3.1 Vai trị của polyphenol với thực vật 11

1.2.3.2 Vai trị của polyphenol với các sản phẩm thực phẩm 12

1.2.3.3 Vai trị của polyphenol với sức khỏe con người 12

1.2.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm polyphenol 15

1.2.4.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngồi 15

1.2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 16

1.3 GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT 16

1.3.1 Lịch sử phát triển của các loại nước giải khát 16

1.3.2 Phân loại nước giải khát trên thị trường 17

1.3.3 Một số quy trình sản xuất đồ uống hiện nay 18

1.3.4 Kỹ thuật thanh trùng 23

1.4 BAO BÌ THỰC PHẨM 26

1.4.1 Định nghĩa 26

1.4.2 Một số loại bao bì 26

1.4.2.1 Bao bì giấy 26

1.4.2.2 Bao bì kim loại 27

1.4.2.3 Bao bì plastic 27

1.4.2.4 Bao bì thủy tinh 28

1.4.3 Vai trò của bao bì 29

1.4.3.1 Vai trò của bao bì đối với thực phẩm 29

1.4.3.2 Tác dụng bán hàng của bao bì 30

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 ĐỐI TƯỢNG 32

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.2.1 Phương pháp thu mẫu, xử lý mẫu và chiết polyphenol với hoạt tính chống oxy hóa 32

2.2.2 Phương pháp phân tích cảm quan 32

2.2.3 Phương pháp phân tích 33

2.2.3.1 Phương pháp định lượng polyphenol 33

2.2.3.2 Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa 33

2.2.3.3 Phương pháp xác định độ ẩm 33

2.2.4 Phương pháp phân tích vi sinh vật 33

2.2.5 Phương pháp xác định độ màu 34

2.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 34

2.3.1 Quy trình dự kiến thu nhận polyphenol từ bắp và thử nghiệm sử dụng polyphenol từ bắp trong sản xuất đồ uống 34

2.3.2 Bố trí thí nghiệm chiết polyphenol từ cây bắp 35

2.3.2.1 Khảo sát hàm lượng polyphenol 35

2.3.2.2 Xác định dung môi chiết 36

2.3.2.3 Xác định tỷ lệ dung môi thích hợp 36

3.3.2.4 Xác định thời gian chiết thích hợp 37

3.3.2.5 Xác định nhiệt độ chiết thích hợp 37

2.3.2.6 Xác định pH thích hợp 38

2.3.2.7 Xác định số lần chiết 38

2.3.3 Bố trí thí nghiệm thử nghiệm sản xuất đồ uống 39

2.3.3.1 Xác định tỷ lệ sacchrose bổ sung vào đồ uống 39

2.3.3.2 Xác định tỷ lệ acid citric bổ sung vào đồ uống 39

2.3.3.3 Xác định tỷ lệ carrageenan bổ sung thích hợp vào đồ uống 40

2.3.3.4 Xác định tỷ lệ acid ascorbic bổ sung thích hợp vào đồ uống 41

2.3.3.5 Xác định hàm lượng polyphenol bổ sung thích hợp vào đồ uống 41

2.3.3.6 Xác định nhiệt độ và thời gian phối trộn thích hợp 42

2.3.3.7 Xác định thời gian thanh trùng thích hợp 43

2.3.3.8 Xác định thời gian bảo quản thích hợp 43

2.4 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHỦ YẾU ĐÃ SỬ DỤNG 44

2.4.1 Hóa chất 44

2.4.2 Thiết bị chủ yếu đã sử dụng 44

2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 44

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG POLYPHENOL CÓ TRONG CÁC BỘ PHẬN THÂN, RỄ VÀ RÂU BẮP 45

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH CHIẾT RÚT POLYPHENOL TỪ THÂN BẮP 47

3.2.1 Xác định dung môi chiết thích hợp 47

3.2.2 Xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 50

3.2.3 Xác định nhiệt độ thích hợp cho quá trình chiết polyphenol 53

3.2.4 Xác định thời gian chiết 57

3.2.5 Xác định pH của dung dịch chiết 60

3.2.6 Xác định số lần chiết 63

3.2.7 Đề xuất quy trình thu nhận dịch chiết polyphenol từ thân cây bắp 66

3.3 THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG POLYPHENOL TỪ THÂN BẮP TRONG SẢN

XUẤT ĐỒ UỐNG 67

3.3.1 Xác định tỷ lệ các chất sử dụng trong sản xuất đồ uống 67

3.3.1.1 Xác định tỷ lệ saccharose bổ sung 67

3.3.1.2 Xác định tỷ lệ acid citric bổ sung vào đồ uống 68

3.3.1.3 Xác định tỷ lệ carrageenan bổ sung thích hợp 69

3.3.1.4 Xác định tỷ lệ acid ascorbic bổ sung thích hợp 70

3.3.1.5 Xác định hàm lượng polyphenol sử dụng 71

3.3.1.6 Xác định nhiệt độ và thời gian phối trộn 72

3.3.2 Xác định thời gian thanh trùng 74

3.3.3 Xác định thời gian bảo quản sản phẩm 79

3.3.4 Đề xuất quy trình sản xuất đồ uống polyphenol từ thân cây bắp 83

3.3.5 Sơ bộ hạch toán chi phí nguyên vật liệu và đánh giá chất lượng sản phẩm 84

3.3.5.1 Sơ bộ hạch toán chi phí nguyên vật liệu 84

3.3.5.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hĩa học các bộ phận của hạt .5

Bảng 1.2 Thành phần hố học cây bắp (%) .6

Bảng 2.1 Các mức chất lượng 32

Bảng 2.2 Hệ số quan trọng các chỉ tiêu 33

Bảng 3.1 Chi phí giá thành nguyên vật liệu cho sản phẩm nước giải khát chống oxy hĩa giàu polyphenol 84

Bảng 3.2 Kết quả kiểm tra vi sinh vật của sản phẩm 85

Bảng 3.3 Tổng điểm trung bình cảm quan sản phẩm nước giải khát chống oxy hĩa giàu polyphenol từ bắp 85

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Rễ mầm cây bắp 2

Hình 1.2 Rễ đốt, rễ chân kiểng cây bắp .3

Hình 1.3 Lá cây bắp 4

Hình 1.4 Phenols đơn giản .7

Hình 1.5 Phenolic acid 7

Hình 1.6 Hydroxybenzoic acid 8

Hình 1.7 Hydroxycinnamic acid .8

Hình 1.8 Đồng phân của Stilben 11

Hình 1.9 Một số sản phẩm chứa polyphenol của nước ngoài 15

Hình 1.10 Một số sản phẩm chứa polyphenol trong nước 16

Hình 1.11 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát pha chế có gas 19

Hình 1.12 Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép không có gas 20

Hình 1.13 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát lên men 22

Hình 2.1 Quy trình dự kiến thu nhận polyphenol và sản xuất đồ uống 34

Hình 2.2 Sơ đồ lựa chọn nguyên liệu thích hợp 35

Hình 2.3 Sơ đồ lựa chọn dung môi chiết 36

Hình 2.4 Sơ đồ lựa chọn tỷ lệ dung môi:nguyên liệu 36

Hình 2.5 Sơ đồ lựa chọn thời gian chiết thích hợp 37

Hình 2.6 Sơ đồ lựa chọn nhiệt độ chiết thích hợp 37

Hình 2.7 Sơ đồ lựa chọn pH chiết thích hợp 38

Hình 2.8 Sơ đồ lựa chọn số lần chiết thích hợp 38

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ saccharose bổ sung thích hợp 39

Hình 2.10 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ acid citric bổ sung thích hợp 40

Hình 2.11 Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ carrageenan bổ sung thích hợp 40

Hình 2.12 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ acid ascorbic bổ sung thích hợp 41

Hình 2.13 Bố trí thí nghiệm xác định hàm lượng polyphenol bổ sung 42

Hình 2.14 Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ và thời gian phối trộn thích hợp 42

Hình 2.15 Sơ đồ lựa chọn thời gian thanh trùng thích hợp 43

Hình 2.16 Sơ đồ lựa chọn thời gian bảo quản thích hợp 43

Hình 3.1 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ rễ, râu và thân bắp 45

Hình 3.2 Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ rễ, râu

và thân bắp 45 Hình 3.3 Sự thay đổi hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận từ rễ, râu và thân bắp 46 Hình 3.4 Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 47 Hình 3.5 Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 48 Hình 3.6 Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận

từ thân bắp 48 Hình 3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL đến hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 50 Hình 3.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 50 Hình 3.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL đến hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 51 Hình 3.10 Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL đến khả năng bắt gốc tự do DPPH của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 51 Hình 3.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận

từ thân bắp 54 Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 54 Hình 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 55 Hình 3.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng bắt gốc tự do DPPH của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 55 Hình 3.15 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 58 Hình 3.16 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 58 Hình 3.17 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận

từ thân bắp 58 Hình 3.18 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hoạt tính bắt gốc tự do DPPH của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 59

Hình 3.19 Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 61 Hình 3.20 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 61 Hình 3.21 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận từ thân bắp 62 Hình 3.22 Sự thay đổi hàm lượng polyphenol của dịch chiết thu nhận từ thân bắp theo

số lần chiết 64 Hình 3.23 Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng của dịch chiết thu nhận từ thân bắp theo số lần chiết 64 Hình 3.24 Sự thay đổi hoạt tính khử Fe của dịch chiết thu nhận từ thân bắp theo số lần chiết 64 Hình 3.25 Sự thay đổi khả năng bắt gốc tự do DPPH của dịch chiết thu nhận từ thân bắp theo số lần chiết 65 Hình 3.26 Sơ đồ quy trình thu nhận polyphenol từ thân bắp 66 Hình 3.27 Ảnh hưởng của tỷ lệ saccharose bổ sung đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm đồ uống 67 Hình 3.28 Ảnh hưởng của tỷ lệ acid citric bổ sung đến tổng điểm trung bình cảm quan của đồ uống 68 Hình 3.29 Ảnh hưởng của tỷ lệ carrageenan bổ sung đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm 69 Hình 3.30 Ảnh hưởng của tỷ lệ acid ascorbic bổ sung đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm đồ uống 70 Hình 3.31 Ảnh hưởng của hàm lượng polyphenol đến tổng điểm trung bình cảm quan của đồ uống 71 Hình 3.32 Ảnh hưởng của thời gian phối trộn đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm 72 Hình 3.33 Ảnh hưởng của nhiệt độ phối trộn đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm 73 Hình 3.34 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến tổng điểm trung bình cảm quan của sản phẩm đồ uống bổ sung polyphenol 74 Hình 3.35 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hàm lượng polyphenol có trong sản phẩm đồ uống 74

Hình 3.36 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của sản phẩm đồ uống 75 Hình 3.37 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hoạt tính khử sắt của sản phẩm đồ uống 75 Hình 3.38 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hoạt tính bắt gốc tự do của sản phẩm đồ uống 76 Hình 3.39 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến độ màu polymer của sản phẩm đồ uống 76 Hình 3.40 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến tổng mật độ màu của sản phẩm

đồ uống 76 Hình 3.41 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hàm lượng polyphenol của sản phẩm 79 Hình 3.42 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của sản phẩm 79 Hình 3.43 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hoạt tính khử Fe của sản phẩm 80 Hình 3.44 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến hoạt tính DPPH của sản phẩm 80 Hình 3.45 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ màu polymer của sản phẩm 80 Hình 3.46 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến tổng vi sinh vật của sản phẩm 81 Hình 3.47 Sơ đồ quy trình sản xuất đồ uống polyphenol từ thân bắp 83 Hình 3.48 Hình ảnh về nước giải khát chống oxy hóa giàu polyphenol từ bắp hóa giàu polyphenol từ bắp 85

MỞ ĐẦU

Cây bắp là cây lương thực quan trọng, phục vụ đời sống của con người từ thửa sơ khai Theo Đỗ Tất Lợi, các sản phẩm từ bắp có vị ngọt, tính ấm, ích khí, điều hoà ngũ tạng, nên chúng còn đóng vai trò như nguồn dược liệu, giúp con người ngăn ngừa và điều trị những bệnh lý như: động mạch vành, nhồi máu cơ tim, suy tim, tai biến mạch não, sỏi thận, giúp điều chỉnh lượng mỡ máu, ngăn ngừa bệnh tim mạch, tăng cường hoạt động của ruột già,

Tính đến năm 2013, tổng diện tích trồng bắp của nước ta là 1,1 – 1,2 triệu ha với năng suất bình quân là 4,5 tấn hạt/ ha, đồng nghĩa có 4,5 tấn phụ phẩm/ ha Hiện chúng

ta mới chỉ sử dụng hạt bắp còn các phụ phẩm từ bắp như lõi bắp, thân bắp, lá bắp chủ yếu được dùng làm chất đốt, phân bón, thức ăn gia súc Hiện, chưa có nghiên cứu nào

về việc tận dụng các phụ phẩm từ bắp phục vụ cho lĩnh vực thực phẩm mặc dù trong cây bắp có chứa rất nhiều hoạt chất sinh học như polyphenol (acid gallic, lignin, ), chlorophyll, lysin, Nhiều nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã chỉ ra, hợp chất polyphenol là hoạt chất an toàn về độc tính với các khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thư, Chính vì thế, polyphenol từ thực vật nói chung và từ bắp nói riêng đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Từ các phân tích ở trên cho thấy việc thực hiện đề tài “Thu nhận polyphenol từ

cây bắp và thử nghiệm trong sản xuất đồ uống” là cần thiết

Mục tiêu đề tài

Thu nhận polyphenol từ cây bắp và thử nghiệm ứng dụng trong sản xuất đồ uống chứa polyphenol

Nội dung nghiên cứu

1) Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp để thu nhận polyphenol từ bắp

2) Xác định các thông số thích hợp cho quá trình sản xuất đồ uống polyphenol từ bắp 3) Nghiên cứu xác định chế độ bảo quản đồ uống polyphenol từ bắp

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài lần đầu tiên nghiên cứu một cách đầy đủ về thu nhận polyphenol từ bắp và nghiên cứu sử dụng polyphenol từ bắp trong sản xuất đồ uống Các số liệu của đề tài là các số liệu mới nên có thể được dùng cho những ai quan tâm đến lĩnh vực này

Mặt khác các nghiên cứu của đề tài còn là cơ sở đế sản xuất các sản phẩm thực phẩm chức năng, có giá trị gia tăng từ phế liệu thân cây bắp - một loại cây trồng khá phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới nhưng chưa được nghiên cứu tận dụng một cách

có hiệu quả

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY BẮP

1.1.1 Nguồn gốc và thành phần cấu tạo

Cây bắp (Zea mays) là cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới Chúng là nguồn thức ăn quan trọng cho gia súc và con người Anderson cho

là bắp xuất hiện ở Đông Nam Á, nhưng không thể phủ nhận được sự có mặt của bắp vào thời nguyên thủy tại châu Mỹ Bắp có thể bắt nguồn từ Mexico và Guatemala [10] Các bộ phận của cây bắp bao gồm: rễ, thân, lá, hoa [6]

 Rễ bắp: Bắp có 3 loại rễ chính: rễ mầm, rễ đốt, rễ chân kiềng

+ Rễ mầm gồm: rễ mầm sơ sinh và rễ mầm thứ sinh [6]

- Rễ mầm sơ sinh (rễ chính) là cơ quan đầu tiên xuất hiện sau khi hạt bắp nảy mầm Bắp có một rễ mầm sơ sinh duy nhất Sau một thời gian ngắn xuất hiện, rễ mầm

sơ sinh có thể ra nhiều lông hút và nhánh Rễ mầm sơ sinh thường ngừng phát triển, khô đi và biến mất sau một thời gian ngắn (sau khi bắp được 3 lá)

- Rễ mầm thứ sinh cũng được gọi là rễ phụ hoặc rễ mầm phụ Rễ phụ có số lượng khoảng từ 3 đến 7 Chúng xuất hiện sau khi rễ chính xuất hiện Tuy nhiên, ở một số cây không xuất hiện loại rễ này Rễ mầm thứ sinh cùng với rễ mầm sơ sinh tạo thành

hệ rễ tạm thời cung cấp nước và các chất dinh dưỡng cho cây trong khoảng thời gian 2

- 3 tuần đầu Sau đó vai trò này nhường cho hệ rễ đốt

Hình 1.1 Rễ mầm cây bắp [83]

+ Rễ đốt (rễ phụ cố định) phát triển từ các đốt thấp của thân nhất nằm dưới mặt đất 3 - 4cm, mọc vòng quanh các đốt dưới mặt đất bắt đầu lúc bắp được 3 - 4 lá Số lượng rễ đốt ở mỗi đốt của bắp từ 8 - 16 Rễ đốt ăn sâu xuống đất và có thể đạt tới 2,5m, thậm chí tới 5m, nhưng khối lượng chính của rễ đốt vẫn là ở lớp đất phía trên

Rễ đốt làm nhiệm vụ cung cấp nước và các chất dinh dưỡng suốt thời kỳ sinh trưởng

và phát triển của cây bắp

+ Rễ chân kiềng (rễ neo – rễ chống): là loại rễ đốt được mọc ở đốt gần sát trên mặt đất (thường mọc ở 2 hay 3 đốt cuối) Ở những giống nhiệt đới, rễ này thường phát triển mạnh, to nhẵn và ít phân nhánh Rễ chân kiềng ngoài nhiệm vụ chống đổ cho cây còn hút nước và chất dinh dưỡng

Hình 1.2 Rễ đốt, rễ chân kiểng cây bắp [83]

 Thân bắp [6]

Thân bắp đặc, đường kính khoảng 2 - 4 cm tùy thuộc vào giống, môi trường sản xuất và trình độ thâm canh Thân bắp có thể cao từ 2 - 4m Chiều dài của các lóng khác nhau Chúng được xem xét như một đặc điểm có giá trị trong việc phân loại các giống bắp Lóng mang bắp được kéo dài thích hợp để bắp có thể định vị và phát triển Trong điều kiện bình thường cây bắp cao 1,8 – 2m có số lóng thay đổi tùy thuộc vào giống Giống bắp ngắn ngày, cây cao 1,2 – 1,5m có 14 – 15 lóng

Giống bắp trung ngày, cây cao 1,8 – 2m có 18 – 22 lóng

Giống bắp dài ngày, cây cao 2,0 – 2,5m có 20 - 22 lóng

Chiều dài của các lóng trên thân không đều nhau Ở gần gốc lóng ngắn, lên cao lóng to và dài dần, phát triển nhất là những lóng mang bắp Các lóng về phía ngọn lại ngắn và bé dần

+ Lá ngọn là những lá ở phần trên của bắp trên cùng hay những lá mọc ở trên các đốt ngọn, không có mầm nách ở kẽ lá

+ Lá bi là những lá bao bắp

Các bộ phận của lá gồm: bẹ lá, phiến lá, thìa lìa hay tai lá (ligula)

- Bẹ lá hay cuống lá bao chặt vào thân, trên mặt bẹ lá có nhiều lông Bẹ lá làm thân cứng thêm, khi còn non do các bẹ lá lồng gối vào nhau tạo thành thân giả bao phủ kín thân chính, khi vươn lóng từ 9 lá về sau lóng dài ra và to dần, bẹ lá không có khả năng phủ kín thân để lộ thân chính Bẹ lá có tác dụng bảo vệ thân non đồng thời bảo vệ mầm hoa cái ở những đốt mang bắp

- Phiến lá (hay bản lá): thường rộng, dài, mép lá lượn sóng, ở một số giống lá có nhiều lông tơ Lá bắp có gân song song Từ gốc thân, lá có chiều dài tăng dần đạt chiều dài nhất ở lá mang bắp trên cùng sau đó chiều dài của lá bắp giảm dần

- Thìa lìa: nằm giữa bẹ lá và phiến lá, gần sát với thân cây Tuy nhiên, không phải giống bắp nào cũng có thìa lìa; ở những giống không có thìa lìa, lá bắp gần như thẳng đứng, ôm lấy thân

Hình 1.3 Lá cây bắp [83]

 Hoa tự đực (bông cờ) bao gồm các hoa đực sắp xếp theo kiểu chùm bông Bông cờ gồm một trục chính, trên trục chính phân làm nhiều nhánh, trên mỗi nhánh và cả trên trục chính có nhiều giá (hay bông nhỏ, bông chét, nhánh nhỏ) Các giá mọc đối diện nhau trên trục chính hay trên các nhánh Mỗi giá có 2 chùm hoa (một chùm cuống dài và một chùm cuống ngắn), mỗi chùm có 2 hoa Trên mỗi chùm hoa có

2 vỏ trấu ngoài chung cho cả 2 hoa (gọi là mày 1 và mày 2 tương ứng với lá bắc chung) Mày có gân và lông tơ, mày xanh hay mày tím tùy thuộc vào giống Bên trong

2 vỏ trấu ngoài có chứa 2 hoa, mỗi hoa có 2 vỏ trấu trong, mỏng, màu trắng, ở giữa mỗi hoa có 3 nhị đực, mỗi nhị đực có một bao phấn

 Hoa tự cái (hay bắp ngô) được sinh ra từ nách lá phần giữa thân

Bắp ngô gồm các bộ phận chính như cuống bắp và lõi bắp: Cuống bắp gồm nhiều đốt rất ngắn (có trường hợp cuống dài) Mỗi đốt trên cuống có một lá bi bao bọc nhằm bảo vệ bắp, lá bi thường không có phiến Lõi bắp – trục chính của hoa tự cái, hoa cái cũng mọc thành từng đôi (chùm hoa) mỗi chùm có hai hoa nhưng hoa thứ hai thoái hóa nên chỉ một hoa tạo thành hạt Phía trên bầu nhị có núm và vòi nhị vươn dài

ra thành râu Trên râu có nhiều lông tơ và tiết ra chất nhựa làm cho hạt phấn dính vào

dễ nảy mầm Sau thụ tinh râu chuyển sang màu sẫm rồi héo dần

- Lớp alơron nằm sau tầng vỏ bao bọc lấy phôi nhũ và phôi

- Phôi nhũ là bộ phận chính của hạt chủ yếu chứa tinh bột và các chất có giá trị dinh dưỡng cao Tinh bột trong phôi nhũ chia thành tinh bột mềm (tinh bột), tinh bột cứng (tinh bột sừng hay tinh bột pha lê)

- Phôi gồm có ngù (phần ngăn cách giữa phôi nhũ và phôi), phần chính của phôi gồm: lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm và chồi mầm Trong 4 thành phần này, lá mầm thường phát triển rõ rệt Phôi bắp lớn chiếm khoảng 8 – 15% trọng lượng hạt, bao quanh phôi còn có lớp tế bào xốp giúp cho việc vận chuyển hơi nước từ ngoài vào trong hạt (và ngược lại) được nhanh chóng

1.1.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây bắp [6]

Hạt Bắp: Bắp vàng chứa nhiều sắc tố và cryptoxanthin (tiền vitamin A), có tác dụng làm tăng đậm độ màu của da gà và lòng đỏ trứng gia cầm Hạt bắp chứa 2 loại protein là zein và glutelin Zein có rất nhiều trong nội nhũ, thiếu tryptophan và lysine Glutelin có ít hơn trong nội nhũ nhưng có nhiều trytophan và lysine hơn Dầu bắp chứa nhiều acid béo không no và rất nhiều acid linoleic, vì thế sử dụng nhiều bắp trong khẩu phần của lợn làm cho mỡ mềm Hạt bắp nghèo calcium, nhưng hàm lượng phospho tương đối khá vì có sự hoạt động của enzyme phytase trong hạt Tỷ lệ Ca/P thấp, vì vậy khi sử dụng nhiều bắp trong khẩu phần thức ăn gia súc gia cầm cần bổ sung calcium như bột đá, bột vỏ sò…

Cây bắp: Hàm lượng protein thô cao hơn các loại cỏ khác khi cây còn non Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng của cây bắp biến động lớn, phụ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng

và thu hoạch, chế biến

Bắp và bột lõi bắp nghiền: Gồm toàn bộ trái bắp không kể vỏ bắp Loại thức ăn này có giá trị tốt đối với gia súc nhai lại Nuôi bò bằng loại thức ăn này cho tăng trọng không sai khác với bò ăn bắp hạt có vỏ

Bảng 1.2 Thành phần hoá học cây bắp (%) [6]

Tính theo vật chất khô

Do hàm lượng xơ cao, nên hạn chế số lượng trong khẩu phần ăn vào của gia cầm

Có thể sử dụng tối đa 50% loại thức ăn này cho lợn thịt Trong điều kiện nóng ẩm, phải bảo quản bột thật khô, nếu không thì sẽ bị nấm mốc

Lõi bắp: chiếm khoảng 20% khối lượng toàn cây bắp Chúng có giá trị dinh dưỡng thấp so với cỏ khô và không ngon miệng Nếu độ ẩm cao thì nhanh chóng bị nấm mốc sau vài ngày

Xác định và định lượng các hợp chất phenolic từ bắp vàng đã được báo cáo thường xuyên Các hợp chất phenolic đã được xác định trong bắp vàng là: p-hydroxybenzoic acid, vanillic, protocatechuic, syringic, p-coumaric, ferulic acid, caffeic và sinapic [66] Theo Cai Y và cộng sự ước tính một người hấp thu trung bình khoảng 1g polyphenol [28]

1.2 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI POLYPHENOL

1.2.1 Khái niệm

Phenol là những hợp chất thơm có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzen, phân tử có nhiều nhóm hydroxyl đính trực tiếp với vòng benzen gọi là polyhydroxylphenol (monomer), nhiều monomer gắn với nhau được gọi là polyphenol [1]

1.2.2 Phân loại

Các hợp chất phenol rất đa dạng về cấu trúc, tùy theo cấu tạo mạch cacbon mà các hợp chất phenol được chia thành các nhóm sau: phenol đơn giản (C6), phenolic acid và flavonoid (C6-C3-C6), Stilbenes (C6-C2-C6) và lignins (C6-C3)n [1] hoặc tannins (C6-C3-C6)n [77]

 Phenol đơn giản (phân nhóm C6)

Hình 1.4 Phenols đơn giản [64]

 Phenolic acid là các dẫn xuất của benzoic acid và cinnamic acid

Phenolic acid có hai nhóm gồm hydroxybenzoic acid và hydroxycinnamic acid [33]

Hình 1.5 Phenolic acid [33]

* Hydroxybenzoic acid bao gồm: Gallic acid, vanillic, syringic và protocatechuic acid [33]

và họ glycosides [78] Flavonol đại diện chủ yếu là myricetin, fisetin, quercetin và kaempferol [78] Trong đó Anthocyanins là mối quan tâm đặc biệt cho ngành công nghiệp màu thực phẩm, do khả năng truyền đạt màu sắc sống động của chúng Anthocyanin đã được đưa vào chế độ ăn uống của con người trong nhiều thế kỷ và đã được sử dụng như loại thảo dược truyền thống dựa vào khả năng sinh lý học khác nhau của chúng để chữa các bệnh như cao huyết áp, sốt, rối loạn gan, kiết lỵ và tiêu chảy, các vấn đề tiết niệu và cảm lạnh thông thường [43]

Gần đây các nguyên liệu có chứa anthocyanin đang được đưa vào sản phẩm thực phẩm và các sản phẩm như vậy đòi hỏi phải nghiên cứu thêm để chứng minh tác dụng sinh lý của chúng Anthocyanins là các dẫn xuất glycoslyated, polyhydroxy hoặc polymethoxy của 2 phenylbenzopyrylium chứa hai vòng benzoyl (A và B) riêng biệt bởi một vòng heterocylic (C) Khoảng 400 anthocyanins đã được xác định trong các loại cây [50] Chỉ có sáu loại anthocyanidins thường được tìm thấy trong cây bao gồm cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin và petunidin [43] Các glycoside của ba anthocyanidins nonmethylated (cyanidin, delphinidin và pelargonidin) là phổ biến nhất trong tự nhiên, có mặt trong 80% sắc tố lá, 69% trái cây

và 50% hoa [43]

 Lignin (phân nhóm (C6- C3)n)

Lignin là các phenol polymer khu trú ở các vách tế bào thực vật, có vai trò vô cùng với cellulose làm cho thân và cành cây trở nên cứng rắn và là chất đặc trưng của các cây có gỗ [1]

Lignin chiếm một lượng đáng kể, có đến 30% trọng lượng các chất hữu cơ trong cây [1]

Khi oxy hóa với nitrobenzen, lignin cho ra 3 andehydphenoic, tương ứng với 3 acid phenol phổ biến trong cây là phydroxybenzoid acid, vanilic acid và syringic acid [1]

 Tannin

Tannin là những hợp chất polyphenol hòa tan trong nước có vị chát, có tính thuộc

da làm kết tủa protein và alcaloid từ dung dịch loãng [1] Tannin thiên nhiên đều là hỗn hợp của gallic acid và digallic acid ở dạng tự do cũng như dạng kết hợp với glucose Tannin rất phổ biến trong cơ thể thực vật Dưới tác dụng của tannin, protein

sẽ bị đông vón, da còn nguyên sẽ biến thành da thuộc và rất bền với nước, với vi sinh vật gây thối, có tính dẻo, tính đàn hồi

Tannin là polyphenol đôi khi được gọi là polyphenol thực vật [75] Các tannin đặc trưng phân biệt từ các loại polyphenol thực vật khác về tính chất cơ bản của các hình thức: liên kết vào các protein, sắc tố, các ion kim loại và cũng như hoạt tính chống oxy hóa, vv Các tính chất tannin được dựa trên cấu trúc hóa học của chúng Chúng có hai hoặc ba nhóm hydroxyl phenol trên một vòng phenyl, trong một phân tử

có kích thước khá lớn [75] Tannin đã từng được phân thành hai nhóm: loại pyrogallol

tannin và loại catechol (hoặc loại catechin) tannin Sau đó, sự phát triển trong hóa học tannin dẫn đến việc đổi tên của hai nhóm này thành tannin thủy phân và tannin không

bị thủy phân [75]

+ Tannin thủy phân được hay tannins pyrogallic Khi thủy phân chúng bằng acid hoặc bằng enzyme tanase tạo thành glucose và acid gallic Tannin thủy phân thì được sản xuất từ nhiều loại cây: hạt dẻ, cây sồi, sơn, hoa hồng, đại hoàng, đinh hương

để tạo thuốc se da, cầm máu, kháng viêm

+ Tannin không bị thủy phân hay được gọi là tannin pyrocatechin (tannin catechin) Các liên kết giữa các phân tử catechin thường bao gồm liên kết với C4: mối liên kết giữa C4 và C8 tạo mạch thẳng, còn giữa C4– C6 tạo mạch nhánh, cứ tiếp tục tạo đại phân tử tannin Dưới tác dụng của acid sunfuric 5% sẽ tạo thành kết tủa màu nâu đỏ, kết tủa này có thể chiết rút được bằng ethylic ether, sau khi đuổi hết dung dịch ta thu được gallic acid tinh thể [1]

Với nhiều hoạt tính sinh học khác nhau và dược lý liên quan đến việc đem lại sức khỏe của tannin với một loạt các cấu trúc hóa học, bao gồm cả kích thước phân tử nhỏ,

đã được tìm thấy [75] Đối với kích thước phân tử, (-)-epigallocatechin gallate (EGCG) và (-)-epicatechin gallate (ECG), "tannin" chính trong trà xanh, là những ví

dụ biểu hiện các thuộc tính của tannin mặc dù các phân tử của chúng tương đối nhỏ Chúng thể hiện các hoạt động tạo liên kết với các protein và các chất khác và các hoạt tính chống oxy hóa đáng kể, bên cạnh tác dụng chống ung thư của chúng [75,80] Nghiên cứu gần đây phân lập được ellagitannins, dẫn đến bổ sung vào phân loại tannin và polyphenol cùng họ thành hai loại: loại A với cấu trúc không đổi, và loại B

có cấu trúc thay đổi [75]

+ Loại A có cấu trúc không đổi [75]

Tất cả ellagitannins, được minh chứng bằng tinh thể monomeric geraniin [56] và dimeric agrimoniin [58] là loại A tannin (-)-Epigallocatechin gallate (EGCG) và (-)-epicatechin gallate (ECG) Đó là thành phần chính dễ dàng trích ly của tannin trong trà xanh Mặc dù các phân tử cấu trúc ổn định của chúng nhỏ [55,57] Resveratrol [73] và piceatannol [36] là monomer polyhydroxystilbene Cả hai đều quan tâm trong nghiên cứu thực phẩm, vì chúng có trong vỏ nho và rượu vang, mặc dù với nồng độ thấp + Loại B có cấu trúc thay đổi [75]

Các cấu trúc và thành phần của loại tannin này có thể thu được từ một loài thực vật không phải luôn luôn giống nhau, như cấu trúc và thành phần của chúng khác nhau

theo mùa, và cũng tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng của cây, và trên các phương pháp được sử dụng để sản xuất các chế phẩm [75]

 Stibenes

Stibenes có cấu trúc đặc trưng bởi sự hiện diện của một hạt nhân diphenylethylene với nhóm hydroxyl thay thế gắn trên các vòng thơm và tồn tại dưới dạng các monome hoặc oligomer [78] Stibenes có hai đồng phân là (E)-stilben (trans-stilbene) không bị cản trở bởi không gian, và (Z)-stilben (cis-stilben) kém ổn định hơn

1,2-do bị cản trở bởi không gian [38] (E)-stilben có điểm nóng chảy khoảng 1250C, trong khi nhiệt độ nóng chảy của (Z)-stilben là 60C Stilben là một hợp chất không màu tương đối trơ thực tế không tan trong nước [38]

Đồng phân trans-stilben chuyển thành cis-stilben dưới ảnh hưởng của ánh sáng Con đường ngược lại có thể được gây ra bởi nhiệt hay ánh sáng [38]

Hình 1.8 Đồng phân của Stilben [38]

1.2.3 Vai trò của polyphenol

1.2.3.1 Vai trò của polyphenol với thực vật

Các hợp chất phenol là một trong những nhóm chất thứ cấp chủ yếu của thực vật,

đa dạng về cấu trúc và chức năng:

- Tạo màu cho thực vật: Sự có mặt của anthocyanin mang lại màu tím cho quả sim, quả nho, màu đỏ cho dâu tây, cho táo và một số gang màu trung gian của một số loại hoa Bên cạnh đó, flavonoid cũng đóng vai trò tạo màu sắc hấp dẫn cho cây Sâu

bọ nhờ thị giác đặc biệt rất nhạy cảm với màu sắc cây cỏ Chúng được hấp dẫn đến và trên cơ sở đó góp phần thụ phấn cho cây, phát triển hoa quả, thúc đẩy sự sinh tồn của cây Ong thích màu xanh, màu vàng, bướm thích màu hồng và màu trắng, ruồi thích màu trắng, chim sâu thích màu đỏ Các màu này đều do hợp chất flavonoid tạo nên [1]

- Bảo vệ thực vật trước tia cực tím, chống lại sự oxy hóa, bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại, các flavonoid không những là thành phần

cấu tạo mà còn được tích tụ dưới dạng phytoalexin khi cây bị tấn công mà còn có tác dụng ức chế nấm [11]

Flavonoid và các polyphenol thực vật đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo

vệ cây khỏi bị côn trùng và động vật ăn cỏ phá hoại Một số glucoflavon được phân lập từ cây lúa có tác dụng gây khó tiêu cho rầy nâu Niloparvata lugens và sâu đục thân Ditylenchus angustus, ngoài ra flavanon và phenylpropanoid như chlorogenic acid với hàm lượng cao trong lúa có tác dụng chống lại sự tấn công của sâu bọ [11]

1.2.3.2 Vai trò của polyphenol với các sản phẩm thực phẩm

Các hợp chất phenol là những chất hoạt động giữ vai trò chủ đạo quyết định đến hương vị, màu sắc của nhiều sản phẩm thực phẩm Ở một mức độ nhất định, chúng tham gia vào các quá trình tạo ra các cấu tử thơm mới, tạo nên mùi thơm đặc biệt cho sản phẩm Các polyphenol trong chè mang lại vị chát cho chè Các sản phẩm chè như chè đen, chè đỏ, chè vàng, chè xanh…với sắc nước hương thơm và vị đặc trưng rất khác nhau, phụ thuộc vào mức độ và chiều hướng của phản ứng oxy hóa bởi enzyme

và phi enzyme các polyphenol có trong lá chè L – epigallocatechin (L- EGC) và L – epigallocatechingallat (L- EGCG) có khả năng tạo thành sản phẩm có màu đỏ tươi đặc trưng của chè đen [1] Ngoài ra, polyphenol là chất bảo quản tự nhiên không gây độc hại cho các sản phẩm thực phẩm

1.2.3.3 Vai trò của polyphenol với sức khỏe con người

Trong khoảng hai thập niên gần đây, thế giới quan tâm đến gốc tự do, stress oxy hóa và các chất chống oxy hóa Nhiều nghiên cứu khuyến khích việc sử dụng nhiều loại rau quả tươi hàng ngày, sử dụng các chất chống oxy hóa tự nhiên là cách đơn giản và hữu hiệu nhất để tăng cường sức khỏe, ngăn ngừa các bệnh do stress oxy hóa gây ra

- Các hợp chất phenol có khả năng chống oxy hóa mạnh Do đó giúp cơ thể ngăn ngừa stress oxy hóa, ngăn ngừa các bệnh ung thư, tim mạch, các bệnh về mắt, bệnh lão hóa sớm Tannins có khả năng bình thường hóa hoạt động của hệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn ngừa quá trình thối rữa, sinh hơi và các rối loạn khác làm cản trở hoạt động của ruột [1]

- Stress oxy hóa là hiện tượng xuất hiện trong cơ thể sinh vật khi có sự mất cân bằng giữa việc sản xuất các gốc tự do và hoạt động của các chất chống oxy hóa Stress oxy hóa là rất quan trọng trong sự phát triển của các bệnh thoái hóa mãn tính bao gồm

cả bệnh tim mạch vành, ung thư và lão hóa [7] Các gốc tự do hay được gọi là các chất hoạt động chứa oxy và nitơ (Reactive Oxygen Species – ROS và Reactive Nitrogen Species – RNS) được tạo ra trong quá trình trao đổi chất tùy thuộc vào nồng độ mà chúng có tác động tốt hoặc xấu đến cơ thể [7,51]

+ Ở nồng độ thấp các ROS, RNS là các tín hiệu làm nhiệm vụ điều hòa phân ly tế bào, kích hoạt các yếu tố phiên mã cho các gen tham gia quá trình miễn dịch kháng viêm, điều hòa biểu hiện các gen mã hóa cho các enzyme chống oxy hóa [7]

+ Ở nồng độ cao các ROS, RNS oxy hóa các đại phân tử sinh học gây nên đột biến DNA, biến tính protein, oxy hóa lipid [7] Để chống lại sự bội tăng các gốc tự do sinh ra quá nhiều mà hệ thống “chất chống oxy hóa nội sinh” không đủ sức cân bằng

để vô hiệu hóa Các nhà khoa học đặt vấn đề dùng các “chất chống oxy hóa ngoại sinh” với mục đích phòng ngừa nâng cao sức khỏe, chống lão hóa Các chất chống oxy hóa ngoại sinh đó được xác định là vitamin A, viatmin C, các carotenoid, các hợp chất phenolic Trong trà xanh, những chất polyphenol có vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh ung thư Chất chống oxy hóa EGCG (epigallotechin gallate) có công dụng ngăn ngừa các enzyme kích hoạt sự sao chép nhân bản ở tế bào Hợp chất flavonoid trong trà xanh, trà đen và một số loại rau, táo, hành, nho có khả năng ngăn ngừa cholesterol xấu, chống tụ máu, chống xơ cứng động mạch Catechin hợp chất tạo

ra vị đắng của trà xanh có công dụng hữu hiệu trong việc tiêu diệt hầu hết những loại

vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm và giải trừ luôn những độc tố do vi khuẩn tiết ra cụ thể là độc tố veratoxin của Ecoli.157 đã được giáo sư T Shimamura công tác tại trương đại học Y khoa Showa (Nhật Bản) công bố trong công trình diễn thuyết về “tác động diệt khuẩn Ecoli 157” tại hội thảo chuyên đề diệt khuẩn của trà xanh (8/1996)

- Polyphenol có tác dụng chống ung thư thông qua một loạt các cơ chế, bao gồm loại bỏ các tác nhân gây ung thư [32], kìm hãm sự phát tín hiệu của tế bào ung thư [31,46] và chu trình phát triển tế bào [30,82], thúc đẩy quá trình apoptosis [48] và kìm hãm các hoạt động enzyme Hơn nữa, chúng có thể điều khiển các hoạt động của con đường tín hiệu [63] (ví dụ, MAPK kinase và kinase PI3), tham gia vào sự phát triển tế bào ung thư [37] Con đường tín hiệu MAPK từ lâu đã được xem như là một con đường hấp dẫn đối với các liệu pháp chống ung thư, dựa trên vai trò trung tâm trong việc điều chỉnh sự phát triển và tồn tại của các tế bào từ nhiều loại bệnh ung thư của con người [32,69], và vai trò của nó trong các phiên mã và kích hoạt sau phiên mã của

Cyclooxygenase-2 [32,76] Polyphenol đã được chứng minh là gây một tác dụng ức chế mạnh sự tăng trưởng của tế bào ung thư tuyến ruột kết thông qua sự ức chế của tín hiệu p38/CREB, giảm biểu hiện COX-2 và kích thích sự phong bế chu kỳ tế bào giai đoạn G2/M [32] Ngoài ra, polyphenol như hydroxytyrosol và trà chứa flavanol như EGCG đã được chứng minh là làm giảm biểu hiện quá mức của cyclooxygenase-2, có liên quan với khối u đại trực tràng trong ung thư đại trực tràng [32]

- Theo nhiều nghiên cứu cho rằng polyphenol phát huy tác dụng có lợi cho hệ thống mạch máu thông qua một cảm ứng bảo vệ của chất chống oxy hóa [72], do hạ huyết áp [41], bằng cách cải thiện chức năng nội mô [34], bằng cách ức chế sự kết tụ tiểu cầu và giảm mật độ sự oxy hóa lipoprotein và giảm những phản ứng viêm [67]

- Flavonoid có tác dụng bảo vệ não bằng một số cách khác nhau, bao gồm cả việc bảo vệ các tế bào thần kinh dễ bị tổn thương, tăng cường chức năng tế bào thần kinh hiện có hoặc bằng cách kích thích tái tạo tế bào thần kinh [81] Hơn nữa, anthocyanins

và isoflavone [70] có thể có khả năng làm giảm thoái hóa thần kinh liên quan đến tích lũy AGEs trong quá trình bình thường [52] và bất thường của lão hóa não [61]

- Flavonoid có tác dụng tích cực đối với việc phòng chống và điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, cụ thể là: buồng trứng, ruột kết, phổi, thanh quản, tuyến tiền liệt, tuyến tụy, thực quản, vú, bệnh bạch cầu, ung thư tế bào thận và ung thư biểu mô tế bào gan [44,63]

- Một vài flavonoid có tác dụng ức chế trực tiếp virus HIV như Baicalin trihydroxy-flavon-7-glucuronid) tách ra từ cây Scutelleria baicalensis [11]

(5,6,7 Flavonoid có thể ức chế ngưng tập tiểu cầu, nguyên nhân gây xơ vữa động mạch Luteolin, quercetin, kaempferol và dẫn xuất của chúng có hoạt tính ức chế ngưng tập tiểu cầu do nhiều nguyên nhân khác nhau ở thỏ thí nghiệm [11]

- Phenolics được coi là chất chống oxy hóa mạnh mẽ trong ống nghiệm và được chứng minh là chất chống oxy hóa mạnh hơn vitamin C, vitamin E và carotenoids [65]

- Phenol tự nhiên như polyphenol trong trà xanh (EGCG, ECG), proanthocyanidins trong hạt nho, tannin thủy phân, genistein, curcumin, resveratrol, và anthocyanins, đã được chứng minh trong việc ngăn chặn sự di chuyển của tế bào ung thư ác tính, xâm lấn và di căn trong in vitro và in vivo [44]

- Tannin có khả năng bình thường hóa hoạt động của hệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn ngừa quá trình thối rửa, sinh hơi và những rối loạn khác làm cản trở hoạt động của ruột [1]

- Catechin có khả năng làm tăng độ đàn hồi và giảm tính thấm của vi ti huyết quản, củng cố tính bền thành mạch máu [1]

- Catechin thường được dùng phối hợp với vitamin E trong dự phòng điều trị chảy máu cấp và còn có tác động đến các biểu hiện lâm sàng khác của bệnh nhân như giảm bớt sốt, giảm nhiễm độc, giảm rối loạn hoạt động của hệ tim mạch [1]

- Catechin làm tăng cường hoạt động của lách và gan [1]

1.2.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm polyphenol

1.2.4.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Hợp chất polyphenol và tác dụng của polyphenol đã được nghiên cứu nhiều Hung-Chi Chang và cộng sự (2007) “Nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa và hàm lượng polyphenol trong 6 loại cây dương xỉ” [42], Anca-Roxana Hainal và cộng sự (2011) “Chuyển đổi một số polyphenol từ sinh khối của một số loài nấm men” [21], Jin Dai và cộng sự (2010) “Phenolics thực vật: tách chiết, phân tích hoạt tính chống oxy hóa và chống ung thư” [45], Aneta Wojdyło và cộng sự (2007) “Nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa và các hợp chất phenolic trong 32 loại thảo mộc” [22], Fernando Cardona và cộng sự (2013) “Nghiên cứu Lợi ích của polyphenol trên hệ vi sinh vật đường ruột và ảnh hưởng sức khỏe con người” [37]

Polyphenol được chiết xuất thành các dạng khác nhau như: cao chiết, dung dịch… được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm đồ uống, làm chế phẩm bổ sung vào các loại thực phẩm chức năng Polyphenol được sản xuất nhiều ở các nước Mỹ, Nhật

và đặc biệt là ở Trung Quốc với quy cách và chỉ tiêu khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất

Trên thị trường thế giới có nhiều loại chế phẩm polyphenol chiết xuất từ trà xanh

và một số loại nguyên liệu khác với độ tinh khiết 60 – 98% tùy thuộc vào trình độ công nghệ và thiết bị áp dụng Ở Mỹ các loại sản phẩm polyphenol phổ biến ở dạng con nhộng

Hình 1.9 Một số sản phẩm chứa polyphenol của nước ngoài [87]

1.2.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Hợp chất polyphenol ở thực vật trên cạn như: trà xanh, lá tràm…cũng như thực vật biển (rong biển) đã được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam Năm 2011, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa hóa học của hợp chất polyphenol nhóm Tannin từ vỏ keo lá tràm” Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm có nhiều nghiên cứu polyphenol từ lá chè như: Ts

Vũ Hồng Sơn và Hà Duyên Tư của Viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm thực hiện một số nghiên cứu về polyphenol như: “Khảo sát hàm lượng polyphenol trong một số giống chè vùng trung du và miền núi các tỉnh phía Bắc thu hái vào vụ đông” (2008), “Nghiên cứu quá trình trích ly polyphenol từ chè xanh vụn” (2009) [85]

Từ năm 2009 đến nay Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã nghiên cứu và công bố khoảng 30 bài về hàm lượng và hoạt tính sinh học của polyphenol có nguồn gốc từ rong biển Việt Nam Năm 2012, ThS Đặng Xuân Cường

đã thực hiện đề tài độc lập cấp tỉnh Khánh Hòa “Xây dựng quy trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu polyphenol, chlorophyll từ cây bắp” Hiện nay, trên thị trường có một số sản phẩm chứa polyphenol như sau:

Hình 1.10 Một số sản phẩm chứa polyphenol trong nước [86]

1.3 GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC GIẢI KHÁT VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT

NƯỚC GIẢI KHÁT

1.3.1 Lịch sử phát triển của các loại nước giải khát [84]

Nước giải khát không gas (không CO2) đầu tiên xuất hiện vào thế kỷ 17 với thành phần gồm nước lọc, chanh và một chút mật ong Năm 1676, Công ty Compagnie

de Limonadiers tại Paris (Pháp) độc quyền bán các loại nước chanh giải khát Hồi đó, người ta mang các thùng đựng nước chanh trên lưng và đi bán dọc đường phố Paris

Năm 1767, tiến sĩ Joseph Priestley - một nhà hóa học người Anh - đã pha chế thành công loại nước giải khát có gas

Ba năm sau, nhà hóa học Thụy Điển Torbern Bergman phát minh loại máy có thể chế tạo nước có gas từ đá vôi bằng cách sử dụng sulfuric acid Máy của Bergman có thể sản xuất nước khoáng nhân tạo với số lượng lớn Năm 1810, Simons và Rundell ở Charleston thuộc Nam Carolina (Mỹ) được cấp bằng sáng chế Mỹ về máy sản xuất nước khoáng nhân tạo hàng loạt

Tuy nhiên, đến năm 1832 nước khoáng có gas mới trở nên phổ biến, nhờ sự ra đời hàng loạt của loại máy sản xuất nước có gas trên thị trường Năm 1832, Mathews (người Anh) nhập cư vào Mỹ và bắt đầu cung cấp nước giải khát có gas cho các cơ sở giải khát ở khu vực New York, thời gian này thường phổ biến thức uống ướp lạnh không hương vị Nhờ tay nghề cao của Mathews, ngành công nghiệp nước giải khát

Mỹ phát triển nhanh chóng và John Mathews được mệnh danh là cha đẻ của ngành nước giải khát Mỹ

Cho đến bây giờ có hàng ngàn thương hiệu nổi tiếng về nước giải khát với những sản phẩm từ các nguồn dược liệu khác nhau

1.3.2 Phân loại nước giải khát trên thị trường

Thị trường có nhiều loại sản phẩm nước giải khát với đa dạng mẫu mã, đa tác dụng, giúp đáp ứng được nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng Các mặt hàng nước giải khát pha chế có gas, không gas, các loại nước ép trái cây, các loại nước có nguồn gốc tự nhiên, thảo mộc … hiện diện ở khắp mọi nơi

Hiện nay với khuynh hướng sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên, nguyên liệu xanh có lợi ích cho sức khỏe của người sử dụng đang được ưa chuộng Nắm bắt được nhu cầu đó hàng loạt các công ty đã cho ra đời các sản phẩm như: trà xanh 0 độ, trà xanh C2, trà xanh belly… Các sản phẩm có nguồn gốc trà xanh này được đặc biệt ưa chuộng vì thành phần của nó chủ yếu là dịch chiết từ lá trà xanh, các chất được biết đến với khả năng chống oxy hóa cao như ECCG, có khả năng phòng tránh được một số bệnh hiệu quả Các sản phẩm nổi trội được biết đến nhiều như trà xanh 0 độ, trà thảo mộc Dr Thanh

Bên cạnh đó, các dòng sản phẩm có nguồn gốc 100% từ trái cây cũng xuất hiện khá nhiều trên thị trường Các sản phẩm này rất đa dạng, nguồn nguyên liệu sử dụng là

các loại trái cây rất phong phú như ổi, cam, măng cụt, kiwi, táo, lê, bưởi, cà chua, cà rốt… Thành phần chính của các sản phẩm này chủ yếu là dịch ép của quả, chất điều chỉnh độ acid, chất ổn định hương liệu tự nhiên, một số sản phẩm có thể còn bổ sung thêm vitamin C (vừa có tác dụng bảo quản, vừa nâng cao được giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm)

Theo nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất người ta chia nước giải khát thành những loại khác nhau nhưng nói chung là chia thành 4 nhóm chính:

- Nước giải khát có gas: (CO2) loại nước này chỉ là nước uống thông thường được làm lạnh 12 - 150C rồi đem sục khí CO2 để hòa tan

- Nước giải khát pha chế: là loại ngoài nước đã được bão hòa CO2, còn pha thêm các thành phần khác như nước quả, các loại chế phẩm chiết xuất từ quả, cây, acid thực phẩm, chất thơm, chất màu Các chất này được pha theo một tỷ lệ nhất định Hiện nay trên thị trường nhóm nước giải khát này thường là Pepsi, Cocacola, nước cam, nước tăng lực…

- Nước giải khát lên men: được chia thành 2 nhóm nhỏ, lên men từ quả và lên men từ dịch đường, tinh bột Chúng khác nhau về thành phần và quá trình chuẩn bị dịch lên men, nhưng giống nhau ở chỗ khí CO2 chứa trong nước giải khát đều được taọ

ra trong quá trình lên men dịch đường Lên men dịch quả như rượu vang Thăng Long, vang Đà Lạt…, lên men từ tinh bột có bia và rượu như bia Sài Gòn, bia Hà Nội… rượu nếp mới, rượu lúa mới…

- Nước giải khát chữa bệnh: bao gồm các nước muối khoáng tự nhiên hay pha chế từ các chất hỗn hợp với tỷ lệ nhất định Nước khoáng thiên nhiên do có chứa một

số nguyên tố hiếm như I, Br, Co, Li, F…, các nguyên tố này có hoạt tính phóng xạ cao nên có tác dụng chữa một số bệnh Một số sản phẩm đã gây dựng được uy tín trong lĩnh vực này, như nước suối Kênh Gà, Vĩnh hảo, Cồn Tiên… Tuy nhiên để phát huy được tác dụng tốt này thì các nước suối kể trên phải được khai thác và chế biến theo phương pháp khoa học đảm bảo vệ sinh và vô trùng

Ngoài nước, muối khoáng trong một số nước giải khát người ta còn bổ sung thêm các vitamin dành cho người già và trẻ em suy dinh dưỡng

1.3.3 Một số quy trình sản xuất đồ uống hiện nay

Trên thị trường có đa dạng chủng loại và chất lượng các sản phẩm nước giải khát khác nhau Tùy vào từng sản phẩm mục tiêu, loại nguyên liệu sản xuất, mà quy trình sản xuất cũng tương đối khác nhau

Quy trình sản xuất nước giải khát pha chế có gas

Các sản phẩm nước giải khát pha chế có gas có thể được sản xuất theo ba quy trình khác nhau như sau

Hình 1.11 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát pha chế có gas

Thuyết minh quy trình:

- Syrup cơ bản là dung dịch có nồng độ chất khô cao chiếm từ 60 – 65% Syrup

có thể là syrup đường saccharose và cũng có thể là syrup đường nghịch chuyển

- Đường saccharose được hòa tan ở nhiệt độ 50 – 600C, sau đó được đun sôi để hòa tan hết lượng đường đồng thời tiêu diệt vi sinh vật Sau đó nhanh chóng tiến hành lọc nóng để tăng hiệu quả lọc, vì ở nhiệt độ cao độ nhớt dung dịch giảm Sau khi lọc ta làm nguội dung dịch nhanh, tránh thời gian dài dễ xảy ra các phản ứng tạo màu làm giảm chất lượng sản phẩm

 Pha syrup thành phẩm có hai phương pháp là pha chế nóng và pha chế lạnh + Pha chế lạnh là pha chế hỗn hợp syrup đường với tất cả các cấu tử khác ở điều kiện bình thường sau đó lọc, làm lạnh

+ Pha chế nóng là nấu hỗn hợp syrup đường với nước quả sau đó lọc, làm lạnh rồi bổ sung các chất màu, chất thơm vào sản phẩm

 Bão hòa CO2 làm tăng giá trị cảm quan và độ bền sinh học cho sản phẩm, vì

CO2 có khả năng ức chế sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật Hàm lượng CO2 bổ sung vào khoảng 0,4 – 0,5% khối lượng sản phẩm

 Ghép mí, lắc trộn sản phẩm: Sản phẩm sau khi được bão hòa CO2 cần được nhanh chóng ghép mí để tránh CO2 thoát ra ngoài, đồng thời ghép nhanh để có điều kiện bài khí tốt nhất (do CO2 đuổi không khí ra ngoài) Sau khi ghép nắp, lắc đều sản phẩm để CO2 phân bố đều trong sản phẩm đối với trường hợp bổ sung nước bão hòa

CO2 vào chai sau khi rót syrup thành phẩm vào trước

Sản phẩm sau khi qua các công đoạn trên tiếp tục được bảo ôn trong hai tuần và kiểm tra chất lượng trước khi được đem đi tiêu thụ

Quy trình sản xuất nước ép quả không gas

Nước ép quả không gas đang chiếm được sự quan tâm rất lớn của người tiêu dùng, bởi lẽ lợi ích sức khỏe mà chúng mang lại rất rõ ràng Nguồn nguyên liệu sử dụng là các loại quả có chứa hàm lượng vitamin rất cao, ngoài ra còn có một số khoáng chất có lợi khác Bên cạnh đó, các sản phẩm này có chứa rất ít chất bảo quản

và hương liệu tổng hợp Sau đây là quy trình sản xuất nước ép quả không chứa gas

Hình 1.12 Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép không có gas

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu là trái cây được lựa chọn và phân loại để thu nhận nguồn nguyên liệu ở độ chín kỹ thuật, không bị hư hỏng hay dập nát Nguyên liệu sử dụng phải tươi

để dịch ép tạo ra nhiều

Sau khi được lựa chọn và phân loại, tiến hành rửa sạch nguyên liệu để loại tạp chất và vi sinh vật bám trên bề mặt Sau đó lớp vỏ cứng của nguyên liệu được loại bỏ

và tiến hành ép lấy dịch Với một số trường hợp quả có cấu trúc cứng, khó phá vỡ và

ép dịch ở điều kiện thường thì tiến hành chần qua nước sôi để loại vỏ dễ dàng và làm mềm cấu trúc tạo điều kiện cho công đoạn ép dịch được thuận lợi hơn

Sau khi thu được dịch quả ta tiến hành phối trộn dịch quả với các loại phụ gia và hương liệu, để có thể nâng cao được chất lượng cũng như thời gian bảo quản của dịch quả Các chất bổ sung vào có thể là các acid thực phẩm, hương liệu, chất tạo ngọt, chất

ổn định…, tùy theo loại sản phẩm và đặc tính riêng của từng loại nguyên liệu Quá trình đồng hóa được tiến hành sau khi phối trộn, để hòa tan các nguyên liệu phụ tạo thành một dung dịch đồng nhất

Sau khi phối trộn và đồng hóa tiến hành rót chai, bài khí, ghép mí, thanh trùng và bảo ôn sản phẩm

Sản phẩm được chính thức đưa ra thị trường sau khi đã kiểm định chất lượng sau thời gian bảo ôn

Các sản phẩm nước giải khát pha chế có nguồn gốc từ thảo mộc tự nhiên hoặc từ trà xanh, cũng được sản xuất dựa theo quy trình trên nhưng lúc đầu nguyên liệu được

xử lý sạch và trích ly hoặc chiết các hợp chất cần thiết ra khỏi phần bã và tiến hành phối trộn với các thành phần khác

Quy trình sản xuất nước giải khát pha chế lên men

Nước giải khát pha chế lên men chủ yếu là các sản phẩm nước quả lên men với nồng độ CO2 tạo ra thấp Sản phẩm có đặc điểm riêng là lượng CO2 trong sản phẩm là

do chính quá trình lên men nước quả tạo nên, điều này tạo được đặc trưng riêng cho sản phẩm, đồng thời sự có mặt của CO2 cũng gióp phần ức chế sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật, làm tăng thời gian bảo quản của sản phẩm

Hình 1.13 Sơ đồ quy trình sản xuất nước giải khát lên men

Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu quả sau khi được lựa chọn, phân loại và rửa để loại bỏ vi sinh vật và tạp chất, được tiến hành bóc vỏ Quá trình bóc vỏ có thể được tiến hành trực tiếp đối với quả tươi dễ loại bỏ vỏ, đối với các loại quả khó bóc vỏ, cấu trúc cứng cần được chần qua nước sôi để tạo điều kiện cho việc bóc vỏ được dễ dàng và tạo điều kiện cho quá trình ép dịch được tốt hơn Dịch quả thu được được tiến hành lọc để dịch thu được hoàn toàn tinh khiết không có cặn bã Sau đó, dịch chiết được điều chỉnh thành phần, phối trộn với các phụ gia hương liệu Tiếp theo dịch quả được đưa đi lên men Thời gian lên men tùy thuộc vào loại nguyên liệu và yêu cầu về độ cồn của sản phẩm, nhưng thời gian lên men ngắn hơn nhiều so với lên men rượu

Sản phẩm sau lên men được chiết chai, đóng nắp và bảo quản, tiêu thụ Nhưng trước khi chiết chai sản phẩm được kiểm tra chất lượng chặt chẽ, để đảm bảo chất lượng và yêu cầu về mặt vi sinh vật

1.3.4 Kỹ thuật thanh trùng [2]

 Mục đích thanh trùng

Thực phẩm trước khi cho vào hộp và được ghép mí kín đã trải qua nhiều công đoạn chế biến khác nhau, nên có thể bị lây nhiễm vi sinh vật từ môi trường chế biến Đồng thời, đồ hộp chưa được vô trùng và hệ men có sẵn trong nguyên liệu chưa bị vô hiệu hóa, vì vậy không bảo quản được lâu, để bảo quản đồ hộp trong thời gian dài không bị hư hỏng và biến chất cần phải tiêu diệt vi sinh vật và các men sống sót ấy Ngoài ra việc thanh trùng bằng nhiệt còn có tác dụng làm tăng phong vị của đồ hộp và tạo ra nét hấp dẫn riêng của thực phẩm đóng hộp

Phương pháp thanh trùng bằng nhiệt có những ưu điểm hơn hẳn các phương pháp khác, vì nhiệt độ ít ảnh hưởng đến thực phẩm và sức khỏe người tiêu dùng Ngoài ra thanh trùng bằng phương pháp nhiệt còn dễ dàng kiểm soát được các thông số theo từng loại nguyên liệu, hay yêu cầu của sản phẩm đồ hộp mà người ta thanh trùng ở nhiệt độ cao hay thấp

Cần lưu ý nhiệm vụ của quá trình thanh trùng là nhằm tiêu diệt chỉ các loại vi sinh vật có khả năng phát triển ở điều kiện bình thường, đồng thời giây hư hỏng thực phẩm hoặc tạo ra các chất nguy hại đối với sức khỏe con người Như vậy quá trình thanh trùng không cần phải đạt đến độ vô trùng tuyệt đối mà chỉ cần đạt vô trùng thương phẩm hoặc đạt được độ vô trùng công nghiệp, nghĩa là, trong đồ hộp không được tồn tại các vi sinh vật có thể gây hư hỏng thực phẩm hoặc tạo ra các độc tố, và có thể còn sống sót các vi sinh vật không có khả năng phát triển và gây hư hỏng đồ hộp ở các điều kiện bảo quản bình thường

 Cơ sở lý thuyết chọn lựa chế độ thanh trùng

Tất cả các loại thực phẩm trong tự nhiên đều bị nhiễm nhiều loại vi sinh vật, tùy thuộc vào môi trường của thực phẩm, mà mức độ nhiễm trùng và chủng loại vi khuẩn khác nhau Các sản phẩm đồ hộp vừa đầy đủ thức ăn, vừa giàu độ ẩm là môi trường rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Tùy thuộc vào môi trường, đặc biệt là độ chua của

nó, mà khả năng sống sót của vi sinh vật trong thực phẩm đồ hộp khi thanh trùng là khác nhau Vi sinh vật rất nhạy cảm với pH của môi trường chúng sống, ở môi trường

ít chua vi sinh vật bền nhiệt, khó bị tiêu diệt hơn khi thanh trùng, còn nếu thực phẩm

có độ acid lớn chúng dễ dàng bị tiêu diệt ngay cả ở nhiệt độ không lớn lắm Chính do

phản ứng rất nhạy của vi sinh vật đối với độ chua như vậy, nhiệt độ thanh trùng đồ hộp được lựa chọn dựa trên độ pH của nó

Các thực phẩm được phân chia làm 2 nhóm để lựa chọn chế độ thanh trùng: + Nhóm thực phẩm chua có pH < 4,2 (gồm tất cả các đồ hộp hoa quả như quả nước đường, mứt, nước ép quả,…), thường thanh trùng ở nhiệt độ dưới 100oC, nhưng không thấp hơn 75-800C

+ Nhóm thực phẩm ít chua có pH >= 4,2 ( gồm đồ hộp cá, thịt, sữa, rau), được thanh trùng ở nhiệt độ từ 100oC trở lên, thường hay sử dụng khoảng 112 – 1200C, đôi khi 125 – 1300C

Đôi khi vẫn gặp cách chia thực phẩm ra thành 3 nhóm: thực phẩm chua (pH < 4,2), thực phẩm hơi chua (pH = 4,2-6,0) và thực phẩm ít chua (pH > 6,0), tuy nhiên việc lựa chọn nhiệt độ thanh trùng vẫn tuân theo cách trên Ngoài ra, hiện nay một số nước đã thay thế giới hạn pH = 4,2 bằng pH = 4,5, nghĩa là các thực phẩm có pH < 4,5 thì thanh trùng ở nhiệt độ nhỏ hơn 100oC, còn thực phẩm có pH > 4,5 thì thanh trùng ở nhiệt độ từ 100oC trở lên

Theo các nghiên cứu gần đây, trong số các loại vi sinh vật có khả năng phát triển

và gây hư hỏng thực phẩm đồ hộp thì Cl botulinum là loại được quan tâm đặc biệt vì

các lý do sau: có nhiều khả năng sống sót sau thanh trùng, vừa khó phát hiện ra sự hiện diện của hư hỏng và người tiêu dùng có nhiều khả năng ăn phải dễ bị ngộ độc nhất bên cạnh đó bào tử của chúng sinh ra độc tố và tỷ lệ tử vong cao nếu ăn phải thực phẩm có chứa độc tố Các loại khác có thể dễ bị tiêu diệt hoặc nếu sống sót làm hư hỏng thực phẩm sau thanh trùng thì dấu hiệu hư hỏng cũng rõ ràng Và đồ hộp có pH < 4,5

Cl botulinum vẫn có thể phát triển và gây hư hỏng được, vì vậy ngưỡng pH = 4,5

giảm xuống đầu tiên là 4,4 sau đó còn 4,2

Các nghiên cứu cho thấy ở pH = 4,2 và độ ẩm bé hơn 0,85 thì Cl Botulinum bị

ức chế và không sản sinh ra độc tố Tuy nhiên, sự phân loại đồ hộp ra làm hai nhóm để lựa chọn chế độ thanh trùng như ở trên chỉ là gần đúng Thời gian gần đây, người ta tìm ra hàng loạt những trường hợp cần lưu ý khi chọn nhiệt độ thanh trùng:

Nước cà chua giải khát có pH = 4,0-4,5 là môi trường thuận lợi cho Cl.botulinum

phát triển và sinh độc tố Vì vậy, từ năm 1973 trở đi nước cà chua được thanh trùng ở

1200C như là đồ hộp nhóm ít chua

Nước mơ đục (nước mơ có thịt quả mịn) có pH = 3,8-3,9 cũng là môi trường

thích hợp cho Cl.botulinum phát triển, vì vậy thanh trùng phải ở nhiệt độ 1100C, hoặc hạn hữu lắm ở 1000C nếu pH < 3,8 Các loại đồ hộp sản xuất từ mơ nói chung cũng chọn nhiệt độ tương tự

Các loại đồ hộp dầm giấm (bắp cải, ớt Đà Lạt, cà chua, cà rốt, hành tây, củ dền,….) có pH trong khoảng 3,7 - 4,2 nhưng lại được thanh trùng ở 112 - 1200C, vì trong đồ hộp này có dầu và bản thân rau là thành phần ít chua, lượng giấm trộn vào rau còn chưa kịp ngấm và phân bố đều thể tích hộp trong thời gian thanh trùng

Các sản phẩm đồ hộp cà chua cô đặc có pH > 4,2 nhưng lại thường được thanh trùng ở nhiệt độ 1000C vì cà chua cô đặc không phải là môi trường thuận lợi cho Cl

botulinum và các vi sinh vật yếm khí phát triển sinh độc tố

Ngoài các trường hợp đáng lưu ý kể trên thì có thể chấp nhận sự phân chia đồ hộp thực phẩm thành hai nhóm chua và ít chua

 Các phương pháp thanh trùng đồ hộp

Để đạt được mục đích thanh trùng đồng thời đảm bảo chất lượng của đồ hộp thực phẩm, người ta sử dụng nhiều phương pháp thanh trùng khác nhau như:

 Thanh trùng bằng nhiệt

+ Nhiệt độ cao thời gian ngắn (HTST)

Hiện nay, HTST thanh trùng là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử

lý nhiệt nước ép trái cây Ví dụ, nước cam được xử lý bởi HTST ở 90-95°C trong 15 đến 30 giây [76] Và nước táo được xử lý bởi HTST ở 77-88°C trong 25 đến 30 giây [76]

+ Nhiệt độ thấp thời gian dài (LTLT)

Nước trái cây đã được thanh trùng theo bằng cách đun nóng hàng loạt ở 63-65°C trong thời gian tương đối dài [76] Phương pháp này đã được thay thế bởi xử lý nhiệt

độ cao thời gian ngắn do sự thay đổi chất lượng không mong muốn trong quá trình này

 Thanh trùng bằng chất kháng sinh

Một số chất bảo quản hóa học được sử dụng rộng rãi để tăng thêm thời hạn sử dụng của các loại nước ép trái cây và nước giải khát Chất bảo quản thường được sử dụng là kali sorbat và natri benzoat Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng chất bảo quản thực

phẩm thân thiện với môi trường an toàn và ngày càng tăng Kháng sinh tự nhiên như bacteriocins, lactoperoxidase, lá thảo mộc và các loại dầu, gia vị, chitozan và acid hữu

cơ đã cho thấy tính khả thi để sử dụng trong một số sản phẩm thực phẩm [76]

 Thanh trùng bằng tia tử ngoại

 Thanh trùng không nhiệt

Một số phương pháp thanh trùng không nhiệt đã được đề xuất trong hai thập niên qua, trong đó có áp lực thủy tĩnh cao (HHP), đồng nhất áp suất cao (HPH), điện trường xung (PEF) và siêu âm (Mỹ) Những kỹ thuật mới này cho phép nước ép trái cây kéo dài thời gian sử dụng

 Thanh trùng bằng dòng điện cao tần

 Thanh trùng bằng sóng siêu âm

 Thanh trùng bằng tia bức xạ điện ly …

Các phương pháp trên có thể sử dụng độc lập hoặc kết với nhau nhằm nâng cao hiệu quả thanh trùng, ví dụ thanh trùng bằng chất kháng sinh kết hợp nhiệt, tia tử ngoại kết hợp nhiệt……

1.4 BAO BÌ THỰC PHẨM [5]

1.4.1 Định nghĩa

Bao bì là vật chứa đựng, bao bọc thực phẩm thành đơn vị để bán Bao bì có thể bao gồm nhiều lớp bao bọc, có thể phủ kín hoàn toàn hay chỉ bao bọc một phần sản phẩm

1.4.2 Một số loại bao bì

1.4.2.1 Bao bì giấy

Ngày nay giấy chiếm hơn phân nửa tổng số nguyên liệu để làm bao bì Nhờ tiến

bộ của khoa học kỹ thuật giấy đã được xử lí để có thể tăng cường tính kháng ẩm, chống oxy hóa, kháng vi khuẩn, chống dính, khó cháy, chống thấm nước, bề mặt có độ trượt cao, độ bóng cao, chống thấm lipid

Bao bì giấy được sử dụng phổ biến bởi một số tính chất sau:

- Tính bền cơ học

- Nhẹ

- Dễ hủy, không gây ô nhiễm môi trường