Nghiên cứu ứng dụng bột trà xanh matcha sản xuất thực phẩm chức năng

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lịch sử vấn đề cần nghiên cứu Những năm gần đây, nhờ thành tựu công nghệ sinh học, số nước tạo loại thực phẩm thuốc (alicaments) hay gọi thực phẩm chức (functional food) Các nước Tây Âu gọi dược phẩm dinh dưỡng (nutraceutics) hay thực phẩm bổ sung dinh dưỡng (food suplement), Trung Quốc gọi thực phẩm bổ dưỡng bảo vệ sức khoẻ Các loại thực phẩm nằm ranh giới thức ăn thuốc chữa bệnh Thức ăn không đảm bảo đủ calo, ngon, sạch, mà phải chứa hoạt chất sinh học tự nhiên cần cho sức khoẻ sắc đẹp, không điều khiển hoạt động chức phận thể, tạo cho người khả miễn dịch cao, chống lão hoá, tăng tuổi thọ, mà giúp người phòng chống số bệnh, kể ung thư Công ty Sakyo - Nhật Bản đưa thị trường loại thức ăn “làm đẹp” (cosmetic food) nhiều sản phẩm kỳ diệu khác như: Đồ uống có ga cho người có nhiều axit huyết áp cao; chế phẩm từ vây cá mập làm tăng khả miễn dịch cho thể; chế phẩm từ thịt rùa có khả chống tai biến mạch máu não Các chế phẩm chống ôxy hoá, chống lão hoá phong phú, bào chế từ HCSH selen hữu cơ, carotenoid, vitamin A, C, E, alinxin, zingerol Trên thị trường có không loại thực phẩm chức Trung Quốc như: Hải văn huyết nguyên (chế biến từ ốc vằn), Tinh hoa phục dịch (dung dịch uống từ hoạt chất có cấu trúc phân tử 1-6 fructose diphotphat) … Ngoài xuất số loại thực phẩm chức nhập từ Pháp Hàn Quốc Ribozinc, Stimol, Belaf cung cấp cho thể nguồn bổ sung vitamin, khoáng chất Các nước phát triển có xu hướng ưa chuộng thực phẩm chức dùng thuốc, theo quan điểm phòng bệnh chữa bệnh Chính vậy, đa số tập đoàn sản xuất thuốc chuyển sang sản xuất thực phẩm chức tìm đối tượng tiêu thụ lớn Đối với nước ta nay, việc nghiên cứu tạo chế phẩm thực phẩm chức với phương châm “công nghệ cao, sắc cổ truyền” hướng nghiên cứu lý thú có lợi thế, lẽ mạnh tài nguyên sinh học nhiệt đới có kho tàng kinh nghiệm phong phú y học dân tộc: sử dụng bột cóc làm thuốc chống bệnh còi xương cho trẻ em, sử dụng côn trùng động vật rừng với mục đích bổ dưỡng làm thuốc chữa bệnh, sử dụng nhiều loại sản phẩm biển có giá trị dinh dưỡng cao, dược liệu quý có tác dụng “hồi xuân cường lực, cải lão hoàn đồng” “nhất yến sào, nhì bào ngư”, ăn “Bát trân” gồm loại hải sản quý phục vụ bữa yến tiệc cung đình xưa Gần đây, số thực phẩm chức Việt Nam sản xuất sở ứng dụng công nghệ sinh học để nâng cấp công nghệ cổ truyền, đưa thị trường nhằm phục vụ nội tiêu xuất Đó Pantocrin từ nhung hươu Việt Nam, rượu Tam xà, rượu Tắc kè, rượu Hải sâm Một số sản phẩm từ tài nguyên sinh vật rừng biển sản xuất dạng viên nang, viên nén, dung dịch uống Các chế phẩm nhuận gan, lợi mật, tạo máu, dưỡng não, sáng mắt, tăng cường sinh lực, phòng chống ung thư người tiêu dùng ưa thích Bột trà xanh Matcha Nhật Bản sản phẩm làm từ loại trà Tencha – loại trà che kín, tránh ánh nắng mặt trời thời gian dài trước thu hoạch làm cho trà có màu xanh đậm Matcha nhà sư sử dụng cách 800 năm làm trà lúc thiền ngày xem lọai trà tốt nhất, có giá trị Nhật Rất nhiều người tiêu dùng ngày có xu hướng dùng trà ngành công nghiệp thực phẩm củng có chiều hướng đưa Matcha vào lọai thực phẩm có mùi vị trà xanh Các công ty sản xuất kem, kẹo chocolate đầu bếp tiếng sản xuất kem matcha, nấm trueffel matcha, chocolate matcha Matcha có tác dụng tốt với thể chất tinh thần, giảm nguy gây ung thư, làm đẹp da, tăng cường trí nhớ… [10], [11] Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng bột trà xanh Matcha sản xuất thực phẩm chức hướng nghiên cứu có tính thực tiễn, nhằm đa dạng hoá sản phẩm, tạo hương vị đặc trưng, lạ cho sản phẩm có lợi ích cho sức khoẻ người 1.1.1 Những nghiên cứu nước Bột trà xanh Matcha nghiên cứu nhiều nước ngoài, chủ yếu nghiên cứu xác định thành phần lợi ích Matcha 3 - Năm 2003, David J Weiss and Christopher R Anderton thực nghiên cứu cách xác định hàm lượng catechin Matcha phương pháp sắc ký điện động, kết cho thấy lượng EGCG Matcha cao gấp 137 lần lượng EGCG trà xanh Trung Quốc [12] - Năm 2007, D S Barbosa nghiên cứu vai trò hợp chất polyphenol trà xanh sức khoẻ người Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng trà xanh thường xuyên có nhiều lợi ích số bệnh xơ vữa động mạch ung thư [21] - Năm 2008, nhóm nhà khoa học Takashi Kuzuhara, Masami Suganuma and Hirota Fujiki nghiên cứu thành phần catechin trà xanh có tác dụng ngăn ngừa bệnh ung thư [22] - Năm 2009, nhóm nhà khoa học Nhật Bản gồm Noriko Yamabe, Ki Sung Kang, Jong Moon Hur, and Takako Yokozawa nghiên cứu tác dụng Matcha việc diễn tiến hư hại thận gan thử nghiêm chuột bị bệnh tiểu đường loại Kết cho thấy Matcha bảo vệ chống lại huỷ hoại gan thận nhờ làm giảm glucose, chất béo lượng cholesterol huyết gan hoạt động chống oxy hoá [13] 1.1.2 Những nghiên cứu nước Hiện nhà khoa học Việt Nam chưa có nghiên cứu bột trà xanh Matcha Việc nghiên cứu nguyên liệu bổ sung để sản xuất bánh bích quy nhà khoa học nhà máy bánh kẹo thực nước: - Kỹ sư Lê Hồ Diễm Chi Nguyễn Thị Dung thực đề tài “Thử nghiệm sản xuất bánh biscuit có bổ sung khoai lang công ty cổ phần chế biến thực phẩm Kinh Đô”, chuyển giao cho công ty cổ phần thực phẩm Kinh Đô [1] - Năm 2008, TS Lại Mai Hương (ĐH Bách Khoa TP.HCM) "Nghiên cứu công nghệ chế biến bã đậu nành tạo chế phẩm dinh dưỡng giàu chất xơ" Nghiên cứu cho thấy, bã đậu nành qua xử lý kỹ thuật thay 10-15% bột mì sản xuất bánh quy, bánh mì Đồng thời, làm cho bánh giàu chất xơ, thành phần dinh dưỡng cần thiết cho thể [5] 1.2 Tính cấp thiết đề tài Các nhà khoa học giới dự báo rằng: Thức ăn người kỷ XXI thực phẩm chức Các hoạt chất mà thực phẩm chức mang lại cho người vị thuốc quý, giúp người phòng chữa bệnh, kể bệnh hiểm nghèo Hiện nay, nhiều nước giới, sản xuất thực phẩm chức trở thành ngành công nghiệp mang lại lợi nhuận kếch xù Ví Mỹ, nhà công nghiệp thực phẩm người nhạy bén sản xuất thực phẩm, đặc biệt thực phẩm chức cho trẻ nhỏ, với doanh thu hàng năm lên tới 30 tỷ đô-la Việc nghiên cứu ứng dụng thực phẩm chức thực góp phần mở rộng phát triển khoa học dinh dưỡng tương lai Khoa học công nghệ chế biến thực phẩm ngày phát triển, có khả nghiên cứu sản xuất nhiều loại thực phẩm chức phục vụ đời sống, cải thiện sức khoẻ, nâng cao tuổi thọ, cải thiện bệnh mãn tính, ngăn ngừa ung thư… Bằng cách bổ sung thành phần có lợi lấy bớt thành phần có lợi, người sản xuất nhiều loại thực phẩm chức theo công thức định phục vụ cho đời sống Hiện nay, thị trường nước ta xuất nhiều thực phẩm chức nước giới Việt nam sản xuất: sản phẩm Antiox, Detox, Nutrimax, Lifepac seniour, Nature Tan… Công ty Vision – International People Group, sản phẩm Trung quốc, Pháp, Hàn Quốc… Hải văn huyết nguyên, Tinh hoa phục dịch, Dung dịch cường lực sĩ, Viên nang ngự lộc tinh, chế phẩm Khang Thai,Ribozinc, Stimol, Belaf , loại bánh dinh dưỡng, sữa Công ty Bánh kẹo Biên Hoà, nhà máy Bánh kẹo Quảng Ngãi, hãng Vinamilk, Dutch Lady…,sản phẩm Teamex chứa EGCG Công ty Cổ phần dược phẩm Imexpharm Bột trà xanh Matcha Nhật sản phẩm chứa nhiều chất có lợi cho sức khoẻ, chứa chất EGCG ngăn ngừa ung thư, chất ống oxy hoá, bảo vệ da, ổn định huyết áp, xoa dịu vết thương da…Với tác dụng đến sức khoẻ người mà Matcha mang lại, việc nghiên cứu tìm quy trình sản xuất thực phẩm chức có bổ sung Matcha có hương vị lạ, màu sắc đặc trưng, có lợi cho sức khoẻ người tiêu dùng nhằm đa dạng hoá sản phẩm, tăng lực cạnh tranh sản phẩm thị trường cần thiết Vì chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng bột trà xanh Matcha sản xuất thực phẩm chức năng” 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3.1.Ý nghĩa khoa học đề tài - Xác định số thành phần hóa học bột Matcha - Đánh giá ảnh hưởng bột Matcha đến chất lượng cảm quan số loại thực phẩm 1.3.2.Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Đa dạng hoá sản phẩm thực phẩm - Tạo sản phẩm chức lạ, có lợi cho sức khoẻ người - Mở ứng dụng cho chè ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng - Bột trà xanh Matcha mua Cửa hàng Hachi hachi – TP Hồ Chí Minh - Một số sản phẩm bánh quy, bánh mì, kem bánh 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp vật lý Các phương pháp xác định độ ẩm, độ xốp 2.2.2 Phương pháp hoá học – hoá lý - Xác định hàm lượng tanin: Dùng pipet hút xác 10ml dung dịch A cho vào bát sứ trắng dung tích lít, thêm 750ml nước cất 10ml dung dịch thị Indigocacmin 0,1% 10ml H2SO4 1/4, chuẩn độ dung dịch KMnO4 0,1N khuấy mạnh đũa thuỷ tinh Chuẩn độ với tốc độ giọt/s xuất màu vàng xanh (màu hỗn hợp bát sứ biến đổi từ xanh qua xanh xám, xanh ánh, vàng xanh Muốn có kết xác cần chuẩn độ - mẫu điều kiện Chuẩn độ mẫu trắng (thay 10ml dung dịch A 10ml nước cất) 6 Tính kết quả: Hàm lượng % Tanin theo chất khô trà tính theo công thức: (a - b).V2 0,00487.100 X= V 1.w Trong đó: + a: Thể tích KMnO4 0,1N dùng để chuẩn độ mẫu dung dịch nước trà, ml + b: Thể tích KMnO4 0,1N dùng để chuẩn độ mẫu trắng, ml + V1: Thể tích dung dịch A: V2 = 1000ml + w: Lượng chất khô trà mẫu ban đầu - Xác định hàm lượng polyphenol tổng: Nguyên tắc: Thuốc thử Folin – ciocalteau (là hỗn hợp muối phức polyphosphotungstatemolydate) nhạy chất khử, có mặt hợp chất polyphenol môi trường kiềm nhẹ bị khử thành sản phẩm phức moydenium-tungsten có màu xanh lam Cường độ màu hỗn hợp tỷ lệ thuận với hàm lượng polyphenol dung dịch Căn vào cường độ màu đo máy so màu bước sóng 660nm đồ thị chuẩn axit gallic với thuốc thử xác định hàm lượng polyphenol mẫu nghiên cứu - Xác định hàm lượng EGCG phương pháp sắc ký lỏng cao áp - Xác định hàm lượng clorophyl phương pháp so màu Nguyên tắc: clorophyl chiết acetone 85%, hoà với etyl ete, sau rửa nước, đo độ hấp thụ chiết xuất 660 nm 642,55 nm để phân biệt clorophyl tổng với thành phần Lấy 1g mẫu bổ sung 0,05g CaCO3 50 ml aceton 85% Lọc qua phểu có giấy lọc dày Phần cặn sau lọc tiếp tục rửa aceton, sau rửa etyl ete Phần dịch lọc làm đầy vào bình định mức 100 ml aceton 85% Hút 25 ml mẫu pipet hoà với 25 ml etyl ete, lắc 10 – 15 phút Chiết xuất ete làm đầy đến 50 ml dietylete Lấy phần lọc qua Na 2SO4 khan vào cuvet Đo độ hấp thụ 660 nm 642,5 nm Sử dụng mẫu đối chứng etyl ete khan 7 Kết quả: Clorophyl tổng: W = 7,12A1 + 16,8A2 mg/l Clorophyl a: Wa = 9,93A1 – 0,777A2 mg/l Với A1, A2: bước song 660 nm 642,5 nm 2.2.3 Phương pháp cảm quan - Sử dụng phương pháp điều tra thị hiếu - Phương pháp mô tả 2.2.4 Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xác định thành phần bột Matcha, đưa quy trình sản xuất sản phẩm thực phẩm chức loại chưa có mặt thị trường với hương vị lạ đặc trưng bột trà xanh, có tác dụng chữa bệnh, lợi cho sức khoẻ người 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu nguyên liệu bột mỳ mua Quảng Ngãi, bột trà xanh matcha sản xất Nhật mua TP Hồ Chí Minh - Nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm sản xuất thử nhà máy NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.1.1 Giới thiệu bột trà xanh Matcha 4.1.2 Tổng quan thực phẩm chức 4.1.3 Tổng quan quy trình phát triển sản phẩm 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 4.2.1 Phân tích thành phần hoá học bột Matcha 4.2.1.1 Xác định độ ẩm 4.2.1.2 Xác định hàm lượng tanin 4.2.1.3 Xác định hàm lượng polyphenol tổng 4.2.1.4 Xác định hàm lượng EGCG phương pháp sắc ký lỏng cao áp 4.2.1.5 Xác định hàm lượng clorophin phương pháp so màu 4.2.2 Đánh giá sơ bộ, xác định ngưỡng nhận biết, thay đổi tích chất cảm quan số sản phẩm (bánh mì, bánh quy, kem bánh) bổ sung Matcha - Về màu sắc - Mùi vị - Mức độ ưa thích sản phẩm 4.2.3 Nghiên cứu khả ổn định màu clorophyl trình sản xuất sản phẩm 4.2.4 Xây dựng quy trình sản xuất sản phẩm bổ sung bột Matcha 4.2.5 Phân tích thành phần sản phẩm có bổ sung bột trà xanh Matcha 4.2.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm: nghiên cứu thị hiếu người tiêu dùng sản phẩm DỰ KIẾN TIẾN ĐỘ NGHIÊN CỨU Thời gian Tháng 10/2010 Tháng 11/ 2010 Tháng 12/2010 – 3/2011 Tháng 4/2011 Tháng 5/2011 Tháng 6/ 2011 Chi tiết công việc Xây dựng đề cương Chuẩn bị tổng quan tài liệu, phòng thí nghiệm, hóa chất, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm Xây dựng mô hình thực nghiệm Xác định thành phần Matcha Đánh giá sơ bộ, xác định ngưỡng nhận biết số sản phẩm bổ sung Matcha Lựa chọn quy trình sản xuất sản phẩm Xử lý số liệu, viết hoàn thiện đề tài Bảo vệ luận văn CHUẨN BỊ HOÁ CHẤT VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 6.1 Địa điểm nghiên cứu: - Phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Hóa, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng - Nhà máy bánh kẹo Quảng Ngãi 6.2 Hóa chất: H2SO4, KMnO4, ete etylic, thị Indigocacmin 0,1%, acetone, ete etyl, CaCO3 số hoá chất khác 9 6.3 Máy móc thiết bị: Máy phân tích độ ẩm, cân phân tích, máy so màu, thiết bị nhào trộn, thiết bị tạo hình, thiết bị nướng bánh, HPLC số dụng cụ phục vụ cho thí nghiệm DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [ 10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] Tiếng Việt KS Lê Hồ Diễm Chi Nguyễn Thị Dung, Thử nghiệm sản xuất bánh biscuit có bổ sung khoai lang công ty cổ phần chế biến thực phẩm Kinh Đô, Đại học Lạc Hồng TS Nguyễn Hoàng Dũng (2005), Giáo trình Thực hành đánh giá cảm quan, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh TS Trương Thị Minh Hạnh, Giáo trình Công nghệ sản xuất đường – bánh kẹo, Đại học Bách khoa Đà nẵng TS Trương Thị Minh Hạnh, Thí nghiệm đường – bánh - kẹo, Đại học Bách khoa Đà nẵng TS Lại Mai Hương (2008), Nghiên cứu công nghệ chế biến bã đậu nành tạo chế phẩm dinh dưỡng giàu chất xơ, Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh PGS TS Nguyễn Thọ, Thí nghiệm công nghệ thực phẩm, Hà Duyên Tư (2006), Kỹ thuật phân tích cảm quan thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5909:1995, Bánh bích quy – Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4359:2008, Bột mì Tiếng Anh August H.Wald (2008), Green Tea Health with Matcha recipes, Tierra Verde Publishing New tastes in Green Tea, a novel flavor for familiar drinks dishes, and desserts Natalie Ohanessian (2009), Developing A Green Tea Based Natural Energy Drink, California Polytechnic State University Noriko Yamabe, Ki Sung Kang, Jong Moon Hur, and Takako Yokozawa (2009), “Matcha, a Powdered Green Tea, Ameliorates the Progression of Renal and Hepatic Damage in Type Diabetic OLETF Rats”, Journal of Medicinal Food, 12(4): 714-721 David J Weiss and Christopher R Anderton (2003), “Determination of catechins in matcha green tea by micellar electrokinetic chromatography”, Journal of Chromatography A, Pages 173-180 C.M Ajila, K Leelavathi and U.J.S Prasada Rao (2008), “Improvement of dietary fiber content and antioxidant properties in soft dough biscuits with the incorporation of mango peel powder”, Journal of Cereal Science, Pages 319-326 M.L Sudha, R Vetrimani and K Leelavathi (2007), “Influence of fibre from different cereals on the rheological characteristics of wheat flour dough and on biscuit quality”, Food Chemistry, Pages 1365-1370 10 [17] Duncan Manley (2000), Technology of biscuits, crackers and cookies, Woodhead Publishing Limited, England [18] R Sai Manohar and P Haridas Rao, “Feasibility of use of buckwheat flour as an ingredient in ginger nut biscuit formulation”, European Food Research and Technology, Pages 181-185 [19] Anupama Misra and Kalpana Kulshrestha, “Potato flour incorporation in biscuit manufacture”, Plant Foods for Human Nutrition , Pages 1-9 [20] P.I Akubor and M.U Ukwuru (2003), “Functional properties and biscuit making potential of soybean and cassava flour blends”, Plant Foods for [2 Human Nutrition 1] D S Barbosa (2007), “Green Tea Polyphenolic Compounds and Human Health”, Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, pages 407-413 [22] Takashi Kuzuhara, Masami Suganuma and Hirota Fujiki (2008), “Green tea catechin as a chemical chaperone in cancer prevention”, Cancer Letters, [23] pages 12-20 http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_15_163/ai_100485724/, [24] 29 Sep, 2010 http://zenmatchatea.com/ Hướng dẫn khoa học Đà Nẵng, ngày tháng năm 2010 Học viên thực TS ĐẶNG MINH NHẬT NGUYỄN THỊ PHƯƠNG TÂM ... [10], [11] Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng bột trà xanh Matcha sản xuất thực phẩm chức hướng nghiên cứu có tính thực tiễn, nhằm đa dạng hoá sản phẩm, tạo hương vị đặc trưng, lạ cho sản phẩm có lợi ích... đa dạng hoá sản phẩm, tăng lực cạnh tranh sản phẩm thị trường cần thiết Vì chọn đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng bột trà xanh Matcha sản xuất thực phẩm chức năng 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề... trình sản xuất sản phẩm bổ sung bột Matcha 4.2.5 Phân tích thành phần sản phẩm có bổ sung bột trà xanh Matcha 4.2.6 Đánh giá cảm quan sản phẩm: nghiên cứu thị hiếu người tiêu dùng sản phẩm DỰ