Khảo sát vi bao dầu gấc bằng phương pháp sấy phun và nhỏ giọt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT

GVHD: ThS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG ThS LÊ HOÀNG DU

SVTH: NGUYỄN KHẮC QUÍ MSSV: 11116052

S K L 0 0 3 9 2 9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2015-11116052

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015

KHẢO SÁT VI BAO DẦU GẤC BẰNG

PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN VÀ NHỎ GIỌT

GVHD: Th.S ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG Th.S LÊ HOÀNG DU

SVTH: NGUYỄN KHẮC QUÍ MSSV: 11116052

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Khắc Quí

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Khảo sát vi bao dầu gấc bằng phương pháp sấy phun và nhỏ giọt

2 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Tổng quan về gấc: thành phần dinh dưỡng và hóa học của dầu gấc, giới thiệu sơ lược về các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu

- Khảo sát thông số công nghệ trong quá trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, sự

ổn định hệ nhũ tương

- Khảo sát khả năng vi gel dầu gấc qua các yếu tố: kích thước hạt, khả năng vi bao, tổn thất hoạt chất

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2015

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 20/07/2015

5 Họ tên người hướng dẫn 1: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

6 Họ tên người hướng dẫn 2:Th.S Lê Hoàng Du

Phần hướng dẫn:thông số công nghệquá trình sấy phun

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày tháng năm 2015

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

Bên cạnh đó, xin gửi lời cám ơn đến những người bạn lớp Công nghệ thực phẩm khóa 2015, cám ơn các bạn đã luôn bên trao đổi kiến thức và giúp đỡ nhau trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng tất cả tình cảm và lòng biết ơn sâu sắc xin gửi về ba mẹ, gia đình, những người đã cho em niềm tin và nghị lực trong cuộc sống và trong học tập

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2015

Nguyễn Khắc Quí

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày tháng năm 2015

Ký tên

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

TÓM TẮT KHÓA LUẬN x

MỞ ĐẦU xii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1.Cở sở lý thuyết 1

1.1.1.Khái niệm 1

1.1.2.Phân loại 1

1.1.3.Lịch sử 2

1.1.4.Vật liệu sử dụng cho công nghệ vi bao 4

1.1.4.1.Vật liệu sử dụng làm chất vỏ 4

1.1.4.2.Vật liệu sử dụng làm lõi- Dầu Gấc 10

1.1.5.Vi bao (vi cầu, microsphere) 15

1.1.6.Thành phần hạt vi bao 16

1.1.7.Quy trình 17

1.1.7.1.Tạo sương 17

1.1.7.2.Trùng hợp nhũ tương 18

1.1.7.3.Phương pháp vi bao dựa trên sấy phun 19

1.1.8.Tính chất vật liệu vi bao 19

1.2 Những kết quả nghiên cứu trong nước 22

1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 23

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Nguyên liệu 24

2.1.1 Soy protein isolate 24

2.1.2.Polysaccharide 25

2.1.2.1.Maltodextrin 25

2.1.2.2.Alginate 25

2.1.3.Dầu gấc 26

2.2.Hóa chất và thiết bị 27

2.3.Sơ đồ nghiên cứu 27

2.4.Phương pháp nghiên cứu 29

2.4.1.Khảo sát phương pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun 29

2.4.1.1.Khảo sát ảnh hưởng của hệ nhũ tương đến khả năng tạo hạt trong quá trình sấy phun………. 29

2.4.1.2.Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột và sự thay đổi màu sắc trong quá trình sấy phun 31

2.4.2.Phương pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt 32

2.4.2.1.Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dầu gấc bổ sung đến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ giọt…………. 32

2.4.2.2.Khảo sát khả năng vi bao dầu gấc sau nhỏ giọt và sấy thăng hoa 32

2.4.2.3.Xác định sự thay đổi màu sắc của sản phẩm sau quá trình sấy thăng hoa 33

2.4.2.4.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự oxy hóa của dầu gấc 34

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 35

3.1 Phương pháp vi gel sử dụng kỹ thuật sấy phun 35

3.1.1.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của hệ nhũ tương đến hiệu suất sấy phun: độ pH, độ nhớt…………. 35

3.1.2.Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi bột và thay đổi màu sắc trong quá trình sấy phun 42

3.1.2.1.Khảo sát ở mức nhiệt độ đầu vào 1400C và 1500C 42

3.1.2.2.Khảo sát ở mức nhiệt độ đầu vào 1600C và 1700C 43

3.1.2.3.Khảo sát ở dãy nhiệt độ đầu vào 1800C và 1900C 44

3.2 Phương pháp vi gel sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt 47

3.2.1.Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dầu gấc đến thời gian sấy thăng hoa mẫu sau nhỏ giọt………. 47

3.2.2.Khảo sát khả năng vi bao khi sử dụng kỹ thuật nhỏ giọt 48

3.3 Thí nghiệm sự thay đổi độ sáng hạt vi gel 50

3.4 Đánh giá khả năng oxy hóa dầu gấc 52

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) 15

Hình 1.2 Hình thái học của hạt vi bao (Microencapsulaton in the Food Industry) 16

Hình 1.3 Kỹ thuật tạo sương 18

Hình 1.4 Các bước cơ bản mô tả phương pháp trùng hợp nhũ tương(Microencapsulaton in the Food Industry) 19

Hình 1.5 Quá trình vi bao bằng phương pháp sấy phun 19

Hình 1.6 Một sản phẩm dầu gấc được sản xuất trong nước 22

Hình 2.1 Cấu tạo hóa học của alginate với β-D-mannuronic (M) và α-L-guluronic (G) 26

Hình 2.2 Các chuỗi poly-L-guluronate của alginate liên kết với nhau và cuộn

ngẫu nhiên tạo hình ruy-băng để liên kết với ion Ca2+ 26

Hình 2.3 Sơ đồ nghiên cứu toàn bộ nghiên cứu tiến hành trong bài 28

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ nhớt của các mẫu 1, 2, 3, 4, 5, 6 với các giá trị: 35

Hình 3.2 Đồ thị thể hiện độ pH của các mẫu 37

Hình 3.3 Hệ nhũ tương của 6 mẫu chuẩn bị theo tỷ lệ Bảng 2.2 39

Hình 3.4 Ảnh chụp các mẫu trước khi đem đi bảo quản lạnh 40C 40

Hình 3.5 Ảnh chụp các mẫu từ 1 đến 6 sau thời gian bảo quản 12h trong ngăn lạnh 40C 40 Hình 3.6 Mẫu chuẩn bị cho quá trình sấy phun 42

Hình 3.7 Kết quả sấy phun ở 2 mức nhiệt độ 1400C và 1500C 42

Hình 3.8 Kết quả sấy phun ở 2 dãy nhiệt độ 1600C và 1700C 43

44

Hình 3.9 Lượng bột thu được sau sấy ở dãy nhiệt độ trên 44

Hình 3.10 Sản phẩm sấy phun ở dãy nhiệt 1800C và 1900C 45

47

Hình 3.11 Mẫu hạt đã vi gel 47

Hình 3.12 Mẫu dầu gấc chứa 25ml 48

Hình 3.13 Mẫu dầu gấc chứa 30ml 48

49

Hình 3.14 Mẫu dầu gấc chứa 15ml thành phẩm 49

Hình 3.15 mẫu chụp kính hiển vi điện tử quét sau khi vi gel hạt dầu gấc bằng alginate và maltodextrin 50

Hình 3.16 Sơ đồ xác định khả năng tồn tại của dầu gấc sau thời gian 3 tuần bảo quản 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1.Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất kị nước 4

Bảng 1.2 Vật liệu dùng trong Microencapsulation của chất ưa nước 5

Bảng 1.3 Các phương pháp sử dụng trong microencapsulation (Microencapsulation in the Food Industry) 5

Bảng 1.4 Hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học trong gấc (Tuyen Chan Kha và Minh H Nguyen, 2013) 11

Bảng 1.5 Hàm lượng carotene trong gấc và một số rau quả khác (Vuong et al., 2002) 12

Bảng 1.6 Thành phần acid béo trong màng hạt gấc (Tuyen Chan Kha, Minh H Nguyen, 2013; Vuong, 2002) 14

Bảng 1.7 Chỉ tiêu thành phần dầu gấc 15

Bảng 2.1 Thành phần của các chế phẩm Soy protein 24

Bảng 2.2 Hàm lượng một số chất trong dầu gấc 27

Bảng 2.3 Tỷ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu 29

Bảng 2.4 Độ nhớt các mẫu trước khi đem sấy phun, tính giá trị trung bình theo 3 lần đo 30 Bảng 2.5 Thông số nhiệt độ đầu vào cần khảo sát trong quá trình sấy phun 31

Bảng 3.1 Độ nhớt các mẫu sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS 36

Bảng 3.2 Sự khác nhau về độ nhớt giữa các mẫu so sánh 36

Bảng 3.3 Độ pH của các mẫu trước khi đem sấy phun, đo 3 lần và lấy giá trị trung bình 37 Bảng 3.4 Khả năng tách lớp của các mẫu sau khoảng thời gian 4h, 8h, 12h khi bảo quản trong ngăn lạnh 40 C 38

Bảng 3.5 Kết quả đo độ màu của mẫu sau nhỏ giọt và sấy thăng hoa 50

Bảng 3.6 Đo độ màu của dầu gấc nguyên liệu 51 Bảng 3.7 Sự khác biệt các thông số tính toán E, L*, a*, b* giữa các mẫu sấy và dầu 51

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

PC: Protein Concentrate

PI: Protein Isolate

SPI: Soy Protein Isolate

MD: Maltodextrin

SE(M): Scanning Electron Microscope

trên những phương pháp bảo quản kỹ thuật hiện đại, chúng tôi tiến hành như sau:

Trước tiên, tiến hành tổng quan cơ sở lý thuyết về kỹ thuật vi gel sử dụng phương pháp sấy phun và nhỏ giọt Đồng thời giới thiệu về nguồn nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu này, sau khi xác định các tính chất của nguyên liệu và cách thức chuẩn bị mẫu

sử dụng trong nghiên cứu chúng tôi tiến hành khảo sát theo các bước:

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của hệ nhũ tương đến hiệu suất sấy phun: độ

pH, độ nhớt, độ ổn định của hệ sau bảo quản lạnh 40

Qua quá trình tiến hành thực nghiệm, chúng tôi thu được kết quả như sau:

- Phương pháp sấy phun không cho hiệu suất thu hồi bột cao, màu sắc hạt vi bao giảm dần khi tăng nhiệt độ từ 120÷1900C

- Một số yếu tố như độ nhớt, thời gian bảo quản trong ngăn lạnh ở 40C ảnh hưởng đến độ ổn định của hệ nhũ tương như mẫu chứa 9% khối lượng chất khô trong hệ

- Khảo sát tỷ lệ dầu gấc bổ sung vào hệ nhũ tương cho thấy lượng dầu càng nhiều

từ 15÷30ml, thời gian sấy thăng hoa một mẫu đạt độ ẩm 12.8% là khá lâu, cụ thể từ 36÷72h

- Phương pháp vi gel áp dụng kỹ thuật nhỏ giọt kết hợp sấy thăng hoa tạo ra hạt

vi bao có kích thước từ 10÷30µm, nhờ đó vẫn giữ lại màu sắc đáng kể so với mẫu dầu nguyên liệu

- Khảo sát thời gian tổn thất carotenoids trong gấc cho thấy sau ba tuần, lượng lycopen và carotenoids vẫn còn tồn tại trong mẫu vi gel

MỞ ĐẦU

1 Vấn đề

Khi chất lượng của cuộc sống được nâng cao thì nhu cầu của con người về việc sử dụng các loại thực phẩm có hoạt tính sinh học ngày càng tăng, vấn đề sức khỏe và sắc đẹp luôn được quan tâm hàng đầu Do đó, nhiều nơi tổ chức các nghiên cứu, sản xuất đa dạng thực phẩm chức năng, dược phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, tuy nhiên vấn đề kéo dài thời gian bảo quản hay nói cách khác là gia tăng tuổi thọ sản phẩm nảy sinh nhiều vấn đề Đặc biệt việc hạn chế tổn thất các hợp chất màu như carotenoids, flavonoids luôn được quan tâm

Carotenoids nhóm chất nhạy cảm với nhiệt nhưng là nguồn cung cấp giá trị dinh dưỡng và y dược cao Trong gấc nguồn carotenoids rất cao, đặc biệt là carotene và lycopene Chúng dễ nhạy cảm với nhiệt độ, oxy không khí, ánh sáng, tác nhân hóa học,…bị mất đi trong quá trình chế biến hoặc bảo quản Nhằm tăng khả năng lưu giữ chất này lâu hơn, các nhà khoa học đề xuất nhiều biện pháp như dùng màng bao, các tác nhân chất chống oxy hóa, sấy đối lưu, sấy chân không, bảo quản lạnh Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng kỹ thuật sấy phun và nhỏ giọt dựa trên những nguyên vật liệu mới không chỉ duy trì thời gian bảo quản các hoạt chất trong gấc lâu hơn mà còn mở ra triển vọng tạo

ra nguồn nguyên liệu đa dạng trong ngành vi bao thực phẩm

2 Mục tiêu

- Đa dạng hóa các phương pháp bảo quản dầu gấc

- Nghiên cứu các phương pháp tạo hạt khác nhau sấy phun, nhỏ giọt

- Chọn ra những tỷ lệ tối ưu của chất bao làm tăng hiệu suất bảo quản carotenoids

- Xây dựng các thông số thích hợp: nhiệt độ, tốc độ dòng nhập liệu

3 Nội dung đề tài

- Tổng quan về gấc: thành phần dinh dưỡng và hóa học của dầu gấc, giới thiệu sơ lược về các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu

- Khảo sát thông số công nghệ trong quá trình sấy phun: nhiệt độ đầu vào-đầu ra, sự

- Đưa ra những bàn luận, mở rộng vấn đề

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết:

- Tìm kiếm, tổng hợp, phân tích các bài báo khoa học trong và ngoài nước có liên quan

- Trao đổi các vấn đề, khó khăn và hướng đi với các chuyên gia, thầy cô

Nguyên cứu thực tiễn:

- Tiến hành làm thực nghiệm để thu thập thông số, xử lý kết quả có được

- Đề xuất lối đi mở rộng cho công nghệ vi bao

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

5.1 Ý nghĩa khoa học

Gấc là loại quả chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao, những hợp chất này chủ yếu trong lớp màng đỏ bao quanh hạt gấc Màu đỏ và vàng cam cho thấy sự hiện diện cao của nhóm carotenoids đặc biệt là carotene và lycopen Carotenoids có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm, nâng cao hệ miễn dịch và nhiều công dụng khác Quả gấc từ xưa được người dân sử dụng trong bữa ăn hằng ngày, từ công dụng tuyệt vời của gấc, các nhà nghiên cứu nỗ lực đưa nó vào quy trình công nghiệp tạo ra những sản phẩm nguồn dinh dưỡng cao và phổ biến mọi nơi Đáp ứng nhu cầu trên, các nghiên cứu nhiều vật liệu mới

có thể vi bao dầu gấc và tính chất phù hợp đang được nghiên cứu rộng rãi Với mục tiêu vận dụng những phương pháp vi bao như sấy phun, vi gel,…để duy trì, bảo vệ và phát huy tiềm năng của loại quả này

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài phát triển nhằm phục vụ công việc nghiên cứu trong lĩnh vực bảo quản và lưu giữ các chất có hoạt tính sinh học trong gấc, tạo tiền đề cho quá trình ứng dụng sản phẩm vào đời sống dễ dàng hơn, đưa sản phẩm đến tay người tiêu dùng thật tiện lợi và đơn giản trong sử dụng Đề tài cũng tăng kiến thức trong lĩnh vực vi bao nguồn nguyên liệu tự nhiên sản xuất ra các sản phẩm khác tương tự, tránh lãng phí nguồn thực phẩm quý

Những vật liệu làm nên lớp vỏ vi bao thường là không hòa tan và không phản ứng với phần lõi bên trong Lớp vỏ chiếm khoảng 1÷80% khối lượng của các viên nang siêu nhỏ Vỏ của vi nang có thể làm từ các vật liệu các loại đường, gums, protein, polysccharides tự nhiên và biến đổi, chất béo, sáp và polymers tổng hợp (Gibbs et al., 1999)

Vi bao được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dược phẩm, hóa chất, thực phẩm và nông nghiệp Công nghệ vi bao phát triển nhằm bảo vệ thành phần bên trong tránh tiếp xúc với các yếu tố bên ngoài như oxi, nhiệt độ, ánh sáng Công nghệ này còn giúp giảm (hạn chế) mùi và màu sắc không mong muốn của vật liệu, tăng hiệu suất sản phẩm

1.1.2 Phân loại

Người ta phân vi bao thành 2 loại: vi nang (microcapsules) và vi cầu (microspheres) Các nhóm dựa trên các phương pháp sử dụng để sản xuất các vật liệu Loại thứ nhất, các microcapsule, được đặt tên như vậy bởi vì nó đã được xác định rõ hình thái học vỏ lõi Nang siêu nhỏ được tạo ra theo truyền thống chỉ bằng phương thức hóa, hình thành trong một bồn chứa đầy chất lỏng hoặc bình phản ứng dạng ống (Thies et al, 1996) Loại thứ hai, các microsphere, được hình thành cơ học, thông qua một quá trình tạo sương hoặc quá trình nghiền, nhờ đó mà các hoạt chất được giải ngân trong ma trận Ngoài ra, còn có những phương pháp lai của 2 loại trên, trong đó một hạt nền có thể được bọc trong lớp vỏ có hình thái học