Tạp chí Khoa học – Đại học Huế ISSN 1859-1388 Tập 121, Số 7, 2016, Tr 111-120 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRONG SẢN XUẤT BỘT CHÙM NGÂY Nguyễn Thị Thùy Minh, Nguyễn Văn Huế, Hồ Sỹ Vương, Nguyễn Đức Chung* Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế Tóm tắt: Chùm ngây loại trồng phổ biến Nam Á nước phát triển vùng nhiệt đới cận nhiệt đới khả thích nghi tốt với thời tiết nóng tiềm hạn chế tình trạng suy dinh dưỡng giới Mục tiêu nghiên cứu tạo sản phẩm bột từ chùm ngây dễ dàng cho bảo quản, pha thành thức uống hay thêm vào công thức chế biến số sản phẩm thực phẩm Chúng khảo sát ảnh hưởng phương pháp sấy, nhiệt độ sấy thời gian sấy đến chất lượng bột chùm ngây Các tiêu sử dụng làm sở lựa chọn phương pháp điều kiện sấy độ ẩm, độ Hue, tỷ lệ vitamin C sau trình sấy Kết nghiên cứu đưa thông số kỹ thuật thích hợp cho trình sấy bao gồm phương pháp sấy chân không, nhiệt độ sấy 50O C , thời gian sấy 180 phút Một số thành phần hóa học bột phân tích với hàm lượng protein chiếm 29,86%, lipid chiếm 2,15% hàm lượng vitamin C lại 0,0267% Từ khóa: Chùm ngây, điều kiện sấy, độ Hue, phương pháp sấy chân không Đặt vấn đề Chùm ngây có danh pháp khoa học Moringa oleifera L thuộc họ chùm ngây (Moringaceae), loài thực vật thân gỗ trồng phổ biến khu vực Nam Á Ngày nay, chùm ngây trồng, khai thác sử dụng nhiều nơi giới mang lại giá trị dinh dưỡng giá trị kinh tế cao Hàm lượng chất dinh dưỡng rau chùm ngây cao nhiều so với loại rau khác Đặc biệt có chứa đầy đủ axit amin thiết yếu cho thể mà loại rau cung cấp đủ Ngoài chứa nhiều vi chất dinh dưỡng chất chống oxy hóa, chất kháng ung thư mà loại rau khác [1] Vì vậy, chùm ngây dần trở thành ăn hàng ngày gia đình Bên cạnh việc sử dụng chùm ngây để nấu canh, trộn hay xào chung với loại thực phẩm khác, chùm ngây sử dụng phổ biến dạng trà dạng bột để phối trộn nhằm tạo sản phẩm thực phẩm bổ sung dinh dưỡng cho người sử dụng cách nhanh chóng hiệu Tuy nhiên, chưa có công bố khoa học nghiên cứu trình chế biến sản phẩm từ chùm ngây Việt Nam Nhằm khảo sát đưa thông số công nghệ thích hợp cho quy trình chế biến bột từ chùm ngây, tiến hành khảo sát ảnh hưởng phương pháp chế độ sấy đến số tiêu chất lượng sản phẩm bột chùm ngây Từ đề xuất quy trình công nghệ sản xuất giúp trì màu sắc tự nhiên hàm lượng dinh dưỡng có chùm ngây *Liên hệ: nguyenducchung@huaf.edu.vn Nhận bài: 10-4-2016; Hoàn thành phản biện: 22-4-2016; Ngày nhận đăng: 25-4-2016 Nguyễn Thị Thùy Minh CS Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng Tập 121, Số 7, 2016 Lá chùm ngây tươi sử dụng nghiên cứu thu mua số vườn trồng Thừa Thiên Huế Lá lựa chọn có màu xanh đậm, không vàng, không già non không bị bệnh đốm Lá sau thu mua rửa sạch, để trước tiến hành nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp bố trí thí nghiệm Bột Chùm ngây sản xuất theo quy trình dự kiến sau: Lá chùm ngây Rửa sạch, để Sấy Để nguội Xay Rây Bột thành phẩm - Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp sấy đến chất lượng nguyên liệu Mẫu chùm ngây sau thu hoạch rửa sạch, để Sau tiến hành khảo sát ảnh hưởng hai phương pháp sấy sấy tiếp xúc sấy chân không đến độ ẩm vật liệu sấy đạt 7,5% dừng lại Theo nghiên cứu hàm lượng dinh dưỡng bột chùm ngây công bố năm 2015 Zaku cộng sự, độ ẩm thích hợp để bảo quản đóng gói thuận lợi [8] Việc lựa chọn phương pháp sấy dựa vào biến đổi độ ầm theo thời gian màu sắc sản phẩm - Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến chất lượng bột thành phẩm Lá nguyên liệu sấy mức nhiệt độ: 45O C, 50O C, 55O C, 60O C phương pháp sấy thích hợp chọn thí nghiệm Nhiệt độ thời gian sấy xác định dựa vào biến đổi độ ầm theo thời gian, màu sắc tỷ lệ vitamin C sau sấy Bột thành phẩm sấy phương pháp chế độ sấy lựa chọn phân tích số tiêu chất lượng độ màu, hàm lượng vitamin C, hàm lượng protein, lipid Phương pháp phân tích - Độ ẩm: tiêu quan trọng dùng để đánh giá chất lượng cảm quan khả bảo quản sản phẩm bột chùm ngây [5] Độ ẩm sản phẩm khảo sát cách cân trọng lượng nguyên liệu trước sau sấy khô 105O C đến khối lượng không đổi, từ tính phần trăm nước có nguyên liệu [3] Khảo sát độ ẩm trước sau sấy giúp xác định thời gian thích hợp để ngừng trình sấy - Độ màu: tiêu phản ánh giá trị cảm quan sản phẩm bột chùm ngây Độ màu xác định máy đo quang phổ NF333 hãng Nippon Densoku, Nhật Bản sản xuất - Vitamin C: lượng vitamin C có thực phẩm thực phương pháp chuẩn độ, dựa vào hàm lượng Iod bị khử để xác định hàm lượng vitamin C Mẫu chùm ngây có khối lượng m(g) nghiền nhỏ cối sứ với 5ml HCl 5%, nghiền kĩ, cho vào bình định 112 Jos.hueuni.edu.vn Tập 121, Số 7, 2016 mức dẫn đến vạch 50 ml nước cất (V1) Tiến hành khuấy đều, lấy 20 ml dịch nghiền (V2) cho vào bình nón dung tích 100 ml, chuẩn độ dung dịch iod 0,01N (V) có tinh bột làm thị màu đến màu xanh [2] Hàm lượng vitamin C (%) tính theo công thức: X (%) V *V1 * 0,00088 *100 V2 * m - Phương pháp sấy: Sau rửa nguyên liệu làm sơ bộ, chùm ngây sấy phương pháp sấy sấy tiếp xúc sấy chân không nhiệt độ 50O C Việc lựa chọn phương pháp sấy dựa vào độ ẩm màu sắc sau sấy Chúng tiếp tục khảo sát với mốc nhiệt độ 45 – 60O C (bước nhảy 5OC) sau chọn phương pháp sấy - Protein: Hàm lượng protein xác định phương pháp Kjeldahl - Lipid: lipid tổng số xác định phương pháp Soxhlet - Tỷ lệ chất hòa tan số quan trọng chất lượng bột thành phẩm Tỷ lệ xác định phương pháp chưng cất theo TCVN 5252:1990 Mẫu Chùm ngây có khối lượng m(g) cho vào cốc thủy tinh có dung tích 300ml Đổ 100ml nước cất đun sôi vào bình Tiếp tục đun phút Cho dung dịch vừa đun vào bình định mức có dung tích 200ml (B) Dùng nước cất rửa cốc cho nốt vào bình đong Làm nguội đến 20O C vòi nước Cho thêm nước cất vào đến vạch định mức Lắc Để lắng Lọc giấy lọc qua bình khác Dùng pipet 25ml hút nước trích ly (G) lọc vào chén sứ biết khối lượng, làm bay bình cách thủy đến khô Mang sấy chén sứ có chất tan tủ sấy nhiệt độ 90 - 95O C 30 phút Làm nguội bình hút ẩm cân để tính khối lượng chất tan (A) Tỷ lệ chất hòa tan nước (%) tính theo công thức: 𝐴×𝐵×100 X= (với b độ ẩm mẫu mang phân tích) [2] 𝐺×𝑚×(1−0.01𝑏) Phương pháp xử lý số liệu Các thí nghiệm nghiên cứu thực với lần lặp lại Số liệu đo lưu trữ quản lý bẳng phần mềm Excel (Microsoft Office) xử lý thống kê phần mềm Minitab x16 Kết thảo luận 3.1 Một số tiêu hóa - lý nguyên liệu Lá chùm ngây tươi trước đưa vào nghiên cứu phân tích số thành phần hóa học vật lý hàm lượng nước, protein tổng số, hàm lượng lipid Kết thể bảng 113 Nguyễn Thị Thùy Minh CS Tập 121, Số 7, 2016 Kết bảng cho thấy, chùm ngây tươi có độ ẩm 76,27%, 8,08% protein, 1,67% lipid, 239mg% vitamin C Các tiêu dinh dưỡng nghiên cứu sai khác không đáng kể với kết công bố năm 2009 Melanie cộng [6] Bảng Một số tiêu lý hoá chùm ngây Thành phần Giá trị Thành phần Giá trị Độ ẩm (%) 76,27 ± 0,192 Lipid (%) 1,67 ± 0,034 Protein (%) 8,082 ± 0,015 Vitamin C (mg%) 239 ± 0,018 3.2 Ảnh hưởng phương pháp sấy đến thay đổi độ ẩm theo thời gian Trong trình sấy rau quả, số phản ứng lý hóa, hóa sinh xảy nguyên liệu làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Những biến đổi phản ứng tạo màu melanoidin, phản ứng oxy hóa, phân hủy vitamin, đặc biệt vitamin C nhiệt độ 50O C, hay gây biến tính protein nhiệt độ 60O C Trong đó, thành phần quercetin có tác dụng chống oxy hóa cao, bị phân hủy nhiệt độ 45O C trạng thái tự do, bền nhiệt độ cao tồn dạng liên kết nguyên liệu thực phẩm [4],[7] Vì vậy, chọn nhiệt độ sấy 50O C để khảo sát lựa chọn phương pháp sấy (sấy tiếp xúc sấy chân không) thích hợp để sấy chùm ngây Việc lựa chọn phương pháp sấy dựa giảm độ ẩm (đến 7,5%) màu sắc Độ ẩm đo sau 30 phút suốt trình sấy, màu sắc đo sau kết thúc trình sấy Kết thể hình Hình Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian phương pháp sấy khác Kết khảo sát biến đổi độ ẩm theo thời gian hai phương pháp sấy (hình 1) cho thấy mức độ tốc độ giảm hàm ẩm nguyên liệu phương pháp sấy chân không nhiều nhanh so với phương pháp sấy tiếp xúc sấy nhiệt độ 50O C Độ ẩm 114 Jos.hueuni.edu.vn Tập 121, Số 7, 2016 nguyên liệu giảm từ 76,27% xuống mức 6,59% sau 180 phút 4,02% sau 270 phút sấy, tương ứng với phương pháp sấy chân không sấy tiếp xúc Trong phương pháp sấy chân không, thời gian sấy ngắn so với phương pháp sấy tiếp xúc hiệu truyền nhiệt tốt, áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần nước buồng sấy với nước bề mặt nguyên liệu tăng lên nên nước thoát khỏi nguyên liệu nhanh [4] 3.3 Ảnh hưởng phương pháp sấy đến màu sắc chùm ngây Chế biến nông sản sau thu hoạch, chẳng hạn sấy, giúp hạn chế biến đổi nguyên liệu trình bảo quản Tuy nhiên, để tiếp xúc với không khí nóng làm giảm chất lượng phản ứng màu phân hủy hợp chất có nguyên liệu Trong chùm ngây chứa nhiều chlorophyll, nhóm chất tạo màu xanh nguyên liệu sản phẩm nên dễ bị biến màu sấy nhiệt độ cao Thành phần biến đổi mức độ khác tác dụng khác nhiệt độ thời gian sấy Vì hai phương pháp sấy có mức độ trao đổi ẩm khác nhau, thời gian sấy khác nên tác động đến màu sắc sản phẩm khác Kết khảo sát thay đổi màu sắc phương pháp sấy chân không sấy tiếp xúc thể hình Hình Sự thay đổi màu sắc theo phương pháp sấy Kết hình cho thấy, hai phương pháp sấy làm giảm màu sắc sản phẩm Độ Hue mẫu trước đưa vào sấy, đo mức 124,428O H Độ Hue mẫu sau sấy chân không sấy tiếp xúc biến đổi 8% 14% so với mẫu trước đưa vào sấy Kết chùm ngây sấy phương pháp sấy chân không màu sắc biến đổi so với sấy phương pháp sấy tiếp xúc, môi trường chân không nên hàm lượng khí oxi trình sấy xảy biến đổi màu sắc trình oxi hóa sản phẩm, màu sắc sản phẩm trì [4] Hơn nữa, chùm ngây sấy chân không đạt độ ẩm yêu cầu 7,5% nhanh đến 90 phút so với sấy phương pháp sấy 115 Nguyễn Thị Thùy Minh CS Tập 121, Số 7, 2016 tiếp xúc Đây yếu tố quan trọng giúp hạn chế biến đổi chất dinh dưỡng, chất màu chlorophyll sau sấy Vì vậy, chọn phương pháp sấy chân không cho quy trình sản xuất bột chùm ngây 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến biến đổi độ ẩm theo thời gian Nhiệt độ sấy có ảnh hưởng định đến thời gian sấy chất lượng sản phẩm sau sấy Trong thí nghiệm này, tiến hành sấy phương pháp sấy chân không nhiệt độ 45O C, 50O C, 55O C, 60O C Độ ẩm nguyên liệu xác định sau 30 phút suốt trình sấy đạt 7,5% trình sấy kết thúc Kết thí nghiệm trình bày bảng HÌnh Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian nhiệt độ sấy khác Kết khảo sát biến đổi độ ẩm vật liệu sấy thể hình cho thấy nguyên liệu trước đưa vào sấy có độ ẩm 76,27%, sấy nhiệt độ khác thời gian để nguyên liệu đạt tới độ ẩm 7,5% khác Nhiệt độ tăng thời gian sấy nguyên liệu giảm Trong đó, thời gian sấy nhiệt độ 45O C, 50O C, 55O C, 60O C 270, 180, 150, 90 phút Kết phù hợp với nguyên lý trình sấy nhiệt nhiệt độ cao khả truyền nhiệt tác nhân không khí nóng vào nguyên liệu tăng lên, ẩm bề mặt nguyên liệu bốc nhanh so với nhiệt độ thấp, giúp cho trình sấy diễn nhanh [4] Tuy nhiên, để lựa chọn nhiệt độ sấy, tiến hành xác định màu sắc sản phẩm sau sấy để đảm bảo sản phẩm thu có chất lượng gần với nguyên liệu trước sấy 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến biến đổi màu sắc chùm ngây Màu sản phẩm sau sấy tiêu chất lượng cảm quan quan trọng sản phẩm sấy, sản phẩm có nguồn gốc thực vật tự nhiên Độ màu sản phẩm giống với độ màu nguyên liệu ban đầu dễ người tiêu dùng chấp nhận 116 Jos.hueuni.edu.vn Tập 121, Số 7, 2016 Sau thực trình sấy mốc nhiệt độ khác (hình 3), tiến hành đo độ màu thành phẩm thu kết hình Hình Độ màu sản phẩm sấy nhiệt độ khác Kết biến đổi màu sắc hình cho thấy nhiệt độ sấy có ảnh hưởng đến màu sắc chùm ngây Trong trình sấy, nhiệt oxy hoá gây thay đổi hoá học carotenoid chlorophyll, hoạt động enzyme polyphenoloxidase gây sẫm màu sản phẩm [2] Ở nhiệt độ 45O C, thời gian sấy dài nên sản phẩm không giữ màu tự nhiên Trong nhiệt độ 60O C, thời gian sấy ngắn với nhiệt độ cao này, màu tự nhiên nhiều Đối với mẫu sấy nhiệt độ 50O C 55O C, độ Hue 114,409O H 118,492O H, số sai khác có ý nghĩa mặt thống kê gần với mẫu ban đầu chưa sấy (124,43O H) Đối chiếu vào bánh xe màu CieLab, độ Hue nằm góc phần tư thứ IV, giữ màu xanh tự nhiên sau sấy Như vậy, nhiệt độ sấy 50O C thích hợp để sấy chùm ngây mà màu sản phẩm bị ảnh hưởng, đồng thời tiết kiệm chi phí nâng nhiệt so với sấy 55O C 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng vitamin C Nhiệt độ sấy cao biến đổi chất dinh dưỡng có nguyên liệu xảy mạnh Quá trình sấy gây phân hủy vitamin rau [2] Riêng với vitamin C, hàm lượng giảm thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao dài Mặc dù hàm lượng vitamin C nguyên liệu cao (239 mg%) vitamin C giảm mạnh đột ngột có tác động nhiệt Kết phân tích mức độ tổn thất hàm lượng vitamin C mẫu sấy mức nhiệt độ khác thể hình Kết hình cho thấy sản phẩm sấy bị lượng vitamin C lớn, hầu hết mẫu bị 84% vitamin C Khi sấy nhiệt độ cao lượng vitamin C nhiều, có nghĩa hàm lượng vitamin C lại nguyên liệu Với nhiệt độ sấy cao 55O C 60O C, tỷ lệ vitamin C tương ứng 95,62% 95,67% Trong đó, nhiệt 117 Nguyễn Thị Thùy Minh CS Tập 121, Số 7, 2016 độ sấy 45O C 50O C tỷ lệ vitamin C hơn, khoảng 84,11% 88,83% Sự khác biệt lượng vitamin C mẫu sai khác độ tin cậy 95% Từ thí nghiệm thực hiện, lựa chọn phương pháp chế độ sấy quy trình hình Trong đó, chùm ngây tươi lựa chọn, rửa nước muối 1% để trước đem sấy Lá sấy điều kiện chân không nhiệt độ 50O C, sau khoảng thời gian 180 phút Để khô nguội điều kiện phòng, tránh ánh nắng trực tiếp trước đưa nghiền thành bột Để loại bỏ phần chưa nghiền nhỏ, bột chùm ngây sàng rây có kích thước mm Bột thành phẩm đưa phân tích số tiêu dinh dưỡng với kết trình bày bảng Hình Tỷ lệ Vitamin C nhiệt độ sấy khác Bảng Một số tiêu hóa học bột thành phẩm TT Tên tiêu Đơn vị Mức đo Hàm lượng nước (%) 6,59 ± 0,12 Độ Hue (OH) 115,874O 1,06O Hàm lượng Vitamin C TT Tên tiêu Đơn vị Mức đo Chất hòa tan (%) 38,31 ± 0,097 ± Tro tổng số (%) 0,166 ± 0,0334 (%) 0,0267 ± 0,0002 Hàm lượng Canxi (mg/100g) 2001,928 Hàm lượng lipid (%) 2,152 ± 0,065 Hàm lượng Kali (mg/100g) 1216,112 Hàm lượng protein (%) 29,859 ± 0,091 10 Hàm lượng Fe (mg/100g) 15,46 Hầu hết tiêu dinh dưỡng phân tích bột thành phẩn cao so với nguyên liệu hàm lượng nước giảm đáng kể từ 76,27% 6,59% Hàm lượng protein lipid tăng cao, tương ứng đạt gần 29,86% 2,15% Tuy nhiên, hàm lượng vitamin C lại ít, 2,67 mg%, giảm 80% so với nguyên liệu ban đầu Hàm lượng chất dinh dưỡng tương đương với kết nghiên cứu hàm lượng chúng bột chùm ngây công bố năm 2015 Zaku cộng [8] Như vậy, bột chùm ngây sản 118 Jos.hueuni.edu.vn Tập 121, Số 7, 2016 phẩm giàu dinh dưỡng thuận tiện để sử dụng với mục đích bổ sung dinh dưỡng cho người sử dụng bổ sung vào công thức chế biến thức phẩm để tăng giá trị cảm quan sản phẩm Hình Quy trình công nghệ sản xuất bột chùm ngây Kết luận Một số thành phần tươi bột chùm ngây xác định Trong đó, bột thành phẩm có độ ẩm 6,6%, hàm lượng protein chiếm 29,86%, lipid chiếm 2,15%, vitamin C lại 0,0267% Qua kết thí nghiệm trên, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất bột chùm ngây (hình 7) với phương pháp sấy chân không, chế độ sấy thích hợp nhiệt độ 50O C với thời gian sấy 180 phút Tài liệu tham khảo Bảng thành phần thực phẩm Việt Nam, Viện dinh dưỡng - Bộ Y tế Việt Nam xuất bản, 2007 Hà Duyên Tư, Phân tích hóa học thực phẩm, Nhà xuất khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2009 Lê Bạch Tuyết cộng sự, Các trình công nghệ sản xuất thực phẩm, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội, Hà Nội, 1996, tr 122 Nguyễn Văn May, Giáo trình Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 119 Nguyễn Thị Thùy Minh CS Tập 121, Số 7, 2016 Derossi A, Severini C, Cassi D (2011) Mass Transfer Mechanisms during dehydration of vegetable Food: Traditional and Innovative Approaches pp 305-54 In, El-Amin, M (ed) Advanced Topics in Mass Transfer Croatia, InTech Melanie D Thurber and Jed W Fahey (2009), Adoption of Moringa oleifera to combat under-nutrition viewed through the lens of the “Diffusion of Innovations” theory, Ecol Food Nutrition May 1; 48(3): 212– 225 Rúbia Casagrande, Marcela M Baracat e Sandra R Georgetti (2009), Method validation and stability study of quercetin in topical emulsions, Quim Nova, Vol 32, No 7, pp 1939-1942 S G Zaku, S Emmanuel, A A Tukur and A Kabir (2015), Moringa oleifera: An underutilized tree in Nigeria with amazing versatility: A review, AJFS, Vol.9, pp:456-461 STUDY ON SOME TECHNOLOGICAL PARAMETERS IN MORINGA POWDER PROCESSING Nguyen Thi Thuy Minh, Nguyen Van Hue, Ho Sy Vuong, Nguyen Duc Chung* College of Agriculture and Forestry, Hue University Abstract: Moringa is widely cultured in South Asia, especially in developing countries in tropical and subtropical areas thanks to the adaptation ability to hot weather and its capacity in reducing malnutrition over the world The aim of this study is to produce Moringa powder easy for storage, beverage preparation, or as an ingredient in enriched nutritional food The effects of drying methods, temperature, and duration on the quality of Moringa powder are studied The parameters determining the choice of drying methods and drying conditions are humidity, Hue values, and the lost of vitamin C It is found that vacuum drying at 50 oC for 180 minutes gives good results Basic chemical composition of moringa powder is determined, including 27.1% protein, 2.15% lipid, and 0.0267% remaining vitamin C Keywords: Moringa oleifera, vacuum drying, drying conditions, Hue value 120