Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ đài hoa bụp giấm

1 LỜI MỞ ĐẦU Theo thống kê của Hội ung thư Việt Nam thì trên thế giới, số người chết vì ung thư và tim mạch chiếm trên dưới 50% số người chết vì bệnh trong một năm. Tại Nhật Bản, ung thư là căn bệnh gây tử vong đứng vị trí số một. Bên cạnh đó, điều trị ung thư khá tốn kém và tỷ lệ thành công không cao.  Lý do chọn đề tài Chất chiết từ đài hoa Bụp giấm là một hỗn hợp giàu anthocyanin và acid hữu cơ [23]. Theo nguồn sức khỏe và đời sống (2007), thì tác dụng của Bụp giấm là phòng trị nhiều bệnh: tim mạch, cao huyết áp, tiểu đường, suy thận, suy tim, hạn chế cholesterol trong máu, ngăn ngừa một số bệnh ung thư, hạn chế béo phì, chống lão hóa,…[16], [12]. Chất chiết từ đài hoa không độc cho người sử dụng trong thời gian dài. Chính vì thế, việc nghiên cứu để chiết anthocyanin và sản xuất nước giải khát từ đài hoa Bụp giấm là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và Việt Nam. Nước giải khát Hibiscus Sabdariffa Linn. làm từ đài hoa Bụp giấm với hi vọng góp phần vào việc tạo ra loại sản phẩm mới có chất lượng tốt đáp ứng được yêu cầu của thị trường. Những năm gần đây, ở Việt Nam cũng đã xuất hiện khá nhiều sản phẩm nhằm tận dụng những lợi ích của Bụp giấm để cải thiện sức khỏe con người. Tuy nhiên, những sản phẩm này còn quá ít so với yêu cầu của thị trường. Để làm phong phú và tận dụng các ích lợi từ nguồn dược liệu này đến người tiêu dùng, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ đài hoa Bụp giấm”.  Tình hình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Ngày nay, việc tìm kiếm những khả năng chữa trị và phòng ngừa bệnh tật từ các nguồn dược liệu từ thiên nhiên đã trở nên phổ biến và được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới. Trong đó, Bụp giấm là đối tượng nghiên cứu của nhiều quốc gia.  Tình hình nghiên cứu ngoài nước Năm 1997, Bridle, P. and C.F. Timberlake có đề tài: Các khía cạnh chọn màu thực phẩm tự nhiên từ anthocyanin, “Anthocyanins as natural food colours-selected aspects”. 2 Năm 2002, Wong, P., YHM Salman và YB Cheman nghiên cứu về: các đặc điểm hóa lý của đài hoa Bụp giấm, “Physico-chemical characteristics of roselle (Hibiscus sabdariffa)”. Năm 2010, Ugwu Arinze ở Nigeria nghiên cứu về: thành phần hóa học và khoáng chất của dịch chiết từ đài hoa Bụp giấm, “Chemical/ Mineral composition of water extracts of Hibiscus Sabdariffa”.  Tình hình nghiên cứu trong nước Năm 1993, Sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường tỉnh Hà Tây nghiên cứu về: “ Chiết xuất chất màu tự nhiên từ đài hoa Bụp giấm để dùng trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm” và đề tài “Chiết xuất chất kháng sinh dược học trong Bụp giấm để làm thuốc chữa bệnh”. Năm 2003, Đỗ Thị Thu Thủy có báo cáo nghiên cứu về: “Chất màu đỏ anthocyanin trích từ đài hoa Bụp giấm”.  Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu các quá trình chế biến nhằm đưa ra sản phẩm nước giải khát từ đài hoa Bụp giấm có giá trị dinh dưỡng cao và cảm quan tốt với người tiêu dùng. Đa dạng hóa sản phẩm chế biến từ đài hoa Bụp giấm, tăng hiệu quả kinh tế cho nguồn dược liệu quý này.  Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là đài hoa Bụp giấm khô (Hồng Đài) mua tại công ty trách nhiệm hữu hạn Hồng Đài, quận 11, Tp. Hồ Chí Minh. Đề tài được thực hiện từ 6/2012 đến 12/2012, các thí nghiệm được tiến hành với quy mô và thiết bị sản xuất tại phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Hóa-Thực phẩm, trường Đại học Lạc Hồng- Đồng Nai. Nghiên cứu thực nghiệm  Xác định tỷ lệ trích ly Bụp giấm bằng dung môi nước  Xác định phương pháp trích ly chất chiết từ Bụp giấm  Chọn tỷ lệ phối trộn syrup cho sản phẩm  Xác định chế độ thanh trùng để bảo quản sản phẩm. 3 Qua thí nghiệm, chúng tôi đưa ra được quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát từ đài hoa Bụp giấm.  Phương pháp nghiên cứu Chúng tôi tiến hành dùng đài hoa Bụp giấm để làm nguyên liệu cho quy trình chế biến loại nước uống giải khát. Trọng tâm là trích ly hàm lượng anthocyanin, vitamin C, tìm kiếm các điều kiện tối ưu để thu được chất chiết với hiệu suất cao, lập quy trình sản xuất cho nguyên liệu đài hoa Bụp giấm, và cảm quan đưa ra sản phẩm phù hợp thị hiếu người tiêu dùng. Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi tiến hành theo các phương pháp phân tích sau:  Xác định hàm ẩm theo TCVN 4295 – 86  Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi chất chiết  Định lượng vitamin C theo TCVN 4715-89  Xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai  Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm thị hiếu  Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 3215-79  Chỉ tiêu vi sinh theo QCVN 6-2:2010/BYT Số liệu thu được được xử lý bằng chương trình Statgraphics Plus, microsoft office excel  Bố cục đề tài Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận 4 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Nguyên liệu 1.1.1 Giới thiệu chung về hoa Bụp giấm 1.1.1.1 Nguồn gốc và phân bố [11], [16], [19], [20] Bụp giấm có nguồn gốc ở Tây Phi, được trồng để lấy ngọn và đài hoa làm rau chua và làm thuốc, đã nhập vào nước ta từ những năm 70 của thế kỷ trước. Ngoài Việt Nam, cây còn được trồng nhiều ở Indonesia, Thái Lan, Ấn Độ, Bănglađet và Malaysia, . để lấy sợi ở thân và đài hoa (cùng phát triển với quả) có màu đỏ tím sẫm để pha nước giải khát. Từ đầu thập niên 90 thế kỷ trước đến nay, Bụp giấm (giống lấy từ Đức) được trồng nhiều ở Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Sông Bé, Bình Thuận (với diện tích khoảng 400 ha) để xuất khẩu. Theo kết quả điều tra của Trung tâm Tài nguyên thực vật, cây phân bố khá rộng từ các tỉnh trung du miền núi phía bắc như Hoà Bình, Lào Cai, Quảng Ninh, có ở vùng trung bộ như Thanh Hoá, Nghệ An, cao nguyên Lâm Đồng đến tận Kiên Giang, Cần Thơ, . Cây Bụp giấm tuy là cây nhập ngoại, nhưng nó hợp với đất đồi núi Việt Nam (đất tận dụng) mà nơi đó trồng cây khác kém hiệu quả. Cây dễ trồng, ưa nắng, có sức sống mãnh liệt, lại mang đến cho chúng ta nhiều lợi ích, mở ra một tiềm năng lớn trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm, . Sản phẩm đầu tiên trà, nước cốt quả, rượu vang Hibiscus, . đã có mặt trên thị trường, chắc chắn sẽ đáp ứng phần nào nhu cầu của người tiêu dùng đối với một loại cây thảo dược quý. 1.1.1.2 Tên gọi và phân loại thực vật [16]  Tên gọi Tên thường gọi là Bụp giấm Tên khác: Hoa lạc thần, lạc thần quỳ, mai côi gia, sơn gia, lạc tể quỳ, đay nhật, atiso đỏ, hoa vô thường, . 5 Tên la tinh: Hibiscus Sabdariffa Linn., gồm 2 loại là Hibiscus sabdariffa Linn. Var. Sabdariffa và Hibiscus Sabdariffa Linn. Var. Altissima. Tên tiếng Anh: Roselle Tên đồng nghĩa: Abelmoschus cruentus, Hibiscus digitatus, Hibiscus gossypiifolius, Hibiscus sanguineus, Sabdariffa rubra.  Phân loại thực vật Theo phân loại thực vật học, cây Bụp giấm được xếp theo trình tự sau Giới (kingdom) : Thực Vật (Plantae) (Không được xếp hạng) : Cây hạt kín (Angiosperm) (Không được xếp hạng) : Eudicots (Không được xếp hạng) : Rosids Bộ(order) : Malvales Họ (family) : Bông (Malvaceae). Chi (genus) : Cây dâm bụt (Hibiscus) Loài(species) : Sabdariffa Binomial name : Hibiscus Sabdariffa 1.1.1.3 Hình thái [20] Cây Bụp giấm Hibiscus sabdariffa L. thuộc họ Bông (Malvaceae), là loại cây một năm, đứng thẳng, nhiều nhánh, mọc thành bụi. Thân cây tròn, nhẵn hay có phủ lớp lông ngắn, có thể cao đến 3,5m, phân nhiều nhánh gần gốc, màu xanh lá cây đậm hoặc màu đỏ tía đặc trưng. Lá mọc xen kẽ, dài khoảng 7,5 – 12,5cm, hình trứng hay hình chân vịt, màu xanh với những gân lá màu hơi đỏ, không có lông, cuống lá dài, mép. Phiến lá chia thành 3 – 7 thùy, rìa có răng cưa. 6 Hình 1.1. Cây và hoa Bụp giấm Hibiscus sabdariffa L. Cây ra hoa từ tháng 7 đến tháng 10. Cây Bụp giấm có hoa lớn, cuống hoa ngắn, màu vàng hay vàng nâu, chính giữa màu nâu đỏ, mọc từng cái từ nách lá, hoa có thể lớn đến 12,5cm, chuyển hồng khi nó tàn vào cuối ngày. Lúc này đài hoa có màu đỏ đặc trưng, bao gồm 5 lá đài lớn và đài phụ gồm 8 – 12 lá bắc nhỏ mỏng manh xung quanh cuống hoa bắt đầu lớn ra, trở nên giòn, dày, chứa nhiều nước, dài khoảng 3,2 – 5,7cm bao bọc hoàn toàn quả nang có lông mượt. Hình 1.2. Đài hoa tươi và khô 7 Quả nang hình trứng, có lông thô mang đài màu đỏ sáng hay đỏ tía đặc trưng bao quanh quả. Hình 1.3. Quả của cây Bụp giấm 1.1.2 Công dụng của cây Bụp giấm [20], [9], [16], [12] Cây Bụp giấm Hibiscus sabdariffa L. là một trong hơn 300 loài thuộc giống cây bông được biết trên thế giới. Giống cây này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống con người và xu hướng sử dụng hiện nay như:  Trồng để làm cây hoa cảnh  Che phủ đất, cây hoang dại có sức sống cao  Sử dụng để làm dược thảo và cây thực phẩm chức năng Cây bụp giấm có thể được coi là cây thực phẩm chức năng với nhiều hoạt chất sinh học, tính sinh dược học cao, nhiều axít hữu cơ, các kích thích tố thực vật, giàu vitamin. Nó cung cấp các chất dinh dưỡng cơ bản, cần thiết cho cơ thể, .  Chống lại chứng cao huyết áp  Làm giảm cholesterol máu  Thay đổi thành phần nước tiểu, góp phần ngăn ngừa và làm tan sỏi thận  Có tác dụng chống viêm, sưng  Chống sự oxy hóa và các gốc tự do bảo vệ tế bào  Chống chứng co thắt gây nhồi máu cơ tim  Sửa đổi những đột biến gen, ngăn ngừa ung thư 8  Trích ly làm màu thực phẩm tự nhiên có tác dụng chống oxy hóa bảo vệ tế bào cơ thể  Tăng cường chức năng tiêu hoá  Kháng nấm, kháng khuẩn,…  Nâng đỡ chức năng gan, mật,…  Hạn chế sự béo phì do tích mỡ trong máu, bảo vệ thành mạch Đông y cho rằng, cây Bụp giấm có vị chua, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giải khát,… nên được sử dụng để trị liệu một số bệnh như  Chữa bệnh gan mật, cao huyết áp: Lấy đài hoa Bụp giấm 9 – 15g, sắc hoặc hãm nước uống.  Chữa cao huyết áp: Dùng cao của đài hoa Bụp giấm trộn cùng hydroxyd nhôm làm viên hoàn tương đương khoảng 0,64g dược liệu. Mỗi lần uống 3 – 5 viên, ngày 2 – 3 lần.  Hỗ trợ trị xơ cứng động mạch: Dùng đài hoa 9 – 15g hãm lấy nước uống hàng ngày thay nước trà. 1.1.3 Thành phần dinh dưỡng [22], [23] Bảng 1.1 Thành phần chất dinh dưỡng có trong 100g đài hoa Bụp giấm [22], [23] Thành phần Đơn vị Hàm lượng Độ ẩm g 7,60 Protein g 4,7 Tro g 12,2 Glucide g 68,75 Chất xơ g 14,6 Thiamin mg 0,123 Niacin mg 2,644 Riboflavin mg 0,194 Folic acid mg 0,092 9 Panthothetic mg 0,227 Pyridoxine mg 1,08 Ascorbic acid mg 4,69 Ca mg 14,83 Zn mg 0,2 P mg 35,30 Na mg 72,1 Ni mg 1,78 Mg mg 100,7 Mn mg 10,8 Fe mg 8,59 Cu mg 3,6 Anthocyanin mg 622,9 Acid tổng mg 22,4 Tanin mg 226 10 1.2 Một số thành phần của đài hoa Bụp giấm 1.2.1 Hợp chất Anthocyanin [6], [21]  Đặc điểm Trong tự nhiên, anthocyanin hiếm tồn tại ở các dạng tự do (không bị glycosyl hóa), tan trong nước và kết hợp với đường. Anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác nhau theo độ pH như xanh, hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian.Thành phần này dễ bị oxy hóa và kém màu ở pH 4,5. Chúng thường bền màu ở pH =3,5. Anthocyanin trong đài hoa Bụp giấm gồm là cyanidin- 3- sambubiosid, cyanidin- 3- glucosid, delphinidin- 3- sambubiosid (hibiscin hay daphniphylin), delphinidin- 3- glucosid và một ít sắc tố khác. Ngoài ra, còn có dephinidin là anthocyanin khi mất hết nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglycon.  Cấu tạo Hình 1.4. Cấu trúc cơ bản của anthocyanin . được quy trình công nghệ sản xuất nước giải khát từ đài hoa Bụp giấm.  Phương pháp nghiên cứu Chúng tôi tiến hành dùng đài hoa Bụp giấm để làm nguyên liệu. chiết từ đài hoa không độc cho người sử dụng trong thời gian dài. Chính vì thế, việc nghiên cứu để chiết anthocyanin và sản xuất nước giải khát từ đài hoa Bụp