CÔNG THỨC TÍNH TOÁN

Hiệu suất vi bao anthocyanin (microencapsulation efficiency – ME) (%) được tính theo công thức sau:

và Tukey’s Multiple Range test được áp dụng để xác định sự khác biệt có ý nghĩa giữa các giá trị trung bình ở mức ý nghĩa 5%. Tất cả thí nghiệm và những chỉ tiêu phân tích được lặp lại 3 lần.

Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN SAC VÀ TAC

Maltodextrin với DE thấp hơn chứa một tỷ lệ lớn các saccharide chuỗi dài, có thể dẫn đến nứt bề mặt và giảm rào cản oxy. Maltodextrin với DE cao hơn có thể tạo thành các hệ thống tường không thấm oxy và đậm đặc hơn để giữ lại các sắc tố anthocyanin tốt hơn [38]. Maltodextrin là một loại tinh bột thủy phân được sản xuất bằng cách thủy phân một phần tinh bột bằng acid hoặc enzyme thường được sử dụng làm nguyên liệu trong quá trình vi nang của các thành phần thực phẩm [39], [40]. Maltodextrin được coi là tác nhân vi bao tốt bởi vì nó thể hiện độ nhớt thấp ở hàm lượng chất rắn cao và độ hòa tan tốt. Maltodextrin được sử dụng chủ yếu làm chất hỗ trợ trong quá trình sấy phun, sấy khô nước ép trái cây, làm tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh, làm giảm độ dính của bột và tạo sự ổn định cho bột. Rõ ràng, chúng có khả năng hình thành ma trận rất cần thiết trong việc hình thành các hệ thống tường [41]. Nó mang lại những ưu điểm có lợi như chi phí tương đối thấp, mùi thơm và hương vị trung tính, độ nhớt thấp ở nồng độ chất rắn cao và bảo vệ tốt các hương vị chống lại quá trình oxy hóa [42]. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của vật liệu tường này là khả năng nhũ hóa thấp và khả năng lưu giữ biên của các chất bay hơi [43], [44]. Do đó, nó thường được sử dụng trong hỗn hợp với các vật liệu tường khác. Các tác nhân chất mang có thể được kết hợp để có được một ma trận hiệu quả và ổn định hơn [42].

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên hàm lượng anthocyanin tổng từ đài hoa bụp giấm được thể hiện trên đồ thị Hình 4.1. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên hàm lượng anthocyanin tổng. Tỷ lệ chất mang tăng dẫn đến sự giảm đáng kể về hàm lượng anthocyanin tổng. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì hàm lượng anthocyanin bề mặt giảm từ khoảng 75.6395.81 đến 56.4666.98 (mg/L) tương ứng.

Theo Do and Nguyen (2018) báo cáo rằng bằng cách tăng nhiệt độ không khí đầu vào, quá trình bay hơi đã được đẩy nhanh; một vật liệu tường mịn và ổn định hơn đã

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hàm lượng anthocyanin tổng (TAC) (mg/g DW) của bột bụp giấm sấy phun

Sự tương tác tiêu cực giữa TAC và nhiệt độ không khí đầu vào đã được chứng minh bởi một số báo cáo. Theo báo cáo Tonon, Brabet and Hubinger (2008, 2010) nhiệt độ không khí đầu vào ảnh hưởng đáng kể đến TAC của bột Açai (Euterpe oleracea Mart.) [46], [47].

Một báo cáo tương tự Ersus and Yurdagel (2007) trong quá trình vi nang của anthocyanin được chiết xuất từ cà rốt đen (Daucuscarota L.) bằng ba nhiệt độ không khí đầu vào khác nhau (160°C, 180°C và 200°C) [48].

Dịch chiết anthocyanin từ gạo nếp đen (black glutinous rice) có hàm lượng TAC từ các viên nang siêu nhỏ được tạo ra bằng cách sấy phun nằm trong khoảng 617.29– 844.38 mg cyanidin-3-glucoside/100 g DW [49].

Tăng nhiệt độ không khí đầu vào (140°C, 160°C và 180°C) dẫn đến giảm TAC vì anthocyanin nhạy cảm với nhiệt [50].

Việc tăng giá trị DE từ 10 lên 20 dẫn đến việc tăng tỷ lệ các polysaccharide chuỗi ngắn, tạo điều kiện cho sự hình thành của một bức tường vi nang với hệ thống không thấm oxy hơn [51]. Hệ thống này có thể làm giảm các tác động tiêu cực từ nhiệt và

0 20 40 60 80 100 120 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 T AC (mg /L ) ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C

Ersus and Yurdagel (2007) đã báo cáo rằng maltodextrin DE cao hơn nhạy cảm hơn với nhiệt độ cao hơn do chứa chuỗi ngắn hơn. Phản ứng oxy hóa của aldehyde khi ở cấu trúc mở vòng của các phân tử có thể dẫn đến biến dạng cấu trúc trong quá trình phun [48]. Điều này sẽ làm giảm sự bảo vệ anthocyanin.

Nayak and Rastogi (2010) đã báo cáo rằng giá trị DE của maltodextrin tăng từ DE 21 đến DE 33 dẫn đến giảm hàm lượng anthocyanin và gây ra sự tăng cường độ dày của tường dẫn đến việc làm khô chậm hơn, so với cùng nhiệt độ sấy [52].

Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hàm lượng anthocyanin bề mặt (SAC) (mg/g DW) của bột bụp giấm sấy phun

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mang và nhiệt độ sấy phun lên hàm lượng anthocyanin bề mặt từ đài hoa bụp giấm được thể hiện trên Hình 4.2. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên hàm lượng anthocyanin bề mặt.

0 5 10 15 20 25 30 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 S AC (mg /L ) ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C

SAC giảm khi nhiệt độ không khí đầu vào được tăng lên. SAC thấp nhất (24.69 ± 4.66 mg/100 g DW) được quan sát thấy ở 180°C. Kết quả cho thấy việc tăng nhiệt độ không khí đầu vào làm tăng hiệu quả vi bao. Hiệu suất vi bao cao nhất (96.72 ± 0.61%) được quan sát ở 180°C, khi hầu hết anthocyanin bị nhốt vào cấu trúc của ma trận maltodextrin [53]

Do đó, SAC thấp hơn cho thấy đặc tính tốt hơn của vi nang. Đối với sấy phun, tiếp xúc nhiệt ảnh hưởng tiêu cực đến anthocyanin được giữ lại trong các viên nang siêu nhỏ. Tăng nhiệt độ không khí đầu vào (140, 160 và 180°C) gây ra giảm mạnh SAC [49].

Ảnh hưởng tiêu cực thu được từ các viên nang SAC bên ngoài phụ thuộc vào một lượng nhóm aldehyde được tăng lên bởi giá trị DE. Do đó, một vật liệu tường có giá trị DE cao (> DE 20) có thể không phù hợp với quá trình vi nang anthocyanin [49].

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN SẤY PHUN LÊN ME

Hiệu suất vi bao là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả của quá trình vi bao. Giá trị này được tính toán dựa trên sự chênh lệch về nồng độ của hoạt chất mong muốn trên bề mặt so với toàn bộ hạt vi bao. Trong nghiên cứu này, hoạt chất được chọn làm mục tiêu là anthocyanin. Hiệu suất vi bao anthocyanin khi sấy phun bụp giấm ở điều kiện sấy phun bao gồm nhiệt độ sấy phun và tỉ lệ chất mang được trình bày trong Hình 4.3.

Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ sấy phun và tỷ lệ chất mang ảnh hưởng đáng kể lên hiệu suất vi bao anthocyanin. Tỷ lệ chất mang tăng dẫn đến sự tăng đáng kể về hiệu suất vi bao anthocyanin. Khi tăng tỷ lệ chất mang từ 1:50 đến 1:100 thì hiệu suất vi bao anthocyanin tăng từ khoảng 69.9076.69% đến 85.8390.69% tương ứng. Ngoài ra, ở tỷ lệ chất mang cao (1:100) thì nhiệt độ sấy phun ảnh hưởng không đáng kể lên hiệu suất vi bao anthocyanin.

Hiệu suất vi bao được cải thiện đáng kể khi tăng tỉ lệ lõi/vật liệu tường [54]. Trong quá trình vi bao bởi quá trình sấy phun, khi tăng nhiệt độ đầu vào dẫn đến sự giảm hiệu quả bảo vệ anthocyanin khi sử dụng chất mang maltodextrin với cùng chỉ số DE [55]. Theo báo cáo Mahdavi et al., (2016) khi vi bao dịch trích chứa anthocyanin từ trái barberry (Berberis vulgaris) sử dụng chất mang maltodextrin (DE 1820) tại nhiệt độ sấy phun 150ºC, việc tăng tỷ lệ chất mang từ 1:1 lên 1:4 (w/w) làm tăng đáng kể hiệu suất vi bao anthocyanin từ 86.07 lên 93.09% [37].

Hình 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (C) và tỷ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) lên hiệu suất vi bao anthocyanin ME (%) của bột bụp giấm sấy phun

Theo báo cáo Fredes et al., (2018) từ dịch trái cây Maqui (Aristotelia chilensis

(Mol.) Stuntz, Elaeocarpaceae) đã nhận thấy rằng hiệu quả của việc vi bao tăng lên khi tăng tỷ lệ vật liệu lõi/tường [54]. Điều này là do khả năng tương tác của phenolic với nguyên liệu tường [56].

Theo Minemoto et al. (2002), vì ở tỷ lệ thấp, lượng vật liệu tường có thể không đủ để bao phủ hoàn toàn các giọt vật liệu lõi và sự thiếu hụt này có thể dẫn đến giảm hiệu quả vi bao [57]. Ngoài ra, nếu lượng phenolic trong dịch nhập liệu cao hơn so với khối lượng chất mang, hàm lượng phenolic trên bề mặt bột cao hơn dẫn đến làm giảm hiệu suất vi bao [58].

Trong quá trình vi bao bằng cách sấy phun, việc tăng nhiệt độ không khí đầu vào 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1:50 1:60 1:70 1:80 1:90 1:100 ME ( % ) ACN:MD (w/w) 150°C 160°C 170°C

Nhiệt độ không khí vào cao dẫn đến sự hình thành nhanh chóng của màng bán thấm trên bề mặt giọt nước, giúp giữ lại vật liệu lõi tối ưu [60].

Theo Aghbashlo et al. (2013), nhiệt độ không khí sấy cao hơn làm tăng tốc độ sấy của các giọt nước, thúc đẩy sự hình thành nhanh chóng của lớp vỏ. Lớp vỏ, ngay khi hình thành, tạo ta một màng vững chắc xung quanh các hạt, ngăn chặn sự thất thoát thêm của vật liệu vi bao từ giọt [61]. Tuy nhiên, nhiệt độ không khí đầu vào trên 180ºC gây ra bọt khí và sự hình thành bọt khí quá mức đi kèm với cấu trúc bề mặt không hoàn chỉnh, sẽ làm tăng tổn thất trong quá trình sấy phun [62].

Giá trị hiệu suất vi bao cao khi sử dụng maltodextrin cũng như vật liệu tường cũng được quan sát trong nghiên cứu của [63]. Tốc độ của dòng nhập liệu đi đến đầu phun được điều chỉnh để đảm bảo rằng đạt được mức sấy mong muốn trước khi nó tiếp xúc với bề mặt của buồng sấy. Hơn nữa, việc điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ dòng khí vào thích hợp là rất quan trọng [59]. Tuy nhiên, hiệu suất vi bao gần như không thay đổi trong những mẫu sấy phun tại những nhiệt độ sấy phun khác nhau ở tỷ lệ vật liệu lõi với tường cao [60].

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

5.1 KẾT LUẬN

Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của điều kiện sấy phun bao gồm nhiệt độ sấy phun và tỉ lệ chất mang maltodextrin lên hàm lượng anthocyanin và hiệu suất vi bao của bột sấy phun bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.) được khảo sát. Nhiệt độ đầu vào được khảo sát ở 3 mức là 150°C, 160°C, 170°C và tỉ lệ giữa anthocyanin và chất mang maltodextrin được khảo sát là 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100 (w/w).

Hàm lượng anthocyanin được xác định trên bề mặt (SAC) và trên toàn bộ (TAC) hạt vi bao anthocyanin từ bụp giấm. Hai giá trị này được sử dụng để tính toán hiệu suất vi bao anthocyanin trong quá trình sấy phun bột bụp giấm. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng anthocyanin bề mặt (SAC) và hàm lượng anthocyanin tổng (TAC) giảm đáng kể khi tăng tỉ lệ anthocyanin:maltodextrin (w/w) được khảo sát 1:50, 1:60, 1:70, 1:80, 1:90, 1:100 (w/w).

Tại cùng mức tỉ lệ chất mang hàm lượng SAC giảm khi tăng nhiệt độ sấy phun trong khoảng 150‒170°C. Tuy nhiên, ở những mức tỉ lệ chất mang cao (1:90 và 1:100), việc tăng nhiệt độ sấy phun giúp lưu giữ hàm lượng anthocyanin trên bề mặt hạt vi bao. Đối với hàm lượng TAC, nhiệt độ cao ảnh hưởng có lợi lên sự lưu giữ anthocyanin trên toàn bộ hạt vi bao. Kết quả cho thấy tỉ lệ chất mang cao góp phần bảo vệ hợp chất anthocyanin bên trong mạng lưới chất mang tốt hơn. Mẫu bột sấy phun bụp giấm sử dụng chất mang với hàm lượng lớn hạn chế ảnh hưởng bất lợi của nhiệt độ sấy phun lên tính ổn định của anthocyanin.

5.2 KHUYẾN NGHỊ

Trong quá trình nghiên cứu, do thời gian thí nghiệm và điều kiện trang thiết bị còn hạn chế nên nghiên cứu vẫn còn nhiều khía cạnh và những khảo sát chưa thực hiện được. Những vấn đề cần được nghiên cứu kỹ hơn trong những nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] P.-J. Tsai, J. McIntosh, P. Pearce, B. Camden, and B. R. Jordan, “Anthocyanin and antioxidant capacity in Roselle (Hibiscus sabdariffa L.) extract,” Food Res. Int., vol. 35, no. 4, pp. 351–356, 2002.

[2] M. Rein, “Copigmentation reactions and color stability of berry anthocyanins,” 2005.

[3] J. R. Frank, The CanMEDS 2005 physician competency framework: better standards, better physicians, better care. Royal College of Physicians and Surgeons of Canada, 2005.

[4] C. Thies, “Microencapsulation: methods and industrial applications,” Benita (ed.), 1996.

[5] S. K. F. Gibbs Inteaz Alli, Catherine N. Mulligan, Bernard, “Encapsulation in the food industry: a review,” Int. J. Food Sci. Nutr., vol. 50, no. 3, pp. 213–224, 1999.

[6] A. G. Gaonkar, N. Vasisht, A. R. Khare, and R. Sobel, Microencapsulation in the Food Industry A Practical Implementation Guide, vol. 53. 2014.

[7] J. Oxley, “Overview of microencapsulation process technologies,” in

Microencapsulation in the food industry, Elsevier, 2014, pp. 35–46. [8] A. S. Mujumdar, Handbook of industrial drying. CRC press, 2014.

[9] J. B. Harborne and R. J. Grayer, “The anthocyanins,” in The flavonoids, Springer, 1988, pp. 1–20.

[10] R. Brouillard, O. Dangles, M. Jay, J. P. Biolley, and N. Chirol, “Polyphenols and pigmentation in plants,” 1993.

[11] F. J. Francis and P. C. Markakis, “Food colorants: anthocyanins,” Crit. Rev. Food Sci. Nutr., vol. 28, no. 4, pp. 273–314, 1989.

[12] R. L. Jackman and J. L. Smith, “Anthocyanins and betalains,” in Natural food colorants, Springer, 1996, pp. 244–309.

[13] R. E. Wrolstad, “Anthocyanin pigments—Bioactivity and coloring properties,” J. Food Sci., vol. 69, no. 5, pp. C419–C425, 2004.

[14] J. B. Harborne, “The Flavonoids: Recent Advances.,” Plant Pigment., pp. 299– 343, 1988.

[15] P. Bridle and C. F. Timberlake, “Anthocyanins as natural food colours— selected aspects,” Food Chem., vol. 58, no. 1–2, pp. 103–109, 1997.

[16] J.-M. Kong, L.-S. Chia, N.-K. Goh, T.-F. Chia, and R. Brouillard, “Analysis and biological activities of anthocyanins,” Phytochemistry, vol. 64, no. 5, pp. 923– 933, 2003.

fruits and vegetables–A novel solid-phase extraction method using mixed mode cation-exchange chromatography,” J. Chromatogr. A, vol. 1218, no. 44, pp. 7914–7922, 2011.

[18] A. Heins, H. Stockmann, and K. Schwarz, “Antioxidants-Designing" Anthocyanin-Tailored" Food Composition,” Spec. Publ. R. Soc. Chem., vol. 269, pp. 378–381, 2001.

[19] D. Ghosh and T. Konishi, “Anthocyanins and anthocyanin-rich extracts: role in diabetes and eye function,” Asia Pac. J. Clin. Nutr., vol. 16, no. 2, pp. 200–208, 2007.

[20] I. A. Ross, “Hibiscus sabdariffa,” in Medicinal plants of the world, Springer, 2003, pp. 267–275.

[21] I. G. Bako, M. A. Mabrouk, and A. Abubakar, “Antioxidant effect of ethanolic seed extract of Hibiscus sabdariffa linn (Malvaceae) alleviate the toxicity induced by chronic administration of sodium nitrate on some haematological parameters in wistars rats,” Adv. J. Food Sci. Technol., vol. 1, no. 1, pp. 39–42, 2009.

[22] M. K. Bolade, I. B. Oluwalana, and O. Ojo, “Commercial practice of roselle (Hibiscus sabdariffa L.) beverage production: Optimization of hot water extraction and sweetness level,” World J. Agric. Sci., vol. 5, no. 1, pp. 126–131, 2009.

[23] S. Kochhar, V. K. Kochhar, and P. V Sane, “Isolation, chacterization and regulation of isoenzymes of aspartate kinase differentially sensitive to calmodulin from spinach leaves,” Biochim. Biophys. Acta (BBA)-General Subj., vol. 880, no. 2–3, pp. 220–225, 1986.

[24] K. Clegg and A. D. Morton, “The phenolic compounds of blackcurrant juice and their protective effect on ascorbic acid,” Int. J. Food Sci. Technol., vol. 3, no. 3, pp. 277–284, 1968.

[25] J. F. Morton, Fruits of warm climates. JF Morton, 1987.

[26] H. D. Neuwinger, African traditional medicine: a dictionary of plant use and applications. With supplement: search system for diseases. Medpharm, 2000. [27] H. Eggensperger and M. Wilker, “Hibiscus extract-a complex of active

substances tolerated by the skin: Part 1,” Parfum. UND Kosmet., vol. 77, pp. 540–543, 1996.

compounds and colouring agents,” Food Res. Int., vol. 100, pp. 717–723, 2017. [32] A. Sinela, N. Rawat, C. Mertz, N. Achir, H. Fulcrand, and M. Dornier,

“Anthocyanins degradation during storage of Hibiscus sabdariffa extract and evolution of its degradation products,” Food Chem., vol. 214, pp. 234–241, 2017. [33] B. H. Ali, N. Al Wabel, and G. Blunden, “Phytochemical , Pharmacological and

Toxicological Aspects of Hibiscus sabdariffa L .: A Review,” vol. 375, no. October 2004, pp. 369–375, 2005.

[34] V. Hirunpanich et al., “Hypocholesterolemic and antioxidant effects of aqueous extracts from the dried calyx of Hibiscus sabdariffa L. in hypercholesterolemic rats,” J. Ethnopharmacol., vol. 103, no. 2, pp. 252–260, 2006.

[35] Z. Idham, I. I. Muhamad, S. H. MOHD SETAPAR, and M. R. Sarmidi, “Effect of thermal processes on roselle anthocyanins encapsulated in different polymer matrices,” J. Food Process. Preserv., vol. 36, no. 2, pp. 176–184, 2012.

[36] J. Lee, R. Durst, and R. Wrolstad, “AOAC official method 2005.02: total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method,” Off. methods Anal. AOAC Int., vol. 2, 2005.

[37] S. A. Mahdavi, S. M. Jafari, E. Assadpoor, and D. Dehnad, “Microencapsulation optimization of natural anthocyanins with maltodextrin, gum Arabic and gelatin,”

Int. J. Biol. Macromol., vol. 85, pp. 379–385, 2016.

[38] C. C. Ferrari, S. P. M. Germer, and J. M. de Aguirre, “Effects of spray-drying