2.3.1. Khái niệm
Phenol là những hợp chất vòng hữu cơ có chứa một vài hoặc nhiều nhóm hydroxyl trong nhân benzen. Các hợp chất phenol thực vật thường tồn tại ở 02 dạng: monome - gọi là polyhydroxylphenol (trong phân tử có nhóm hydroxyl đính trực tiếp với nhân benzen) và polyme – gọi là các polyphenol (nhiều monome gắn với nhau).
2.3.2. Phân loại
Dựa vào bộ khung carbon, các hợp chất phenol được chia ra làm 03 nhóm chính: - Nhóm hợp chất C6 -C1 bao gồm các acid hydroxybenzoic, protocatechic, acid galic.
- Nhóm hợp chất C6 – C3 bao gồm các acid hydrocinnamic, acid caffeic.
- Nhóm hợp chất C6 – C3 – C6 bao gồm các catechin, leucoanthocyanin, anthocyanin, flavanon, flavon và flavonon là những hợp chất nguyên thủy có màu. Catechin, leucoanthocyanin là những hợp chất không màu, dễ dàng bịoxy hóa để cho sản phẩm có màu khác nhau
Một sốnhóm cơ bản của các hợp chất phenol
- Flavonoids là polyphenol nhiều nhất trong chế độ ăn của con người. Flavonoids chủ yếu được chia thành: anthocyanins, dẫn xuất glycosylated của anthocyanin, có trong hoa nhiều màu sắc và hoa quả; anthoxanthins là một nhóm các hợp chất không màu được chia trong một số loại khác nhau, bao gồm flavon, flavans, flavonol, flavanol, isoflavones và họ glycosides. Trong đó, anthocyanin là mối quan tâm đặc biệt cho ngành công nghiệp màu thực phẩm, do khả năng truyền đạt màu sắc sống động của chúng. Có vai trò trong việc chữa các bệnh như cao huyết áp, sốt, rối loạn gan, kiết lỵ và tiêu chảy, các vấn đề tiết niệu và cảm lạnh thông thường [40], [48].
- Lignin: các phenol polymer khu trú ở các vách tế bào thực vật, có vai trò chất liên kết với cellulose làm cho thân và cành cây trở nên cứng rắn và là chất đặc trưng của các cây có gỗ. Lignin chiếm một lượng đáng kể, có đến 30% trọng lượng các chất hữu cơ trong cây [43].
- Tannin: là những hợp chất polyphenol hòa tan trong nước có vị chát, có tính thuộc da làm kết tủa protein và alcaloid từ dung dịch loãng. Tannin thiên nhiên đều là hỗn hợp của gallic acid và digallic acid ở dạng tự do cũng như dạng kết hợp với glucose. Tannin là polyphenol đôi khi được gọi là polyphenol thực vật. Các tannin đặc trưng phân biệt từ các loại polyphenol thực vật khác về tính chất cơ bản của các
hình thức: liên kết vào các protein, sắc tố, các ion kim loại và cũng như hoạt tính chống oxy hóa,… [43].
- Stibenes : Stibenes có cấu trúc đặc trưng bởi sự hiện diện của một hạt nhân 1,2-diphenylethylene với nhóm hydroxyl thay thế gắn trên các vòng thơm và tồn tại dưới dạng các monome hoặc oligomer. Stilben là một hợp chất không màu tương đối trơ thực tếkhông tan trong nước [43].
2.3.3. Vai trò của hợp chất polyphenol
2.3.3.1. Vai trò đối với thực vật
- Tạo màu cho thực vật: Sự có mặt của anthocyanin mang lại màu tím cho quả sim, quảnho, màu đỏ cho dâu tây, cho táo và một số gang màu trung gian của một số loại hoa. Bên cạnh đó, flavonoid cũng đóng vai trò tạo màu sắc hấp dẫn cho cây, trên cơ sởđó góp phần thụ phấn cho cây, phát triển hoa quả, thúc đẩy sự sinh tồn của cây.
- Bảo vệ thực vật trước tia cực tím, chống lại sự oxy hóa, bảo vệ thực vật trước sự tấn công của vi sinh vật gây hại, ức chế nấm…. [3].
2.3.3.2. Vai trò của polyphenol với các sản phẩm thực phẩm
Các hợp chất phenol là những chất hoạt động giữ vai trò chủđạo quyết định đến hương vị, màu sắc của nhiều sản phẩm thực phẩm. Ở một mức độ nhất định, chúng tham gia vào các quá trình tạo ra các cấu tửthơm mới, tạo nên mùi thơm đặc biệt cho sản phẩm. Ngoài ra, polyphenol là chất bảo quản tựnhiên không gây độc hại cho các sản phẩm thực phẩm.
2.3.3.3. Vai trò của polyphenol với sức khỏe con người
- Các hợp chất phenol có khảnăng chống oxy hóa mạnh do đó giúp cơ thểngăn ngừa stress oxy hóa, ngăn ngừa các bệnh ung thư, tim mạch, các bệnh về mắt, bệnh lão hóa sớm. Polyphenol có tác dụng chống ung thư thông qua một loạt các cơ chế bao gồm loại bỏcác tác nhân gây ung thư, kìm hãm sự phát tín hiệu của tếbào ung thư và chu trình phát triển tế bào và kìm hãm các hoạt động enzyme.
- Các nhà khoa học đặt vấn đề dùng các “chất chống oxy hóa ngoại sinh” với mục đích phòng ngừa nâng cao sức khỏe, chống lão hóa. Các chất chống oxy hóa ngoại sinh đó được xác định là vitamin A, vitamin C, các carotenoid, các hợp chất phenolic. Trong trà xanh, những chất polyphenol có vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh ung thư. Chất chống oxy hóa EGCG (epigallotechin gallate) có công dụng ngăn ngừa các enzyme kích hoạt sự sao chép nhân bản ở tế bào.
- Catechin hợp chất tạo ra vị đắng của trà xanh có công dụng hữu hiệu trong việc tiêu diệt hầu hết những loại vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm và giải trừ luôn những độc tố do vi khuẩn tiết ra. Catechin thường được dùng phối hợp với vitamin
E trong dự phòng điều trị chảy máu cấp và còn có tác động đến các biểu hiện lâm sàng khác của bệnh nhân như giảm bớt sốt, giảm nhiễm độc, giảm rối loạn hoạt động của hệ tim mạch. Catechin làm tăng cường hoạt động của lách và gan.
- Flavonoid có tác dụng tích cực đối với việc phòng chống và điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, cụ thể là: buồng trứng, ruột kết, phổi, thanh quản, tuyến tiền liệt, tuyến tụy, thực quản, vú, bệnh bạch cầu, ung thư tế bào thận và ung thư biểu mô tế bào gan. Hợp chất flavonoid trong trà xanh, trà đen và một số loại rau, táo, hành, nho có khảnăng ngăn ngừa cholesterol xấu, chống tụ máu, chống xơ cứng động mạch.
- Phenolic được coi là hợp chất chống oxy hóa mạnh mẽ trong ống nghiệm và được chứng minh là chất chống oxy hóa mạnh hơn vitamin C, vitamin E và carotenoids.
- Tannin có khả năng bình thường hóa hoạt động của hệ vi khuẩn có ích trong ruột, ngăn ngừa quá trình thối rữa, sinh hơi và các rối loạn khác làm cản trở hoạt động của ruột [43], [52].
2.4. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY
2.4.1. Khái niệm
Trích ly là quá trình tách hoàn toàn hay một phần chất tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất lỏng khác còn gọi là dung môi. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác gọi là trích ly lỏng - lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích ly rắn - lỏng.
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết [8]
2.4.2.1. Loại dung môi
Một số yếu tố ảnh hưởng đến dung môi trích ly là độ phân cực, độ nhớt và sức căng bề mặt. Dung môi ít phân cực dễ hoà tan chất không phân cực và khó hoà tan các chất chứa nhiều nhóm phân cực và ngược lại. Độ nhớt dung môi càng thấp và sức căng bề mặt càng nhỏ càng dễ dàng thấm vào dược liệu, tạo điều kiện cho quá trình chiết suất.
2.4.2.2. Nồng độ trích ly
Trong quá trình trích ly, các chất hoà tan trong nguyên liệu sẽ khuếch tán và đi vào dung môi. Điều này xảy ra do sự chênh lệch nồng độ giữa pha lỏng (dung môi) và pha chứa chất cần phân tán. Khi tỉ lệ nguyên liệu cho vào dung môi càng cao, lượng chất khuếch tán càng nhiều, dung môi càng chứa nhiều chất chiết từ nguyên liệu. Nhưng nếu lượng nguyên liệu cho vào quá lớn, dung môi không đủđể trích ly kiệt sẽ gây nên sự tổn thất do không thể tách hết các chất trong nguyên liệu.
2.4.2.3. Độ mịn của nguyên liệu
Để quá trình trích ly diễn ra hiệu quả, nguyên liệu cần được làm nhỏ. Dung môi sẽ dễ dàng thấm vào nguyên liệu và hoà tan các chất. Quá trình trích ly cần chú ý đến kích thước của nguyên liệu. Nếu kích thước nguyên liệu quá thô, dung môi sẽ khó thấm ướt, các chất trong nguyên liệu sẽ khó hoà tan vào dung môi. Khi tăng độ mịn của nguyên liệu, lượng chất khuếch tán vào dung môi sẽ tăng lên, quá trình trích ly diễn ra nhanh và triệt đểhơn. Tuy nhiên, nguyên liệu sử dụng cũng không nên xay quá mịn, quá trình trích ly sẽ diễn ra chậm do sự vón cục nguyên liệu. Bên cạnh đó, các tạp chất cũng sẽ khuếch tán ra nhiều hơn vào dung môi. Dịch chiết thu được chứa nhiều tạp chất và khó lọc.
2.4.2.4. Nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quyết định khả năng trích ly. Nó có liên quan đến sự khuếch tán của các hợp chất tan cũng như độ nhớt của dung môi. Khi nhiệt độ thấp, quá trình khuếch tán giữa dung môi và các chất trong nguyên liệu diễn ra chậm, làm giảm hiệu quả trích ly. Ngược lại, khi tăng nhiệt độ, hệ số khuếch tán tăng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trích ly. Tuy nhiên, nếu nhiệt độtăng lên quá cao sẽcó nguy cơ phá huỷ các hoạt chất có trong nguyên liệu.
2.4.2.5. Thời gian
Khi bắt đầu quá trình chiết, các chất có phân tử lượng nhỏ sẽđược hoà tan và khuếch tán vào dung môi trước. Các chất có phân tửlượng lớn sẽ khuếch tán vào sau. Nếu thời gian chiết quá ngắn sẽ không thể trích ly được hết các hoạt chất cần thiết, nhưng nếu thời gian chiết kéo dài, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp chất. Đặc biệt, trong quá trình chiết kết hợp nhiệt độ cao và thời gian dài, một số chất trong nguyên liệu có thể bịbay hơi. Vì vậy, cần lựa chọn thời gian trích ly phù hợp với từng nguyên liệu, dung môi, phương pháp trích ly,…
2.4.2.6. Khuấy trộn
Khuấy trộn có tác dụng thúc đẩy quá trình khuếch tán các chất tan từ trong nguyên liệu vào dung môi. Quá trình khuếch tán xảy ra do sự chênh lệch nồng độ chất tan giữa hai pha. Việc khuấy trộn sẽ tăng quá trình khuếch tán bằng cách di chuyển lớp dịch chiết ở sát nguyên liệu ra xa và đưa lớp dung môiở xa lại gần nguyên liệu hơn.
2.5. TỔNG QUAN VỀNƯỚC GIẢI KHÁT
2.5.1. Lịch sử hình thành và phát triển của nước giải khát
Loại nước giải khát không ga (không CO2) đầu tiên xuất hiện vào thế kỷ 17 với thành phần pha chế gồm nước lọc, chanh và một chút mật ong. Năm 1676, Công ty
Compagnie de Limonadiers tại Paris (Pháp) độc quyền bán các loại nước chanh giải khát. Hồi đó, người bán mang các thùng đựng nước chanh trên lưng và đi bán dọc đường phố Paris.
Năm 1767, tiến sĩ Joseph Priestley - một nhà hóa học người Anh - đã pha chế thành công loại nước giải khát có ga. Ba năm sau, nhà hóa học Thụy Điển Torbern Bergman phát minh loại máy có thể chế tạo nước có ga từ đá vôi bằng cách sử dụng acid sulfuric.
Năm 1810, bằng sáng chế Mỹ đầu tiên cho các loại máy sản xuất nước khoáng nhân tạo đã được trao cho Simons và Rundell ở Charleston thuộc Nam Carolina (Mỹ). Tuy nhiên, mãi đến năm 1832 loại nước khoáng có ga mới trở nên phổ biến nhờ sự ra đời hàng loạt của loại máy sản xuất nước có ga trên thị trường.
Năm 1832, Mathews (người Anh) nhập cư vào Mỹ và bắt đầu cung cấp nước giải khát có gas cho các cơ sở giải khát ở khu vực New York, thời gian này thường phổ biến thức uống ướp lạnh không hương vị. Nhờ tay nghề cao của Mathews, ngành công nghiệp nước giải khát. Mỹ phát triển nhanh chóng và John Mathews được mệnh danh là cha đẻ của ngành nước giải khát Mỹ.
Năm 1892, William Painter - ông chủ cửa hàng bán máy móc tại Baltimore (Mỹ) - nhận bằng sáng chế ra loại nắp chai ngăn chặn bọt ga hữu hiệu nhất có tên gọi "Crown Cork Bottle Seal".
Khoảng đầu những năm 1920, máy bán nước giải khát tự động bắt đầu xuất hiện trên thị trường Mỹ. Năm 1923, những lốc nước ngọt gồm 6 hộp carton được gọi là Hom Paks đầu tiên ra đời. Từ đây, nước giải khát trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống người dân Mỹ.
Cho đến bây giờ có hàng ngàn thương hiệu nổi tiếng về nước giải khát với những sản phẩm từ các nguồn nguyên liệu khác nhau [62].
2.5.2. Phân loại nước giải khát
Theo nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất người ta chia nước giải khát thành 4 nhóm chính là:
- Nước giải khát có gas (còn gọi là nước ngọt có gashay nước ngọt) là một loại thức uống thường chứanước, cacbon dioxit bão hòa, chất làm ngọt, và thường có thêm hương liệu. Một số nước giải khát có ga khác còn chứa caffeine, phẩm màu, chất bảo quản và các thành phần khác. Ví dụ: Coca-cola, Pepsi,…
- Nước giải khát pha chế: là loại nước đã được bão hòa CO2, còn pha thêm các thành phần khác như nước quả, các loại chế phẩm chiết xuất từ quả, cây, acid thực phẩm, chất thơm, chất màu… Các chất này được pha theo một tỷ lệ nhất định. Hiện nay trên thị trường nhóm nước giải khát này thường là nước cam, nước tăng lực, nước giải khát nha đam,…
- Nước giải khát lên men: được chia thành 2 nhóm nhỏ, lên men từ quả và lên men từ dịch đường, tinh bột. Chúng khác nhau về thành phần và quá trình chuẩn bị dịch lên men, nhưng giống nhau ở chỗ khí CO2 chứa trong nước giải khát đều được taọ ra trong quá trình lên men dịch đường. Lên men dịch quả như rượu vang Thăng Long, vang Đà Lạt,… lên men từ tinh bột có bia như bia Sài Gòn, bia Hà Nội,…
- Nước giải khát thảo dược: nước có thành phần chủ yếu từ thiên nhiên, chứa các hợp chất tốt cho sức khỏe như nước atiso, trà hoa cúc, nước sương sâm, nước hồng sâm mật ong… ngoài giải khát còn có công dụng rất tốt cho sức khỏe.
Ngày nay, khi đời sống con người được nâng cao thì sức khỏe của con người càng được chú trọng. Việc hướng đến sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên, nguyên liệu xanh có lợi ích cho sức khỏe của người đang được ưa chuộng.
2.5.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụnước giải khát ở thị trường Việt Nam
Những năm gần đây, thị trường nước giải khát đang có sự chuyển biến rõ rệt. Người tiêu dùng có xu hướng chọn lựa những sản phẩm có nguyên liệu từ thiên nhiên thay cho nước có gas nhằm bảo vệ sức khỏe và bổ sung dinh dưỡng. Các sản phẩm không có gas như nước ép trái cây, sữa trái cây, trà thảo mộc, sữa hạt… đang được người tiêu dùng ưu tiên lựa chọn.
Tháng 5/2018, tập đoàn TH vốn nổi tiếng với ngành hàng sữa tươi đã chính thức đặt chân vào cuộc đua ngành giải khát với sản phẩm thức uống lên men từ mầm lúa mạch TH true MALT. Đây là lần đầu tiên, trên thị trường xuất hiện dòng sản phẩm mới: nước giải khát lên men tự nhiên từ mầm lúa mạch, do chính doanh nghiệp Việt Nam sản xuất, được xem như phát súng đầu tiên đánh dấu bước đầu tư của TH vào ngành hàng giải khát Việt Nam.
Năm 2019 cũng được dự báo là năm lên ngôi của nhiều dòng thức uống sẽ thống trị ngành nước giải khát. Trong số này phải kể đến nước trái cây thiên nhiên với hương vị tự nhiên đem đến những trải nghiệm mới cho người tiêu dùng, chúng vừa có hàm lượng dinh dưỡng cao vừa an toàn cho sức khỏenhư nước trái cây hạt chia, nước ép trái cây kirin,… [63].
2.6. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ĐỂ PHỐI CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT TỪ
DỊCH CHIẾT LÁ TÍA TÔ 2.6.1. Đường
Đường có công thức phân tử là C12H22O11, là một disaccharide gồm 2 đường đơn là glucose và fructose liên kết với nhau bằng –OH glucosid tạo thành.
α glucozit β fructozit Công thức cấu tạo:
Hình 2.5: Công thức cấu tạo của đường saccharose.
Đường là chất phụ gia tạo vịđể bổ sung vào sản phẩm. Đường làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm và kích thích dịch vị. Đường có tác dụng tạo độ ngọt nhằm