Vitamin A
Các tiền chất của vitamin A (tiền vitamin) tồn tại trong thực phẩm nguồn gốc thực vật gồm 3 loại là α, β, γ - caroten
17
Hình 1.13. Cấu trúc của β-carotene
Tất cả các dạng vitamin A đều có vòng β-ionon và gắn vào nó là chuỗi isoprenoit. Cấu trúc này là thiết yếu cho độ hoạt động sinh hóa của vitamin.
Hình 1.14. Công thức hóa học của vitamin A
Vai trò
Trong cơ thể vitamin A tham gia vào hoạt động thị giác, giữ gìn chức phận của tế bào biểu mô trụ.
Vitamin B1 (Thiamin)
Vitamin B1 thuộc nhóm vitamin tan trong nước, chịu được quá trình gia nhiệt thông thường, bền trong môi trường acid.
18
Vai trò
Vitamin B1 quan trọng trong việc trao đổi chất carbohydrate. Thiếu vitamin B1 trong cơ thể sẽ gây ra tim mạch bị tổn thương, hệ thống thần kinh bị xáo trộn. Gây ra phù làm tổn thương đến tiểu động mạch và tiền động mạch, làm tim bị xáo trộn. Hoặc những trường hợp nghẹt thở, tức ngực gây tới tử vong. Nguyên nhân gây ra bệnh tê phù ở người là do thiếu vitamin B1.
Vitamin B2 (Riboflavin)
Vitamin B2 là chất chịu nhiệt tốt, ổn định trong môi trường axit và oxy hoá, nhưng dễ bị phân huỷ dưới ánh nắng mặt trời.
.
Hình 1.16. Công thức hóa học của vitamin B2
Vai trò
Vitamin B2 là một chất quan trọng không thể thiếu được trong quá trình oxy hoá sinh học, bảo đảm cho sự trao đổi chất tiến hành bình thường, kích thích tăng trưởng, bảo vệ và hoàn chỉnh biểu bì và mô tế bào, vitamin B2 có ý nghĩa đặc biệt đối với sự phát triển cơ bắp.
Vitamin D
Đặc điểm
Vitamin D là một vitamin tan trong chất béo. Vitamin tan trong chất béo được lưu trữ trong các mô mỡ của cơ thể.
19
Trong thực vật ecgosterol, dưới tác dụng của ánh nắng sẽ tạo ra ecgocanxiferon. Trong động vật và người có 7-dehydro-cholesterol, dưới tác dụng của ánh nắng sẽ tạo thành colecanxiferon.
Hình 1.17 Công thức hóa học của vitamin D
Vai trò
Hình thành hệ xương: vitamin này tham gia vào quá trình hấp thụ canxi và photpho ở ruột non, nó còn tham gia vào củng cố, tái tạo xương.
Cốt hóa răng: tham gia vào việc tạo ra độ chắc cho răng của con người.
Chức năng khác: vitamin D còn tham gia vào điều hoà chức năng một số gen. Ngoài ra, còn tham gia một số chức năng bài tiết của insulin, hormon cận giáp, hệ miễn dịch, phát triển hệ sinh sản và da ở nữ giới.
Vitamin E (Tocopherol)
Vitamin E là một chất chống oxy hoá tốt do cản trở phản ứng xấu của các gốc tự do trên các tế bào của cơ thể.
20
Hình 1.18. Công thức hóa học của vitamin E
Vai trò
Ngăn ngừa lão hoá: do phản ứng chống oxy hoá bằng cách ngăn chặn các gốc tự do mà vitamin E có vai trò quan trọng trong việc chống lão hoá.
Ngăn ngừa ung thư: kết hợp với vitamin C tạo thành nhân tố quan trọng làm chậm sự phát sinh của một số bệnh ung thư.
Ngăn ngừa bệnh tim mạch: vitamin E làm giảm các cholestrol xấu và làm tăng sự tuần hoàn máu nên làm giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch.
Hệ thống miễn dịch: kích thích hệ thống miễn dịch hoạt động bình thường bằng việc bảo vệ các tế bào,...
Vitamin F
Vitamin F là các acid béo không no như linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid,...
Hình 1.19. Công thức của vitamin F
Vai trò
21
1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Theo nhiều nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước về công dụng và ứng dụng của đài hoa Bụp giấm. Các nghiên cứu đã nêu bật lên đặc điểm về màu đỏ đặc trưng với thành phần anthocyanin cao, có tác dụng chống oxy hóa, hạn chế các bệnh về tim mạch, gan và thận, có khả năng chống lão hóa, ngăn ngừa một số bệnh ung thư trong cơ thể, nhuộm màu thức ăn và đồ uống thay thế cho các loại hoá chất,... Với một số nghiên cứu sau
1.3.1 Trong nước
Năm 1993, sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường tỉnh Hà Tây đã triển khai đề tài “Chiết xuất chất màu thiên nhiên từ đài hoa Hibiscus Sabdariffa để dùng trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm” và đề tài “chiết xuất các chất sinh dược học trong
Hibiscus Sabdariffa để làm thuốc chữa bệnh”. Sau một số năm thực hiện, đề tài kết thúc nhưng kết quả đạt được chưa đủ để đưa cây Bụp giấm trồng ở những vùng đồi núi lên hàng vị trí quan trọng. Một số nhà khoa học của trung tâm công nghệ thực vật- viện di truyền nông nghiệp, của khoa sinh học, trường Đại học tự nhiên, cũng đã nghiên cứu và khẳng định được tác dụng dược học cao của Bụp giấm.
Năm 1998- 1999, Trần Thúy, viện trưởng viện y học dân tộc cổ truyền đã nghiên cứu các chế phẩm từ Bụp giấm để diều trị cho các bệnh nhân. Nhưng với điều kiện khó khăn và thiếu thốn như hiện nay, việc tách các hoạt chất trong Bụp giấm để sử dụng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm hoặc dược phẩm, khó có thể thành công. Một số nhà nghiên cứu đã tìm tòi một hướng đi khác, chế biến đài hoa Bụp giấm thành những sản phẩm thực phẩm thông thường, dễ được người tiêu dùng chấp nhận.
Năm 2003, Đỗ Thị Thu Thủy đã nghiên cứu về: “chất màu đỏ anthocyanin trích từ đài hoa Bụp giấm”.
1.3.2 Ngoài nước
Năm 1997, Bridle, P. and C.F. Timberlake nghiên cứu đề tài “Anthocyanins as natural food colours-selected aspects”.
22
Năm 2010, Wahid A. Luvonga, M. S. Njoroge, A.Makokha and P.W.Ngunjiri tại Kenya, nghiên cứu đề tài: “Chemical characterisation of Hibiscus sabdariffa
(Roselle) calyces and evaluation of its functional potential in the food industry”, đã khảo sát và định lượng được một số thành phần dinh dưỡng và khoáng chất của đài hoa Bụp giấm. Đồng thời, đánh giám quan về mùi cho thức uống Bụp giấm trong công nghiệp.
Năm 2011, Azza A. Abou-Arab, Ferial M. Abu-Salem and Esmat A. Abou- Arab, với đề tài: “Physico- chemical properties of natural pigments (anthocyanin) extracted from Roselle calyces (Hibiscus subdariffa)”. Đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của dung môi trích ly đến thành phần hóa học của dịch chiết Bụp giấm.
1.4 Sơ lượt quá trình nấu syrup [6]
Syrup là một dung dịch đường có nồng độ chất khô cao và thường dao động trong khoảng 63-65% (khối lượng).
Trong đề tài chúng tôi sản xuất syrup đường nghịch đảo từ saccharose. Syrup đường nghịch đảo là hỗn hợp glucose và fructose với tỷ lệ mol 1:1.
Đường saccharose được thủy phân bởi xúc tác là acid hoặc enzyme để tạo thành hỗn hợp glucose và fructose.
C12H22O11 + H2O => C6H12O6 + C6H12O6 Saccharose glucose fructose Ở 200
C và bước sóng 546,1nm, góc quay cực của saccharose là +66,50 (góc quay phải), còn góc quay cực của D- glucose là +52,70
(góc quay phải) và D-fructose là -92,40 (góc quay trái). Như vậy, khi thủy phân saccharose hoàn toàn thì dịch đường thu được có góc quay cực là -19,80
(góc quay trái). Do đó, sự thay đổi góc quay cực của dung dịch saccharose trước và sau phản ứng gọi là quá trình nghịch đảo đường.
Hiệu suất thủy phân là tỷ lệ phần trăm giữa hàm lượng đường saccharose đã bị thủy phân so với hàm lượng đường ban đầu trong dung dịch phản ứng.
1.4.1 Ưu điểm cúa quá trình nghịch đảo đường [6]
Tăng độ ngọt cho syrup: Cùng với một nồng độ đường thì syrup đường nghịch đảo sẽ có độ ngọt cao hơn syrup của saccharose.
23
Tăng hàm lượng chất khô cho syrup: Nếu hiệu suất thủy phân xảy ra là 100 % thì cứ 342g saccharose ban đầu cho ra 180g glucose và 180g fructose (tức thu 360g đường nghịch đảo). Vậy tổng lượng chất khô sau phản ứng tăng xấp xỉ 1,053 lần. Mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà sản xuất.
Ổn định chất lượng syrup, ngăn ngừa hiện tượng tái kết tinh đường: Phản ứng nghịch đảo saccharose sẽ tăng cường sự hòa tan của đường trong syrup nồng độ cao và tránh được hiện tượng tái kết tinh của đường.
Tăng cường khả năng ức chế vi sinh vật có trong syrup: Theo lý thuyết, nếu hai dung dịch có cùng thể tích và hàm lượng chất tan thì dung dịch chất hòa tan phân tử lượng càng nhỏ thì áp lực thẩm thấu lớn hơn. Giá trị áp lực thẩm thấu cao sẽ ức chế quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của tế bào vi sinh vật trong syrup. Ngoài ra, quá trình nghịch đảo đường không chỉ tạo độ ngọt mà còn cải thiện độ ngọt cho syrup (do đường fructose sẽ tạo vị ngọt tương tự như nước ép trái cây).
Trong sản suất, hiệu suất thủy phân không thể đạt 100%. Do đó, dịch syrup chứa glucose, fructose và còn một lượng sacchrose chưa bị thủy phân. Nhưng các nhà sản xuất vẫn gọi đường nghịch đảo.
1.4.2 Nghịch đảo saccharose bằng xúc tác acid [6]
Trong công nghệ sản xuất thức uống, sử dụng các acid hữu cơ như: acid citric, tartaric, malic,…
Quy trình nấu syrup nghịch đảo dùng xúc tác là acid citric.
Cho gia nhiệt nước lên 50 - 600C, cho đường và acid citric với liều lượng xấp xỉ 7,5 g/1kg đường vào khuấy tan. Sau đó, gia nhiệt hỗn hợp lên đến 70 - 800C để thực hiện phản ứng nghịch đảo đường. Thời gian thủy phân tùy vào hiệu suất thủy phân mà nhà sản xuất mong muốn nhưng không kéo dài quá 2 giờ. Sau cùng, gia nhiệt hỗn hợp đến sôi rồi tiến hành lọc nóng và làm nguội trong điều kiện kín để hạn chế tái nhiễm vi sinh vật vào syrup.
24
Trong trường hợp đường saccharose nguyên liệu có độ màu cao thì tiến hành tẩy màu bằng cách cho than hoạt tính hàm lượng 0,1- 0,2% vào gia nhiệt ở 700
C trong thời gian 20 - 30 phút.
Sau đó, lọc nguyên liệu để được dịch lọc trong suốt và không màu.
1.4.3 Một số hóa chất
Acid citric [5]
Đặc điểm
Acid citric có số INS: 330, ADI: CXĐ
Công thức phân tử: C6H8O7; Khối lượng phân tử: 192,13 g/mol.
Acid citric là một acid hữu cơ yếu. Nó là chất bảo quản tự nhiên, được sử dụng để bổ sung vị chua cho thực phẩm. Đồng thời, acid citric đóng vai trò là chất chống oxy hóa.
Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng. Tồn tại ở 2 dạng: dạng khan hay dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat). Dạng monohydrat có thể chuyển thành dạng khan khi nung nóng trên 740
C.
Phạm vi sử dụng
Acid citric dùng trong thực phẩm phải ở dạng kết tinh khan hoặc ngậm một phân tử nước, không màu, không mùi.
Chức năng
Ngoài chức năng làm xúc tác cho phảm ứng thủy phân đường saccharose thì acid citric còn sử dụng để điều chỉnh độ acid, chống oxy hóa, tạo phức với kim loại.
Than hoạt tính [6]
Có màu đen dạng bột mịn. Diện tích bề mặt lớn, cấu trúc xốp, nhiều lỗ mao quản. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ các tạp chất hữu cơ trong syrup. Đặc biệt là các chất màu.
Diatomite [6]
Diatomitelà sản phẩm công nghiệp được sản xuất từ một loài tảo đơn bào. Diatomite ở dạng bột mịn, có màu vàng nhạt hoặc vàng.
25
Độ ẩm: 0,1-5,0% SiO2: 90-99%
Al2O3: 0,1-3,0% Fe2O3: 1,1-1,6%
K2O: 0,5-3,0% Na2O: 0,5-3,0%
CaO: 0,5% MgO: 0,5%
Khối lượng riêng của bột diatomite không thấp hơn 250 g/dm3
.
Chức năng chủ yếu là hỗ trợ quá trình lọc syrup giúp tách hạt than hoạt tính và tạp chất khỏi syrup.
1.5 Nguyên liệu phụ [5]
1.5.1 Hương
Theo hiệp hội của các nhà hóa học mùi (1969): chất mùi là chế phẩm, có thể là đơn chất cũng có thể là hỗn hợp, có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp, tạo ra toàn bộ hoặc một phần cảm giác mùi đặc trưng của thực phẩm hoặc một sản phẩm khác khi đưa vào miệng.
Phân loại chất mùi
Theo tác dụng của của chất mùi lên thực phẩm khi sử dụng chúng
Chất mùi là những chất chính nó gây ra tác dụng tạo mùi hoàn toàn cho sản phẩm
Chất cải thiện hay biến đổi mùi là những chất, khi được cho vào sản phẩm, cải thiện tác dụng tạo mùi, vị
Chất tăng mùi là những chất không được xem như là nguyên liệu, nhưng khi cho nó vào sẽ làm giảm lượng nguyên liệu cần dùng.
Chọn chất mùi
Chọn mùi thích hợp với sản phẩm
Tương thích với mùi có sẵn trong thực phẩm và có khả năng làm cho thực phẩm trở nên hấp dẫn hơn với người tiêu dùng
Chất mùi phải có cường độ mùi cao và bền
26
Liều lượng sử dụng
Chất mùi phải nằm trong ngưỡng cảm nhận của con người (tức là nằm trong khoảng ngưỡng cảm nhận và ngưỡng cảm tới hạn), nếu ngoài khoảng này thì không có tác dụng gì
Ít hơn ngưỡng cảm nhận thì không cảm nhận được gì, nhiều hơn ngưỡng cảm tới hạn thì cũng không cảm nhận được nhiều hơn.
1.5.2 Kali sorbate
Số INS 202, ADI = 0-25 mg/kg thể trọng Công thức: C6H7KO2
Liều lượng sử dụng trong sản phẩm thực phẩm thường là 0,2%
Sorbate thêm vào nước quả và nước quả nghiền với lượng 0,05 - 0,06% có thể bảo quản trong thời gian dài.
Muối kali sorbate ở dạng bột hay dạng hạt màu trắng tan nhiều trong nước (58,2g/ 100ml ở 200C).
Tác dụng ức chế mạnh nấm men và nấm mốc nhưng lại ít có tác dụng với vi khuẩn nên chúng được dùng cho các sản phẩm có môi trường acid.
Cơ chế
Chất bảo quản này hạn chế chức năng của enzyme dehydrogenase, enzyme sulfhydryl và kìm hãm sự phát triển và quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật. các enzyme này đóng vai trò quan trọng trong tế bào vi sinh vật gồm: fumarase, aspartase, succinic dehydrogenase và alcohol dehydrogenase của nấm men.
Giải thích cho cơ chế này: các muối sorbate phản ứng với enzyme sulfhydryl thông qua phản ứng cộng với nhóm thiol của cystein. Hoạt tính của muối sorbate là do sự hình thành các phức bền với các enzyme có chứa sulfhydryl. Vì vậy, các muối sorbate kìm hãm các enzyme bởi sự hình thành liên kết đồng hóa trị giữa sulfat của nhóm sulfhydryl chính hoặc Zn(OH)2 của enzyme và carbon của ion sorbate.
1.6 Một số sản phẩm từ đài hoa Bụp giấm
Trên thị trường ngày nay có các dạng sản phẩm từ đài hoa như: đài hoa sấy khô, trà và siro …
27
1.6.1 Các sản phẩm trong nước
Đài hoa Bụp giấm khô
Hình 1.20. Đài hoa Bụp giấm khô
Rượu vang
28
Trà giảm cân
Hình 1.22. Trà giảm cân Bụp giấm
1.6.2 Các sản phẩm ngoài nước
Thực phẩm chức năng Bụp giấm - Malaysia
29
Trà đen - Úc
Siro Bụp giấm - Úc
Hình 1.25. Siro Bụp giấm
30
Chương 2
THỰC NGHIỆM 2.1 Thời gian và địa điểm nguyên cứu
Thời gian: từ tháng 6/2012 đến tháng 12/2012
Địa điểm: phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Hóa & Thực phẩm thuộc khu liên hợp phòng thí nghiệm trường Đại học Lạc Hồng.
2.2 Nguyên liệu
2.2.1 Nguyên liệu
Bụp giấm
Trong nghiên cứu này sử dụng nguyên liệu là đài hoa Bụp giấm khô được mua tại công ty TNHH Hồng Đài quận 11, Tp Hồ Chí Minh.
Đường saccharose
Đường tinh luyện mua ở siêu thị Vinatex, Tp Biên Hòa, Đồng Nai.
Acid Citric
Mua ở công ty TNHH Hóa Nam, Tp Hồ Chí Minh.
Chế phẩm enzyme sử dụng trong trích ly
Enzyme Pectinex Ultra SP-L của công ty Nam Giang. Pectinex Ultra SP-L là một hỗn hợp enzyme gồm:
Chủ yếu là pectintranseliminase, polygalacturonase và pectinesterase.
Hemicellulase và cellulase.
Thông số của chế phẩm enzyme Pextinex Utra SP-L: pHopt = 4,5; Topt=500C; hoạt độ 9500 PGU/ml.
2.2.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
Thiết bị: Bể điều nhiệt, bếp điện, khúc xạ kế, cân phân tích, thiết bị lọc