VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM






BÁO CÁO TỔNG HỢP KÉT QUẢ ĐỀ TÀI


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CYCLODEXTRIN
ĐỂ SẢN XUẤT HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT
DÙNG CHO CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM, DƯỢC PHẨM
VÀ MỸ PHẨM


CNĐT: BÙI QUANG THUẬT

9494

HÀ NỘI – 2012



MỤC LỤC



MỞ ĐẦU 1
PHẦN I. TỔNG QUAN 3
1.1. CYCLODEXTRIN (CD) 3
1.1.1. Giới thiệu chung về cyclodextrin 3
1.1.1.1. Cấu tạo và cấu trúc của cyclodextrin 4
1.1.1.2. Tính chất lý học của cyclodextrin 5
1.1.1.3. Tính chất hoá học của cyclodextrin 9
1.1.2. Nguyên liệu cho sản xuất cyclodextrin 15
1.1.2.1. Tinh bột 15
1.1.2.1.1. Cấu tạo của tinh bột 15
1.1.2.1.2. Tính chất của tinh bột 16
1.1.2.1.3. Một số loại tinh bột chính sử dụng để sản xu
ất cyclodextrin 17
1.1.2.2. Enzym cyclodextrin glucozyltransferase (CGTase) 19
1.1.2.2.1. Nguồn sinh tổng hợp CGTase 19
1.1.2.2.2. Cơ chế xúc tác của CGTase 20
1.1.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt độ của CGTase 23
1.1.3. Các phương pháp sản xuất cyclodextrin 27
1.1.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất, tiêu thụ cyclodextrin trong nước và trên thế
giới 29

1.1.5. Ứng dụng của cyclodextrin 30
1.1.5.1. Trong công nghiệp thực phẩm và hương liệu 31
1.1.5.2. Trong công nghiệp d
ược 32
1.1.5.3. Trong các quá trình chuyển hoá sinh học và lên men 32
1.1.5.4. Trong công nghiệp mỹ phẩm 33
1.1.5.5. Trong công nghiệp bao gói, dệt may 33
1.1.5.6. Trong nông nghiệp và công nghiệp hoá học 34
1.1.5.7. Trong phân tích 34
1.2. HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT 35
1.2.1. Giới thiệu chung về hương liệu dạng bột 35
Trang
1.2.2. Nguyên liệu cho sản xuất hương liệu dạng bột 37
1.2.2.1. Các hợp chất thơm 37
1.2.2.2. Chất mang 41
1.2.2.3. Các chất phụ trợ 43
1.2.2.3.1. Tinh bột biến tính 43
1.2.2.3.2. Gôm 43
1.2.3. Các phương pháp sản xuất hương liệu dạng bột 44
1.2.3.1. Phương pháp hấp phụ 44
1.2.3.2. Phương pháp vi nang phân tử 45
1.2.4. Tình hình nghiên cứu, sản xu
ất và tiêu thụ hương dạng bột trong và ngoài
nước 48
1.2.5. Ứng dụng của hương liệu dạng bột 50
PHẦN II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU 52
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 52
2.1.1. Nguyên liệu sản xuất cyclodextrin 52
2.1.2. Nguyên liệu sản xuất hương liệu dạng bột 52

2.1.3 Hoá chất và các vật liệu khác 53
2.1.4 Thiết bị và dụng cụ 53
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53
2.2.1. Phương pháp phân tích chất lượng nguyên liệu, bán sản phẩm CD 53
2.2.2. Phương pháp phân tích, đánh giá chất lượng hương liệu 56
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu công nghệ tạ
o hương liệu dạng bột 59
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 64
3.1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CYCLODEXTRIN 64
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và phương pháp xử lý nguyên liệu
thích hợp cho từng mục đích thu nhận dạng cyclodextrin 64
3.1.1.1. Đánh giá thành phần nguyên liệu tinh bột sắn, ngô 64
3.1.1.2. Lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp 65
3.1.2. Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất cyclodextrin dạng hỗn hợp 65
3.1.2.1. Nghiên cứu lựa chọn enzim và các điều kiện công nghệ (Độ pH, nhiệt độ,
nồng độ dịch bột, nồng độ enzim, thời gian ) thích hợp cho quá trình dịch hoá
nguyên liệu (tinh bột) 65
3.1.2.1.1. Nghiên cứu lựa chọn nguồn enzim dùng cho quá trình dịch hoá tinh bột 65
3.1.2.1.2. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình dịch
hoá tinh bột 67
3.1.2.2. Nghiên cứu các điều kiện công nghệ thích hợ
p cho quá trình vòng hoá sản
phẩm dịch hoá 74
3.1.2.2.1. Xác định nhiệt độ thích hợp 74
3.1.2.2.2. Xác định pH thích hợp 75
3.1.2.2.3. Xác định nồng độ enzim thích hợp 76
3.1.2.2.4. Xác định thời gian CD hoá thích hợp 77
3.1.2.3. Nghiên cứu phương pháp làm sạch và thu hồi sản phẩm cyclodextrin hỗn hợp 78
3.1.2.4. Phân tích chất lượng sản phẩm và quy trình công nghệ sản xuất CD dạng
hỗn hợp 79

3.1.3. Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất cyclodextrin dạng beta 83
3.1.3.1. Lựa chọn enzim glucoamylaza thích hợp cho quá trình thuỷ phân dịch sau
vòng hoá 83
3.1.3.2. Lựa chọn pH thích hợp cho quá trình thuỷ phân dịch sau vòng hoá bằng
enzim AGM 84
3.1.3.3. Nghiên cứu xác định nồng độ chất khô thích hợp việc tách
β
-cyclodextrin 85
3.1.3.4. Xác định thời gian thích hợp cho quá trình kết tinh 86
3.1.3.5. Theo dõi bảo quản sản phẩm
β
-CD 86
3.1.3.6. Phân tích chất lượng sản phẩm
β
-CD 87
3.1.3.7. Quy trình công nghệ sản xuất CD dạng beta 89
3.1.4. Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất cyclodextrin dạng alpha 92
3.1.4.1. Nghiên cứu lựa chọn enzim cho quá trình sản xuất cyclodextrin có hàm
lượng alpha-cyclodextrin cao 92
3.1.4.2. Nghiên cứu lựa chọn enzim
α
-amylaza để thuỷ phân
β
- và
γ
-CD thành
glucoza và bảo tồn hàm lượng
α
-CD 94
3.1.4.3. Xác định nồng độ enzim thích hợp cho quá trình thuỷ phân 95

3.1.4.4. Xác định thời gian thích hợp nhất cho quá trình thuỷ phân
β
- và
γ
-CD 96
3.1.4.5. Nghiên cứu phương pháp tách
α
-CD ra khỏi hỗn hợp
α
-CD và glucoza
bằng lên men 97
3.1.4.6. Nghiên cứu phương pháp tinh sạch và bảo quản sản phẩm
α
-CD 98
3.1.4.6.1. Nghiên cứu xác định tỷ lệ than hoạt tính dùng để tinh sạch
α
-CD 99
3.1.4.6.2. Xác định nồng độ dịch thích hợp cho quá trình kết tinh
α
-CD 99
3.1.4.6.3. Xác định thời gian thích hợp cho quá trình kết tinh 100
3.1.4.6.4. Theo dõi bảo quản sản phẩm
α
-CD 101
3.1.4.7. Quy trình công nghệ sản xuất CD dạng alpha 101
3.1.5.
Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất cyclodextrin dạng gama 105
3.1.5.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình dịch
hóa và vòng hóa γ–CD 105
3.1.5.1.1. Nghiên cứu lựa chọn nồng độ dịch tinh bột thích hợp 105

3.1.5.1.2. Lựa chọn nồng độ CaCl
2
cần bổ sung 105
3.1.5.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng mức độ thủy phân (DE) 106
3.1.5.1.4. Ảnh hưởng của pH vòng hóa đến hiệu suất tạo γ – CD 106
3.1.5.1.5. Ảnh hưởng của thời gian vòng hóa 107
3.1.5.1.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ vòng hóa đến hiệu suất tạo γ – CD 107
3.1.5.2. Nghiên cứu tách tinh sạch γ-CD bằng phương pháp tạo phức 107
3.1.5.2.1. Lựa chọn dung môi tạo phức 108
3.1.5.2.2. Kiểm tra khả năng tạo phức của tricloetylen với CD và glucose 108
3.1.5.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới quá trình tạo phức 109
3.1.5.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dịch CD đến quá trình tạo phức 109
3.1.5.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/dịch CD đến quá trình tạo phức 110
3.1.5.2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian tạo phức 110
3.1.5.3. Nghiên cứu phương pháp thu hồi và phân tích chất l
ượng sản phẩm 110
3.1.5.4. Quy trình công nghệ công nghệ sản xuất CD dạng gama 111
3.2. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN VÀ TẠO CÁC HƯƠNG THƠM
DẠNG LỎNG PHÙ HỢP CHO CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM, DƯỢC PHẨM
VÀ MỸ PHẨM ĐỂ PHỤC VỤ CHO SẢN XUẤT HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT 114
3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn, chế biến và phối chế hương thơm phù hợp cho các
sản phẩm
đồ uống dạng khô 114
3.2.1.1. Chế biến và phối chế hương chanh phù hợp cho các sản phẩm đồ uống
dạng khô 114
3.2.1.2. Chế biến và phối chế hương gừng phù hợp cho các sản phẩm đồ uống dạng khô.117
3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn, chế biến và phối chế hương thơm phù hợp cho các
sản phẩm snack và các sản phẩm ăn liền 119
3.2.2.1. Lựa chọn và phối chế hương tôm phù hợp cho các sản phẩm snack và sản
phẩm ăn liền 119

3.2.2.2. Lựa chọn và phối chế hương bò phù hợp cho s
ản phẩm snack và sản phẩm
ăn liền 120
3.2.3. Nghiên cứu lựa chọn, chế biến và phối chế hương thơm phù hợp cho các
sản phẩm chè xanh, chè đen 122
3.2.3.1. Lựa chọn và phối chế hương nhài phù hợp cho các sản phẩm chè xanh, chè đen.122
3.2.3.2. Lựa chọn và phối chế hương dâu phù hợp cho các sản phẩm chè xanh, chè đen .123
3.2.4. Nghiên cứu lựa chọn, chế biến và phối chế h
ương thơm phù hợp cho các
sản phẩm dược phẩm 125
3.2.4.1. Lựa chọn và phối chế hương cam phù hợp cho các sản phẩm dược phẩm 125
3.2.4.2. Lựa chọn và phối chế hương bạc hà phù hợp cho các sản phẩm dược phẩm 127
3.2.5. Nghiên cứu lựa chọn, chế biến và phối chế hương thơm phù hợp cho các
sản phẩm mỹ phẩm 129
3.2.5.1. Lựa chọ
n và phối chế hương hoa quả phù hợp cho các sản phẩm mỹ phẩm 129
3.2.5.2. Lựa chọn và phối chế hương oải hương phù hợp cho các sản phẩm mỹ
phẩm 130
3.3. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT HƯƠNG DẠNG BỘT TỪ
CYCLODEXTRIN (CHẤT MANG) VÀ CÁC HÌNH HƯƠNG DẠNG
LỎNG 133
3.3.1. Nghiên cứu sự phù hợp của hương liệu dạng lỏng với các loại chất mang CD . 133
3.3.2. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp hấp
phụ hương với cyclodextrin hỗn hợp và cyclodextrin dạng beta 134
3.3.2.1. Lựa chọn phương pháp hấp phụ thích hợp 134
3.3.2.2. Lựa chọn hệ dung môi hoà tan chất mang thích hợp cho quá trình sản xuất
hương dạng bột bằng phương pháp hấp ph
ụ 135
3.3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình
sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp hấp phụ 136

3.3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất
hương dạng bột bằng phương pháp hấp phụ 136
3.3.2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất
hương dạng bột bằng phương pháp hấp phụ 137
3.3.2.6. Xác định nhiệt độ hấp phụ thích hợp cho quá trình sản xuất hương dạng
bột bằng phương pháp hấp phụ 138
3.3.2.7. Xác định thời gian hấp phụ thích hợp cho quá trình sản xuất hương dạng
bột bằng phương pháp hấp ph
ụ 139
3.3.2.8. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp
hấp phụ 139
3.3.3. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp vi nang
phân tử với cyclodextrin beta 144
3.3.3.1. Nghiên cứu bổ sung chất mang phụ trợ maltodextrin (MD) 144
3.3.3.2 Lựa chọn hệ dung môi hoà tan chất mang thích hợp cho quá trình sản xuất
hương dạng bột 144
3.3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột 145
3.3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột 146
3.3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột 147
3.3.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột 148
3.3.3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột 149
3.3.3.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột 150
3.3.3.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột 151

3.3.3.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ hút dịch đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột 152
3.3.3.11. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (inlet) đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột 153
3.3.3.12. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương
pháp vi nang phân tử với cyclodextrin beta 153
3.3.4. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp vi nang
phân tử với cyclodextrin dạng hỗn hợp 156
3.3.4.1. Lựa chọn nồng độ cồn thích hợp cho quá trình sản xuất hương dạng bột từ
CD hỗn hợp 156
3.3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ
CD hỗn hợp 156
3.3.4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 157
3.3.4.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 158
3.3.4.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ
đồng hóa đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột từ CD dạng hỗn hợp 159
3.3.4.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng hỗn hợp 159
3.3.4.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD h
ỗn hợp 160
3.3.4.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 161
3.3.4.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ hút dịch đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 161
3.3.4.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun (inlet) đế

n quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 162
3.3.4.11. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương
pháp vi nang phân tử với cyclodextrin hỗn hợp 163
3.3.5. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp vi nang
phân tử với cyclodextrin dạng alpha 165
3.3.5.1 Lựa chọn nồng độ cồn thích hợp cho quá trình sản xuất hươ
ng dạng bột từ
CD dạng alpha 165
3.3.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng alpha 165
3.3.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng alpha 166
3.3.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ l
ệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng alpha 167
3.3.5.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột từ CD dạng alpha 167
3.3.5.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD alpha 168
3.3.5.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạ
ng bột từ CD dạng alpha 169
3.3.5.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng alpha 169
3.3.5.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ hút dịch và nhiệt độ sấy phun đến quá
trình sản xuất hương liệu dạng bột 170
3.3.5.10. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hương dạng bột b
ằng phương
pháp vi nang phân tử với cyclodextrin dạng alpha 170

3.3.6. Nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp vi nang
phân tử với cyclodextrin dạng gama 173
3.3.6.1. Lựa chọn nồng độ cồn thích hợp cho quá trình sản xuất hương dạng bột từ
CD dạng gama 173
3.3.6.2. Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản
xuất hương li
ệu dạng bột từ CD dạng gama 173
3.3.6.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 174
3.3.6.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 175
3.3.6.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ
và thời gian đồng hóa đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 175
3.3.6.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tạo phức đến quá trình
sản xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 176
3.3.6.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ hút dịch và nhiệt độ sấy phun đến quá
trình sản xuất hương liệu dạng b
ột từ CD dạng gama 177
3.3.6.8. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng phương pháp
vi nang phân tử với cyclodextrin dạng gama 177
3.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ PILOT CHO SẢN
XUẤT HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT VỚI QUY MÔ 50 KG SẢN PHẨM/NGÀY 180
3.5. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT TRÊN DÂY
CHUYỀN THIẾT BỊ MỚI ĐƯỢC HÌNH THÀNH 182
3.5.1. Sản xuất thử nghiệm CD dạng hỗn hợp 182
3.5.2. Sản xuất thử nghiệm CD dạng beta 183
3.5.3. Sản xuất thử nghiệm CD dạng alpha 183
3.5.4. Sản xuất thử nghiệm CD dạng gama 184
3.5.5. Sản xuất thử nghiệm hương chanh dạng bột bằng phương pháp hấp phụ từ

CD dạng hỗn hợp 186
3.5.6. Sản xuất thử nghi
ệm hương cam dạng bột bằng phương pháp hấp phụ từ
CD dạng beta 187
3.5.7. Sản xuất thử nghiệm hương dạng bột bằng phương pháp vi nang phân tử
từ CD dạng hỗn hợp 188
3.5.8. Sản xuất thử nghiệm hương dạng bột bằng phương pháp vi nang phân tử
từ CD dạng beta 189
3.5.9. Sản xuất thử nghiệ
m hương dạng bột bằng phương pháp vi nang phân tử
từ CD dạng alpha 190
3.5.10. Sản xuất thử nghiệm hương dạng bột bằng phương pháp vi nang phân tử
từ CD dạng gama 192
3.6. NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG
SẢN PHẨM HƯƠNG DẠNG BỘT 193
3.6.1. Phân tích, đánh giá chất lượng hương dạng bột 193
3.6.2. Xác định các chế
độ thích hợp bảo quản các dạng cyclodextrin và các loại
sản phẩm hương liệu dạng bột 198
3.6.3. Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho các loại sản phẩm hương liệu dạng bột 200
3.6.4. Ước tính giá thành sản phẩm và sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế ……… …200
3.7. THỬ NGHIỆM CÁC SẢN PHẨM HƯƠNG LIỆU DẠNG BỘT VÀO THỰC
TẾ SẢN XUẤT THỰC PH
ẨM, DƯỢC PHẨM VÀ MỸ PHẨM 201
3.7.1. Thử nghiệm các sản phẩm hương dạng bột vào thực tế sản xuất các sản
phẩm chè xanh, chè đen và các sản phẩm đồ uống dạng khô 202
3.7.2. Thử nghiệm các sản phẩm hương dạng bột vào thực tế sản xuất các sản
phẩm snack và sản phẩm ăn liền 202
3.7.3. Thử nghiệm các sản phẩm hươ
ng dạng bột vào thực tế sản xuất các sản

phẩm dược phẩm và mỹ phẩm 202
KẾT LUẬN 203
TÀI LIỆU THAM KHẢO 206
DANH MỤC VIẾT TẮT

CD : Cyclodextrin
MD : Maltodextrin
CGTase : Enzym cyclodextrin glucozyltransferase
DE : Hàm lượng đường khử
DM : Dung môi
HL : Hàm lượng
CM : Chất mang
SP : Sản phẩm
AMG : Chế phẩm enzym glucoamylaza
TD : Tinh dầu
Abs : Độ hấp phụ quang
Bx : Nồng độ chất khô
TB : Thiết bị
t : Thời gian
t
0
: Nhiệt độ
ν : Tốc độ


MỤC LỤC BẢNG BIỂU



Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của Cyclodextrin 6

Bảng 1.2. Độ hoà tan của các CD trong nước (g/100ml) 7
Bảng 1.3. Độ hoà tan của các CD trong một số dung môi hữu cơ tại 25
0
C 8
Bảng 1.4. Sản lượng sắn tại các vùng miền ở Việt Nam 19
Bảng 1.5. Dạng tương tác giữa chất thơm và các loại chất mang 35
Bảng 1.6. Các loại tinh dầu chính thu nhận được từ nguồn thực vật 38
Bảng 1.7. Phân loại hương liệu theo mục đích sử dụng 40
Bảng 1.8. Phân loại hương liệu theo nguồn gốc của sản phẩm 40
Bảng 1.9. Ứng d
ụng của maltodextrin theo DE 42
Bảng 3.1. So sánh độ nhớt của tinh bột sắn, tinh bột ngô và tinh bột gạo 64
Bảng 3.2. Xác định lượng nước rửa bột 65
Bảng 3.3. Tính chất của dịch bột sau dịch hoá dùng enzim anpha-amylaza BAN 66
Bảng 3.4. Tính chất của dịch bột sau dịch hoá dùng Toruzyme 67
Bảng 3.5. Tính chất của dịch thuỷ phân tinh bột bởi các enzim ở pH khác nhau 68
Bảng 3.6. Tính chất của dịch thủy phân tinh bột ở
các nồng độ dịch bột khác nhau 69
Bảng 3.7. Hàm lượng α-CD, β-CD, γ-CD thu được theo nồng độ tinh bột 71
Bảng 3.8. Tính chất của dịch thủy phân t. bột với các nồng độ enzim sử dụng khác nhau 71
Bảng 3.9. Tính chất của dịch bột trong quá trình dịch hoá 73
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình CD hóa 75
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của pH tới quá trình CD hoá 75
Bảng 3.12. Ảnh h
ưởng của nồng độ enzim tới quá trình CD hoá 76
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của phương thức bổ sung enzim đến hiệu suất chuyển hoá tinh
bột thành CD 77
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chuyển hoá 78
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ than hoạt tính đến màu của dịch sản phẩm 79
Bảng 3.16. Kết quả phân tích thành phần CD trong sản phẩm CD hỗn hợp 80

Bảng 3.17. Ảnh hưởng của loại enzim glucoamylaza tới quá trình thủy phân 83
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của pH = 3 tới phản ứng thuỷ phân của AMG lên dịch sau vòng
hoá 84
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô đến quá trình kết tinh β-CD 85
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình kết tinh β-CD 86
Bảng 3.21. Theo dõi bảo quản sản phẩm β-CD 87
Bảng 3.22. Lựa ch
ọn enzim CGTase thích hợp cho quá trình sản xuất Cyclodextrin có
hàm lượng α-CD cao 92
Trang TÊN BẢNG
Bảng 3.23. Lựa chọn enzim anpha-amylaza cho thuỷ phân β-, γ-CD và vẫn giữ nguyên
hàm lượng α-CD 94
Bảng 3.24.
Xác định nồng độ enzim

thích hợp cho quá trình thuỷ phân
β- và γ-CD 96
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của thời gian cho đến quá trình thuỷ phân 96
Bảng 3.26. Xác định thời gian nấm men tiêu hoá hết đường glucoza và maltoza 98
Bảng 3.27. Ảnh hưởng của tỷ lệ than hoạt tính đến màu của dịch 99
Bảng 3.28. Xác định nồng độ dịch thích hợp cho quá trình kết tinh 100
Bảng 3.29. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình kết tinh α-CD 100
Bảng 3.30. Kết quả theo dõi bảo quản sả
n phẩm α-CD 101
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của nồng độ tinh bột tới khả năng tạo γ–CD 105
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của nồng độ Ca
2+
tới hiệu suất tạo γ – CD 105
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian dịch hóa đến hiệu suất tạo γ – CD 106
Bảng 3.34. Ảnh hưởng của pH vòng hóa đến hiệu suất tạo γ – CD 106

Bảng 3.35. Ảnh hưởng của thời gian vòng hóa đến hiệu suất tạo γ – CD 107
Bảng 3.36. Ảnh hưởng của nhiệt độ vòng hóa đến hiệu suất tạo
γ – CD 107
Bảng 3.37. Khả năng tạo phức của γ-CD với hai dung môi 108
Bảng 3.38. Kiểm tra khả năng tạo phức của tricloetylen với CD và glucose 109
Bảng 3.39. Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến đến quá trình tạo phức 109
Bảng 3.40. Ảnh hưởng của nồng độ dịch CD đến quá trình tạo phức 109
Bảng 3.41. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/ dịch CD đế
n quá trình tạo phức 110
Bảng 3.42. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tạo phức 110
Bảng 3.43. Kết quả chế biến tinh dầu chanh theo phương pháp trích ly với cồn etylic 115
Bảng 3.44. Kết quả phối chế và đánh giá chất lượng hương chanh cho đồ uống dạng
khô 116
Bảng 3.45. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm đồ uống hương chanh dạng khô 117
Bảng 3.46. Kết qu
ả phối chế và đánh giá chất lượng hương gừng cho đồ uống dạng khô 117
Bảng 3.47. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm đồ uống hương gừng dạng khô 118
Bảng 3.48. Kết quả phối chế hương tôm cho sản phẩm snack và sản phẩm ăn liền 119
Bảng 3.49. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm snack và sản phẩm ăn liền hương tôm 120
Bảng 3.50. Kế
t quả phối chế hương bò cho sản phẩm snack và sản phẩm ăn liền 121
Bảng 3.51. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm snack và sản phẩm ăn liền hương bò 121
Bảng 3.52. Kết quả phối chế hương nhài cho sản phẩm chè xanh, chè đen 122
Bảng 3.53. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm chè xanh hương nhài 123
Bảng 3.54. Kết quả phối chế hương dâu cho sản phẩm chè xanh, chè đ
en 124
Bảng 3.55. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm chè đen hương dâu 124
Bảng 3.56. Kết quả chế biến tinh dầu cam theo phương pháp trích ly với cồn etylic 126
Bảng 3.57. Kết quả phối chế và đánh giá chất lượng hương cam cho sản phẩm dược phẩm 126
Bảng 3.58. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm dược phẩm hương cam 127

Bảng 3.59. Kết quả phối chế và đánh giá chất lượng hương bạc hà cho sản phẩm dược
phẩm 128
Bảng 3.60. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm dược phẩm hương bạc hà 128
Bảng 3.61. Kết quả phối chế và đánh giá chất lượng hương hoa quả cho sản phẩm mỹ
phẩm129
Bảng 3.62. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm mỹ phẩm hương hoa quả 130
Bảng 3.63. Kết quả phối chế và đánh giá chất lượng hương oải hương cho sản phẩm
mỹ phẩm 131
Bảng 3.64. Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm mỹ phẩm hương oải hương 131
Bảng 3.65. Kết quả nghiên cứu sự phù hợp c
ủa hương liệu dạng lỏng với các loại chất
mang CD 133
Bảng 3.66. Kết quả lựa chọn phương pháp hấp phụ thích hợp 135
Bảng 3.67. Ảnh hưởng của hệ dung môi hoà tan chất mang đến cho quá trình sản
xuất hương dạng bột bằng phương pháp hấp phụ 135
Bảng 3.68. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến cho quá trình sản
xuất hương dạ
ng bột bằng phương pháp hấp phụ 136
Bảng 3.69. Ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến cho quá trình sản xuất hương
dạng bột bằng phương pháp hấp phụ 137
Bảng 3.70. Ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến cho quá trình sản xuất hương dạng
bột bằng phương pháp hấp phụ 138
Bảng 3.71. Ảnh hưởng củ
a nhiệt độ hấp phụ đến cho quá trình sản xuất hương dạng
bột bằng phương pháp hấp phụ 138
Bảng 3.72. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến cho quá trình sản xuất hương dạng
bột bằng phương pháp hấp phụ 139
Bảng 3.73. Ảnh hưởng của tỷ lệ MD/CD đến đến quá trình sản xuất hương liệu dạng bột 144
Bảng 3.74. Ảnh hưởng của hệ DM hoà tan đến quá trình sản xuất hương dạng bột 145
Bảng 3.75. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản xuất hương

liệu dạng bột 146
Bảng 3.76. Ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu
dạng bột 147
Bảng 3.77. Ảnh hưởng của t
ỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu dạng
bột 148
Bảng 3.78. Ảnh hưởng của tốc độ đồng hoá đến quá trình sản xuất hương liệu dạng bột 149
Bảng 3.79. Ảnh hưởng thời gian đồng hoá đến quy trình sản xuất hương liệu dạng bột 150
Bảng 3.80. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình sản xu
ất hương liệu dạng bột 151
Bảng 3.81. Kết quả ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột 151
Bảng 3.82. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ hút dịch đến quá trình sản xuất hương liệu
dạng bột 152
Bảng 3.83. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột 153
Bảng 3.84. Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến quá trình sản xuất hương dạng bột từ CD hỗn hợp .156
Bảng 3.85. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sả
n xuất
hương liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 157
Bảng 3.86. Ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu
dạng bột từ CD hỗn hợp 158
Bảng 3.87. Ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu dạng
bột từ CD dạng hỗn h
ợp 158
Bảng 3.88. Ảnh hưởng của tốc độ đồng hoá đến quá trình sản xuất hương liệu dạng bột từ
CD dạng hỗn hợp 159
Bảng 3.89. Ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến quy trình sản xuất hương liệu dạng
bột từ CD hỗn hợp 160
Bảng 3.90. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo ph

ức đến quá trình sản xuất hương liệu dạng bột
từ CD hỗn hợp 160
Bảng 3.91. Kết quả ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 161
Bảng 3.92. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ hút dịch đến quá trình sản xuất hương liệu
d
ạng bột từ CD hỗn hợp 162
Bảng 3.93. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ sấy phun đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột từ CD hỗn hợp 162
Bảng 3.94. Ảnh hưởng nồng độ cồn đến quá trình sản xuất hương dạng bột từ α-CD 165
Bảng 3.95. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chấ
t mang đến quá trình sản xuất
hương liệu dạng bột α-CD 166
Bảng 3.96. Ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu
dạng bột từ CD dạng alpha 166
Bảng 3.97. Ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu dạng
bột 167
Bảng 3.98. Ảnh hưởng củ
a tốc độ đồng hoá đến quá trình sản xuất hương liệu dạng bột 168
Bảng 3.99. Ảnh hưởng của thời gian đồng hoá đến quy trình sản xuất hương liệu dạng
bột từ CD dạng alpha 168
Bảng 3.100. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo phức đến quá trình sản xuất hương liệu dạng
bột từ α-CD 169
Bảng 3.101. K
ết quả ảnh hưởng của thời gian tạo phức đến quá trình sản xuất hương
liệu dạng bột 169
Bảng 3.102. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ hút dịch và nhiệt độ sấy phun đến quá trình
sản xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng alpha 170
Bảng 3.103. Ảnh hưởng nồng độ cồn đến quá trình sản xuất hương dạng bột từ γ-CD 173
Bảng 3.104. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hoà tan/chất mang đến quá trình sản xuất

hương liệu dạng bột γ-CD 174
Bảng 3.105. Ảnh hưởng của tỷ lệ hương/chất mang đến quá trình sả
n xuất hương liệu
dạng bột từ CD dạng gama 174
Bảng 3.106. Ảnh hưởng của tỷ lệ gôm/chất mang đến quá trình sản xuất hương liệu
dạng bột từ CD dạng gama 175
Bảng 3.107. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ và thời gian đồng hóa đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 176
Bảng 3.108. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tạo phức đến quá trình sản
xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 176
Bảng 3.109. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ hút dịch và nhiệt độ sấy phun đến quá trình
sản xuất hương liệu dạng bột từ CD dạng gama 177
Bảng 3.110. Kết quả sản xu
ất thử nghiệm CD dạng hỗn hợp 182
Bảng 3. 111. Kết quả sản xuất thử nghiệm CD dạng beta 183
Bảng 3.112. Kết quả sản xuất thử nghiệm CD dạng alpha 184
Bảng 3.113. Kết quả sản xuất thử nghiệm CD dạng gama 185
Bảng 3.114. Kết quả sản xuất thử nghiệm hương chanh dạng bột từ CD hỗn hợp 186
Bảng 3.115. Kế
t quả sản xuất thử nghiệm hương cam dạng bột từ CD hỗn hợp 188
Bảng 3.116. Kết quả sản xuất thử nghiệm hương nhài và hương bạc hà dạng bột từ CD
hỗn hợp 189
Bảng 3.117. Kết quả sản xuất thử nghiệm hương gừng và hương oải hương dạng bột
từ CD dạng beta 190
Bảng 3.118. K
ết quả sản xuất thử nghiệm hương dâu và hương hoa quả dạng bột từ CD
dạng alpha 191
Bảng 3.119. Kết quả sản xuất thử nghiệm bò và hương tôm dạng bột từ γ-CD 192
Bảng 3.120. Đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm hương dạng bột 193
Bảng 3.121. Phân tích chất lượng sản phẩm hương dạng bột 194

Bảng 3.122. Phân tích các ch
ỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm hương dạng bột 194
Bảng 3.123. Phân tích các chỉ tiêu an toàn thực phẩm của sản phẩm hương dạng bột 195
Bảng 3.124. Kết quả bảo quản các sản phẩm hương dạng bột trong túi PE 2 lớp 197
Bảng 3.125. Kết quả bảo quản các sản phẩm hương dạng bột trong túi tráng thiếc 198
Bảng 3.126. Kết quả bảo quản các sản phẩm hương dạ
ng bột trong hộp nhựa, kín 199
Bảng 3.127. Kết quả bảo quản các sản phẩm hương dạng bột trong hộp nhựa, kín 199


MỤC LỤC ĐỒ THỊ


Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của pH tới tính chất dịch thuỷ phân tinh bột bởi Toruzyme 68
Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ tinh bột tới tính chất của dịch thủy phân 70
Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của ở nồng độ enzim tới tính chất của dịch thuỷ phân 72
Đồ thị 3.4. Sự thay đổi của DE và chỉ số Iốt theo thờ
i gian dịch hoá với Toruzyme 73








MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc và kích thước của α-, β-, γ- cyclodextrin 5
Hình 1.2. Hai cách tạo phức bao giữa 2α-prostagladin với α-và β-cyclodextrin 12

Hình 1.3. Bẫy benseldehyt vào trong β-cyclodextrin 12
Hình 1.4. Sơ đồ các phản ứng do CGTase xúc tác 20
Hình 1.5. Mô hình trung tâm hoạt động của CGTase từ B.circulans 22
Hình 1.6. Sự ức chế của cơ chất lên vận tốc phản ứng của CGTase từ
B.macerans 24
Hình 1.7. Sự ức chế của α- (a), β- (b) và γ- CD (c) lên vận tốc phản ứng của CGTase
từ B.macerans 26
Hình 3.1. Sắc ký đồ của CD hỗn hợp thô (sau vòng hoá) 79
Hình 3.2. Sắc ký đồ của CD hỗn hợp sạch (sau khi làm sạch bằng than hoạt tính) 80
Hình 3.3. Sắc ký đồ của sản phẩm β-CD tinh thể 87
Hình 3.4. Sắc ký đồ của β-cyclodextrin được tinh chế sử d
ụng màng siêu lọc
(Ultra Filtration) 88
Hình 3.5. Sắc ký đồ củaβ -cyclodextrin được tinh chế sử dụng thiết bị lọc VivaFlow 88
Hình 3.6. Sắc ký đồ của β-cyclodextrin được tinh chế sử dụng màng xenluloza 88
Hình 3.7. Sắc ký đồ của dịch sau vòng hoá 6 h bằng enzim Contizyme 93
Hình 3.8. Sắc ký đồ của dịch sau khi thuỷ phân bằng AMG 0,4% và
Sumizyme L 0,4 % trong 15 h 97
Hình 3.9. Sắc ký đồ của dịch sau 28 giờ lên men 98
Hình 3.10. Sắc ký đồ sản phẩm α-CD sau tinh chế
94


Trang
MỤC LỤC SƠ ĐỒ


Sơ đồ 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất CD 28
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ sản xuất hương liệu dạng bột bằng phương pháp vi nang phân tử 47
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng quát nghiên cứu công nghệ sản xuất cyclodextrin 60

Sơ đồ 2.2. Sơ đồ tổng quát nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng
phương pháp hấp phụ 61
Sơ đồ 2.3. Sơ đồ tổng quát nghiên cứu công nghệ sản xuất hương dạng bột bằng
phương pháp vi nang phân tử 62
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất CD dạng hỗn hợp 82
Sơ đồ 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất CD dạng beta 90
Sơ đồ 3.3. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất CD d
ạng Alpha 102
Sơ đồ 3.4. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất CD dạng gama 113
Sơ đồ 3.5. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương chanh dạng bột bằng phương
pháp hấp phụ với Cyclodextrin dạng hỗn hợp 140
Sơ đồ 3.6. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương cam dạng bột bằng phương pháp
hấp phụ với Cyclodextrin beta 142
Sơ đồ
3.7. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương gừng (oải hương) dạng bột bằng
phương pháp vi nang phân tử với cyclodextrin beta 154
Sơ đồ 3.8. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương nhài (bạc hà) dạng bột bằng
phương pháp vi nang phân tử với CD dạng hỗn hợp 164
Sơ đồ 3.9. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương dâu (hương hoa quả) dạng bột
bằ
ng phương pháp vi nang phân tử với cyclodextrin dạng alpha 171
Sơ đồ 3.10. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất hương bò (hương tôm) dạng bột bằng
phương pháp vi nang phân tử với cyclodextrin dạng gama 178
Sơ đồ 3.11. Sơ đồ mô hình dây chuyền thiết bị pilot cho sản xuất hương dạng bột với
quy mô 50 kg sản phẩm/ngày 180

Trang
MỞ ĐẦU
Chất thơm gắn liền với cuộc sống và gắn liền với nền văn minh của nhân loại từ
hàng nghìn năm nay. Nó tạo nên sự hấp dẫn, quyến rũ, kích thích tâm sinh lý của

người sử dụng và tạo thêm sự phong phú cho cuộc sống. Khi cuộc sống ngày càng
phát triển, xã hội càng văn minh thì các chất thơm được sản xuất và sử dụng ngày càng
đa dạng và phong phú về cả số lượng lẫ
n chất lượng. Như chúng ta đã biết, hương liệu
đóng một vai trò hết sức quan trọng trong chất lượng của các sản phẩm thực phẩm,
dược phẩm và mỹ phẩm. Chúng được dùng để tạo nên mùi thơm hấp dẫn và làm mất
đi mùi vị không mong muốn trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Từ đó quyết
định đến sự lựa chọn, sự chấp nhậ
n tiêu thụ của khách hàng với mỗi loại sản phẩm.
Thật khó mà tưởng tượng nếu như cuộc sống không có hương vị, các sản phẩm thực
phẩm, mỹ phẩm không có mùi thơm. Do đó, đòi hỏi phải có loại hương liệu phù hợp
để tạo nên mùi thơm đặc trưng cho mỗi loại sản phẩm.
Trên thị trường hương liệu tồn tại hai dạng sản phẩ
m: hương liệu dạng lỏng và
hương liệu dạng bột. Cho đến nay, hương liệu dạng lỏng vẫn chiếm thị phần lớn do
công nghệ và thiết bị sản suất đơn giản nhưng điểm hạn chế dễ thấy của hương liệu
dạng lỏng là không bền với nhiệt độ cao, khó pha trộn trong các sản phẩm dạng bột đòi
hỏi có
độ khô cao. Còn với hương liệu dạng bột được cấu thành từ hai phần: hương
thơm dạng lỏng và chất mang ở dạng rắn (dạng bột) đã khắc phục được những hạn chế
trên của hương liệu dạng lỏng.
Có rất nhiều loại chất mang thường được sử dụng để sản xuất hương liệu dạng
bột là các loại đườ
ng, các loại muối, tinh bột, dextrin, maltodextrin, cyclodextrin…
Trong số các chất mang này thì có một loại chất mang mà sự xuất hiện của nó đã tạo
nên một bước đột phá trong kỹ nghệ sản xuất hương liệu dạng bột, đó là cyclodextrin.
Cyclodextrin với cấu trúc đặc biệt, có khả năng tạo nên các tổ hợp bao bọc “chủ-
khách” với các chất hữu cơ, nhất là với các chất thơm, làm cho phân tử phức có
độ bền
lý học, hoá học cao hơn, đồng thời bảo vệ chúng khỏi những tác động của môi trường.

Nhờ vậy, cyclodextrin đã trở thành chất mang đa dụng với tính năng ưu việt để tạo nên
hương liệu dạng bột cho các sản phẩm thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm có chất
lượng cao.
Hiện nay, trên thế giới, công nghiệp sản xuất hương liệu dạng bột đang ngày
càng phát triển và dần chiếm ưu thế so với hương liệu dạng lỏng. Ở Việt Nam, thời
gian gần đây, nhu cầu về hương liệu dạng bột không ngừng tăng cao, nhưng chưa có
đơn vị nào quan tâm nghiên cứu và sản xuất dạng hương này ở qui mô công nghiệp.
Chúng ta phải tiêu tốn rất nhiề
u ngoại tệ để nhập khẩu hương liệu dạng bột với giá
thành cao. Do vậy, việc nghiên cứu sản xuất hương liệu dạng bột phục vụ cho nhu cầu
trong nước là vô cùng cần thiết.
Xuất phát từ những lý do trên mà chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chế
tạo cyclodextrin để sản xuất hương liệu dạng bột dùng cho công nghiệp thực phẩm,
dược phẩm và mỹ phẩm”.

PHẦN I. TỔNG QUAN
1.1. CYCLODEXTRIN (CD)
1.1.1. Giới thiệu chung về cyclodextrin
Cyclodextrin (CD) là các oligosacarit vòng được cấu tạo từ các đơn vị
glucopyranose hình ghế 4C
1
nối với nhau bằng liên kết α-1,4-glucozit. CD lần đầu tiên
được tìm thấy vào cuối thế kỷ XIX bởi Villiers (1891), được sản xuất từ tinh bột bằng
vi khuẩn Bacillus amylobacter. Cấu trúc và tính chất của các hợp chất này được
Schardinger tìm hiểu và nghiên cứu trong những năm 1900 - 1910 nên còn được gọi là
các dextrin Shardinger [65]. Năm 1939, Tilden và Hudson đã chứng minh enzym
cyclodextrin glucosyltransferase, chiết xuất từ môi trường nuôi cấy vi khuẩn Bacillus
macerans, là tác nhân chuyển hoá tinh bột thành CD. Sau đó, có rất nhiề
u nhà khoa
học đã quan tâm nghiên cứu các tính chất của CD, cũng như việc sản xuất và ứng dụng

nó. Kể từ năm 1981, các thành tựu trong lĩnh vực này được công bố thường xuyên
trong các hội thảo quốc tế về CD được tổ chức hai năm một lần [73, 75].
Cyclodextrin có công thức tổng quát là (C
6
H
10
O
5
)n, thông thường chúng chứa
từ 6 đến 12 đơn vị α-D-glucopyranose. Người ta đã tìm thấy nhiều loại CD nhưng có
ba loại thường gặp và có giá trị nhất α-, β-, γ-cyclodextrin, chúng lần lượt chứa 6, 7 và
8 phân tử glucose. Các phân tử glucose này đã được chứng minh có cấu trúc hình dạng
ghế. Trong điều kiện bình thường, cyclodextrin ở dạng tinh thể không màu, có vị ngọt
nhẹ, có độ hoà tan thấp trong nước (14,5 - 23,2 g/ml).
Sản phẩ
m của quá trình sản xuất cyclodextrin từ tinh bột thường là một hỗn hợp
gồm α-, β-, γ-cyclodextrin. Để thu nhận từng loại CD riêng biệt cần phải tiến hành
tách chúng ra khỏi hỗn hợp. Thông thường, trên thế giới người ta sử dụng nhiều loại
dung môi khác nhau để phân lập các dạng cyclodextrin, tuy nhiên sản phẩm thu được
thường còn chứa dư lượng dung môi nên người ta ngại dùng chúng trong công nghiệp
thực phẩm. Trong th
ời gian gần đây, ở Nhật Bản và một số nước tiên tiến trên thế giới,
cyclodextrin được tách bằng công nghệ enzym không sử dụng dung môi nên
cyclodextrin được dùng như một chất phụ gia thực phẩm. Ngoài ra, quá trình tách và
làm sạch cyclodextrin bằng các phương pháp lý hoá, sinh học khác cũng được nghiên
cứu và được ứng dụng vào sản xuất công nghiệp, sản xuất CD nhằm đảm bảo độ tinh
khiết cao cho sản phẩm và tính an toàn cho người sử d
ụng.
1.1.1.1. Cấu tạo và cấu trúc của cyclodextrin
Cyclodextrin là một dạng dẫn xuất đặc biệt của tinh bột, là sản phẩm tuyệt vời

của quá trình biến hình sinh học tinh bột, được tạo ra trong quá trình chuyển hóa
glucozyl nội phân tử dưới tác dụng của các enzym transferase như cyclodextrin-
glucanotransferase (CGtase), cyclodextrin glucozyltransferase (1,4-α-D-glucan: 1,4-α-
D-glucopyranozyl transferase - enzym tạo vòng) [9, 11, 34].
Có rất nhiều loại cyclodextrin nhưng chỉ có 3 loại cyclodextrin được quan tâm
nghiên cứu nhiều nhất:
+ Cyclodextrin chứa 6 đơn vị glucose (α
-cyclodextrin)
+ Cyclodextrin chứa 7 đơn vị glucose (β-cyclodextrin)
+ Cyclodextrin chứa 8 đơn vị glucose (γ-cyclodextrin).
Ngoài ra, còn có các cyclodextrin với số đơn vị glucose lớn (có thể có đến 31
đơn vị glucose) và các cyclodextrin với số đơn vị glucose nhỏ (ít hơn 6 đơn vị glucose)
nhưng chúng đều rất kém bền vững nên ít có giá trị sử dụng và ít được quan tâm
nghiên cứu [24]. Kích thước và thể tích lỗ hang của cyclodextrin do số phân tử glucose
có trong vòng CD quyết định.
Trong vòng cyclodextrin, các đơn vị glucose được sắ
p xếp: nhóm hydroxyl bậc
2 (C
2
và C
3
) nằm về một phía của vòng, còn các nhóm hydroxyl bậc 1 (C
6
) nằm ở phía
đối diện. Kết quả là tạo ra phân tử có hình nón cụt về phía chứa C
6
hẹp hơn do khả
năng quay tự do của C
6
. Các α-, β-, γ-cyclodextrin đều có dạng hình xuyến hay hình

nón cụt (hình 1) và được giữ chặt bởi các liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl bậc 2
của các đơn vị glucose kề nhau. Kích thước trung bình của hình xuyến là 1,5 nm x 0,7
nm x 0,8 nm. Các nhóm hydroxyl bậc 1 và bậc 2 hướng ra bên ngoài mạch vòng, trong
khi đó mặt trong là các nguyên tử hydro không cực (C
3
và C
5
) và các nguyên tử ôxy
cầu nối. Nhờ đó các phân tử nằm ở bề mặt bên ngoài háo nước còn các phân tử ở phía
bên trong lại kỵ nước. Cấu trúc này cho phép cyclodextrin tạo phức bao bền vững
dạng khách thể - chủ thể với các phân tử kỵ nước (các chất hữu cơ, muối, halogen, ).
Động lực của việc tạo phức là hiệu ứng entropy của việc đổi chỗ các phân tử
nước từ môi tr
ường không ưa nước của lỗ hang, tạo ra một trạng thái ổn định hơn,
năng lượng thấp hơn [7, 75] (hình 1.1).


Hình 1.1. Cấu trúc và kích thước của
α
-,
β
-,
γ
- cyclodextrin
1.1.1.2. Tính chất lý học của cyclodextrin
a) Trạng thái: ở dạng tinh thể, không màu, có vị ngọt nhẹ [7].
b) Kích thước phân tử: Các loại cyclodextrin có kích thước và thể tích lỗ hang khác
nhau do số phân tử glucose trong vòng cyclodextrin của mỗi loại khác nhau. Nhờ kích
thước lỗ hang khác nhau nên cho phép các cyclodextrin có tính chọn lọc khi tạo phức
với các phân tử có kích thước khác nhau. Người ta đã nghiên cứu và đưa ra một số

thông số vật lý của CD được trình bày trong bảng 1.1 [30]. Qua kết quả ta thấy γ
-CD
chứa 8 đơn vị glucose có đường kính và thể tích lỗ hang lớn hơn nhiều so với α-CD
chỉ chứa 6 đơn vị glucose. Các thông số này được xem là cơ sở cho việc lựa chọn các
hợp chất hữu cơ thích hợp khi tạo phức bao với mỗi loại CD cụ thể.
c) Khả năng tan trong nước: Trong phân tử CD, các nhóm hydroxyl đều hướng ra bên
ngoài do đó CD có khả năng tan trong nước. Các CD khác nhau có độ tan trong nước
rấ
t khác nhau. α-, β-, γ-Cyclodextrin tan trong nước ở nhiệt độ 25
0
C với các nồng độ
tương ứng 13,0; 1,85; 30,0 g/100ml. Độ hoà tan trong nước của CD tỷ lệ thuận với
nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ từ 25
0
C đến 45
0
C hoặc 60
0
C, độ hoà tan của mỗi dạng
cyclodextrin tăng lên khoảng 2,5 - 5 lần [30]. Sở dĩ có sự khác biệt như vậy là do trong
mỗi CD có sự khác nhau về sức căng trong vòng của chúng, hướng quay và mức độ
liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl tại nguyên tử C
2
và C
3
của các đơn vị glucose
kề nhau. Với β-CD, các nhóm hydroxyl tại C
2
và C
3

của các đơn vị glucose kề nhau
quay theo hướng làm cho tương tác giữa chúng rất chặt chẽ, do đó chúng không thể
tương tác với các phân tử nước ở dung môi bên ngoài để solvat hoá phân tử CD, vì vậy
độ hoà tan của β-CD trong nước tương đối thấp.
Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của cyclodextrin [30]
TT Tính chất vật lý
α-CD β-CD γ-CD
1 Khối lượng phân tử 972 1135 1297
2 Số đơn vị glucose 6 7 8
3 Số phân tử H
2
O trong lỗ 6 11 17
4 Đường kính trong (A
0
) 4,7 - 5,3 6,0 - 6,6 7,5 - 8,3
5 Đường kính ngoài (A
0
) 14,6 15,4 17,5
6 Chiều cao (A
0
) 79 79 79
Thể tích lỗ hang
- (ml/mol) 174 262 472
- (ml/g) 0,1 0,14 0,2
7
- (nm
3
) 0,174 0,262 0,472
8 Độ tan trong nước (g/100ml, 25
0

C) 13 - 14 1,8 – 1,9 28 - 30
9 Điểm nóng chảy (
0
C) 255 - 260 255 - 265 240 - 245
10 PKa 12,33 12,2 12,08
Với α-CD lực căng vòng lớn hơn, các nhóm hydroxyl tại C
2
và C
3
tương tác với
nhau yếu hơn nên có thể tương tác tốt hơn với phân tử nước. Do đó α-CD có khả năng
hoà tan trong nước tốt hơn nhiều so với β-CD. Đối với γ-CD, lực căng trong vòng lớn
nhất, tương tác giữa các nhóm hydroxyl tại C
2
và C
3
của phân tử glucose liền kề nhau
trong vòng rất yếu, vì vậy các nhóm hydroxyl này liên kết tương đối dễ dàng với các
phân tử nước so với α- và β-CD. Do đó γ-CD được xem là loại CD có độ hòa tan trong
nước tốt nhất. Độ hoà tan trong nước của các loại CD được thể hiện ở bảng 1.2 [30, 87].
Các phân tử khách thể có ảnh hưởng đáng kể đến độ hoà tan trong nước của
CD. Một số hợp chấ
t có thể tạo phức không tan với CD, trong khi đó một số khác có
thể tạo phức có khả năng hoà tan cao, thậm chí tan tốt hơn CD khi chưa tạo phức. Điều
này phụ thuộc vào khả năng quay và tương tác của các phân tử khách thể khi tạo phức
với mỗi loại CD. Ví dụ như phức của một khách thể với γ-CD có thể kém tan hơn
phức cũng của khách thể đó với α- và β-CD. Trong khi ở trạng thái tự do (không tạo
phức) γ-CD là loại CD có độ hòa tan trong nước tốt nhất.
Độ hoà tan trong nước của CD có thể tăng hoặc giảm khi bị biến đổi (thay thế
các nhóm hydroxyl bằng metyl hoá, amin hoá, este hoá, ete hoá). Việc biến đổi nhóm

2- hoặ
c 3-hydroxyl của CD có thể phá vỡ liên kết hydro ở mép vòng CD, cho phép các
nhóm này tương tác tốt hơn với nước do đó độ hoà tan của CD tăng lên [25, 46].
Bảng 1.2. Độ hoà tan của các CD trong nước (g/100ml) [30, 87]
TT Nhiệt độ (
0
C)
α-CD β-CD γ-CD
1 15 8,6 1,35 18,4
2 20 10,1 1,55 23,2
3 25 13,0 1,85 30,0
4 30 16,0 2,25 38,5
5 40 25,6 3,52 63,5
6 45 32,6 4,45 77,2
7 50 43,5 5,62 93,8
8 60 66,2 9,02 129,2
9 70 87,6 15,30 163,7
10 80 109,3 25,30 198,0
11 90 131,6 39,70 -

d) Khả năng tan trong các dung môi hữu cơ:
Nhìn chung, CD không tan trong phần lớn các dung môi hữu cơ, tuy nhiên
chúng tan trong một số dung môi phân cực và apotic như methanol, ethanol, propanol,
isopropanol, axeton. Mặc dù sự tạo phức trong một số dung môi phân cực lớn hơn
trong nước do ái lực của các chất khách thể với dung môi lớn hơn ái lực của chúng với
nước nhưng sự tạo phức vẫn không thể xảy ra trong dung môi không có nước. Vì vậy,
người ta chỉ sử dụng các dung môi hữ
u cơ khi cần phân tán hay hoà tan phức CD và
giải phóng khách thể [100]. Độ hoà tan của CD trong các dung môi được thể hiện ở bảng 1.3.