ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN VĂN MẪN

SỬ DỤNG MALTODEXTRIN KẾT HỢP VỚI
GUM ARABIC ĐỂ HẠN CHẾ TỔN THẤT VITAMIN
C TRONG QUÁ TRÌNH SẤY PHUN DỊCH SƠ RI
(Malpighia glabra L)
Chuyên ngành công nghệ thực phẩm và đồ uống

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HMC, tháng….năm 2012

i


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỊAN THÀNH TẠI
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. HOÀNG KIM ANH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. PHAN TẠI HUÂN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM
ngày….tháng… năm 2012.
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG
2. TS. PHAN NGỌC HOÀ
3. PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

4. TS. HOÀNG KIM ANH
5. TS. PHAN TẠI HUÂN
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và trưởng khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

ii


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỊÊT NAM

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Phan Văn Mẫn

MSHV: 10110184

Ngày, tháng, năm sinh: 05/09/1986

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: công nghệ Thực Phẩm & Đồ uống


Mã số: 605402

I. TÊN ĐỀ TÀI: Sử dụng maltodextrin kết hợp với gum arabic để hạn chế tổn thất
vitamin C trong quá trình sấy phun dịch sơ ri.
II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1. Khảo sát ảnh hưởng của maltodextrin và maltodextrin kết hợp với gum arabic
đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu quả vi bao.
2. Khảo sát ảnh hưởng của tổng lượng chất bao và tỉ lệ của maltodextrin và gum
arabic đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu quả vi bao.
3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất khí nén làm quay đĩa phun đến hiệu
suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao.
III.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/06/2011

IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/01/2012

V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA……………
(Họ tên và chữ ký)

iii


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Việt Mẫn, người đã hướng dẫn
tận tình tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Tơi xin trân trọng cảm ơn cơ Phan Ngọc Hịa và cơ Trần Bích Lam cùng q thầy
cơ trong bộ mơn cơng nghệ thực phẩm, Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã giúp đỡ tơi
nhiệt tình về thiết bị, cũng như hóa chất để tơi có thể thực hiện tốt luận văn của mình.
Tơi xin bày tỏ sâu sắc lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình tơi, những người đã tạo
điều kiện về vật chất và tinh thần cho tôi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Sau cùng tơi xin chân thành cảm ơn anh, chị và các bạn ở phòng công nghệ
thực phẩm, những người bạn đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian thực hiện luận
văn cao học tại trường Đại học Bách khoa Tp.HCM.

TP.HCM, ngày ….tháng… năm 2012
PHAN VĂN MẪN

iv



ABSTRACT
During the last decade, microencapsulation of thermo – sensitive compounds
have widely been used in the production of instant fruit powders. Encapsulating agents
reduce the loss of vitamin C and flavouring compounds in juice during the spray drying increase the product shelf - life. In this researchs maltodextrin and gum arabic
were used for vitamin C microencapsulation in the production of instant acelora
powder, because of its good emulsifying, film forming and low viscosity in aqueous
solution.
This study consist of 3 section:
1. Maltodextrin with the DE value of 20 were suitable for vitamin C microencapsulation
in acelora juice during the spray drying.
2. The conditions of vitamin C microencapsulation were as follows: The ratio of
microencapsulating agent to soluble substances juice was 15% (w/w) and the ratio of
maltodextrin to gum arabic in the microencapsulating agent mixture was was 3:1.
Under these conditions, the product yield was 81.75%, and the microencapsulation
yield of vitamin C was 93.8%.
3. The conditions of spray – drying of acelora juice were as follows: the inlet temperature
of drying agent and the air pressure of atomizer were 1600C and 3.5 bar, respectively.
Higher as lower temperature and pressure decreased the product yield and
microencapsulation yield of vitamin C.

v


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong những năm gần đây vi bao bằng phương pháp sấy phun được ứng dụng
rộng rãi để sản xuất các loại bột trái cây hòa tan. Chất bao có vai trị tạo lớp màng bao
gói các cấu tử mẫn cảm bên trong, nhằm làm giảm tổn thất hàm lượng các chất dinh
dưỡng mẫn cảm với nhiệt trong qui trình chế biến và bảo quản sản phẩm. Trong
nghiên cứu này maltodextrin và gum arabic được dùng để vi bao vitamin C trong sản
xuất bột sơ ri hòa tan.

Chúng tơi đã:
1. Chọn maltodextrin có chỉ số DE phù hợp để vi bao vitamin C trong bột sơ ri.
Kết quả cho thấy maltodextrin với chỉ số DE 20 cho kết quả tốt nhất.
2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất bao và tỉ lệ maltodextrin so với gum
arabic đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu quả vi bao vitamin C. Kết quả cho thấy
hàm lượng chất bao cần sử dụng là 15% so với nồng độ chất khơ, tỉ lệ
maltodextrin:gum arabic là 3:1(w/w). Khi đó hiệu suất thu hồi chất khô đạt 81.57%,
hiệu suất vi bao vitamin C đạt 93.8%.
3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất khí nén đến hiệu suất thu hồi chất
khô và hiệu suất vi bao vitamin C. Nhiệt độ và áp suất thích hợp lần lượt là 160 0C và
3.5 bar. Khi nhịêt độ và áp suất quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm hiệu suất thu hồi
chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C.

vi


LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv
ABSTRACT ............................................................................................................... v
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 2
1.1. Khái quát về nguyên liệu....................................................................................... 2
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại ......................................................................................... 2
1.1.2. Thành phần hóa học của sơ ri ............................................................................. 3
1.2. Quy trình cơng nghệ sản xuất bột sơ ri hịa tan ..................................................... 5
1.2.1. Sơ đồ khối quy trình cơng nghệ.......................................................................... 5
1.2.2.Thuyết minh quy trình cơng nghệ........................................................................ 6
1.3. Khái qt về kĩ thuật vi bao vitamin C .................................................................. 7
1.3.1. Khái niệm .......................................................................................................... 7
1.3.2. Tác nhân vi bao vitamin C ................................................................................. 7
1.3.2.1. Cơ sở khoa học chọn chất bao vitamin C ........................................................ 7

1.3.2.2. Những chất bao thông dụng để vi bao vitamin C ............................................ 9
1.3.2.3. Chất bao maltodextrin .................................................................................. 10
1.3.2.4. Gum arabic.................................................................................................... 12
1.3.2.5. Một số ứng dụng của maltodextrin và gum arabic để vi bao vitamin C trong
quá trình sấy phun...................................................................................................... 15
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 17
2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................ 17
2.1.1. Sơ ri ................................................................................................................ 17
2.1.2. Nước: ............................................................................................................... 17
2.1.3. Maltodextrin .................................................................................................... 17
vii


2.1.4. Gum arabic ...................................................................................................... 17
2.1.5. Pectinase ......................................................................................................... 17
2.1.6. Thiết bị sấy phun.............................................................................................. 18
2.3. Thuyết minh sơ đồ nghiên cứu ............................................................................ 19
2.3.1. Quy trình thu nhận dịch quả sơ ri ở qui mơ phịng thí nghiệm .......................... 20
2.3.2.2. Khảo sát chọn maltodextrin có chỉ số DE phù hợp để vi bao vitamin C ......... 21
2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ lượng chất bao/lượng chất khô trong dịch sơ ri đến
hiệu suất thu hồi bột và hiệu suất vi bao vitamin C .................................................... 21
2.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ gum arabic:maltodextrin (w/w) đến hiệu suất thu
hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C. ................................................................ 22
2.3.3.5. Tối ưu hóa tỉ lệ lựơng chất bao và tổng lượng chất bao để hiệu suất vi bao
vitamin C đạt cực trị. ................................................................................................. 22
2.3.3.6. Khảo sát ảnh của nhiệt độ sấy phun đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất
vi bao vitamin C ........................................................................................................ 22
2.3.3.7. Khảo sát ảnh của áp suất đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao
vitamin C ................................................................................................................... 23
2.4. Các phương pháp phân tích ................................................................................. 23

2.4.1. Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy mẫu đến khối lượng không đổi ........... 23
2.4.2. Xác định hiệu suất thu hồi chất khơ trong q trình sấy phun ........................... 24
2.4.3. Phương pháp xác định hiệu suất vi bao vitamin C ............................................ 24
2.4.4. Xác định độ nhớt tương đối .............................................................................. 24
2.4.5. Phương pháp xác định vitamin C ..................................................................... 24
2.4.6. Xác định kích thước (PSD) hạt sản phẩm bằng phương pháp nhiễu xạ laser ..... 25
2.4.7. Xác định hình dạng bề mặt hạt sản phẩm bằng kính hiển vi điện tử quét
(Sanning Electron Microscopy) ................................................................................. 25

viii


2.4.8. Xác định cấu trúc bên trong hạt sản phẩm bằng kính hiển vi điện tử truyền qua
(Transistion Electron Microcospy) ............................................................................. 25
2.4.9. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 26
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 27
3.1. Khảo sát chọn maltodextrin có chỉ số DE phù hợp để vi bao vitamin C trong dịch
quả sơ ri. .................................................................................................................... 27
3.2. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ lượng maltodextrin/lượng chất khô trong dịch sơ ri đến
hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C. ........................................... 30
3.3.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ maltodextrin:gum arabic đến hiệu suất thu hồi chất
khô và hiệu suất vi bao vitamin C .............................................................................. 32
3.4. Quy hoạch thực nghiệm để hiệu suất vi bao vitamin C đạt cực đại ...................... 39
3.5. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao
vitamin C ................................................................................................................... 42
3.6. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất khí nén đến hiệu suất vi bao vitamin C và hiệu
suất thu chất khô ........................................................................................................ 45
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 47
4.1 Kết luận ............................................................................................................... 47
4.2 Kiến nghị ............................................................................................................. 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 48
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 48
1. Phương pháp phân tích vitamin C .......................................................................... 53
2. Phương pháp xử lý số liệu của phân tích ANOVA ............................................... 552
3. Phương pháp xác định độ nhớt ............................................................................... 55
4. Sơ đồ và nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền quang (tranmission
electron microcospy) ................................................................................................. 55
5. Xác định mối liên hệ giữa áp suất khí nén và tốc độ dĩa quay................................. 56
ix


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hoa và trái sơ ri Malpighia emarginata DC................................................. 3
Hình 1.2. Quá trình tổng hợp vitamin C thơng qua chu trinh Smirmoffe-Wheller ........ 4
Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của Maltodextrin ............................................................ 12
Hình 3.1: Hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C khi sử dụng
maltodextrin có các chỉ số DE 10,15, 20 .................................................................... 28
Hình 3.2: Độ phân bố kích thước hạt bột sơ ri: () khi không sử dụng chất bao, () sử
dụng maltodextrin DE10, () maltodextrin chỉ số DE15, () maltodextrin chỉ số
DE20 ......................................................................................................................... 29
Hình 3.3: Ảnh hưởng tỉ lệ maltodextrin bổ sung vào dịch quả đến hiệu suất thu hồi
chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C. ...................................................................... 31
Hình 3.4: Ảnh hưởng của tỉ lệ gum:maltodextrin đến hiệu suất thu hồi chất khơ ....... 34
Hình 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ gum arabic:maltodextrin đến hiệu suất vi bao vitamin C
.................................................................................................................................. 34
Hình 3.6: Hình chụp sản phẩm dưới kính hiển vi điện tử quét: mẫu không bổ sung
chất bao (a1), mẫu được bổ sung bằng maltodextrin (a2) và mẫu được bổ sung gum
arabic:maltodextrin với tỉ lệ lần lượt là 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 (b 1, b2, b3, b 4 ) ..................... 36
Hình 3.7: Cấu trúc hạt vi bao thể hiện bằng phương pháp TEM, (a, b) vi bao bằng
maltodextrin, (c) vi bao bằng maltodextrin kết hợp với gum arabic............................ 38

Hình 3.8: Độ phân bố kích thước hạt bột sơ ri () khi không sử dụng chất bao, () sử
dụng maltodextrin và () maltodextrin kết hợp với gum Arabic................................ 39
Hình 3.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ hàm lượng chất khô: tổng lượng chất bao và tỷ lệ gum
arabic :maltodextrin đến hiệu suất vi bao vitamin C ................................................... 41
Hình 4.0: Nhiệt độ sấy ảnh hưởng tới hiệu suất thu hồi bột sơ ri hòa tan ................... 44

x


Hình 4.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng vitamin C có trong bột sơ ri hịa tan
sau sấy phun .............................................................................................................. 44
Hình 4.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm của bột sơ ri hòa tan sau sấy phun ...... 45
Hình 4.3: Ảnh hưởng của áp suất lên hiệu quả thu hồi chất khô và hàm lượng vitamin
C trong sản phẩm ....................................................................................................... 46
Hình 4.4: Ảnh hưởng của áp suất đến độ ẩm của bột ................................................. 47
Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua ........................................ 38
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa áp suất khí nén và tốc độ quay dĩa phun theo
cataloge) .................................................................................................................... 38

xi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại các chất bao dùng vi bao vitamin C (Wilson, N. và Shah, N.P,
2007). .......................................................................................................................... 9
Bảng 1.2: Thành phần hóa học và tính chất của gum Arabic. .................................... 13
Bảng 1.3: Hiệu quả thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C bằng Maltodextrin
kết hợp với GA, CMS ................................................................................................ 15
Bảng 3.1: Hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C có trong bột sau
sấy phun (%). ............................................................................................................. 27

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của hàm lượng maltodextrin bổ sung vào dịch quả đến hiệu suất
thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao vitamin C. .......................................................... 30
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của việc kết hợp Gum arabic với maltodextrin đến hiệu suất vi
bao vitamin C và hiệu suất thu hồi chất khô. .............................................................. 35
Bảng 3.4: Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm hai cấp, hai yếu tố và kết quả thí nghiệm
.................................................................................................................................. 40
Bảng 3.5: Các hệ số của phương trình hồi quy Y....................................................... 41
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất vi bao
vitamin C trong sản phẩm (%) ................................................................................... 43
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của áp suất đến hiệu suất thu hôi chất khô và hàm lượng vitamin
C trong sản phẩm ....................................................................................................... 46

xii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MEY: Microencapsulation yield - hiệu suất vi bao.
DE: Dextrose equivalent – chỉ số đường khử.
GA: Gum arabic
CMS: Commercial modified starch – tinh bột
CMC: Carboxymethyl cellulose
MC: Methyl cellulose
HPMC: Hydroxypropyl methyl cellulose
HEC: Xanthan gum
PY: Product yield – hiệu suất thu hồi bột
ANOVA: Analysis of variance – phân tích sự khác bịêt.
CCC: Central composite circumscribed design – qui hoạch thực nghiệm được giới hạn quanh
tâm
AA: Acid ascorbic – vitamin C
HPLC: High performance liquid chromatography method – phương pháp phân tích sử dụng

sắc kí lỏng hiệu năng cao

xiii


Lời giới thiệu

LỜI GIỚI THIỆU
Cây sơ ri được trồng phổ biến tại nhiều tỉnh thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu
long, đặc biệt là tỉnh Tiền Giang. Tuy có điểm mạnh về nguyên liệu nhưng số lượng
các sản phẩm chế biến cơng nghiệp từ sơ ri hiện nay vẫn cịn ít và chưa phong phú về
mặt chủng loại. Phần lớn sơ ri chủ yếu được sử dụng để ăn tươi, một phần được chế
biến thành nước quả, mứt, rượu vang... Sơ ri là nguồn nguyên liệu thực phẩm có thành
phần dinh dưỡng cao, đặc biệt là vitamin C và các hợp chất phenolic. Tuy nhiên sơ ri,
dễ bị hư hỏng do thời gian bảo quản ngắn. Do đó, các nhà sản xuất cần chế biến sơ ri
để kéo dài thời gian sử dụng, đồng thời cần chú ý không làm mất đi giá trị dinh dưỡng
trong quá trình chế biến.
Một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên là sử dụng kĩ thuật
vi bao vitamin C trong dịch sơ ri bằng phương pháp sấy phun để sản xuất bột sơ ri hịa
tan có hàm lượng vitamin C cao, nhằm đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu
vitamin C trong khẩu phần ăn hàng ngày của người dân. Kĩ thuật này tạo ra sản phẩm
có chất lượng cao và ổn định, thời gian bảo quản kéo dài do sản phẩm có độ ẩm thấp.
Kĩ thuật vi bao có lịch sử phát triển hơn 55 năm và hiện nay được ứng dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Với kĩ thuật
vi bao, chúng ta có thể giải quyết được vấn đề hạn chế tổn thất chất hương, chất dinh
dưỡng hay chất có hoạt tính sinh học có trong sản phẩm.
Trên thị trường Việt Nam đã có rất nhiều sản phẩm bột trái cây hòa tan được sản
suất theo kĩ thuật vi bao và sấy phun, nhưng với sản phẩm bột sơ ri hịa tan ít được
nghiên cứu. Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu cải thiện chất lượng bột sơ ri hịa
tan, thơng qua việc tối ưu hóa một số thơng số của q trình vi bao vitamin C trong

dịch sơ ri bằng phương pháp sấy phun.

1


Chương 1: Tổng quan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Khái quát về nguyên liệu
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại
Cây sơ ri trước đây mọc hoang ở vùng trung Mỹ và phần phía bắc của Nam Mỹ, sau
này nó được trồng phổ biến ở Nam Mỹ một số nước nhiệt đới thuộc châu Á. Sơ ri có
nhiều tên gọi như: Malpighia glabra L, Malpighia municifolia hoặc Malpighia
emarginate (Hunsberger và cộng sự 1998, Merzadri và cộng sự 2005).
Phân loại tên khoa học của sơ ri như sau:
Giới (regnum): Plantae
Ngành :

Angiospermae

Lớp:

Eudicots

Bộ (ordo):

Malpighiales

Họ (familia):


Malpighiaceae

Giống (genus): Malpighia
Lồi (species): M. glabra

Cây sơ ri có thể cao từ 3-5 m, với tán lá dày, có gai. Lá thường có màu xanh, dạng đơn
hình trứng-hình mác, dài 5-10 cm, với mép lá nhẵn. Các hoa mọc thành tán với 2-5
hoa cùng nhau, mỗi hoa có đường kính 1-1,5 cm, với 5 cánh hoa màu hồng hay đỏ.
Cây sơ ri ra hoa từ tháng 4 đến tháng 11, quả trưởng thành sau 3-4 tuần trổ hoa
(Asenjo và Guzman, 1999). Với quả trưởng thành thì vỏ mềm, mỏng và dễ bị thâm,
quả có màu chuyển từ xanh lá đến đỏ khi chín và có màu đỏ hơi vàng khi chưa chín
lắm.
Quả chín có màu đỏ tươi, đường kính 1 cm, chứa 2-3 hạt cứng. Thịt quả rất giàu dịch
quả và vị ngọt (Johnson và cộng sự, 2003). Nó là loại quả mọng và có vị ngọt, chứa
nhiều vitamin C và các chất dinh dưỡng khác. Theo John và cộng sự (2003), sơ ri chia
ra 2 dòng: sơ ri chua và sơ ri ngọt.

2


Chương 1: Tổng quan

Hình 1.1: Hoa và trái sơ ri Malpighia emarginata DC

1.1.2. Thành phần hóa học của sơ ri
Điều kiện môi trường, di truyền và thời điểm hái ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa
học của sơ ri (Mezadri và cộng sự, 2005). Thành phần hóa học của trái sơ ri tính theo
kg dịch quả theo Mezadri và cộng sự (2008) gồm có: carbohydrates (35.7-78g),
protein (2.1-8g), lipid (2.3-8g), phosphor (171mg), calcium 117mg, Fe 2.4mg,
pyrydoxine (18.7mg), riboflavine (0.7mg), thiamin (0.2mg), vitamin C (12-24g), nước

(906-920g). Sơ ri được biết đến như là nguồn nguyên liệu giàu vitamin C (Mezadri và
cộng sự, 2008) hàm lượng vitamin C trong nước ép sơ ri cao hơn trong cam, nho,
chanh (Ashoor và cộng sự, 1984). Theo Yusof (2003), Carvalho và Manica, (1994), sơ
ri có hàm lượng vitamin C cao hơn ổi gấp 5-20 lần, xoài khoảng 10-15 lần, đỉểm đặc
biệt của sơ ri là hàm lượng vitamin C tập trung chủ yếu trong thịt quả còn ở ổi lại tập
trung ở vỏ quả.

3


Chương 1: Tổng quan

Trái sơ ri chưa chín có hàm lượng vitamin C hơn cao trái sơ ri đã chín
(Verdramini và Trugo, 2000). Theo nghiên cứu của Assis (2002), thì hàm lượng
vitamin C giảm dần khi trái chín.
Hàm lượng vitamin C ở sơ ri có xu hướng giảm khi độ chín tăng lên. Nguyên
nhân là do tế bào thịt quả phân chia trong giai đoạn chín, các phản ứng trao đổi xảy ra
ở cường độ cao và đòi hỏi sự có mặt của những hợp chất chống oxi hóa, trong đó
vitamin C đóng vai trị quan trọng (Horemans và cộng sự, 2000)
Theo Itoo và cộng sự (1990), Mezadri và cộng sự (2008) thì sơ ri cịn có các
vitamin khác như thiamin, riboflavine và niacine và khoáng. Bên cạnh sự giảm sút của
vitamin C trong q trình chín thì hàm lượng phenolic cũng giảm nguyên nhân tương
tự với sự giảm sút của vitamin C.
Ở trái cây vitamin C được hình thành thơng qua con đường Smirmoffe-Wheller
theo con đường này thì D-mannose và L-galactose là những chất trung gian quan trọng
L-galactose trải qua 2 phản ứng oxi hóa nối tiếp để hình thành L-galactone tiền chất
vitamin C (Badejo và cộng sự, 2007).

Hình 1.2. Tổng hợp vitamin C theo chu trình Smirmoffe-Wheller


4


Chương 1: Tổng quan

1.2. Quy trình cơng nghệ sản xuất bột sơ ri hịa tan
1.2.1. Sơ đồ khối quy trình công nghệ

Sơ ri

Phân loại

Nước

Pectinase

Rửa

Nước
thải

Chà

Cuống,
hạt

Xử lý enzyme

Lọc
Chất bao


Phối trộn với chất bao

Đường

Sấy phun

Xay

Trái bị dập,
sâu bệnh

Cặn

Phối trộn với đường

Sản phẩm

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất bột sơ ri hịa tan

5


Chương 1: Tổng quan

1.2.2.Thuyết minh quy trình cơng nghệ
Phân loại và rửa nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất bột sơ ri hòa tan là những trái sơ ri tươi. Sơ ri được lựa
chọn để loại bỏ những trái không bị dập nát, sâu bệnh. Sau đó, sơ ri được rửa bằng
nước sạch để loại bỏ bụi bẩn và một phần vi sinh vật bám trên bề mặt trái.

Chà
Mục đích của quá trình chà là nhằm thu hồi tối đa hàm lượng các chất chiết có
trong quả sơ ri. Sơ ri đựơc chà qua rây sau đó loại bỏ cuống và hạt.
Xử lý enzyme và lọc
Sơ ri sau công đoạn chà sẽ được bổ sung nước theo tỉ lệ nguyên liệu:nước là 1:2
(w/w). Sau đó bổ sung chế phẩm enzyme pectinase với tỉ lệ 0.12%v/w. Quá trình xử lý
enzyme được thực hiện để phá vỡ cấu trúc mô phần thịt quả, giúp cho chất chiết trong
tế bào thốt ra ngồi dễ dàng hơn. Sau đó, hỗn hợp được đem lọc bằng máy lọc chân
không nhằm loại bỏ bã và thu hồi dịch sau trích ly.
Phối trộn với chất bao
Q trình sấy phun sẽ làm tổn thất vitamin C do vitamin C mẫn cảm với nhiệt và
oxi. Do đó, ta cần phối trộn thêm các chất bao để tạo màng bao vitamin C trong dịch
sơ ri giúp hạn chế tổn thất vitamin C để làm giảm vitamin C trong quá trình sấy.
Sấy phun
Dịch sơ ri sau khi phối trộn với chất bao, được nhập liệu vào thiết bị sấy phun,
nhằm chuyển nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng rắn, tạo ra sản phẩm bột sơ ri hịa
tan.
Phối trộn đường và bao gói
Sản phẩm bột sơ ri thu được sau khi sấy có độ ẩm thấp nên được làm nguội
nhanh trong khơng khí khơ, phối trộn với đường và đóng gói ngay để tránh hiện tượng
sản phẩm bị hút ẩm.

6


Chương 1: Tổng quan

1.3. Khái quát về kĩ thuật vi bao vitamin C
1.3.1. Khái niệm


Theo Young S. L. (1993), kĩ thuật vi bao là kĩ thuật bao gói các chất rắn, lỏng
hay khí (chất nền) vào trong một lớp vỏ bao cực mỏng. Lớp vỏ này sẽ giữ và bảo vệ
chất nền không bị biến đổi làm giảm chất lượng (đối với những chất nền mẫn cảm với
nhiệt) hay hạn chế tổn thất (đối với chất nền dễ bay hơi). Lớp vỏ bao này chỉ giải
phóng các chất nền này ra ngoài trong một số điều kiện đặc biệt.
Vitamin C là một trong những hợp chất dễ bị oxy hóa khi ở nhiệt độ cao hoặc
trong mơi trường có nhiều oxi làm thay đổi cấu trúc và mất hoạt tính sinh học. Trước
đây, công nghiệp sản xuất các loại bột có chứa vitamin C gặp nhiều khó khăn do nó bị
thất thốt nhiều trong q trình chế biến. Áp dụng kĩ thuật vi bao sẽ bảo vệ vitamin C,
hạn chế sự tiếp xúc của vitamin với oxy ở nhiệt độ cao nên mức độ oxy hóa cũng như
các biến đổi bất lợi khác được hạn chế, nhờ vậy chất lượng và hiệu suất thu hồi sản
phẩm có chứa vitamin C sẽ tăng cao.
Người ta xác định chất lượng của sản phẩm được vi bao dựa vào chỉ tiêu chính là
hiệu suất vi bao (MEY: Microencapsulation Yield).
Hiệu suất vi bao vitamin C là tỉ lệ giữa lượng vitamin C có trong bột sản phẩm so
với lượng vitamin C ban đầu trong dịch sơ ri (Tandale và cộng sự, 2007). Lượng
vitamin C thu được trong bột thành phẩm chính là lượng vitamin C đã được vi bao.
Hiệu suất vi bao được tính theo công thức sau:

1.3.2. Tác nhân vi bao vitamin C
1.3.2.1. Cơ sở khoa học chọn chất bao vitamin C
Chất bao đóng vai trị hết sức quan trọng trong việc bảo vệ vitamin C trước các
yếu tố tác động bên ngoài như nhiệt độ và các tác nhân oxi hóa. Trong cơng nghệ thực
phẩm có nhiều phương pháp vi bao vitamin C như sấy lạnh, sấy phun, ép đùn,...v.v.

7


Chương 1: Tổng quan


Trong luận văn này, chúng tôi đề cập đến phương pháp vi bao và chất bao vitamin C
bằng phương pháp sấy phun.
Chất bao sử dụng để vi bao vitamin C bằng phương pháp sấy phun phải thỏa mãn
những yêu cầu sau (Shahidi và Han, 1993).
Độ tan tốt
Nếu chất bao tan kém trong nước, chúng sẽ không phân bố đồng đều trong dịch
quả sơ ri. Do đó, khả năng tiếp xúc của chất bao với vitamin C bị hạn chế, hiệu suất vi
bao sẽ thấp. Hơn nữa, chất bao kém tan sẽ làm cho dịch quả chuyển sang hệ huyền
phù, dễ làm nghẽn đầu phun trong quá trình phun sương. Chất bao ưa nước sẽ giúp q
trình hịa trộn nó với dịch quả được dễ dàng, đồng đều nhờ vậy mà hiệu suất vi bao sẽ
tăng cao sau quá trình chế biến.
Khả năng tạo màng tốt
Để quá trình vi bao đạt hiệu quả cao, chất bao cần phải có khả năng tạo màng tốt.
Khi đó chất bao sẽ hình thành một lớp màng bao xung quanh để bảo vệ chất nền bên
trong.
Khả năng tách nước tốt
Mục đích của quá trình sấy phun là làm bốc hơi nước nhanh từ các hạt được phun
sương vào buồng sấy. Nếu chất bao có khả năng tách nước kém, độ ẩm của bột thành
phẩm thu được sẽ cao, lúc đó các hạt sẽ có khuynh hướng kết dính với nhau. Ngồi ra,
do khả năng kết dính cao, các hạt bột tạo thành sẽ bám chặt vào thành thiết bị làm cho
hiệu suất thu hồi sản phẩm rất thấp.
Dung dịch chất bao tan trong nước có độ nhớt thấp
Độ nhớt chất bao phải thấp vì độ nhớt cao sẽ gây trở ngại cho q trình phun
sương, dẫn đến hạt thành phẩm có kích thước lớn, hơn nữa hiệu suất thu hồi bột cũng
thấp. Tuy nhiên, một số nghiên cứu chỉ ra rằng độ nhớt cao có khả năng làm bền lớp
màng bao nhờ làm giảm sức căng bề mặt giữa hai pha. Do đó, tùy theo từng chất nền
mà các nhà sản xuất cần lựa chọn chất bao có một độ nhớt phù hợp cho quá trình sấy
phun (Gharsallaoui và cộng sự, 2007).
8



Chương 1: Tổng quan

1.3.2.2. Những chất bao thông dụng để vi bao vitamin C
Hiện nay có rất nhiều chất bao được ứng dụng để vi bao vitamin C. Wilson, N. và
Shah, N.P, 2007 chia ra 3 nhóm chất bao chính: carbohydrate, gum và protein.
Bảng 1.1: Phân loại các chất bao dùng vi bao vitamin C (Wilson, N. và Shah, N.P,
2007).
Carbohydrate Maltodextrin, corn syrup, cyclodextrins.



Gums

Gum arabic

Proteins

Whey protein concentrate, whey protein isolate

Carbohydrate
Các loại carbohyrate như syrup từ ngũ cốc và maltodextrin thường xuyên được

sử dụng làm chất bao trong công nghệ thực phẩm trong vài chục năm trở lại đây
(Kenyon, 1995). Các loại nguyên liệu này được xem là chất bao tốt vì có độ tan tốt, tạo
độ nhớt thấp ngay cả khi ở nồng độ chất khô cao nhưng tất cả đều có hoạt tính bề mặt
thấp. Vì vậy, nếu sử dụng carbohydrate làm thành phần chính của chất bao thì phải qua
xử lý để làm thay đổi hoạt tính bề mặt của chúng.
Cyclodextrin là một polymer có khả năng vi bao tốt các hợp chất mẫn cảm tốt
thông qua việc tạo màng để nhốt các chất cần vi bao bên trong bằng các xoắn phức

tạp. Cyclodextrin có cấu trúc gồm có 3 loại khác nhau là β-, α-, γ- cyclodextrin
(Linder, 1982). Do lớp màng này có khả năng chống thấm khí cao nên khả năng bảo
vệ các chất chống oxi hóa của cyclodextrin cao hơn gum (Gharsallaoui và cộng sự,
2007). Tuy nhiên, một số nghiên cứu gần đây cho thấy cyclodextrin do có khả năng
tạo độ nhớt cao nên gây khó khăn cho q trình sấy phun, bột thành phẩm dễ bám vào
thành thiết bị.
Bệnh cạnh các chất bao có khối lượng phân tử lớn thì các chất có khối lượng
phân tử nhỏ trong corn syrup từ bắp cũng được sử dụng trong kỹ thuật vi bao. Do có
chứa nhiều maltose và glucose, syrup từ bắp được xem là tác nhân làm tăng hiệu quả
quá trình vi bao bằng việc lắp đầy các lỗ trống trên bề mặt màng bao khi các đường
đơn và đường đôi kết tinh trong quá trình sấy. Tuy nhiên, một số tác giả cho rằng
9


Chương 1: Tổng quan

sucrose, glucose khơng thích hợp trong q trình sấy phun do chúng dễ bị caramel hóa,
từ đó bám vào đầu phun và thành thiết bị sấy phun (Gharsallaoui và cộng sự , 2007).


Gum
Bên cạnh carbohydrate thì các loại gum cũng được sử dụng trong kĩ thuật vi bao

nhờ khả năng tạo màng bao quanh các chất nền. Gum arabic là polymer của Dglucuronic acid, L- rhamnose, D-galactose, và L-arabinose. Chế phẩm gum arabic
thường lẫn khoảng 2-5% protein và lượng protein này làm tăng khả năng vi bao của
gum arabic lên rất nhiều (P. A. Williams and G. O. Phillips, 2000). Khi so sánh với
maltodextrin và tinh bột biến tính thì Krishnan (2005) thấy rằng gum arabic tạo màng
bao tốt hơn khi thực hiện quá trình vi bao Cardamom Oleoresin. Một số tác giả khác
cũng ra rằng gum arabic rất thích hợp làm chất bao cho vitamin C (Kanakdande,
Bhosale, & Singhal, 2007).



Protein
Protein có khả năng tạo màng bao vững chắc. Protein cịn có khả năng liên kết

với một số hợp chất màu và mùi, nhờ đó mà làm tăng thêm hiệu quả của quá trình bao.
Các loại protein sử dụng phổ biến hiện nay để bao các hợp chất trong thực phẩm là
whey protein concentrate (WPC), whey protein isolate (WPI) (Gharsallaoui và cộng
sự, 2007).
Whey protein concentrate (WPC) được sử dụng thành cơng để vi bao vitamin C.
Q trình vi bao đạt được hiệu suất khá cao. Hiệu suất vi bao sẽ giảm đi rất nhiều khi
ta tăng tỉ lệ hàm lượng whey protein concentrate lên cao so với hàm lượng vitamin C
vì độ nhớt cao. Tỉ lệ khối lượng whey protein concentrate: vitamin C tốt nhất để vi bao
là 4:1 và khi đó hiệu suất vi bao vitamin C đạt 96.25% (Shrippad Ratnatar Tandle,
2007).
1.3.2.3. Chất bao maltodextrin
Trong quá trình sấy phun, ngồi việc được sử dụng như một chất độn để làm
tăng hàm lượng chất khô và chức năng tạo hạt thì maltodextrin cịn được sử dụng như
một chất hỗ trợ quá trình vi bao. Theo Kenyon (1995) thì maltodextrin có khả năng
bảo vệ chất nền khỏi các phản ứng oxy hóa.
10


Chương 1: Tổng quan

a. Phân loại maltodextrin
Maltodextrin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm và
dược phẩm. Dựa vào chỉ số đương lượng DE (Dextrose Equivalent) và những tính chất
của maltodextrin, người ta chia maltodextrin ra các loại (Kened J.K. và cộng sự,
1995):

- Maltodextrin có chỉ số DE từ 4-8 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự
hủy, được dùng để bọc kẹo, làm kẹo gum mềm, chất giữ hương, hỗ trợ tạo hình.
- Maltodextrin có chỉ số DE từ 10-20 được sử dụng làm chất kết dính, trợ sấy
chất, tăng vị cho đồ uống, sữa bột.
b. Một số tính chất và thành phần của maltodextrin
Maltodextrin là chất bao được sử dụng phổ biến trong ngành thực phẩm, với
thành phần polysaccharide và các oligosaccharide khơng có khả năng tạo ngọt, có
chứa liên kết α (1-4) – D - glucoside. Maltodextrin là sản phẩm của q trình thủy
phân tinh bột từ: sắn, ngơ, khoai tây, gạo. Dưới sự xúc tác của acid hoặc hệ enzym
amilase từ vi sinh vật, tinh bột sẽ bị cắt dần thành những mạch ngắn hơn gọi là các
dextrin.
Giai đoạn đầu của quá trình thủy phân thu được các dextrin có phân tử lớn và ít
khác biệt với tinh bột về cấu tạo, sau đó thu được các dextrin có phân tử lượng thấp
dần, chỉ số DE (Dextrose Equivalent) chỉ mức độ thủy phân tinh bột. DE là số gam
đường khử tương đương hexose trong 100gam chất khô của sản phẩm. Maltodextrin
có chỉ số DE cao thì mức độ thủy phân tinh bột càng cao. Tính hịa tan của
maltodextrin rất đa dạng và phụ thuộc vào chỉ số DE. Maltodextrin có chỉ số DE cao
hay thấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như phương pháp thủy phân, thời gian và nhiệt độ
thủy phân tinh bột.
Các liên kết của hợp chất cần vi bao với maltodextrin là các tương tác thơng qua
liên kết giữa các nhóm hydroxyl (Arvisenet và cộng sự, 2002; Boutboul et al, 2002).

11


Chương 1: Tổng quan

Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của Maltodextrin

Maltodextrin với chỉ số DE cao sẽ tan trong nước tốt hơn maltodextrin có chỉ số

DE thấp. Chỉ số DE càng thấp thì mạng cấu trúc mạng polymer của tinh bột cịn nhiều,
do đó độ tan kém (Morris, 1984, Siebert và Ziesenitz, 1987). Tùy từng hợp chất cần vi
bao mà ta lựa chọn maltodextrin có chỉ số DE khác nhau. Maltodextrin có chỉ số DE
thấp thì khả năng tạo màng tốt, đồng thời ngăn chặn sự hình thành các tinh thể do có
độ nhớt cao. Tuy nhiên, độ nhớt cao thì gây khó khăn cho q trình sấy phun. Theo
González-Ferrero, và cộng sự, (1999) vi bao vitamin C với maltodextrin có chỉ số DE
thấp kém hiệu quả hơn maltodextrin có chỉ số DE cao.
Trong quá trình sấy phun, chỉ số DE cũng ảnh hưởng lớn đến kích thước của các
hạt vi bao. Maltodextrin có chỉ số DE cao sẽ tạo ra các hạt vi bao có kích thước nhỏ, từ
đó khả năng tạo màng của chất bao cao hơn so với maltodextrin có chỉ số DE thấp
(Che Man và cộng sự, 1999).
1.3.2.4. Gum Arabic
a.

Phân loại gum
Gum arabic được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đồ uống. Gum arabic cũng

thường được dùng để vi bao, bởi vì nó có độ nhớt tương đối thấp và khả năng tạo
màng tốt. Dạng thương mại của gum bao gồm 2 loại: acacia senegal (L) và Acacia
seyal (fam. Leguminosae).
b.

Thành phần hóa học của gum

Thành phần hóa học và tính chất của hai loại gum arabic: acacia seneyal và acacia
seyal được trình bày trong bảng 1.2.

12