CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN TRÁI ĐIỀU
1.1.1. Cây điều
Cây điều có tên khoa học là Anacardium occidentale Linn., cịn được
gọi là cây đào lộn hột có nguồn gốc từ Brasil-khu vực Nam Mỹ (hình 1.1).
Cây có đặc tính gỗ tốt, quả có chứa các thành phần dinh dưỡng tốt cho sức
khỏe con người (vitamin, khoáng, hàm lượng polyphenol,...) và có thể ăn
được nên nhanh chóng được phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới.
Phân loại thực vật:
Giới: Thực vật (Plantae)
Ngành: Thực vật có hoa (Angiospermae)
Lớp: Hai lá mầm thực sự (Eudicots)
Phân lớp: Phân lớp Hoa hồng (Rosids)
Bộ: Bồ hòn (Sapindales)
Họ: Đào lộn hột (Anacardiaceae)
Chi: Đào lộn hột (Anacardium)
Lồi: Đào lộn hột (Anacardium occidental)

Hình 1.1. Hình ảnh vườn điều và cây điều

8


Cây trồng sau 2-3 năm thì mới bắt đầu trở hoa, thời gian ra hoa thường kéo
dài khoảng 3 tháng [4].
Cây điều sau khi hoa được thụ phấn thành công thì quả thật (hạt điều)
sẽ phát triển kích thước rất nhanh trong vịng 1,5 tháng đạt kích thước tối đa.
Từ đó quả ngưng phát triển chuyển sang phình to phần cuống quả tạo thành
quả giả, ở quả điều thường có hai phần là quả giả và quả thật (hình 1.2).
Từ sau năm 1999 Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thơn đã cho phép
trồng khu vực hóa 10 giống Điều như: PN1, LG1, MH4/5, MH5/4… Được

nhân giống bằng phương pháp ghép, cho năng suất 2-3 tấn/ha ở nhiều tỉnh
Đông Nam Bộ.

Hình 1.2. Hình trái điều (quả thật và quả giả)

1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả điều
Thịt quả điều (Quả giả): khi chín chứa 85% dịch quả, dịch quả có hàm
lượng đường chiếm 8-10%, chủ yếu là đường khử. Ngoài ra cịn có vitamin C
(cao gấp 5-6 lần so với chanh, 7-8 lần so với quýt, bưởi và gấp nhiều lần so
với chuối), B1, B2, PP, caroten. Đặc biệt có nhiều Fe (cao gấp 30 lần so với
chanh (IRAF, 1974), Ca, P. Trung bình trọng lượng quả đạt 50g và độ pH của
dịch quả 3,9-4,1 . Tổng chất khơ hồ tan 12-13%, độ axit 0,2-0,35 %, tanin
0,3 - 0,5 %, ngồi chất chát ra, người ta cho rằng có polyphenol có trong dịch
quả điều gây ra vị đắng gắt. Trên thực tế có nhiều dạng quả điều khác nhau
tuỳ theo hình dáng và màu sắc, nhưng về mặt thành phần hố học của dịch
quả thì khơng thật khác biệt lắm. Xác quả điều sau khi chiết xuất dịch quả còn

10


chiếm tỷ lệ 30-40% so với quả. Trong xác quả còn chứa khoảng 9 % protein,
4 % lipit, 8 % xenlluloza, 1 % pectin.
Thành phần của trái điều bao gồm: thịt trái điều và hạt điều [5]. Nhân
điều chiếm 26 ‒ 30% của hạt điều. Ngồi ra, khống chất gồm các nguyên tố
chủ yếu là Ca, P, Fe trong đó Ca chiếm 0,005%, P chiếm 0,45% và Fe chiếm
0.005%.
Quả giả (thường gọi là quả điều) chiếm trọng lượng rất lớn từ 85-90%
khối lượng tồn quả, có dạng hình quả lê, khi chín thường có màu hồng hoặc
màu vàng, chiều dài khoảng 3-20 cm, chiều rộng từ 3-12 cm trọng lượng
thường từ 30-50g. Ở quả điều chứa rất giàu đường (glucose, fructose),

vitamin, khoáng và một số acid amin, polyphenol, acid hữu cơ, chất chống
oxy hóa và được xem như nguồn cung cấp năng lượng (Bảng 1.1) [6]. Tuy
nhiên ở quả chứa nhiều hàm lượng tanin gây vị chát gắt, se khít vòm họng khi
sử dụng nên sau thu hoạch hạt điều, quả giả bị vứt bỏ (Hình 1.3).

Hình 1.3. Quả điều bị vứt bỏ trong quá trình thu hoạch.
Bảng 1.1. Một số thành phần dinh dưỡng ở quả điều [6]

STT Hợp chất

1

Thành phần

Đơn vị

Giá trị

Sucrose, maltose, raffinose

g/100 g

6,3-9,9

Glucose, fructose

g/100 g

6,24-9,8


Đường

2

Vitamin

Vitamin C

mg/100 mL

126-372

3

Khoáng

Ca, P, Fe

mg/L

0,9-21,4

11


1.3.3. Sấy bơm nhiệt

Hình 1.14. Quy trình sấy bơm nhiệt

Sấy bơm nhiệt là sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp với bộ cấp nhiệt

phụ để có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ sấy cần cung cấp cho buồng sấy,
sử dụng hệ thống bơm nhiệt nhằm 2 mục đích chính là làm khơ khơng khí sấy
trước khi đưa trở lại buồng sấy và tận dụng nguồn nhiệt từ bơm nhiệt tạo ra để
làm nóng khí sấy.
Điều quan trọng nhất của hệ thống là phương pháp tách ẩm để làm khơ
hồn tồn khơng khí trước khi đưa trở lại lị sấy, yếu tố này giúp cho sản
phẩm khô nhanh hơn dù sấy ở nhiệt độ thấp hay nhiệt độ cao. Tuy nhiên vì
yếu tố kỹ thuật nên các hệ thống sấy bơm nhiệt thường chỉ làm việc ở phạm vi
nhiệt độ từ 10-600C.
Sấy bơm nhiệt có ưu điểm giữ màu sắc sản phẩm đẹp hơn, giữ chất
dinh dưỡng tốt, sấy nhanh khơ ở nhiệt độ thấp so với các dịng máy sấy thông
thường. Tuy nhiên giá thành máy là một yếu tố cần xem xét bởi cao hơn khá
nhiều so với các dịng máy thơng dụng khác.
1.3.4. Sấy thăng hoa (freeze drying)
Sấy thăng hoa [24] là một kỹ thuật còn được gọi là “làm khơ lạnh” hay
cịn gọi là kỹ thuật khử nước, thường được sử dụng để bảo quản các loại
24


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG VITAMIN C VÀ POLYPHENOL TRONG
QUÁ TRÌNH CHẦN
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần
Quá trình chần quả điều được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ 65-80oC,
nồng độ muối 1-4% và trong thời gian 1-4 phút với các chỉ tiêu đánh giá như
hàm lượng tanin, vitamin C và tổng hàm lượng polyphenol. Các điều kiện cố
định trong quá trình khảo sát như nồng độ muối 1% trong 1 phút được trình
bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Hình ảnh và hàm lượng TTC, TAA và TPC của quả điều trong quá
trình chần tại các nhiệt độ khác nhau.

Tươi

65 °C

70 °C

75 °C

80 °C

Tanin (mg/g) 2.00 ± 0.35

1.58 ± 0.00

1.13 ± 0.03

1.56 ± 0.05

1.31 ± 0.01

Vitamin
(mg/g)

0.64 ± 0.02

0.58 ± 0.03

0.45 ± 0.01

0.41 ± 0.01


0.37 ± 0.03

7.60 ± 0.3

4.35 ± 0.18

3.21 ± 0.03

3.18 ± 0.17

0.91 ± 0.13

Hình ảnh

C

Total
Pholyphenol
(mg/g)

Quan sát, những quả điều được chần ở 65 và 70°C không cho thấy sự
thay đổi rõ ràng về độ cứng và màu sắc của chúng so với những mẫu tươi,
chưa được chần. Điều này có thể là do khơng có khả năng gia nhiệt gây ra
52


do ức chế enzyme (Cheng và cộng sự, 2013 [65]; Queiroz và cộng sự, 2008
[66]. Đối với TTC, mối quan hệ của nó với sự gia tăng nhiệt độ tương tự như
mối quan hệ của TPC và TAA (Andreou et al., 2018 [67]).

Tanin là chất chống oxy hóa nhạy cảm với nhiệt có khả năng hịa tan
cao trong nước, việc đun hỗn hợp chần ở 65-70°C làm mất tanin vừa phải. Ở
75°C, giá trị TTC (1,56 ± 0,05mg/g chất khô) gần giống với giá trị ở 65°C
(0,58 ± 0,01). Yếu tố góp phần khác dẫn đến mất tanin sau khi chần có thể
bao gồm sự hiện diện của các thành phần oxy hóa (Ahmed et al., 2002 [68]).
Một nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng gần 36,04% hàm lượng tanin trong táo
điều bị mất sau khi đun và chế biến mất hơn 74,07% sau khi bảo quản (David
và Prasad, 2015 [69]). Vì vậy chọn 700C cho các thí nghiệm tiếp theo
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chần
Những thay đổi về cấu trúc, màu sắc của vitamin C, TPC và TTC của
táo điều ở 70°C tại các thời điểm khác nhau được ghi lại và thể hiện trong
Bảng 3.2. So với quả điều tươi, các mẫu được xử lý trong hơn 4 phút cho thấy
sự thay đổi màu sắc và cấu trúc ít, điều này có thể được giải thích là do q
trình oxy hóa polyphenol và sự suy giảm chất diệp lục do nhiệt độ chần tăng
cao. Quá trình oxy hóa có thể gây ra màu nâu do sản xuất o-quinon, biểu hiện
bằng màu sẫm hơn.
Bảng 3.2. Hình ảnh và hàm lượng TTC, TAA và TPC của quả điều trong quá
trình chần tại thời gian chần khác nhau
Tươi

1 min

2 min

3 min

4 min

Hình ảnh


Tanin

2.00

± 1.58 ± 0.07

1.13
54

± 1.56

± 1.31 ± 0.06


3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy đối lưu đến
polyphenol và vitamin C trong quả điều

(B)

(A)

Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng (A),

vitamin C (B) ở các điều kiện sấy khác nhau
Nhiệt độ và thời gian là hai nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất q
trình, về chi phí và đặc biệt là chất lượng của sản phẩm. Tác động của các quá
trình sấy khác lên hàm lượng hợp chất polyphenol và vitamin C thể hiện ở
hình 3.4, các mẫu được quan sấy đến khối lượng khơng đổi. Từ hình 3.4,
trong khoảng 50-65oC, khi tăng nhiệt độ thì quá trình sấy kết thúc nhanh hơn.
Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol, vitamin C, tanin bị thất thoát lớn. Các hợp

chất này dễ bị oxi hóa khi bị tác dụng bởi lượng nhiệt lớn và kéo dài. Hàm
lượng ẩm của mẫu giảm do quạt thổi luồng khí nóng lâu làm nước trong
ngun liệu thốt ra mơi trường cũng đồng thời làm suy giảm hàm lượng dinh
dưỡng của nguyên liệu.
Khi tăng thời gian sấy đến 360 phút (ở 50oC) hàm lượng lưu giữ được
37.92% đối với polyphenol tổng, 4.02% với vitamin C. Các tác động khác
nhau của các phương pháp sấy làm mất hoặc giữ lại các chất polyphenol trong
các lát điều có thể là do tính ổn định khác nhau của các hợp chất phenol khác
nhau đối với các điều kiện sấy. Tuy nhiên, nồng độ vitamin C bị thất thoát
đáng kể, sự mất vitamin C trong quá trình chế biến nhiệt đã được báo cáo bởi
Abubakar và Simon 2015 [82], Johnson và cộng sự 2013 [83]. Quá trình oxy
63


Hình 3.5. Mơ hình động học bậc 0 của polyphenol trong phương pháp sấy đối
lưu

Hình 3.6. Mơ hình động học bậc 1 của polyphenol trong phương pháp sấy đối
lưu
Quan sát từ hình 3.5-3.6, tổng hàm lượng polyphenol được sắp xếp theo
phương trình bậc 0 (hàm lượng theo thời gian) và bậc nhất (của hàm lượng
theo thời gian). Dựa vào bố trí của các dữ liệu ở hai mơ hình, có thể thấy ở
các dãy nhiệt độ khác nhau các điểm tổng số polyphenol phân bố gần đường
65


Để nghiên cứu động học phân hủy vitamin C, thí nghiệm được bố trí
khảo sát ảnh hưởng đơn nhấn tố, nhiệt độ có 4 mức khác nhau từ 50-65oC.
Hàm lượng vitamin C trong mẫu sấy tại thời điểm xác định sau mỗi 15 phút
sấy. Các điểm trên đồ thị đại diện cho các giá trị trung bình được thực hiện

lặp lại 3 lần. Mơ hình động học phân hủy vitamin C được dùng để nghiên cứu
là mơ hình động học bậc 0 và bậc 1. Kết quả thực nghiệm được dùng để đánh
giá mức độ tương thích của dữ liệu thực nghiệm với phản ứng bậc 0 và bậc 1.
Dạng phi tuyến của phương trình 2-3 với thời gian sấy đã được sử dụng để
xác minh các mơ hình động học và cơ chế phân hủy vitamin C được đề xuất
(hình 3.8-3.9)

Hình 3.8. Mơ hình động học bậc 0 của vitamin C trong phương pháp sấy đối

lưu

69


Hình 3.9. Mơ hình động học bậc 1 của vitamin C trong phương pháp sấy đối

lưu
Kết quả thực nghiệm thu được từ nghiên cứu động học phân hủy
vitamin C trong quá trình sấy, sự phân hủy vitamin C tuân theo động học bậc
1. Như hình 3.8 và 3.9, hệ số tương quan R2 của từng chế độ ứng với các giá
trị thay đổi từ 0.90561 đến 0.97509, giá trị R2 thấp nhất ở nhiệt độ 60oC và giá
trị R2 cao nhất là 0.97509 khi sấy ở nhiệt độ 50oC. Ứng với với việc có 4/4
chế độ có giá trị hệ số tương quan R2 cao trên 0.85, điều này cho thấy dữ liệu
thực nghiệm có độ tương thích cao với mơ hình động học bậc 1.
Mơ hình phản ứng phân hủy vitamin C theo bậc 1 có dạng:
−𝑑𝐶𝐴
= 𝑘. 𝐶𝐴
𝑑𝑡
Trong đó:
k là hằng số phân hủy vitamin C

CA là hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu nghiên cứu.
Phương trình (6) tương đương với:
70

(
6)


3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG VÀ ĐỘNG HỌC PHÂN HỦY CỦA
POLYPHENOL VÀ VITAMIN C TRONG QUÁ TRÌNH SẤY BƠM NHIỆT
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian sấy bơm nhiệt đến
polyphenol và vitamin C trong quả điều

(D)

(C)

Hình 3.11. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng polyphenol tổng (C),

vitamin C (D) ở các điều kiện sấy khác nhau
Nhiệt độ và thời gian là hai nhân tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất q
trình, về chi phí và đặc biệt là chất lượng của sản phẩm. Tác động của các quá
trình sấy khác lên lên hàm lượng hợp chất polyphenol và vitamin C thể hiện ở
hình 3.9, các mẫu được quan sấy đến khối lượng khơng đổi. Từ hình 3.9,
trong khoảng 20-50oC, khi tăng nhiệt độ thì quá trình sấy kết thúc nhanh hơn.
Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol và vitamin C bị thất thoát lớn. Các hợp
chất này dễ bị oxi hóa khi bị tác dụng bởi lượng nhiệt lớn và kéo dài. Hàm
lượng ẩm của mẫu giảm do quạt thổi luồng khí lâu làm nước trong ngun
liệu thốt ra môi trường cũng đồng thời làm suy giảm hàm lượng dinh dưỡng
của nguyên liệu.

Khi tăng thời gian sấy đến 525 phút (ở 20oC) hàm lượng lưu giữ được
24.68% đối với polyphenol tổng, 14.80% với vitamin C. Các tác động khác
nhau của các phương pháp sấy làm mất hoặc giữ lại các chất phenolic trong
các lát điều có thể là do tính ổn định khác nhau của các hợp chất phenol khác
74


Hình 3.12. Mơ hình động học bậc 0 của polyphenol trong phương pháp sấy

bơm nhiệt

Hình 3.13. Mơ hình động học bậc 1 của polyphenol trong phương pháp sấy

bơm nhiệt

76


là mơ hình động học bậc 0 và bậc 1. Kết quả thực nghiệm được dùng để đánh
giá mức độ tương thích của dữ liệu thực nghiệm với phản ứng bậc 0 và bậc 1.
Dạng phi tuyến của phương trình 2-3 với thời gian sấy đã được sử dụng để
xác minh các mơ hình động học và cơ chế phân hủy vitamin C được đề xuất
(hình 3.14-3.15)

Hình 3.14. Mơ hình động học bậc 0 của vitamin C trong phương pháp sấy bơm

nhiệt

79



Hình 3.15. Mơ hình động học bậc 1 của vitamin C trong phương pháp sấy bơm

nhiệt
Kết quả thực nghiệm thu được từ nghiên cứu động học phân hủy
vitamin C trong quá trình sấy, sự phân hủy vitamin C tuân theo động học bậc
1. Như hình 3.14 và 3.15, hệ số tương quan R2 của từng chế độ ứng với các
giá trị thay đổi từ 0.92031 đến 0.98726, giá trị R2 thấp nhất ở nhiệt độ 40oC và
giá trị R2 cao nhất là 0.97509 khi sấy ở nhiệt độ 50oC. Ứng với với việc có 4/4
chế độ có giá trị hệ số tương quan R2 cao trên 0.85, điều này cho thấy dữ liệu
thực nghiệm có độ tương thích cao với mơ hình động học bậc 1.
Mơ hình phản ứng phân hủy vitamin C theo bậc 1 có dạng:
−𝑑𝐶𝐴
= 𝑘. 𝐶𝐴
𝑑𝑡

(
(6)

Trong đó:
K là hằng số phân hủy vitamin C
CA là hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu nghiên cứu.
Phương trình (6) tương đương với:
𝐶𝑡 = 𝐶0 𝑒 −𝑘𝑡
80

(4)