Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
CHÖÔNG I
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ VI BAO
1.1 Khaùi nieäm
Kó thuaät vi bao
Theo Young S. L. (1993), kó thuaät vi bao ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: ñoù laø kó
thuaät bao goùi caùc chaát raén, loûng hay khí (chaát neàn) vaøo trong moät lôùp voû bao
cöïc moûng, lôùp voû naøy seõ giöõ vaø baûo veä chaát neàn khoâng bò bieán ñoåi laøm giaûm
chaát löôïng (ñoái vôùi nhöõng chaát neàn maãn caûm vôùi nhieät) hay haïn cheá toån thaát
(ñoái vôùi chaát neàn deã bay hôi), noù chæ giaûi phoùng caùc chaát neàn naøy ra ngoaøi trong
moät soá ñieàu kieän ñaëc bieät .
Haït vi bao
Haït vi bao coù kích thöôùc khoaûng micromet (>1µm). Haït vi bao coù theå chia
laøm hai phaàn: phaàn nhaân vaø phaàn voû (Hình 1).
Hình 1: Caáu truùc cô baûn cuûa haït vi bao[3]
Caùc chaát ñöôïc vi bao coù theå ôû daïng raén, daïng loûng hoaëc khí. Nhöng ñeå coù
theå vi bao ñöôïc chuùng phaûi ñöôïc chuyeån thaønh daïng dung dòch, daïng keo hoaëc
daïng nhuõ töông. Söï töông thích cuûa chaát neàn vaø chaát bao laø moät yeáu toá quan
troïng quyeát ñònh hieäu quaû vi bao. Vì theá maø chaát neàn luoân ñöôïc xöû lí tröôùc
nhaèm naâng cao hieäu quaû vi bao.
Chaát bao coù theå laø nhöõng polime thaåm thaáu ñöôïc, baùn thaám hoaëc khoâng theå
thaám qua ñöôïc, tuyø thuoäc vaøo yeâu caàu vi bao maø loaïi vaät lieäu bao ñöôïc löïa
choïn. Chaát bao thaåm thaáu ñöôïc laø loaïi chaát bao coù khaû naêng giaûi phoùng chaát
Trang 1
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
neàn ôû nhöõng ñieàu kieän nhaát ñònh. Chaát bao baùn thaám thì khoâng cho chaát neàn
thaám qua nhöng laïi cho pheùp nhöõng chaát coù phaân töû löôïng nhoû thaám vaøo. Vì
vaäy, nhöõng haït naøy coù khaû naêng haáp thuï nhöõng chaát töø moâi tröôøng naøy vaø sau
ñoù giaûi phoùng chuùng khi gaëp moät moâi tröôøng khaùc. Coøn chaát bao khoâng cho
thaåm thaáu qua thì baûo veä chaát neàn hoaøn toaøn khoûi moâi tröôøng beân ngoaøi. Khi
muoán giaûi phoùng chaát neàn thì ta phaûi duøng ñeán aùp suaát, nhieät ñoä hay hoaø tan
haït vi bao vaøo dung moâi. Khaû naêng phoùng thích chaát neàn qua maøng bao coù theå
ñieàu khieån thoâng qua ñieàu chænh ñoä daøy cuûa maøng naøy [3].
Caáu truùc cuûa haït vi bao
Caáu truùc cuûa haït phuï thuoäc chuû yeáu vaøo baûn chaát chaát neàn vaø quaù trình laéng
ñoïng cuûa chaát bao. Veà cô baûn, caâuù truùc cuûa haït coù theå chia laøm ba daïng khaùc
nhau: daïng moät nhaân, daïng nhieàu nhaân vaø daïng maïng.
Hình 2: Caáu truùc haït vi bao[3]
Caáu truùc haït moät nhaân bao goàm moät lôpù maøng bao xung quanh nhaân, trong
khi trong haït nhieàu nhaân thì coù nhieàu haït nhaân chaát neàn trong cuøng moät maøng
bao. ÔÛ caáu truùc daïng maïng thì caùc haït chaát neàn phaân boá treân maøng bao.
1.2 ÖÙng duïng cuûa kó thuaät vi bao
Kó thuaät vi bao ñaõ ñöôïc aùp duïng töø giöõa thaäp kæ 50 ñeå bao goùi nhöõng thaønh
phaàn “nhaïy caûm” trong thöïc phaåm (caùc chaát deã bay hôi, maãn caûm vôùi nhieät
Trang 2
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
ñoä…) nhaèm baûo veä caùc thaønh phaàn naøy. Keå töø ñoù, caùc nhaø saûn xuaát thöïc phaåm
ngaøy caøng chuù yù ñeán kó thuaät ñaày tieàm naêng naøy, baèng chöùng laø soá löôïng caùc
nghieân cöùu veà lónh vöïc naøy taêng vôùi toác ñoä raát nhanh, theå hieän trong bieåu ñoà
sau:
Hình 3: Soá löôïng caùc nghieân cöùu kó thuaät vi bao baèng caùc phöông phaùp khaùc
nhau
töø 1955 ñeán 2005 [2]
Chæ trong naêm 2002, ñaõ coù hôn 1.000 patent veà caùc kó thuaät vi bao môùi, 300
trong soá ñoù ñaõ ñöôïc aùp duïng tröïc tieáp vaøo quaù trình vi bao caùc thaønh phaàn cuûa
thöïc phaåm. Duø hieän nay nhieàu patent raát khoù öùng duïng ñöôïc vaøo thöïc tieãn vì
chi phí quaù cao, khaû naêng coâng nghieäp hoùa thaáp vaø phaïm vi öùng duïng heïp
nhöng nhöõng patent naøy ñaõ ñöa ra nhöõng phöông phaùp trieån voïng cho quaù trình
vi bao thöïc phaåm öùng duïng trong nhöõng naêm tôùi. Hieän nay, ngöôøi ta quan taâm
nhieàu hôn ñeán vieäc ñieàu khieån söï vaän chuyeån thaønh phaàn chaát neàn qua lôùp
maøng bao, nhôø ñoù coù theå caûi thieän hieäu quaû taùc duïng cuûa chaát neàn vôùi thöïc
phaåm.
Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, kó thuaät vi bao ngaøy caøng coù moät vai troø quan
troïng hôn trong nhieàu ngaønh coâng nghieäp (thöïc phaåm, döôïc, myõ phaåm). Trong
Trang 3
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
coâng nghieäp thöïc phaåm, kó thuaät vi bao ñöôïc aùp duïng treân raát nhieàu nguyeân
lieäu khaùc nhau nhö caùc hôïp chaát deã bay hôi, caùc chaát höông, vitamin, tinh daàu,
nhöïa daàu, vi khuaån, enzyme vaø khoaùng chaát.
Töø thaäp kæ 50 trôû laïi ñaây, caùc nhaø khoa hoïc ñaõ nghieân cöùu thöïc hieän quaù
trình vi bao baèng nhieàu kó thuaät khaùc nhau nhö saáy phun, saáy laïnh, eùp ñuøn, ñóa
quay… treân caùc nguyeân lieäu khaùc nhau döïa vaøo ñaëc ñieåm cuûa töøng phöông
phaùp.
1.3 Caùc phöông phaùp vi bao noùi chung.
1.3.1 Saáy phun ( Spray drying) [2]
Kó thuaät vi bao duøng phöông phaùp saáy phun ñaõ ñöôïc thöïc hieän töø nhöõng
naêm 1950. Nhöôïc ñieåm duy nhaát cuaû phöông phaùp naøy laø chæ söû duïng ñöôïc caùc
loaïi chaát bao hoaø tan ñöôïc trong nöôùc ôû moät möùc ñoä nhaát ñònh vì ñeå saáy phun
ñöôïc thì nhaäp lieäu phaûi ôû daïng loûng .
Caùc loaïi chaát bao coù theå ñöôïc söû duïng laø: gum acacia, maltodextrin, caùc
loaïi polysaccharide (alginate, carboxymethylcellulose,gum guar), caùc loaïi
protein (protein huyeát thanh söõa, protein töø ñaäu, sodium caseinate).
Trang 4
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Hình 4: Quaù trình vi bao baèng phöông phaùp saáy phun [3]
Gaàn ñaây cuõng ñaõ coù vaøi loaïi chaát bao môùi ñöôïc ñeà nghò. Loaïi thöù nhaát laø
saûn phaåm cuûa phaûn öùng Maillard (phaûn öùng giöõa protein vaø carbohydrat ôû nhieät
ñoä cao). Noù taïo ra moät maøng bao chaéc chaén coù khaû naêng baûo veä nhöõng chaát
nhaïy caûm nhö daàu caù choáng laïi söï oxi hoaù . Loaïi thöù hai laø loaïi maøng bao hai
lôùp (ATPSs), ñöôïc hình thaønh do söï phaân lôùp töø moät hoãn hôïp hoaø tan caùc hôïp
chaát cao phaân töû trong dung moâi. Hieän töôïng naøy ñöôïc giaûi thích laø do naêng
löôïng hoaø tan thaáp cuûa hoãn hôïp caùc chaát cao phaân töû. Cuï theå laø naêm 2000 hoãn
hôïp PVC vaø dextran ñöôïc d ñeå vi bao vi khuaån Etrococcus foecium .
1.3.2 Saáy laïnh [2]
Saáy laïnh (Spray Cooling/Chilling) laø kó thuaät vi bao ít toán chi phí nhaát,
thöôøng ñöôïc duøng ñeå bao caùc muoái voâ cô, muoái höõu cô, caùc phuï gia taïo caáu
truùc, enzyme, chaát muøi vaø caùc thaønh phaàn khaùc, chuyeån chuùng thaønh daïng boät
nhaèm caûi thieän khaû naêng beàn nhieät vaø thôøi gian baûo quaûn cuûa saûn phaåm. Khaùc
vôùi nhöõng kó thuaät keå treân, trong kó thuaät vi bao baèng phöông phaùp saáy laïnh hay
kó thuaät bao maïng (matrix encapsulation), chaát neàn seõ baùm dính leân maët ngoaøi
cuûa lôùp maøng bao (thöôøng laø chaát beùo). Nhôø vaäy, caùc thaønh phaàn naøy seõ deã
daøng ñöôïc giaûi phoùng khi tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng thöïc phaåm. Tuy nhieân, ñaây
cuõng chính laø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp bôûi lieân keát trong khoái maïng giöõa
chaát neàn vôùi chaát bao laø khoâng beàn.
1.3.3 Kó thuaät vi bao söû duïng ñóa quay [2]
Trang 5
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Hình 5: Söï hình thaønh haït vi bao baèng ñóa quay [3]
Trong phöông phaùp naøy, hoãn hôïp chaát neàn vaø chaát bao ñöôïc ñoå vaøo trong
ñóa quay, chuyeån ñoäng quay cuûa ñóa trong huyeàn phuø cuûa chaát neàn vôùi chaát bao
seõ laøm phaù vôõ chaát bao thaønh nhöõng haït coù kích thöôùc nhoû. Nhöõng haït ñöôïc vi
bao bò vaêng ra ngoaøi meùp ñóa do taùc duïng cuûa löïc li taâm, nhöõng haït naøy sau ñoù
ñöôïc laøm laïnh nhanh ñeå laøm taêng ñoä cöùng cho lôùp voû bao beân ngoaøi. Nhöõng haït
chaát bao chöa keát hôïp ñöôïc vôùi chaát neàn seõ qua raây vaø nhaäp lieäu trôû laïi.
Vi bao söû duïng ñóa quay laø moät kó thuaät ñaày trieån voïng vì naêng suaát cuûa noù
coù theå cao hôn phöông phaùp saáy phun vaø saáy laïnh trong khi giaù thaønh vaän haønh
quaù trình thì töông ñöông.
1.3.4 Kó thuaät vi bao söû duïng phöông phaùp Co-extrusion [3]
Trang 6
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Hình 6: Quaù trình hình thaønh haït vi bao baèng phöông phaùp co-extrusion [3]
Phöông phaùp eùp ly taâm söû duïng ñaàu phun hai doøng, chaát bao vaø chaát neàn
ñöôïc bôm ñi trong hai oáng ñoàng taâm, sau khi ñöôïc phun söông ra ngoaøi quaù
trình bao môùi dieãn ra.
1.3.5 EÙp ñuøn [2]
Kó thuaät vi bao baèng phöông phaùp eùp ñuøn (Extrusion) chuû yeáu ñöôïc öùng
duïng treân nguyeân lieäu laø caùc chaát muøi deã bay hôi, keùm oån ñònh vôùi chaát bao söû
duïng laø khoái maïng carbohydrate. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø hieäu quaû vi
bao toát, saûn phaåm coù thôøi gian söû duïng daøi vì söï khueách taùn cuûa khoâng khí qua
lôùp maøng carbohydrate raát haïn cheá. Theo phöông phaùp naøy, thôøi gian söû duïng
cuûa caùc tinh daàu höông ñöôïc vi bao leân ñeán 5 naêm, thôøi gian söû duïng giaûm
xuoáng chæ coøn 1 naêm neáu tinh daàu höông ñöôïc vi bao baèng phöông phaùp saáy
phun, coøn neáu khoâng ñöôïc vi bao thì saûn phaåm chæ coù theå baûo quaûn trong vaøi
thaùng. Tuy nhieân, phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ñöôïc vôùi dung dòch coù noàng ñoä
khaù thaáp (khoaûng 8%), ôû noàng ñoä cao hôn saûn phaåm seõ keùm oån ñònh, chaát neàn
deã bò khueách taùn ra ngoaøi vaø bò oxy hoùa; theâm vaøo ñoù, chi phí cho quaù trình laø
Trang 7
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
quaù ñaét. Hôn nöõa, phöông phaùp naøy chæ coù theå söû duïng moät soá raát giôùi haïn caùc
vaät lieäu bao (chuû yeáu laø maltodextrin vaø tinh boät).
Haïn cheá cuûa phöông phaùp naøy caùc haït chaát neàn taïo ra coù kích thöôùc lôùn
(500-1000 µm) vaø loaïi chaát bao söû duïng cuõng coù giôùi haïn.
1.3.6 Hoùa loûng chaát bao [2]
Hình 7: Quaù trình vi bao söû duïng phöông phaùp saáy taàng soâi [3]
Kó thuaät hoùa loûng chaát bao (Fluidized Bed) laø moät trong nhöõng kó thuaät vi
bao söû duïng ñöôïc nhieàu loaïi vaät lieäu bao khaùc nhau (nhö polysaccharide,
protein, chaát nhuõ hoùa, chaát beùo), vì vaäy maø kó thuaät naøy theå hieän tính linh hoaït
hôn so vôùi caùc kó thuaät vi bao khaùc. Beân caïnh ñoù, phöông phaùp naøy söû duïng
chaát bao daïng coâ ñaëc vaø ôû traïng thaùi noùng chaûy neân thôøi gian vi bao ngaén, naêng
löôïng tieâu hao ít do löôïng nöôùc caàn bay hôi khoâng nhieàu, nhôø ñoù chi phí cho
saûn phaåm giaûm ñaùng keå. Vôùi nhöõng öu ñieåm keå treân, hieän nay, ngöôøi ta ñaõ öùng
duïng kó thuaät hoùa loûng chaát bao ñeå vi bao nhieàu phuï gia thöïc phaåm khaùc nhau
nhö acid ascorbic, chaát taïo chua cho caùc saûn phaåm thòt cheá bieán, boät nôû, chaát
höông…
1.3.7 Kó thuaät taïo gioït tuï [2]
Trang 8
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Coù hai phöông phaùp taïo gioït tuï laø phöông phaùp ñôn giaûn vaø phöông phaùp
phöùc taïp (complex). Cô cheá hình thaønh haït bao cuûa hai phöông phaùp cô baûn laø
gioáng nhau, chæ khaùc veà caùch thöùc ñöôïc duøng ñeå phaân chia pha. Trong qui trình
ñôn giaûn, ngöôøi ta duøng chaát ñeà solvat hoaù ñeå phaân pha coøn trong qui trình
phöùc taïp söï phaân pha xaûy ra nhôø söï töông taùc giöõa hai polime tích ñieän traùi daáu.
Hình 8: Sô ñoà bieåu dieãn quaù trình vi bao baèng phöông phaùp taïo gioït tuï [3]
Phöông phaùp taïo gioït tuï phöùc hôïp
Ñeå taïo gioït tuï, ngöôøi ta cho hai loaïi hôïp chaát cao phaân töû tích ñieän traùi daáu
troän laãn trong moät dung moâi (thöôøng laø nöôùc). Chaát neàn ñöôïc phaân taùn trong
dung dòch cao phaân töû (thöôøng tích ñieän döông). Dung dòch cao phaân töû thöù
hai(tích ñieän aâm) ñöôïc cho vaøo sau ñoù. Söï laéng ñoïng cuûa chaát bao leân chaát neàn
xaûy ra sau khi hai loaïi polyme huùt laãn nhau. Quaù trình naøy ñöôïc thuùc ñaåy baèng
caùch boå sung muoái, ñieàu chænh pH hay nhieät ñoä. Ñoä daøy cuûa lôùp bao coù theå
ñieàu chænh ñöôïc theo mong muoán baèng caùch kieåm soaùt quaù trình boå sung hôïp
chaát cao phaân töû thöù hai. Khi söû duïng kó thuaät naøy, ta phaûi löu yù taïo ñieàu kieän
moâi tröôøng thích hôïp nhaèm traùnh söï dính chuøm cuûa caùc haït sau khi ñöôïc bao
boïc bôûi caùc gioït tuï.
Trang 9
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
1.3.8 Kó thuaät RESS/SAS/PGSS [3]
Chaát loûng sieâu tôùi haïn ñöôïc hình thaønh khi chaát khí ñöôïc neùn ôû aùp suaát cao,
noù coù nhöõng tính chaát trung gian giöõa chaát khí vaø chaát loûng. Baát kì söï thay ñoåi
nhoû naøo veà nhieät ñoä hay aùp suaát cuõng gaây ra söï thay ñoåi lôùn veà ñoä nhôùt cuûa
chaát loûng sieâu tôùi haïn. Gaàn ñaây, noù ñaëc bieät ñöôïc söû duïng trong kó thuaät vi bao
caùc loaïi chaát neàn nhaïy caûm vôùi nhieät ñoä söû duïng cuøng loaïi thieát bò vaø qui trình
nhö saáy phun. Ñieåm khaùc bieät khi söû duïng kó thuaät naøy laø chaát neàn vaø chaát bao
seõ ñöôïc hoaø tan trong chaát loûng sieâu tôùi haïn thay vì hoaø tan trong nöôùc nhö saáy
phun. Vì theá maø quaù trình saáy xaûy ra ôû nhieät ñoä thaáp( T< 30 0C) raát thích hôïp ñeå
vi bao enzim, tinh daàu höông… cuõng nhö caùc caáu töû maãn caûm vôùi nhieät ñoä khaùc.
Coù raát nhieàu hôïp chaát coù theå ñaït tôùi traïng thaùi sieâu tôùi haïn nhö :nöôùc, CO 2 ,
propan, N2. Nhöng ñeå söû duïng trong coâng nghieäp vi bao thöïc phaåm thì CO2 laø
thích hôïp nhaát vì noù laø nguoàn nguyeân lieäu reû, deã tìm, coù nhieät ñoä tôùi haïn thaáp,
khoâng ñoäc vaø khoâng baét chaùy.Coù raát nhieàu chaát bao coù theå ñöôïc söû duïng trong
phöông phaùp naøy: loaïi coù theå hoaø tan trong CO2 sieâu tôùi haïn nhö paraffin,
acrylate, polyethylene glycol, vaø loaïi khoâng theå hoaø tan nhö protein,
polysaccharide. Sau ñaây laø ba phöông phaùp phoå bieán nhaát öùng duïng kó thuaät
naøy.
Kó thuaät RESS (Rapid expansion of supercritical solution)
Trong qui trình naøy,chaát loûng sieâu tôùi haïn ñöôïc hoaø chung vôùi chaát neàn vaø
chaát bao vaø ñöôïc giöõ ôû aùp suaát cao tröôùc khi hoãn hôïp naøy ñöôïc phun ra ngoaøi
qua moät ñaàu phun nhoû. Söï giaûm aùp suaát ñoät ngoät naøy laøm cho chaát bao bò ñeà
solvat hoaù vaø hình thaønh moät lôùp bao xung quanh haït chaát neàn. Nhöôïc ñieåm
cuûa phöông phaùp naøy laø caû chaát bao vaø chaát neàn phaûi coù khaû naêng hoaø tan toát
trong chaát loûng sieâu tôùi haïn. Thöïc teá thì coù raát ít caùc chaát cao phaân töû coù ñoä
nhôùt thaáp coù khaû naêng hoaø tan trong CO2 sieâu tôùi haïn . Khaû naêg hoaø tan naøy coù
theå ñöôïc caûi thieän nhôø söû duïng chaát hoã trôï.
Kó thuaät GAS (Gas antisolvent)
Trang 10
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Chaát loûng sieâu tôùi haïn ñöôïc cho vaøo dung dòch goàm chaát neàn vaø chaát bao,
hoãn hôïp naøy vaãn ñöôïc giöõ ôû aùp suaát cao. Ñieàu naøy gaây neân söï giaõn nôû veà theå
tích dung dòch daãn ñeán söï keát tuûa cuûa chaát tan trong dung dòch quaù baõo hoaø, vì
chaát tan ñoù chæ coù theå tan ñöôïc trong dung moâi loûng chöù khoâng hoaø tan trong
hoãn hôïp dung moâi vaø chaát loûng sieâu tôùi haïn, vì theá maø dung moâi loûng phaûi coù
khaû naêng hoaø tan trong chaát loûng sieâu tôùi haïn. Phöông phaùp naøy khoâng thích
hôïp ñeå vi bao nhöõng hôïp chaát öa nöôùc vì nöôùc coù ñoä hoaø tan thaáp trong chaát
loûng sieâu tôùi haïn.
Kó thuaät PGSS (Particles from a gas-saturated solution)
Ñieåm khaùc bieät cuûa kó thuaät naøy laø chaát bao khoâng hoaø tan maø phình to leân
trong dung moâi sieâu tôùi haïn. Noù ñaõ môû roäng phaïm vi aùp duïng cuûa phöông phaùp
vi bao söû duïng CO2 sieâu tôùi haïn laøm dung moâi do söû duïng loaïi chaát bao khoâng
coù khaû naêng hoaø tan trong dung moâi naøy. CO2 laø chaát khoâng phaân cöïc, vì theá
nhöõng loaïi chaát bao öa nöôùc nhö protein, polysaccharide khoâng coù khaû naêng
hoaø tan maø chæ coù theå phình leân trong dung moâi naøy.
Quaù trình ñöôïc thöïc hieän baèng caùch troän laãn chaát bao vaø chaát neàn vaøo trong
chaát loûng sieâu tôùi haïn ôû aùp suaát cao. Chaát loûng naøy seõ thaám vaøo trong chaát bao,
laøm cho noù phình ra . Khi hoãn hôïp ñöôïc nung noùng ñeán nhieät ñoä treân nhieät ñoä
glass transition cuûa chaát bao noù seõ bò hoaù loûng. Khi hoãn hôïp ñöôïc phun ra
ngoaøi, chaát bao keát ñoïng laïi treân chaát neàn.
Trang 11
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Hình 9: Sô ñoà bieåu dieãn quaù trình vi bao baèng phöông phaùp RESS[3]
Trang 12
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
CHÖÔNG II
CAÙC PHÖÔNG PHAÙP VI BAO DAÀU CAÙ
2.1 Giôí thieäu veà nguyeân lieäu daàu caù vaø saûn phaåm daàu caù vi bao
Daàu caù laø moät loaïi nguyeân lieäu giaøu caùc loaïi axit beùo omega-3 (omega3LC PUFA, long chain polyunsaturated omega-3 fatty acids).
Omega -3 là gì? [16]
Ñaây là những chất acid béo thiết yếu (essential fatty acids) nằm trong nhóm
chất béo không bão hòa đa thể. Thiết yếu vì cơ thể không thể tự tổng hợp được mà
cần phải nhờ thực phẩm mang vào. Có 3 loại Omega-3:
1- Alpha linolenic acid (ALA): có nhiều nhất trong hạt lanh (linseed,
flaxseed, graines de lin), trong đậu nành, trong hạt dẻ (walnuts), trong các loại dầu
ăn làm từ các thực vật vừa kể và trong dầu Canola (colza). Riêng hai loại dầu
đậu nành (soybean oil) và dầu hạt dẻ, ngoài chất béo Omega-3 ra, chúng cũng còn
có chứa một tỉ lệ khá cao chất béo Omega-6 nữa .
2- Eicosapentaenoic acid (EPA): Một phần nhỏ, lối 15 % được cơ thể
tổng hợp từ chất acid béo ALA, phần lớn còn lại được tìm thấy trong cá tôm sò,
mà đặc biệt là trong mỡ cá sống ở vùng nước lạnh như: salmon, mackerel, herring,
trout, sardine, halibut vv… Bệnh tiểu đường, tình trạng stress cũng như sự lạm
dụng rượu và thuốc lá đều gây trở ngại trong việc chuyển hóa ALA ra EPA.
3- Docosahexaenoic acid (DHA): Được thấy nhiều trong các loài thủy sản
và trong sữa mẹ.
Nhö vaäy trong daàu caù chöùa ñeán hai loaïi omega-3 caàn thieát cho cô theå, bao
goàm eicosapentaenoic acid (EPA C20:5) vaø docosahexaenoic acid (DHA
C22:6).
Sau đây là một vài thí dụ về Omega-3 ở một số loài thủy sản (100g): Cá
salmon 1.8 g, sardine 1.4, herring 1.2, mackerel 1.0, trout 1.0, swordfish 0.7, tuna
0.7, haddock 0.2, cod 0.2, tôm tép 0.3, sò 0.5-0.7g (USDA Nutrient database for
standard reference).
Trang 13
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Ích lôïi cuûa daàu caù
Từ lâu các nhà khoa học nhận thấy người Nhật cũng như các dân tộc thiểu số
Inuits và Esquimo ở về phía Bắc Canada có tỉ lệ bệnh tim mạch rất thấp so với các
dân tộc khác. Phải chăng nhờ tập quán ăn cá đã giúp họ tránh khỏi được một phần
nào bệnh lý nói trên? Từ nhận xét nầy, người ta mới tìm ra được chất Omega -3
trong mỡ cá. Rất nhiều công trình khảo cứu khoa học đã nói lên sự lợi ích của
Omega-3 đối với sức khỏe chúng ta.
1. Tốt cho não
Dầu cá từ lâu được coi là thực phẩm bổ não, cải thiện trí nhớ cũng như tăng
khả năng tập trung.
Caùc cuộc nghiên cứu được tiến hành ở nhiều nước khác nhau như Anh và Úc
đã chỉ ra rằng hiệu quả tích cực của dầu gan cá với khả năng tiếp thu kiến thức của
những đứa trẻ khi chúng mới chỉ biết đi.
2. Ngăn ngừa ung thư
Daàu cá cũng được biết đến như một loại trị và ngăn chặn nhiều loại ung thư
hữu hiệu.
Moät cuộc nghiên cứu cho thấy rằng với những người sử dụng dầu cá ít bị tác
động xấu bởi ánh nắng mặt trời và tia UV vì thế giúp ngăn chặn nguy cơ ung thư
da. Người ta cũng thấy rằng dầu gan cá giúp trị hữu hiệu những virus papilluma virus gây ra các khối u thường bị biến chứng thành ung thư đốt sống cổ ở phụ nữ.
3. Bổ mắt
Dầu cá rất tốt cho mắt. Một vài nghiên cứu gần đây cho thấy axít béo omêga-3
có trong dầu cá giúp bảo vệ chống lại bệnh nổi ban da khi có tuổi, một trong
những nguyên nhân chính làm mù mắt và hội chứng khô mắt trong đó chức năng
của tuyến nước mắt hoạt động không tốt và giác mạc bị sẹo.
4. Giảm các bệnh liên quan đến tim mạch
Trang 14
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Moät nghiên cứu gần đây ở Đan Mạch đã chỉ ra rằng dùng dầu cá có tác dụng
làm giảm lượng đường trong máu đồng thời giảm các bệnh về tim mạch.
Nhöõng người béo phì thường phải chịu các bệnh về cao huyết áp vì thế nếu họ
tuân thủ chế độ ăn hợp lý, tập luyện đều đặn và sử dụng dầu cá thì sẽ có một thân
hình cân đối đồng thời giảm bớt nguy cơ mắc các bệnh tim mạch vì omêga-3 có
trong dầu cá sẽ đốt cháy năng lượng thừa.
Ngoaøi ra còn có bằng chứng rằng Omega-3 fatty acids ngừa được chứng tim
đập sai nhịp và làm cho cơ tim được quân bình (Trịnh Cường & Giang Nguyễn
Trịnh). Tóm lại Omega-3 có ích trong việc làm hạ cholesterol và triglyceride trong
máu, ngừa hiện tượng máu bị đóng cục (antithrombotic), ngừa nghẽn mạch vành
và giúp điều hòa nhịp tim (antiarrythmic), nhờ đó tránh được nguy cơ chết bất đắc
kỳ tử.
5.Với hệ tiêu hóa
Dầu gan cá giúp chống lại loét viêm ruột kết - một bệnh của hệ tiêu hóa.
Vì sao ta phaûi vi bao daàu caù?
Vì nhöõng taùc ñoäng coù lôïi leân söùc khoeû con ngöôøi nhö theá neân ngöôøi ta
khuyeân caùo raèng neân taêng cöôøng boå sung omega-3 baèng caùch aên nhieàu daàu caù.
Cuï theå laø neân aên ít nhaát hai böõa aên coù chöùa daàu caù trong moät tuaàn, nhu caàu veà
omega-3 ôû phuï nöõ laø 1,1g/ngaøy vaø ôû ñaøn oâng laø 1,6g/ngaøy
Để coù 1,3g Omega-3 nguồn gốc thủy sản (EPA+ DHA), thì cần:
70 g cá salmon Atlantic (cá nuôi)
90 g cá pink salmon (trong lon)
70 g cá herring (hareng)
90 g cá sardine
120 g cá white tuna (thon) loại trong lon
.
Vieäc thay ñoåi thoùi quen aên uoáng haèng ngaøy (aên nhieàu caù hôn) thöôøng raát
khoù khaên thì nhöng ta coù theå ñôn giaûn boå sung daàu caù ôû daïng boät, ñaây laø saûn
phaåm cuûa quaù trình vi bao daàu caù. Daàu caù daïng loûng raát deã bò oxi hoaù neân khi
Trang 15
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
cho vaøo thöïc phaåm, noù laøm giaûm giaù trò cuûa thöïc phaåm vì gaây ra muøi vò khoù
chòu, vì theá vi bao laø moät phöông phaùp baûo veä daàu caù khoûi taùc ñoäng cuûa moâi
tröôøng nhö oxy, aùnh saùng , ñoä aåm.
Toùm laïi, muïc ñích cuûa vieäc vi bao daàu caù laø :
Baûo veä daàu caù traùnh khoûi bò oxi hoaù nhanh choùng, keùo daøi thôøi gian
söû duïng cuûa daàu caù.
Taïo caáu truùc daïng boät thuaän tieän cho vieäc baûo quaûn, phaân phoái vaø söû
duïng.
Boät daàu caù trong caùc saûn phaåm thöïc phaåm [17].
Saûn phaåm boät daàu caù (giaøu EPA vaø DHA) ñaõ ñöôïc boå sung trong nhieàu saûn
phaåm thöïc phaåm nhö baùnh mì; caùc saûn phaåm töø söõa; baùnh nguõ coác dinh döôõng;
caùc saûn phaåm nöôùc uoáng nhö bia, nöôùc traùi caây; rau troän; caùc loaïi soát.
Hình 10 : Saûn phaåm baùnh mì ñöôïc boå sung boät daàu caù
2.2 Nguyeân lí chung trong vi bao daàu caù
Kó thuaät vi bao chaát beùo goàm hai giai ñoaïn sau [1]:
Phaân taùn nhöõng haït caàu beùo kích thöôùc raát nhoû (nhoû hôn 1 µm) trong hoãn
hôïp chaát bao.
Trang 16
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Coá ñònh nhöõng haït caàu beùo trong lôùp maøng bao vôùi ñöôøng kính khoaûng 25
µm (hình 10).
Hình 10: Caáu taïo cuûa haït caàu beùo ñöôïc nhuõ hoùa vaø haït boät chaát beùo ñöôïc vi bao
[1]
2.3 Phöông phaùp xaùc ñònh hieäu quaû vi bao
Ngöôøi ta xaùc ñònh chaát löôïng cuûa saûn phaåm ñöôïc vi bao döïa vaøo hai chæ tieâu
chính, ñoù laø hieäu suaát vi bao (MEY: Microencapsulation Yield) vaø hieäu quaû vi
bao (MEE: Microencapsulation Efficiency).
Hieäu suaát vi bao laø tæ leä giöõa löôïng chaát beùo trong saûn phaåm so vôùi
löôïng chaát beùo ban ñaàu trong dòch söõa [22]. Löôïng chaát beùo thu ñöôïc trong boät
thaønh phaåm chính laø löôïng chaát beùo ñöôïc vi bao. Hieäu suaát vi bao ñöôïc tính
theo coâng thöùc sau:
MEY (%)
Khoái löôïng chaát beùo trong boät saûn phaåm (g)
100%
Khoái löôïng chaát beùo trong heänhuõ töông ban ñaàu (g)
Hieäu quaû vi bao laø möùc ñoä caùc chaát bao coù theå baûo veä ñöôïc caùc phaàn töû
vi bao beân trong noù (chaát neàn) traùnh söï hö hoûng cho ñeán khi boät thaønh phaåm
ñöôïc söû duïng. Ñoù chính laø tæ leä giöõa haøm löôïng chaát beùo khoâng bò trích ly ra
khoûi lôùp phim bao khi ta troän boät saûn phaåm vôùi dung moâi (petroleum ether) vaø
haøm löôïng beùo toång trong boät saûn phaåm [22]. Hieäu quaû vi bao ñöôïc xaùc ñònh
theo coâng thöùc döôùi ñaây:
Trang 17
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
MEE (%)
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Haøm löôïng beùo toång (%) - Haøm löôïng beùo töï do (%)
100%
Haøm löôïng beùo toång (%)
Haøm löôïng beùo töï do ñöôïc xaùc ñònh baèng löôïng chaát beùo bò trích ly bôûi
dung moâi (petroleum ether) khi ta troän boät saûn phaåm vôùi dung moâi. Haøm löôïng
beùo töï do bao goàm chaát beùo treân beà maët vaø chaát beùo naèm beân trong lôùp phim
bao bò trích ly bôûi dung moâi [1].
Beân caïnh MEE, haøm löôïng beùo töï do cuõng laø moät chæ tieâu quan troïng
ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng boät thaønh phaåm. Trong quaù trình baûo quaûn, chaát beùo seõ
deã bò oxy hoùa, laøm giaûm chaát löôïng saûn phaåm neáu nhö chuùng ôû traïng thaùi
khoâng ñöôïc bao.
2.4 Caùc phöông phaùp ñöôïc duøng trong vi bao daàu caù
2.4.1 Saáy phun
A. Qui trình vi bao
Trang 18
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Trang 19
Caùc phöông phaùp vi bao daàu caù
GVHD: TS. Laïi Mai Höông
Daàu caù
Chaát bao
Nguyeân lieäu
Khuaáy troän
Ñoàng hoaù
Saáy phun
Boät daàu caù
B. Thuyeát minh qui trình
1) Löïa choïn taùc nhaân vi bao.
Chaát bao söû duïng trong kó thuaät vi bao chaát beùo baèng phöông phaùp saáy phun
phaûi thoûa maõn nhöõng yeâu caàu sau:
Ñoä tan toát
Neáu chaát bao tan keùm trong nöôùc, chuùng seõ khoâng phaân boá ñoàng ñeàu trong
dòch loûng, laøm cho khaû naêng tieáp xuùc vôùi chaát beùo bò haïn cheá, do ñoù maø hieäu
suaát vi bao seõ thaáp. Hôn nöõa, söï taïo huyeàn phuø hay nhieàu chaát raén trong dòch
loûng tröôùc khi saáy seõ laøm ngheõn ñaàu phun trong quaù trình phun söông. Chaát bao
öa nöôùc seõ giuùp quaù trình hoøa troän ñöôïc deã daøng, ñoàng ñeàu; nhôø vaäy maø hieäu
suaát vi bao seõ ñaït ñöôïc toái ña sau quaù trình cheá bieán.
Khaû naêng nhuõ hoùa toát
Vì chaát neàn laø chaát beùo, neân trong dòch loûng, caùc haït caàu beùo seõ daàn keát
hôïp laïi vaø taùch pha vôùi pha öa nöôùc, keát quaû laø dòch loûng seõ khoâng ñoàng nhaát
khi saáy. Muïc ñích cuûa quaù trình vi bao laø phaân taùn ñeàu caùc haït beùo vaø baûo veä
chuùng khoâng bò bieán ñoåi döôùi taùc duïng cuûa nhieät trong quaù trình saáy phun. Do
ñoù, ñeå keát hôïp deã daøng vôùi chaát neàn, ngoaøi tính tan toát, chaát bao caàn phaûi taïo
ñöôïc lieân keát vôùi chaát öa beùo.
Trang 20
- Xem thêm -