Sấy phun bảo toàn hoạt chất quý trong quả nhàu

Hoạt chất quý từ quả nhàu

Ở Việt Nam, cây nhàu tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Nam. Từ lâu, các bộ phận của cây nhàu đã được dùng làm thuốc để chữa nhiều loại bệnh như cao huyết áp, đái tháo đường, đau bụng, mụn nhọt, ho, sốt… vì trong các bộ phận của cây nhàu, đặc biệt là quả nhàu chứa nhiều hoạt chất có tính kháng khuẩn, chống oxy hóa.

Tuy nhiên, quả nhàu tươi rất khó bảo quản do vỏ mỏng, khi chín rất mềm, dễ bị hỏng trong quá trình vận chuyển. Do vậy, ngoài việc dùng quả nhàu tươi theo truyền thống, hiện nay, nhiều nơi đã phát triển các sản phẩm chế biến từ quả nhàu như nước ép, bột nhàu, trà nhàu, viên nang… Trong đó, bột nhàu là một trong những sản phẩm phổ biến nhất vì dễ sử dụng, vận chuyển và bảo quản đơn giản.

Cũng giống như hầu hết các loại nông sản khác, thông thường, để sản xuất bột từ quả nhàu, người ta sẽ sấy khô rồi đem nghiền thành bột. Tuy nhiên, các hợp chất trong quả nhàu rất nhạy cảm trước những tác động từ môi trường như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, độ pH. Vì vậy, phương pháp này có thể làm suy giảm các hợp chất hữu ích trong quả nhàu.

Để khắc phục vấn đề trên, các nhà nghiên cứu ở Trường Đại học Đồng Nai cùng cộng sự ở Trường Đại học Nông Lâm TPHCM và Viện Y học dự phòng Quân đội phía Nam đã ứng dụng công nghệ sấy phun để sản xuất bột quả nhàu. Đây là phương pháp sấy các nguyên liệu ở dạng lỏng bằng khí nóng, thường được ứng dụng trong lĩnh vực dược liệu và thực phẩm.

Về nguyên lý, máy sấy phun sẽ phun nguyên liệu lỏng thành các giọt mịn vào buồng sấy, làm bay hơi nước trong các giọt chất lỏng, từ đó thu được bột khô. Trong quá trình sấy, các phụ gia (chất mang) sẽ được bổ sung để bao bọc, bảo vệ các hoạt chất từ quả nhàu khỏi các tác động bên ngoài.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất mang gồm maltodextrin (tinh bột tự nhiên có nguồn gốc từ ngô, gạo, khoai…) và gum arabic (một loại polysaccharide tự nhiên có nguồn gốc từ một số loại cây keo) - những chất mang phổ biến nhất hiện nay.

Ưu điểm của maltodextrin là cải thiện độ nhớt, kết cấu sản phẩm, có mùi vị dễ chịu và giá thành phải chăng. Trong khi đó, gum arabic có giá thành cao hơn song lại có khả năng nhũ hóa tốt hơn. Việc kết hợp hai chất mang này sẽ giúp phát huy lợi thế và giảm bớt hạn chế của từng vật liệu.

Sau khi thu mua quả nhàu từ một trang trại ở Tiền Giang, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp chiết xuất bằng siêu âm - enzyme và thu được dịch chiết cô đặc. Để tối ưu quy trình sấy phun dịch chiết này, các tác giả đã thử nghiệm, tìm ra công thức phối hợp gum arabic và maltodextrin theo tỷ lệ 2:1, nồng độ 20%.

Nồng độ các chất này phải ở mức thấp nhất có thể, sao cho vừa tiết kiệm chi phí, vừa đảm bảo hiệu quả bao bọc, hạn chế thất thoát các hoạt chất sinh học trong dịch chiết quả nhàu.

Chọn nhiệt độ sấy tối ưu

Nhóm nghiên cứu cũng xác định nhiệt độ khí sấy đầu vào là 175 độ C, đầu ra là 82 độ C. Theo nhóm nghiên cứu, việc tối ưu nhiệt độ đầu vào và đầu ra trong quá trình sấy là điều cần thiết nhằm bảo đảm chất lượng bột nhàu.

Nhiệt độ sấy thấp khiến bột có độ dính cao, dẫn đến nguy cơ nghẹt đầu phun và bột bám nhiều trên thành thiết bị, làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm. Nhưng nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm phân hủy các hoạt chất sinh học.

Chỉ khi nhiệt độ tăng ở mức phù hợp, lớp màng bán thấm (lớp màng chỉ cho phép một số vật liệu nhất định đi qua) mới hình thành trên bề mặt giọt phun, cho phép giữ lại các hoạt chất này.

Vitamin C và polyphenol là hai thành phần chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Vitamin C là một trong những vitamin tan trong nước do đó trong quá trình sấy, chúng theo nước khuếch tán ra bên ngoài và gây tổn thất. Đồng thời, vitamin C rất nhạy cảm với nhiệt độ. Nhiệt độ sấy cao, tốc độ phản ứng oxy hóa vitamin C diễn ra mãnh liệt dẫn đến sự phân hủy mạnh mẽ.

Ngược lại, khi nhiệt độ sấy phun thấp hơn 140 độ C nhưng với thời gian sấy 5 giây (do yêu cầu công nghệ sấy phun ở nhiệt độ cao trong thời gian cực ngắn nhằm đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm) không đủ để làm khô hạt nguyên liệu; vì vậy, hàm lượng ẩm cao tạo điều kiện tăng phản ứng oxy hóa giữa hạt nguyên liệu và không khí trong buồng sấy dẫn đến vitamin C dễ dàng bị oxy hóa chuyển thành dehydroL-Ascorbic acid làm mất đặc tính của vitamin C.

Tương tự với polyphenol, khi nhiệt độ sấy quá cao tác động vào và làm yếu các liên kết trong cấu trúc phân tử, tạo điều kiện cho phản ứng oxy hóa diễn ra mạnh mẽ, kết quả gây tổn thất hàm lượng polyphenol.

Đối với sấy phun dịch nhàu ở nhiệt độ thấp 140 độ C, độ ẩm của bột nhàu còn cao, sự oxy hóa cũng diễn ra nhanh, vì vậy hàm lượng polyphenol tổng số bị thất thoát trong quá trình thu hồi bột.

Theo kết quả phân tích, bột sấy phun quả nhàu thu được theo quy trình của nhóm nghiên cứu có độ ổn định cao hơn, giúp bảo quản các hoạt chất sinh học tốt hơn so với phương pháp sấy đông khô thông thường.

Cụ thể, ở nhiệt độ 100 độ C, bột quả nhàu sấy đông khô bị mất đáng kể các hoạt chất sinh học, bao gồm hàm lượng phenolic tổng (TPC), hàm lượng flavonoid tổng (TFC) và saponin triterpenoid tổng (TSC) đều giảm mạnh, ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Trong khi đó, bột quả nhàu sấy phun vẫn giữ được 77,99% TPC, 61,26% TFC và 21,22% TSC.