​

Biến chất thải trái cây thành sản phẩm giá trị gia tăng

line
16 tháng 09 năm 2025

1. Bối cảnh và tiềm năng

Vỏ trái cây là nguồn dồi dào polysaccharide (đặc biệt pectin), sắc tố tự nhiên (betalains), polyphenol và các hợp phần có hoạt tính sinh học, rất phù hợp cho các lộ trình tận dụng tạo sản phẩm giá trị cao (mỹ phẩm/thực phẩm/bao bì). Ở quy mô hệ thống, trái cây và rau chiếm khoảng 45% lãng phí thực phẩm toàn cầu; riêng Việt Nam đóng góp khoảng 51,1% sản lượng thanh long thế giới, trong chế biến tạo ra 22–44% vỏ giàu pectin và betalains, là nền tảng cho các sản phẩm “xanh” có giá trị gia tăng.

Về nguyên liệu pectin: pectin thanh long (RDF) thu hồi đạt 19,8% với DE 28,09-56,80%, trong khi pectin vỏ sầu riêng (DR) 23,5% với DE 30,4% (low-methoxyl), tạo nên “bộ đôi” chức năng cho gel hoá/ổn định khác nhau tùy hệ nền.

2. Lộ trình công nghệ

2.1. Quy trình thu hồi và đặc trưng vật liệu

Trích nối tiếp từ vỏ thanh long: Thu hồi betalains bằng ethanol 96% ở 45 °C/1 giờ; Dùng bã sau trích để trích tiếp pectin bằng acid citric 1 M ở 80 °C/2 giờ, tỉ lệ rắn:lỏng 1:40; Kết tủa pectin bằng ethanol và sấy 50 °C. Cách làm này gom tối đa giá trị từ một nguồn nguyên liệu duy nhất và rút gọn phát sinh thải.

Hiệu suất–DE và ảnh hưởng điều kiện: Ở 1:40–90 phút, hiệu suất pectin 22,97%; tăng nồng độ acid citric lên 1 M có thể đẩy hiệu suất đến 57,26% nhưng DE giảm từ 58,62% xuống 28,09%, cần cân đối kinh tế/quy chuẩn ứng dụng.

Đặc trưng cấu trúc: DE xác định theo Food Chemical Codex; FT-IR cho dải OH 3200–3400 cm⁻¹, CH 2800–3000 cm⁻¹, “vân tay” 800–1200 cm⁻¹, nhóm –COO⁻ (1630–1650 cm⁻¹) và –COOR (1730–1760 cm⁻¹).

Pectin đa nguồn cho mỹ phẩm: Cặp RDF và DR cho phép điều chỉnh độ nhớt/giữ ẩm/ổn định nhũ tương trong công thức chăm sóc da.

2.2. Ổn định hoá và bao nang betalains

Đông khô với MCC: Bao nang bằng cellulose vi tinh thể (MCC) theo tỉ lệ BE:MCC = 1:5, đông khô thành bột màu có betacyanin 76,93 mg/g; bột cho IC₅₀ DPPH 6,77 mg/mL (chứng tỏ hoạt tính chống oxy hoá tốt) và ổn định trong pH 3–7.

Ảnh hưởng hoạt độ nước (aw): Sau 7 ngày, độ lưu giữ betalains ở aw = 0,089 đạt 93,8–97,1% (MCC với tỉ lệ 1:3 tới 1:10), nhưng giảm xuống 77–82% ở aw = 0,898; bột vi bao bằng cám gạo (RBP) kém ổn định hơn ở aw cao.

Hỗn hợp maltodextrin–pectin: Tài liệu trước đây cho thấy hệ malto:pectin 1:3–1:1 giúp nâng độ bền màu; với tỉ lệ màu:chất mang 1:5 cho lưu giữ > 80% sau thử nghiệm điều kiện gia tốc, hữu ích cho thực phẩm/mỹ phẩm.

Ứng dụng tiền phối trộn: Bột BE-MCC dùng như màu để trộn vào nền màng hoặc công thức mỹ phẩm, giảm phân huỷ do nhiệt/ánh sáng/oxy so với dùng dịch chiết trực tiếp.

3. Các minh chứng ứng dụng

3.1. Mỹ phẩm thuần chay dựa trên pectin trái cây

Công thức lotion pectin (1,5% w/w) kết hợp betalains/retinol và Leuconostoc/Radish Root Ferment (kháng khuẩn) cho pH 4,0–4,5; độ nhớt < 500 cP; bề mặt đồng nhất, dễ tán trải, an toàn cho sản phẩm retinol.

Về ổn định: Ở 27 °C, 3 mẫu lotion nền pectin RDF giữ trạng thái gel ổn định 15 ngày (dù bạc màu nhẹ); nền pectin DR tách pha/suy màu sau 1–2 ngày; tất cả công thức ổn định tốt ở 4 °C.
Kết quả này củng cố hướng “skincare thuần chay” dựa trên phụ phẩm trái cây, trong đó RDF-pectin cho nền cấu trúc/độ nhớt tốt và BE-MCC làm hoạt chất chống oxy hoá/kháng khuẩn.

3.2. Chất màu tự nhiên cho thực phẩm & sản phẩm thử

Betalains vi bao bền ở pH 3–7 (tối ưu quanh pH 5), phù hợp đồ uống, kẹo dẻo, son dưỡng, phấn má; xử lý thanh trùng và bảo quản 4 °C trong 7 ngày không suy giảm đáng kể, nhưng không tối ưu ở gia nhiệt 100 °C, gợi ý ứng dụng cho sản phẩm quy trình “nhiệt thấp”.

3.3. Màng chỉ thị tươi–hỏng cho thịt bò

Thiết kế: Pectin vỏ thanh long (từ bã sau chiết BE) phối PVA (tỉ lệ 5:5; 4:6; 3:7, w/w) và “kích hoạt màu” bằng bột BE-MCC (0,02–0,08%).

Tính năng quang–cơ–rào cản: Màng 0,08% BE chặn UV tốt; tỉ lệ pectin:PVA 4:6 cho WVTR thấp nhất (2207 g/m²/ngày) và độ giãn đứt cao (66,4%), cân bằng giữa bền ẩm và dẻo dai, phù hợp bao gói chủ động.

Cơ chế chỉ thị và kiểm chứng thực tế: Màng đổi màu đỏ-hồng thành nâu-vàng theo pH và hơi NH₃ (1 M) trong 120 phút; khi bảo quản thịt bò ở 2–4 °C, màng chuyển màu tương ứng với tăng TVB-N sau 6 ngày. Hàm lượng amoni được định lượng theo TCVN 3706:1990.

Ý nghĩa tuần hoàn: Quy trình “trích nối tiếp” tích hợp pectin ngay sau dòng thu hồi betalains vừa giảm phát sinh thải, vừa tạo hai dòng sản phẩm (màng thông minh và màu tự nhiên) từ cùng một phụ phẩm.

4. So sánh nhanh các hướng ứng dụng

5. Định hướng triển khai và quy mô hoá

Chiến lược chuỗi giá trị (sequential valorization) nên ưu tiên: thu betalains,trích pectin, phân luồng ứng dụng: màu (thực phẩm/mỹ phẩm) và màng (chỉ thị). Cách làm này tối đa hoá giá trị, rút ngắn chuỗi cung ứng và giảm chất thải cuối.

Chuẩn hoá chất lượng:

  • Pectin: kiểm soát DE, tro/kim loại nặng, độ nhớt; xác nhận FT-IR theo dải đặc trưng để đảm bảo tính lặp lại.
  • Betalains (vi bao): hồ sơ ổn định nhiệt–pH–ánh sáng–lưu trữ; tỉ lệ lõi:vỏ 1:5, đông khô; theo dõi aw (≤0.2 ưu tiên) để giữ màu >90% sau bảo quản ngắn ngày.
  • Màng chỉ thị: chọn Pectin:PVA = 4:6 (WVTR thấp, dẻo dai); nạp 0.06–0.08% BE để ngăn UV và màu nền tối ưu.

Khối ứng dụng và kiểm định:

  • Mỹ phẩm: đánh giá pH/độ nhớt/độ trải/ổn định nhũ; bổ sung thử kháng khuẩn/kháng oxi hoá cho công thức lotion nền pectin RDF & DR; hướng “vegan skincare” (phấn má, son môi) từ phụ phẩm trái cây.
  • Thực phẩm: chứng minh độ bền màu betalains vi bao trong nền acid/đường (đồ uống, kẹo dẻo gummy), ưu tiên quy trình nhiệt thấp.
  • Đóng gói thông minh: hiệu chuẩn màu–TVB-N trên thịt bò bảo quản 2–4 °C; ví dụ TVB-N từ 6.52 đến 38.2 mg/100 g sau 5 ngày, vượt ngưỡng 20 mg/100 g (TCVN 12429-2:2020), tương ứng chuyển màu rõ rệt. Mở rộng sang thịt heo/gia cầm/thuỷ sản với đường chuẩn riêng. Gợi ý pilot (TRL 5–6): tem 3×3 cm; chuẩn bảng màu trong khí NH₃ và đệm pH 3–10; xác nhận WVTR/độ bền cơ của màng 4:6; so màu bằng RGB-phone để sớm hoá số hoá chỉ thị.

6. Kết luận

Chuỗi kết quả đã chứng minh một tuyến tận dụng phụ phẩm trái cây toàn diện: thu hồi (pectin, betalains) - ổn định hoá (vi bao) - ứng dụng (mỹ phẩm, màu thực phẩm, màng chỉ thị TVB-N). Tuyến công nghệ này vừa gia tăng giá trị kinh tế cho dòng phế phụ, vừa giảm gánh nặng môi trường, tạo nền cho giải pháp tuần hoàn trong thực phẩm–mỹ phẩm–bao gói. Bước tiếp theo nên triển khai pilot bán công nghiệp, kiểm soát chất lượng theo lô, và đánh giá dài hạn an toàn–hiệu năng trong điều kiện thực tế.

Trần Phước Nhật Uyên

Khoa Kỹ Thuật – Công Nghệ, Trường Đại Học Văn Hiến

Tài liệu tham khảo:

  1. Mang T.T.X., Dang-Bao T., Tran U.P.N. (2025). A Smart Indicator of Beef Spoilage Using Pectin and Betalains from Red Dragon Fruit Peels, Waste & Biomass Valorization.
  2. Huynh U.D.H. et al. (2024). Recovery of Beneficial Compounds from Fruit Waste for Application to Potential Skincare Products, Chemical Engineering Transactions, 113, 325-330.
  3. Báo cáo NCKH cấp trường (03/2024 & 09/2022): Vi bao betalains (MCC/RBP), chỉ thị TVB-N, và thông số pilot chiết–bao nang–đúc màng.

 

 

LIÊN KẾT