Bộ môn Công nghệ Sinh học – Thực phẩm

Thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) không chỉ được biết đến bởi màu sắc và hương vị độc đáo, mà còn cho thấy nó cũng có thể mang lại lợi ích cho sức khỏe, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho cơ thể từ phần thịt, hạt và cả từ lớp vỏ bên ngoài. Các sản phẩm chế biến từ thanh long thường thấy nhất ở trên thị trường hiện nay có thể kể đến như rượu vang, siro, bánh mì, các loại thạch, kẹo dẻo, bột sấy, mì gói [5].... Tuy nhiên các sản phẩm này chủ yếu sử dụng phần ruột (thịt của quả thanh long) để chế biến. Việc này cho thấy, sẽ có một lượng phế phẩm từ công nghiệp chế biến của vỏ quả thanh long ruột đỏ chưa được tận dụng triệt để. Điều này vừa tiềm ẩn gây ô nhiễm đến môi trường nếu xử lý không thoả đáng, lại vừa là cơ hội để tận dụng và biến chúng trở thành sản phẩm có giá trị kinh tế hơn trên thị trường.

Hình 1. Quy trình chế biến thanh long ruột đỏ đông lạnh.

Hiện nay, vỏ thanh long đang được sử dụng ngày càng nhiều để chiết xuất các hợp chất có lợi cho sức khỏe như betalains vừa là chất tạo màu tự nhiên, vừa có các đặc tính giúp tăng cường sức khỏe, chủ yếu là chống oxy hóa, chống ung thư, kháng khuẩn (Vulić và cộng sự 2013; Gandía-Herrero và cộng sự 2016; Khan 2016a, b; Belhadj và cộng sự 2017; Miguel 2018; Yong và cộng sự 2018) và pectin_đóng vai trò như chất tạo cấu trúc gel, chất ổn định, kết dính và nhũ hóa hiện đang được ứng dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, sản xuất màng bọc thực phẩm [5],...

Hình 2. Betalains và pectin thu được từ vỏ thanh long ruột đỏ [5]

Liên minh Châu Âu và cục quản lí thực phẩm và dược phẩm Châu Âu phê duyệt sử dụng làm chất tạo màu E162 bởi khả năng tạo màu tốt mà vẫn giữ được các đặc tính sinh học có lợi. Betalains được phân loại dựa trên đặc điểm cấu trúc của nó và được chia thành hai nhóm betacyanins màu đỏ-tím và betaxanthins màu vàng. Betalains được tìm thấy trong các cơ quan thực vật khác nhau, và chúng được tích lũy trong các không bào tế bào, chủ yếu ở mô biểu bì và mô dưới biểu bì. Tuy nhiên, đôi khi chúng được tích lũy trong thân cây của thực vật chẳng hạn như trong củ cải đỏ, củ dền, thanh long ruột đỏ,…[2]
Cũng như màu sắc tố tự nhiên, sự ổn định sắc tố cũng mối quan tâm lớn với betalains. Nó được tăng cường bởi hàm lượng betalains cao, mức độ glycosyl hóa và acyl hóa cao, aw thấp, pH 3 đến 7, chất chống oxy hóa, chất chelat hóa, nhiệt độ thấp, bảo vệ khỏi ánh sáng và khí quyển nitơ [1]. Ngược lại, các enzyme phân hủy (peroxidase, polyphenol oxidase, glucosidase), mức độ glycosyl hóa và acyl hóa thấp, aw cao, cation kim loại, pH <3 hoặc >7, nhiệt độ cao, tiếp xúc với ánh sáng, O2 và H2O2 làm giảm sự ổn định. [2,5]
Do betalains có độ ổn định kém, hạn chế khi ứng dụng chúng trong ngành công nghiệp thực phẩm là phân hủy nhanh chóng trong oxy, ánh sáng, pH quá thấp hoặc quá cao, hoạt độ nước hoặc nhiệt độ cao.
Pectin là một polysaccharide thành tế bào quan trọng cho phép mở rộng thành tế bào sơ cấp giúp thực vật sinh trưởng. Về mặt thương mại, bã táo và vỏ cam quýt là những nguồn quan trọng nhất để chiết xuất pectin. Thậm chí người ta còn nghĩ rằng, một số nguồn tiềm năng mới để chiết xuất pectin như bột củ cải đường, phụ phẩm đậu nành okara, vỏ chanh dây và quả xương rồng, đã được khám phá gần đây [3]. Bên cạnh đó thanh long cũng được nghiên cứu là một nguồn nguyên liệu mới để chiết xuất pectin với chỉ số methoxyl cao. Với vai trò của pectin là một chất ổn định, tạo gel và được ứng dụng đa dạng ở mọi lĩnh vực vì có tác động tích cực đến sức khỏe, tiềm năng điều trị các bệnh lý cho con người. Tại Châu Âu, pectin được xem là một chất phụ gia thực phẩm an toàn bởi hàm lượng ADI “không xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Expert Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở liên minh châu Âu và GRAS (Generally Regarded), với mã hiệu quốc tế là E440 [1].
Sự kết hợp trong công nghệ chế biến thực phẩm giữa betalains và pectin luôn được quan tâm để tạo ra một số loại thực phẩm vừa có màu sắc đẹp tự nhiên thay thế màu thực phẩm, vừa tạo được kết cấu tốt cho sản phẩm. Một số các nghiên cứu gần đây cho thấy, việc ứng dụng betalains vào tạo màu cho sữa chua, thạch jelly, kẹo dẻo, mứt,… Tuy nhiên vấn đề đặt ra là, đa số việc tận dụng được vỏ thanh long ruột đỏ để thu hồi được kể cả betalains và pectin từ vỏ thanh long là rất ít. Hơn nữa, trong những yếu tố đã được khảo sát có thể ảnh hưởng đến hàm lượng betalains trong quy trình chế biến lẫn quá trình bảo quản của sản phẩm cũng cần hoàn thiện hơn nữa. Nghiên cứu cho thấy, việc thanh trùng ở 80oC với thời gian dưới 30 phút giúp cho sản phẩm thạch giữ được màu sắc tốt. Trong khi việc bảo quản của sản phẩm cũng cần hũ thủy tinh tối màu và trong một thời gian ngắn do bị ảnh hưởng bởi hoạt độ nước.

Hình 3. (A) Kẹo dẻo gummy [5]; (B) Thạch rau câu thanh long ruột đỏ [2]

Trong các nghiên cứu gần đây của nhóm nghiên cứu tại Bộ môn, vấn đề này đã được phát triển theo lối đi mới là dùng phương pháp vi bao và sấy thăng hoa, tạo được một số sản phẩm ứng dụng không chỉ ở lĩnh vực thực phẩm mà còn ở lĩnh vực mỹ phẩm sinh học. Tuy nhiên, không thể phủ nhận kết quả chưa đạt được độ bền màu như mong muốn trên các sản phẩm và cũng cần tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu khắc phục những nhược điểm trên trước khi tạo được một loại bột màu hoàn chỉnh để ứng dụng sâu vào công nghiệp chế biến. Bên cạnh đó, pectin thu được từ vỏ thanh long cũng đạt được độ sáng và hàm lượng đáng kể, có thể tiếp tục nghiên cứu quy trình với quy mô lớn hơn để thu hồi tạo được bột pectin thay thế cho pectin thương mại trên thị trường. Từ đó, không chỉ giải quyết được một lượng phế phẩm nông nghiệp lớn từ thanh long ruột đỏ, mà còn tạo ra được những sản phẩm có giá trị hơn trong thời đại phát triển mạnh mẻ về kinh tế tuần hoàn.
Tài liệu tham khảo:
1. Juan Pablo Carreón-Hidalgo, Diana Carolina Franco-Vásquez, Darío R. Gómez-Linton, Laura J. Pérez-Flores, Betalain plant sources, biosynthesis, extraction, stability enhancement methods, bioactivity, and applications, Food Research International, 151, 2022, 110821.
2. Nguyễn Đức Toàn, Ảnh hưởng của quá trình thanh trùng đến sự ổn định betacyanin trong thạch rau câu thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus), Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 12 tháng 5 năm 2023.
3. Nguyễn Hải Đăng, Lê Thị Ngọc Hơn, Đàm Gia Phú, Trích Pectin Từ Vỏ Thanh Long Làm Chất Tạo Gel Lotion Cho Kẹo Dẻo Gummy, 2021.
4. S.J. Calva-Estrada, M. Jiménez-Fernández, E. Lugo-Cervantes, Betalains and their applications in food: The current state of processing, stability and future opportunities in the industry, Food Chemistry: Molecular Sciences, 4, 2022, 100089.
5. Uyen D. H. Huynh, Truc T. X. Mang, Thu T. A. Dang, Phuoc H. Tran, Dang H. Nguyen, Khanh T. K. Le, Phu G. Dam, Hao T. Nguyen, Hon T. N. Nguyen, Thuy T. Dinh, Trung Dang-Bao, Uyen P. N. Tran, 2022, Processing red dragon fruit peels into valuable compounds towards the development of circular economy, Industry and Trade Magazine, 18 (2), 157–167.
ThS. Huỳnh Đặng Hà Uyên (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)