Nghiên cứu điều kiện thu nhận chiết xuất từ đài bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.) và ứng dụng trong lên men Kombucha
Bụp giấm hay bụt giấm (Hibiscus sabdariffla L.) là loài thuộc họ Malvaceae có nguồn gốc ở Tây Phi. Bụp giấm là loài dễ trồng, ưa nắng, có sức sống mạnh nên chúng mọc được ở nhiều vùng thuộc châu Á như Malaysia, Indonesia, Thái Lan, Ấn Độ và Việt Nam. Đối với bụp giấm, đài hoa được xem là bộ phận chính và thường được sử dụng nhất. Đài hoa bụp giấm có màu đỏ sẫm hấp dẫn, vị chua đặc trưng và có hàm lượng anthocyanin khá cao. Theo các nghiên cứu, đài hoa của bụp giấm rất giàu carbohydrate, chất xơ, protein, vitamin (niacin, riboflavin và acid ascorbic), khoáng chất (Ca, Fe, K, Mg) và các acid hữu cơ (acid citric, malic, hibsicic, oxalic, tartaric). Bên cạnh đó, đài hoa bụp giấm cũng chứa một lượng đáng kể các hợp chất có hoạt tính sinh học như acid phenolic, flavonoid, anthocyanin và acid hữu cơ. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đài hoa có tác dụng chống oxy hóa mạnh, chống viêm, chống vi khuẩn, chống tăng lipid máu, hạ huyết áp, ức chế kết tập tiểu cầu, lợi tiểu, chống ung thư, bảo vệ gan và điều hòa miễn dịch. Do những giá trị từ đài hoa mang lại mà nhiều nghiên cứu trong nước đã được thực hiện để ứng dụng bụp giấm như một loại thực phẩm chức năng hay làm chất bổ sung trong thực phẩm. Mặc dù vậy, hiện nay trên thị trường chỉ phổ biến một số dòng sản phẩm truyền thống có sử dụng bụp giấm như nước cốt, mứt, sirô và trà hoa khô.
Hiện nay, thị trường thực phẩm và đồ uống hữu cơ của Việt Nam có nhiều triển vọng và rất tiềm năng trong tương lai. Song song với các ngành thực phẩm, ngành đồ uống cũng rất phát triển. Đặc biệt, trong xã hội hiện đại, con người ngày càng quan tâm đến sức khỏe, vì vậy các dòng sản phẩm thức uống tốt cho sức khỏe có nguồn gốc từ hữu cơ thiên nhiên đang ngày càng được quan tâm. Một trong số các sản phẩm gần đây được người tiêu dùng ưa chuộng là kombucha. Không giống với các sản phẩm lên men khác, kombucha là sản phẩm của nhiều quá trình lên men tùy vào hệ vi sinh vật có trong “con giống SCOBY (Symbiotic Colony of Bacteria and Yeast)”, bao gồm quá trình lên men rượu nhờ nấm men, lên men acid acetic nhờ nhóm vi khuẩn acetic và lên men acid lactic nhờ nhóm vi khuẩn lactic. Chính điều này đã tạo nên một loại thức uống hài hòa, vừa có vị chua của acid, vị ngọt của đường sót, một ít vị chát và mùi thơm của trà và vị cay nhẹ của cồn. Trà kombucha được cho là có lợi tương tự như ăn sữa chua và sự phổ biến của trà kombucha đã tăng lên. Người ta cho rằng kombucha có thể làm giảm huyết áp và cholesterol, tăng cường giảm cân, giảm viêm khớp, tăng phản ứng miễn dịch, hỗ trợ tiêu hóa, ức chế sự phát triển của ung thư.
Thông thường, kombucha truyền thống chủ yếu được làm bằng cách sử dụng trà bổ sung đường và con giống SCOBY. Tuy nhiên, nhận thấy những lợi ích của bụp giấm và kombucha mang lại, nghiên cứu này được thực hiện nhằm tạo ra một loại thức uống mới lạ bằng cách lên men kombucha trong dịch chiết của bụp giấm. Từ đó, tạo ra một sản phẩm mới có giá trị cao về mặt sinh học và dinh dưỡng, giúp đa dạng hóa sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong ngành công nghiệp đồ uống chức năng.
1. Nguyên liệu
Đài hoa bụp giấm được mua tại chợ Hưng Lợi (phường Hưng Lợi, quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ). Đài hoa vẫn còn tươi, cánh hoa dày, màu đỏ sẫm và không bị sâu bệnh. Giống SCOBY được cung cấp bởi công ty TNHH FoodPlus và được nhân giống theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Sau 7 ngày lên men, dịch kombucha với mật số nấm men 7,9×104CFU/mL, vi khuẩn acetic 4,1×104CFU/mLvà vi khuẩn lactic 7,5×105 CFU/mL.
Hóa chất: NaOH chuẩn 0,1 N (Cemaco, Việt Nam), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (Tokyo Chemical Industry, Nhật Bản), ethanol (Merck, Đức), tri-butyl phosphate (SigmaAldrich, Đức), acid gallic (Sigma-Aldrich, Đức), thuốc thử Folin-Ciocalteu (Merck, Đức), H2SO4, K2Cr2O7, Na2CO3, KCl, CH3CO2Na.3H2O (Xilong Scientific, Trung Quốc), đường sucrose (Biên Hòa, Việt Nam).
2. Phương pháp
2.1. Khảo sát tỷ lệ đài bụp giấm tươi và nước thích hợp cho quá trình chiết xuất
Đài hoa đạt yêu cầu được tách để loại bỏ phần quả và hạt bên trong. Năm gram đài bụp giấm tươi được cho vào bình tam giác 100 mL và bổ sung nước theo các tỷ lệ 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12 (g/mL). Tiếp theo, các bình tam giác được ngâm trong nồi cách thủy ở nhiệt độ 800C trong 30 phút (khoảng 10 phút lắc đều 1 lần). Sau đó, chiết xuất được thu hồi và để nguội đến nhiệt độ phòng. Tiến hành xác định các chỉ tiêu bao gồm pH, hàm lượng acid tổng, hàm lượng anthocyanin và hàm lượng phenolic tổng.
2.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ thích hợp cho quá trình chiết xuất
Năm gram đài bụp giấm tươi được cho vào bình tam giác 100 mL và bổ sung nước theo tỷ lệ được chọn từ nội dung 2.1. Tiếp theo, các bình tam giác được ngâm trong nồi cách thủy ở các mức nhiệt độ 50, 60, 70, 80, 90, 1000C trong thời gian 20, 30, 40, 50 phút (khoảng 10 phút lắc đều 1 lần). Sau đó, chiết xuất được thu hồi và để nguội đến nhiệt độ phòng. Các chỉ tiêu bao gồm pH, hàm lượng acid tổng, hàm lượng anthocyanin và hàm lượng phenolic tổng cũng được xác định.
2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đường bổ sung và tỷ lệ giống đến quá trình lên men kombucha bụp giấm
Sau khi xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thu nhận chiết xuất đài hoa bụp giấm, tiến hành thu nhận dịch chiết và bổ sung đường vào dịch chiết để đạt nồng độ 10%, 15%, 20% (w/v). Chuyển dịch chiết vào các bình tam giác 250 mL và bổ sung 5%, 10%, 15%, 20% (v/v) nước kombucha từ quá trình lên men trước. Đậy bình tam giác bằng vải cotton đã nhúng qua cồn 96° (tạo điều kiện hiếu khí và hạn chế nhiễm các vi sinh vật khác) và ủ 3 ngày ở nhiệt độ phòng (28-32°C). Xác định giá trị pH, hàm lượng acid tổng, hàm lượng ethanol của sản phẩm và tiến hành đánh giá cảm quan.
2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men đến quá trình lên men kombucha bụp giấm
Tiến hành thu nhận dịch chiết và thực hiện quá trình lên men với nồng độ đường và tỷ lệ giống thích hợp được chọn ở thí nghiệm 2.3. Đậy bình tam giác bằng vải cotton và ủ ở nhiệt độ phòng (28-32°C). Theo dõi các chỉ tiêu sau lên men (pH, hàm lượng acid tổng, hàm lượng ethanol) và đánh giá cảm quan sản phẩm trong 1, 2, 3, 4 và 5 ngày.
2.5. Thử nghiệm lên men kombucha ở quy mô phòng thí nghiệm và phân tích sản phẩm sau lên men
Sau khi chọn được tỷ lệ thích hợp giữa bụp giấm và nước. Tiến hành cân bụp giấm và bổ sung thêm nước theo tỷ lệ được chọn để được 1 L dịch chiết xuất. Ngâm trong nồi cách thủy ở nhiệt độ và thời gian được chọn. Tiến hành thu nhận chiết xuất của đài bụp giấm ở điều kiện thích hợp. Bổ sung nồng độ đường sucrose thích hợp được chọn ở thí nghiệm trên và khuấy cho đường tan hoàn toàn, bổ sung tỷ lệ giống thích hợp được chọn. Các bình lên men được cố định bằng vải cotton để đảm bảo điều kiện hiếu khí. Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ phòng với thời gian được chọn. Sau khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành phân tích các chỉ tiêu và đánh giá cảm quan sản phẩm.
2.6. Phương pháp phân tích chỉ tiêu và xử lý số liệu
- Xác định pH bằng máy đo pH Horiba (pH1100, Nhật Bản) và °Brix được xác định bằng
khúc xạ kế Atago (Master-2α, Nhật Bản).
- Hàm lượng anthocyanin được xác định bằng phương pháp pH vi sai.
- Hàm lượng acid tổng được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.
- Hàm lượng ethanol được xác định dựa trên phản ứng với tri-n-butyl phosphate và kali
Chromate.
- Hàm lượng phenolic tổng được xác định dựa trên phản ứng với thuốc thử FolinCiocalteu.
- Khả năng kháng oxy hóa được xác định thông qua khả năng trung hòa gốc tự do DPPH.
- Đánh giá cảm quan sản phẩm: Xây dựng thang điểm cảm quan dựa theo tiêu chuẩn Việt
Nam (TCVN) 12828:2019 về nước giải khát, TCVN 3215:1979 về sản phẩm thực phẩm (phân tích cảm quan và phương pháp cho điểm). Phương pháp đánh giá, cho điểm cảm quan đối với nước giải khát lên men được xây dựng dựa vào các chỉ tiêu gồm: Màu sắc, độ trong, mùi và vị. Hội đồng cảm quan gồm 9 thành viên tham ra đánh giá cho điểm dựa trên thang điểm cảm quan đã xây dựng. Tiêu chuẩn này sử dụng hệ 20 điểm xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (0 đến 5) và cho điểm 5 là cao nhất cho một tiêu chuẩn.
- Kết quả được xử lý và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Microsoft Excel 2013 (Microsoft Corporation, Hoa Kỳ). Số liệu được xử lý và phân tích thống kê phần mềm thống kê Statgraphics Centurion XV (Statpoint Technologies Inc., Hoa Kỳ) và Design Expert 7.0 (StatEase Inc., Hoa Kỳ).
3. Kết luận
Đài hoa bụp giấm là nguyên liệu tiềm năng để ứng dụng trong quá trình sản xuất đồ uống
hữu cơ. Việc sử dụng hệ vi sinh SCOBY để lên men sản phẩm kombucha bụp giấm tạo ra một loại thức uống mới có giá trị cao về mặt sinh học và dinh dưỡng so với trà lên men truyền thống. Nghiên cứu đã tiến hành thu nhận dịch chiết đài hoa bụp giấm với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1:8, ngâm cách thủy ở 80°C trong 30 phút. Dịch chiết sau đó được ứng dụng lên men kombucha bằng cách bổ sung 15% w/v đường và 15% v/v nước kombucha từ quá trình lên men trước và lên men 3 ngày trong điều kiện hiếu khí ở nhiệt độ phòng (28 - 32°C) cho sản phẩm có mùi vị hài hòa và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.
Tạp chí Khoa học Đại học Công Thương, số 1, năm 2024