Tên đề tài: Nghiên cứu sự biến đổi đặc điểm dinh dưỡng và chức năng trong quy trình chế biến chao bổ sung khoai lang tím

Tác giả: Huỳnh Thị Phương Thảo, Khóa: 2021

Ngành: Công nghệ thực phẩm; Mã số: 9540101. Nhóm ngành: Công nghệ sản xuất và chế biến

Người hướng dẫn chính: GS.TS. Hà Thanh Toàn, Đại học Cần Thơ

Người hướng dẫn phụ: TS. Dương Thị Phượng Liên , Đại học Cần Thơ

. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án “Nghiên cứu sự biến đổi đặc điểm dinh dưỡng và chức năng trong quy trình chế biến chao bổ sung khoai lang tím” được thực hiện nhằm làm rõ sự thay đổi thành phần dinh dưỡng, các hợp chất chức năng và hoạt tính chống oxy hóa trong suốt quá trình chế biến chao từ đậu hũ có bổ sung khoai lang tím, đồng thời xác lập các điều kiện công nghệ tối ưu cho công đoạn ủ khối pehtze nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng và chất lượng sản phẩm.

Nghiên cứu sử dụng ba đối tượng chính gồm đậu nành giống HLĐN 910, khoai lang tím Bình Tân (Vĩnh Long) và chủng nấm mốc Actinomucor elegans. Trên cơ sở đó, luận án tiến hành nghiên cứu xuyên suốt chuỗi nghiên cứu từ nguyên liệu ban đầu đến các sản phẩm trung gian và cuối cùng bao gồm đậu hũ tím, khối pehtze tím, chao tím và bột chao tím.

Kết quả nghiên cứu cho thấy đậu nành và khoai lang tím đều có giá trị dinh dưỡng cao và chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính chống oxy hóa. Đậu nành có hàm lượng protein và lipid cao, trong khi khoai lang tím giàu anthocyanin, phenolic và tinh bột. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến thành dịch nguyên liệu để sản xuất đậu hũ, hàm lượng các chất dinh dưỡng và hợp chất chức năng có xu hướng giảm đáng kể so với nguyên liệu thô ban đầu.

Trong công đoạn sản xuất đậu hũ tím, nghiên cứu đã xác định được các thông số kỹ thuật thích hợp cho quy trình sản xuất gồm bổ sung dịch khoai lang tím ở tỉ lệ 3,2 (tính theo chất khô), sử dụng chất đông tụ nigari với nồng độ 0,2% và thực hiện quá trình tạo đông ở 90°C trong 15 phút. Sản phẩm thu được có hiệu suất cao, cấu trúc gel ổn định, khả năng giữ nước tốt và vẫn duy trì được hàm lượng protein, lipid cùng hoạt tính chống oxy hóa đáng kể.

Đối với quá trình ủ mốc tạo khối pehtze tím, các yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí, mật số nấm mốc ban đầu và thời gian ủ đã được khảo sát đơn lẻ và tối ưu hóa bằng thiết kế Box-Behnken. Kết quả xác định điều kiện tối ưu gồm nhiệt độ 30^oC, độ ẩm tương đối 95% và mật số giống khoảng 8×10⁶ cfu/mL, tạo ra khối pehtze có chất lượng tốt, hàm lượng axit amin tự do cao và hoạt tính chống oxy hóa mạnh.

Trong giai đoạn làm chín chao tím, nghiên cứu xác lập được điều kiện phù hợp với tỉ lệ phụ gia bổ sung vào nước chan là 10% muối, 12% rượu và thời gian lên men 30 ngày. Đồng thời, pectin được xác định là chất có hiệu quả trong việc ổn định màu sắc anthocyanin của sản phẩm trong suốt quá trình lên men. Kết quả cho thấy chao tím có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng protein hòa tan và axit amin tự do đáng kể, đồng thời duy trì được hoạt tính chống oxy hóa tốt.

Bên cạnh đó, luận án còn nghiên cứu động học quá trình sấy lạnh để sản xuất bột chao tím. Kết quả cho thấy mô hình Midilli mô tả tốt nhất quá trình thoát ẩm của sản phẩm, trong đó nhiệt độ sấy 25^oC là điều kiện tốt nhất giúp giữ lại hàm lượng cao các hợp chất phenolic, flavonoid và anthocyanin, đồng thời duy trì khả năng chống oxy hóa của sản phẩm.

Nhìn chung, luận án đã xây dựng được cơ sở khoa học và quy trình công nghệ cho việc sản xuất các sản phẩm từ đậu hũ bổ sung khoai lang tím, bao gồm đậu hũ tím, chao tím và bột chao tím. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần làm rõ các biến đổi dinh dưỡng và chức năng trong quá trình chế biến mà còn mở ra hướng phát triển sản phẩm chao mới có giá trị dinh dưỡng cao, giàu hợp chất chống oxy hóa, đồng thời góp phần nâng cao giá trị sử dụng của khoai lang tím và đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm lên men từ đậu nành.

2. Những kết quả mới của luận án

Luận án đã đạt được một số kết quả mới có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Nghiên cứu đã chứng minh khả năng bổ sung khoai lang tím vào quy trình sản xuất đậu hũ nhằm đưa hợp chất anthocyanin và các thành phần dinh dưỡng có lợi từ khoai lang tím vào sản phẩm, tạo tiền đề phát triển sản phẩm chao tím mới.

Luận án đồng thời xác định được các thông số kỹ thuật tốt nhất cho các công đoạn sản xuất đậu hũ tím, chao tím và bột chao tím nhằm thu được sản phẩm có hoạt tính chống oxy hóa cao, thông qua việc làm rõ ảnh hưởng của tỉ lệ khoai lang tím bổ sung, loại chất đông tụ, điều kiện ủ mốc, nồng độ muối và rượu trong nước chan cũng như nhiệt độ sấy lạnh.

Bên cạnh đó, nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định màu anthocyanin của chao tím bằng cách bổ sung pectin vào nước chan, giúp duy trì màu tím đặc trưng của sản phẩm trong quá trình lên men kéo dài.

Luận án cũng xác định mô hình Midilli là mô hình phù hợp để mô tả động học quá trình sấy chao tím ở nhiệt độ thấp, trong đó điều kiện 25^oC cho phép duy trì chất lượng của sản phẩm giàu hợp chất chống oxy hóa.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu của luận án đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ đậu nành bổ sung khoai lang tím, bao gồm đậu hũ tím, chao tím và bột chao tím. Quy trình này xác định được các điều kiện kỹ thuật thích hợp cho từng công đoạn như đông tụ đậu hũ, ủ mốc tạo pehtze, làm chín chao và sấy sản phẩm, góp phần kiểm soát chất lượng và nâng cao giá trị dinh dưỡng cũng như hoạt tính chống oxy hóa của sản phẩm.

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng làm cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm chao mới, góp phần đa dạng hóa sản phẩm lên men từ đậu nành, đồng thời nâng cao giá trị sử dụng của khoai lang tím trong chế biến thực phẩm. Bên cạnh đó, sản phẩm bột chao tím có khả năng bảo quản và sử dụng thuận tiện, có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất gia vị, thực phẩm tiện lợi hoặc thực phẩm chức năng.

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố như pH, hoạt tính enzyme, ánh sáng và điều kiện bảo quản đến sự ổn định của anthocyanin trong quá trình làm chín và bảo quản chao tím.

Đồng thời, cần nghiên cứu đặc điểm hệ vi sinh vật và hoạt động enzyme trong quá trình làm chín chao nhằm làm rõ cơ chế biến đổi các hợp chất dinh dưỡng và chức năng trong sản phẩm.

Ngoài ra, cần tiến hành các nghiên cứu ở quy mô lớn hơn để đánh giá khả năng áp dụng quy trình vào thực tế sản xuất và hiệu quả kinh tế của sản phẩm.

INFORMATION OF THESIS

Thesis title: Study on the nutritional and functional changes during the processing of purple sweet potato added chao

- Major: Food Technology                               Code: 9540101

- Full name of PhD student: Tran Minh Phuc   Year: 2021

- Scientific supervisor: Prof. Dr. Ha Thanh Toan

                                               Dr. Duong Thi Phuong Lien

- Educational institution: Institue of Food and Biotechnology - Can Tho University

1. Content of thesis summary

The dissertation entitled “Study on the changes in nutritional and functional characteristics during the processing of fermented tofu (Chao) supplemented with purple sweet potato” was conducted to elucidate the changes in nutritional composition, functional compounds, and antioxidant activity throughout the processing of fermented tofu produced from tofu supplemented with purple sweet potato. The study also aimed to determine the optimal technological conditions for the pehtze fermentation stage in order to improve the nutritional value and product quality.

Three main materials were used in this study, including soybean cultivar HLĐN 910, purple sweet potato from Binh Tan (Vinh Long), and the mold strain Actinomucor elegans. Based on these materials, the research investigated the entire processing chain from raw materials to intermediate and final products, including purple tofu, purple pehtze, purple fermented tofu (chao), and purple fermented tofu powder.

The results indicated that both soybean and purple sweet potato possess high nutritional value and contain various bioactive compounds with antioxidant activity. Soybean is rich in protein and lipids, whereas purple sweet potato contains high levels of anthocyanins, phenolic compounds, and starch. However, during the processing of raw materials into soymilk for tofu production, the contents of nutrients and functional compounds decreased considerably compared with those of the original raw materials.

In the production of purple tofu, appropriate processing parameters were determined, including supplementation with purple sweet potato extract at a ratio of 3.2 (based on dry matter), the use of nigari as a coagulant at a concentration of 0.2%, and coagulation at 90^oC for 15 minutes. Under these conditions, the obtained tofu exhibited high yield, stable gel structure, good water-holding capacity, and retained considerable levels of protein, lipids, and antioxidant activity.

For the fermentation stage to produce purple pehtze, the effects of factors such as temperature, relative humidity, initial mold inoculum, and incubation time were investigated individually and optimized using a Box-Behnken experimental design. The optimal conditions were determined to be 30^oC, 95% relative humidity, and an inoculum level of approximately 8x10⁶ cfu/mL, resulting in pehtze with good quality, high free amino acid content, and strong antioxidant activity.

During the ripening stage of purple fermented tofu, suitable conditions were established with the addition of 10% salt and 12% alcohol to the dressing solution and a fermentation period of 30 days. In addition, pectin was identified as an effective stabilizing agent for maintaining the anthocyanin color of the product throughout fermentation. The resulting purple fermented tofu exhibited high nutritional value, considerable levels of soluble protein and free amino acids, and good antioxidant activity.

Furthermore, the dissertation investigated the drying kinetics of purple fermented tofu in the production of purple fermented tofu powder using cold-drying technology. The results showed that the Midilli model best described the moisture removal behavior of the product. A drying temperature of 25^oC was found to be the most suitable condition for retaining high levels of phenolic compounds, flavonoids, and anthocyanins while maintaining the antioxidant capacity of the product.

Overall, the dissertation established a scientific basis and technological process for producing soybean based products supplemented with purple sweet potato, including purple tofu, purple fermented tofu, and purple fermented tofu powder. The findings contribute to a better understanding of the nutritional and functional changes occurring during processing and provide a basis for the development of novel fermented tofu products with high nutritional value and antioxidant content, while also enhancing the utilization value of purple sweet potato and diversifying fermented soybean based foods.

2. The novel aspects from the thesis

The dissertation has obtained several novel findings with scientific and practical significance in the field of food technology. The study demonstrated the feasibility of incorporating purple sweet potato into the tofu production process, thereby introducing anthocyanins and beneficial nutrients from purple sweet potato into the product and providing a basis for the development of a novel purple fermented tofu (chao) product.

The dissertation also determined the optimal technical parameters for the production of purple tofu, purple fermented tofu, and purple fermented tofu powder in order to obtain products with high antioxidant activity. This was achieved by clarifying the effects of key processing factors, including the proportion of purple sweet potato addition, the type of coagulant used, mold fermentation conditions, the concentrations of salt and alcohol in the brining solution, and the cold-drying temperature.

In addition, the study proposed an effective approach for stabilizing anthocyanin color in purple fermented tofu by incorporating pectin into the brining solution, which helped maintain the characteristic purple color of the product during prolonged fermentation.

Furthermore, the dissertation identified the Midilli model as the most appropriate model for describing the drying kinetics of purple fermented tofu at low temperatures. A drying temperature of 25^oC was found to be suitable for maintaining the quality of the product rich in antioxidant compounds.

3. Application prospect and suggestions for further study

The results of the dissertation established a technological process for producing soybean-based products supplemented with purple sweet potato, including purple tofu, purple fermented tofu (chao), and purple fermented tofu powder. The process identified appropriate technical conditions for each processing stage, including tofu coagulation, mold fermentation to produce pehtze, chao ripening, and product drying. These conditions contribute to better quality control and enhance the nutritional value as well as the antioxidant activity of the final products.

The research findings can serve as a scientific basis for the development of new fermented tofu products, contributing to the diversification of soybean-based fermented foods while enhancing the utilization value of purple sweet potato in food processing. In addition, purple fermented tofu powder offers advantages in terms of storage and convenience of use and shows potential for application in the production of seasonings, convenience foods, or functional foods.

Further studies are needed to investigate in greater detail the effects of factors such as pH, enzyme activity, light exposure, and storage conditions on the stability of anthocyanins during the ripening and storage of purple fermented tofu.

In addition, future research should focus on the characterization of the microbial community and enzymatic activities during the ripening process in order to clarify the mechanisms underlying the transformation of nutritional and functional compounds in the product.

Moreover, studies at a larger scale are required to evaluate the feasibility of applying the proposed process in practical production and to assess the economic efficiency of the product.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)