Tiểu luận Chất xơ và một vài công nghệ sản xuất xơ tiêu hóa

Chất xơ & một vài công nghệ sản xuất xơ tiêu hóa Người hướng dẫnPGS.TS. Lâm Xuân ThanhPGS.TS Nguyễn Thị Minh TúTS. Hồ Phú Hà Nhóm thực hiện: Cao Ngọc Phú Nguyễn Thị Ngọc Nguyễn Ngọc Hoa Mở đầu Chất xơ là thành phần quan trọng trong khẩu phần ăn, giúp cho hệ tiêu hóa luôn khỏe mạnh, đồng thời tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa khác, như giúp ổn định lượng đường, cholesterol trong máu. Theo Tổ chức Y tế thế giới, tầm quan trọng của chất xơ thực phẩm với sức khỏe con người có thể so sánh ngang bằng với vai trò của vitamin, các nguyên tố vi lượng và khoáng chất. Chất xơ được xem như các tác nhân loại bỏ độc tố gây nên những bệnh chết người như tim mạch, tiểu đường, tăng cường sức khỏe lâu bền cho mọi người, đặc biệt là những người cần giảm trọng lượng cơ thể. Nội dung Phần 1: Tìm hiểu chung về chất xơ. Phần 2: Một số qui trình sản xuất, ứng dụng sản xuất của chất xơ. Phần 3: Chế phẩm chất xơ lưu hành trên thị trường. Phần 1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chất xơ Khái niệm Phân loại Tính chất Nguồn cung cấp chất xơ Tác dụng Nhu cầu khuyến nghị Tình hình nghiên cứu sản xuất chất xơ Năm 1970 Pilnik đã nghiên cứu thu nhận pectin từ quả táo. Năm 1984 De Vries so sánh cấu trúc pectin thu được từ táo với pectin thu được từ vỏ citrus. Năm 1990 May thu nhận pectin từ vỏ cam ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Năm 2004 Chau đã thu nhận chất xơ không hoà tan từ hạt quả chanh dây. Năm 2006 T. Prakongpan đã nghiên cứu sản xuất chất xơ từ lõi dứa với phương pháp trích ly bằng cồn. Năm 2006 tại Đức và Ý và 11 nhà sản xuất thực phẩm đã triển khai dự án sản xuất chất xơ thực phẩm từ đậu tương và ứng dụng trong các sản phẩm như súp ăn liền, bột làm bánh, pizza, đồ uống, các loại xúc xích. Tại Nhật cuối năm 1990 một số loại oligosaccharit được sản xuất quy mô công nghiệp maltooligosaccharit, Iso maltooligosaccharit, FOS, cyclodextrin. Khái niệm Xơ là một phần của thực phẩm không thể chuyển hoá được bởi hệ tiêu hoá của con người. Hay là phần còn lại sau quá trình tiêu hoá. Chất xơ có bản chất là các lignin, xenlulo, hemixenlulo, pectin, các chất keo, các chất nhầy inlunin, oligosaccarit. Trong thực vật có rất nhiều chất xơ. Các sản phẩm sữa, có nguồn gốc động vật như thịt, cá, trứng hầu như không chứa chất xơ. Các sản phẩm chứa nhiều chất béo chứa hàm lượng chất xơ rất ít hay những sản phẩm chứa nhiếu chất xơ hầu như không chứa chất béo. Chất xơ được tìm thấy trong vỏ và thành tế bào thực vật thực vật như hạt ngũ cốc, rau, quả, củ…Chất xơ không phải là nguồn cung cấp năng lượng, vitamin hay khoáng chất. Phân loại Chất xơ không hòa tan: Cứng và có dạng sợi, chủ yếu là cellulose, ngoài ra còn có hemicellulose và lignin. Chất xơ không hòa tan có đặc tính thẩm thấu nước trong ruột, trương lên tạo điều kiện cho chất bã thải dễ thoát ngoài. Chất xơ không hòa tan trong nước như: cám lúa mì, hạt ngũ cốc chưa xay, rau. Bông cải xanh Ngũ cốc Phân loại Chất xơ hoà tan: Gồm pectin cùng với chất dịch nhầy, pentozan... Pectin có trong cùi trắng bưởi, cam, quýt và một số loại quả khác. Pectin dễ tan trong nước, khi gặp đường và axit thì tạo thành thể đông (gel). Chất xơ hòa tan khi đi qua ruột sẽ tạo ra thể đông làm chậm quá trình hấp thu một số chất dinh dưỡng vào máu, và cũng làm tăng độ xốp, mềm của bã thải tiêu hóa. Phân loại Cả 2 loại sợi xơ này đều có ích cho sức khỏe. Các loại thực phẩm khác nhau thì chứa các loại sợi xơ khác nhau. Ví dụ: cám yến mạch thì chứa tới 50% sợi xơ tan được trong tổng số chất xơ, còn cám lúa mỳ chỉ có 20% là chất xơ tan được. Tính chất chung của chất xơ Là chất bền với nhiệt, ổn định khi chế biến ở nhiệt độ cao. Bền vững trong môi trường axit, ứng dụng bổ sung trong nước ép hoa quả. Ổn định sau thời gian tàng trữ. Không làm thay đổi trạng thái, màu sắc, mùi vị khi được bổ sung vào các sản phẩm. Nguồn cung cấp chất xơ Nguồn cung cấp chất xơ Nhìn chung: - Các loại rau quả có chứa nhiều sợi xơ. - Thực phẩm có nguồn gốc động vật như sữa, thịt, cá, trứng…không có sợi xơ. - Chất béo có rất ít sợi xơ, các loại thực phẩm có giàu sợi xơ thì thường nghèo chất béo. Tác dụng Trước hết, chất xơ giúp đường tiêu hóa làm mềm chất thải rắn, giúp đào thải các chất thải rắn ra ngoài qua đường tiêu hóa. Thứ hai, chất xơ là nguồn nhiên liệu quan trọng cho các vi khuẩn có lợi đang sống trong đường tiêu hóa. Các vi khuẩn có lợi này giúp tiết ra các chất dinh dưỡng khác để cơ thể hấp thụ và ngăn ngừa các vi khuẩn có hại sinh sôi nảy nở trong đường tiêu hóa. Thứ ba, chất xơ thực sự có thể kết nối với các chất có nguy cơ có hại trong đường tiêu hóa và đào thải chúng ra ngoài. Tác dụng Chống táo bón: chất xơ vào cơ thể có tác dụng thẩm thấu nước, nở to ra làm tăng khối lượng bã thải. Mặt khác, nó kích thích nhu động ruột non, ruột già co bóp mạnh làm cho tiêu hóa dễ hơn và dễ tống phân ra ngoài. Điều trị bệnh đái tháo đường: mục đích của việc điều trị bệnh đái tháo đường là giữ hàm lượng đường glucoz trong máu của ở mức bình thường và ngăn ngừa các biến chứng. Thực phẩm giàu chất xơ làm chậm lại quá trình hấp thu đường vào máu, qua đó giữ cho mức đường trong máu không bị tăng đột ngột ngay sau bữa ăn, mà tiêu hóa hấp thu từ từ. Chất xơ với bệnh tim mạch: Chất xơ làm giảm cholesterol bằng cách làm giảm cholesterol có hại (LDL) và tăng cholesterol có ích (HDL). Nếu chế độ ăn nhiều bơ, cholesterol tăng cao, nhưng khi thêm chất xơ vào khẩu phần thì lượng cholesterol giảm xuống tới 20%. Cholesterol tăng cao trong máu là nguyên nhân gây một số bệnh tim mạch. Tác dụng Phòng ngừa ung thư: nhiều nghiên cứu cho thấy, những người dùng nhiều chất xơ ít có nguy cơ bị ung thư đường tiêu hóa. Ung thư kết tràng thường xảy ra ở phần cuối ống tiêu hóa, vì đây là nơi tạo ra một số chất độc hại cho tế bào như amoniac, indol, phenol, amin. Chất xơ hòa tan dễ dàng lên men trong ruột tạo một môi trường có tính khử cao, có khả năng ức chế quá trình oxy hóa và giúp nuôi dưỡng hệ vi khuẩn có ích sống tại ruột. Hệ vi khuẩn này tạo ra các axit béo dễ bay hơi, tác động trực tiếp lên tế bào thành ruột kích thích sự phân chia của tế bào bình thường, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Còn chất xơ không hòa tan tuy ít có khả năng lên men nhưng lại đóng vai trò tích cực trong việc bài xuất các chất có khả năng gây ung thư trước khi chúng có đủ thời gian để gây hại thành ruột. Chống béo phì: chế độ ăn giàu chất xơ tuy làm giảm calo của khẩu phần, nhưng vẫn đảm bảo cảm giác no, rất có lợi cho những ai muốn giảm trọng lượng cơ thể. Mặt khác, chất xơ trong quá trình tiêu hóa sẽ hút nước nở ra, làm cho các chất dinh dưỡng thấm qua lớp nhầy nhớt dần qua thành ruột vào máu. Video tác dụng của chất xơ Tác dụng Điều trị sỏi mật: Khi kết hợp với acid mật, các chất xơ tự nhiên ngăn chặn nguy cơ tạo ra sỏi mật. Giảm mỡ máu: Khi các chất xơ không hòa tan hút nước, chúng giữ luôn một phần muối mật nên kích thích cơ thể tăng cường sản xuất muối mật để bù vào lượng thiếu hụt, vì thế mà tăng sử dụng cholesterol. Nhu cầu khuyến nghị Nhu cầu chất xơ tuỳ thuộc vào tuổi tác, giới tính, thói quen ăn uống của từng quốc gia. Ở Châu Âu là 21-25,3g/ngày. ở Mỹ xấp xỉ 35g/ ngày, Đan Mạch, Thuỵ sỹ có mức 25-30g ngày. Tổ chức Y tế Thế giới khuyến cáo nên dùng 20-30g chất xơ mỗi ngày. Mỗi ngày một người khoẻ mạnh bình thường nên dúng 25-30g chất xơ, có nghĩa chúng ta cần 12g chất xơ cho 1000kcalo năng lượng, nhưng hầu như chúng ta chỉ cung cấp cho cơ thể khoảng 10g. Trẻ em có nhu cầu chất xơ tuỳ thuộc lứa tuổi. Ở Úc thông thường là 10g và mỗi tuổi tăng thêm 1g. Nhu cầu sử dụng chất xơ theo độ tuổi và giới tính Điểm cần lưu ý Khi cơ thể dung nạp quá nhiều và quá nhanh chất xơ sẽ dẫn đến đầy bụng, khó tiêu và thiếu nước bởi vậy khi sử dụng chất xơ cũng phải từ từ, đúng liều lượng. Điểm cần lưu ý Dùng nhiều thức ăn chứa chất xơ không gây nguy hiểm gì ngoài cảm giác tự nhiên là no đầy và đôi khi sôi bụng. Nhưng nếu dùng chất xơ dưới dạng bột khô tinh chế thì có thể gây tác dụng phụ. Người có cơ địa dị ứng hít phải bột khô của chất xơ chiết tinh có thể bị dị ứng. Có thể dễ dàng phòng tránh điều này bằng cách không dùng chất xơ dạng bột và uống nhiều nước sau khi dùng chất xơ. Phần 2 Một số qui trình công nghệ sản xuất chất xơ Ứng dụng chất xơ vào sản phẩm hải sản Qui trình sản xuất chất xơ hòa tan và không hòa tan từ bã nhân sâm Thu chất xơ không tan Bã nhân sâm được sấy khô và nghiền sau đó được đưa vào máy ép đùn trục vít đôi với tỷ lệ L/D là 20 ~ 40. Điều chỉnh máy chạy với tốc độ 400 vòng/phút, tỷ lệ sản phẩm 20 ~ 60 kg/h, độ ẩm 15 ~ 40 %. Thêm bã được ép đùn vào nước đến nồng độ 1 ~ 10% (w/v), khuấy trộn và li tâm mẫu để thu phần nổi trên bề mặt và phần kết tủa phía dưới. Làm khô kết tủa thu được bằng cách li tâm để thu chất xơ không tan từ bã sâm. Thu chất xơ hòa tan Bã nhân sâm được sấy khô và nghiền sau đó được đưa vào máy ép đùn trục vít đôi với tỷ lệ L/D là 20 ~ 40. Điều chỉnh máy chạy với tốc độ 400 vòng/phút, tỷ lệ sản phẩm 20 ~ 60 kg/h, độ ẩm 15 ~ 40 %. Thêm bã được ép đùn vào nước đến nồng độ 1 ~ 10% (w/v), khuấy trộn và li tâm mẫu để thu phần nổi trên bề mặt và phần kết tủa phía dưới. Gạn lấy phần nổi trên bề mặt và dịch lọc, thêm isopropanol vào dịch lọc, lượng isopropanol thêm vào bằng 3~5 lần lượng dịch lọc, thu được kết tủa thứ hai, làm khô kết tủa thứ hai ta thu được chất xơ hào tan từ bã nhân sâm. Vỏ quả Rửa sạch Chần qua dung dịch axit Lí tâm 1200v/p/10ph Nghiền nhỏ <1mm Thuỷ phân HCL pH2; 80oC/30ph Lí tâm 1200v/p/10ph Dịch chứa pectin, tủa cồn 70% Lọc - rửa EtOH 70%v/v(2lần) Sấy nhiệt độ thấp 22oC, Tốc độ không khí 4,5m/s;thời gian 2,5giờ Sấy đối lưu nhiệt độ 50oC, độ ẩm không khí25%;tốc độ gió5m/s, thời gian 30phút Axit xitric 5% 100oC/5phút Bã EtOH 96%v/v Thu hồi EtOH Nghiền mịn Sản phẩm chất xơ hoà tan(Pectin) Độ ẩm 25% Độ ẩm 14% Quy trình sản xuất chất xơ hoà tan từ vỏ chanh dây Bã dứa Xử lý Thuỷ phân Kiềm/ bã 8/1 Lọc Rửa Nước 90oC, Tỷ lệ 8/1 pH 6-6,5 Ly tâm Rửa cồn Cồn 96o tỷ lệ 3/1 Sấy 100oC/4,5h đến độ ẩm 6-7% Nghiền 0,5-1mm Bao gói Công nghệ sản xuất chất xơ không tan từ bã dứa Nhiệt độ 100oC/30phút Qui trình sản xuất chất xơ từ vỏ quả hạnh Ứng dụng mới của chất xơ: chất bổ sung vào sản phẩm hải sản Chất xơ là thành phần thực phẩm có hai đặc tính: tính năng công nghệ và tính năng sinh học. Ngoài các tính năng sinh học đã nêu trên thì tính năng công nghệ của chất xơ là: khả năng giữ nước, khả năng liên kết chất béo, tính nhớt, khả năng tạo gel, khả năng trao đổi các ion kim loại, khả năng lên men, tạo độ chắc. Ngoài ra chất xơ còn giúp điều chỉnh hương vị, kết tinh đường, độ ổn định của các sản phẩm cấp đông. Một đặc tính quan trọng của chất xơ là khả năng ngăn cản sự biến dạng và co rút của các sản phẩm tái tạo cấu trúc khi nấu nướng. Chất xơ từ động vật_Chitosan Chitosan là chất xơ có nguồn gốc động vật, tiền chất của nó là chitin, chủ yếu có ở vỏ ngoài của động vật giáp xác, nhuyễn thể, côn trùng và một số loài nấm. Chitosan có nhiều tính năng công nghệ và sinh lý học có ích trong thực phẩm nhờ các tính chất chức năng của nó. Tính năng công nghệ Khả năng kháng vi sinh vật nhờ sự tương tác giữa các nhóm tích điện dương của chitosan và các nhóm tích điện âm ở màng tế bào vi sinh vật làm phá vỡ màng tế bào này. Mặt khác, chitosan có thể can thiệp vào sự hình thành các độc tố và sự phát triển của vi sinh vật nhờ khả năng gắp ion kim loại của chitosan. Khả năng tạo màng bảo vệ: chitosan có khả năng tạo vỏ bọc có tính chất của màng bán thấm giúp kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Ngoài ra còn 1 số đặc tính khác như: khả năng tạo nhũ, khả năng chống oxi hóa, là chất đông tụ,… Tính năng sinh lý học Tác dụng giảm sự hấp thu lipid: chitosan có tính chất như chất xơ thực phẩm không bị phân hủy ở đường dạ dày ruột trong cơ thể vì nó thiếu enzyme chitonase đặc hiệu. Khả năng kích thích sinh học: chitosan oligosaccharide có hoạt tính như 1 chất kích thích sự phát triển có chọn lọc vi khuẩn Lactobacilli và Bifidobacteria. Khả năng gắn mỡ: các nhóm amin trong chitosan nhận 1 ion hydro trong dịch acid của dạ dày hình thành nên các nhóm amin bậc 3 tích điện dương sẽ tương tác với các phân tử tích điện âm như chất béo, acid béo và acid mật. Hỗn hợp này đi qua ruột non và chuyển thành dạng gel ko hòa tan do pH môi trường nên các hạt chất béo nhỏ ko bị tác động bởi các enzym của tụy hay ruột. Nghiên cứu có bổ sung Chitosan vào sản phẩm tái cấu trúc Việc bổ sung chất xơ vào sản phẩm thủy sản đang được quan tâm ko chỉ để cải thiện tính năng của thực phẩm mà còn tạo ra các thực phẩm chức năng có lợi cho sức khỏe con người. Người ta nhận thấy việc bổ sung chitosan có thể tăng cường các đặc tính về lưu biến ở surimi có khả năng tạo gel kém, tùy thuộc vào từng loại, nồng độ chitosan được sử dụng. Ảnh hưởng của nó đến việc tạo gel ở surimi cũng như các sản phẩm cơ thịt tái cấu trúc là do ảnh hưởng của nó đến hoạt tính của enzyme transglutaminase. Chitosan có khả năng chống oxy hóa ở cơ thịt cá phụ thuộc vào nồng độ(50-200ppm) và loại chitosan(14-360cP) và có thể làm giảm chỉ số oxy hóa TBARS khoảng 50% ở cá trích và cá tuyết. Cơ chế tác động là dựa vào khả năng gắp các ion kim loại hoặc liên kết với các lipid. Tác động bảo vệ của chitosan công hiệu khi nó được dùng như màng bảo vệ, ngăn cản oxy làm quá trình oxy hóa lipid và sự hư hỏng vi sinh vật. Phần 3Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Thành phần: Chất xơ thực phẩm (Polydextrose), chất xenlulô từ ngô, tinh chất xenlulô.Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu: Mỗi 100g sản phẩm có: ≥40g chất xơ Thực phẩm. Hàm lượng mỗi viên (mg):• Chất xơ thực phẩm (Polydextrose) : 400, 00• Chất xenlulo từ ngô : 100, 00• Vi tinh chất xenlulo : 30, 00 Cách sử dụng: Mỗi ngày uống 3 lần, mỗi lần 3 – 4 viên. Đối tượng sử dụng: trẻ em, thiếu niên, trung niên, người già. (Trẻ sơ sinh không nên dùng.) Bảo quản: Nơi râm mát, khô thoáng. Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Thành phần: Fructo Oligo saccharide ( FOS), Tá dược vừa đủ cho 5g. Công dụng    - Bổ sung chất xơ thực phẩm, có tác dụng làm tăng khối lượng bã thải, tạo khối phân, giúp bình thường hóa tình trạng phân và số lần đi tiểu, phòng chống táo bón và cung cấp năng lượng hoạt động cho tế bào ruột già.-  Duy trì sự cân bằng các vi khuẩn có lợi ở đường ruột, tối ưu hóa việc hấp thu các dưỡng chất ở trẻ, giảm nguy cơ nhiễm trùng đường ruột, góp phần làm cho hệ miễn dịch hoạt động tốt hơn- Tăng cường hấp thụ canxin- Giúp giảm chế độ ở trẻ béo phì. Đối tượng sử dụng- Trẻ rối loạn tiêu hóa gay táo bón, hoặc táo bón do các nguyên nhân khác nhau.- Trẻ béo phì cần giảm chế độ ăn. Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Chế phẩm từ chất xơ trên thị trường Hỗn hợp xơ Tahitian Noni Fiber Blend chứa 12 loại chất xơ tự nhiên. Tài liệu tham khảo Thực phẩm chức năng,PGS.TS Trần Đáng (chủ biên), NXB Hà Nội, 2009.