Nghiên cứu được thực hiện nhằm đa dạng hóa sản phẩm nước uống từ thiên nhiên trên thị trường, đáp ứng nhu cầu sử dụng và nâng cao giá trị kinh tế của cây nha đam. Nội dung nghiên cứu gồm: nồng độ CaCl₂ (0; 0,5; 1; 1,5%) và thời gian xử lý hạt gel (20, 30, 40, 50 phút) đến cấu trúc của nha đam; tỷ lệ phối chế nha đam - hạt chia bổ sung (0,1 ÷ 0,4%) và nồng độ pectin (0 ÷ 0,3%) đến giá trị cảm quan của sản phẩm. Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu khi nguyên liệu nha đam được xử lý với CaCl₂ 1% trong 40 phút; Tỷ lệ phối chế nha đam - hạt chia 0,3% và nồng độ pectin 0,2% tạo ra sự ổn định huyền phù, hài hòa và đồng nhất cho sản phẩm chất lượng tốt, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng.       

Từ khóa: nha đam, hạt chia, cấu trúc, phối trộn, chất lượng.

Lô hội (Aloe vera) hay nha đam thuộc giới Plantantae, ngành Magnoliopsida, bộ Asparagales, họ Asphodelacea. Hiện nay đã có hơn 360 loài lô hội được biết đến, trong đó loài Aloe vera Linne. var Sinensis Beger, tức cây lô hội lá nhỏ là loài duy nhất được tìm thấy ở Việt Nam (Phạm Hoàng Hộ, 1999). Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh trong cây lô hội có hơn 200 thành phần có hoạt tính sinh học khác nhau, trong đó có hơn 75 thành phần mang lại lợi ích về sức khỏe và là chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể con người. Lô hội có 2 thành phần chính, phần lá xanh bên ngoài; phần gel bên trong được ứng dụng làm thực phẩm (Grindlay, 1986; Joshi, 1998). Trồng nha đam đã góp phần giải quyết công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người nông dân và làm giàu cho nhiều hộ gia đình. Hơn nữa, nha đam không chỉ là nguồn dinh dưỡng an toàn cho con người mà còn được xem như một trong những nguồn dược liệu quý và nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm mỹ phẩm rất tốt.

Salvia hispanica L. (Lamiaceae), còn được gọi là Chia, là một loại cây thân thảo, có nguồn gốc từ miền Nam Mexico và miền Bắc Guatemala. Chia Salviabao bao gồm khoảng 900 loài (Ayerza và Coates 2005). Hạt chia là thực phẩm giàu giá trị dinh dưỡng. Trong hạt chia có chứa các khoáng chất, đạm cao, riêng lượng Omega 3-6-9 cao gấp 8 lần cá hồi, chất chống oxy hóa,… Hạt Salvia được trồng tự nhiên, không sử dụng hóa chất hay thuốc trừ sâu khi chăm sóc nên rất an toàn cho sức khỏe.

Thị trường nước giải khát tại Việt Nam có tốc độ phát triển khá nhanh trong những năm gần đây. Sự tăng trưởng trong ngành này phụ thuộc chủ yếu vào việc người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến đồ uống có lợi cho sức khỏe, mùi vị thơm ngon, độ ngọt vừa phải, nhiều vitamin, bổ sung năng lượng cho cơ thể. Việc nghiên cứu sản xuất ra các loại nước uống có lợi cho sức khỏe là hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của khu vực và thế giới. Hạt chia khi kết hợp với các lợi ích của nha đam để tạo ra nước uống nha đam hạt chia, một sản phẩm vô cùng tốt. Không những thơm ngon, dễ uống mà còn mang nhiều lợi ích rất tốt cho sức khỏe. Với tác dụng thanh nhiệt, hỗ trợ tiêu hóa, tăng cường thị lực, tăng sức đề kháng của nha đam,… cộng thêm giá trị dinh dưỡng cao của hạt chia sẽ rất kích thích vị giác và lựa chọn của người tiêu dùng. Hạt chia là thực phẩm Organic vô cùng có lợi với rất nhiều công dụng tuyệt vời cho cơ thể. Nha đam khi có nhu cầu sử dụng lại tốn nhiều thời gian xử lý và chế biến đối với người bận rộn nên có thể sử dụng nước uống nha đam và hạt chia đóng chai là rất tiện lợi và có thể cung cấp nhiều dưỡng chất cho cơ thể trong khoảng thời gian ngắn. Vì vậy, “Nghiên cứu sản xuất nước nha đam (Aloe vera) và hạt chia (Salvia hispanica) đóng chai” là thiết thực, hiệu quả và có khả năng ứng dụng cao.

Nha đam được thu hái tại Khu trồng thực nghiệm Trường Đại học Cửu Long (huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long). Sau khi thu hái, nguyên liệu được gọt sạch vỏ, rửa bằng nước sạch để chuẩn bị cho các thí nghiệm. CaCl₂ (96%) (Công ty Cổ phần Hóa chất và Vật tư Khoa học Kỹ thuật tại Cần Thơ).

Sử dụng các phương pháp phân tích hóa học, hóa lý, phương pháp toán học và tin học để nghiên cứu. Sử dụng đồ thị được vẽ bằng chương trình Microsoft Excel (2010, Microsoft Corporation, USA) và xử lý thống kê bằng công cụ Statgraphic XV (Version 15.1.02, Corporate Enterprise, USA).

Xác định phương pháp xử lý nha đam đạt yêu cầu chất lượng sử dụng cho chế biến và tỷ lệ phối chế để tạo ra nước giải khát đạt chất lượng ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nha đam → rửa sạch → xử lý → gọt vỏ → ngâm CaCl₂ → cắt hạt lựu → Phối trộn (nha đam, hạt chia, pectin) → đóng chai → thanh trùng  → sản phẩm

Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ và thời gian xử lý CaCl₂ đến cấu trúc của hạt nha đam

Nhân tố A: nồng độ CaCl₂: Đối chứng (ĐC); 0,5%; 1%; 1,5%

Nhân tố B: thời gian xử lý CaCl₂: 20 phút, 30 phút, 40 phút, 50 phút

Mục tiêu: chọn nồng độ CaCl₂ và thời gian xử lý nha đam tốt nhất cho thí nghiệm tiếp theo, thí nghiệm lặp lại 3 lần.

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế nha đam, hạt chia bổ sung đến trạng thái cảm quan sản phẩm 

Nhân tố C: tỷ lệ phối chế nha đam và hạt chia: 0,1% ; 0,2%; 0,3%; 0,4%

Mục tiêu: sản phẩm đạt kết quả cảm quan tốt, phù hợp với sự lựa chọn của người sử dụng, thí nghiệm lặp lại 3 lần.

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ pectin bổ sung đến chất lượng của sản phẩm

Nhân tố D: nồng độ pectin bổ sung: 0%, 0,1%; 0,2%; 0,3%

Mục tiêu: sản phẩm đạt kết quả cảm quan tốt, không tách lớp trong thời gian bảo quản, thí nghiệm lặp lại 3 lần.

Xác định tỉ lệ thu hồi cho chế biến/phần ăn được X1(%)

Trong đó:

m0 là khối lượng mẫu ban đầu (g), m1 là khối lượng phần không ăn được/vỏ, hạt, cuống,... (g)

Xác định độ cứng sử dụng máy đo độ cứng trái cây (Wagner,USA)

Xác định khả năng ổn định cấu trúc bằng máy đo độ nhớt (Model NDJ-8s, China)

Hàm lượng nước (%) phương pháp sấy đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105^oC

Trong đó:

m1 khối lượng của đĩa có chứa mẫu trước khi sấy (gam), m2 khối lượng của đĩa có mẫu sau khi sấy (gam), m khối lượng mẫu mang đi sấy (g)

Đánh giá cảm quan sản phẩm theo phương pháp cho điểm theo từng thuộc tính của sản phẩm bao gồm trạng thái, màu sắc, mùi, vị. Mỗi thuộc tính được xây dựng theo thang điểm mô tả từ 1 đến 5 (giá trị cảm quan từ kém đến tốt).

Clostridium perfingens được xác định bằng phương pháp ISO 7937:2004

Coliforms được xác định bằng phương pháp ISO 4832:2006

Escherichia coli được xác định bằng phương pháp ISO 16649-2:2001

Staphylococcus aureus được xác định bằng phương pháp AOAC 2003.11

Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc được xác định bằng phương pháp ISO 21527-1:2008

Pseudomonas aeruginosa được xác định bằng phương pháp ISO 16266 : 2010.

Tổng số vi sinh vật hiếu khí ở 30^oC được xác định bằng phương pháp ISO 4833-1 : 2013

Streptococci faecal (Enterococci) được xác định bằng phương pháp ISO 7899-2:2000

Kim loại nặng: Cadimi (Cd), Chì (Pb), Arsen (As), Thủy ngân (Hg) được xác định bằng phương pháp Ref.AOAC 2013.06

Nguyên liệu có chất lượng tốt là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá trị cảm quan cao, cũng như giá thành sản phẩm trên thị trường. Nguyên liệu dùng để chế biến phải có trạng thái cấu trúc, hương vị và màu sắc hấp dẫn, nhưng đồng thời phải là giống được trồng rộng rãi, có năng suất cao, giá thành thấp có như vậy mới đảm bảo được hiệu quả kinh tế. Lá nha đam dạng bẹ, không có cuống, mọc vòng rất sát nhau, màu từ lục nhạt đến lục đậm. Tùy thuộc vào giống và điều kiện sinh trưởng khác nhau sẽ có khối lượng lá tươi khác nhau dài 50 ÷ 75 cm, được thu hoạch 3 ÷ 4 lần/năm (Danhof, 1987). Quá trình tách vỏ nha đam cắt bỏ phần đầu và phần đuôi, vạt 2 mép gai và gọt vỏ mặt trên và mặt dưới. Kết quả cho thấy, nha đam là một loại thực vật có lá mọng nước, nên hàm lượng nước trong lá nha đam rất cao. Trong thành phần hóa học của nha đam, chỉ có 0,5 ÷ 1,55% là chất khô và nước khoảng 98,5 ÷ 99,5% (Dương Thanh Liêm, 2010), rất phù hợp cho quá trình chế biến nước quả.

Để tăng độ giòn của gel nha đam, gel được ngâm trong dung dịch CaCl₂. Nước có chứa muối canxi làm cho rau quả và các sản phẩm thực phẩm tăng độ rắn chắc, tránh bị dập nát và giữ được độ giòn của sản phẩm. Kết quả Bảng 2 cho thấy, đặc tính độ giòn của hạt nha đam được cải thiện khi hạt nha đam được ngâm trong dung dịch CaCl₂ ở các nồng độ và thời gian khác nhau. Ở nồng độ CaCl₂ trong dịch ngâm là 1% độ cứng của nha đam cao và có sự khác biệt đáng kể khi so sánh với nha đam không được xử lý hóa chất hay nha đam ngâm trong dung dịch CaCl₂ 1,5%. Điều này có nguyên nhân do khả năng gắn kết của ion Ca²⁺ và mạch pectin có độ methoxyl thấp hiện diện có sẵn trong nguyên liệu (Backer & Wicker, 1996), ion Ca²⁺ tạo sự ổn định hệ thống màng tế bào và hình thành Calcium có thể tác động lên mô tế bào góp phần làm tăng tính nguyên vẹn của tế bào và kết quả là tăng độ cứng của tế bào (Luna-Gnuzmá et al., 2000). Đồng thời, dưới sự hiện diện của ion Ca²⁺ cũng làm bất hoạt enzyme polygalacturonase (enzyme phá vỡ cấu trúc), khi đó nha đam tránh được sự tác động của enzyme này và hạn chế sự giảm cấu trúc. Tuy nhiên, ở nồng độ CaCl₂ quá cao thì lượng Ca²⁺ dư không những làm bất hoạt enzyme pectin methyl esterase (Sam et al.,1993), giảm độ giòn của nha đam mà lượng thừa này còn có tác động không mong muốn đến tính chất cảm quan sản phẩm, tạo vị đắng, chát và mặn,... (Luna-Gnuzmá et al., 2000). Do đó, nồng độ CaCl₂ 1% trong dịch ngâm được lựa chọn làm thông số tối ưu cho thí nghiệm.

Khi tiến hành ngâm nha đam với các nồng độ CaCl₂ và ứng với 4 mức độ thời gian 20, 30, 40 và 50 phút, kết quả cho thấy sự thay đổi cấu trúc tăng theo thời gian, điều này chứng tỏ có sự cải thiện độ giòn của nha đam, do hạt nha đam sau khi ngâm đã hấp thu calci. Ở thời gian 20 phút, 30 phút, không có sự khác biệt thống kê về độ giòn và tiếp tục thay đổi độ giòn ở thời gian 40 phút, tuy nhiên không có sự khác biệt thống kê ở thời gian 40 và 50 phút. Có khoảng 60% của tổng calci tế bào được tìm thấy trong vách tế bào, ở đó có chức năng tạo sự ổn định (Tobias et al.,1993), ảnh hưởng đến cấu tạo, sự vững chắc của tế bào thực vật (Hanson et al., 1993). Khi hàm lượng ion Ca²⁺ khuếch tán vào trong màng tế bào tạo sự ổn định hệ thống màng tế bào và hình thành calcium pectate, làm phiến giữa và vách tế bào trở nên rắn chắc hơn (Jackman & Stanley, 1995). Tuy nhiên, thời gian tăng thì độ giòn của nguyên liệu sẽ không thay đổi thêm, do hàm lượng calci thấm vào tế bào đã ổn định. Dựa trên các kết quả thu được, chế độ xử lý CaCl₂ ở nồng độ 1% trong 40 phút được lựa chọn là thông số tiền xử lý tối ưu trong cải thiện cấu trúc nguyên liệu nha đam (được trồng ở Long Hồ, Vĩnh Long).

Tỷ lệ phối chế nha đam, hạt chia có ảnh hưởng rất lớn đến giá trị cảm quan (trạng thái) của sản phẩm. Yêu cầu đặt ra của loại sản phẩm này là phải có đặc trưng của nguyên liệu, trạng thái thích hợp và giá thành hợp lý. Để đạt mục tiêu trên, nghiên cứu phối chế nha đam, hạt chia bổ sung với các tỷ lệ khác nhau. Với các tỷ lệ phối chế khác nhau thì chất lượng cảm quan của sản phẩm cũng khác nhau. Hạt chia là những hạt đen nhỏ của cây chia, có hình dạng nhỏ và phẳng và hình trứng với kết cấu sáng bóng và mịn màng. Hạt chia có nhiều lợi ích cho sức khỏe, là một trong những nguồn thực phẩm bổ sung Omega 3 có giá trị. Bên cạnh đó, hạt chia có khả năng hấp thụ chất lỏng và tạo thành gel, nên được bổ sung để làm đặc nước uống, tạo trạng thái sệt hấp dẫn thị hiếu người tiêu dùng (Suri et al., 2016). Nha đam phối hợp với hạt chia bổ sung vào trong dung dịch tạo cho sản phẩm có hương vị ngon, trạng thái hấp dẫn, dinh dưỡng. Kết quả cảm quan cho thấy, với tỷ lệ 0,1% và 0,2% có kết quả cảm quan trạng thái thấp hơn so với các tỷ lệ còn lại, sản phẩm có trạng thái không được đánh giá cao, nên điểm cảm quan không cao. Ở tỷ lệ 0,3% và 0,4%, sản phẩm có trạng thái được nhiều người lựa chọn, nên điểm cảm quan cao. Sản phẩm có độ nhớt do hạt chia khi ngâm trong nước sẽ hấp thu chất lỏng, liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3 chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel. Chính nhờ quá trình tạo gel và liên kết các phần tử lơ lửng trong sản phẩm của các chất ổn định đã giúp cho sản phẩm đồng nhất về mặt trạng thái cấu trúc. Xét về hiệu quả kinh tế và độ hài hòa về trạng thái sản phẩm nên tỉ lệ 0,3% tỉ lệ nha đam, hạt chia bổ sung được chọn.

Chất ổn định được đề cập trong sản xuất nước uống phân tán trong nước và các hệ thống nhũ tương dầu. Ngoài việc góp phần ổn định chung, các chất phụ gia này cũng được sử dụng trong công thức nước ngọt để tạo sự ổn định cho huyền phù tự nhiên. Kết quả cho thấy, có sự khác biệt ý nghĩa giữa các nồng độ pectin bổ sung so với mẫu đối chứng. Độ nhớt của hỗn hợp dung dịch tăng tỷ lệ thuận với nồng độ pectin bổ sung (đối chứng, 0,1- 0,3%). Tuy nhiên, sản phẩm cần có độ nhớt vừa phải không quá đặc cũng không quá lỏng. Khi bổ sung pectin vào sản phẩm với nồng độ 0,3% làm tăng độ nhớt của hỗn hợp dung dịch. Độ nhớt cao làm mất trạng thái lỏng đặc trưng của dung dịch nước rau quả, ảnh hưởng đến giá trị cảm quan, cũng như làm thay đổi đặc tính của sản phẩm. Với mẫu sử dụng pectin với nồng độ 0,1% thì sản phẩm có độ nhớt thấp, sẽ không đảm bảo được trạng thái cấu trúc cũng như ổn định của hỗn hợp dung dịch. Có sự khác biệt ý nghĩa về kết quả cảm quan về độ phân tán của hỗn hợp dung dịch giữa các nồng độ khác nhau. Với nồng độ 0,2% có kết quả đánh giá cảm quan cao, sản phẩm có trạng thái đồng nhất, cải thiện được độ lắng của sản phẩm. Tóm lại, với nồng độ pectin 0,2% được bổ sung vào hỗn hợp dung dịch làm tăng độ nhớt đặc trưng của sản phẩm, tạo sự ổn định huyền phù, đồng nhất và có kết quả cảm quan cao.

Sản phẩm nước nha đam, hạt chia bổ sung được chế biến, phân tích vi sinh và kim loại nặng. Sản phẩm đảm bảo các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm. Thành phần chủ yếu trong sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên được nhiều người lựa chọn sử dụng. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn nước giải khát đóng chai quốc gia QCVN 6-2: 2010/BYT.

Sản phẩm nước nha đam, hạt chia bổ sung đóng chai là một sản phẩm mới, có chất lượng cao vì thành phần dinh dưỡng rất tốt cho sức khỏe. Sản phẩm đạt chất lượng khi nguyên liệu nha đam được xử lý CaCl2 ở nồng độ 1% trong 40 phút. Tỷ lệ phối chế nha đam - hạt chia bổ sung 0,3%, hạt chia bổ sung với nồng độ pectin 0,2% tạo sự ổn định huyền phù, đồng nhất, hài hòa thu hút được nhiều người lựa chọn và giảm đáng kể thành phần của sản phẩm, đảm bảo các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm. Vì đây là sản phẩm được kết hợp từ những thành phần tự nhiên, nên hoàn toàn an toàn và đáp ứng được nhu cầu cho người sử dụng.

1. Ayerza R, Coates W. (2005). Chia: Rediscovering a forgotten crop of the Aztecs. Tucson: The University of Arizona Press.

2. Baker R A and L. Wicker. (1996). Current and potencial applications of enzyme infussión in the food industry. Trends in Food Science and Technology 7(9), 279-84

3. Dương Thanh Liêm (2010). Thực phẩm chức năng sức khỏe bền vững, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

4. Danhof I.E. (1987). Remarkable Aloe: Aloe through the Ages. Grand Prairie, TX: Omnimedicus Press.

5. Hanson, E. J., J. L. Beggs & R. M. Beaudry. (1993). Applying Clorua calcium postharvest to improve highbush blueberry firmness. Hort Science, 28, 1033-1034.

6. Luna-Guzmán, I., Barrett, D.M. (2000). Comparision of calcium chloride and calcium lactate effectiveness in maintaining shelf stability and quality of fresh-cut cantaloupes. Postharvest Biology and Technology 19, 61-72.

7. Phạm Hoàng Hộ (1999). Cây cỏ Việt Nam vol. III, 738. Nhà xuất bản Trẻ.

8. Grindlay D., (1986). The Aloe vera phenomenon: A review of the properties and modern uses of the leaf parenchyma gel. Journal of Ethnopharmacology. vol. 16, 117-151.

9. Sams C.E, W.S. Conway, J.A. Abbott, R.J. Lewis and N. Ben-Shalom. (1993). Firmness anf decay of apples following postharvest pressure infiltration of calcium and heat treatment. J Amer Soc Hortic Science 118(5), pp 623-627.

10. Suri, S.; Passi, S.J.; Goyat, J. Chia seed (Salvia hispanica L.). (2016). A new age functional food. Int. J. Adv. Technol. Eng. Sci. 4, 286-299

11. Joshi S., (1998). Chemical constituents and biological activity of Aloe barbadensis - A review. J. Med. Aromat.Plant. Sci. 20, 768-773.

12. Jackman R.L., Stanley D.W. (1995). Perspectives in the textural evaluation of plant foods. Trends Food Science Technology, 6, 187-194.

13. Tobias, R. B., W. S. Conway and C. E. Sams. (1993). Cell wall composition of Calcium-treated apples inoculated with Botrytis cinera. Phytochemistry, 32: 35-39.