Quy trình công nghệ tách tinh bột kháng chuối xanh

Quy trình tách tinh bột kháng chuối xanh đang được quan tâm mạnh mẽ, hướng đến ứng dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm chức năng và nâng cao giá trị nông sản. Tinh bột chuối xanh giàu tinh bột kháng tiêu hóa (Resistant Starch), một dạng tinh bột không bị tiêu hóa ở ruột non, hoạt động tương tự chất xơ hòa tan và mang lại nhiều lợi ích sức khỏe.

1. Thành phần dinh dưỡng của chuối xanh

Chuối xanh là nguồn cung cấp giàu carbohydrate, một số khoáng chất và vitamin. Trong đó, carbohydrate là thành phần chính chiếm khoảng 20% khối ​​lượng quả, tương đương với 80% trọng lượng khô. Các thành phần carbohydrate chính bao gồm tinh bột, đường (fructose, glucose, sucrose) và polysaccharides không phải tinh bột (ví dụ, pectin, cellulose, hemicellulose) – một phần chất xơ quan trọng.

Chuối là một trong số các loại trái cây có hàm lượng Kali cao nhất, đồng thời có hàm lượng Natri thấp. Sự cân bằng này đặc biệt có lợi cho những người bị cần kiểm soát huyết áp và tuân thủ chế độ ăn ít natri.

Thành phần dinh dưỡng của chuối xanh thay đổi tùy thuộc vào sự thay đổi điều kiện khí hậu, đặc điểm đất trồng, quy trình canh tác, phương pháp xử lý sau thu hoạch và kỹ thuật chế biến. Ngoài ra, sự khác biệt về giống cũng góp phần tạo nên sự khác biệt trong thành phần của nguyên liệu thô và sản phẩm cuối cùng.

Dưới đây là bảng thành phần dinh dưỡng của quả chuối theo USDA (2019):

Thành phần	Composition	100g
Dinh dưỡng, Năng lượng và Đường	Proximate, Energy, and Sugars
Nước	Water	74.91 g
Năng lượng	Energy	89 kcal
Protein	Protein	1.09 g
Tổng lipid	Total lipid (fat)	0.33 g
Carbohydrate	Carbohydrate	22.84 g
Xơ tổng	Fiber (total dietary)	2.6 g
Đường tổng	Sugars (total)	12.23 g
Khoáng chất	Minerals
Canxi	Calcium	5 mg
Sắt	Iron	0.26 mg
Magiê	Magnesium	27 mg
Photpho	Phosphorus	22 mg
Kali	Potassium	358 mg
Natri	Sodium	1 mg
Vitamins	Vitamins
Vitamin C, tổng acid ascorbic	Vitamin C, total ascorbic acid	8.7 mg
Niacin	Niacin	0.665 mg
Axit folic	Folate, total	20 µg
Vitamin A	Vitamin A, RAE	3 µg
β-Carotene	β-Carotene	26 µg
α-Carotene	α-Carotene	25 µg
Lutein + zeaxanthin	Lutein + zeaxanthin	22 µg
Vitamin K (phylloquinone)	Vitamin K (phylloquinone)	0.5 µg

Bên cạnh đó, thành phần dinh dưỡng của chuối xanh giống Xiêm trồng tại Việt Nam cũng được trình bày trong bảng dưới đây (tính trên 100g quả chuối):

Carbohydrate trong chuối (đặc biệt là tinh bột và đường) thay đổi đáng kể từ giai đoạn xanh sang chín (hoàn toàn vàng) và chín quá (nâu > vàng). Tinh bột giảm từ 58,6 xuống 2,6% trong quá trình chín. Hơn nữa, hàm lượng sucrose tăng từ 6,0 lên 53,2%, trong khi đường khử tăng từ 1,3% lên 33,6% trong quá trình chuyển sang chín hoàn toàn.

2. Lợi ích của tinh bột chuối xanh

Phân tích thành phần tinh bột chuối sống bao gồm tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS), tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) và tinh bột kháng (RS). Khả năng tiêu hóa của tinh bột chuối quyết định bởi tỷ lệ amylose/ amylopectin, độ kết tinh và trọng lượng phân tử tinh bột. Hơn nữa, pectin chuối cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tiêu hóa in vitro.

Các nghiên cứu đã chỉ ra chuối xanh rất giàu tinh bột kháng loại 2 (RS2), chiếm khoảng 52,2 đến 68,1% trong bột chuối xanh và 70,1 đến 79,2% trong tinh bột. Nhờ đó, tinh bột chuối xanh có tác dụng kéo dài cảm giác no, nhưng chỉ cung cấp lượng calo thấp, tăng cường sức khỏe đường ruột và góp phần kiểm soát cân nặng.

Nhờ hàm lượng tinh bột kháng và chất xơ cao, chuối xanh có chỉ số đường huyết (GI) tương đối thấp, dao động từ 48-54 tùy thuộc vào độ chín. Điều này giúp tinh bột chuối xanh có tác dụng hỗ trợ kiểm soát đường huyết và phòng ngừa béo phì.

Việc sử dụng chuối xanh làm nguyên liệu để phát triển các sản phẩm giàu tinh bột và tinh bột kháng không chỉ giúp gia tăng giá trị kinh tế cho loại quả này mà còn góp phần giảm thiểu tổn thất do các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn thương mại. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển công nghệ chế biến sâu các sản phẩm từ chuối xanh, mở rộng ứng dụng của chuối xanh trong sản xuất thực phẩm chức năng và dinh dưỡng.

Đọc thêm bài viết liên quan: Phương pháp xác định hàm lượng tinh bột kháng AOAC 2002.02

3. Quy trình thu nhận tinh bột kháng chuối xanh

Việc thu nhận tinh bột từ chuối xanh đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hàm lượng tinh bột kháng (RS) và mở rộng khả năng ứng dụng của nguyên liệu, thay vì chỉ sử dụng bột chuối thô.

Hiệu suất chiết tách tinh bột kháng từ chuối xanh chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: độ chín của nguyên liệu chuối, điều kiện xử lý, phương pháp tách, công nghệ sấy và các bước tinh chế. Dưới đây là mô tả chi tiết các công đoạn quan trọng của quy trình thu nhận tinh bột chuối xanh kháng tiêu hóa.

3.1. Xử lý chuối xanh (Green banana pretreatment)

Chuối xanh giữ nguyên vỏ hoặc tách vỏ được rửa sạch và thái lát mỏng. Thêm nước với tỷ lệ 1:1 đến 5:1 và bổ sung axit citric hoặc axit ascorbic (0,1- 0,4% khối lượng) để ngăn chặn phản ứng nâu hóa do enzyme. Nghiền nát hỗn hợp bằng máy nghiền thu được huyền phù chuối nghiền.

3.2. Chiết xuất tinh bột chuối xanh (Extraction of green banana starch)

Thêm dung môi chiết kiềm hoặc axit vào phần thịt chuối xanh đã nghiền ở trên, khuấy đều và giữ trong 2 đến 6 giờ để tách tinh bột chuối xanh.

Trong đó, dung môi kiềm là dung dịch natri hydroxit, kali hydroxit hoặc canxi hydroxit có nồng độ từ 0,2-0,6% khối lượng. Dung môi axit là dung dịch natri hydro sunfit nồng độ 0,5-1,5% theo khối lượng.

3.3. Tách tinh bột chuối xanh thô (Separation of green banana crude starch)

Sử dụng rây lọc hỗn hợp sau quá trình chiết (3.2) để loại bỏ phần lớn bã và sợi xơ thô. Huyền phù tinh bột chuối xanh được lần lượt đi qua ba công đoạn rây, bao gồm:

• Rây sơ cấp 50-150 mesh
• Rây thứ cấp 200-250 mesh
• Rây thứ ba 300-400 mesh

Cuối cùng, thu được dung dịch sữa tinh bột chuối xanh. Để lắng và đổ gạn nước để thu tinh bột chuối xanh thô với độ ẩm 50-55%.

3.4. Rửa và tinh sạch tinh bột chuối xanh thô (Washing and refining green banana crude starch)

Tinh bột thô tiếp tục được tinh sạch bằng cách hòa lại với nước theo tỷ lệ 2:1 đến 3:1. Sử dụng phương pháp để lắng – đổ gạn hoặc sử dụng máy ly tâm để tách nước. Lặp lại đến khi huyền phù tinh bột đạt pH axit nhẹ đến trung tính và không còn tạp chất trên bề mặt lớp tinh bột lắng.

3.5. Khử nước và sấy khô (Dehydration and drying)

Tinh bột chuối xanh sau khi tinh sạch được sấy khô ở 45℃, nghiền thành bột mịn và lọc qua rây 120 mesh để thu sản phẩm cuối cùng. Độ ẩm tinh bột đạt ≤ 13%.

Hiệu suất của quy trình tách tinh bột chuối xanh thường dao động trong khoảng 6-10% tùy thuộc vào giống chuối và quy mô triển khai.

4. Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột chuối xanh

Một số chỉ tiêu chất lượng sau đây có thể được tham khảo để áp dụng cho tinh bột chuối xanh kháng tiêu hóa ứng dụng trong công nghệ thực phẩm:

Chỉ tiêu cảm quan	(Dựa trên TCVN 10546:2014)
Màu sắc	Có màu trắng ngà tự nhiên
Mùi	Đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ
Trạng thái	Dạng bột khô, mịn, không bị vón cục, không bị mốc, không có tạp chất nhìn thấy bằng mắt thường, bao gồm cả côn trùng sống và xác côn trùng
Các chỉ tiêu lý – hóa
Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn	13
Hàm lượng tinh bột, % khối lượng, không nhỏ hơn	85
Hàm lượng tinh bột kháng, % khối lượng	65 – 98%
Hàm lượng tro tổng số, % khối lượng, không lớn hơn	0,2
Hàm lượng chất xơ, % khối lượng, không lớn hơn	0,2
Trị số pH của huyền phù tinh bột 10 % (khối lượng/thể tích) trong nước	từ 5,0 đến 7,0
Cỡ hạt, % lọt qua rây cỡ lỗ 150 mm, không nhỏ hơn	95
Hàm lượng lưu huỳnh dioxit (SO2), mg/kg, không lớn hơn	50

5. Các câu hỏi thường gặp (FAQs)

TỪ VỰNG TIẾNG ANH CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

• Resistant starch: Tinh bột kháng tiêu hóa, tinh bột kháng, tinh bột bền
• Green banana starch: Tinh bột chuối xanh
• Green banana flour: Bột chuối xanh thô
• Green banana pulp: Thịt chuối xanh
• Green banana peel: Vỏ chuối xanh
• Cutting and Macerating: Cắt và nghiền
• Starch extraction: Tách/ Thu hồi tinh bột