Hiện nay, thanh long ruột đỏ không chỉ thu hoạch trái tươi mà các sản phẩm khác chế biến từ thanh long cũng rất được ưa chuộng. Các sản phẩm chế biến từ thanh long ruột đỏ ở Việt Nam là nước giải khát dạng sirô không ga, rượu vang, thạch, nước ép, kẹo dẻo… Việc tiêu thụ thanh long ở dạng tươi hay đã qua chế biến tạo ra một lượng lớn chất thải vỏ quả chứa một số thành phần có lợi.

Theo một số nghiên cứu, vỏ và thịt quả thanh long ruột đỏ đều có chứa một lượng đáng kể các chất polysaccharide nhầy, đặc biệt là pectin, chúng có thể được coi là nguồn tiềm năng thiết thực để trích pectin. Pectin được sử dụng trong một số thực phẩm, như chất tạo gel, chất ổn định, chất tạo kết cấu, chất làm đặc, chất kết dính và chất nhũ hóa. Bên cạnh đó, thanh long ruột đỏ còn chứa một lượng đáng kể betalains, đóng vai trò chất tạo màu đỏ tím trong thịt và vỏ quả. Tuy nhiên, betalains dễ bị phân hủy cũng như bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài. Do đó, xu thế nghiên cứu hiện nay là tìm kiếm các giải pháp làm bền betalains bằng cách sử dụng công nghệ vi bao nhằm giúp betalains giữ màu tốt, bảo toàn các hoạt tính sinh học và bảo quản được lâu trong điều kiện thường.

Với đề tài nêu trên, nhóm tác giả tiếp cận nghiên cứu làm bền màu betalains được trích từ vỏ thanh long ruột đỏ bằng các lớp phủ ma trận cellulose vi tinh thể và pectin với pectin được thu hồi từ vỏ thanh long ruột đỏ. Cụ thể, nhiệm vụ nghiên cứu tập trung giải quyết các nội dung như trích pectin và betalains từ vỏ thanh long ruột đỏ; làm bền betalain bằng công nghệ vi bao, dùng sấy thăng hoa và vật liệu vi bao là các lớp phủ ma trận: cellulose vi tinh thể, pectin thu hồi từ vỏ thanh long và hỗn hợp cellulose-pectin; kiểm tra các đặc tính của betalains vi bao; khảo sát độ bền của bột betalain vi bao dưới các điều kiện: sự gia nhiệt, pH 1-7, hoạt độ nước cao (0,898) và thấp (0,089), điều kiện lưu trữ khác nhau trong 30 ngày.

Kết quả cho thấy, chất màu betalains được trích từ vỏ thanh long ruột đỏ bằng dung môi ethanol 95% đạt hàm lượng cao nhất ở tỷ lệ vỏ:dung môi = 1:1 (w/w), nhiệt độ 45oC và thời gian trích 1 giờ. Hàm lượng betalain thu được là 2,09 ± 0,04mg trong 1g khối lượng vỏ khô, tương ứng 95,01% độ ẩm của vỏ, giá trị này khá cạnh tranh so với những nghiên cứu khác. Phương pháp này đơn giản, linh hoạt và thân thiện với môi trường (dung môi trích ethanol được thu hồi gần như hoàn toàn ở bước cô quay).

Quy trình tận dụng tiếp bã rắn của bước trích ethanol để thu hồi pectin đạt được hiệu suất cao lên đến 57% với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/40 (g/ml) ở nhiệt độ 85ºC trong thời gian 90 phút, với sự thay đổi nồng độ citric acid từ 0.1-1M thu được pectin có DE đa dạng từ 35 - 58%. Như vậy, phương pháp trích lần lượt betalains và pectin từ vỏ thanh long ruột đỏ giúp cải thiện tính ứng dụng của quy trình trích riêng lẻ betalains và pectin, đồng thời làm tăng giá trị của thanh long ruột đỏ, cung cấp một giải pháp sản xuất bền vững, góp phần giải quyết các vấn đề môi trường.

Nhằm tăng khả năng ứng dụng công nghiệp của betalain, đề tài đã tiến hành quá trình vi bao betalains bằng đa dạng các ma trận vi bao: cellulose vi tinh thể (MCC), pectin (thu hồi từ vỏ thanh long) và hỗn hợp 2 loại carbohydrate này, với kỹ thuật vi bao được áp dụng là sấy thăng hoa. Hiệu suất quá trình vi bao đạt được từ 60 - 98%. Thông qua kết quả đo đạc và khảo sát, có thể kết luận rằng kiểu ma trận, tỷ lệ betalains/lớp vỏ bao đều ảnh hưởng đến độ bền của betalains. Mặc dù vậy, tất cả các mẫu vi bao đều cải thiện độ bền đáng kể so với betalains không được vi bao.

Kết quả khảo sát cho thấy, độ bền của betalains vi bao bằng cellulose, pectin hay hỗn hợp cellulose và pectin đã được cải thiện trong các điều kiện khác nhau: pH 1-7, quá trình gia nhiệt trên 80oC, hoạt độ nước cao (0.898) và thấp (0.089), chế độ bảo quản khác nhau (tủ lạnh, tránh ẩm tránh sáng, tránh ẩm không cần tránh sáng, tự do trong không khí). Cụ thể, các mẫu betalains có độ ổn định vượt trội hơn có thể kể đến như mẫu Betalains-Cellulose (tỷ lệ 1:5) và mẫu Betalains-Cellulose-Pectin (tỷ lệ 1:6:4).

Như vậy, tiềm năng sử dụng cellulose như một hệ phân phối các hợp chất màu đã được chứng minh trong nghiên cứu này. Sự hữu ích của một hợp chất thực vật (cellulose) sẽ được kết hợp với sự hữu ích của các hợp chất thực vật khác (pectin) tạo ra chất phụ gia tạo màu, thúc đẩy phát triển và cải tiến các loại sản phẩm mới và sáng tạo hơn cho công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm.

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần thúc đẩy mở rộng xu hướng nghiên cứu công nghệ vi bao (encapsulation) bọc chất màu tự nhiên ứng dụng trong tạo màu các sản phẩm thực phẩm và mỹ phẩm. Người nông dân có thể hưởng lợi gián tiếp từ trái thanh long khi giá trị tận dụng vỏ quả thanh long ruột đỏ được nâng cao. Việc làm tăng độ bền cho betalain sẽ giúp tăng chất lượng và giá trị sử dụng của chất màu tự nhiên trong công nghiệp chế biến thực phẩm, mỹ phẩm, tăng chất lượng sản phẩm chế biến thực phẩm sử dụng chất màu này, đảm bảo sức khỏe và tạo lòng tin cho người tiêu dùng, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho các ngành này.