Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:151

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm" nghiên cứu khảo sát hàm lượng lycopen trong một số giống cà chua trồng ở Việt nam ở các độ chín khác nhau để lựa chọn giống cà chua và độ chín thích hợp làm nguyên liệu sản xuất bột cà chua giầu lycopen; xây dựng qui trình công nghệ sản xuất bột cà chua giầu lycopen và xác định chất lượng của sản phẩm; đánh giá hiệu quả của bột cà chua giầu lycopen đối với phòng chống rối loạn lipid máu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------------- NGUYỄN THỊ HỒNG MINH Đề tài NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SẢN PHẨM GIẦU LYCOPEN TỪ QUẢ CÀ CHUA VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHÒNG CHỐNG RỐI LOẠN LIPID MÁU CỦA SẢN PHẨM Chuyên nghành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống Mã số: 62.54.02.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS Hà Duyên Tư 2. PGS.TS Nguyễn Thị Lâm Hà nội 2012
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình của riêng tôi. Các số liệu công bố trong luận án này là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học với sự đồng ý của đồng tác giả, phần còn lại chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào Tác giả luận án Nguyễn Thị Hồng Minh
ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện nghiên cứu này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và hỗ trợ của các thầy cô, đồng nghiệp, các cơ quan, bạn bè và người thân trong gia đình. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến GS.TS. Hà Duyên Tư và PGS.TS. Nguyễn Thị Lâm đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án. Tôi xin cảm ơn các giảng viên Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là các giảng viên bộ môn Quản lý chất lượng, Viện Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm, các đồng nghiệp Viện Dinh dưỡng, cùng các cán bộ phòng quân y Bộ tư lệnh Bộ đội biên phòng đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận án.
iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 5 1.1. LYCOPEN VÀ VAI TRÒ SINH HỌC ........................................................ 5 1.1.1. Cấu trúc và đặc tính sinh học của lycopen .............................................. 5 1.1.2. Hấp thu và phân phối lycopen trong cơ thể ............................................ 9 1.1.3. Vai trò của lycopen đối với sức khỏe của con người .............................. 11 1.1.3.1. Vai trò của lycopen với rối loạn lipid máu và bệnh tim mạch ..... 12 1.1.3.2. Vai trò của lycopen với bệnh ung thư .......................................... 14 1.1.3.3. Vai trò của lycopen trong phòng ngừa một số bệnh khác ........... 15 1.1.4. Khuyến nghị về liều sử dụng lycopen ..................................................... 16 1.2. HÀM LƯỢNG LYCOPEN TRONG KHẨU PHẦN CỦA NGƯỜI VIỆT NAM VÀ TRONG MỘT SỐ LOẠI QUẢ GIẦU LYCOPEN ĐƯỢC TRỒNG Ở VIỆT NAM ............................................................................................... 16 1.2.1. Hàm lượng lycopen trong khẩu phần của người Việt Nam .................... 16 1.2.2. Giới thiệu về một số loại quả giầu lycopen được trồng ở Việt Nam ...... 17 1.2.2.1. Gấc ............................................................................................... 17 1.2.2.2. Dưa hấu ........................................................................................ 18 1.2.2.3. Đu đủ ............................................................................................ 18 1.2.2.4. Cà chua ........................................................................................ 18 1.3. CÀ CHUA: SẢN XUẤT, TIÊU THỤ, ĐẶC TÍNH VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG ........................................................................................................ 19 1.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua trên thế giới và Việt Nam .......... 19 1.3.1.1. Trên thế giới ................................................................................. 19 1.3.1.2. Ở Việt Nam ................................................................................... 20 1.3.2. Đặc điểm của quả cà chua ....................................................................... 21 1.3.3. Độ chín của quả cà chua.......................................................................... 22 1.3.4. Lycopen trong quả cà chua và các sản phẩm chế biến từ cà chua .......... 23 1.3.5. Các giống cà chua ................................................................................... 26 1.3.6. Một số sản phẩm cà chua chế biến .......................................................... 28 1.4. GIỚI THIỆU QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ CHUA .......................... 29 1.4.1. Quá trình chần ......................................................................................... 30 1.4.2. Quá trình sấy ........................................................................................... 31 1.4.2.1. Sấy bằng máy sấy tang trống (trục lăn)....................................... 31 1.4.2.2. Sấy bằng máy sấy chân không ..................................................... 31
iv 1.4.2.3. Sấy bằng máy sấy phun ................................................................ 32 1.5. MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ CHUA ........................................................................................................... 32 1.5.1. Ảnh hưởng của chế độ chần .................................................................... 32 1.5.2. Ảnh hưởng của quá trình sấy phun ......................................................... 33 1.5.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô của dịch trước sấy phun ......... 33 1.5.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí sấy ........................................ 34 1.5.2.3. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu .......................................... 34 1.6. TÌNH HÌNH RỐI LOẠN DINH DƯỠNG LIPID, HỘI CHỨNG CHUYỂN HÓA VÀ CÁC BIỆN PHÁP CAN THIỆP .................................................. 35 1.6.1. Tình hình thừa cân béo phì trên thế giới và ở Việt Nam ........................... 35 1.6.1.1. Trên thế giới ................................................................................. 35 1.6.1.2. Ở Việt Nam ................................................................................... 36 1.6.2. Tình hình rối loạn dinh dưỡng lipid, hội chứng chuyển hóa trên thế giới và ở Việt Nam .................................................................................................... 37 1.6.2.1. Trên thế giới ................................................................................. 37 1.6.2.2. Ở Việt Nam ................................................................................... 37 1.6.3. Các biện pháp can thiệp giảm tình trạng rối loạn lipid máu ...................... 38 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 42 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ....................................... 42 2.1.1. Nguyên liệu ............................................................................................. 42 2.1.1.1. Nguyên liệu chính ........................................................................... 42 2.1.1.2. Nguyên liệu phụ .............................................................................. 42 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu.................................................................................. 42 2.1.2.1. Thiết bị phòng thí nghiệm ............................................................... 42 2.1.2.2. Thiết bị sản xuất thử nghiệm ........................................................... 42 2.1.3. Phương pháp chần ................................................................................... 43 2.1.4. Phương pháp chà ..................................................................................... 43 2.1.5. Phương pháp sấy ..................................................................................... 43 2.1.6. Xác định hiệu suất thu hồi sản phẩm ...................................................... 43 2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .................................................................... 43 2.2.1. Phương pháp hóa lý ................................................................................ 43 2.2.1.1. Xác định độ cứng của quả .............................................................. 43 2.2.1.2. Xác định hàm lượng chất khô hòa tan ............................................ 43 2.2.1.3. Xác định hàm lượng lycopen .......................................................... 44
v 2.2.1.4. Xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật .................................. 44 2.2.2. Phương pháp hóa sinh ............................................................................. 45 2.2.2.1. Định lượng cholesterol toàn phần .................................................. 45 2.2.2.2. Định lượng triglycerid .................................................................... 45 2.2.2.3. Định lượng HDL-C huyết thanh ..................................................... 45 2.2.2.4. Xác định hoạt tính chống oxy hóa - ức chế gốc tự do DPPH ......... 46 2.2.3. Phương pháp vi sinh ................................................................................ 46 2.2.3.1. Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí .............................................. 46 2.2.3.2. Xác định tổng số coliforms ............................................................. 46 2.2.3.3. Xác định tổng số E. coli .................................................................. 46 2.2.3.4. Xác định B.cereus ........................................................................... 47 2.2.3.5. Xác định Cl. perfringens ................................................................. 47 2.2.3.6. Xác định tổng số bào tử nấm men-nấm mốc ................................... 47 2.2.4. Phương pháp đánh giá cảm quan ............................................................ 47 2.2.5. Phương pháp toán học ............................................................................. 48 2.2.5.1. Qui hoạch thực nghiệm ................................................................... 48 2.2.5.2. Phân tích số liệu.............................................................................. 50 2.3. PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG .......................................... 50 2.3.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 50 2.3.1.1. Đối tượng nghiên cứu cắt ngang .................................................... 50 2.3.1.2. Đối tượng nghiên cứu thử nghiệm .................................................. 50 2.3.2. Thiết kế nghiên cứu ................................................................................ 51 2.3.3. Cỡ mẫu .................................................................................................... 52 2.3.3.1. Cỡ mẫu nghiên cứu thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu ................................................................................................. 52 2.3.3.2. Cỡ mẫu nghiên cứu thử nghiệm ...................................................... 52 2.3.4. Chọn mẫu ................................................................................................ 53 2.3.4.1. Chọn mẫu nghiên cứu thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu ........................................................................................ 53 2.3.4.2. Chọn mẫu nghiên cứu thử nghiệm .................................................. 53 2.3.5. Các biến số và chỉ tiêu cần thu thập ........................................................ 55 2.3.5.1. Đánh giá thực trạng thể lực và dinh dưỡng ................................... 55 2.3.5.2. Đánh giá rối loạn lipid máu............................................................ 56 2.3.6. Tổ chức thử nghiệm ................................................................................ 56 2.3.6.1. Sản phẩm thử nghiệm...................................................................... 56 2.3.6.2. Tổ chức phân phối sản phẩm, thu thập số liệu và theo dõi ............ 57
vi 2.3.7. Đánh giá hiệu quả thử nghiệm ................................................................ 58 2.3.7.1. Phân tích số liệu.............................................................................. 58 2.3.7.2. Hiệu quả thử nghiệm ....................................................................... 58 2.3.8. Đạo đức nghiên cứu thử nghiệm ............................................................. 58 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ....................... 60 3.1. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU CÀ CHUA ........................ 60 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn giống cà chua giàu lycopen .................................. 60 3.1.1.1. Đặc điểm ngoại hình và chỉ tiêu cơ lý ............................................ 60 3.1.1.2. Hàm lượng lycopen trong các giống cà chua ................................. 61 3.1.2. Nghiên cứu xác định độ chín chế biến và độ chín thu hoạch của quả cà chua ......................................................................................................... 63 3.1.2.1. Xác định độ chín chế biến ............................................................... 63 3.1.2.2. Xác định độ chín thu hoạch ............................................................ 64 3.2. XÂY DỰNG QUI TRÌNH SẢN XUẤT BỘT CÀ CHUA GIẦU LYCOPEN .................................................................................................... 66 3.2.1. Xây dựng qui trình chần cà chua ............................................................. 66 3.2.1.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần quả cà chua... 67 3.2.1.2. Tối ưu hóa quá trình chần quả cà chua .......................................... 70 3.2.2. Xây dựng qui trình sấy phun sản xuất bột cà chua ................................. 74 3.2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun................. 74 3.2.2.2. Tối ưu hóa quá trình sấy phun tạo bột cà chua giầu lycopen ........ 79 3.2.3. Đánh giá kết quả sản xuất bột cà chua trong phòng thí nghiệm ............. 86 3.2.4. Đánh giá kết quả sản xuất thử nghiệm bột cà chua ................................. 87 3.2.5. Qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen ........................................... 88 3.2.6. Chất lượng bột cà chua ............................................................................ 90 3.2.6.1. Chất lượng bột cà chua ngay sau sản xuất .................................... 90 3.2.6.2. Theo dõi chất lượng bột cà chua theo thời gian bảo quản ............. 95 3.2.7. Sơ bộ tính toán giá thành bột cà chua giầu lycopen ................................ 97 3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘT CÀ CHUA GIẦU LYCOPEN TRÊN ĐỐI TƯỢNG BỊ RỐI LOẠN LIPID MÁU ...................................... 98 3.3.1. Đặc điểm thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu .................. 98 3.3.1.1. Phân bố đối tượng nghiên cứu theo tuổi và giới ............................ 98 3.3.1.2. Thực trạng thừa cân béo phì của sĩ quan ....................................... 98 3.3.1.3. Tình trạng rối loạn lipid máu của sĩ quan ...................................... 99 3.3.2. Hiệu quả sử dụng bột cà chua giầu lycopen tới tình trạng rối loạn lipid máu .......................................................................................................... 102
vii 3.3.2.1. Tình trạng lipid máu và lycopen trong huyết thanh của các đối tượng được lựa chọn nghiên cứu thử nghiệm ........................................... 102 3.3.2.2. Hiệu quả sử dụng sản phẩm giầu lycopen đối với các chỉ số lipid và lycopen trong huyết thanh ............................................................... 103 3.3.2.3. Hiệu quả thử nghiệm đối với một số yếu tố liên quan khác............ 108 3.3.3. Bàn luận................................................................................................... 110 3.3.3.1. Đặc điểm thực trạng thừa cân béo phì và rối loạn lipid máu ........ 110 3.3.3.2. Hiệu quả sử dụng sản phẩm giầu lycopen tới tình trạng rối loạn lipid máu ......................................................................................... 113 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 118 KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 120 Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến nội dung của luận án ........... 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 122 PHỤ LỤC .............................................................................................................. 134
viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BMI Body Mass Index (Chỉ số khối cơ thể) CVD Cardiovascular Disease (Bệnh tim mạch) ADB Asian Development Bank (Ngân hàng phát triển châu Á) AOAC Association of Official Analytical Chemists (Hiệp hội các nhà hóa phân tích chính thống) CFU Colony-forming unit (Số lượng đơn vị khuẩn lạc) DHA Docosahexaenoic acid DNA Deoxyribo Nucleic Acid DPPH 1,1 -diphenyl-2-picrylhydrazyl EPA Eicosapentaenoic acid GC-ECD Gas-Chromatograph-Electron Capture Detector HDL-C High Density Lipoprotein Cholesterol (Lipoprotein có tỷ trọng cao) HPLC High performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng cao áp) IDI International Diabetes Institute (Viện nghiên cứu đái tháo đường quốc tế) LDL-C Low Density Lipoprotein Cholesterol (Lipoprotein có mật độ thấp) MPN Most probable number (Số có xác suất cao nhất) NCEP ATP National Cholesterol Education Program, Adult Treatment III Panel III (Chương trình giáo dục Cholesterol của Mỹ, kênh điều trị cho người trưởng thành) PDA Photo Diode Array (Mạng quang hóa) ROS Reactive oxygen species (Dạng oxy hoạt động) TB NM-NM Tế bào nấm men nấm mốc TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VLDL Very Low Density Lipoprotein (Lipoprotein có mật độ rất thấp) WHO World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới) WPRO World Health Organization Western Pacific Region (Tổ chức Y tế
ix DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1. Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid .......................................... 7 1.2. Hàm lượng lycopen trong một số bộ phận của cơ thể người ................. 11 1.3. Hàm lượng lycopen trong một số loại quả .............................................. 17 1.4. Thành phần dinh dưỡng trong 100 g phần ăn được của quả cà chua ...... 24 1.5 Hàm lượng lycopen trong cà chua và một số sản phẩm chế biến từ cà chua ..................................................................................................... 24 1.6. Ảnh hưởng của thời gian nấu tới hàm lượng lycopen trong cà chua ...... 25 2.1. Tiêu chuẩn chất lượng đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79............ 48 2.2. Đánh giá tình trạng dinh dưỡng theo BMI ............................................. 55 3.1. Đặc điểm ngoại hình và một số chỉ tiêu cơ lý ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà chua ............................................................................... 61 3.2. Hàm lượng lycopen ở thời kỳ chín đỏ của một số giống cà chua .......... 62 3.3. Hàm lượng lycopen của giống cà chua Savior ở các độ chín ................ 64 3.4. Ảnh hưởng của thời kỳ thu hoạch tới hàm lượng lycopen...................... 65 3.5. Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chần.............. 70 3.6. Các thí nghiệm tiến hành và kết quả chần cà chua ................................. 71 3.7. Kết quả phân tích hồi qui – hiệu suất thu hồi (Y) của quá trình chần..... 72 3.8. Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun dịch cà chua ........................................................................................................... 80 3.9. Các thí nghiệm tiến hành và kết quả sấy phun.......................................... 81 3.10. Kết quả phân tích hồi qui – hiệu suất thu hồi (Y1) của quá trình sấy phun ......................................................................................................... 82 3.11. Kết quả phân tích hồi qui – hàm lượng lycopen (Y2) của quá trình sấy phun................................................................................................... 83 3.12. Hàm lượng lycopen và hiệu suất thu hồi bột cà chua sản xuất ở phòng thí nghiệm ................................................................................................ 87 3.13. Hàm lượng lycopen và hiệu suất thu hồi bột cà chua sản xuất thử nghiệm ..................................................................................................... 88 3.14. Một số chỉ tiêu hóa lý của bột cà chua ................................................... 90 3.15. Hoạt tính chống oxy hóa của bột cà chua .............................................. 92 3.16. Một số chỉ tiêu vi sinh của bột cà chua .................................................. 92 3.17. Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong bột cà chua ................................. 94
x 3.18. Kết quả đánh giá cảm quan bột cà chua được pha trong nước ............... 95 3.19. Chất lượng bột cà chua theo thời gian bảo quản ..................................... 96 3.20. Kết quả đánh giá cảm quan bột cà chua được pha trong nước theo thời gian bảo quản ................................................................................... 96 3.21. Sơ bộ tính toán giá thành cho 1kg bột cà chua........................................ 97 3.22. Phân bố đối tượng nghiên cứu theo tuổi và giới ..................................... 98 3.23. Tình trạng BMI của đối tượng nghiên cứu.............................................. 99 3.24. Nồng độ các chỉ số lipid máu theo tuổi và giới....................................... 100 3.25. Mối liên quan giữa chỉ số BMI và các chỉ số lipit máu .......................... 101 3.26. Chỉ số lipid và lycopen trong huyết thanh của ba nhóm trước thử nghiệm (T 0) ............................................................................................. 103 3.27. Thay đổi chỉ số cholesterol toàn phần (mmol/l) trước và sau thử nghiệm .. 104 3.28. Thay đổi chỉ số triglycerid (mmol/l) trước và sau thử nghiệm .............. 104 3.29. Thay đổi chỉ số HDL-C (mmol/l) trước và sau thử nghiệm.................... 105 3.30. Thay đổi chỉ số LDL-C (mmol/l) trước và sau thử nghiệm .................... 106 3.31. Thay đổi chỉ số lycopen trong huyết thanh (µmol/l) trước và sau thử nghiệm ..................................................................................................... 106 3.32. Hiệu quả thử nghiệm sản phẩm giầu lycopen ......................................... 107 3.33. Thay đổi các chỉ số nhân trắc, huyết áp ba nhóm nghiên cứu trước và sau thử nghiệm.................................................................................... 108 3.34. So sánh mức tiêu thụ lương thực thực phẩm giữa các nhóm trước và sau thử nghiệm.................................................................................... 109
xi DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1. Cấu trúc phân tử của lycopen.................................................................. 5 1.2. Các dạng đồng phân all-trans và cis của lycopen ................................... 6 1.3. Sắc ký đồ của các đồng phân cis và all-trans lycopen trong cà chua tươi, nước sốt cà chua, huyết thanh và tuyến tiền liệt ..................................... 9 1.4 Hấp thu lycopen trong đường ruột .......................................................... 10 1.5. Sản lượng cà chua trên thế giới (2005 – 2009) ...................................... 20 1.6. Qui trình sản xuất bột cà chua................................................................. 30 2. Qui trình triển khai nghiên cứu thử nghiệm............................................ 54 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần tới hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen trong dịch quả ........................................................................................... 67 3.2. Ảnh hưởng của thời gian chần đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen của dịch quả ............................................................................... 69 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ chần và thời gian chần đến hiệu suất thu hồi dịch quả .................................................................................................. 73 3.4. Bề mặt đáp ứng của hiệu suất thu hồi dịch quả....................................... 73 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen trong bột cà chua. .................................................... 75 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí sấy đến hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen trong bột cà chua ............................................................. 77 3.7. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hiệu suất thu hồi và chất lượng trong bột cà chua ........................................................................... 78 3.8. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thu hồi bột cà chua ................. 83 3.9. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng lycopen trong bột cà chua ... 84 3.10. Bề mặt đáp ứng hiệu suất thu hồi và hàm lượng lycopen trong bột cà chua thu được .......................................................................................... 85 3.11. Mức độ đáp ứng mong đợi – sấy phun dịch cà chua............................... 86 3.12. Qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen .......................................... 89 3.13. Sắc ký đồ hàm lượng lycopen trong bột cà chua ................................... 91
xii 3.14. Sắc ký đồ chuẩn lycopen ........................................................................ 91 3.15. Sắc ký đồ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong bột cà chua ............ 93 3.16. Sắc ký đồ chuẩn hóa chất bảo vệ thực vật.............................................. 93
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Tình trạng rối loạn dinh dưỡng-lipid được các nhà nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm, xem đây là một vấn đề quan trọng của sức khoẻ cộng đồng ở mọi quốc gia trên thế giới và là biểu hiện mà Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) gọi là “Hội chứng Thế giới mới˝ [163]. Biểu hiện dễ nhận thấy của rối loạn dinh dưỡng-lipid là tình trạng thừa cân-béo phì. Béo phì được biết đến như là một vấn đề sức khoẻ cộng đồng quan trọng không chỉ ở những nước phát triển mà thậm chí còn ở cả các nước đang phát triển [162]. Ở người trưởng thành, thừa cân béo phì thường dễ đi kèm với các rối loạn lipid máu, hội chứng chuyển hoá, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh mạn tính không lây như đái tháo đường, bệnh tim mạch, tăng huyết áp và một số bệnh ung thư. Tổ chức Y tế Thế giới đã lên tiếng cảnh báo về gánh nặng của các bệnh mạn tính không lây trong thế kỷ XXI nhất là bệnh tim mạch và đái tháo đường. Người ta ước tính rằng hiện nay 60% nguyên nhân tử vong là do các bệnh mạn tính gây nên và tới năm 2020 số ca tử vong do các bệnh mạn tính sẽ chiếm gần 3/4 tổng số ca tử vong trên toàn thế giới. Nguy cơ của các bệnh mạn tính không chỉ có ở các nước phát triển mà nó còn là một thách thức lớn đối với các nước đang phát triển [69], [123], [124]. Có thể nói tình trạng dinh dưỡng - lipid là chỉ điểm dịch tễ học quan trọng đối với các bệnh mạn tính không lây liên quan dinh dưỡng. Rối loạn dinh dưỡng lipid là hậu quả của nhiều nguyên nhân kết hợp, trong đó một số nguyên nhân khó có thể điều chỉnh như yếu tố di truyền, gia đình, môi trường..., tuy nhiên, dinh dưỡng đóng một vai trò đáng kể và dinh dưỡng hợp lý góp phần quan trọng trong dự phòng các rối loạn dinh dưỡng lipid [66]. Các chất chống oxy hóa có liên quan chặt chẽ với bệnh mạn tính trong đó có bệnh rối loạn lipid máu. Các nhà khoa học đã tìm thấy vai trò quan trọng của các chất chống oxy hóa mạnh trong tự nhiên như vitamin C, E, beta-caroten, đặc biệt là lycopen, giúp cơ thể con người chống lại các tác nhân oxy hóa có hại cho cơ thể –
2 nguyên nhân gây ra nhiều bệnh mạn tính nguy hiểm như bệnh tim mạch, cao huyết áp, ung thư…. Cơ chế chung của các chất chống oxy hóa là tác dụng ức chế oxy hóa low density lipoprotein – cholesterol (LDL-C). Lycopen - một chất thuộc họ carotenoid, có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Cholesterol bị oxy hóa bởi các gốc tự do và lắng lại thành các mảng cứng và làm hẹp động mạch. Với hoạt tính chống oxy hóa mạnh, lycopen có thể ngăn ngừa LDL-C khỏi bị oxy hóa vì vậy nó đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch và rối loạn lipid máu [107]. Với mục đích tạo ra sản phẩm giầu chất chống oxy hóa - lycopen từ quả cà chua trồng ở Việt Nam sử dụng phòng chống rối loạn lipid máu chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sản xuất sản phẩm giầu lycopen từ quả cà chua và đánh giá hiệu quả phòng chống rối loạn lipid máu của sản phẩm” 2. Mục tiêu nghiên cứu 1. Khảo sát hàm lượng lycopen trong một số giống cà chua trồng ở Việt nam ở các độ chín khác nhau để lựa chọn giống cà chua và độ chín thích hợp làm nguyên liệu sản xuất bột cà chua giầu lycopen. 2. Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất bột cà chua giầu lycopen và xác định chất lượng của sản phẩm. 3. Đánh giá hiệu quả của bột cà chua giầu lycopen đối với phòng chống rối loạn lipid máu. 3. Nội dung nghiên cứu − Khảo sát lựa chọn giống cà chua trồng ở Việt nam giầu chất chống oxy hóa – lycopen và xác định độ chín của quả có hàm lượng lycopen cao nhất làm nguyên liệu để sản xuất bột cà chua giầu lycopen. − Xây dựng qui trình sản xuất bột cà chua giầu lycopen từ giống cà chua có độ chín thích hợp đã được lựa chọn. − Xác định chất lượng bột cà chua giầu lycopen được sản xuất.
3 − Xác định tình trạng dinh dưỡng: thừa cân – béo phì và rối loạn lipid máu ở các đối tượng nghiên cứu. − Đánh giá hiệu quả sử dụng bột cà chua giầu lycopen đối với việc phòng chống rối loạn lipid máu qua sự thay đổi một số chỉ tiêu lipid máu của các đối tượng sử dụng sản phẩm. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 4.1. Ý nghĩa khoa học - Đã tìm ra được mối tương quan giữa hàm lượng lycopen trong quả cà chua với giống cây trồng và độ chín của quả để có thể đưa ra được khuyến cáo trong việc lựa chọn giống cà chua làm thực phẩm giầu lycopen nhằm phát triển trong lĩnh vực trồng và chế biến cà chua. Đồng thời lựa chọn được độ chín thích hợp của quả cà chua để làm nguồn nguyên liệu khai thác lycopen. - Góp phần xây dựng và hoàn thiện qui trình công nghệ khai thác lycopen từ cà chua. - Xác định được vai trò của lycopen và xây dựng được giải pháp có hiệu quả trong việc phòng và chống bệnh rối loạn lipid máu. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Dựa vào kết quả khảo sát hàm lượng lycopen trong một số giống cà chua trồng phổ biến ở Việt Nam có thể giúp định hướng trồng giống cà chua giầu lycopen để phục vụ tiêu dùng và làm nguyên liệu sản xuất sản phẩm giầu lycopen giúp phòng ngừa các bệnh mạn tính. - Bước đầu đã đưa ra được sơ đồ công nghệ để sản xuất chế phẩm giầu lycopen từ cà chua và dựa trên cơ sở này có thể hoàn thiện để xây dựng qui trình sản xuất chế phẩm ở qui mô công nghiệp để tạo ra một sản phẩm thực phẩm chức năng mới cho Việt Nam. - Kết quả nghiên cứu hiệu quả của sản phẩm giầu lycopen đối với dự phòng rối loạn lipid máu chính là cơ sở để mở rộng ứng dụng chế phẩm cà chua giầu
4 lycopen vào đời sống. Đồng thời cũng là một gợi ý cho người tiêu dùng có thể sử dụng chế phẩm giầu lycopen hàng ngày, giúp hỗ trợ điều trị rối loạn lipid máu và cải thiện tình trạng bệnh tật. - Các kết quả nghiên cứu của đề tài là một tài liệu tham khảo khoa học tốt và đầy đủ về hàm lượng lycopen của một số giống cà chua được trồng phổ biến ở Việt Nam, về thực trạng dinh dưỡng của các cán bộ sĩ quan, lợi ích của việc sử dụng các sản phẩm từ cà chua đối với dự phòng rối loạn lipid máu cho giảng dạy, nghiên cứu khoa học và cả cho sản xuất sau này. 5. Những điểm mới của luận án - Luận án là công trình nghiên cứu về vai trò của quả cà chua với tư cách là nguyên liệu giầu lycopen để làm nguyên liệu sản xuất chế phẩm lycopen dùng cho việc phòng chống rối loạn dinh dưỡng lipid, góp phần bảo vệ và nâng cao sức khỏe dự phòng các bệnh mạn tính. - Lần đầu tiên ở Việt Nam có nghiên cứu hệ thống về nguyên liệu, công nghệ sản xuất chế phẩm giầu lycopen từ cà chua, sử dụng chế phẩm thu được để phòng chống rối loạn dinh dưỡng lipid và đã thu được kết quả khả quan góp phần khẳng định lycopen trong cà chua là chất chống oxy hóa tốt.
5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. LYCOPEN VÀ VAI TRÒ SINH HỌC Lycopen là một chất hóa thực vật có màu đỏ sáng, thuộc họ carotenoid, có trong một số loại rau, quả, như cà chua, dưa hấu… Thực vật và vi sinh vật tự tổng hợp được lycopen nhưng động vật và con người thì không tự tổng hợp được [133]. Cà chua và các sản phẩm được chế biến từ cà chua được coi là nguồn lycopen quan trọng nhất trong chế độ ăn của con người. Lycopen không đơn thuần chỉ là một chất màu, nó còn là một chất chống oxy hóa nhờ khả năng làm vô hiệu các gốc tự do, đặc biệt là các oxy nguyên tử, do đó lycopen có tác dụng bảo vệ chống lại các bệnh ung thư, xơ vữa động mạch và các bệnh liên quan đến động mạch vành. Lycopen làm giảm sự oxy hóa LDL-C và giúp làm giảm mức cholesterol trong máu. 1.1.1. Cấu trúc và đặc tính sinh học của lycopen Hình 1.1. Cấu trúc phân tử của lycopen Lycopen là một tecpen được tập hợp từ 8 isoprene. Công thức phân tử của lycopen là C40H56 và có khối lượng phân tử là 536,88 dalton. Cấu trúc phân tử của lycopen là một chuỗi hydrocacbon mạch thẳng không bão hòa chứa 11 nối đôi liêp hợp và 2 nối đôi không liên hợp. Khác với các carotenoid khác hai vòng cacbon ở hai đầu mạch của lycopen không kín [90], [133].
6 Hình 1. 2. Các dạng đồng phân all-trans và cis của lycopen Vì cấu trúc của lycopen có các nối đôi nên lycopen có thể tồn tại ở cả hai dạng đồng phân cis và trans (hình 1.2). Lycopen ở dạng đồng phân all-trans là dạng đồng phân hình học chiếm ưu thế hơn được tìm thấy trong thực vật. Tuy nhiên, lycopen có thể bị đồng phân hóa do ánh sáng, năng lượng nhiệt và các phản ứng hóa học thành đồng phân dạng cis. Đồng phân dạng cis của lycopen cũng được tìm thấy trong tự nhiên, bao gồm dạng đồng phân 5-cis, 9-cis, 13-cis và 15-cis. Mặc dù đồng phân hình học dạng all-trans của lycopen chiếm ưu thế trong thực vật, nhưng trong huyết thanh người, đồng phân dạng cis của lycopen chiếm 50% [74]. Động vật ăn lycopen vào chủ yếu dạng đồng phân all-trans, nhưng trong huyết thanh và mô lycopen có ở dạng cis. Kết quả tương tự đã được tìm thấy trong huyết thanh người. Lycopen trong các thực phẩm chế biến chủ yếu ở dạng đồng phân cis [74], [147].
7 Lycopen là một chất hòa tan trong chất béo và không hòa tan trong nước. Lycopen được biết nhiều như là một chất chống oxy hóa. Cả hai cơ chế oxy hóa và không oxy hóa đều liên quan đến hoạt tính bảo vệ sinh học của nó. Do cấu trúc của lycopen thiếu vòng beta-ionone nên nó không thể tạo nên vitamin A và tác dụng sinh học của nó trong cơ thể người có cơ chế khác với vitamin A. Do vậy, khác với beta-caroten, lycopen không có hoạt tính của vitamin A, nó không phải là tiền tố của vitamin A [59], [133]. Với công thức cấu tạo của lycopen cho phép nó khử hoạt tính của các gốc tự do. Do các gốc tự do là các phân tử không cân bằng điện hóa, chúng có khả năng phản ứng cao với các thành phần tế bào và gây ra sự phá hủy thường xuyên. Các oxy nguyên tử là dạng hoạt động nhất. Các chất hóa học không tốt này được tạo nên trong tự nhiên như là sản phẩm phụ của quá trình oxy hóa trao đổi chất của các tế bào. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng lycopen có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất trong số các carotenoid [59], [70]. Bảng 1.1. Hệ số chống oxy hóa của một số carotenoid [70] Carotenoid Hệ số chống oxy hóa Lycopen 31 γ-caroten 25 Astaxanthin 24 Canthaxanthin 21 α-caroten 19 β-caroten 14 Zeaxanthin 10 Lutein 8 Lycopen có khả năng vô hiệu hóa oxy nguyên tử, “bẫy” gốc tự do peroxyl, ức chế oxy hóa DNA, ức chế peroxyt hóa lipid và trong một vài nghiên cứu cho