Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta (Annona squamosa L.) và ứng dụng trong thực phẩm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ thực phẩm "Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta (Annona squamosa L.) và ứng dụng trong thực phẩm" được nghiên cứu với mục tiêu: Xác định nhiệt độ sấy phù hợp để sấy vỏ mãng cầu ta vẫn giữ được hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa cao; Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh; Đánh giá tính an toàn và khả năng kháng viêm khớp dạng thấp ở chuột của dịch chiết vỏ mãng cầu ta.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta (Annona squamosa L.) và ứng dụng trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM NGUYỄN THỊ TRANG TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ VỎ MÃNG CẦU TA (ANNONA SQUAMOSA L.) VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9.54.01.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TP.HCM - 2023
Công trình được hoàn thành tại: - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM – 12 Nguyễn Văn Bảo, Quận Gò Vấp, TP.HCM. - Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM - Phường Linh Trung, TP. Thủ Đức, TP.HCM Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Tại Huân Phản biện 1: PGS.TS Phản biện 2: PGS.TS Phản biện 3: PGS.TS Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM Vào hồi ………. giờ ……….ngày…………tháng ……….. năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM - Thư viện Khoa học Tổng hợp TP.HCM
1 A. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Việc ứng dụng dịch chiết thô từ nguồn gốc thực vật có chứa các thành phần có hoạt tính sinh học trong chế biến thực phẩm hiện đang là một xu hướng trong nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam và Thế giới. Và nhiều nghiên cứu cho thấy, dịch chiết chứa polyphenol có tác dụng chống oxy hóa, ôi hóa trong bảo quản các sản phẩm thực phẩm nhằm kéo dài thời gian bảo quản. Ngoài ra, một số polyphenol có tác dụng kháng khuẩn, kháng mốc cao như flavonoid, tannin, phenolic acid, saponin, coumarin, stilbene. Tuy nhiên, hiệu quả bảo quản các hợp chất polyphenol phụ thuộc vào sự ổn định và tính khả dụng của các thành phần hóa học. Trong thực tế, nồng độ polyphenol sau trích ly khá cao và có hương vị cảm quan thấp. Do đó, polyphenol thường đề xuất sử dụng ở dạng bột sấy phun nâng cao tính tiện dụng sản phẩm và hạn chế được nhược điểm trên. Mãng cầu ta trong y học cổ truyền Việt Nam đã được sử dụng làm thuốc chống viêm, chữa lành vết thương, thuốc chống sốt rét, điều trị tiêu chảy và kiết lỵ. Hiện nay, vỏ mãng cầu được xem là phụ phẩm của ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm rượu vang, nước ép lên men, thịt quả đóng hộp. Vỏ mãng cầu có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, có khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn. Thành phần chính của vỏ mãng cầu ta gồm carbohydrate, protein, amino acid, glycosidice, alkaloid, flavonoid, phenolic, steroid, saponin, các chất béo và chất béo no. Nên tận dụng nguồn phụ phẩm vỏ mãng cầu để trích ly các hợp chất có giá trị ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm sẽ tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Việc lựa chọn phương pháp trích ly để thu nhận dịch chiết có hàm lượng polyphenol và hoạt tính sinh học cao phụ thuộc vào điều kiện kinh tế, dạng nguyên liệu, loại hợp chất polyphenol, bản chất dung môi …. Tuy nhiên, việc nghiên cứu trích ly và ứng dụng các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta trong công nghệ thực phẩm còn khá hạn chế. Do đó, nghiên cứu phương pháp trích ly các hợp chất polyphenol từ vỏ mãng cầu ta để đạt hiệu quả cao nhất và ứng dụng dịch chiết sau khi trích ly trong quá trình bảo quản, chế biến thực phẩm có ý nghĩa khoa học rất quan trọng và mang tính cấp thiết trong việc cung cấp thực phẩm an toàn. Vì những lý do trên, đề tài “Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học từ vỏ mãng cầu ta (Annonna squamosa L.) và ứng dụng trong thực phẩm” đã được thực hiện. 2. Mục tiêu Đề tài nghiên cứu các thông số tối ưu để trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong vỏ mãng cầu ta, từ đó đánh giá khả năng kháng khuẩn in vitro, kháng viêm khớp in vivo dạng thấp
2 ở chuột; đánh giá độc tính, ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng và xây dựng mô hình shelf-life dịch chiết, bột sấy phun. 2. Những đóng góp của luận án Đây là công trình nghiên cứu có tính hệ thống trên một đối tượng nguyên liệu mới là vỏ quả mãng cầu ta (Annona Squamosa L.) cụ thể như sau: • Xác đinh nhiệt độ sấy phù hợp để sấy vỏ mãng cầu ta vẫn giữ được hàm lượng polyphenol và hoạt tính kháng oxy hóa cao. • Tối ưu hóa điều kiện trích ly làm giàu hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa từ vỏ mãng cầu. • Đề tài đã vi bao sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu với chất mang gum arabic. • Xây dựng mô hình shelf-life dịch chiết, bột sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu. • Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh. • Đánh giá tính an toàn và khả năng kháng viêm khớp dạng thấp ở chuột của dịch chiết vỏ mãng cầu ta.. 4. Bố cục của luận án: Luận án có 121 trang, 32 bảng, 47 hình và 237 tài liệu tham khảo, bao gồm phần mở đầu; Chương 1: Tổng quan; Chương 2: Phương pháp nghiên cứu; Chương 3: Kết quả và thảo luận; Chương: kết luận và kiến nghị B. PHẦN NỘI DUNG 1. Tổng quan Phần tổng quan của luận án đã trình bày tóm tắt về: tổng quan polyphenol (phân loại, hoạt tính sinh học); tổng quan về giá trị dinh dưỡng, thành phần các hợp chất có hoạt tính sinh học và những nghiên cứu về mãng cầu ta; Các phương pháp trích ly và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học; tổng quan về sấy phun; ứng dụng dịch chiết giàu polyphenol trong bảo quản thực phẩm; xây dựng mô hình shelf -life để xác định hạn sử dụng sản phẩm; Hướng nghiên cứu và nội dung nghiên cứu của luận án. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Nguyên liệu Quả mãng cầu ta (Annona squamosa L.) được trồng tại núi Bà Đen tỉnh Tây Ninh, thu hoạch từ tháng 8 đến tháng 11. Quả chín được rửa sạch dưới vòi nước chảy, để ráo, tách vỏ. Tiến hành sấy nguyên liệu với các thông số như sau: chiều cao nguyên liệu trong khay sấy 5-10 mm, sấy ở 55 - 600C đến độ ẩm khoảng 12% đem nghiền (kích thước hạt có kích thước ≤ 0,5mm) và đóng gói chân không bằng túi PE và bảo quản ở nhiệt độ phòng trong bóng tối.
3 Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) trọng lượng 50-55 con/kg. Tôm được đựng trong hộp xốp với tỷ lệ tôm và đá là 1/2 (w/w) và được chuyển đến phòng thí nghiệm trong vòng 30 phút. Chuột nhắt trắng Swiss albino (23 - 25g), mua Viện Pasteur, Tp. HCM. Chuột được nuôi tại nhà động vật, vườn thực nghiệm Viện Công nghệ Sinh học – Thực phẩm, Tp. HCM, được duy trì ở nhiệt độ (29 ± 20C), độ ẩm tương đối (50 ± 10%), chu kỳ sáng/tối là 12giờ/12giờ (Han và ctv, 2019). Lồng nuôi chuột được làm bằng kính, kích thước 15cm x 30cm. Máng treo bằng inox móc vào thành lồng để đựng thức ăn và nước uống. Nước uống sạch chứa trong bình có vòi uống, sử dụng thức ăn viên nhân tạo dành cho động vật gặm nhấm. 2.2.Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu: 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (Đức); 6-hydroxy - 2, 5, 7, 8- tetramethylchroman-2- carboxylic acid (Trolox), (Đức); 2,2-azinobis (3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) (ABTS), (Mỹ); 2-thiobarbituric acid (TBAR ), (Đức); Pectinex Ultra SP-L (Đan mạch); Celluclast 1.5L (Đan mạch); Mueller-Hilton Agar (MHA), (Ấn Độ), Maltodextrin (DE 15-20), gum Arabic (Trung Quốc); Gentamycin 10 µg/mL (Việt Nam) và các hóa chất khác thỏa mãn điều kiện để sử dụng trong phân tích. 2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm
4 Vỏ mãng cầu Sấy (50, 60, 70, 800C, độ ẩm
5 2.3.1. Phần 1: Nghiên cứu điều kiện sấy và ảnh hưởng của phương pháp trích ly đến hàm lượng polyphenol (TPC) và hoạt tính kháng oxy hóa (TEAC) Nhiệt độ sấy và các phương pháp trích ly đã được nghiên cứu. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng hàm lượng TPC, TEAC của dịch chiết với các phương pháp trích ly khác nhau gồm: tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nồng độ dung môi, nhiệt độ, thời gian, nồng độ enzyme, công suất… Mục 1.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến TPC và TEAC nguyên liệu vỏ mãng cầu ta Mục 1.2: Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có hỗ trợ enzyme (pectinase/cellulase/ hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase). Mục 1.3: Trích ly vỏ mãng cầu ta bằng phương pháp khuấy từ. Mục 1.4: Trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có hỗ trợ vi sóng và tối ưu hóa quá trình trích ly. 2.3.2. Phần 2: Sấy phun dịch chiết vỏ mãng cầu ta với nồng độ chất mang khác nhau. - Mục 2.1: Tính chất hóa lý bột sấy phun vỏ mãng cầu ta với nồng độ chất mang khác nhau. - Mục 2.2: Xây dựng mô hình shelf–life dịch chiết và bột sấy phun dịch chiết vỏ quả mãng cầu. - Mục 2.3: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của dịch chiết, bột sấy phun vỏ mãng cầu ta. 2.3.3. Phần 3: Ứng dụng dịch chiết vỏ mãng cầu ta trong bảo quản tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) ở điều kiện lạnh (4±10C) Tôm thẻ chân trắng được nhúng màng chitosan 1,5% bổ sung polyphenol từ dịch chiết vỏ mãng cầu lần lượt là 100, 200, 300, 400mg GAE/L trong 10 phút, để ráo 20 phút ở bảo quản ở 40C tiến hành đánh giá chất lượng của tôm theo thời gian bảo quản với các chỉ số độ giảm khối lượng, chỉ số PV, TBARs, TVB-N, chỉ số màu sắc và cấu trúc. 2.3.4. Phần 4: Đánh giá tính an toàn và ứng dụng dịch chiết mãng cầu trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột Tác dụng độc bán mãn tính và ứng dụng dịch chiết trong phòng và điều trị viêm khớp dạng thấp được xác định bằng cách sử dụng phác đồ theo hướng dẫn 423 của OECD. Dựa vào các thông số khảo sát lâm sàng, tỷ lệ sống sót, phân tích huyết học, sinh hóa máu và đánh giá mô học. Mục 4.1: Đánh giá độc tính dịch chiết vỏ mãng cầu. Mục 4.2: Ứng dụng dịch chiết mãng cầu trong điều trị viêm khớp dạng thấp ở chuột. 2.4. Các phương pháp phân tích
6 Phân tích hóa học: xác định hàm lượng polyphenol, hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH, ABTS. Phân tích định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học: Tannin, Steroid, Terpenoids, Saponin, Anthocyanin, Coumarin Phân tích một số chỉ tiêu hóa lý tôm thẻ chân trắng: thay đổi khối lượng, pH, chỉ số oxy hóa lipid – peroxide (PV), tổng nitơ bay hơi TVB-N, các chất phản ứng acid thiobarbituric (TBARs), giá trị màu sắc của tôm thẻ chân trắng. Phân tích một số tính chất hóa lý của bột sấy phun từ vỏ mãng cầu ta: dung trọng, độ hút ẩm, chỉ số hòa tan trong nước (WSI), góc nghiêng tự nhiên (góc chảy), độ ẩm, độ màu, kích thước hạt bột. Thí nghiệm in vivo trên mô hình chuột: quan sát lâm sàng, tỷ lệ sống sót, phân tích huyết học, sinh hóa máu và đánh giá mô học. 2.5 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được thống kê và xử lý trên Excel. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần và lấy kết quả là giá trị trung bình. Sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion XV để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm và đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu phân tích. Phân tích phương sai ANOVA được sử dụng để xác định sự khác nhau giữa các mẫu là có ý nghĩa hay không. Xử lý số liệu thí nghiệm tối ưu hóa theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm kiểu thí nghiệm phối hợp có tâm (CCD) được bố trí bằng phần mềm JMP 14.2. Mối quan hệ giữa yếu tố khảo sát và chỉ tiêu theo dõi thể hiện dưới dạng bề mặt đáp ứng. Phương trình hồi quy bậc 2 được xây dựng để xác định ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát đến chỉ tiêu theo dõi. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến TPC và TEAC nguyên liệu vỏ mãng cầu ta Nhiệt độ sấy ảnh hưởng đến khả năng thoát hơi nước của nguyên liệu, cụ thể: nhiệt độ sấy 500C thời gian sấy kéo dài khoảng 10 giờ nhưng khi tăng nhiệt độ sấy 600C, 700C, 800C thì thời gian sấy từ 5,5 giờ đến 8 giờ.
7 Độ ẩm (%) 80 70 50℃ 60 60℃ 50 70℃ 80℃ 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12 Thời gian (giờ) Hình 3. 1 Biểu đồ sấy nguyên liệu theo nhiệt độ Khi sấy vỏ mãng cầu đến độ ẩm ≤12%, được đem đi nghiền mịn (kích thước hạt ≤0,5mm), tiến hành hành trích ly nguyên liệu bằng phương pháp ngâm chiết với dung môi nước, tỷ lệ NL/DM là 1/8, thời gian 60 phút, nhiệt độ 600C dịch chiết được xác định hàm lượng TPC và TEAC. Kết quả cho thấy TPC và TEAC giữa các mẫu ở nhiệt độ sấy khác nhau có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p
8 Tỷ lệ NL/DM tăng từ 1/8 đến 1/14, TPC tăng từ 42,48 lên 55,45 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 236,95 lên 394,50 µmol TE/g CK (DPPH), từ 595,12 lên 785,34 µmol TE/g CK (ABTS). Khi tỷ lệ NL/DM 1/16 thì TPC giảm (53,12 mg GAE/g CK) và TEAC giảm (366,76 µmol TE/g CK, DPPH, 669,41 µmol TE/g CK ABTS). Tỷ lệ NL/DM là 1/14 có sự khác biệt với các tỷ lệ khác về TPC, TEAC theo ABTS, nhưng DPPH không có sự khác biệt với tỷ lệ 1/12 và 1/16 và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Với enzyme cellulase Tăng tỷ lệ NL/DM từ 1/8 đến 1/14 thì TPC tăng từ 41,30 lên 54,59 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 251,04 lên 418,92 µmol TE/g CK (DPPH) và 593,10 đến 866,36 µmol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, khi tỷ lệ NL/DM là 1/16, TPC giảm (51,84 mg GAE/g CK), TEAC giảm (372,32 µmol TE/g CK, DPPH; 741,30 µmol TE/g CK, ABTS). Với tỷ lệ NL/DM là 1/14 cho kết quả cao nhất nên chọn tỷ lệ này cho các nghiên cứu tiếp theo. Với hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase Khi tăng tỷ lệ NL/DM từ 1/8 đến 1/14 thì TPC tăng từ 43,68 lên 57,43 mg GAE/g CK, TEAC tăng 324,62 lên 570,18 µmol TE/g CK (DPPH); từ 470,97 đến 892,57 µmol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, ở tỷ lệ NL/DM là 1/16 thì TPC, TEAC giảm lần lượt như sau 56,08 mg GAE/g CK, 534,20 µmol TE/g CK (DPPH) và 751,41 µmol TE/g CK (ABTS). Tóm lại, với tỷ lệ NL/DM là 1/14, dịch chiết thu được có TPC và TEAC cao nhất nên chọn tỷ lệ này cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian Thời gian trích ly ảnh hưởng đến sự thấm dung môi, hòa tan của chất tan, hiệu quả và tốc độ trích ly nên hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dịch chiết sẽ khác nhau ở thời gian khác nhau. Với enzyme pectinase Thời gian trích ly từ 20 đến 80 phút, TPC tăng từ 48,89 đến 54,13 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 340,76 đến 594,50 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 587,16 đến 828,47 µmol TE/g CK (ABTS). Khi thời gian trích ly 100 phút thì TPC giảm (48,56 mg GAE/g CK) và TEAC giảm (456,09 µmol TE/g CK (DPPH), 725,71 µmol TE/g CK (ABTS). TPC, TEAC cao nhất ở thời gian trích ly 80 phút. Với enzyme cellulase Thời gian trích ly từ 20 phút đến 80 phút, TPC tăng từ 44,38 đến 50,71 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 381,66 đến 487,44 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 571,14 đến 734,61 µmol TE/g CK
9 (ABTS). Khi thời gian trích ly 100 phút, TPC giảm (49,81 mg GAE/g CK), TEAC giảm (409,17 µmol TE/g CK, DPPH; 636,26 µmol TE/g CK, ABTS). Với hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase Thời gian trích ly từ 20 phút đến 60 phút TPC tăng từ 56,56 đến 62,87 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 490,61 lên 763,30 µmol TE/g CK (DPPH); từ 686,49 lên 937,43 µmol TE/g CK (ABTS). Khi tăng thời gian 100 phút thì TPC giảm (60,03 mg GAE/g CK) và TEAC giảm (681,59 µmol TE/g CK (DPPH); 753,92 µmol TE/g CK (ABTS). 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng pH pH môi trường ảnh hưởng rõ rệt đến phản ứng enzyme xúc tác do thay đổi mức độ ion hóa cơ chất và enzyme, độ bền enzyme. Với enzyme pectinase pH từ 3,5 đến 4,5, TPC và TEAC có xu hướng tăng và đạt cực đại ở pH 4,5. Cụ thể, TPC tăng từ 44,27 đến 52,86 mg GAE/g CK); TEAC tăng từ 344,63 lên 482,61 µmol TE/g CK (DPPH), từ 599,47 tới 807,25 µmol TE/g CK (ABTS) và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Với enzyme cellulase pH dung môi trích ly từ 4 đến 5, TPC và TEAC có xu hướng tăng. Cụ thể, TPC tăng từ 45,82 đến 53,60 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 303,33 lên 437,59 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 615,32 tới 767,69 µmol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, khi pH 6 cả TPC, TEAC giảm lần lượt là 45,76 mg GAE/g CK, 277,43 µmol TE/g CK (DPPH); 675,29 µmol TE/g CK (ABTS). Với hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase pH từ 3,5 đến 4,5 TPC tăng từ 51,82 đến 57,14 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 409,13 lên 660,87 µmol TE/g CK (DPPH); 777,59 đến 831,55 µmol TE/g CK (ABTS) và đạt cực đại ở pH 4,5. 3.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly Nhiệt độ được xem là yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly và hoạt tính sinh học của dịch chiết. Nhiệt độ trích ly tăng, các phần tử trong hệ trích ly chuyển động hỗn độn với vận tốc cao hơn, độ nhớt dung môi giảm, sự khuếch tán các hợp chất polyphenol vào dung môi tăng nên hiệu quả trích ly tăng. Với enzyme pectinase Nhiệt độ trích ly tăng từ 400C đến 500C, TPC tăng từ 52,09 đến 59,44 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 375,40 đến 536,16 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 733,47 đến 820,10 µmol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, khi nhiệt độ trích là 600C thì TPC giảm (52,59 mg GAE/g CK), TEAC giảm (433,17 µmolTE/g, DPPH; 616,71 µmol TE/g CK ABTS).
10 Với enzyme cellulase Nhiệt độ tăng từ 40 đến 500C, TPC tăng từ 48,21 lên 55,22 mg GAE/g CK; TEAC tăng từ 392,63 lên 512,95 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 495,30 đến 663,61 µmol TE/g CK (ABTS). Nhưng khi tăng nhiệt độ 600C, TPC giảm (50,62 mg GAE/g CK), TEAC giảm (443.59 µmol TE/g CK, DPPH; 524,48 µmol TE/g CK, ABTS) và đạt cực đại ở 500C. Với hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase Nhiệt độ tăng từ 400-500C thì TPC tăng từ 52,66 lên 58,24 mg GAE/g CK, TEAC từ 403,76 lên 498,46 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 599,82 đến 782,63 µmol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ lên 600 C thì TPC giảm (54,03 mg GAE/g CK), TEAC giảm (440,90 µmol TE/g CK (DPPH) và 641,37 µmol TE/g CK (ABTS) và đạt cực đại ở 500C. 3.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ enzyme Khi tăng nồng độ enzyme thì hiệu suất trích ly tăng do khả năng phân hủy thành tế bào nguyên liệu tăng, tạo điều kiện thuận lợi để giải phóng polyphenol. Nồng độ enzyme tăng thì hiệu suất trích ly và chi phí trích ly tăng nên cần xác định nồng độ enzyme. Với enzyme pectinase Nồng độ enzyme từ 0,1% đến 0,2% TPC tăng từ 61,22 đến 62,99 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 473,37 đến 548,11 µmol TE/g CK (DPPH), từ 735,8 đến 829,36 µmol TE/g CK (ABTS) và đạt cực đạt ở nồng độ enzyme 0,2%. Với enzyme cellulase Nồng độ enzyme từ 0,1% đến 0,2%, TPC tăng từ 61,61 đến 63,17 (mg GAE/g CK), TEAC tăng từ 521,91 lên 573,64 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 735,36 lên 813,76 µmol TE/g CK (ABTS). Khi tăng nồng độ enzyme từ 0,3% đến 0,5% thì TPC giảm từ 61,91 xuống 60,22 (mg GAE/g CK), TEAC giảm từ 563,10 xuống 515,63 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 793,01 còn 750,91 µmol TE/g CK (ABTS). Với hỗn hợp enzyme pectinase/cellulase Nồng độ enzyme từ 0,1% đến 0,2% thì TPC tăng từ 61,77 đến 63,59 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 354,65 lên 476,30 µmol TE/g CK (DPPH) và từ 656,30 lên 731,29 µmol TE/g CK, (ABTS). Khi tiếp tục tăng nồng độ enzyme từ 0,3% đến 0,5% thì hàm lượng polyphenol, hoạt tính chống oxy hóa giảm và đạt cực đại ở nồng độ 0.2%. 3.3. Khảo sát quá trình trích ly có hỗ trợ khuấy từ 3.3.1. Ảnh hưởng thời gian trích ly
11 Thời gian trích ly tăng từ 30 phút đến 50 phút, TPC tăng từ 84,19 lên 91,15 mg GAE/g CK, TEAC tăng từ 511,97 lên 531,58 mol TE/g CK (DPPH); từ 903,78 lên 989,51 mol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, kéo dài thời gian trích ly (60 phút) TPC, TEAC có xu hướng giảm lần lượt là 87,04 mg GAE/g CK; 500,45 mol TE/g CK (DPPH); 928,21 mol TE/g CK (ABTS). Vì thời gian trích ly kéo dài, oxy không khí tiếp xúc với các hợp chất polyphenol càng nhiều sẽ bị oxy hóa và giảm hoạt tính sinh học. 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol Ethanol và nước là một trong những dung môi sử dụng nhiều nhất để trích ly polyphenol từ thực vật do thân thiện với môi trường và hiệu suất trích ly cao. Khi tăng nồng độ ethanol từ 40% lên 50%,TPC và TEAC tăng tuy nhiên khi nồng độ ethanol 70% thì hàm lượng TPC và TEAC cùng giảm, đạt cực đại ở nồng độ ethanol 50%; Cụ thể: TPC 93,71 mg GAE/g CK; TEAC 529,03 mol TE/g CK (DPPH); 968,67 mol TE/g CK (ABTS). 3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu - dung môi (NL/DM) Khi tăng dung môi, hiệu quả trích ly tăng dần và có khuynh hướng giảm nếu tiếp tục tăng thể tích dung môi. Với tỷ lệ nguyên liệu/ethanol 50%, thời gian 50 phút, nhiệt độ trích ly 600C, TPC và TEAC giữa các mẫu có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p
12 (ABTS). Tuy nhiên, khi tỷ lệ NL/DM tăng đến tỷ lệ 1/35 thì TPC, TEAC giảm lần lượt là 88,944 mg GAE/g CK, 546,99 mol TE/g CK (DPPH), 1261,690 mol TE/g CK (ABTS). Tỷ lệ nguyên liệu - dung môi 1/25 có sự khác biệt về mặt thống kê với các mức tỷ lệ còn lại, dịch chiết có TPC và TEAC cao nhất. 3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly Thời gian trích ly từ 1 đến 5 phút, hàm lượng TPC từ 92,13 đến 98,63 mg GAE/g CK, TEAC từ 549,03 đến 603,02 mol TE/g CK (DPPH); từ 1159,24 đến 1283,51 mol TE/g CK (ABTS). Nếu kéo dài tăng thời gian trích ly thì TPC, TEAC giảm và đạt cực ở thời gian trích ly 5 phút. 3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng công suất trích ly Tăng công suất trích ly từ 95 lên 214 W thì TPC, TEAC tăng theo lần lượt như sau 90,07 đến 97,62 mg GAE/g CK, 518,29 đến 613,15 mol TE/g CK (DPPH), 1009,40 đến 1279,37 mol TE/g CK (ABTS). Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng công suất lên 284,67 W thì TPC giảm (91,760 mg GAE/g CK) TEAC giảm (463,51 mol TE/g CK DPPH; 1121,4 mol TE/g CK ABTS). Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy đối với phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng dịch chiết thu được có hàm lượng polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa cao hơn so với phương pháp trích ly có hỗ trợ khuấy từ, enzyme pectinase, cellulase và hỗn hợp pectinase/ cellulase. 3.4.5. Tối ưu hóa quá trình trích ly TPC và TEAC từ vỏ mãng cầu ta có hỗ trợ vi sóng Thí nghiệm tối ưu hóa điều kiện trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học có hỗ trợ vi sóng được thiết kế thí nghiệm theo phương pháp bề mặt đáp ứng (Response surface methodology) với 3 lần thí nghiệm lập lại tại điểm tâm và và sử dụng phần mềm JMP để bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. Với các biến độc lập nồng độ ethanol (X1, %); thời gian (X2, phút); tỷ lệ NL/DM (X3, g/mL); Công suất trích ly (X4, W). Với biến phụ thuộc là hàm lượng TPC (Y1, mg GAE/g DW); hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH (Y2, mol TE/g DW); hoạt tính kháng oxy hóa theo ABTS (Y3, mol TE/g DW). Phạm vi và giá trị tại tâm của các biến độc lập được bố trí theo (Bảng 3.1) Phương trình hồi quy của hàm mục tiêu Y1, Y2, Y3 được thiết lập như sau: Y1 = 99,54 + 0,41X2 – 0,32X4 – 1,86X12 – 2,64X22 – 2,01X32 – 1,19X42 – 0,73X1X2 –0,33X1X3 + 0,27X2X3 – 0,36X3X4 (1) Y2 = 647,76 + 23,23X1 – 10,82X2 – 11,27X3 – 43,76X12 – 80,65X32 – 47,81X42 – 17,64X1X2 – 10,77X1X3 – 15,82X1X4 +14,12X2X4 (2) Y3 = 1381,11 – 10,92X1 + 18,01X4 – 36,41X12 – 34,1X22 – 26,53X32 – 36,2X42 – 7,82X1X4 (3)
13 Bảng 3. 1 Bảng giá trị thực và mã hóa của biến độc lập Khoảng biến thiên Yếu tố Ký hiệu -1 0 1 Nồng độ ethanol (%) X1 50 60 70 Thời gian (phút) X2 3 5 7 Tỷ lệ NL/DM (g/mL) X3 1/20 1/25 1/30 Công suất X4 154 214 274 3.5. Bột sấy phun vỏ mãng cầu ta với nồng độ chất mang khác nhau Bột sấy phun trong nghiên cứu được thu nhận như sau: dịch chiết vỏ mãng cầu thu nhận theo thông số tối ưu trích ly vi sóng với nồng độ ethanol 60%, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/25 (g/mL), thời gian 5 phút, công suất 214 W, tiến hành cô đặc dịch chiết đến độ Brix 4, bổ sung chất mang (maltodextrin nồng độ 10-12%, gum arabic nồng độ 6-12%), sấy phun ở nhiệt độ đầu vào 1500C, ra 800C. 3.5.1. Định tính các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong dịch chiết, bột sấy phun vỏ mãng cầu ta Dịch chiết, bột sấy phun vỏ mãng cầu ta có nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học như tannin, saponin, steroid, terpenoid, coumarin… nên dịch chiết, bột sấy phun sẽ có hoạt tính kháng oxy hóa, kháng khuẩn. 3.5.2. Độ ẩm, TPC, TEAC của bột sấy phun với gum arabic và maltodextrin Độ ẩm là một tính chất quan trọng của bột, liên quan đến hiệu quả sấy, độ chảy, độ dính, độ ổn định của bột trong bảo quản. Độ ẩm của bột sấy phun giảm rõ rệt so với độ ẩm nguyên liệu ban đầu, mẫu bột sấy phun từ 3,03% đến 4,73% và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p
14 3.5.3 Tỷ trọng, độ hút ẩm, độ hòa tan và góc nghỉ của bột sấy phun từ vỏ mãng cầu ta Chất mang GA và MD có vai trò quan trọng trong quá trình sấy phun, ảnh hưởng đến tỷ trọng, độ hút ẩm, chỉ số hòa tan trong nước và góc nghỉ của bột sấy phun. Bảng 3.11 Tỷ trọng, độ hút ẩm, độ hòa tan và góc nghỉ của chất mang và bột sấy phun Mẫu Tỷ trọng Độ hút ẩm Độ hòa tan Góc nghỉ (g.l-1) (g.100g1) (%) ( 0) MD 540,28±1,6d 20,38±0,25a 93,20±0,64a 30,73±0,50a GA 472,81±7,02b 24,39±0,29b 85,32±0,41b 32,46± 0,42b MD12% 520,60±0,1c 27,94±0,41c 94,02±0,32c 35,92± 0,61c GA10% 371,81±0,5a 34,57±0,35d 87,52±0,50d 38,40± 0,25d Các kí tự in thường khác nhau trong cùng một cột có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở p < 0,05 3.5.4. Đặc điểm hình dạng và kích thước phân bố hạt của chế phẩm sấy phun Kết quả phân tích bề mặt hạt bột sấy phun với những vật liệu vi bao khác nhau bằng kỹ thuật kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy bột sấy phun MD12 %, GA 10% có hình dạng gần giống nhau với bề mặt nhẵn, lõm. Tuy nhiên, chế phẩm MD 12% hình cầu, khá đồng nhất còn GA 10% kích thước hạt không đồng nhất và nhiều vết lõm hơn. Hình 3.13 Gum arabic 10% Hình 3. 14 Maltodextrin 12% 3.6. Xây dựng mô hình shelf – life dịch chiết và chế phẩm sấy phun vỏ quả mãng cầu ta Chất lượng một số loại thực phẩm sẽ suy giảm theo thời gian bảo quản phụ thuộc vào phương pháp bảo quản, tính chất nguyên liệu… chỉ số chất lượng sẽ giảm theo nhiều mô hình khác nhau
15 như: mô hình bậc 1, mô hình bậc 2, mô hình hàm mũ, mô hình hyperbol….hay một số mô hình đường phức tạp khác. 3.6.1. Xây dựng mô hình shelf – life cho dịch chiết vỏ mãng cầu ta Phương trình hồi quy và thời gian suy giảm TPC, TEAC theo DPPH và ABTS của dịch chiết vỏ mãng cầu ta ở 600C và 700C còn 85% so hàm lượng ban đầu đều thích hợp với mô hình bậc 2, hệ số tương quan (R2) lớn hơn 0,95 (Bảng 3.12). Bảng 3. 12 Phương trình hồi quy và thời gian bảo quản TPC, TEAC của dịch chiết suy giảm còn 85% Thời gian bảo Nhiệt độ Hệ số tương Phương trình hồi quy quản TPC còn bảo quản quan (R2) 85% 60 y = -0,3437x2 - 2,2805x + 101,44 0,9851 4,35 TPC 70 y = 0,4419x2 - 8,6878x + 102,43 0,9806 2,27 TEAC- 60 y = 0,0396x2 - 7,0284x + 103,32 0,9732 2,65 DPPH 70 y = 0,7949x2 - 12,232x + 101,25 0,9842 1,47 TEAC- 60 y = 0,2618x2 - 7,2324x + 103,36 0,9528 2,83 ABTS 70 y = 0,6606x2 - 10,859x + 101,15 0,9858 1,65 Dựa vào kết quả ước tính thời gian bảo quản TPC và TEAC suy giảm còn 85% và thời gian bảo quản thực tế ở 300C, ta thấy tốc độ suy giảm của TEAC nhanh hơn so với TPC. Ước tính thời gian suy giảm của TPC còn 85% là 30,79 ngày, của TEAC là 15,45 ngày theo DPPH và 14,4 ngày theo ABTS ở 300C. Bảng 3.13 Đánh giá độ tin cậy của mô hình shelf – life của dịch chiết Ngày bảo TPC TEAC (𝝁mol TE/g CK) %TPC quản (mgGAE/gCK) DPPH %DPPH ABTS %ABTS 0 94,49a ± 0,23 100 624,59a ± 2,36 100 1325,81a ± 5,44 100 14,4 - - - - 1104,7b ± 14,28 83,32 15,45 - - 520,20b ±7,82 83,29 - - 30,79 79,63b ± 0,81 84,27 - - - - Các kí tự in thường khác nhau trong cùng một cột có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở p < 0,05.
16 3.6.2. Xây dựng mô hình shelf – life cho chế phẩm sấy phun vỏ mãng cầu ta Dựa vào độ suy giảm TPC, TEAC của GA 10% ở 600C và 700C, chọn độ suy giảm trong phạm vi khảo sát là 85% để đánh giá mô hình. Bảng 3.14 Phương trình hồi quy và thời gian bảo quản TPC, TEAC của chế phẩm sấy phun suy giảm còn 85% Gum Arabic 10% Hệ số Thời gian bảo Nhiệt độ Phương trình hồi quy tương quan quản TPC còn bảo quản (R2) 85% 60 y = 0,0749x2 - 3,3554x + 102,1 0,9375 5,86 TPC 70 y = -0,0396x2 - 3,4926x + 101,42 0,9812 4,47 TEAC- 60 y = -0,2961x2 - 0,2063x + 100,72 0,9852 6,95 DPPH 70 y = -0,0946x2 - 2,2695x + 98,787 0,9793 5,02 TEAC- 60 y = -0,1462x2 - 1,3869x + 101,09 0,9708 6,77 ABTS 70 y = 0,1338x2 - 4,2418x + 101,05 0,988 4,39 Thời gian bảo quản TPC và TEAC còn 85% và thời gian bảo quản thực tế ở 300C của chế phẩm sấy phun, nhận thấy tốc độ suy giảm của TEAC chậm hơn TPC đối với mẫu GA 10%. Ước tính thời gian suy giảm TPC, TEAC còn 85% của GA 10% thời gian bảo quản TPC, TEAC còn 85% theo DPPH và ABTS lần lượt là 13,17; 18,27 và 24,73 ngày. Bảng 3.15 Đánh giá độ tin cậy của mô hình shelf – life của chế phẩm sấy phun Gum Arabic 10% Ngày bảo TPC TEAC (𝝁mol TE/g CK) % TPC quản (mgGAE/gCK) DPPH %DPPH ABTS %ABTS 0 66,27a ± 0,064 100 480,59a ± 4,497 100 754,32a ± 3,688 100 13,17 53,07b ± 3,288 80,08 - - - - 18,27 - - 390,31b ± 42,506 81,21 - - - 24,73 - - - 593,17b ± 13,131 78,64 Các kí tự in thường khác nhau trong cùng một cột khác nhau có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở p < 0,05 3.7. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn và nồng độ ức chế tối thiểu của cao chiết và bột sấy phun vỏ quả mãng cầu ta Dịch chiết và bột sấy phun có khả năng kháng lại vi khuẩn Staphylococus aureus (ATCC 29213), Bacillus cereus (ATCC 10876), Escherichia coli (ATCC 25922), Salmonella typhimurium
17 (ATCC 14028), Shigella spp. và Lysteria spp. có thể do dịch chiết, bột sấy phun có thành phần có hoạt tính sinh học như: tannin, saponin, steroid, terpenoid, coumarin v.v Đối với dịch chiết, nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) đối với Lysteria spp.và Shigella spp. nồng độ 50 mg/mL và S. aureus, B. subtilys, E. coli, S. typhimurium, Lysteria spp., Shigella spp. là 25 mg/mL. Và nồng độ ức chế tối thiểu của bột sấy phun so với dịch chiết thì cao hơn do khi sấy nhiệt độ cao các thành phần có hoạt tính sinh học bị phân hủy. 3.8. Ứng dụng dịch chiết trong bảo quản tôm thẻ chân trắng ở điều kiện lạnh (4±10C) 3.8.1. Ảnh hưởng nồng độ polyphenol dịch chiết đến khối lượng tôm 9.0 8.0 Độ giảm khối lượng (%) 7.0 M 6.0 5.0 M0 4.0 M1 3.0 M2 2.0 1.0 M3 0.0 M4 3 6 9 12 Thời gian (ngày) Hình 3. 33 Sự thay đổi khối lượng của các mẫu theo thời gian bảo quản. (M: Mẫu đối chứng không nhúng chitosan; M0:Mẫu ngâm dịch nhúng chitosan 1,5%; M1, M2, M3 và M4 :Mẫu ngâm dịch nhúng chitosan 1,5% bổ sung 100mg, 200mg, 300mg và 400mg GAE/L dịch chiết từ vỏ quả mãng cầu ta) Sau ngày 12 bảo quản, mẫu M3 có tỷ lệ giảm khối lượng 37,44% so với mẫu đối chứng (giảm ít nhất so với các mẫu còn lại). 3.8.2. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến giá trị pH 8.5 8 M 7.5 M0 pH 7 M1 6.5 M2 6 M3 0 3 6 9 12 M4 Thời gian (ngày) Hình 3. 34 Sự thay đổi giá trị pH của các mẫu theo thời gian bảo quản
18 Sau 6 ngày bảo quản tất cả các mẫu tôm vẫn đạt chất lượng nhất (pH 7,95), chứng tỏ mẫu tôm đã hư hỏng. Sau ngày 12, pH các mẫu nhúng có bổ sung dịch chiết polyphenol chênh lệch không nhiều (pH dao động trong khoảng 8,03 -8,47) trong thời gian bảo quản. 3.8.3. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số PV 9.0 8.0 7.0 M 6.0 PV (meq/kg) 5.0 M0 4.0 M1 3.0 M2 2.0 1.0 M3 0.0 M4 0 3 6 9 12 Thời gian (ngày) Hình 3.35 Sự thay đổi chỉ số PV của các mẫu theo thời gian bảo quản Mẫu đối chứng không nhúng chitosan (M) có chỉ số PV tăng mạnh nhất từ 0,65 ± 0,05 (meq/kg, ngày 0) lên 8,03 ± 0,15 (meq/kg, ngày 12), tiếp theo là mẫu chỉ được nhúng chitosan (M0) tăng từ 0,63 ± 0,04 (meq/kg, ngày 0) lên 6,73 ± 0,25 (meq/kg, ngày 12). Chỉ số PV của các mẫu khảo sát có bổ sung dịch chiết polyphenol nhìn chung đều có tốc độ tăng chậm hơn và phụ thuộc vào nồng độ polyphenol bổ sung; và mẫu M3, M4 thấp nhất, kết quả lần lượt như sau 4,93 ± 0,15; 4,90 ± 0,10 (meq/kg). 3.8.4. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến chỉ số TBARs Sau 12 ngày bảo quản lạnh, giá trị TBARs tăng nhiều nhất ở mẫu đối chứng (M), mẫu chỉ được nhúng chitosan (M0) nhưng các mẫu có bổ sung dịch chiết vào dịch nhúng (M1, M2, M3, M4) tăng chậm hơn. Trong đó, mẫu M3 tăng chậm nhất từ 0,52 ± 0,03 (mg/kg, ngày 0) đến 1,73 ± 0,06 (mg/kg, ngày 12). Tiếp đó, mẫu M4 cũng có giá trị và tốc độ tăng gần như tương đương M3, tăng từ 0,52 ± 0,03 (mg/kg, ngày 0) đến 1,75 ± 0,09 (mg/kg, ngày 12). Như vậy, nồng độ bổ sung dịch chiết cao hơn (300 mg GAE/L và 400 mg GAE/L) cho kết quả TBARs thấp hơn so với mẫu khác. 3.8.5. Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol dịch chiết đến cấu trúc theo thời gian bảo quản Độ cứng của mẫu đối chứng giảm nhanh hơn so với mẫu được nhúng chitosan và mẫu bổ sung dịch chiết polyphenol. Ngày 12, độ cứng của mẫu M thấp nhất (giảm nhanh nhất) từ 10,73 ±