BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
NGUYỄN ÁI THẠCH
ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÊN MEN,
XỬ LÝ NHIỆT VÀ NANO TRONG CHẾ BIẾN
VÀ NÂNG CAO GIÁ TRỊ CÁC CHẤT CÓ
HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG TỎI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH 62540101
2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
NGUYỄN ÁI THẠCH
ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÊN MEN,
XỬ LÝ NHIỆT VÀ NANO TRONG CHẾ BIẾN
VÀ NÂNG CAO GIÁ TRỊ CÁC CHẤT CÓ
HOẠT TÍNH SINH HỌC TRONG TỎI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ NGÀNH 62540101
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
PGs. Ts. NGUYỄN MINH THỦY
Ts. HÀ PHƯƠNG THƯ
2020
LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn PGs. Ts. Nguyễn Minh Thủy và Ts. Hà
Phương Thư đã hướng dẫn tận tình; truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm
quý báu; động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn thành luận án tiến sĩ.
Tôi xin thể hiện lòng biết ơn đến:
Quý Thầy, Cô và các anh, chị, em nghiên cứu viên trong Bộ môn Công
nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt
kiến thức và quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Tập thể cán bộ Phòng Vật liệu Nano Y sinh, Viện Khoa học Vật liệu;
Phòng Hóa sinh Ứng dụng, Phòng Hoạt chất Sinh học, Phòng Nghiên cứu các
hợp chất thiên nhiên, Viện Hóa học; Phòng Công nghệ sinh học Enzyme, Viện
Công nghệ Sinh học; Phòng Thiết bị dùng chung, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới;
Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện nghiên cứu, giúp đỡ và truyền đạt kiến thức
cho tôi.
Tập thể cán bộ Phòng nghiên cứu chuyên sâu, Trường Đại học Cần Thơ
đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Các anh, chị, em và tập thể lớp Cao học Công nghệ sau thu hoạch K21
đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến:
Ban giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ;
Ban giám hiệu Trường Đại học Tiền Giang;
Lãnh đạo Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam;
Ban chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp;
Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học;
Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại học;
Đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận án.
Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba Mẹ và người thân đã nuôi
dạy và giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu làm luận án.
Trân trọng,
Nguyễn Ái Thạch
i
TÓM TẮT
Các sản phẩm chế biến từ tỏi (Allium sativum L.) có thể mở ra hướng sử
dụng tỏi nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu sức khỏe và phòng chống bệnh tật cho
người sử dụng. Tỏi đen hoặc tỏi lên men thể hiện tác dụng chống oxy hóa
mạnh mẽ và hương vị dịu hơn so với tỏi tươi. Bên cạnh đó, hội tụ của công
nghệ nano với các công nghệ khác cũng sẽ tác động lớn đến sản xuất, chế biến
và bảo quản tỏi. Vì vậy, nghiên cứu tác động của kỹ thuật chế biến, bảo quản,
xây dựng các mô hình động học biến đổi các hoạt chất quan trọng trong các
sản phẩm từ tỏi với công nghệ nano được ứng dụng nhằm duy trì và nâng cao
chất lượng sản phẩm cho quá trình sử dụng ở mức độ cao và hiệu quả hơn.
Củ tỏi được thu hoạch ở độ tuổi 130-135 ngày sau khi gieo có chất lượng
cao nhất và cường độ hô hấp thấp. Nhiệt độ 0oC cung cấp điều kiện tồn trữ tốt
nhất đảm bảo chất lượng của củ tỏi đến 180 ngày tồn trữ trong bao bì vải lưới.
Trong chế biến tỏi đen, cả hai biện pháp chần và lạnh đông tỏi nguyên củ
đều cho hàm lượng các hợp chất sinh học cao hơn so với tỏi tươi. Thực hiện
quá trình đông lạnh tỏi trong thời gian 36 giờ ở nhiệt độ -18oC là biện pháp
tiền xử lý hiệu quả cho hàm lượng các hợp chất sinh học và khả năng chống
oxy hóa cao. Nhiệt độ 70oC tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chế biến tỏi
đen, cụ thể hàm lượng polyphenol tăng 6,5 lần so với tỏi tươi. Các thông số tối
ưu đạt được khi sấy tỏi đen ở nhiệt độ 58,78oC với thời gian 12,25 giờ. Ngoài
ra, sản phẩm tỏi đen có khả năng tồn trữ tốt ở nhiệt độ mát (5oC) trong bao bì
nhôm. Trong điều kiện này, hàm lượng các hợp chất sinh học trong sản phẩm
được duy trì ở mức độ cao nhất.
Trong chế biến tỏi lên men lactic, các tép tỏi được chần ở nhiệt độ 80oC
trong 90 giây thể hiện sự tổn thất thấp nhất các hợp chất trên. Trong quá trình
lên men acid lactic, hàm lượng polyphenol và flavonoid tổng số, hoạt tính
chống oxy hóa của tỏi tăng lên đáng kể. Trong khi đó, hàm lượng thiosulfinate
giảm dần sau 6 ngày lên men trong dung dịch có nồng độ muối NaCl 1% và
mật độ vi khuẩn Lactobacillus plantarum 106 CFU/mL. Bên cạnh đó, sản
phẩm tỏi lên men lactic vẫn duy trì được các hợp chất sinh học (polyphenol,
flavonoid và thiosulfinate) và khả năng chống oxy hóa khi được bảo quản ở
điều kiện nhệt độ 4-6oC trong dung dịch lên men thanh trùng trong thời gian 2
tháng.
ii
Từ các kết quả đạt được (được đề cập phần trên) cho thấy tỏi đen là sản
phẩm chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học hơn tỏi lên men lactic. Hệ
nano tỏi đen được chế tạo bởi alginate có kích cỡ hạt trong khoảng 60-80 nm
đo bằng kính hiển vi điện tử quét và phân bố trong nước với kích thước 109-
178 nm. Các hạt nano tỏi đen phân tán khá ổn định với điện thế zeta -11-22,5
mV và không có sự hình thành các hợp chất mới trong quá trình chế tạo hạt
nano thông qua phổ chuyển đổi hồng ngoại Fourier.
Hệ nano tỏi đen đều dương tính và có hoạt tính vượt trội so với tỏi đen
trên tế bào ung thư biểu mô biểu bì miệng, tế bào ung thư gan, tế bào ung thư
phổi, tế bào ung thư biểu mô thận khỉ, tế bào ung thư da và âm tính với tế bào
ung thư vú. Trong khi đó, hệ nano tỏi đen đều thể hiện hoạt tính trên tất cả bảy
dòng vi sinh vật thử nghiệm. Hệ nano tỏi đen có thể ức chế enzyme -
glucosidase gây bệnh tiểu đường nhưng không có tác dụng đối với AChE gây
bệnh Alzheimer. Ngoài ra, hạt nano tỏi đen sử dụng an toàn cho chuột ở liều
sử dụng 250 mg/kg trọng lượng cơ thể và có khả năng hạ đường huyết ở chuột
bệnh tiểu đường từ 421 xuống còn 195 mg/dL sau 21 ngày điều trị.
Từ khóa: Chống oxy hóa, lão hóa, lên men, nano hóa, tỏi, tồn trữ.
