Tối ưu hóa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất sinh học trong măng tây asparagus officinalis

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TỐI ƯU HÓA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC TR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỐI ƯU HÓA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC TRONG

MĂNG TÂY (Asparagus Officinalis )

MAI THỊ KIM CHI

AN GIANG, 5/2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TỐI ƯU HÓA CÁC YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CÁC HỢP CHẤT SINH HỌC TRONG

MĂNG TÂY (Asparagus Officinalis)

MAI THỊ KIM CHI DTP173313

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS.TRẦN XUÂN HIỂN

AN GIANG, 5/2021

Chuyên đề “Tối ưu hóa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình trích ly

các hợp chất sinh học có trong măng tây”, do sinh viên Mai Thị Kim Chi thực

hiện dưới sự hướng dẫn của ThS.Trần Xuân Hiển Tác giả đã trình báo cáo kết

quả nghiên cứu vào ngày 15 tháng 5 năm 2021

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện chuyên đề tốt nghiệp tôi

đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, các anh chị và các bạn Với lòng biết ơn tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến:

ThS.Trần Xuân Hiển – giáo viên hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu của thầy giúp tôi trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện chuyên đề tốt nghiệp được tốt nhất

Cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học An Giang đã truyền đạt cho tôi các kinh nghiệm, kiến thức trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu

Chân thành cảm ơn các cán bộ, nhân viên Khu thực hành thí nghiệm Trường Đại học An Giang đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu tại phòng thí nghiệm

Cố vấn học tập ThS Diệp Kim Quyên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Cảm ơn các bạn lớp DH18TP đã cùng tôi trao đổi và thảo luận các kết quả thu được giúp tôi hoàn thành chuyên đề tốt nghiệp được tốt nhất

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ và mọi người trong gia đình đã động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt việc học và hoàn thành tốt chuyên đề tốt nghiệp

Trân trọng cảm ơn!

An Giang, ngày 15 tháng 5 năm 2021

Sinh viên thực hiện

Mai Thị Kim Chi

TÓM TẮT

Nước mát là tên gọi dân gian của các loại nước nấu từ các loại cây, cỏ, lá tự

nhiên có chứa dược liệu giúp thanh nhiệt cơ thể Măng tây (Asparagus

officinalis L.) là một loại điển hình được biết đến với tính mát và có tác dụng

tốt đặc biệt giúp cơ thể chống oxy hóa, ngăn ngừa các bệnh ung thư và tiểu đường Nghiên cứu được thực hiện nhằm tối ưu hóa quá trình trích ly các hợp chất có hoạt tính sinh học cao (hàm lượng chlorophyll, vitamin C, tannin, polyphenol tổng số và một số chất chống oxy hóa khác) từ măng tây Các thông số khảo sát trong quá trình trích ly bao gồm tỷ lệ nguyên liệu/nước (1:2, 1:3, 1:4, 1:5 và 1:6), nhiệt độ trích ly (40, 45, 50, 55 và 600C), thời gian trích

ly (10, 15, 20, 25 và 30 phút) Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tối ưu cho

quá trình trích ly các hoạt chất sinh học từ Măng tây (Asparagus officinalis L.)

là tỷ lệ nước/nguyên liệu 1/4,02, nhiệt độ chiết 50,070C và trong thời gian 20,1 phút Dịch chiết thu được trong điều kiện thích hợp có hàm lượng polyphenol tổng số, flavonoid và khả năng bắt gốc tự do DPPH lần lượt là 5,75mgGAE/g dịch chiết tươi, 3,53mgQE/g và 83,55% Bên cạnh đó hàm lượng tannin, chlorophyll và vitamin C cũng đạt giá trị ở 4,22mgTAE/g, 0,664 µg/g và 20,76 mg%, ở điều kiện này cũng cho được giá trị màu L, a thích hợp lần lượt cho giá trị là 42,7 và 7,18 Sản phẩm dịch trích phối chế cùng mật ong 14% cho sản phẩm có trạng thái và đạt giá trị cảm quan cao nhất

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong nghiên cứu này có xuất sứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kì công trình nào khác

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Trang chấp nhận hội đồng i

Lời cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Lời cam kết iv

Mục lục v

Danh mục các ký hiệu, chữ các viết tắt viii

Danh sách bảng ix

Danh sách hình x

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Tính mới của đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 3

2.1.1 Nguyên liệu măng tây 3

2.1.2 Phụ gia 14

2.3 Tổng quan quá trình nghiền 15

2.3.1 Mục đích của quá trình nghiền 15

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nghiền 16

2.3.3 Biến đổi nguyên liệu 16

2.4 Tổng quan quá trình trích ly 16

2.4.1 Bản chất quá trình trích ly 16

2.4.2 Đặc điểm của quá trình trích ly 16

2.4.3 Phương pháp trích ly 17

2.4.4 Những biến đổi của quá trình trích ly 17

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 18

2.5 Một số nghiên cứu trước đây 18

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Phương tiện nghiên cứu 20

3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 20

3.1.2 Nguyên liệu 20

3.1.3 Hóa chất sử dụng 20

3.1.4 Thiết bị sử dụng 20

3.2 Phương pháp nghiên cứu 21

3.2.1 Phương pháp phân tích 21

3.2.2 Nội dung nghiên cứu 21

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 28

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THÀO LUẬN 29

4.1 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/nước đến thành phần hóa học và các hợp chất

4.1.1 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly đến hiệu suất trích ly 29

4.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly đến giá trị màu L, a, b trong măng tây 30

4.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly đến hàm lượng tannin và chlorophyll 30

4.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly đến hàm lượng vitamin C 31

4.1.5 Ảnh hưởng tỉ lệ trích ly đến TPC, TFC và DPPH 32

4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly và các hợp chất sinh học 33

4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly 33

4.2.2 Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng đến giá trị màu L, a, b 34

4.2.3 Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng đến tannin 34

4.2.4 Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C 35

4.2.5 Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng đến TPC, TFC và DPPH 36

4.3 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly và các hợp chất sinh học trong măng tây 37

4.3.1 Thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi 37

4.3.2 Thời gian ảnh hưởng đến giá trị màu L, a 37

4.3.3 Thời gian ảnh hưởng đến hàm lượng tannin và chlorophyll 38

4.3.4 Thời gian ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin C 39

4.3.5 Thời gian ảnh hưởng đến hàm lượng TPC, TFC và DPPH 39

4.4 Tối ưu hóa quá trình trích ly măng tây 40

4.4.1 Thiết lập mô hình 41

4.4.2 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hàm lượng TPC 42

4.4.3 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hàm lượng TFC 43

4.4.4 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hàm lượng DPPH 44

4.4.5 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hàm lượng tannin 46

4.4.6 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hàm lượng vitamin C 47

4.4.7 Tối ưu hóa quá trình trích ly ảnh hưởng đến chlorophyll……… 48

4.4.8 Tối ưu hóa quá trình trích ly ảnh hưởng đến giá trị màu L,a 50

4.4.9 Tối ưu hóa quá trình trích ly đến hiệu suất thu hồi 51

4.5 Thử nghiệm nước uống từ măng tây 53

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 54

5.1 Kết luận 54

5.2 Khuyến nghị 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

55

Phụ chương A Pc1

Phụ chương B Pc3

Phụ chương C Pc8

Phụ chương D Pc9

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

ANOVA Analysis of variance

HSTH Hiệu suất thu hồi

RSM Response Surface Method

TFC Treatment foster care

TPC Total Phenolic Content

DPPH 1,1‐Diphenyl‐2‐picrylhydrazyl

LSD Least Significanse Difference

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong măng tây 6

Bảng 2: Thành phần hóa học của măng tây trong 100g 7

Bảng 3: Thành phần hóa học cơ bản phần thân già của măng tây và cỏ ngọt 7

Bảng 4: Thành phần của chất xơ ăn kiêng 14

Bảng 5: Các phương pháp phân tích 21

Bảng 6: Ma trận kế hoạch thực nghiệm 26

Bảng 7: Thành phần hóa học và các hợp chất sinh học trong măng tây 29

Bảng 8: Khoảng biến đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly 41

Bảng 9: Ma trận kế hoạch thực nghiệm 41

Bảng 10: Ảnh hưởng tỷ lệ mật ong đến giá trị cảm quan nước măng tây 53 Bảng 11: Bảng đánh giá cảm quan nước giải khát măng tây Pc8

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Măng tây xanh 3

Hình 2: Phân loại măng tây 4

Hình 3: Cấu tạo măng tây 5

Hình 4: Cấu trúc hóa học của chlorophyll 8

Hình 5: Chlorophyll a 9

Hình 6: Chlorophyll b 9

Hình 7: Cấu trúc hóa học của flavonoid 12

Hình 8: Cấu trúc hóa học của tannin 13

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 22

Hình 10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 24

Hình 11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 25

Hình 12: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5 28

Hình 13: Ảnh hưởng tỷ lệ nước/nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi 30

Hình 14: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến giá trị màu L, a 30

Hình 15:Ảnh hưởng tỷ lệ nước/nguyên liệu đến tannin và chlorophyll 31

Hình 16: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến hàm lượng vitamin c 32

Hình 17: Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến TPC, TFC và DPPH 32

Hình 18: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi 34

Hình 19: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị màu L, a 34

Hình 20: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng tannin và chlorophyll 35

Hình 21: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến vitamin C 35

Hình 22: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng TPC và DPPH 36

Hình 23: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất thu hồi 37

Hình 24: Ảnh hưởng thời gian đến giá trị màu L, a 38

Hình 25: Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng tannin và chlorophyll 38

Hình 26: Ảnh hưởng của thời gian đến vitamin C 39

Hình 27:Ảnh hưởng thời gian đến hàm lượng TPC, TFC và DPPH 40

Hình 28: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng TPC 42

Hình 29: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng TFC 44

Hình 30: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng DPPH 45

Hình 31: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng tannin 46

Hình 32: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng vitamin c 47

Hình 33: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng chlorophyll 49

Hình 34: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour đến giá trị màu L, a 51

Hình 35: Đồ thị bề mặt đáp ứng và contour hàm lượng DPPH 52 Hình 36:Các chỉ tiêu theo dõi Pc1 Hình 37: Mẫu trước khi trích ly Pc1 Hình 38: Mẫu sau khi trích ly cố định tỷ lệ nước/nguyên liệu, nhiệt độ Pc2 Hình 39: Nghiền nhỏ măng tây Pc2 Hình 40: Nước mát măng tây Pc2

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Con người đang có xu hướng quay trở lại với những thực phẩm từ thiên nhiên

để bảo vệ sức khỏe của mình sau khi đã dùng quá nhiều loại thực phẩm tẩm ướp hóa chất và thực phẩm biến đổi gen Ngày nay, nhiều chất có hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên từ thực vật được bổ sung vào thành phần thực phẩm để phòng chống một số bệnh, kể cả bệnh hiểm nghèo,chẳng hạn như trái cây, rau, đậu,ngũ cốc và những loại thực phẩm khác chứa các thành phần có lợi cho sức khỏe trong đó có thể xét đến một loại rau rất có giá trị và phát triển hiện nay là măng tây có nguồn gốc từ phía Đông Địa Trung Hải và Tiểu

Á, cây được trồng nhập nội và đang được trông phổ biến ở Việt Nam như Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Thuận, An Giang Măng tây được coi là đối tượng cây trồng mới với diện tích canh tác không ngừng tăng trong các năm qua

Hiện nay, măng tây chủ yếu được trồng theo hướng lấy ngọn măng làm rau xanh cao cấp cho con người, phần gốc măng và thân già còn lại chiếm tỷ trọng tới 2/3 khối lượng của toàn cây măng bị coi là phụ phẩm, có giá bán rất thấp từ 2.000-5.000 đồng/kg tươi Trong khi đó, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh trong măng tây có nhiều chất dinh dưỡng cần thiết và tốt cho con người như các vitamin A, B1, B2, PP, Vitamin C, saponin, polyphenol, flavonoid, (Hu, 2000) Bên cạnh đó, cây măng tây còn chứa các chất có hoạt tính sinh học như nhóm flavonoids, các hợp chất gốc phenol, chlorophyll,…

(Fuentes-Alventosa et al., 2013) có nhiều hoạt tính sinh học như hoạt tính chống oxy hóa (Fadda et al., 2018), chống ung thư (Sullivan et al., 2017), tăng đào thải mỡ (Kahlon et al., 2007) nên trong quá trình trích ly đòi hỏi phải sử

dụng những phương pháp mang lại hiệu quả nhất Hiệu quả trích ly phụ thuộc vào nhiều điều kiện, đặc biệt là nhiệt độ, nồng độ sử dụng và thời gian trích ly

Do vậy việc trích ly các phụ phẩm từ cây măng tây để thu nhận các chất có hoạt tính sinh học phục vụ sản xuất, chế biến sản phẩm khác có giá trị là rất cần thiết trong xã hội đồng thời sử dụng triệt để nguồn nguyên liệu măng tây.Từ những vấn đề trên, đề tài “ Tối ưu hóa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình trích ly hợp chất sinh học trong măng tây” được thực hiện để tìm

ra các hoạt chât sinh học có lợi cho con người

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này nhằm thu nhận được các hợp chất sinh học được chiết xuất từ măng tây, tạo ra sản phẩm có giá trị y học, giúp cải thiện sức khỏe con người

và đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của măng tây

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/nước trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trong quá trình trích ly đến hàm lượng của các hợp chất sinh học trong măng tây

Tối ưu hóa quá trình trích ly bằng phương pháp đáp ứng bề mặt với mô hình nhiều nhân tố

Thử nghiệm nước uống từ măng tây

1.4 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Nâng cao giá trị thương phẩm của măng tây

Tạo điều kiện thuận lợi cho các thí nghiệm, nghiên cứu về sau

Làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trong ngành công nghệ thực phẩm

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1.1 Nguyên liệu măng tây

2.1.1.1 Giới thiệu về măng tây và phân bố

Măng tây là loại cây thảo lâu năm, có nguồn gốc từ phía đông Địa Trung Hải và Tiểu Á và đã được trồng trong hơn 2000 năm, có khoảng hơn 60 quốc gia trên thế giới trồng măng tây bao gồm Hoa Kỳ, Ý, Hà Lan, Canada, Đức và các nước phát triển phương Tây khác Hiện nay, sản xuất, nghiên cứu khoa học và phát triển măng tây đã mở rộng từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển, và Trung Quốc đã trở thành một trong những điểm đến chính Peru là nước xuất khẩu măng tây hàng đầu thế giới (Schwarz & Mathijs, 2017) có 2/3 thị phần với Trung Quốc Ở Việt Nam, măng tây được trồng phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long, nhiều nhất là Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Thuận, An Giang Theo (USDA, 2010), măng tây được sắp xếp và phân lớp như sau:

Tên khoa học: Asparagus officinalis

Chi: Asparagus Họ: Asparagace

Bộ (Ordo): Asparagales

Bộ Măng Tây: Asparagales Lớp: Liliopsida

Ngành: Magnoliophyta Giới: Plantae

Hình 1: Măng tây xanh (Nguồn: Dũng Hà )

Măng tây có thể được phân loại đơn giản thành măng tây xanh, măng tây trắng, măng tây xanh tím Trong đó

Măng tây xanh: là một loại cây trồng với mục đích thu hoạch lấy chồi măng non làm rau thực phẩm dinh dưỡng cao cấp, đã được du nhập vào nước ta Để duy trì và phát triển thêm sản lượng đang cung cấp cho thị trường xuất khẩu trên thế giới, măng tây đang được tiếp tục mở rộng thêm diện tích trồng cây trên đất mới mỗi năm để luân phiên trẻ hóa

Măng tây trắng: thực ra là một dạng của măng tây xanh được trồng ở Úc, sự khác nhau là măng tây trắng được trồng trong bóng tối Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đầu tiên chúng sẽ chuyển sang màu hồng và sau đó là màu xanh quen thuộc măng tây trắng có một nguồn cung hạn chế và các chi phí sản xuất cao, măng tây trắng có chất lượng cao nên được người tiêu dùng ưa chuộng, cho năng suất thu hoạch cao hơn

Măng tây tím là dạng khác của măng tây xanh và trắng Màu tím xuất phát từ mức độ cao của anthocyanin trong các đọt, có hàm lượng chất xơ thấp hơn so với măng tây trắng, xanh, làm cho nó mềm hơn và toàn bộ đọt có thể ăn từ gốc đến ngọn

Măng tây trắng Măng tây xanh Măng tây tím

2.1.1.2 Mô tả thực vật

Măng tây thuộc cây trồng lâu năm, dạng bụi, thân thảo mọc ngầm trong đất, thường gọi là thân rễ Thân rễ dày, mang nhiều rễ dài, đường kính 5-6mm, màu nâu sáng, xốp Các thân đứng mọc trong không khí lởm chởm những vết

Hình 2: Phân loại măng tây (Nguồn: Farmtech)

sẹo của những nhánh đã rụng Các thân khi sinh này mang những vòng cành biến đổi thành lá hình kim Lá thật tiêu giảm

Cây có hoa đơn tính khác gốc Có khoảng một nửa số cây mang hoa đực, một nửa mang hoa cái Hoa có màu vàng hoặc lục nhạt Quả mọng, ba ngăn, khi chín có màu đỏ Mỗi ngăn có 1 - 2 hạt màu đen, vỏ hạt rất cứng

Hình 3: Cấu tạo măng tây (Nguồn:CsvBibra, 2007)

Hạt măng tây có thể nảy mầm ở nhiệt độ 200C nhưng thích hợp là 250C và đây cũng là nhiệt độ trung bình cần thiết cho cây phát triển Ngay sau khi hạt nảy mầm, rễ chính rất ngắn bị chết Thay vào đó là một rễ trụ thẳng đứng được tạo thành và các rễ khác mọc ngang từ rễ trụ này Sau đó ở khoảng cách gần mặt đất, trên các đốt của rễ trụ hình thành các thân mầm mới - được gọi là măng Măng là nơi tập trung các chất dinh dưỡng của cây khi còn non Măng được thu hoạch trong nhiều năm (8 - 10 năm) nhưng sản lượng lớn thường tập trung

ở các năm thứ 3 - thứ 5 Sang năm thứ 7 - 8, khi năng suất và chất lượng giảm thì cần phá đi để trồng mới Các cây hoa đực hình thành rất nhiều mầm và sống lâu hơn, cho sản lượng măng cao hơn cây hoa cái khoảng 25% nhưng chất lượng kém hơn Trước khi nhú khỏi mặt đất, măng có màu trắng, mềm, khi mọc cao khỏi mặt đất chúng ngả màu xanh và phát sinh cành có thể dài tới 2m

Măng tây là cây ưa sáng Vì vậy, nếu trồng măng ở nơi bị che lợp thì hiệu suất quang hợp thấp, cây sinh sản kém, năng suất măng sẽ giảm Ngoài ra, măng tây rất mẫn cảm với đất trồng, đất phải có độ phì nhiêu cao, tơi xốp giàu mùn, pH= 6 – 7, độ ẩm đất từ 65-70%

Khi thu hái, măng tươi chứa nhiều nước, và khá ngọt (lượng đường có thể lên đến 4%) Một khi đã hái, các hoạt động sinh học trong măng vẫn tiếp diễn và tiêu thụ đường rất nhanh Vị măng kém đi, nước ngọt mất dần để măng trở thành sơ, băt đầu từ phần gốc, các sự biến đổi này diễn ra nhanh chóng, ngay trong vòng 24 giờ từ khi măng được cắt hái, nhiệt độ và ánh sáng làm nhanh thêm tiến trình

Bảng 1: Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng chung trong các phần khác nhau của măng tây xanh

Thành phần Đầu mềm

(%TL)

Thân mềm (%TL)

Thân già (%TL)

Lá (%TL)

“Nguồn: Guan et al (2015)” 2.1.1.3 Thành phần hóa học

Măng tây là loại rau giàu dinh dưỡng, chứa nhiều dưỡng chất tốt cho sức khỏe người dùng Theo cơ sở dữ liệu của USDA Nutrient, giá trị dinh dưỡng trên

100 g măng tây

Ngoài ra, măng tây xanh rất giàu các nguyên tố khoáng bao gồm K (4%), Ca (2%), Zn (6%) và Mg (14%) Hàm lượng selen hữu cơ trong măng tây có thể lên đến 0,56 mg / kg, cao hơn nhiều so với trong thịt lợn, trứng và các loại rau

khác, thậm chí có thể so sánh với nấm (Guan et al., 2015) Li et al (2011) chỉ

ra rằng thành phần protein của măng tây chứa tất cả các loại axit amin thiết yếu với tỷ lệ thích hợp, không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy giữa các loại măng tây ở các kích cỡ khác nhau, nhưng măng tây xanh có chứa các thành phần dinh dưỡng tương đối cao hơn măng tây trắng ngoại trừ RS

(giảm đường) (Zhang et al., 2002) Ngoài ra, theo Jimesnez-Sanschez et al

(2016) đã xác định được 94 hợp chất khác nhau từ măng tây bao gồm acid hữu

cơ, acid amin, peptit và dẫn xuất, polyphenol, quá trình oxy hóa lipid và những chất khác

Bảng 2: Thành phần hóa học của măng tây trong 100g

của măng tây

Cỏ ngọt

Chlorophyll (mg/g DW) 17,00 ± 0 ,01 6,20 ± 0,01 Polyphenol (mg/100g DW) 437,6 ± 0,05 813,2 ± 0,18

Acid ascorbic (mg/100g DW) 3,6 ± 0,07 1,85 ± 0,04

“Nguồn: Nguyễn Thị Mỹ Trang và cs (2015)”

Măng tây có chứa một lượng không-protein-nitơ và asparagin cao hơn hầu hết các loại trái cây khác, do đó có đặc tính lợi tiểu Măng tây cũng có thể kích thích quá trình vận chuyển đường ruột do nồng độ xenlulo cao của chúng

(Asrbol et al., 2016)

2.1.1.4 Tác dụng đối với sức khỏe

Trong y học thay thế, chiết xuất măng tây thường được sử dụng để giải độc bàng quang và đường tiết niệu Măng tây rất giàu flavonoid quercetin một hoạt chất có đặc tính kháng khuẩn, kháng vi-rút và chống viêm

Măng tây rất giàu chất chống oxy hóa như vitamin E, vitamin C và polyphenol giúp trung hòa các gốc tự do gây tổn thương cho tế bào Măng tây cũng rất giàu vitamin K (có vai trò trong quá trình đông máu), folate (cần thiết để duy trì thai kỳ khỏe mạnh) và một loại axit amin gọi là asparagine (cần thiết cho sự phát triển não bình thường).Được biết đến đến như nguồn thảo dược có khả năng hỗ trợ điều trị nhiều loại bệnh khác nhau như bệnh tiểu đường,

cholesterol cao (John et al., 2011), ung thư, chống cồn cào ở người uống rượu

bia, bảo vệ tế bào gan khỏi độc tố, chống oxy hóa Chiết xuất cây măng tây kiểm soát lượng đường trong máu bằng cách cải thiện bài tiết insulin và chức năng tế bào β ở chuột mắc bệnh tiểu đường loại 2 do streptozotocin gây ra

4 nhóm heme gắn với một nguyên tố kim loại (Han Fischer, 2016)

Hình 4: Cấu trúc hóa học của Chlorophyll (Nguồn: Han Fischer, 2016)

Màu xanh có trong lục lạp do chlorophyll a và chlorophyll b với tỉ lệ 3/1 Trong đó chlorophyll a: có màu từ xanh da trời đến xanh lá cây, hấp phụ bước sóng 660-665nm và cholorophyll b có màu từ vàng đến xanh lá cây, hấp phụ bước sóng 642-652nm Chlorophyll a và b khác nhau ở vị trí C3, loại a chứa nhóm methyl –CH3, loại b chứa nhóm formyl –CHO

Hình 5: Chlorophyll a (Nguồn: Charlesy, 2011)

Hình 6: Chlorophyll b (Nguồn: Slashme, 2007)

Mặc dù các chất màu tổng hợp có sự bền màu và tiện dụng hơn trong quá trình

sử dụng cũng như bảo quản, luật pháp hiện nay chỉ cho phép những chất màu

có trong danh mục mới được bổ sung vào sản phẩm thực phẩm vì lý do an toàn cho sức khỏe Vì những lý do này, các sắc tố màu tự nhiên hiện nay rất được quan tâm, một trong số đó là chlorophyll Trong thực phẩm, chlorophyll được sử dụng như phụ gia tạo màu (E140) cho một số sản phẩm như kẹo, nước sốt, gia vị, pho mát, nước giải khát yêu cầu về chất màu tự nhiên này để thay thế cho chất màu nhân tạo ngày một tăng

Trong y học, chlorophyll được sử dụng với mục đích chữa bệnh như: ngăn ngừa và điều trị ung thư, giải độc gan, kích thích hệ thống miễn dịch, kháng

viêm và da phát ban, thanh lọc máu và độc tố trong cơ thể, làm sạch ruột, chữa lành vết thương Chúng hình thành cấu trúc phức hợp với một số chất gây ung thư như: aflatoxin B1 trong một số loại gia vị và thảo mộc, heterocyclic amine trong thịt nấu chín hoặc polycyclic aromatic hydrocacbon trong thuốc lá hay các chất gây ung thư trong các mô nhạy cảm sau đó những phức hợp này được hấp thụ và tiêu hóa Chlorophyll có thể ức chế sự tích lũy canxi oxalat dihydrate (còn gọi là sỏi thận) Chlorophyll và các dẫn xuất của nó thường được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm dược phẩm, chúng làm tăng nhanh khả năng chữa lành vết thương đến hơn 25% trong một số nghiên cứu, vì chlorophyll thúc đẩy sự hình thành mô tế bào, ngăn ngừa sự xâm nhập của vi sinh vật Việc sử dụng thuốc mỡ có chlorophyll cũng có tác dụng làm giảm đau sau vài ngày cũng như cải thiện đáng kể diện mạo của các mô bị tổn thương, sự chảy mủ hay mùi từ các vết lở loét sau vài ngày xử lý với chlorophyl.Tương tự, chlorophyll cũng là hợp chất quan trọng trong điều trị hậu phẫu thuật trực tràng Chlorophyll a và các dẫn xuất của nó như pheophorbide b và pheophytin b hiện diện trong thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong phòng chống ung thư bởi hoạt tính kháng oxy hóa và chống đột

biến hay bẫy các tác nhân gây đột biến Ngoài ra, theo Vũ Ngọc Bội và cs

(2015), đã tìm thấy và tiến hành nghiên cứu chlorophyll trong măng tây

2.1.1.5.2 Polyphenol

Polyphenol là một loại hóa chất thực vật có các hoạt tính sinh học khác nhau

bao gồm chất chống oxy hóa, chống ung thư, viêm (Baiano et al., 2014) và các tác dụng điều chế hệ vi sinh vật (Diana et al., 2018), được tìm thấy rộng rãi

trong trái cây, rau, lá và ngũ cốc Hơn 8.000 cấu trúc phenolic đã được tìm thấy, từ các phân tử đơn giản như các axit phenolic đến các chất polyme như

tannin (Chu et al., 2001) Polyphenol không hòa tan được liên kết với các

thành phần tế bào khác nhau tạo nên sức bền cơ học của thành tế bào và đóng

vai trò điều tiết trong sự tăng trưởng thực vật (Vladimir et al., 2012)

Polyphenol có thể được phân loại thành các nhóm khác nhau tùy thuộc vào số

lượng vòng phenol và cấu trúc liên kết giữa các vòng (Han et al., 2007; Harish

et al., 2014; Vladimir et al., 2012) Tùy thuộc vào cấu trúc hóa học, được phân

chia thành bốn nhóm: flavonoid, acid phenolic, stillben và lignan (Bravo,

1998; Manach et al., 2004) Theo Solana et al., (2015), măng tây rất giàu

phenol, đã sử dụng chất lỏng siêu tới hạn và chất lỏng có áp suất để cô lập các thành phần phenolic từ măng tây Kết quả chỉ ra rằng nước pha với etanol có thể chiết xuất được 14 loại hợp chất phenol với nồng độ cao nhất so với các

dung môi khác và thành phần chủ yếu là rutin Wang et al (2011) đã nghiên

cứu hoạt động chống oxy hóa và hoạt động ức chế tyrosinase của chất chiết xuất từ nước của măng tây xanh (AGA), và nhận thấy rằng giá trị IC50 của AGA ức chế tyrosinase trong chất ức chế hỗn hợp là 1,21 mg/mL Tác dụng

ức chế hoạt động của tyrosinase tăng lên khi tăng nồng độ AGA trong khoảng 0,05–1,00 mg/mL trong tế bào u ác tính của chuột (tế bào B16), và kết quả chỉ

ra rằng AGA có tác dụng ức chế sự hình thành melanin Bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), rutin, quercetin, sorbitol và các polyphenol khác đều được phát hiện trong AGA Các chiết xuất từ măng tây chứa nhiều

hoạt chất chống oxy hóa (Zhang et al., 2018, Zhang et al., 2019), không độc (Ito et al., 2014) và có thể được sử dụng để phát triển thực phẩm chức năng (Wang et al., 2016) đã đánh giá hoạt động chống oxy hóa của ba chất chiết

xuất từ thảo mộc Trung Quốc bao gồm rễ măng tây, quả óc chó và Moutan Cortex Radicis (MCR), chỉ ra rằng chiết xuất từ rễ măng tây thu được bằng cách sử dụng 50% ethanol có tiềm năng chống oxy hóa cao nhất trong số 3

chiết xuất thảo mộc lên men (Wang et al., 2016) Ngoài ra, chiết xuất hạt

măng tây cũng làm tăng tình trạng chống oxy hóa tổng số ở mức liều 500 mg /

kg (STZ-chuột mắc bệnh tiểu đường) (Wang & Zhu, 2016) Hơn nữa, chiết xuất nước từ măng tây cho thấy hoạt tính chống oxy hóa phụ thuộc vào liều lượng và giá trị ức chế men α-glucosidase cao gấp 7 lần so với acarbose Nó cũng có tác dụng bảo vệ chống lại hội chứng chuyển hóa do chế độ ăn uống có

hàm lượng fructose cao gây ra ở chuột (Khaoula et al., 2018) Theo Fadda et

al (2018) đã đánh giá hoạt động chống oxy hóa của các chất chiết xuất từ

măng tây và các yếu tố ảnh hưởng của việc sản xuất gốc hydroxyl đã được nghiên cứu, tìm ra quá trình lên men và các tác nhân tạo sắt có thể cải thiện hoạt động chống oxy hóa của chiết xuất măng tây

2.1.1.5.3 Flavonoid

Flavonoid là một nhóm lớn phổ biến nhất trong thực phẩm và được chia thành sáu tiểu nhóm, bao gồm flavonol, flavon, isoflavone, flavone, anthocyanidin

và flavol (Manach et al., 2004) Cấu trúc của hợp chất polyphenol quyết định

cơ chế hoạt động chống oxy hóa Các flavonoid glycoside của Pouteria campechiana được tìm thấy như taxifolin 3-O-α-arabinofuranoside, trans taxifolin 3-O-α-arabinopyranoside, quercetin 3-O-α rhamnopyranosde,…

(Christine et al., 2008) Là chất chuyển hóa thứ cấp trong thực vật, flavonoid

đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển và sinh sản của thực vật Một

số nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng flavonoid trong măng tây có hoạt tính kháng nấm tốt, có thể ức chế sự phát triển của sợi nấm và sự hình thành của

bào tử (Eichholz et al., 2012; Rosado et al., 2014) Do đó, chiết xuất măng tây

có thể được sử dụng như một chất bảo vệ cho cây trồng làm vườn ở một mức

độ nhất định (Eichholz et al., 2012) cũng báo cáo rằng hàm lượng flavonoid

trong măng tây tăng lên khi tăng liều bức xạ của tia cực tím

Hầu hết các flavonoid hòa tan kém trong nước, nhưng hòa tan trong thuốc thử hữu cơ Nhiều phương pháp chiết xuất sử dụng dung môi hữu cơ như axeton

và etanol đã được sử dụng để chiết xuất flavonoid từ măng tây (Zou, 2015) Một số phương pháp hỗ trợ đã được áp dụng rộng rãi để phân lập flavonoid từ

măng tây, bao gồm chiết xuất bằng enzym (Dong et al., 2014; Li et al., 2016), chiết xuất hỗ trợ bằng sóng siêu âm (Li et al., 2016; Zheng et al., 2014 ) và chiết xuất bằng vi sóng (Baiano et al., 2014) Những phương pháp này có thể

cải thiện đáng kể sản lượng của flavonoid, và có nhiều ưu điểm khác nhau như thời gian ngắn, hiệu quả cao và có thể duy trì hoạt tính sinh học tổng thể của flavonoid Flavonoid tồn tại rộng rãi trong giới thực vật với hoạt tính chống oxy hóa cao Người ta đã tìm thấy 14 dẫn xuất phenol trong dịch chiết etanol nước từ măng tây, trong đó hàm lượng rutin là cao nhất Phương pháp chiết xuất (bao gồm chiết chất lỏng siêu tới hạn, chiết chất lỏng có áp suất và chiết xuất metanol) và dung môi được sử dụng đều ảnh hưởng đến hoạt tính chống

oxy hóa của chất chiết xuất (Solana et al., 2015)

Hình 7: Cấu trúc hóa học của Flavonoid (Nguồn: Manach et al., 2004) 2.1.1.5.4 Tannin

Tanin hay tannoit là một hợp chất polyphenol có trong thực vật có khả năng tạo liên kết bền vững với các protein vá các hợp chất hữu cơ cao phân tử khác

như các amino acid và alkaloit

Tanin là sản phẩm tự nhiên thực vật có trọng lượng phân tử ít nhất 500 g/mol,

có nhiều hơn một gốc phenol và tạo phức bền với protein Tanin là thành phần của một loại sản phẩm thực vật lớn hơn được gọi là polyphenol, nhưng tannin lại có khả năng kết tủa protein và ái lực cao với protein giàu proline Chúng cũng là chất chống oxy hóa mạnh và các kim loại chelate như sắt hoặc đồng

Tannin (và tannin thủy phân) là các ester củ đường và polyol đối với các loại axit phenolic Trọng lượng phân tử từ 500 đến hơn 20.000 dalton Tannis tan trong nước tạo dung dịch keo nhưng độ hòa tan của chúng phụ thuộc vào môi trường polyme hóa Tan được trong cồn và aceton Tính chất của tannin thủy phân: bị thủy phân trong môi trường acid nhẹ, kiềm nhẹ nước nóng hay enzyme (tannase) tạo thành carbohydrate và acid phenolic Tính chất của tannin ngưng tụ (proanthocyanidin) Tác dụng của tannin: do khả năng tạo kết tủa với protein nên có tác dụng chữa tiêu chảy cũng như chống chảy máu của các thuốc có hàm lượng tannin cao, chữa ngộ độc kim loại và alkaloid, ức chế sinh ung thư, tannin tham gia vào quá trình trao đổi chất và các quá trình oxy hóa khử trong cây Tannin có tác dụng kháng khuẩn nên bảo vệ cây Các hợp chất tannin làm giảm đau tại chỗ do làm giảm tác dụng của đầu dây thần kinh trung ương; cầm máu, chữa trĩ, viêm miệng và họng Tannin thủy phân, đặc biệt có hoạt tính sinh học thấp theo đường uống do có khả năng tạo phức với protein nên có độ tan thấp trong chất béo Acid galic và epigalic có tác dụng đối với gan Sử dụng tannin với liều lượng cao trong thời gian dài có thể gây tổn thương cho gan (Đái Duy Ban, 2008; Nguyễn Thượng Dong, 2006)

Hình 8: Cấu trúc hóa học của tannin (Nguồn:Michał Sobkowski, 2008) 2.1.1.5.5 Chất xơ

Chất xơ có thể được chia thành chất xơ hòa tan trong nước và chất xơ không

hòa tan trong nước Theo định nghĩa (Wang et al., 2019), chất xơ thực phẩm

không thể được đồng hóa trong ruột non nhưng có thể dễ dàng lên men bởi hệ

vi sinh vật trong ruột kết Nghiên cứu liên quan của các chuyên gia dinh dưỡng chỉ ra rằng một trong những nguyên nhân lớn gây ra bệnh tiểu đường ở

người là do thiếu chất xơ trong chế độ ăn uống (Huang et al., 2018) Gần đây, một đánh giá từ (Goff et al., 2018) chỉ ra rằng cả chất xơ hòa tan và không hòa

tan đều có thể góp phần kiểm soát lượng đường huyết thông qua các cơ chế có

thể có sau: “giảm làm rỗng dạ dày, điều chỉnh quá trình giải phóng chất tiêu hóa và lên men - các hormone liên quan, ức chế hoạt động của amylase và làm chậm quá trình thủy phân tinh bột, giảm sự khuếch tán của các sản phẩm amylolytic đến vi nhung mao ruột non, và/hoặc sự phát triển của lớp hàng rào

hấp thụ thông qua tương tác với niêm mạc ”(Goff et al., 2018) Tuy nhiên, các

mối quan hệ cấu trúc và chức năng vẫn chưa được thiết lập đầy đủ Chế biến phụ phẩm của măng tây là một nguồn cung cấp chất xơ dồi dào, chứa nhiều pectin, cellulose và lignin Người ta đã báo cáo rằng chất xơ từ măng tây có

thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường một cách hiệu quả (Wang et al., 2016) Ngoài ra, theo Fuentes et al., 2009) phát hiện ra rằng sản phẩm phụ của

măng tây (trừ phần ăn được - phần trên dài 15 cm)

Bảng 4: Thành phần của chất xơ ăn kiêng

“Nguồn: Fuentes et al., (2009)”

Trong đó, điều kiện chế biến có ảnh hưởng lớn nhất đến flavonoid Hoạt động chống oxy hóa mạnh của chất xơ (hỗn hợp) ăn kiêng bị ảnh hưởng nhiều đến hỗn hợp HCA và flavonoid So với các sản phẩm nông nghiệp và phụ trợ khác, khả năng giữ dầu và chỉ số khối thẩm tách glucose của chất xơ ăn kiêng từ

măng tây cao hơn nhiều, cho thấy đặc tính chức năng tốt hơn (Fuentes et al.,

2009) Nhờ khả năng tương thích sinh học tốt, các polysaccharid được sử dụng

để tăng cường chức năng của thực phẩm (Xu et al., 2019) Là một chất xơ hòa

tan trong nước, polysaccharides trong măng tây có nhiều hoạt động sinh lý và

đã được nghiên cứu rộng rãi (Shiomi, 2010; Zhao et al., 2012; Zhi et al, 2000)

2.1.2 Phụ Gia

2.1.2.1 Mật ong

Mật ong được tạo thành từ chất ngọt do ong thu thập được trong các bông hoa Theo quy định của Hội đồng Ong mật Quốc gia Mỹ và nhiều quy định về thực phẩm quốc tế khác quy định rằng "mật ong là một sản phẩm thuần khiết không

cho phép thêm bất kỳ chất gì vào bao gồm nhưng không giới hạn trong, nước

và các chất ngọt khác" Bài này chỉ đề cập về mật ong do ong mật (chi Apis) tạo ra; mật do các loài ong khác hay các loài côn trùng khác có các đặc tính rất khác biệt Nhiều người cho rằng mật ong không có hạn sử dụng nhưng thật ra mật ong chỉ có thể sử dụng được tối đa là 2 năm và sau đó nó sẽ có các chất nguy hiểm được tạo bên trong dó và có thể gây nguy hiểm đến tính mạng Nếu quá hạn thì nó sẽ có mùi khó chịu và hôi chua, vị cay hoặc đắng, màu đậm và càng ngày càng có màu tối hay nói cách khác là màu đen (Chair, 2001)

2.1.2.2 Xanthangum

Xanthan gum là một polysaccharide ngoại bào được sản xuất bằng công nghệ sinh học, được tạo ra bởi quá trình lên men của vi khuẩn Xanthomonas campestris NRRL B-1459 Và một số loài vi sinh vật khác trên môi trường chứa glucose, NH4Cl, acid amin và khoáng chất cần thiết Xanthan gum được tách khỏi môi trường nhờ kết tủa bằng isopropanol khi có mặt KCl Cấu trúc bậc 1 của xanthan gum bao gồm một chuỗi xương sống là các liên kết -1,4 D-glucose với các chuỗi bên chứa hai đường monose và một acid glucoronic Một nữa các đường monose ở vị trí cuối của chuỗi bên chứa acid pyruvic Các chuỗi bên này chiếm một tỷ lệ lớn của phân tử (khoảng 60%) và giúp chp xanthan gum có nhiều tính chất riêng Ở hầu hết các nước, xanthan gum được cho phép sử dụng như một phụ gia vô hại và có giá trị Xanthan gum hòa tan trong nước, cho độ nhớt cao ở nồng độ thấp, ổn định ở pH= 2,5-11 và có nhiệt

độ hòa tan khoảng 900C, bền ở 1200C

Xanthan gum được ứng dụng trong các nước sauce ổn định nhũ tương, dầu/nước, tạo độ nhớt khá đồng nhât Các sản phẩm sữa giúp ổn điịnh cấu trúc

và làm giảm độ cứng, sản phẩm kem giúp ổn định cho các độ xốp trong sản phẩm, sản phẩm phối trộn ăn liền làm dày, kết tinh và định hình sản phẩm Đặc biệt trong syrup và dịch trái cây, xanthan gum có thể được sử dụng trong các syrup nhằm duy trì các hạt ở dạng huyền phù Trong ứng dụng đặc biệt này, một lượng nhỏ xanthan gum (0,05-0,1%) được cho vào nhằm tạo sự ổn định cho sản phẩm nhưng không làm ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm Sự đa dạng về tính chất của xanthan gum trong các điều kiện khác nhau, là một trong rất ít các sản phẩm có tác động đày đủ trong nước trái cây (Trần Xuân Hiển, 2016)

2.3 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH NGHIỀN

2.3.1 Mục đích của quá trình nghiền

Mục đích: nhằm thay đổi kích thước, hình dáng của nguyên liệu để thu nhận được nguyên liệu dạng nhuyễn, thuận lợi cho quá trình trích ly Hầu như các nguyên liệu trước khi trích ly đều phải làm nhỏ, để tăng tỉ lệ thu hồi Xay là quá trình tiếp xúc nhiều nhất giữa nguyên liệu và thiết bị, vì vậy khả năng sản phẩm bị oxy hóa và biến màu là rất cao.Cũng như các phản ứng hóa học giữa các thành phần hóa học và nguyên liệu (tannin, polyphenol, vitamin), với các ion kim loại của thiết bị làm thay đổi màu, giảm chất lượng ản phẩm Để hạn chế được những tác động này, đối với măng tây nên sử dụng bazo để điều chỉnh pH hạn chế được sự biến màu, ổn định màu sắc, sử dụng thiết bị bằng inox

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất nghiền

Tính chất nguyên liệu: hiệu suất và năng suất chất lượng xay phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có độ bền và độ cứng của nguyên liệu là yếu tố quyết định đáng kể tới năng xuất xay Nguyên liệu có độ bền khác nhau, sẽ gây ra những độ nén khác nhau Đối với nguyên liệu có độ bền độ cứng cao thì sự phân chia các hạt trong quá trình xay sẽ khó khăn hơn và tốn nhiều năng lượng hơn Các yếu tố bên ngoài: công suất cơ học, vận tốc bộ phận làm nhỏ, khi vận tốc xay quá lớn sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và ngược lại

2.3.3 Biến đổi nguyên liệu

Nhiệt độ sẽ tăng nhẹ do ma sát Giảm kích thước của các gốc măng tây chuyển thành dạng nhuyễn Dịch bào thoát ra dễ bị chuyển hóa và vi sinh vật tấn công Trong quá trình xay, gốc măng tây tiếp xúc nhiều với không khí, có thể xảy ra các phản ứng oxy hóa làm biến màu nguyên liệu

2.4 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY

2.4.1 Bản chất quá trình trích ly

Trích ly là một quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫu nguyên liệu bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi Động lực của quá trình trích ly là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử trong nguyên liệu và ở trong dung môi Trích ly chất hòa tan chất lỏng khác gọi là trích ly lỏng – lỏng Trích ly chất hòa tan trong chất rắn gọi là trích ly rắn – lỏng Bản chất của quá trình trích ly là sự chiết rút chất hoà tan trong chất lỏng hoặc chất rắn

bằng một chất hoà tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán của các chất có nồng độ khác nhau

2.4.2 Đặc điểm của quá trình trích ly

Quá trình trích ly được tiến hành bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi thích hợp Quá trình hòa tan các chất trong nguyên liệu vào dung môi xảy

ra cho đến khi đạt sự cân bằng về nồng độ của dịch trích ly giữa các lớp bên trong và các lớp mặt ngoài của nguyên liệu Quá trình này được thực hiện nhờ

sự khuyếch tán Sự khuếch tán này ban đầu diễn ra nhanh sau đó chậm dần và ngừng lại khi đạt sự cân bằng về nồng độ Có sự thay đổi về cấu trúc và một số thành phần hóa học của nguyên liệu trong suốt quá trình trích ly Về cấu trúc, chủ yếu là sự thay đổi về cấu trúc bên ngoài nguyên liệu có hiện tượng trương

nở, các liên kết của các thành phần cấu tạo tế bào yếu đi Về thành phần hóa học, một số chất bị biến đổi nhờ sự biến tính của protein (Trịnh Văn Dũng, 2003)

2.4.3 Phương pháp trích ly

Lựa chọn phương pháp trích ly, các hợp chất bao gồm các công việc: chọn dung môi, cách trích ly và thiết bị trích ly Dung môi dùng để trích ly các hợp chất ra khỏi nguyên liệu thực vật rất đa dạng và thay đổi tùy theo đặc điểm của nguyên liệu và bản chất của chất cần nghiên cứu Cơ sở để lựa chọn dung môi trích ly là nhờ vào tính phân cực của hợp chất chứa trong thực vật và của dung môi, nhiệt độ bay hơi và tính độc đối với thực phẩm, dược phẩm Trong công nghiệp, tiêu chuẩn để chọn dung môi trích ly là: dung môi rẻ tiền, dễ tìm, không gây độc đối với người thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí, có tính hòa tan chọn lọc, không có tác dụng hóa học với cấu tử của dịch trích ly, không tác dụng hóa học hay phá hủy thiết bị trích ly, không bị biến đổi thành phần khi bảo quản, dung môi phải dễ tách ra khỏi sản phẩm sau khi trích ly mà không để lại mùi lạ và không gây độc cho sản phẩm Ở quy mô phòng thí nghiệm, tiêu chuẩn để lựa chọn dung môi là tính chọn lọc tiêu chuẩn và tính chọn lọc tiêu chuẩn và tính tan Tuy nhiên, những nhân tố khác như tính độc, khả năng thu hồi vấn phải được xem xét (Trịnh Văn Dũng, 2003)

2.4.4 Những biến đổi của nguyên liệu sau quá trình trích ly

Hóa lý: là nhóm biến đổi quan trọng nhất trong quá trình trích ly, là sự hòa tan các cấu tử từ nguyên liệu (pha rắn) vào dung môi (pha lỏng) Tùy theo tính chọn lọc của dung môi mà thành phần và hàm lượng các cấu tử hòa tan thu

được trong dịch trích sẽ thay đổi Thông thường, cùng với các cấu tử cần thu nhận, dịch trích còn chứa các cấu tử hòa tan khác, có thể xảy ra những biến đổi về pha khác nhau như sự bay hơi, sự kết tủa

Vật lý: Sự khuếch tán là biến đổi vật lý quan trọng trong quá trình trích ly, ủ chất tan: dịch chuyển từ tâm bề mặt nguyên liệu dung môi, ủ dung môi: khuếch tán từ bên ngoài vào bên trong cấu trúc các mao dẫn của nguyên liệu Khuếch tán giúp cho quá trình trích ly xảy ra nhanh và triệt để hơn Động lực của sự khuếch tán là do chênh lệch nồng độ

Hóa học: có thể xảy ra các phản ứng hóa học giữa các cấu tử trong nguyên liệu.Tốc độ của phản ứng sẽ gia tăng khi chúng thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao.VD: Trong quá trình trích ly triglyceride từ đậu nành, nếu sử dụng nhiệt độ cao dễ làm cho chất béo bị oxy hóa

Hóa sinh và Sinh học: các Enzyme trong nguyên liệu sẽ xúc tác phản ứng chuyển hóa những cơ chất có nguồn gốc từ nguyên liệu.Hệ vi sinh vật trong nguyên liệu sẽ phát triển, nếu thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao thì các biến đổi hóa sinh và sinh học xảy ra không đáng kể

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly gồm: kích thước của nguyên liệu,

tỷ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và dung môi, nhiệt độ trích ly, thời gian trích

ly, tốc độ của dòng dung môi chảy qua lớp nguyên liệu, áp suất

Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu càng nhỏ thì việc trích ly các cấu tử từ nguyên liệu vào dung môi sẽ trở nên dễ dàng hơn Tuy nhiên kích thước quá nhỏ thì chi phí cho quá trình nghiền nguyên liệu sẽ gia tăng, việc phân riêng pha lỏng và pha rắn sẽ trở nên khó khăn hơn

Loại dung môi sử dụng để trích ly ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của chất cần trích ly vào dung môi và khả năng hòa tan tạp chất PH của dịch trích quyết định khả năng hòa tan các chất hòa tan và ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của các chất bị thủy phân Nhiệt dộ cao làm tăng khả năng hòa tan của các chất vào dung môi do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt, tăng hệ số khuếch tán Tuy nhiên nhiệt độ cao sẽ làm phân hủy chất cần trích ly (Trịnh Văn Dũng, 2003)

2.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY

Đặng Xuân Cường và cs (2012) Phương pháp đáp ứng tối ưu hóa điều kiện chiết phlorotannin có hoạt tính chống oxy hóa (TPC) từ rong nâu (Sargassum

Vietnamense) Nghiên cứu đã xây dựng mô hình toán học mô tả ảnh hưởng

của ba nhân tố chiết (nhiệt dộ, thời gian, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi) từ rong nâu Kết quả cho thấy hàm mục tiêu: hàm lượng phlorotannin (Y1), chống oxy hóa tổng (Y2) và khử sắt (Y3) lớn nhất tương ứng là 4,078mg phlorotannin, 14,685mg acid ascorbic và 40,043mg FeSO4 /1g rong khô nguyên liệu, tại điểm tối ưu ở 44,400C, 30,75 giờ với tỷ lệ DM/NL là 31,82:1 (v/w)

Theo Trần Thị Thùy Linh và cs (2014) nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly các hoạt chất sinh học từ cây thuốc dòi (Pouzolzia

zeylanical Benn) Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố tác động như

biện pháp xử lý nguyên liệu, phương pháp khuấy trộn, tỷ lệ nguyên liệu/ nước, thời gian, nhiệt độ và pH trích ly đều ảnh hưởng đến quá trình trích ly các hợp chất có giá trị sinh học từ cây thuốc dòi Trong các yếu tố trên, pH và phương pháp xử lý khuấy trộn ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất trích ly Hiệu suất thu hồi các hoạt chất sinh học cao khi thực hiện trích ly ở tỷ lệ nguyên liệu và nước là 1/15, thực hiện khuấy trộn và cắt khúc nguyên liệu Ngoài ra, khả năng trích ly các hoạt chất thu được cao nhất khi kết hợp ở nhiệt độ 900C, pH

4 và trong khoảng thời gian 20-24 phút

Hồ Bá Vương và cs (2015) Phương pháp bề mặt đáp ứng Tối ưu hóa các điều

kiện chiết polyphenol từ lá ổi Nghiên cứu đã xây dựng được mô hình toán học

mô tả ảnh hưởng của bốn nhân tố chiết (nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi và nồng độ ethanol) đến hàm lượng polyphenol từ lá ổi xẻ Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng điều kiện tối ưu chiết polyphenol từ lá đạt được như sau: Nhiệt độ chiết 90oC, thời gian chiết 76,5 phút, tỉ lệ dung môi chiết/nguyên liệu 70/1 (ml/g) và nồng độ dung môi chiết ethanol 44,3% Tại điều kiện chiết tối ưu, hàm lượng polyphenol thu được 233,76 mg GAE/g chất khô Dịch chiết polyphenol thu được tại điều kiện tối ưu có hoạt tính chống oxi hóa cao dựa vào khả năng khử gốc tự do DPPH với giá trị IC50 là 2,1 μg/ml

Lê Thị Bé Hồng và cs (2017), nghiên cứu tiến hành trích ly chlorophyll bằng

các dung môi khác nhau nhằm xác định một phương pháp thích hợp để thu

nhận hàm lượng chlorophyll trong bèo (Lemanoideae), được tiến hành đánh

giá các yếu tố ảnh hưởng về loại dung môi (nồng độ dung môi, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi), thời gian trích ly đến sự thu nhận chlorophyll ở bèo

Lemanoideae Có sự khác biệt đáng kể về lượng chlorophyll trích ly giữa 3

dung môi acetone, ethanol và nước cất Kết quả cho thấy trích ly trong dung

môi acetone 80% trong 8 giờ, lượng chlorophyll tổng thu nhận được là khoảng 9,20±0,17mg/g đối với mẫu khô và 11,36±0,33mg/g đối với mẫu tươi, với tỷ

lệ chlorophyll a là dao động khoảng 65-69%, cho hiệu suất thu hồi cao nhất so với ethanol và nước Vì vậy, trích ly chlorophyll bằng dung môi acetone 80% được xem một phương pháp đơn giản và đáng tin cậy

Lê Nguyễn Thủy Tiên và cs (2017), nghiên cứu khảo sát và đánh giá phương pháp tách chiết chlorophyll từ lá dứa thơm (Pandanus Amaryllifolius), sử dụng

dung môi trích ly là ethanol 90%, tỉ lệ nguyên liệu/ethanol là 1/15 (w/v), sử dụng MgCO3 0,5% so với nguyên liệu để giúp tăng khả năng trích ly, trích ly hoàn thành sau 24 giờ trong điều kiện tối, ở nhiệt độ phòng Kết quả thu được dịch trích ly có lượng chlorophyll 113,49mg/L Hoa tính kháng oxy hóa của dic h trích chlorophyll từ Pandanus amaryllifolius theo DPPH là: 531,33μg/mL

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm và thời gian thực hiện

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Thực Phẩm, Khu Thực hành thí nghiệm, Trường Đại học An Giang

Thời gian thực hiện: từ tháng 1/2020 đến tháng 5/2021

Thuốc thử Folin- Ciaucalteu, Merck (Đức) ;

Thuốc thử DPPH (2,2 -Diphenyl-1-picrylhydrazyl), Merck (Đức) ;

Sodium tungstate dihydrate (Na2WO4.H2O);

Phosphoric acid (H3PO4);

Sodium hydrogen carbonate (NaHCO3)

Dung dịch đệm phosphate

Dung dịch Na2CO3 bão hòa

NaNO2, AlCl3, Ferric chloride (FeCl₃);

3.1.4 Thiết bị sử dụng

Cân phân tích: Ohaus, model AR-240, độ chính xác 0,01g (Nhật)

Micropipet 1.000μL, Isolab (Đức)

Nhiệt kế HANNA, model S42866, độ chính xác 0.1 (Ý)

pH Spear, model WD-35634, Range -1.0 to 15, độ chính xác 0.01 (Mỹ)

Máy đo màu CR-410 Konica Minolta (Nhật)

Máy so màu quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) (Nhật)

Các dụng cụ cần thiết khác trong quá trình thí nghiệm như: bình tam giác, bình định mức, thau, rổ, dao, phục vụ cho quá trình thực hiện thí nghiệm

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đánh giá cảm quan Phương pháp mô tả cho điểm

Hàm lượng TPC Sử dụng phương pháp Folin-Ciocalteu

(Susu Jiang et al., 2013)

Hàm lượng TFC Sử dụng phương pháp so màu phức với

clorua nhôm (Ozsoy et al., 2008)

Hàm lượng chlorophyll

Sử dụng phương pháp phân tích máy quang phổ hấp phụ của dịch chiết trong dung dịch acetone (Nguyễn Thanh Sang

Hàm lượng vitamin C Dùng phương pháp chuẩn độ iod

3.2.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/nước đến hàm lượng của các hợp chất sinh học có trong măng tây

nhiệt độ 400C trong 10 phút với tỷ lệ nguyên liệu/nước khảo sát Sau quá trình trích ly, đem đi đánh giá để thu nhận các chỉ tiêu

Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố và 3 lần lặp lại

Nhân tố L: tỷ lệ nguyên liệu/nước (g/ml)

L1= 1/2 L2= 1/3 L3=1/4 L4=1/5 L5=1/6

Tổng số mẫu thí nghiệm: 5*3= 15

Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

Chỉ tiêu theo dõi

Hiệu suất thu hồi

Chỉ tiêu theo dõi

Hiệu suất thu hồi

Đo màu sắc (L, a, b)

Hàm lượng chlorophyll

Hàm lượng vitamin C

Hàm lượng polyphenol tổng số (TPC)

Cân 40g gốc măng tây đã được cắt nhỏ sau đó mang đi xay, cho vào bình tam giác

Dung dịch măng tây thu được sau quá trình xay được đem đi trích ly ở tỷ lệ nguyên liệu/nước, nhiệt độ tối ưu ở thí nghiệm 1,2, với thời gian trích ly theo

bố trí thí nghiệm Sau quá trình trích ly đem đi đánh giá để thu nhận các chỉ tiêu

Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố và 3 lần lặp lại

Nhân tố T: thời gian trích ly (phút) với 5 mức độ

Chỉ tiêu theo dõi

Hiệu suất thu hồi

ly bằng cách lập phương trình hồi quy với mô hình đa thức bậc hai có tâm CCD (Central Composite Designs) và ma trận thí nghiệm được xây dựng bằng