NHỮNG THAY ĐỔI VỀ LƯỢNG LYCOPENE VÀ BETA CAROTENE CỦA MÀNG HẠT GẤC VÀ DẦU GẤC TRONG SUỐT QUÁ TRÌNH TỒN TRỮ

Với sự giúp đỡ của giảng viên, chúng tôi được tiếp cận với bài báo và dựa trên cơ sở đó, chúng tôi xin được dịch lại bài báo nhằm giúp các bạn hiểu rõ thêm về những thay đổi về lượng lyc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM MÔN CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRONG CNTP

 Đề tài:

GVHD : ThS ĐẶNG THỊ NGỌC DUNG SVTH : Nhóm 11

Ngô Thị Quỳnh Anh -11116002 Nguyễn Thanh Trà My 11116040 Đặng Diệp Thảo -11116059 Lưu Thị Thu Thủy -11116064

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013

NHỮNG THAY ĐỔI VỀ LƯỢNG

LYCOPENE VÀ BETA CAROTENE CỦA MÀNG HẠT GẤC VÀ DẦU GẤC TRONG SUỐT

QUÁ TRÌNH TỒN TRỮ

LỜI MỞ ĐẦU 1

TÓM TẮT 2

1 Giới thiệu 2

2 Nguyên liệu và phương pháp 3

2.1 Thu hoạch và phân loại quả 3

2.2 Sự thay đổi hàm lượng carotenoid của màng hạt gấc trong thời gian tồn trữ

2.3 Những cách xử lý trong tồn trữ dầu gấc 4

2.4 Trích ly và phương pháp phân tích HPLC 4

2.5 Phân tích thống kê 5

3 Kết quả và bàn luận 5

3.1 Những đặc điểm của quả gấc 5

3.2 Ảnh hưởng của việc tồn trữ đến lượng lycopene và beta carotene trong màng hạt gấc

3.3 Tính ổn định của lycopene và beta carotene trong dầu gấc 11

3.3.1 Tốc độ phân hủy của carotenoids trong dầu gấc chưa qua xử lý

3.3.2 Tác động của việc thêm BHT và khí nitơ đối với tỷ lệ phân hủy của carotenoids trong dầu gấc

4 Kết luận 15

LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội ngày nay càng phát triển, nhu cầu về nguồn thực phẩm sạch của con người ngày càng cao Những thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên, giàu giá trị dinh dưỡng và dễ sử dụng được nhiều người chú ý Và một trong những thực phẩm đó là gấc-loại thực phẩm đặc sản có nhiều ở Việt Nam

Gấc được người Mỹ gọi là “loại quả đến từ thiên đường” vì những chất dinh dưỡng tuyệt vời của nó Trong màng đỏ quả gấc có 4 chất dinh dưỡng vô cùng quan trọng: beta carotene, lycopene, alphatocopherol và các chất béo thực vật Trong đó, beta carotene 150mg% trong dầu gấc có tỷ lệ cao gấp 15,1 lần cà rốt Beta carotene là tiền tố của vitamin A-một loại vitamin tuyệt vời đối với mắt Không những beta

carotene giúp sáng mắt, phòng chữa các bệnh về mắt, nó còn làm tăng khả năng miễn dịch, tăng sức đề kháng và phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ

Lycopene là chất quan trọng thứ hai trong quả gấc Người ta nghiên cứu trong dầu gấc chứa hàm lượng lycopene cao gấp 68 lần cà chua Đây là một chất có khả năng chống oxy hóa rất cao Nó giúp giữ ẩm và làm sáng da, tốt cho người bị tim mạch, phòng chữa các bệnh ung thư, đặc biệt ung thư tuyến tiền liệt ở nam giới

Trên lĩnh vực Food Chemistry của nhà xuất bản Elsevier đã đưa ra bài nghiên

cứu khoa học “Changes in lycopene and beta carotene contents in aril and oil of gac

fruit during storage” Với sự giúp đỡ của giảng viên, chúng tôi được tiếp cận với bài

báo và dựa trên cơ sở đó, chúng tôi xin được dịch lại bài báo nhằm giúp các bạn hiểu

rõ thêm về những thay đổi về lượng lycopene và beta carotene của màng hạt gấc và dầu gấc trong quá trình tồn trữ, đó là sự thay đổi của lượng lycopene và beta carotene sau vài tuần lưu trữ cũng như dưới những cách xử lý khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau nhằm góp phần phục vụ nhu cầu sản xuất trong nước và nâng cao giá trị của trái gấc Việt Nam Cám ơn sự giúp đỡ và hướng dẫn của cô Đặng Thị Ngọc Dung Bài tiểu luận còn điều gì sai sót, rất mong sự thông cảm của quý thầy cô cùng các bạn Xin chân thành cảm ơn

TÓM TẮT:

Những quả gấc được đo lường các thuộc tính và tồn trữ ở điều kiện môi trường

2 tuần để quan sát những thay đổi về hàm lượng carotenoid (lycopene và beta carotene) chứa trong màng hạt Ban đầu, nồng độ lycopene trong màng hạt là từ 2.378 mg/g khối lượng tươi (FW) đến 3.728 mg/g FW và lượng beta carotene khoảng từ 0.257 đến 0.379 mg/g FW Lượng carotenoid trong màng hạt duy trì tính ổn định sau 1 tuần và giảm nhanh sau 2 tuần tồn trữ Dầu gấc được ép ra từ màng hạt, cũng có thành phần lycopene và beta carotene tương tự (lần lượt là 2.436 và 2.592 mg/g) Dầu gấc được xử lý bằng butylated hydroxytoluene (BHT) 0.02% hoặc khí nito hoặc không được xử lý rồi sau đó được để trong chỗ tối 15 hoặc 19 tuần dưới những điều kiện khác nhau (50C, điều kiện môi trường, 45 và 600C) Lycopene và beta carotene trong dầu gấc đối chứng giảm theo mô hình động học bậc nhất Tốc độ phân hủy của lycopene và beta carotene trong dầu được xử lý thì thấp hơn so với dầu đối chứng nhưng không tuân theo mô hình động học bậc nhất Tuy nhiên, cả lycopene và beta carotene trong dầu gấc đều bị phân hủy nhanh chóng với mô hình động học bậc nhất dưới điều kiện nhiệt độ cao (45 và 60oC) cho dù sử dụng cách xử lý nào

1. Giới thiệu :

Gấc là một loại trái cây phổ biến ở Việt Nam Nhiều phần của gấc như hạt, dầu hoặc rễ có thể được sử dụng như một vị thuốc truyền thống (theo Loi,1991) Ở Việt Nam, gấc được thu hoạch theo từng thời vụ từ tháng 10 đến tháng 2 Sau khi thu hoạch, gấc có thể được tồn trữ 1 tháng trong điều kiện môi trường để thu lấy màng hạt Người ta thường dùng màng hạt gấc có màu đỏ thẫm của quả gấc tươi hay quả gấc đã được tồn trữ nhiều ngày để nấu xôi gấc phục vụ những bữa ăn hằng ngày hoặc trong những ngày lễ quan trọng Hai nhà nghiên cứu Vuong và King (2003) đã cho rằng màng hạt gấc và dầu gấc là những nguồn carotenoid (lycopene và beta carotene) sinh học tuyệt vời Nhiều nhà nghiên cứu khác cũng thừa nhận màng hạt gấc chứa một lượng lớn lycopene và beta carontene (Aoki, Kieu, Kuze, Tomisaka & Chuyen, 2002; Ishida,Turner, Chapman & McKeon, 2004; Tran, Nguyen, Zabaras & Vu, 2008)

Tuy nhiên, có một sự khác biệt lớn về nồng độ lycopene và beta carotene của màng hạt gấc trong những nghiên cứu trước đó Theo nghiên cứu của Aoki cùng các cộng sự, 2002; Vuong, Franke,Custer ,Murphy, 2006, lượng lycopene là 0.380 mg/g

và beta carotene là 0.080 mg/g trong khi nghiên cứu của Ishida cùng các cộng sự lại cho rằng lượng lycopene là 3.053 mg/g và beta carotene là 0.836 mg/g Một điều cũng cần được chú ý là tất cả những nghiên cứu này được tiến hành với những trái gấc đã đông lạnh với một lượng mẫu nhỏ (2-5 quả) Hơn nữa, không có thông tin nào nói về

độ chín của những quả gấc này trong khi độ chín của nó có thể ảnh hưởng đến sự khác nhau về hàm lượng carotenoid (theo Maiani cùng các cộng sự, 2009)

Hiện nay, nhiều nghiên cứu khoa học về những tác dụng sinh lý của lycopene

và beta carotene đã được công bố Kết quả này cho thấy việc tiêu thụ lycopene và beta carotene có thể giảm phạm vi ảnh hưởng của một số bệnh như bệnh về mắt, bệnh về tim mạch và ung thư Do đó, một số sản phẩm mới từ gấc như viên nang dầu gấc, rượu gấc đã được giới thiệu trên toàn thị trường (theo Tran cùng các cộng sự, 2008) Dầu gấc được ép từ màng hạt gấc và cũng chứa hàm lượng carotenoid cao Trong khi dầu gấc có tiềm năng cao như là một nguồn lycopene thương mại thì nó cũng được cho rằng dễ bị oxy hóa, điều này làm giảm chất lượng của dầu gấc Tuy nhiên, quá trình phân hủy của lycopene và beta carotene trong quá trình tồn trữ dầu gấc không có nhiều thông tin được công bố

Vì vậy, mục đích của nghiên cứu này là: (1) để ước lượng về sự ảnh hưởng của việc tồn trữ đến chất lượng của lycopene và beta carotene trong màng hạt gấc và (2) để nghiên cứu động lực phân hủy lycopene và beta carotene trong dầu gấc dưới những điều kiện tồn trữ khác nhau (nhiệt độ và điều kiện oxy hóa)

2. Nguyên liệu và phương pháp :

2.1. Thu hoạch và phân loại quả:

Những quả gấc được thu hoạch ở huyện Thanh Hà ( Hải Dương, Việt Nam) vào tháng 11, năm 2008 sau đó được vận chuyển đến phòng thí nghiệm trong vòng 24 giờ Người ta chọn những quả già có kích thước tương tự nhau và phân loại theo độ chín của chúng thành 3 nhóm (xanh, chín vừa, chín hoàn toàn) Những quả gấc chưa chín thì có màu xanh toàn bộ Những quả chín vừa có 1/3 đến 2/3 vỏ có màu đỏ Và những quả chín hoàn toàn có màu đỏ chiếm hơn 2/3 trên vỏ Khối lượng, kích cỡ, số lượng hạt và khối lượng màng hạt của những quả này đều được ghi nhận lại

2.2. Sự thay đổi hàm lượng carotenoid của màng hạt gấc trong thời gian tồn trữ:

Tiến hành thí nghiệm với 15 trái gấc từ mỗi nhóm độ chín Chúng được tồn trữ trong điều kiện môi trường 2 tuần Sau đó, đem cắt mỗi nhóm 5 quả và lấy phần màng hạt gấc Hai mẫu màng hạt gấc ngẫu nhiên của mỗi quả được lấy ra và được gửi đi xác định lượng lycopen và beta caroten

2.3. Những cách xử lý trong tồn trữ dầu gấc:

Màng hạt của những quả gấc chín hoàn toàn sau 5 – 7 ngày thu hoạch để ở điều kiện môi trường được đem ép lấy dầu Nhà máy dược phẩm Hải Dương (Hải Dương, Việt Nam) thu nhận dầu gấc mới ép và chuyển ngay đến phòng thí nghiệm trong vòng

24 giờ Dầu gấc sẽ được xử lý theo 3 cách Thứ nhất, dầu nguyên chất được cho vào

40 ống nghiệm Những ống này được đánh dấu để làm mẫu kiểm chứng Thứ hai, xử

lý với BHT, dầu gấc nguyên chất được trộn với butylated hydroxytoluene (BHT) 0.02

% (w/w) rồi sau đó cho vào 40 ống nghiệm khác Thứ ba, xử lý bằng nito, một phần dầu gấc khác được làm bão hòa bằng cách cho một luồng khí nito đi qua trong 2 giờ rồi sau đó cho vào 40 ống nghiệm Với mỗi cách xử lý có 10 ống nghiệm được đặt trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau (5oC, điều kiện môi trường, 45 và 60oC) ở chỗ tối trong khoảng thời gian từ 15 đến 19 tuần Sau đó, từ mỗi phương pháp xử lý lấy 2 ống làm mẫu thử

2.4. Trích ly và phương pháp phân tích HPLC:

Trộn 2g màng hạt gấc tươi với 0.2g MgCO3sau đó trích ly 3 lần với 15 ml dung dịch tetrahydrofuran (THF) và methanol (MeOH) (4:1) cho đến khi dung dịch hoàn toàn mất màu Đối với dầu gấc, lấy 0.5 g dầu gấc hòa tan trong 15ml dung dịch trên Lọc lấy phần lỏng và rửa qua 3 lần với dung dịch NaCl bão hòa Sau đó lớp hữu cơ

(6:4) và được pha loãng ở một tỷ lệ thích hợp với MeOH

Phương pháp phân tích HPLC thực hiện với 1 hệ thống Finnigan Spectra (Thermo Finnigan,San Jose,CA, Mỹ) được trang bị 1 bơm cấp 4 và bộ phận cảm biến chuỗi điot phát quang (PDA) Sự phân tách được thực hiện trên 1 cột Inertsil ODS-3 (250 x 4.6 mm ID,5)(GL Sciences, Tokyo, Nhật Bản) Hệ thống dung môi sử dụng

Dung môi rửa giải A chứa 0.05 % BHT là chất chống oxy hóa Chương trình cho phép

rửa giải gradient được thực hiện như sau: điều kiện ban đầu là 70% dung môi rửa giải

A và 30% dung môi rửa giải B trong 5 phút, sau đó là 80% dung môi rửa giải A và 20

% dung môi rửa giải B trong 5 phút Tiếp theo, đưa về điều kiện ban đầu và làm cân bằng trong 5 phút Tốc độ dòng chảy là 1.5ml/phút Thể tích phun vào là 20l Hàm lượng lycopen và beta caroten được xác định ở bước sóng 472 nm Việc xác định thành phần carotenoid được thực hiện bằng cách so sánh thời gian duy trì của HPLC

và sự hấp thụ quang phổ trong dãy bước sóng từ 300-600 nm của những điểm cao nhất không được nhận ra và phương pháp đồng sắc ký với tiêu chuẩn bổ sung

2.5. Phân tích thống kê

Nồng độ carotenoid xác định được tùy thuộc vào phép phân tích sự sai lệch (ANOVA) và được so sánh bằng phép thử của Tukey (5 %) Thứ tự của phản ứng được xác định và tính toán theo nghiên cứu của Chow (2007) Người ta sử dụng mô hình tuyến tính chung để xác định sự tương tác có thể có giữa nhiệt độ và cách xử lý trong thời gian tồn trữ dầu Tất cả các phép phân tích thống kê được thực hiện với Minitab tm15 (Minitab Inc, Đại học State, PA, Mỹ )

3. Kết quả và thảo luận :

3.1. Những đặc điểm của quả gấc:

Bảng 1 ghi nhận những số liệu về khối lượng, kích thước của quả gấc tươi, số lượng hạt cũng như khối lượng của màng hạt cho mỗi nhóm độ chín của quả (mỗi nhóm 15 quả) Các quả gấc có kích thước trung bình là chiều ngang 16.5cm và chiều dài là 24.5cm và không có sự khác biệt đáng kể trong kích thước giữa 3 nhóm quả Khối lượng trung bình của quả là 2.2 kg và được rút ra từ sự phân loại thông thường (hình 1)

Hình 1: Biểu đồ khối lượng của quả gấc.

Ishida cùng các cộng sự đã báo cáo khối lượng trung bình của quả gấc là 0.772

kg (2004) chỉ bằng một phần ba giá trị tìm được ở nghiên cứu hiện tại Tuy nhiên, số

lượng hạt ở mỗi quả giống nhau (trung bình 28 hạt/quả ) Khối lượng màng hạt trung

bình là 240.26 g (cùng số liệu trong nghiên cứu của Ishida và các cộng sự) Kết luận,

phần màng hạt chỉ chiếm khoảng 10% khối lượng của toàn bộ quả gấc ở nghiên cứu

này trong khi ở nghiên cứu của Ishida chúng lên tới 24.6% Lượng nước mất đi của

màng hạt trong thời gian tồn trữ và sự chín được cho là ảnh hưởng đến khối lượng

toàn bộ của quả trong nghiên cứu của Ishida và các cộng sự khi được so sánh với

nghiên cứu này

Bảng 1: Những đặc điểm của các nhóm quả gấc:

(kg)

Chiều ngang(cm)

Chiều dài (cm)

hạt (g)

Những chữ cái giống nhau ở mỗi cột thì không khác nhau về mặt thống kê (P <0.05) Giá trị

có nghĩa là sai số tiêu chuẩn

3.2. Ảnh hưởng của việc tồn trữ đến lượng lycopene và beta carotene trong màng hạt

gấc:

Carotenoid có thể được tìm thấy trong nhiều loại quả và rau củ dưới dạng tự do hoặc dạng những ester của acid béo Tuy nhiên, theo Aoki cùng các cộng sự (2002) và

Vuong cùng các cộng sự (2006) đã báo cáo thì phần trích ly thủy phân được (chứa cả

những ester carotenoid và carotenoid tự do thủy phân được) và phần trích ly không

thủy phân được (chỉ chứa carotenoid tự do) của dầu gấc có hàm lượng carotenoid

tương tự nhau Điều này có nghĩa là lượng carotenoid dưới dạng ester trong dầu gấc là

không đáng kể Do đó, nghiên cứu này chỉ xác định carotenoid tự do (không thủy phân

được) trong dầu gấc

Hình 2: Hàm lượng lycopene (a) và beta carotene (b) trong màng hạt gấc trong suốt quá

trình tồn trữ Những chữ cái giống nhau trong mỗi cột theo thống kê là không khác nhau (P> 0.05) Giá trị có nghĩa là sai số tiêu chuẩn.

Nồng độ lycopene và beta carotene trong màng hạt của quả gấc xanh, chín vừa

và chín hoàn toàn trong 2 tuần tồn trữ được biễu diễn ở hình 2 Gấc ngay sau khi thu hoạch (t=0) thành phần lycopene của màng hạt gấc dao động trong khoảng từ 2.378 mg/g khối lượng tươi (FW) ở quả xanh là 3.728 mg/g FW trong quả chín hoàn toàn Lượng beta carotene của màng hạt gấc dao động trong khoảng từ 0.257 mg/g FW ở quả xanh đến 0.379 mg/g FW ở quả chín hoàn toàn Ngoài ra, không có sự khác nhau đáng kể về lượng lycopene và beta carotene có trong màng hạt gấc ở cả 3 nhóm quả (P

> 0.05) Tuy nhiên, các nhà khoa học nhận thấy rằng ở nhóm quả chín vừa và chín hoàn toàn có lượng carotenoid cao nhất ( lycopene là 3.852 mg/g khối lượng vỏ hạt tươi và beta carotene là 0.409 mg/g khối lượng vỏ hạt tươi)

Trong nghiên cứu này, Maiani cùng các cộng sự nhận thấy nồng độ lycopene và beta carotene trong màng hạt gấc nhiều hơn hàm lượng của chúng trong các loại trái cây và rau củ khác (2009) Nồng độ lycopene tìm thấy trong màng hạt gấc (phần có thể

sử dụng được) thì gấp khoảng 20 lần nồng độ lycopene trong phần ăn được của dưa hấu ruột đỏ và gấp khoảng 4 lần nồng độ lycopene trong cà chua (sản phẩm đã chế

biến) Gấc là loại quả và sản phẩm đã chế biến chứa hàm lượng lycopene cao nhất theo như nghiên cứu của Maiani cùng các cộng sự (2009)

Sau 1 tuần tồn trữ, nồng độ lycopene được quan sát ở cả 3 nhóm đều tăng nhưng duy nhất chỉ có nhóm quả xanh tăng đáng kể (P < 0.05) Trong khi nồng độ beta carotene tăng ở cả nhóm quả xanh và nhóm quả chín vừa và giảm ở nhóm quả chín hoàn toàn Quá trình chín xảy ra liên tục trong quả có thể giải thích cho sự thay đổi này Tuy nhiên, thông tin thống kê cho thấy không có sự khác biệt đáng kể trong giá trị của beta carotene giữa 2 thời điểm

Ở 2 tuần tồn trữ, nồng độ lycopene và beta carotene ở màng hạt gấc đều giảm đáng kể (4 - 9 lần đối với lycopene và 2.4 – 2.7 lần đối với beta carotene) Hơn nữa, nồng độ lycopene giữa bên trong quả và ở ruột quả rất khác nhau (độ lệch chuẩn tương đối (RSD) tương ứng là 57% và 80% ) Sự khác nhau về nồng độ beta carotene giữa

bên trong quả và ở ruột quả thì nhỏ hơn (45% đối với bên trong quả và 40% đối với

phần ruột quả) nhưng điều này coi là đáng kể Trong khi đó, sự thay đổi giữa bên trong quả và ruột quả của cả hai carotenoids này sau khi thu hoạch và ở 1 tuần tồn trữ có RSD thấp khoảng 4% Sự phân hủy do enzyme một cách bất thường có thể gây ra sự chênh lệch lớn về nồng độ carotenoid trong màng hạt gấc ở ruột quả Hơn nữa, sự phân hủy và đồng phân hóa cũng có thể xảy ra một cách không đồng nhất bên trong quả dẫn tới những thay đổi lớn ở ruột quả