Ảnh hưởng của điều kiện trích ly hỗ trợ nhiệt đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi năm roi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNGKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ NHIỆT ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ NHIỆT ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ

TRẮNG BƯỞI NĂM ROI

ĐÀM THỊ NHƯ THỦY

Tp.HCM, tháng 10 năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ NHIỆT ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ

TRẮNG BƯỞI NĂM ROI

ĐÀM THỊ NHƯ THỦY NGUYỄN HỒNG KHÔI NGUYÊN

Tp.HCM, tháng 10 năm 2020

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

Cán bộ hướng dẫn: (ghi tên và ký duyệt)

Th.S Nguyễn Hồng Khôi Nguyên

Cán bộ chấm phản biện: (ghi tên và ký duyệt)

Khóa luận được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH, ngày 09 tháng 10 năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM & MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên Khóa luận:

Tiếng Việt: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY HỖ TRỢ NHIỆT ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI

Tiếng Anh: EFFECTS OF HEAT - ASSISTED EXTRACTION ON POLYPHENOL, FLAVONOID AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF NAM ROI ALBEDO

Nhiệm vụ Khóa luận:

1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

Ngày giao Khóa luận: 05/07/2020

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05/10/2020

Họ tên cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Hồng Khôi Nguyên

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được Hội Đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS Nguyễn Thị Vân Linh ThS Nguyễn Hồng Khôi Nguyên

TRƯỞNG/PHÓ KHOA

LỜI CẢM ƠN

Bài báo cáo luận văn này được hoàn thành tại trường đại học Nguyễn Tất Thành

Để hoàn thành báo cáo luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý nhà trường, quý thầy (cô) trong khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận văn cũng như đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt 4 năm ngồi trên ghế giảng đường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Th.S Nguyễn Hồng Khôi Nguyên

đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình làm luận văn này

Báo cáo luận văn này được thực hiện trong 3 tháng Vì kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, do đó không tránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được sự góp ý từ quý thầy, cô để em có thể hoàn thiện báo cáo luận văn cũng như là hoàn thiện bản thân tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Hiện nay, các hợp chất chứa hoạt tính sinh học tự nhiên đã được sử dụng phổ biến Polyphenol, flavonoid và các hoạt chất chống oxy hóa được đánh giá cao về các ứng dụng mà nó mang lại Sự gia tăng nhu cầu sử dụng cho ngành công nghiệp thực phẩm,

mỹ phẩm, dược phẩm đã dẫn đến việc tìm kiếm và trích ly các hoạt chất sinh học từ các nguyên liệu tiềm năng mới Vỏ bưởi là một nguyên liệu đầy hứa hẹn vì chứa một lượng lớn hoạt chất, nhưng thường bị loại bỏ đi gây lãng phí tài nguyên và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường Do đó mục tiêu của đề tài này là thu nhận hàm lượng polyphenol,

flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa từ vỏ trắng bưởi Năm Roi (Citrus maxima

(Burm.)Merr.) bằng phương pháp trích ly hỗ trợ nhiệt

Trong nghiên cứu này, kết quả thu được khi trích ly ở nồng độ ethanol 60˚, tỷ lệ nguyên liệu:dung môi 1:15 (g/mL), nhiệt độ trích ly là 65˚C, thời gian trích ly là 60 phút thì dịch trích thu được từ vỏ bưởi trắng sẽ có hàm lượng polyphenol, flavonoid, và hoạt tính chống oxy hóa cao nhất lần lượt là 16.62±0.02 mgGAE/g, 11.13±0.02 mgQUE/g, 15.38±0.07%, 92.14±0.12%, và 12.37±0.06 mgVCE/g

Qua đó cho thấy việc trích ly bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ nhiệt (HAE) là phương pháp có nhiều ưu điểm như hiệu suất trích ly cao, thao tác đơn giản, chi phí thiết

bị rẻ và không cần đào tạo phức tạp

ABSTRACT

Currently, natural bioactive compounds are widely used Polyphenols and flavonoids are among the most common groups of antioxidant compounds Increasing demand for the food, cosmetic and pharmaceutical industries has led to the search for and extraction of bioactive substances from new potential ingredients Pomelo peel is a promising ingredient because it contains a large amount of active ingredients, but is often discarded causing waste of resources and the risk of environmental pollution The objective of this study was to identify the process parameters for the extraction of polyphenol, flavonoid with highest antioxidant activity from Nam Roi pomelo (Citrus maxima (Burm.) Merr.) using the solid-liquid extraction in which ethanol was used as solvent Results showed that under the extraction conditions which were the ethanol concentration of 60%, the solid to solvent ratio of 1:15 g/mL, extraction temperature of 65ºC, extraction time of 60 minutes, the highest polyphenol, flavonoid content, percentage inhibition of DPPH, ABTS free radical, and FRAP antioxidant activities were observed at 16.62±0.02 mgGAE/g, 11.13±0.02 mgQUE/g, 15.38±0.07%, 92.14±0.12%, and 12.37±0.06 mgVCE/g, respectively Thereby, it shows that extraction

by the heat-assisted extraction (HAE) method is a method with many advantages such

as high extraction efficiency, simple operation, cheap equipment cost and no complicated training

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 BƯỞI 4

1.1.1 Giới thiệu 4

1.1.2 Đặc điểm hình thái 6

1.1.3 Thành phần hóa học 7

1.1.4 Hoạt chất sinh học trong vỏ bưởi 8

1.1.5 Ứng dụng 9

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 9

1.3 POLYPHENOL 11

1.3.1 Giới thiệu 11

1.3.2 Đặc điểm 11

1.3.3 Ứng dụng 12

1.3.4 Các nghiên cứu về polyphenol 13

1.4 FLAVONOID 14

1.4.1 Giới thiệu 14

1.4.2 Đặc điểm 14

1.4.1 Ứng dụng 15

1.4.2 Các nghiên cứu về flavonoid 16

1.5 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 17

1.5.1 Khái niệm trích ly 17

1.5.2 Phương pháp trích ly soxhlet 17

1.5.3 Phương pháp ngâm 17

1.5.4 Phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm 18

1.5.5 Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng 18

1.5.6 Phương pháp trích ly hỗ trợ nhiệt 19

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 NGUYÊN LIỆU 22

2.2 DỤNG CỤ - THIẾT BỊ - HÓA CHẤT 23

2.2.1 Dụng cụ 23

2.2.2 Thiết bị 24

2.2.3 Hóa chất 27

2.3 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 27

2.3.1 Thời gian nghiên cứu 27

2.3.2 Địa điểm nghiên cứu 27

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.4.1 Quy trình công nghệ 28

2.4.2 Thuyết minh quy trình 28

2.4.3 Sơ đồ nghiên cứu 30

2.4.4 Bố trí thí nghiệm 30

2.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 33

2.5.1 Xác định hàm lượng polyphenol 33

2.5.2 Xác định hàm lượng flavanoid 33

2.5.3 Xác định hoạt tính chống oxy hóa DPPH 33

2.5.4 Xác định hoạt tính chống oxy hóa ABTS 34

2.5.5 Xác định hoạt tính khử sắt FRAP 34

2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 34 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ETHANOL ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI 36 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NGUYÊN LIỆU:DUNG MÔI ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI 39 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI 43 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TRÍCH LY ĐẾN HÀM LƯỢNG POLYPHENOL, FLAVONOID VÀ HOẠT CHẤT CHỐNG OXY HÓA TRONG VỎ TRẮNG BƯỞI NĂM ROI 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo cơ bản của một quả bưởi (Mahato et al., 2018) 6

Hình 1.2 (1) Quả bưởi Năm Roi, (2) Cấu tạo quả bưởi Năm Roi (Larenstein, 2012) 7

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của polyphenol (Xiao and Kai, 2012) 12

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của flavonoid (Azmir.J et al., 2013) 14

Hình 1.5 Cấu trúc khung cơ bản của flavonoid và các lớp của chúng (Panche et al., 2016) 15

Hình 2.1 Quy trình xử lý vỏ trắng bưởi Năm Roi 22

Hình 2.2 Bột vỏ trắng bưởi Năm Roi 23

Hình 2.3 Bể điều nhiệt Daihan – WB22 24

Hình 2.4 Máy đo quang phổ Metash UV-9000S 25

Hình 2.5 Cân phân tích 4 số PA214 Ohaus 25

Hình 2.6 Cân phân tích độ ẩm MB90 Ohaus 26

Hình 2.7 Tủ sấy thực phẩm 26

Hình 2.8 Quy trình thu nhận dịch trích từ bột vỏ trắng bưởi Năm Roi 28

Hình 2.9 Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến hàm lượng polyphenol, flavonoid, hoạt chất chống oxy hóa 30

Hình 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol và flavonoid trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 36

Hình 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hoạt tính quét gốc DPPH và ABTS trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 37

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hoạt tính khử sắt FRAP trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 38Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi đến hàm lượng polyphenol và flavonoid trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 40Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi đến hoạt tính quét gốc DPPH và ABTS trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 41Hình 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi đến hoạt tính khử sắt FRAP trong

vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 42Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng polyphenol và flavonoid trong

vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 44Hình 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hoạt tính quét gốc DPPH và ABTS trong

vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 45Hình 3.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly hỗ trợ nhiệt đến hoạt tính khử sắt FRAP trong

vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 46Hình 3.10 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng polyphenol và flavonoid trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 48Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hoạt tính quét gốc DPPH và ABTS trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 49

Hình 3.12 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hoạt tính khử sắt FRAP trong vỏ trắng bưởi (Ghi chú: Các giá trị có cùng chữ cái không khác nhau có nghĩa ở mức ý nghĩa P<0.05) 50

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học trong 100g bưởi tươi (Fouad Abobatta, 2019) 7

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản trong vỏ và hạt bưởi (Mahato et al 2018) 8

Bảng 2.1 Bảng dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 23

Bảng 2.2 Bảng hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 27

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong thời đại ngày nay, khi đời sống con người ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao thì vấn đề sức khỏe được mọi người quan tâm và chú trọng đến Các hoạt chất sinh học có sẵn trong tự nhiên luôn là một lựa chọn hàng đầu vì các ứng dụng phong phú mà chúng mang lại Các hoạt chất này có sẵn trong nhiều nguyên liệu thực vật như rau, củ, quả và được nghiên cứu rộng rãi Một loại nguyên liệu chứa nhiều hoạt chất sinh học đã và đang được nghiên cứu là vỏ bưởi Vỏ

bưởi là phụ phẩm từ quả bưởi, bưởi có tên khoa học là (Citrus Maxima (Burm.)Merr.)

có nguồn gốc từ Đông Nam Á và là một loại trái cây có múi được trồng trọt và tiêu thụ phổ biến trên toàn thế giới Với lượng tiêu thụ lớn nhưng hầu hết bưởi được tiêu thụ ở dạng tươi và chỉ sử dụng phần ruột Phần vỏ chiếm khoảng 40% tổng trọng lượng quả nhưng vỏ bị loại bỏ sau khi tiêu thụ, điều này phản ánh một số lượng lớn vỏ bưởi bị vứt

bỏ gây lãng phí tài nguyên và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường Vỏ bưởi chứa một lượng lớn các hoạt chất như carotenoid, polyphenol, vitamin E, flavonoid, limonoid, polysacaride, lignin, chất xơ, pectin, tinh dầu Ngoài ra, còn chứa một số chất chống oxy hóa như beta-carotene, acid ascorbic, terpenoid, alkaloid, beta-sitosterol, carotene, flavone glycoside, rutin Trong số đó polyphenol và flavonoid là hai hoạt chất được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Chúng được công nhận về khả năng chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn và hoạt động chống vi rút, ngăn ngừa các bệnh thoái hóa thần kinh, tiểu đường, loãng xương và ung thư Trong thực phẩm, có thể góp phần vào vị đắng, màu sắc, hương vị, mùi và ổn định oxy hóa Ngoài ra, còn có thể làm chất phụ gia (như chất tạo màu và chất bảo quản tự nhiên).Trong công nghiệp, các hoạt chất còn được ứng dụng trong sản xuất sơn, giấy và mỹ phẩm

Polyphenol còn được gọi là tannin thực vật, là chất chống oxy hóa dồi dào nhất trong chế độ ăn uống của con người và phổ biến trong thực vật Polyphenol là các hợp chất có khối lượng phân tử từ 500 đến 4.000 dalton và sở hữu 12 đến 16 nhóm hydroxyl phenolic và 5 đến 7 vòng thơm trên 1.000 dalton Polyphenol tự nhiên cho thấy sự đa dạng về cấu trúc, từ các phân tử khá đơn giản đến các polyme phức tạp, các glycosyl

hóa và este hóa Polyphenol có thể được phân loại thành các nhóm khác nhau tùy thuộc vào số lượng vòng phenol và các thành phần cấu trúc ràng buộc chúng với nhau Bốn lớp chính là phenolic, flavonoid, stilbene và lignans

Flavonoid là một nhóm gồm hơn 4000 hợp chất polyphenolic xuất hiện tự nhiên trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật Những hợp chất này có cấu trúc phenylbenzopyrone chung, chúng được phân loại theo mức độ bão hòa và độ mở của vòng pyran trung tâm Các flavonoid có thể được chia thành nhiều nhóm phụ khác nhau tùy thuộc vào cacbon của vòng C mà vòng B gắn vào và mức độ không bão hòa và oxy hóa của vòng C Các flavonoid trong đó vòng B được liên kết ở vị trí 3 của vòng C được gọi là isoflavone Những chất trong đó vòng B được liên kết ở vị trí 4 được gọi là neoflavonoid, trong khi những chất trong đó vòng B được liên kết ở vị trí 2 có thể được chia nhỏ hơn nữa thành nhiều nhóm con trên cơ sở của các đặc điểm cấu tạo của vòng

C Các nhóm con này là: flavone, flavonols, isoflavones, flavonols, anthocyanins và chalcones

Chính vì vậy, việc sử dụng phụ phẩm bưởi để nghiên cứu trích ly polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa cho thấy lợi ích môi trường bền vững kết hợp với tăng lợi nhuận kinh tế như sản xuất các loại thực phẩm bổ dưỡng sẽ cải thiện cuộc sống của người tiêu dùng và làm cho nó trở thành vật liệu đầy hứa hẹn trong tương lai

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là thu nhận dịch trích giàu polyphenol, flavonoid và hoạt chất chống oxy hóa từ vỏ trắng bưởi Năm Roi bằng phương pháp trích

ly có hỗ trợ nhiệt, dịch trích này có thể làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo trong việc bổ sung các hoạt chất vào các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ethanol đến hàm lượng polyphenol, flavonoid

và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu:dung môi đến hàm lượng polyphenol, flavonoid và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng polyphenol, flavonoid

và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch vỏ trắng bưởi Năm Roi

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng polyphenol, flavonoid

và hoạt tính chống oxy hóa trong vỏ trắng bưởi Năm Roi

- Phương pháp trích ly hỗ trợ nhiệt được sử dụng để đánh giá và so sánh hàm lượng hoạt chất

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU

1.1 BƯỞI

1.1.1 Giới thiệu

Bưởi có tên khoa học là (Citrus maxima (Burm.)Merr.), thuộc họ Rutaceae, đây là

loại trái cây có múi có nguồn gốc từ Đông Nam Á (Hameed et al., 2008) là một loại cây

ăn quả phổ biến có lịch sử trồng trọt và tiêu thụ từ 3000 năm trước (Puglisi et al 2017) Bưởi được trồng ở miền nam Trung Quốc, miền nam Nhật Bản, Thái Lan, Việt Nam, Malaysia, Indonesia, Hoa Kỳ (California và Florida), các đảo Caribbean và Châu Phi

(Tu et al., 2002, Njoroge et al., 2005) Bưởi thường được lai tạo với các loại Citrus khác

và là loại trái cây có múi lớn nhất trong số các loại trái cây họ cam quýt Các giống bưởi khác nhau về kích thước, hình dạng và màu thịt của quả, bưởi có vỏ dày là một lợi thế cho việc bảo quản và vận chuyển lâu dài (Puglisi et al 2017)

Cây bưởi có khả năng thích nghi tốt, có thể trồng được ở nhiều vùng sinh thái khác nhau và phát triển mạnh ở các vùng khí hậu nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới (Nikolova and Georgieva, 2014) Cây có thể sống và phát triển được trong khoảng nhiệt độ 13-38ºC, thích hợp nhất là 23-29ºC Dưới 13ºC cây ngừng sinh trưởng, dưới âm 5ºC cây sẽ chết (Cường, 2010) Ở Việt Nam, khoảng 107.000 ha trồng cây có múi và hơn 38.000 ha trồng bưởi Một số giống bưởi phổ biến như bưởi Năm Roi (Yến et al., 2017), Da Xanh, Lông Cổ Cò (Quảng et al., 2013), bưởi Đường, bưởi Quế Dương, bưởi Trụ (Vũ Mạnh Hải et al., 2015), bưởi Diễn (Lê Văn Bé et al., 2008), bưởi Thanh Trà (Van 2005) Các vùng sản xuất bưởi quan trọng nhất là ở miền Nam vì khí hậu nhiệt đới thuận lợi, nhưng cũng có các vùng sản xuất nhỏ ở miền Bắc và miền Trung của đất nước Các tỉnh ở Đồng bằng sông Cửu Long như Vĩnh Long, Bến Tre, Đồng Tháp là những vùng trồng bưởi hàng đầu và ở đây bưởi được sản xuất cho cả tiêu thụ trong nước và xuất khẩu (Puglisi et al., 2017) Năm 2012, Đồng bằng sông Cửu Long đóng góp hơn 60% và Đông Nam Bộ đóng góp khoảng 9% sản lượng bưởi cả nước (Larenstein 2012) Cây bưởi thường cho trái trong suốt cả năm với mùa cao điểm từ tháng 1 đến tháng 2 và tháng 8 đến tháng 9, một số báo cáo cho rằng, một cây bưởi có thể cho năng suất 70-

Nam khoảng 500.000 tấn (City, 2015) chiếm khoảng 5,8% sản lượng bưởi toàn cầu (Larenstein, 2012) Trong số các loại bưởi ở Việt Nam, bưởi Năm Roi được đánh giá là loại bưởi ngon được sử dụng phổ biến nhất

Bưởi Năm Roi là giống bưởi ngon nổi tiếng, không hạt có nguồn gốc ở huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long Cây bưởi bắt đầu mang cành 2-2.5 năm sau khi trồng Trái được thu hái quanh năm nhưng chính vụ từ tháng 8 đến tháng 1 trùng với lễ hội năm mới Từ khi ra hoa đến khi thu hoạch mất 7-7.5 tháng, cây 7 năm tuổi có thể cho đến 100 quả/năm (Hien and Tung, 2006) Theo thống kê, tổng diện tích trồng giống bưởi Năm Roi tại tỉnh Vĩnh Long khoảng 8.000 ha Hầu hết trái bưởi Năm Roi được tiêu thụ trong nước và một phần xuất khẩu sang thị trường châu Âu với tổng sản lượng khoảng 1000 tấn vào năm 2015 (Bé et al., 2010)

Các quốc gia như Mỹ, Ấn Độ, Israel, Mexico, Cuba, Trung Quốc, Malaysia, Philippines, Thái Lan được ghi nhận là những nhà sản xuất bưởi lớn nhất Malaysia và Thái Lan chia nhau xuất khẩu bưởi Bưởi của Malaysia có màu hơi vàng và được thu hoạch vào khoảng tháng 1 - tháng 2 trong khi bưởi của Thái Lan có màu xanh và từ tháng 6 - tháng 10 Trung Quốc cũng xuất khẩu một số lượng nhỏ, chủ yếu là sang Hồng Kông (Hien and Tung, 2006) Theo dữ liệu thống kê từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAOSTAT), sản lượng trái cây có múi trên thế giới trong năm

2010 là hơn 100 triệu tấn (R Huang et al., 2014)

Với lượng tiêu thụ lớn nhưng hầu hết bưởi được tiêu thụ ở dạng tươi, chỉ sử dụng phần ruột và loại bỏ phần vỏ ngoài (Wu et al., 2019) Vỏ bưởi chiếm khoảng 40% tổng trọng lượng quả nhưng vỏ bị loại bỏ sau khi tiêu thụ, điều này phản ánh khoảng 1.956 tấn vỏ bưởi bị vứt bỏ vào năm 2014 (FAO, 2014) gây lãng phí tài nguyên và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường (Rahman et al., 2018) Theo báo cáo, vỏ bưởi có chứa một lượng lớn các hoạt chất sinh học và chất dinh dưỡng như pectin, flavonoid, polyphenol, tinh dầu, sắc tố tự nhiên và chất xơ có lợi cho cơ thể con người Tại Florida (Mỹ), một phòng thí nghiệm nghiên cứu về các sản phẩm có múi đã phát triển các phương pháp tiếp cận mới để chuyển các hoạt chất trong phụ phẩm bưởi thành các hoạt chất có giá trị gia tăng Chỉ riêng việc sử dụng phụ phẩm từ ngành công nghiệp trái cây có múi của Hoa Kỳ có thể cung cấp tới 10.000 tấn hesperidin mỗi năm Do đó, việc sử dụng các

phụ phẩm cho thấy lợi ích môi trường bền vững kết hợp với tăng lợi nhuận kinh tế như sản xuất các loại thực phẩm bổ dưỡng sẽ cải thiện cuộc sống của người tiêu dùng và làm cho nó trở thành vật liệu đầy hứa hẹn trong tương lai (Putnik et al., 2017)

et al., 2014)

Hình 1.1 Cấu tạo cơ bản của một quả bưởi (Mahato et al., 2018)

Bưởi Năm Roi có hình dạng gần tròn, trọng lượng quả trung bình khoảng 1.5 kg

Vỏ bưởi có màu xanh lục hoặc vàng nhạt khi chín, múi bưởi có màu trắng hoặc vàng nhạt, mọng nước và có thể tách ra khỏi lớp màng bọc dễ dàng Có độ ngọt vừa và chua nhẹ (độ Brix 10-12%) (Larenstein, 2012)

Hình 1.2 (1) Quả bưởi Năm Roi, (2) Cấu tạo quả bưởi Năm Roi (Larenstein, 2012)

Riboflavin (mg) 0.02

Bảng 1.2 Thành phần hóa học cơ bản trong vỏ và hạt bưởi (Mahato et al 2018)

THÀNH PHẦN HÓA

HỌC CƠ BẢN

VỎ BƯỞI (%)

VỎ TRẮNG XỐP

(%)

HẠT (%)

1.1.4 Hoạt chất sinh học trong vỏ bưởi

Vỏ bưởi chứa một lượng lớn carotenoid, vitamin E, flavonoid, limonoid, hợp chất phenolic, polysacaride, lignin, chất xơ, pectin, tinh dầu Ngoài ra, còn chứa một số chất chống oxy hóa như beta-carotene, acid ascorbic, terpenoids, alkaloids, beta-sitosterol, carotene, flavone glycoside, rutin (Q Chen et al., 2016)(Paudyal and Haq, 2008) Hai hợp chất chống oxy hóa quan trọng nhất được tìm thấy nhiều trong vỏ bưởi là polyphenol và flavonoid Theo nghiên cứu của (R.R Sharma và cộng sự) hàm lượng polyphenol được tìm thấy trong vỏ bưởi là 101.32-113.73 mgGAE/g (Sharma et al., 2006) Theo nghiên cứu của (Z Zarina và cộng sự) đã xác định hàm lượng flavonoid trong vỏ bưởi là 190.42mg/L (Zarina and Tan, 2013)

1.1.5 Ứng dụng

Trong công nghiệp thực phẩm, phần thịt bưởi chủ yếu được sử dụng để ăn tươi hoặc làm nước ép, là loại trái cây ăn kiêng, giá trị calo của bưởi là 25-58 kcal/100g (Hameed, Mahmoud, and Ahmad 2008) Vỏ bưởi được sử dụng là làm mứt, kẹo ngọt, chất tạo gel, chất nhũ hóa, chất ổn định và chất thay thế chất béo, và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học (Hossain et al., 2018) Nó cũng được sử dụng làm chất hoạt động bề mặt và chất nhũ hóa có khả năng phân hủy sinh học, chất cô lập trong chất tẩy rửa, chất biến tính lưu biến và có thể được sử dụng trong bao bì ăn được (Shan Qin Liew et al., 2019)

Vỏ bưởi có thể cung cấp một lượng tinh dầu Các hợp chất hoạt động được tìm thấy trong tinh dầu của vỏ quả bưởi có khả năng mạnh mẽ trong hoạt động kháng khuẩn, người Thái thường sử dụng loại tinh dầu này cho mục đích y tế Ngoài ra vỏ bưởi còn được sử dụng làm món khai vị, với một số cách thức truyền thống còn được sử dụng cho mục đích làm đẹp (Chaiyana et al., 2014)

Bên cạnh đó, các loại vỏ bưởi khác nhau đã được sử dụng trong Y học Trung Quốc trong nhiều thế kỷ để chữa chứng khó tiêu, ho, buồn nôn, bệnh tim mạch, bệnh gan, táo bón, viêm da, ung thư và đau cơ Ngoài ra, bưởi còn có tác dụng kháng độc tố, thuốc kích thích tim và thuốc bổ dạ dày, chống khối u, chống oxy hóa, chống viêm, chống tăng huyết áp, chống tăng đường huyết, hạ mỡ máu và chống béo phì (Suryawanshi, 2011)

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về bưởi, nghiên cứu của (M.Cheong

và cộng sự) cho rằng bưởi Malaysia có một loại dầu trong vỏ có mùi thơm độc đáo và mạnh mẽ, có thể sử dụng trong ngành công nghiệp hương liệu (M W Cheong et al., 2011) Nghiên cứu của (G OBOH và cộng sự) đã tìm cách tích hợp vỏ bưởi (hiện được coi là chất thải) vào dược phẩm để kiểm soát bệnh tiểu tiểu đường loại 2 và tăng huyết

áp (Oboh and Ademosun, 2011) Tác giả (M.Choeng và cộng sự) đã nghiên cứu các thành phần hóa học và đánh giá cảm quan của nước ép bưởi, ngoài ra họ đã xác định có khoảng 100 chất bay hơi trong vỏ bưởi, 50 hợp chất có mùi thơm (chủ yếu là aldehyd aliphatic không bão hòa, aldehyd terpene, este, rượu terpene và nootkatone) (Mun Wai

Cheong et al., 2012) Trong vỏ bưởi cũng có rất nhiều nghiên cứu về khả năng chiết xuất pectin, flavonoid và các hợp chất chống oxi hóa khác bằng nhiều phương pháp trích ly khác nhau Một số nghiên cứu cho rằng vỏ của họ cây có múi là nguồn giàu pectin (Shan Qin Liew, Ngoh, et al., 2017) Để trích ly toàn bộ hàm lượng flavonoid từ vỏ của các loại cây có múi, có nhiều loại kỹ thuật trích ly khác nhau đã được công bố bao gồm trích

ly bằng bể điều nhiệt, ngâm, trích ly siêu tới hạn (SFE), trích ly bằng hơi, trích ly Soxhlet, trích ly dung môi tăng tốc (ASE) và các phương pháp khác (Zarina and Tan, 2013)

Nghiên cứu của (S.Q.Liew và cộng sự) cho rằng Bưởi (Citrus grandis (L.) Osbeck) là

quả có múi có các thành phần hóa học tự nhiên, chẳng hạn như cellulose, flavonoid, tinh dầu, pectin Việc acid thông thường được sử dụng để trích ly pectin rất tốn thời gian, tốn nhiều năng lượng và không an toàn về nhiệt Phương pháp này cũng tiêu thụ lượng dung môi cao và cho hiệu quả thấp Do đó, các kỹ thuật khác như siêu âm và trích ly có

hỗ trợ vi sóng xuất hiện để khắc phục những hạn chế nêu trên (Shan Qin Liew, Ngoh,

et al., 2016) Một nghiên cứu khác của (S.Q.Liew và cộng sự) cho rằng nhiều phương pháp trích ly pectin truyền thống sử dụng nhiệt và acid để trích ly Mặt khác, một số phương pháp thay thế cho các kĩ thuật truyền thống là phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm, lò vi sóng để cải thiện hiệu suất năng suất, hiệu quả quá trình và chất lượng của hợp chất trích ly (Shan Q Liew et al., 2017) Nghiên cứu của (Kumar S và cộng sự) đã chỉ ra ảnh hưởng của phương pháp thanh trùng thông thường và phương pháp hỗ trợ vi sóng đến các tính chất hóa lý trong nước ép bưởi và kết luận rằng thanh trùng bằng lò

vi sóng cho thấy ít ảnh hưởng hơn đến độ pH, đường khử, hàm lượng acid ascorbic (Vitamin C) và tổng hàm lượng phenolic so với phương pháp thanh trùng thông thường (S et al., 2017)

Ở Việt Nam một số nghiên cứu về bưởi như nghiên cứu của (L.V.Bé và cộng sự)

đã tìm ra ảnh hưởng của Sulphate đồng và Gibberellin đến số hạt trên trái bưởi năm roi

(Citrus maxima var “nam roi”), kết quả thu được rằng khi phun gibberellin 100 ppm

vào trước và sau khi hoa nở làm giảm 90% lượng hạt trên quả Một nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng dung dịch đồng sulphate với nồng độ 1-200 ppm đã ức chế đáng kể sự nảy mầm của hạt phấn của giống cây bưởi sau khi ngâm 6 giờ trên các dung dịch này (Lê Văn Bé et al., 2008) Nghiên cứu của (N.V.Lợi và cộng sự) đã nghiên cứu tách chiết

dụng phương pháp GC-MS đã xác định được 8 thành phần tạo mùi thơm trong tinh dầu

vỏ bưởi, sử dụng phương pháp DPPH đã xác định được hoạt tính chống oxy hóa và phương pháp khuếch tán thạch đã xác định được khả năng kháng khuẩn của nhóm thành phần tạo hương này (Nguyễn Văn Lợi et al., 2013) Nghiên cứu của (H.T.Quảng và cộng

sự) đã nghiên cứu nguyên nhân hình thành hạt trong giống bưởi năm roi (Citrus grandis

cv ‘nam roi’) (Quảng et al., 2014) Nghiên cứu của (V.M.Hải và cộng sự) đã khai thác

và phát triển một số gen mới về bưởi Trụ, bưởi Đường và bưởi Quế Dương (Vũ Mạnh Hải et al 2015) Nghiên cứu của (T.V.Ngòi và cộng sự) đã tìm hiểu ảnh hưởng của liều lượng K2O đến năng suất và phẩm chất bưởi diễn trồng tại Gia Lâm, Hà Nội và chỉ ra rằng kali là nguyên tố dinh dưỡng khoáng có ảnh hưởng đến các giai đoạn sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng cây có múi nói chung và cây bưởi nói riêng Thiếu kali trong thời gian ngắn sẽ làm quả phát triển chậm, quả nhỏ, thô, phẩm chất kém (Ngoi et al., 2015) Nghiên cứu của (N.T.Hà và cộng sự) đã tìm ra ứng dụng của pectin từ vỏ bưởi làm chất trợ keo tụ sinh học trong xử lý nước thải, các nghiên cứu chỉ ra rằng vỏ bưởi có chứa lượng pectin khá lớn và khẳng định rằng pectin là chất trợ keo tụ sinh học tiềm năng và cần tiếp tục được nghiên cứu ứng dụng trong xử lý nước thải (Hà et al., 2017) Còn có (H.T.Thúy và cộng sự) đã nghiên cứu tạo giống bưởi và cam không hạt bằng công nghệ sinh học (Tu et al., 2017)

1.3 POLYPHENOL

1.3.1 Giới thiệu

Polyphenol còn được gọi là tannin thực vật (Charlton et al., 2002) là chất chống oxy hóa dồi dào nhất trong chế độ ăn uống của con người và phổ biến trong thực vật (Xiao and Kai, 2012) Các hợp chất phenolic thực vật chiếm 40% lượng carbon hữu cơ lưu thông trong sinh quyển (Hättenschwiler and Vitousek, 2000) Polyphenol được tìm thấy trong trà xanh, trà đen, cà phê ,trái cây, nước ép trái cây, rau, dầu ô liu, rượu vang

đỏ và trắng, sô cô la và có hàm lượng miligam từ trung bình đến cao (Perron and Brumaghim, 2009)

1.3.2 Đặc điểm

Haslam định nghĩa rằng polyphenol là các hợp chất phenol tan trong nước có khối

lượng phân tử từ 500 đến 4.000 dalton và sở hữu 12 đến 16 nhóm hydroxyl phenolic và

5 đến 7 vòng thơm trên 1.000 dalton (Haslam, 1996) Polyphenol tự nhiên cho thấy sự

đa dạng về cấu trúc, từ các phân tử khá đơn giản đến các polyme phức tạp, có hoặc không có glycosyl hóa và este hóa Polyphenol có thể được phân loại thành các nhóm khác nhau tùy thuộc vào số lượng vòng phenol và các thành phần cấu trúc ràng buộc chúng với nhau Bốn lớp chính là phenolic, flavonoid, stilbene và lignans Hoạt động chống oxy hóa của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố cấu trúc như số lượng và vị trí của các nhóm hydroxyl và mức độ glycosyl hóa, este hóa và phản ứng trùng hợp (Vergara-Salinas et al., 2012)

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của polyphenol (Xiao and Kai, 2012)

Các polyphenol có trong thực vật thông qua con đường chuyển hóa thứ cấp shikimate hoặc malonate hoặc bởi cả hai Vài nghìn polyphenol thực vật được biết đến

và đã được công nhận về tính chất sinh học của chúng, chất chống oxy hóa, chất chống ung thư, tác dụng chống viêm và trong các cơ chế bảo vệ hóa học (Balasundram et al., 2006)

Chất chống oxy hóa là một nhóm các hợp chất có khả năng trì hoãn, làm chậm hoặc ngăn chặn các quá trình oxy hóa bằng cách ức chế sự kích hoạt oxy với các sản phẩm phản ứng cao hoặc làm dịu chất oxy hóa trước khi chúng có thể phản ứng với môi trường sinh học Polyphenol đại diện cho nhóm chất chống oxy hóa tự nhiên lớn nhất (Cirillo et al., 2016)

1.3.3 Ứng dụng

Polyphenol chủ yếu được công nhận về chức năng chống oxy hóa, chúng cũng có nhiều hoạt động sinh học khác, như chống histamine,chống viêm, kháng khuẩnvà hoạt

động chống vi rút Ngoài ra, polyphenol có liên quan đến việc ngăn ngừa các bệnh thoái hóa thần kinh và ung thư (Kuppusamy et al., 2015)

Trong thực phẩm, polyphenol có thể góp phần vào vị đắng, màu sắc, hương vị, mùi và ổn định oxy hóa Ngoài ra, còn làm chất phụ gia (như chất tạo màu và chất bảo quản tự nhiên) Chế độ ăn giàu polyphenol thực vật giúp chống lại sự phát triển của bệnh ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và thoái hóa thần kinh (Pandey and Rizvi, 2009)

Trong công nghiệp, polyphenol có ứng dụng trong sản xuất sơn, giấy và mỹ phẩm, làm chất thuộc da (Bravo, 2009)

1.3.4 Các nghiên cứu về polyphenol

Vì nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều, những nghiên cứu trích ly polyphenol đã được nghiên cứu rộng rãi, tác giả (Hu zhe zheng và cộng sự) đã nghiên cứu trích ly polyphenol từ táo xanh bằng các enzyme thủy phân carbohydrate và kết luận rằng loại enzym, tỷ lệ enzym, nhiệt độ phản ứng, pH, thời gian và nồng độ ethanol ảnh hưởng đến quá trình trích ly polyphenol (Zheng et al., 2009) Tác giả ( Meryem Boukroufa và cộng sự) đã sử dụng phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm sóng để trích ly và phục hồi hợp chất polyphenol từ thực vật Phân tích thống kê cho thấy rằng các điều kiện tối ưu của công suất và nhiệt độ siêu âm là 0,956W/cm2 và 59,83ºC cho năng suất polyphenol là 50,02 mg GAE/100g DW (Boukroufa et al., 2015) Tác giả (Nelly Medina-Torres và cộng sự) đã sử dụng phương pháp trích ly polyphenol bằng phương pháp trích ly hỗ trợ

vi sóng đã kết luận rằng trích ly vi sóng thực hiện việc thay thế các dung môi hữu cơ bằng các dung môi không có tác dụng độc hại, giảm tiêu thụ năng lượng so với các phương pháp thông thường và giảm thiểu thời gian và nhiệt độ của quá trình, rất hữu ích cho việc trích ly hợp chất polyphenol (Medina-Torres et al., 2017) Tác giả (Nur Farhana Abd Rahman và cộng sự) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp sấy khô đến tổng hàm lượng polyphenol và khả năng chống oxy hóa từ vỏ bưởi và kết luận rằng phương pháp sấy khô phù hợp nhất để giữ lại các hoạt tính sinh học ở phụ phẩm bưởi Polyphenol cao nhất được giữ lại ở albedo (1337mg GAE/100g DW), tiếp theo là flavedo (1226mg GAE/100g DW) (Rahman et al., 2018) Tác giả (Sally El Kantar và cộng sự) đã nghiên cứu trích ly polyphenol từ vỏ bưởi xanh bằng phương pháp ngâm dung môi, kết quả cho

thấy rằng hàm lượng polyphenol có thể được tăng lên, khi quá trình trích ly rắn-lỏng được thực hiện bằng hỗn hợp dung môi ethanol-nước (El Kantar et al., 2019) Tác giả (Esther Gómez Mejía và cộng sự) đã trích ly và định lượng polyphenol trong vỏ cam quýt và kết luận sản phẩm phụ từ vỏ cam quýt chứa một lượng lớn hoạt chất polyphenol

và có thể chuyển hóa thành các sản phẩm giá trị gia tăng (Gómez-Mejía et al., 2019)

1.4 FLAVONOID

1.4.1 Giới thiệu

Flavonoid là một nhóm gồm hơn 4000 hợp chất polyphenolic xuất hiện tự nhiên trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật Những hợp chất này có cấu trúc phenylbenzopyrone chung, chúng được phân loại theo mức độ bão hòa và độ mở của vòng pyran trung tâm Flavonoid có lẽ đã tồn tại trong giới thực vật hơn một tỷ năm, chúng có trong thực tế tất cả các loại thực vật ăn kiêng, như trái cây và rau quả Người

ta ước tính rằng mỗi người cần tiêu thụ vài trăm miligam flavonoid mỗi ngày (Ren et al., 2003)

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của flavonoid (Azmir.J et al., 2013)

nữa thành nhiều nhóm con trên cơ sở của các đặc điểm cấu tạo của vòng C Các nhóm con này là: flavone, flavonols, isoflavones, flavonols, anthocyanins và chalcones (Panche et al., 2016)

Hình 1.5 Cấu trúc khung cơ bản của flavonoid và các lớp của chúng (Panche et al.,

2016)

1.4.1 Ứng dụng

Trong thực vật, flavonoid từ lâu đã được biết là chịu trách nhiệm cho màu sắc và hương thơm của hoa và trong trái cây để thu hút thụ phấn và sự tăng trưởng và phát triển của cây con Flavonoid bảo vệ thực vật khỏi các sinh vật khác nhau và hoạt động như các bộ lọc UV độc đáo, hoạt động như các phân tử tín hiệu, các hợp chất vi sinh, phytoalexin, chất khử độc và các hợp chất phòng thủ chống vi khuẩn Các flavonoid có vai trò chống lại sương giá, chống hạn và có thể đóng một vai trò chức năng trong việc thích nghi nhiệt của cây trồng và khả năng chịu đóng băng Hiện nay có khoảng 6000 flavonoid góp phần tạo nên sắc tố sặc sỡ của trái cây, thảo mộc, rau củ và cây thuốc (Panche et al., 2016)

Ngoài ra, chúng hoạt động trong thực vật như chất chống oxy hóa, chất kháng khuẩn, chất thụ cảm ánh sáng, chất thu hút thị giác, chất đẩy lùi thức ăn và để sàng lọc ánh sáng (Pietta, 2000) Flavonoid có liên quan đến một số tác dụng tăng cường sức khỏe và là thành phần không thể thiếu trong nhiều ứng dụng dinh dưỡng, dược phẩm và

mỹ phẩm Điều này là do các đặc tính chống oxy hóa, chống viêm, chống đột biến và

chống gây ung thư cùng với khả năng điều chỉnh các chức năng chính của enzym tế bào Chúng cũng được biết là chất ức chế mạnh đối với một số enzym (Panche et al., 2016)

1.4.2 Các nghiên cứu về flavonoid

Các nghiên cứu chiết xuất flavonoid từ thực vật như tác giả (Zhidan Wang và cộng sự) đã trích ly flavonoid bằng phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng, kết quả thu được năng suất flavonoid trong quá trình trích ly hỗ trợ vi sóng đạt 5.81%(Z Wang et al., 2011) Tác giả (Jin Zhe He và cộng sự) đã trích ly flavonoid từ vỏ bưởi sử dụng phương pháp carbon dioxide siêu tới hạn, trong quá trình này năng suất flavonoid đạt 2.37% (He

et al., 2012) Tác giả (Xiaoju Tian và cộng sự) đã nghiên cứu anh hưởng của quá trình lên men rượu đối với việc trích ly các hợp chất chống oxy hóa và flavonoid của vỏ bưởi

và kết quả chỉ ra rằng hàm lượng flavonoid trong vỏ bưởi đã tăng lên sau khi lên men

Vỏ bưởi có khả năng chống oxy hóa và khả năng chống oxy hóa của chúng phù hợp với

sự thay đổi của flavonoid trong quá trình lên men (Tian et al., 2018) Tác giả (E.M Garcia-Castello và cộng sự) đã tối ưu hóa trích ly flavonoid bằng phương pháp trích ly thông thường và trích ly hỗ trợ siêu âm và kết luận rằng trích ly thông thường đạt được năng suất cao (Flavonoid đạt 50% và hoạt chất chống oxy hóa cao hơn 66%) và các điều kiện như nhiệt độ, thời gian, nồng độ ethanol ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng flavonoid trong trích ly hỗ trợ siêu âm (Garcia-Castello et al., 2015)

1.5 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY

1.5.1 Khái niệm trích ly

Trích ly là một phương pháp được sử dụng để trích các hoạt chất mong muốn từ chất rắn, hỗn hợp hoặc dung dịch Nói chung, quá trình trích ly bao gồm hai bước: nguyên liệu được trích ly đầu tiên được ngâm trong dung môi để trương nở và ngậm nước, sau đó các thành phần hòa tan di chuyển vào dung môi trích ly bằng các hoạt động truyền khối của khuếch tán và thẩm thấu Việc sử dụng một phương pháp thích hợp để trích ly hoạt chất là rất quan trọng để tối đa hóa năng suất trích ly và nâng cao chất lượng sản phẩm

1.5.2 Phương pháp trích ly soxhlet

Phương pháp Soxhlet được sử dụng phổ biến và rộng rãi để trích ly các hợp chất

có hoạt tính sinh học tự nhiên Nó được sử dụng như một mô hình dùng cho việc so sánh

để tạo ra các phương pháp mới Một ít mẫu khô được đặt trong một ống chứa mẫu Ống chứa mẫu sau đó được đặt trong bình chưng cất có chứa dung môi chiết Dung dịch của ống chứa mẫu được hút bởi một cái ống siphon, ống siphon đưa dung dịch trở lại bình cất Dung dịch này mang chất hòa tan được chiết, chất tan được duy trì trong bình chưng cất và dung môi đi ngược trở lại Quá trình này chạy liên tục cho đến khi quá trình trích

ly hoàn tất (Wang and Weller, 2006)

1.5.3 Phương pháp ngâm

Phương pháp ngâm là một quy trình truyền thống, được thiết lập tốt và đơn giản

để trích ly các hoạt chất từ các nguồn thực vật Về điều kiện vận hành, quá trình ngâm được thực hiện ở nhiệt độ phòng trong bình thủy tinh với sự trộn liên tục trong 10-30 phút hoặc vài giờ, tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu Quá trình ngâm phụ thuộc mạnh mẽ vào các đặc tính của nguyên liệu, đặc biệt là kích thước, do đó sự khuếch tán bên trong có thể là bước hạn chế trong quá trình trích Vì trích ly các hoạt chất sinh học thường được sử dụng cho thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, nên việc lựa chọn dung môi là một bước quan trọng Phương pháp ngâm đặc biệt thuận tiện cho các thành phần nhạy cảm với nhiệt, sử dụng các nguyên liệu thực vật, dung môi và độ pH khác nhau, phương pháp đơn giản và rẻ tiền Một trong những nhược điểm của phương pháp ngâm

là cần một lượng lớn dung môi để đạt được năng suất trích ly tốt Mặt khác, sự có mặt

của một lượng lớn nguyên liệu góp phần làm tăng độ nhớt của môi trường trích ly, làm giảm tốc độ khuếch tán (Jovanovic et al., 2017)

1.5.4 Phương pháp trích ly hỗ trợ siêu âm

Công nghệ siêu âm là lĩnh vực nghiên cứu và phát triển chính trong ngành công nghiệp thực phẩm dựa trên sóng cơ học ở tần số cao hơn ngưỡng nghe của con người (>

16 kHz) và có thể được phân loại thành hai dải tần số: năng lượng thấp và cao Tần số thường được áp dụng trong công nghệ siêu âm nằm trong khoảng từ 20 kHz đến 500 MHz (Yusaf and Al-Juboori, 2014) Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật trích ly này là sử dụng năng lượng lấy từ sóng siêu âm để cải thiện nhiệt và chuyển khối lượng của các chất hòa tan từ trạng thái rắn sang lỏng (Ivanovic et al., 2014) Sự xâm thực âm thanh

bị ảnh hưởng rộng rãi bởi cường độ và tần số của sóng siêu âm, cũng như các tính chất của dung môi (ví dụ độ nhớt và cường độ ion) và các điều kiện chiếu xạ (nhiệt độ và áp suất bên ngoài) (Teh and Birch, 2014)

Ưu điểm của trích ly hỗ trợ siêu âm đã được chứng minh là giảm đáng kể thời gian trích ly và tăng năng suất trích ly trong nhiều nguyên liệu rau quả Siêu âm có thể được coi là một giải pháp thay thế hữu ích cho tiền xử lý mẫu rắn vì năng lượng truyền vào tạo điều kiện và tăng tốc một số bước, chẳng hạn như hòa tan, hợp nhất và lọc Xử lý siêu âm là một công nghệ kinh tế, thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và được sử dụng trong công nghiệp để tăng hiện tượng chuyển khối trong các mô tế bào thực vật (Teh and Birch, 2014) Nhược điểm của trích ly hỗ trợ siêu âm là làm suy thoái các hợp chất chống oxy hóa (Jovanovic et al., 2017) Ngày nay, siêu âm được coi là một năng lượng linh hoạt đang được sử dụng thành công trong các lĩnh vực đa dạng như

y học, sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, như đồng nhất hóa, nhũ hóa, chiết xuất, kết tinh, khử khí, khử bọt, làm sạch, khữ nhiễm, xữ lý nước thải và ép đùn (Lavilla and Bendicho, 2017)

1.5.5 Phương pháp trích ly hỗ trợ vi sóng

Trích ly có hỗ trợ vi sóng (MAE) là một quá trình sử dụng năng lượng vi sóng để làm nóng dung môi, cung cấp một nguồn nhiệt không tiếp xúc có thể làm cho việc gia nhiệt hiệu quả và chọn lọc hơn Loại năng lượng này đã được sử dụng trong hơn 50 năm

rửa, điều nhiệt, khử màu và chưng cất (Júnior et al., 2006) Tuy nhiên, vi sóng chủ yếu được sử dụng để làm khô, đồng hóa và lọc chất rắn và để thủy phân protein trong nguyên liệu Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích là công suất vi sóng, thời gian vi sóng , tỉ

lệ dung môi, nồng độ dung môi Hiệu ứng làm nóng của vi sóng phụ thuộc vào cả đặc tính của năng lượng vi sóng và tính chất điện môi của nguyên liệu được gia nhiệt Hai yếu tố liên quan đến vi sóng ảnh hưởng đến sản xuất nhiệt là thời gian và công suất vi sóng Việc sử dụng năng lượng vi sóng để trích ly các hoạt chất từ nguyên liệu thực vật giúp gia nhiệt hiệu quả hơn, truyền năng lượng nhanh hơn, có thể tăng giảm nhiệt độ, gia nhiệt chọn lọc, tiết kiệm dung môi, chi phí, kích thước thiết bị nhỏ, khởi động nhanh hơn và tăng năng suất trích ly trong thời gian ngắn (Alupului et al., 2012) Ảnh hưởng của năng lượng vi sóng là không thể kiểm soát được nhiệt độ nên không phù hợp để trích ly các hoạt chất nhạy cảm với nhiệt, và khi chất chiết xuất có trong mẫu được sử dụng trong thực phẩm có thể gây độc hại (Srogi, 2006)

Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng đã được ứng dụng rộng rãi bao gồm các ngành công nghiệp polymer, gốm sứ, y học, công nghiệp kỹ thuật thực phẩm và hóa học, được sử dụng rộng rãi trong một số ứng dụng gia đình, công nghiệp và y tế như khử trùng thực phẩm, tổng hợp hữu cơ/vô cơ, trùng hợp, khử nước, phân tích và trích ly (Budd and Hill, 2011) Ngoài ra trong lĩnh vực môi trường còn được dùng để xử lý bùn thải, xử lý chất thải y tế, xử lý đất bị ô nhiễm, xử lý nước thải, tái sinh than hoạt tính và

là nguồn nhiệt/năng lượng cho các phương pháp xử lý tổng hợp (T N Wu 2008)

1.5.6 Phương pháp trích ly hỗ trợ nhiệt

1.5.6.1 Đặc điểm của trích ly hỗ trợ nhiệt

Trích ly hỗ trợ nhiệt (HAE) là phương pháp thông thường chủ yếu được sử dụng

để trích ly các hợp chất tự nhiên từ nguyên liệu thực vật và nó mang lại kết quả hiệu quả thông qua một quy trình đơn giản (Caleja et al., 2017) Quá trình trích ly có hỗ trợ nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ cao, nguyên liệu và dung môi được đựng trong cốc thủy tinh, quá trình trích ly không cần người giám sát liên tục vì thiết bị được kiểm soát nhiệt độ

Có thể tùy chỉnh nhiệt độ cao hoặc thấp, nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của môi trường chiết, giúp dung môi thâm nhập vào nền thực vật, và dẫn đến động học nhanh hơn (López

et al., 2018)

Phương pháp trích ly hỗ trợ nhiệt (HAE) đặc biệt hấp dẫn vì tính đơn giản và chi phí thiết bị thấp Nó dựa trên việc sử dụng năng lượng nhiệt để tạo thuận lợi cho việc chiết các hoạt chất từ mẫu rắn bằng dung môi (Carrera et al., 2012) Phương pháp trích

ly hỗ trợ nhiệt đã được áp dụng để đơn giản hóa quá trình xử lý mẫu, tăng tốc độ chiết, tránh nhiễm bẩn mẫu và ngăn ngừa tổn thất các hoạt chất có thể xảy ra (Teh and Birch, 2014)

1.5.6.2 Nguyên lý hoạt động của trích ly hỗ trợ nhiệt

Trích ly hỗ trợ nhiệt dựa trên việc làm nóng nguyên liệu thông qua việc ngâm trong

bể ở nhiệt độ được kiểm soát, thấp hơn nhiệt độ sôi, trong một thời gian Nó bao gồm các thiết bị được bố trí để chứa một bể nước, thiết bị làm nóngnước và các phương tiện

để kiểm soát công suất, được bố trí để cung cấp cho việc trích ly hoặc ngâm Thiết bị còn bao gồm điều khiển để kiểm soát và đồng nhất nhiệt độ của nước (Marcelles and Lubrina, 2016) Việc sử dụng năng lượng nhiệt cải thiện hiệu quả của quá trình trích ly bằng cách phá vỡ cấu trúc tế bào, tăng tính thấm màng tế bào và phá vỡ liên kết hợp chất trong tế bào Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của môi trường chiết, giúp dung môi thâm nhập vào nền thực vật, và dẫn đến động học nhanh hơn, nhưng nhiệt độ cao vượt mức cân bằng sẽ làm suy giảm hoạt chất trong nguyên liệu (López et al., 2018)

1.5.6.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly hỗ trợ nhiệt

Hiệu quả của quy trình trích ly có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều khía cạnh, ví dụ, nhiệt độ, thời gian trích ly, tỷ lệ rắn-lỏng và loại dung môi được sử dụng Kiểm soát nhiệt độ là quan trọng trong quá trình trích ly, nếu sự trao đổi nhiệt độ không được phân

bố đồng đều trong toàn bộ thể tích bể, các gradient nhiệt sẽ được đưa vào Độ lớn của

sự thay đổi nhiệt độ cục bộ dẫn đến sự phụ thuộc vào nhiệt riêng, độ dẫn nhiệt và vận tốc của chất lỏng bể Tất nhiên, việc khuấy có thể cung cấp vận tốc lớn hơn, vận tốc sinh

ra từ đối lưu tự nhiên, một thiết bị kiểm soát nhiệt độ chính xác đã được phát triển tại Văn phòng Tiêu chuẩn Quốc gia để cung cấp một môi trường nhiệt độ thích hợp cho các quá trình trích ly Khả năng cách nhiệt của bể là cần thiết để hạn chế sự trao đổi năng lượng ra môi trường xung quanh Khi nhiệt độ trong bể khuếch tán ra môi trường bên ngoài sẽ làm xáo trộn nhiệt độ bên trong nguyên liệu Chất lỏng được sử dụng trong bể rất quan trọng đối với sự ổn định nhiệt độ Nước và dầu đã được sử dụng trong một số

năm So với dầu, nước có các đặc tính nhiệt ưu việt hơn như dẫn nhiệt cao hơn, nhiệt dung riêng cao hơn và độ nhớt thấp hơn (Harvey 1968)

1.5.6.4 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của trích ly hỗ trợ nhiệt

Trích ly hỗ trợ nhiệt làm gia tăng nhiệt độ dung môi dẫn đến giảm sức căng bề mặt

và do đó, tăng cường làm ướt nguyên liệu, dẫn đến năng suất trích ly cao hơn Trong quá trình trích ly ở nhiệt độ cao, sự giảm kích thước của nguyên liệu tạo điều kiện cho các hoạt chất thoát ra ngoài dễ dàng hơn Theo tài liệu, độ phân cực của dung môi giảm

do áp dụng nhiệt độ cao trong quá trình trích ly Các ưu điểm chính của trích ly có hỗ trợ nhiệt bao gồm quy trình đơn giản, tăng cường khả năng hòa tan các hoạt chất tan và truyền khối dễ dàng hơn do nhiệt độ cao, động học nhanh hơn, trích ly hiệu quả và đạt được năng suất cao hơn, thiết bị tốn ít chi phí và phương pháp đơn giản

Những nhược điểm của trích ly có hỗ trợ nhiệt là thời gian chiết kéo dài và duy trì nhiệt độ liên tục, tiêu thụ nhiều dung môi, sự suy giảm các hợp chất nhạy nhiệt và hạn chế lựa chọn nguyên liệu thực vật và môi trường chiết (Linz and Lunte, 2013)

Trích ly hỗ trợ nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Trở thành một thiết bị được sử dụng trong một số ứng dụng gia đình, công nghiệp và y tế Sử dụng trong nhà bếp như là rã đông hoặc làm nóng thực phẩm

và khữ trùng thực phẩm trong quy mô công nghiệp (Caleja et al., 2019)

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU

Bưởi Năm Roi được thu hái tại nhà vườn ở huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long Chọn những quả bưởi tươi, màu xanh sáng, không bị héo hoặc hư hỏng, quả có vỏ dày Bưởi được rửa sạch, gọt lớp vỏ xanh bên ngoài, lấy phần vỏ trắng Vỏ trắng cắt lát mỏng đem sấy đối lưu ở 50° đến khi độ ẩm đạt dưới 5% Vỏ bưởi sau khi sấy được xay nhuyễn, rây qua sàng có kích thước 60 mesh, bảo quản trong hộp kín trong tủ mát ở 5°C

Hình 2.1 Quy trình xử lý vỏ trắng bưởi Năm Roi

Hình 2.2 Bột vỏ trắng bưởi Năm Roi

2.2.2 Thiết bị

2.2.2.1 Bể điều nhiệt Daihan – WB22

Hình 2.3 Bể điều nhiệt Daihan – WB22

 Đặc điểm

- Xuất xứ: Hàn Quốc

- Máy có độ chính xác cao với bộ điều khiển kỹ thuật số Fuzzy

- Hệ thống điều khiển Jog-Shuttle và có màn hình hiển thị LCD với chức năng Back -Light